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透明导电膜在电容屏领域的现状

李星 2014-08-16 10:29
透明导电膜 电容屏 阅读(2698)
导语2014年8月11日国内原ITO导电玻璃主力生产厂家,中国建材旗下的方兴科技(SH:600552)发布公告,设立安徽方兴光电新材料科技有限公司,投资金额4000万元人民币建立年产80万平方米电容式触摸屏柔性镀膜生产线,

2014年8月11日国内原ITO导电玻璃主力生产厂家,中国建材旗下的方兴科技(SH:600552)发布公告,设立安徽方兴光电新材料科技有限公司,投资金额4000万元人民币建立年产80万平方米电容式触摸屏柔性镀膜生产线,项目建成后可实现年平均销售收入1.35亿元,生产期内年平均税后利润0.2亿元,项目财务内部收益率31.32%,资本金财务内部收益率40.45%,投资回收期4.12年(含建设期)。

方兴科技此次除了在重大项目建设中引入了“混合所有制”和“股权激励”央企混合所有制改革外,也把透明导电膜新材料概念再次引入人们视野,带动透明导电膜材料概念企业动作频频。

一、透明导电膜种类及用途

透明导电膜(TransparentConductiveOxide,TCO)是在可见光范围内具有高透明率具有导电特性的一种薄膜,为晶粒尺寸数百纳米的多晶层,主要用于光电器件如液晶显示器的透明电极、触摸屏、薄膜太阳能电池的透明电极等,上述透光度和导电性是两个相互牵制的指标,一般来讲,导电性提高,透光度就会下降,反之也一样。目前常见的透明导电薄膜包括氧化锡(TO)、氧化铟(IO)、铟锡氧化物(ITO)、掺锑氧化锡(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺镉氧化锡(CTO)、掺铟氧化锌(IZO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺铝氧化锌(AZO)、导电聚合物塑料膜、纳米金属网格、碳纳米管、纳米导电丝、单层石墨烯等。

透明导电膜材料的研究起步于19世纪末,当时是在光电导材料上涂上很薄的金属薄膜;到了1950年,第二种透明导电膜In2O3(ITO)被制成,ITO导电膜开始在透明导电膜方面得到普遍应用;在最近20年里,透明导电膜应用主要以ITO材料为主,而在制程上以磁控溅镀工艺为主。

在电容屏领域,主要应用的ITO导电玻璃和ITOPET导电膜。

二、ITO玻璃组成结构

ITO玻璃即氧化铟锡导电玻璃。通常氧化铟与氧化锡之比为9:1,其中起导电作用的主要是氧化锡,而其透明度则由氧化铟控制。据用途、衬底玻璃的不同,ITO玻璃分为如下三种结构。

(A)

1.jpg

2.jpg

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(C)

一般玻璃衬底为钠钙玻璃,其ITO层厚为250~2000?,折射率在2左右。衬底与ITO之间的SiO2阻挡层具有阻挡玻璃中Na+、Ca2+等离子的渗透,厚度通常为200~500?。如(C)所示之外层SiO2作为绝缘层,要求绝缘性能良好,其厚度一般为500~1000?。

三、ITO玻璃制造过程

在玻璃衬底上制备透明导电膜的方法有真空蒸发法、溅射法、喷雾法、涂覆法、浸渍法、化学气压沉积法、喷镀热解法与反应离子镀等。当前工业化最有效的方法是磁控溅射法,亦称高速低温溅射法。

ITO玻璃的制作方法一般为直流反应磁控溅射法,这种方法制得的导电膜层性能比较好。用大规模直流反应磁控溅射技术制ITO玻璃的流程如下:

磨边→切角→抛光→清洗→SiO2溅射→ITO清洗→ITO溅射→检验→包装

四、ITO导电膜主要技术指标

ITO导电膜主要技术指标包括透光率、方块电阻、平整度、化学稳定性、热稳定性和机械性能等。

a)透光率

ITO导电膜通常要求在可见光范围内透光率在86%以上,它主要取决于ITO厚度和折射率,透光率为透过材料的光通量与入射的光通量之比:

4.jpg

Tt=×100%

ITO膜厚越大,方块电阻块越小,但并不意味透过率就减少,这是由于干涉效应使得透过率随膜厚变化呈周期性变化。

b)方块电阻

5.jpg

如图示电流流过方型导电膜层时:R=ρ(ρ为体电阻率)。

对于给定膜层ρ和d不变,当L1=L2时,其电阻为定值ρ/d。这就是方块电阻的定义,即R□=ρ/d(Ω/□)。方块电阻常用四探针测试仪测定。

c)平整度

平整度是指ITO导电膜表面在一定范围内的起伏程度。用h/L表示。即在长度L的范围内,表面最高点与最低点的差值为h。如图示:

6.jpg

ITO导电膜平整度参数包括:

1)、ITO导电膜表面粗糙度;

2)、ITO导电膜膜厚均匀度。

d)化学稳定性

ITO导电膜的化学稳定性是通过耐湿性和耐碱性试验来评价的。耐湿性的标准是在温度60℃、湿度90%RH,24小时条件下,电阻变化在R=R0±10%范围内;耐碱性的标准是在温度75℃、浓度1%NaOH液中浸泡20分钟后,电阻变化在R=R0±10%范围内。

e)热稳定性和机械性能

ITO导电膜在生产、加工使用过程中,常常ITO膜暴露在高温环境中,所以ITO导电膜要有很好的热稳定性。

导电ITO玻璃整体要求有足够的机械强度。ITO导电膜对基材表面附着力要强,不易脱落,并具备较好的抗划伤能力。

五、电容屏透明导电膜的市场现状

由于看好电容屏的后续市场发展,国内在前几年迎来了一轮触摸显示用ITO导电玻璃的扩产潮,目前国内共有触摸显示屏用ITO镀膜线近六十条,年产ITO导电玻璃约600万平米,供应大约120家的TNLCD企业和90多家玻璃电容屏企业。

在电容触摸屏的ITOPET导电膜方面,国内也有万顺、欧菲光等企业实现了量产。方兴光电进入ITOPET导电膜市场,将再次缓解国内ITOPET导电膜方面的供应缺口。

除ITO透明导电膜外,国内石墨烯透明导电膜市场近日也是频频放出消息,莱宝高科(SZ:002106)、锦富新材(SZ:300128)、辉锐等都表示在石墨烯材料和触摸屏应用方面有新的突破。在纳米材料方面,苏大维格(SZ:300331)、欧菲光(SZ:002456)继续加强纳米银粉金属网格的研发与量产技术外,中科纳通的纳米银丝也表示取得了新的突破。

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