ITO表面处理方法

ITO表面处理方法

摘 要：不同的表面处理会影响ITO薄膜的光学和电学性能，并对整个OLED器件的效率和寿命产生影响。因此需要通过表面性能。本文介绍了几种常用的表面处理方法，并对各种处理方法进行比较。

关键词：氧化铟锡：表面处理：有机发光二极管 中图分类号：TN1004.3

1 引言

应用于彩色显示器的有机发光器件（OLED）具有优秀的图像质量，特别是在亮度以及对比度等方面。近十年来，对OLED的研究得到广泛的关注，对未来的图像显示技术带来无法估量的冲击。OLED器件的性能与空穴注入过程有非常密切的关系，通过使用锡掺杂氧化铟（ITO）做OLED的阳极。

ITO具有低电阻率、高可见光率和高红外光反射率等优良特性，已经被广泛应用于固态平板显示器件。ITO的导带主要由In和Sn的55轨道组成，价带由氧的2S轨道占主导地位。氧空位及Sn取代掺杂原子，构成施主能级并影响导带中的载流子浓度。在ITO淀积过程中，由于薄膜中产生氧空位和Sn搀杂取代，形成高度简并的n型半导体。费米能级位于导带底之上，因而具有很高的载流子浓度及低电阻率。此外，ITO的带隙较宽，因而ITO薄膜对可见光和近红外光具有很高的透过率。但是，由于ITO属于非化学计量化合物，喷涂法、真空蒸发、化学气相淀积、反映离子注入以及磁控溅射等沉积方法、沉积条件，以及表面处理方法，都将影响ITO薄膜的性能，导致ITO表面功函数在4~5eV之间变化。目前，ITO玻璃的生产已经商业化，想要改善OLED的性能，需要对ITO的表面进行处理，使之适应有机物薄膜。

2 表面处理对ITO表面性能的影响

下面从电学及表面性质两个方面，讨论ITO表面处理的作用以及对OLED性能的影响。

2.1 表面处理对ITO表面性能的影响

ITO阳极是OLED光出射面，粗糙的ITO表面将使光线发生漫反射，减少出射光的强度，降低OLED的外量子效率。粗糙的ITO表面会影响OLED的内场分布，ITO表面的局部高场会加速有机材料老化，从而降低器件的寿命和稳定性。

2.2 表面处理对ITO电性能的影响

OLED是空穴注入器件，空穴注入的数目直接影响整个器件的性能。通过改变表面的In、O、Sn及表面C污染物的含量，可以提高表面功函数，减小空穴注

入的势垒，提高空穴注入的数目。ITO是n型半导体，由重搀杂的Sn4+以及氧空位提供电子，当减少这两种成份在表面的含量时间，表面功函数就会降低。

3 ITO表面处理方法

常用的ITO表面处理方法有机械抛光处理、酸碱处理、等离子处理及以上各种方法的结合。在进行表面处理之前，要对ITO基片进行清洗，依次用去离子水、丙酮、无水醇超声清洗各30分钟后，再用纯氮气吹干。下面详细说明各种表面处理方法。

[attachment=4856]

3.1 ITO表面处理方法

固体表面的结构和组成都与内部不同，处于表面的原子或离子表现为配位上的不饱和性，这是由于形成固体表面时被切断的化学键造成的。正是由于这一原因，固体表面极易吸附外来原子，使表面产生污染。因环境空气中存在大量水份，所以水是固体表面最常见的污染物。由于金属氧化物表面被切断的化学键为离子键或强极性键，易与极性很强的水分子结合，因此，绝大多数金属氧化物的清洁表面，都是被水吸附污染了的。在多数情况下，水在金属氧化物表面最终解离吸附生成OH-及H+，其吸附中心分别为表面金属离子以及氧离子。

