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对比氧化铟锡(ITO)导电薄膜与银纳米线(SNW)

对比氧化铟锡(ITO)导电薄膜与银纳米线(SNW)

目前光电显示触摸屏行业中透明导体主要使用氧化铟锡(ITO);铟被归为稀土金属,主要储量位于中国。ITO对各种电子设备的普及作出了很大贡献,特别是电子显示器和太阳能电池。要制造透明导体,需要在真空腔中使用汽相沉积工艺将ITO溅镀到目标基板上,然后对带涂层的基板(通常是玻璃)进行蚀刻和图案设计处理,以形成用于触摸屏中的透明导体。

ITO导电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、蒸发等多种方法镀上一层氧化铟锡(俗称ITO)膜加工制作成的。液晶显示器专用ITO导电玻璃,还会在镀ITO层之前,镀上一层二氧化硅阻挡层,以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶里扩散。上等液晶显示器专用ITO玻璃在溅镀ITO层之前基片玻璃还要进行抛光处理,以得到更均匀的显示控制。液晶显示器专用ITO玻璃基板一般属超浮法玻璃,所有的镀膜面为玻璃的浮法锡面。因此,*终的液晶显示器都会沿浮法方向,规律的出现波纹不平整情况。

在溅镀ITO层时,不同的靶材与玻璃间,在不同的温度和运动方式下,所得到的ITO层会有不同的特性。一些厂家的玻璃ITO层常常表面光洁度要低一些,更容易出现“麻点”现象;有些厂家的玻璃ITO层会出现高蚀间隔带,ITO层在蚀刻时,更容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带;另一些厂家的玻璃ITO层则会出现微晶沟缝。

ITO膜层的主要成份是氧化铟锡。在厚度只有几千埃(一埃等于0.1纳米)的情况下,氧化铟透过率高达90%以上,氧化锡导电能力强,液晶显示器所用的ITO玻璃正是一种具有高透过率的导电玻璃。由于ITO具有很强的吸水性,所以会吸收空气中的水份和二氧化碳并产生化学反应而变质,俗称“霉变”,因此在存放时要防潮。

ITO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。ITO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层在600度以下会随着温度的升高,电阻也增大。

ITO导电玻璃按电阻分,分为高电阻玻璃(电阻在150~500欧姆)、普通玻璃(电阻在60~150欧姆)、低电阻玻璃(电阻小于60欧姆)。高电阻玻璃一般用于静电防护、触控屏幕制作用;普通玻璃一般用于TN类液晶显示器和电子抗干扰;低电阻玻璃一般用于STN液晶显示器和透明线路板。

ITO导电玻璃制造工艺

(1)电化学扩散工艺:在玻璃上用电化学扩散方法可获得掺杂超导薄膜。玻璃在电化学处理装置中与熔融金属或化合物接触,在一定的电场作用下,熔融金属或化合物中的离子会扩散到玻璃表面,玻璃中的一价碱金属离子离解处来,等量地扩散至阴极表面,使玻璃表面的化学组成发生变化。性能随之改变。

(2)高温喷涂和等离子体喷涂工艺:这种技术是将粉末状金属或非金属、无机材料加热至熔化或未熔化状态,并进一步加温使其雾化,形成高温高速焰流喷向需喷涂的玻璃基体。采用这种方式可以先在基体上制备YBaGUOx等涂层,在经过热处理可成为超导性材料。

纳米线是一种纳米尺度(1纳米=10^-9米)的线。换一种说法,纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下(纵向没有限制)的一维结构。这种尺度上,量子力学效应很重要,因此也被称作"量子线"。根据组成材料的不同,纳米线可分为不同的类型,包括金属纳米线(如:Ni,Pt,Au等),半导体纳米线(如:InP,Si,GaN等)和绝缘体纳米线(如:SiO2,TiO2等)。分子纳米线由重复的分子元组成,可以是有机的(如:DNA)或者是无机的(如:Mo6S9-xIx)。作为纳米技术的一个重要组成部分,纳米线可以被用来制作超小电路。银纳米线除具有银优良的导电性之外,由于纳米级别的尺寸效应,还具有优异的透光性、耐曲挠性。因此被视为是*有可能替代传统ITO透明电极的材料,为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能,并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池。此外由于银纳米线的大长径比效应,使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。

来自Cambrios公司的ClearOhm涂层材料是其中包含银纳米线(SNW)悬浮物的墨水。纳米线是由直径为数十纳米、长度为数十微米的水晶银制成,因此纵横比较高。施涂到塑料(通常是PET)基板上时,生成的膜具有一层高度导电但透明的银纳米网线。单晶银线会重叠在一起,形成高度导电的网络(因为银是已知*具导电性的元素)。

ITO及SNW的优势对比

由于技术已趋成熟,ITO数年以来一直处于市场支配地位。一些制造商甚至已在汽相沉积/溅镀设备投资了数百万美元的资金。

ITO工艺较为简单易懂。虽然其传导效果不如SNW,ITO膜也无法提供低的薄层电阻率,但其性能对于小尺寸触摸屏的传统应用已足够。ITO非常一致,图案能见度*小化,且该材料非常稳定。

SNW在传导效果及低薄层电阻率上均比ITO出色,且该材料已在数种消费产品中应用成熟,其制造成本及每单位成本更低,扩大SNW生产规模也更为容易。卷对卷加工的SNW透明导体对那些要求产量高、工序简单的新建生产设施是一种极好的选择,且该材料非常适用于柔性显示触摸屏。

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件 的高科技企业,公司成立2005年,专业的光电镀膜公司,公司产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工;光学透镜、反射镜、棱镜等光学镀膜产品的开发和生产,为全球客户提供上等的产品和服务。采用德国薄膜制备工艺,形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系,能够制备各种超高性能光学薄膜,包括红外薄膜、增透膜,ARcoating, 激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜,应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆,低反射橱窗玻璃,画框等。




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