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1、西安邮电学院 光电信息工程教研室显示技术进展显示技术进展Progress in Display TechnologyProgress in Display Technology主讲：刘主讲：刘 琳琳西安邮电学院光电信息工程教研室西安邮电学院光电信息工程教研室EmailEmail：20092010学年第一学期前言*在平面面板显示器的发展过程中，铟锡氧化物透明导电薄膜是显示器面板制程中非常重要的技术项目，其薄膜的物理特性将深深地影响到最终产品显示器的画质及其价位。*铟锡氧化物透明导电薄膜的主要功能是在于其极佳的电极材料 而应用于平面面板显示器，具有发热、热反射、抗电磁波和静电 等不同的用途。*早期
2、液晶显示组件的发展过程中，主要的电极材料是金(Au) 和氧化锡(SnO2)，尔后开发出目前常用的氧化铟和氧化锡的 混合物(In2O3-SnO2)，这是因为铟锡氧化物薄膜具有很高的 透明度和导电特性。21前言*液晶显示组件的发展，也就是由被动式矩阵驱动向列型(TN)/超扭向型(STN)液晶显示器，推向主动式矩阵驱动薄膜晶体管液晶显示器，并更加发展至所谓的新世代的显示器，-有机电发光显示器或有机发光二极管(OLED)，无论如何发展而铟锡氧化物薄膜的重要性毋庸置疑。*使用于液晶显示器的ITO膜，不仅作为透明的像素电极功能而且也作为简单矩阵型STN-LCD的扫描电极和信号电极，以及主动型TFT-LCD
3、的共通电极和阵列电路中配线重要角色，随着彩色化、高分辨率和人机界面化(触控面板)，促使相关液晶显示器和其它平面显示器的成长快速。3*一般平面显示器的透明电极用的透明导电膜，大多是 以铟锡氧化物(ITO)为靶材，而使用溅镀法制作而成2铟锡氧化物透明导电薄膜的材料及其特性42.1铟锡氧化物透明导电薄膜的材料种类*平面显示器的种类，表示方式和表示画质的不同，而相对地对其显示性能的要求也就有所差异。目前的透明导电材料种类，有金属薄膜、金属氧化物、非金属氧化物以及导电性颗粒分散铁电材料，其中以金属氧化物薄膜为主。薄膜的形式则是单层膜、二层膜、多层膜或复层膜、无掺杂型、掺杂型和多元素型。*透明导电膜的材料
4、，以氧化锡中掺杂氧化铟的薄膜，氧化锡、氧化锌以及氧化铟/氧化锌(IZO)也是下一个新研发的透明导电薄膜材料5*ITO透明导电膜可区分为ITO膜和IT膜。 *铟锡薄膜的靶材是铟锡合金材料而非氧化物，利用溅镀法及 室温制程制作半透明非晶质结构膜，在电极图案加工和配向膜 处理工程，使其稳定化和透明化。*一般ITO透明导电膜的质量特性需求，有低表面电阻、高透光 率、低比电阻值、耐热性、耐酸碱性、图案加工性、电化学稳 定性、膜表面形状、低成膜温度、膜附着机械强度、膜厚及其 硬度、膜的外观、大面积低成本等*低温成膜的In2O3-ZnO(IZO)系的透明导电膜，顺应技术市场 的需要而开发使用。2.2铟锡氧化
5、物透明导电薄膜的结构及其特性62.2铟锡氧化物透明导电薄膜的结构及其特性*ITO透明导电膜可区分为ITO膜和IT膜，就铟锡氧化物薄膜而言，通常是将含有35%重量百分比的In2O3SnO2烧结体，利用电子束加热并使其在适当的氧分压下蒸发，而于300预热的基板上蒸着薄膜，因其膜的颜色是白色而又称为白膜。*就铟锡薄膜而言，铟锡薄膜的靶材是铟锡合金材料而非氧化物，利用溅镀法及室温制程制作半透明非晶质结构膜，在电极图案加工和配向膜处理等工程中，使其稳定化和透明化，因其膜颜色是黑色而又称为黑膜。72.2铟锡氧化物透明导电薄膜的结构及其特性*一般ITO透明导电膜的质量性需求，有低表面电阻、高的透光率、低比电
6、阻值、耐热性、耐酸碱性、图案加工性、电化学稳定性、膜表面形状、低成膜温度、模附着机械强度、膜厚及其硬度、膜的外观、大面积和低成本。 *低温成膜In2O3-ZnO(IZO)系的透明导电膜，由于因应新技术市场的需要而被开发使用。IZO透明导电膜为10wt%氧化锌(ZnO)掺杂于氧化铟而形成，其结晶形态为完全非晶质的而与ITO结晶质是不相同的。8*掺杂有氧化铟氧化锡或锢锡合金导电膜的种类特性2.2铟锡氧化物透明导电薄膜的结构及其特性9*一般氧化铟氧化物膜或铟锡合金膜的制作方法有:1.物理式气相蒸着法:物理式气相蒸着法，可分为真空蒸镀法加热型和电子束 加热型、离子被覆膜法，以及溅镀法直流磁控型和射频磁
