电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层.doc

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1、电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，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。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。 电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属

2、导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性较差，往往会产生漂移现象。该种触摸屏适用于系统开发的调试阶段。ITO 薄膜概述 掺锡氧化铟（IndiumTinOxide），一般简称为 ITO。ITO 薄膜是一种 n 型半导体材料，具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良 好的化学稳定性。因此，它是液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、 电致发光显示器（EL/OLED）、触摸屏（TouchPanel）、太阳能电池以及其 他电子仪表的透明电极

3、最常用的薄膜材料。 ITO 薄膜发展 真正进行 ITO 薄膜的研究工作还是 19 世纪末，当时是在光电导的材料 上获得很薄的金属薄膜。关于透明导电材料的研究进入一个新的时期还是 应该在第二次世界大战期间， 主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。 1950 年， 在 第二种透明半导体氧化物 In2O3 首次被制成，特别是在 In2O3 里掺入锡以 后，使这种材料在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，并具有广阔的应 用前景。 ITO 薄膜的基本性能 一、ITO 薄膜的基本性能 ITO（In2O3:SnO2=9:1）的微观结构，In2O3 里掺入 Sn 后， 元素可以代替 In2O3 晶格中的 In 元素而以

4、 SnO2 的形式存 Sn 在，因为 In2O3 中的 In 元素是三价，形成 SnO2 时将贡献一个电子到导带 上，同时在一定的缺氧状态下产生氧空穴，形成 1020 至 1021cm-3 的载流 子浓度和 10 至 30cm2/vs 的迁移率。这个机理提供了在 10-4.cm 数量级 的低薄膜电阻率，所以 ITO 薄膜具有半导体的导电性能。ITO 是一种宽能带 薄膜材料，其带隙为 3.5-4.3ev。紫外光区产生禁带的励起吸收阈值为 3.75ev，相当于 330nm 的波长，因此紫外光区 ITO 薄膜的光穿透率极低。 同时近红外区由于载流子的等离子体振动现象而产生反射，所以近红外区 ITO

5、薄膜的光透过率也是很低的，但可见光区 ITO 薄膜的透过率非常好，由 于材料本身特定的物理化学性能， ITO 薄膜具有良好的导电性和可见光区较 高的光透过率。 二、影响 ITO 薄膜导电性能的几个因素 ITO 薄膜的面电阻（R）、膜厚 （d）和电阻率（）三者之间是相互关联的，这三者之间的计算公式是： R=/d。由公式可以看出，为了获得不同面电阻（R）的 ITO 薄膜，实际上 就是要获得不同的膜厚和电阻率。 一般来讲，制备 ITO 薄膜时要得到不同的膜层厚度比较容易，可以通 过调节薄膜沉积时的沉积速率和沉积的时间来制取所需要膜层的厚度，并 通过相应的工艺方法和手段能进行精确的膜层厚度和均匀性控制

6、。而 ITO 薄膜的电阻率（）的大小则是 ITO 薄膜制备工艺的关键，电 阻率（）也是衡量 ITO 薄膜性能的一项重要指标。公式 =m/ne2T 给出 了影响薄膜电阻率（）的几种主要因素，n、T 分别表示载流子浓度和载 流子迁移率。当 n、T 越大，薄膜的电阻率（）就越小，反之亦然。而载 流子浓度（n）与 ITO 薄膜材料的组成有关，即组成 ITO 薄膜本身的锡含量 和氧含量有关，为了得到较高的载流子浓度（n）可以通过调节 ITO 沉积材 料的锡含量和氧含量来实现；而载流子迁移率（T）则与 ITO 薄膜的结晶状 态、晶体结构和薄膜的缺陷密度有关，为了得到较高的载流子迁移率（T）， 可以合理的调

