光電顯示用透明導(dǎo)電膜及玻璃（ITO）的原理

ITO導(dǎo)電玻璃是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO）膜加工制作成的。液晶顯示器專用ITO導(dǎo)電玻璃，還會(huì)在鍍ITO層之前，鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內(nèi)液晶里擴(kuò)散。高檔液晶顯示器專用ITO玻璃在濺鍍ITO層之前基片玻璃還要進(jìn)行拋光處理，以得到更均勻的顯示控制。液晶顯示器專用ITO玻璃基板一般屬超浮法玻璃，所有的鍍膜面為玻璃的浮法錫面。因此，最終的液晶顯示器都會(huì)沿浮法方向，規(guī)律的出現(xiàn)波紋不平整情況。

在濺鍍ITO層時(shí)，不同的靶材與玻璃間，在不同的溫度和運(yùn)動(dòng)方式下，所得到的ITO層會(huì)有不同的特性。一些廠家的玻璃ITO層常常表面光潔度要低一些，更容易出現(xiàn)“麻點(diǎn)”現(xiàn)象；有些廠家的玻璃ITO層會(huì)出現(xiàn)高蝕間隔帶，ITO層在蝕刻時(shí)，更容易出現(xiàn)直線放射型的缺劃或電阻偏高帶；另一些廠家的玻璃ITO層則會(huì)出現(xiàn)微晶溝縫。

ITO導(dǎo)電層的特性：

ITO膜層的主要成份是氧化銦錫。在厚度只有幾千埃的情況下，氧化銦透過率高，氧化錫導(dǎo)電能力強(qiáng)，液晶顯示器所用的ITO玻璃正是一種具有高透過率的導(dǎo)電玻璃。由于ITO具有很強(qiáng)的吸水性，所以會(huì)吸收空氣中的水份和二氧化碳并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)，俗稱“霉變”，因此在存放時(shí)要防潮。

ITO層在活性正價(jià)離子溶液中易產(chǎn)生離子置換反應(yīng)，形成其它導(dǎo)電和透過率不佳的反應(yīng)物質(zhì)，所以在加工過程中，盡量避免長時(shí)間放在活性正價(jià)離子溶液中。

ITO層由很多細(xì)小的晶粒組成，晶粒在加溫過程中會(huì)裂變變小，從而增加更多晶界，電子突破晶界時(shí)會(huì)損耗一定的能量，所以ITO導(dǎo)電玻璃的ITO層在600度以下會(huì)隨著溫度的升高，電阻也增大。

ITO導(dǎo)電玻璃的分類：

ITO導(dǎo)電玻璃按電阻分，分為高電阻玻璃（電阻在150~500歐姆）、普通玻璃（電阻在60~150歐姆）、低電阻玻璃（電阻小于60歐姆）。高電阻玻璃一般用于靜電防護(hù)、觸控屏幕制作用；普通玻璃一般用于TN類液晶顯示器和電子抗干擾；低電阻玻璃一般用于STN液晶顯示器和透明線路板。

ITO導(dǎo)電玻璃按尺寸分，有14”x14”、14”x16”、20”x24”等規(guī)格；按厚度分，有2.0mm、1.1mm、0.7mm、0.55mm、0.4mm、0.3mm等規(guī)格，厚度在0.5mm以下的主要用于STN液晶顯示器產(chǎn)品。

ITO導(dǎo)電玻璃按平整度分，分為拋光玻璃和普通玻璃。

透明導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ和Ｃｄ的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料，具有禁帶寬、可見光譜區(qū)光透射率高和電阻率低等特性。透明導(dǎo)電薄膜以摻錫氧化銦（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ，ＩＴＯ）為代表，廣泛地應(yīng)用于平板顯示、太陽能電池、特殊功能窗口涂層及其他光電器件領(lǐng)域。平板顯示器市場廣闊，被認(rèn)為具有比半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更高的增長率，特別是液晶顯示器（ＬＣＤ）具有體積小、重量輕、能耗低、無輻射、無閃爍、抗電磁干擾等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、臺(tái)式電腦、各類監(jiān)視器、數(shù)字彩電和手機(jī)等電子產(chǎn)品，以全球顯示器市場來看，ＬＣＤ產(chǎn)值遠(yuǎn)高于其他顯示器。透明導(dǎo)電薄膜是簡單液晶顯示器的三大主要材料之一，隨著ＬＣＤ產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場對ＩＴＯ透明導(dǎo)電膜的需求也隨之急劇增大。

ＩＴＯ薄膜的制備方法多樣，研究較多的制備方法為磁控濺射法，另外還有真空蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法、噴涂法、溶膠－凝膠法等方法。其中，溶膠－凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備簡單、工藝過程溫度低，易實(shí)現(xiàn)制備多組元且摻雜均勻的材料。

采用溶膠－凝膠法制備ＩＴＯ薄膜多以銦、錫的有機(jī)醇鹽為前驅(qū)物。以銦、錫的無機(jī)鹽為前驅(qū)物，采用溶膠－凝膠法制備的ＩＴＯ薄膜，比以有機(jī)醇鹽為前驅(qū)物的溶膠－凝膠法制備成本低，該方法制備ＩＴＯ薄膜具有生產(chǎn)設(shè)備簡單、成本低的優(yōu)勢。本文以氯化銦和氯化錫為前驅(qū)物，采用溶膠－凝膠法制備ＩＴＯ薄膜，探索以銦、錫的無機(jī)鹽為前驅(qū)物制備ＩＴＯ薄膜的方法。

