ito导电玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上,利用磁控溅射的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。高档液晶显示器专用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,最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导电层的特性:
ito膜层的主要成份是氧化铟锡。在厚度只有几千埃的情况下,氧化铟透过率高,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导电玻璃的分类:
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导电玻璃按尺寸分,有14”x14”、14”x16”、20”x24”等规格;按厚度分,有2.0mm、1.1mm、0.7mm、0.55mm、0.4mm、0.3mm等规格,厚度在0.5mm以下的主要用于stn液晶显示器产品。
ito导电玻璃按平整度分,分为抛光玻璃和普通玻璃。
透明导电氧化物薄膜主要包括in、zn、sb和cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料,具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。透明导电薄膜以掺锡氧化铟(indium tinoxide,ito)为代表,广泛地应用于平板显示、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。平板显示器市场广阔,被认为具有比半导体产业更高的增长率,特别是液晶显示器(lcd)具有体积小、重量轻、能耗低、无辐射、无闪烁、抗电磁干扰等特点,广泛应用于笔记本电脑、台式电脑、各类监视器、数字彩电和手机等电子产品,以全球显示器市场来看,lcd产值远高于其他显示器。透明导电薄膜是简单液晶显示器的三大主要材料之一,随着lcd产业的发展,市场对ito透明导电膜的需求也随之急剧增大。
ito薄膜的制备方法多样,研究较多的制备方法为磁控溅射法,另外还有真空蒸发法、化学气相沉积法、喷涂法、溶胶-凝胶法等方法。其中,溶胶-凝胶法的优点是生产设备简单、工艺过程温度低,易实现制备多组元且掺杂均匀的材料。
采用溶胶-凝胶法制备ito薄膜多以铟、锡的有机醇盐为前驱物。以铟、锡的无机盐为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备的ito薄膜,比以有机醇盐为前驱物的溶胶-凝胶法制备成本低,该方法制备ito薄膜具有生产设备简单、成本低的优势。本文以氯化铟和氯化锡为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备ito薄膜,探索以铟、锡的无机盐为前驱物制备ito薄膜的方法。
液晶显示器现已成为技术密集,资金密集型高新技术产业,透明导电玻璃则是lcd的三大主要材料之一。液晶显示器之所以能显示特定的图形,就是利用导电玻璃上的透明导电电膜,经蚀刻制成特定形状的电极,上下导电玻璃制成液晶盒后,在这些电极上加适当电压信号,使具有偶极矩的液晶分子在电场作用下特定的方面排列,仅而显示出与电极波长相对应的图形。
在氧化物导电膜中,以掺sn的in2o3(ito)膜的透过率最高和导电性能最好,而且容易在酸液中蚀刻出微细的图形。其透过率已达90%以上,ito中其透过率和阻值分别由in2o3与sn2o3之比例来控制,通常sno2:in2o3=1:9。
ito是一种n型氧化物半导体-氧化铟锡,ito薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两回事个主要的性能指针:电阻率和光透过率。
目前ito膜层之电阻率一般在5*10-4左右,最好可达5*10-5,已接近金属的电阻率,在实际应用时,常以方块电阻来表征ito的导电性能,其透过率则可达90%以上,ito膜之透过率和阻值分别由in2o3与sn2o3之比例控制,增加氧化锢比例则可提高ito之透过率,通常sn2o3: in2o3=1:9,因为氧化锡之厚度超过200?时,通常透明度已不够好---虽然导电性能很好。
如用是电流平行流经ito脱层的情形,其中d为膜厚,i为电流,l1为在电流方向上膜厚层长度,l2为在垂直于电流方向上的膜层长主,当电流流过方形导电膜时,该层电阻r=pl1/dl2式中p为导电膜 之电阻率,对于给定膜层,p和d可视为定值,p/d,当l1=l2时,怒火正方形膜层,无论方块大小如何,其电阻均为定值p/d,此即方块电阻定义: r□=p/d,式中r□单位为:奥姆/□(ω/□),由此可所出方块电阻与iot膜层电阻率p和ito膜厚d有关且ito膜阻值越低,膜厚越大。
目前在高档stn液晶显示屏中所用ito玻璃,其r□可达10ω/□左右,膜厚为100-200um,而一般低档tn产品的ito玻璃r□为100-300ω/□,膜厚为20-30um。
在进行lcd走线设计时,由ito阻计算方式,可知影响ito阻值有如下因素:
1、ito玻璃之方块电阻
要确保走线电阻小,应酬让ito玻璃方块电阻小,因为r□=p/d,则必须选p小,d适当大些的材料。
2、l1/l2
l1/l2即走线在平行电流方向与垂直电流方向上的长度比,在r□一定时,要保证走线电阻值小,就要让l1/l2小,当l1一定时,只有增大l2,也说法是在设计时,走线应尽可能加宽;而当l2一定时,l1就要小,即走线宽度一定时,细线应尽可能短。
3、在lcd显示屏设计当中,不仅要考虑走线布对ito阻值的影响,还要考虑生产工艺对ito阻值的影响,以便选择适当方块电阻的ito玻璃,以便设计到制作的全面控制,生产高对比的lcd产品,这时高占空比及cog产品无为重要,如ito膜厚的均匀性,因为ito的耙材及工艺的为稳定,会使同样长度与宽度的ito阻值发生变化,如目标值为10ω时,其r□范围在8-12ω之间,所以在生产中要使用ito膜厚均匀的导电玻璃,以减少电阻的变化,其次为ito玻璃的耐高温时性,酸碱性,因为通常lcd生产工艺中要使用高温烘烤及各种酸碱液的浸泡,而一般在300°c *30min的环境中,会使r□增大2-3倍,而在10wt%naoh*5min及6wt%hcl*2min(60°c)下也会增到1。1倍左右,由此可知,在生产工艺中不宜采用高温生产及酸碱的长时清洗,若无法避免,则应尽量在低温下进行并尽量缩短动作时间。
4、由于在液晶显示器中,ito方块电阻等效于电路图中的分压电阻,其阻值大小直接影响电路两端电压的大小,即方块电阻越大,lcd值电压越大。有数据表明,ito之方块电阻由100ω/□降至60ω/□。(cell gap为6um)左右,vth值会降低0。03v左右。
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