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ITO导电膜玻璃

发布日期:2021-08-03 10:22 浏览次数:

  (1)ITO 导电膜玻璃介绍及特性

  ① ITO 导电膜玻璃介绍

  ITO 导电膜玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上,利用磁控溅射的方法沉积二氧化硅(SiO2)和氧化铟锡(通称 ITO)薄膜加工制作成的一种具有良好透明导电性能的金属化合物,具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。

  ITO 导电膜玻璃广泛地应用于显示及触控器件、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域,是目前 LCD、PDP、OLED、触摸屏等各类显示及触控器件最主要的透明导电电极材料。

  ② ITO 导电膜玻璃特性

  由于 ITO 膜层的主要成份是氧化铟锡,而氧化铟具有透过率高的特性,氧化锡具有导电能力强的特性。因此,ITO 导电膜玻璃是一种具有高透过率的导电玻璃。

  此外,由于 ITO 导电膜玻璃具有很强的吸水性,会吸收空气中的水份和二氧化碳并产生化学反应而变质,产生“霉变”,因此在存放时要防潮;ITO 膜层在活性正价离子溶液中易产生离子置换反应,形成其它导电和透过率不佳的反应物质,所以在加工过程中,尽量避免长时间放在活性正价离子溶液中。

  另外,ITO膜层由很多细小的晶粒组成,晶粒在加温过程中会裂变变小,从而增加更多晶界,电子突破晶界时会损耗一定的能量,所以 ITO 导电玻璃的 ITO 膜层在 600 度以下会随着温度的升高,电阻也增大。

  (2)ITO 导电膜玻璃发展概述及现状

  从 20 世纪 50 年代到 20 世纪 70 年代,ITO 导电膜玻璃自发现以来一直处于研究的萌芽状态。

  20 世纪 70 年代, ITO 导电膜玻璃开始逐步应用于液晶显示领域,并实现了产业化生产,从而进入快速发展的阶段。

  20 世纪 80 年代,ITO导电膜玻璃主要应用于电子表、计算器、计时器等 TN-LCD。

  20 世纪 90 年代,ITO 导电膜玻璃开始应用于 STN-LCD,为手机、笔记本电脑、PDA 等配套。

  进入 21 世纪以来,随着彩屏手机和触摸屏产品的兴起,ITO 导电膜玻璃除应用于TN-LCD、STN-LCD 以外,开始应用于 OLED、触摸屏等诸多类别的产品领域。

  ITO 导电膜玻璃随着 20 世纪 70 年代初 LCD 显示器的兴起至今已经历了 40多年的历程,并从早期的高电阻、小尺寸、普通表面、黑白显示的产品,发展到了目前的低电阻、大尺寸、抛光表面、彩色显示的产品。

  早期的 ITO 导电膜玻璃是采用铟锡合金作为溅射靶材,通过氧化反应而成膜的;此种靶材对溅射工艺控制有极其严格的要求,尤其是氧气流量的轻微波动,就可能形成氧化反应不充分,而使膜层透过率和蚀刻性能变差;或因氧气流量较大,而造成靶面“中毒”,使溅射效率下降,从而使膜层变薄、电阻升高。

  随着技术的不断发展,氧化靶应运而生,即将高纯度的氧化铟和氧化锡超细粉末,按一定比例充分混合好,再采用粉末冶金工艺烧结成固体靶材。

  随着居民收入提升与消费升级,市场和技术方向的主流选择以及产品的进口替代和政府产业政策的推进,尤其是目前超薄智能穿戴成为市场热点,可以满足不同人群对于健康、运动、沟通、社交、等一系列个性化需求,这些趋势将共同促进智能穿戴设备市场快速增长。

  ITO 透明导电薄膜和导电玻璃处于整个智能穿戴设备产业链上游位置,是整个显示触控行业的关键基础材料。

  伴随着0.15mm~0.28mm 超薄 ITO 导电膜产品的蓬勃发展,政府也将超薄 ITO 导电膜产品作为重点工程专项扶持,一系列利好的政策支持为我国超薄 ITO 导电膜产品、平板显示及触摸屏产业的突破奠定了良好的基础,国内一些有实力的科技公司纷纷涉足 ITO 显示及触控行业,掀起一股产业投资热潮。

  (3)ITO 导电膜玻璃的应用

  ① 液晶显示(LCD)用 ITO 导电膜玻璃

  ITO 导电膜玻璃是制作 LCD 的三大主要材料之一(另两个为液晶和偏光片)。

  采用 ITO 导电膜玻璃为基片材料制作的 LCD 显示器具有体积小、厚度薄、质量轻、能耗少、无污染、无辐射、无散热影响等优点,是节能、洁净的环保型电子材料产品。

  目前,LCD 分以下几种:

  TN-LCD(扭曲向列相液晶显示器),是液晶显示器的初级产品,应用于电子表、计算器、游戏机等;

  STN-LCD 是液晶显示器的中档产品,应用于便携式电脑、电子记事本、翻译机、电子辞典及文字处理机等;

  TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器),是有源矩阵寻址液晶显示器的代表,是新一代的高档 LCD 产品,已成为笔记本电脑、台式电脑、各类监视器和数字彩电等电子产品中广泛应用的液晶显示器。

  此外,PDP(等离子体显示器)、ECD(场致发光显示器)均属于新一代平板显示器,ITO 导电膜玻璃也是它们所需要的透明电极的最佳常用显示材料。

  ② 触摸屏(TP)用 ITO 导电膜玻璃

  触摸屏(TP)用 ITO 导电膜玻璃按感应原理可以分为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式,目前市场上应用较多的以电容感应式为主。

  近年来,随着智能手机的普及,电容感应式触摸屏应用越来越广泛。

  电容感应式触摸屏在触摸屏表面镀上 ITO 导电膜,并制作成 ITO 线条,这样在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。

  ③ 有机发光显示(OLED)用导电膜玻璃

  有机发光显示器(OLED)是一种在电流驱动下,通过载流子注入和复合形成激子,由激子辐射衰减而发光的显示器件。

  它具有自主发光、视角宽、轻薄、便于携带等特点。OLED 显示器仍然需要 ITO 膜层作为透明的电极,其基本结构是在玻璃基板上镀制 ITO 膜层的基础上,再制作有机材料发光层。

  ④ ITO 导电膜玻璃的其他领域应用

  ITO 导电膜玻璃作为面发热体,可制作成多种功能的特种加工玻璃,如用于飞机、火车、汽车等风挡玻璃、宇航飞船的眩窗、坦克激光测距仪、机载光学侦察仪、潜望镜观察窗等,不仅起隔热降温作用,而且通电后还可除冰霜。

  ITO 导电膜玻璃还可制成多种多功能的工业及科研、国防等用建筑玻璃,如液晶调光玻璃、电加热玻璃及电致变色玻璃、防盗玻璃、电磁屏蔽玻璃和大面积太阳能玻璃等。

  另外,由于 ITO 导电膜层对微波具有衰减性,衰减率不小于 85%;因此用 ITO 导电膜制成的电磁屏蔽玻璃,已作为特殊建筑物的窗玻璃或幕墙玻璃,可广泛用于计算机房、演播室、工业控制系统、军事建筑物、外交部门的建筑物门窗玻璃以及有保密要求或防干扰要求的场合。

  (4)原材料供应状况

  ITO 导电膜玻璃主要包括玻璃基板和靶材。

  ① 玻璃基板

  玻璃基板产业是一个典型的资本和技术双密集产业,具有明显的规模效应,进入壁垒较高。

  ITO用玻璃基板制程条件严格,性能要求高,除不含钾、钠等碱金属外,还必须具备高精密的表面平整度与起伏度。因此,玻璃基板行业要求制作技术难度极高。

  从国内玻璃基板的供给端来看,目前国内可以提供玻璃基板的供应商主要为南玻、洛玻、东旭集团、彩虹股份等。

  (5)ITO 导电膜玻璃未来发展趋势

  随着显示及触控技术的不断更新换代,特别是显示及触控技术应用的普及,使智能手机、平板电脑的市场容量逐年上升,ITO 导电膜玻璃的研发和生产工艺也随之不断进步。

  未来,ITO 导电膜玻璃主要有以下发展趋势:

  ① 大尺寸化

  纵观 LCD 的发展,大尺寸化将是未来的发展趋势。

  为满足液晶面板厂商不断增加的大尺寸显示屏产品的开发,玻璃基板尺寸也在不断增加。玻璃基板尺寸越大,能够切割的面板数量就越多,可以切割的显示屏尺寸就越大。

  因此,随着玻璃基板的大尺寸化以及满足消费者需求的基础上,促使平板显示和触控屏向大尺寸化发展。

  此外,为顺应平板显示和触控屏的发展,对 ITO导电膜玻璃的镀膜技术提出了更高的要求。

  ② 柔性化

  目前,应用最为广泛的 ITO 导电膜玻璃是在玻璃、陶瓷等硬质基材上制备,但这些基材存在质脆、不易变形等缺陷,限制了 ITO 导电膜玻璃的应用。

  与硬质基材 ITO 导电膜玻璃相比,在有机柔性基材上制备的 ITO 导电膜玻璃不仅具有相同的光电特性,而且还具有可弯曲、重量轻、不易破碎、便于运输等特点。

  因此,随着电子器件的“轻薄化”,必然会推动 ITO 导电膜的技术不断进步,向“柔性化”的方向发展。

  ③ 轻薄化

  目前,ITO 导电膜玻璃的厚度主要在 0.3~1.1mm 之间。

  随着手机、平板电脑等电子消费品轻薄化的发展趋势,对玻璃基板的减薄需求也日益提高,同时,也带动着 ITO 导电膜玻璃技术的发展。

  轻薄化不仅减轻了手机和平板电脑等电子消费品的重量,也在一定程度上给产品的外观设计提供了更多的便利。

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