液晶顯示器現(xiàn)已成為技術(shù)密集，資金密集型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，透明導(dǎo)電玻璃則是LCD的三大主要材料之一。液晶顯示器之所以能顯示特定的圖形，就是利用導(dǎo)電玻璃上的透明導(dǎo)電電膜，經(jīng)蝕刻制成特定形狀的電極，上下導(dǎo)電玻璃制成液晶盒后，在這些電極上加適當(dāng)電壓信號，使具有偶極矩的液晶分子在電場作用下特定的方面排列，僅而顯示出與電極波長相對應(yīng)的圖形。

在氧化物導(dǎo)電膜中，以摻Sn的In2O3（ITO）膜的透過率最高和導(dǎo)電性能最好，而且容易在酸液中蝕刻出微細(xì)的圖形。其透過率已達(dá)90%以上，ITO中其透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3之比例來控制，通常SnO2：In2O3=1：9。

ITO是一種N型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫，ITO薄膜即銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜，通常有兩回事個(gè)主要的性能指針：電阻率和光透過率。

目前ITO膜層之電阻率一般在510-4左右，最好可達(dá)510-5，已接近金屬的電阻率，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常以方塊電阻來表征ITO的導(dǎo)電性能，其透過率則可達(dá)90%以上，ITO膜之透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3之比例控制，增加氧化錮比例則可提高ITO之透過率，通常Sn2O3：In2O3=1：9，因?yàn)檠趸a之厚度超過200Å時(shí)，通常透明度已不夠好---雖然導(dǎo)電性能很好。

如用是電流平行流經(jīng)ITO脫層的情形，其中d為膜厚，I為電流，L1為在電流方向上膜厚層長度，L2為在垂直于電流方向上的膜層長主，當(dāng)電流流過方形導(dǎo)電膜時(shí)，該層電阻R=PL1/dL2式中P為導(dǎo)電膜之電阻率，對于給定膜層，P和d可視為定值，P/d，當(dāng)L1=L2時(shí)，怒火正方形膜層，無論方塊大小如何，其電阻均為定值P/d，此即方塊電阻定義：R□=P/d，式中R□單位為：奧姆/□（Ω/□），由此可所出方塊電阻與IOT膜層電阻率P和ITO膜厚d有關(guān)且ITO膜阻值越低，膜厚越大。

目前在高檔STN液晶顯示屏中所用ITO玻璃，其R□可達(dá)10Ω/□左右，膜厚為100-200um，而一般低檔TN產(chǎn)品的ITO玻璃R□為100-300Ω/□，膜厚為20-30um。

在進(jìn)行LCD走線設(shè)計(jì)時(shí)，由ITO阻計(jì)算方式，可知影響ITO阻值有如下因素：

1、ITO玻璃之方塊電阻

要確保走線電阻小，應(yīng)酬讓ITO玻璃方塊電阻小，因?yàn)镽□=P/d，則必須選P小，d適當(dāng)大些的材料。

2、L1/L2

L1/L2即走線在平行電流方向與垂直電流方向上的長度比，在R□一定時(shí)，要保證走線電阻值小，就要讓L1/L2小，當(dāng)L1一定時(shí)，只有增大L2，也說法是在設(shè)計(jì)時(shí)，走線應(yīng)盡可能加寬;而當(dāng)L2一定時(shí)，L1就要小，即走線寬度一定時(shí)，細(xì)線應(yīng)盡可能短。

3、在LCD顯示屏設(shè)計(jì)當(dāng)中，不僅要考慮走線布對ITO阻值的影響，還要考慮生產(chǎn)工藝對ITO阻值的影響，以便選擇適當(dāng)方塊電阻的ITO玻璃，以便設(shè)計(jì)到制作的全面控制，生產(chǎn)高對比的LCD產(chǎn)品，這時(shí)高占空比及COG產(chǎn)品無為重要，如ITO膜厚的均勻性，因?yàn)镮TO的耙材及工藝的為穩(wěn)定，會(huì)使同樣長度與寬度的ITO阻值發(fā)生變化，如目標(biāo)值為10Ω時(shí)，其R□范圍在8-12Ω之間，所以在生產(chǎn)中要使用ITO膜厚均勻的導(dǎo)電玻璃，以減少電阻的變化，其次為ITO玻璃的耐高溫時(shí)性，酸堿性，因?yàn)橥ǔCD生產(chǎn)工藝中要使用高溫烘烤及各種酸堿液的浸泡，而一般在300°C30min的環(huán)境中，會(huì)使R□增大2-3倍，而在10wt%NaOH5min及6wt%HCL2min（60°C）下也會(huì)增到1。1倍左右，由此可知，在生產(chǎn)工藝中不宜采用高溫生產(chǎn)及酸堿的長時(shí)清洗，若無法避免，則應(yīng)盡量在低溫下進(jìn)行并盡量縮短動(dòng)作時(shí)間。

4、由于在液晶顯示器中，ITO方塊電阻等效于電路圖中的分壓電阻，其阻值大小直接影響電路兩端電壓的大小，即方塊電阻越大，LCD值電壓越大。有數(shù)據(jù)表明，ITO之方塊電阻由100Ω/□降至60Ω/□。（CellGap為6um）左右，Vth值會(huì)降低0。03V左右。