7、节薄膜沉积时的沉积温度、溅射电压和成膜的条件等因素。 所以从 ITO 薄膜的制备工艺上来讲， ITO 薄膜的电阻率不仅与 ITO 薄膜 材料的组成（包括锡含量和氧含量）有关，同时与制备 ITO 薄膜时的工艺 条件（包括沉积时的基片温度、溅射电压等）有关。有大量的科技文献和 实验分析了 ITO 薄膜的电阻率与 ITO 材料中的 Sn、 元素的含量， O2 以及 ITO 薄膜制备时的基片温度等工艺条件之间的关系。 三、通过低溅射电压制备 ITO 薄膜的工艺和方法 1、低电压溅射制备 ITO 薄膜由于 ITO 薄膜本身含有氧元素，磁控溅射 制备 ITO 薄膜的过程中，会产生大量的氧负离子，氧负离子在

8、电场的作用 下以一定的粒子能量会轰击到所沉积的 ITO 薄膜表面，使 ITO 薄膜的结晶 结构和晶体状态造成结构缺陷。溅射的电压越大，氧负离子轰击膜层表面 的能量也越大，那么造成这种结构缺陷的几率就越大，产生晶体结构缺陷 也越严重，从而导致了 ITO 薄膜的电阻率上升，一般情况下，磁控溅射沉 积 ITO 薄膜时的溅射电压在-400V 左右， 如果使用一定的工艺方法将溅射电 压降到-200V 以下，那么所沉积的 ITO 薄膜电阻率将降低 50%以上，这样不 仅提高了 ITO 薄膜的产品质量，同时也降低了产品的生产成本。 2、两种在直流磁控溅射制备 ITO 薄膜时，降低薄膜溅射电压的有效途 径磁场

9、强度对溅射电压的影响当磁场强度为 300G 时，溅射电压约为-350v； 但当磁场强度升高到 1000G 时，溅射电压下降至-250v 左右。一般情况下， 磁场强度越高、溅射电压越低，但磁场强度为 1000G 以上时，磁场强度对 溅射电压的影响就不明显了。因此为了降低 ITO 薄膜的溅射电压，可以通 过合理的增强溅射阴极的磁场强度来实现。 RF+DC 电源使用对溅射电压的影 响为了有效的降低磁控溅射的电压，以达到降低 ITO 薄膜电阻率的目的， 可以采用了一套特殊的溅射阴极结构和溅射直流电源，同时将一套 3KW 的 射频电源合理的匹配叠装在一套 6KW 的直流电源上，在不同的直流溅射功 率和射

10、频功率下进行降低 ITO 薄膜溅射电压的工艺研究。当磁场强度为 1000G，直流电源的功率为 1200W 时，通过改变射频电源的功率，经大量的 工艺实验得出： “当射频功率为 600W 时， 靶的溅射电压可以降到-110V” ITO 的结论。因此，RF+DC 新型电源的应用和特殊溅射阴极结构的设计也能有效 的降低 ITO 薄膜的溅射电压，从而达到降低薄膜电阻率的目的。3、 降低 ITO 薄膜电阻率的新沉积方法-HDAP 法 HDAP 法是利用高密度的 电弧等离子体（HDAP）放电轰击 ITO 靶材，使 ITO 材料蒸发，沉积到基体 材料上形成 ITO 薄膜。由于高能量电弧离子的作用导致 ITO

11、 粒子中的 In、 Sn 达到完全离化，从而增强沉积时的反应活性，达到减少晶体结构缺陷， 降低电阻率的目的。 利用同样成分的 ITO 材料，其它工艺条件保持一样，并在同样的基片 温度下，分别进行“DC 磁控溅射”、“DC+RF 磁控溅射”、“HDAP 法制备 ITO 薄膜”的实验。 实验结果可以看出，利用 HDAP 法能获得电阻率较低的 ITO 薄膜，尤其 是在基片温度不能太高的材料上制备 ITO 薄膜时，使用 HDAP 法制备 ITO 薄 膜可以得到较理想的 ITO 薄膜。基片温度到 350左右时，这三种沉积方法 对 ITO 薄膜电阻率的影响较小。 通过扫描电镜对磁控溅射和 HDAP 法制备