7、控型。2.化学式的气相蒸着法:化学式的气相蒸着法则有电浆型、浸镀型和凝胶型3铟锡氧化物透明导电薄膜的制作流程技术10*一般铟锡氧化物膜或铟锡合金膜的制作方法3铟锡氧化物透明导电薄膜的制作流程技术113.1铟锡氧化物透明导电薄膜的制造流程及其技术*一般铟锡氧化物膜或铟锡合金膜的制作方法有两大种类，但是要仍以溅镀法为其主流，通常的导电性靶材是以直流磁控式溅镀法为主，而绝缘性或高电阻性靶材则以射频磁控式溅镀法为首要选择制程。 *实际上一般的ITO膜中掺杂着510wt%氧化锡，其比电阻值易受基板温度的影响，而于低温成膜时呈上升状态，且其ITO膜的应力值约在12x1010dyn/cm2范围内。12西安邮
8、电学院 光电信息工程教研室触控式面板*触控式面板系统是是一种利用传感器来确定手指触摸屏幕的位置的坐标，并能够将位置信号传送给主机去处理的显 示设备。利用触控式面板上氧化铟氧化物导电玻璃(ITO Glass)和导电薄膜(ITO Film)电场来变化，来侦测手指或者物体接触面板的位置，并将信息传到计算机的操作系统。目前有感测技术有电阻式(Resistive)、电容式、红外线式、声表面波式、静电感应式3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术143.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术*各类触控式面板感测系统技术的变化以及特性关系，如下页表所示，纯玻璃触控面板的原理，有电容式、电阻式、红外
9、线式、声表面波式和静电感应式五种不同的触控技树，其中以电阻式的技术为主流。1.电阻式触控面板是由柔软的顶层膜、刚性的底层膜，以及绝缘性的点球状间隔物材所构成，而每一层的内表面均镀有透明性的金属物薄膜，施加电压时，则其各层将产生梯度的变化，当手指压着柔软的顶层膜时，将在电阻层间产生电接触，而基本上即是在电路中关闭其开关。15*电阻式触控式面板3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术162.电容式的技术应用主要是在影像玩具机，公共信息站和贩卖机等产品，电容触控面板被曲线化后，或平板玻璃迭在被覆透明金属氧化膜于顶部表面，当电压施加于重迭层的角端处，而形成一均匀的电场分布，导电性笔尖物或裸露手指
10、头触控面板时将电场的每个角端处导引电流产生，并由引发电压降，再经由电压降的测量，在决定出触控地方的位置坐标。3.红外线式的技术用于大面板、银行提款机和军事用图等产品，红外线触控面板的原理，是利用光束中断效应，而达到定出坐标位置所在，其结构是将格子状网版贴附于面板，而此格子状是由一排发光二极管的光源以及另一排光传感器，并在面板上形成格子网的交叉状分布。3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术17*电容式触控式面板*主要应用于影像 玩具机，公共信息 以及贩卖机3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术183.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术4.声表面波技术应用是在工共信息站和医
11、疗侦测系统。声表面波触控面板的原理，是利用放置于玻璃边缘的转能器放射出超声表面波频率，这些声表面波将交叉地反射而成为传感器所侦测，手指头或其他较尖状的物体，当触控面板时，将吸收声声表面波能量，而控制将测量到声表面波的振幅变化，并进行决定其触控的位置。5.静电感应式的技术主要是应用在严苛工业环境的公共信息站，坚轫性好敏感度高，静电感应式触控面板是由两片的积层玻璃所组成，玻璃片是被覆有图案透明的金属氧化物薄膜。19*红外线式触控式面板*超声表面波式触控式面板*主要应用于大面板*应用在公共信息以及医疗服务3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术20*各式触控式面板感测技术的特性关系3.2铟锡氧