12、的 ITO 薄膜进行了微观分析。 很明显 HDAP 法制备的 ITO 薄膜表面平坦、均匀。HDAP 法制备 ITO 薄膜主要 是针对基体材料不能加热，同时又要求 ITO 薄膜的电阻率较低的制成比较 适用。 ITO 薄膜的主要应用 随着显示器件行业的飞速发展，对 ITO 薄膜的产品性能特性提出了新 的要求。同时 ITO 薄膜制备技术的深入发展，使显示器件的需要变成可能。 不同性能的 ITO 薄膜可以在不同显示器件中的应用。 ITO 薄膜制成设备在国内的发展 在国内，ITO 薄膜设备的制造和发展是 20 世纪 80 年代开始的，主要是 一些单体式的真空镀膜设备，由于 ITO 工艺和制成方法的限制，

13、因此产品 品质较差、产量较小，当时的产品主要用作普通的透明电极和太阳能电池 等方面。 20 世纪 90 年代初，随着 LCD 器件的飞速发展，对 ITO 薄膜产品的需求 量也是急剧的增加，国内部分厂家纷纷开始从国外引进一系列整厂 ITO 镀 膜生产线，但由于进口设备的价格昂贵，技术服务不方便等因素，使许多 厂商还是望而却步。 80 年代末，中国诞生了第一条 TN-LCD 用 ITO 连续镀膜生产线。该生产 线采用的工艺路线是将铟锡合金材料利用直流磁控溅射的原理沉积到基片 的表面，并进行高温氧化处理，将铟锡合金薄膜转换成所需的 ITO 薄膜。 这种生产线的特点是设备的产能较低，质量较差，工艺调节

14、复杂。 90 年代中期，随着国内 LCD 产业的发展，对 ITO 产品的需求量增大的 同时，对产品的质量有了新的要求，因此出现了第二代 ITO 镀膜生产线。该生产线不仅产量比第一代生产线有了大幅度的提升，同时由于直接采用 ITO 陶瓷靶材沉积 ITO 薄膜， 并兼容了射频磁控溅射沉积 SiO2 薄膜的工艺， 使该生产线无论从产品的质量上、还是工艺可控性等方面与第一代生产线 相比均有了质的飞跃。 99 年， 有效的解决了射频磁控溅射沉积 SiO2 薄膜的沉积速率慢影响生 产线的产能和设备的利用率等一系列问题， 同时出现了第三代大型高档 ITO 薄膜生产线。该生产线成功应用了中频反应溅射 SiO2

15、 薄膜的工艺、采用全 分子泵无油真空系统、独立的全自动小车回架机构。该生产线具备生产中 高档 STN-LCD 用 ITO 薄膜材料的能力。 随着反射式 LCD， 增透式 LCD、 LCOS 图影机背投电视等显示器件的发展， 对 ITO 薄膜产品提出了更高的要求，SiO2/ITO 两层膜结构的 ITO 薄膜材料 满足不了使用的需要，而比须采用多层复合膜系已达到产品的高反射性、 或高透过率等光学性能要求。积累多年的设计开发经验，国内生产企业推 出了第四代大型多层薄膜生产线。该生产线由 15 个真空室组成，采用全分 子泵无油真空系统、使用了 RF/MF/DC 三种磁控溅射工艺、通过 PEM/PCV 进 行工艺气体的控制。该生产线具有连续沉积五层薄膜的能力。 随着 PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起，相应材料的制成 设备也应运而生。由于触摸式产品工作原理的特殊性，其所需的 ITO 薄膜 必须是在柔性材料 （PET） 上制成的， 薄膜的沉积温度不能太高 （小于 120） ， 同时要求 ITO 膜层较薄、面电阻高而且均匀，所以对 ITO 薄膜的沉积工艺 提出了严格的要求。 随着有机电致发光显示器（OLED）以及其它显示器件的发展，对 ITO 薄膜的制成工艺和设备将会有更新、更高的要求，同时也有力的推动了 ITO 薄膜制成设备的发展。