12、化物透明导电薄膜的触控面板制程技术21*静电感应式触控式面板*坚轫性好，敏感度高3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术223.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术*触控开关是触控式面板中最重要构的零件，其质量的优劣将影响面板的性能，而要提升触控开关的质量，关键性材料铟锡氧化物薄膜的质量是很重要的。*触摸开关是由软质的ITO膜与硬质的ITO导电玻璃所组合而成，在薄膜上要均匀地蒸着一些导电材料，以使膜表面性质均一和具有适当的绝缘阻抗值，铟锡氧化物薄膜表面不仅要做硬化处理，也要做结晶处理，进而获得高质量的薄膜。*触摸开关的铟锡氧化物薄膜要达到稳定的低表面阻抗和高密着性。23*电阻式触控
13、式面板 的制造流程*上部电极基板下部电极基板3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术243.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术*电阻膜式触控面板的制造流程，可分为：1.上部电极基板上部电极基板的制作上，其程序为首先清洗聚酯膜(PEF)基板、定好尺寸裁减、光阻剂涂布、蚀刻和剥离、透明导电极形成、绝缘膜的形成，接着剂填充、接着剂处理和膜处理。2.下部电极基板下部电极基板的制作，其程序则是清洗玻璃基板、光阻剂涂布、蚀刻和剥璃、透明导电电极形成、绝缘膜的形成、点球状间隔物形成、定好尺寸裁减、边缘角处理和洗净工程。*最后完成品电阻膜方式触控面板的模拟型(下页图a)和数位型(下页图b)的正面
14、概念示意图。25*电阻膜方式触控式面板的模拟型和数位型3.2铟锡氧化物透明导电薄膜的触控面板制程技术264铟锡氧化物透明导电薄膜的应用领域与未来展望*透明导电膜由于具有很高的透明度和导电性佳，而广泛的被应用在以下领域:1.在信息产品中作为LCD、PDP、OLED等显示器中导电膜电极2.工业用途产品中触控式面板显示器3.CRT屏幕抗幅射的高透光过滤保护膜4.捷运车、汽车和监视器用的相机等除霜装置的表面加热器5.太阳电池组件的基板6.传真机、监视器和复印机等静电防止装置7.特殊用途玻璃的高功能膜8.烤炉遮热材及省能源窗材等热反射器27铟锡氧化物/氧化锌多层透明导电膜研究附录:参考数据:吴俊庆、刘代
15、山-铟锡氧化物/氧化锌多层透明导电膜研究*透明导电膜是近年來LCD平面显示器(FPD)产业应用最广泛的热 门材料，由于他拥有可吸收紫外光及可见光穿透与反射红外线 的特性，再加上其优异的导电特性，使得他在平面显示器中扮 演着极其重要的角色。而在透明导电膜材料的选择上来说，一般最被广泛使用的 材料就属ITO(铟锡氧化物)与ZnO(氧化锌)，但由于ITO本身原料 含有铟(In)，具毒性、同时在高温时薄膜的性质不稳定，而ZnO 薄膜有较佳的稳定性，但其本身导电特性不佳，因此本文使用 多层膜的方式，藉以改善ZnO薄膜的导电性，制作特性较为优良 的透明导电膜。在薄膜制作上，常见的成长方式大概可分为脉 冲雷
16、射镀膜、电子束蒸镀、溅镀以及化学气相沉积法等。28自从1968年荷兰Philips公司Boort和Groth在铟化物表面上喷洒氯化锡液体，而得到3 10-4以低电阻系数的透明导电薄膜后，ITO薄膜研究就一直被热烈的讨论着。ITO，铟锡氧化物，这个名词原本应该叫做Tin-doped IndiumOxide，即掺杂锡铟氧化物。一些人简称它叫Indium Tin Oxide（ITO），使成为共通语言。铟锡氧化物（ITO）薄膜，由于其极佳的导电特性（电阻系数可至2 10-4下，约为最佳导体银金属100倍），及高可见光透过性及高红外光反射性，一直是学术界及工业界积极探讨对象。透明导电薄膜可以应用于许多包括透明加热组件（transparent heating element)、抗静電( anti-static)膜、电磁波防護( electromagnetic-shield )膜、太阳能电池透明电极、防反光涂佈( anti-reflection)及热反射镜(heat reflecting mir