根据酸碱理论，M+是酸中心，O-是碱中心，此时水解离吸附是在一对酸碱中心进行的。在对ITO表面的水进行解离之后，再使用酸碱处理ITO金属氧化物表面时，酸中的H+、碱中的OH-分别被碱中心和酸中心吸附，形成一层偶极层，因而改变了ITO表面的功函数。 [attachment=4857]

3.2 等离子体处理

等离子体通常使用图3所示的设备进行工作。将基片放在底座上，在真空系统中通入不同的混合气体，并在金属电极上家射频电压将气体电离，形成等离子体，以非常快的速度轰击ITO基片。为了形成较均匀的电场，电极采用金属栅网结构。等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数。研究发现，等离子作用对表面粗糙度的影响不大，只能使ITO的均方根粗糙度从1.8nm降到1.6nm，但对功函数的影响却较大。用等离子体处理提高功函数的方法也不尽相同。氧等离子处理是通过补充ITO表面的氧空位来提高表面氧含量的。氧同表面有机污染物反应生成CO2和H2O，去除了表面有机污染物。SF6通过在ITO表面形成一层含氟层来提高表面功函数，对粗糙度的改变不明显。Ar等离子处理是通过除区在装载基片过程中吸附的氧来清洁ITO表面的。 [attachment=4858]

3.3 机械抛光

用大量Al2O3微粉状喷丸流高速喷向ITO表面，借助其动能将表面层的微观凸起部位削平或压平，以实现抛光的目的。此法操作简单，表面微观型貌良好，无方向性，主要用于清除表面积污、微观凸起及较浅线条，并具有强化表面的作用。但表面粗糙度仅能在原有基础上略有改善。S。Jung等人发现，通过先抛光后退火对ITO进行预处理，可改善表面粗糙度及氧含量，使用有机层同ITO接触接口更加光滑，OLED器件的发光效率和注入电流均提高了10倍左右，ITO表面的TPD

层结晶状况也有所改变。

3.4 紫外臭氧处理

在真空室中安装波长为253.7nm的低压水银灯，将臭氧发生器和光解臭氧的紫外灯管放在内贴反光铝薄膜的圆筒内，以提高光能利用率。将3400V高电压加在臭氧发生器玻璃管外的金属网和管内芯柱所构成的两个放电电极，当真空室通过氧气时，流经金属网的部分氧分子分解成氧原子，并与其它氧分子碰撞产生臭氧分子。通过紫外线直接对有机物作用使有机物分解，这样不仅在表面形成了一层富氧层，而且去除了表面的碳污染。各种表面处理方法的比较如表1所示。

表 1 各种表面处理方法的比较

4 结束语

通过上面的对比发现，使用机械抛光法能得到最光滑的ITO表面，氧等离子体处理能得到功函数最高的ITO表面，UV臭氧处理的ITO表面电阻率最低。只有通过结合使用多种方法才能得到最佳性能的ITO表面。

作者简介：林 慧（1980-），女，四川人，在读硕士，在电子科技大学502教研室从事OLED器件制备以及性能的研究。 E-mail:*******************

ITO 导电玻璃入门知识 • ITO 表面处理方法

• ITO 玻璃技术之 SiO2 阻挡膜层规格

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ITO 导电玻璃入门知识 2006-5-30

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ITO 导电玻璃是在钠钙基或矽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，镀上一层二氧化矽阻挡层，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，形成其他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、触控萤幕制作用；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。 影响 ITO 玻璃性能的主要参数： 长度、宽度、厚度及允差（± 0.20 ） 垂直度（ ≤ 0.10% ）

翘曲度（厚度 0.7mm 以上 ≤ 0.10% ，厚度 0.55mm 以下 ≤ 0.15% ） 微观波纹度 倒边

C 倒边（ 0.05mm ≤ 宽度 ≤ 0.40mm ）

R 倒边（ 0.20mm ≤ 宽度 ≤ 1.00mm ，曲率半径 ≤ 50mm ） 倒角（浮法方向 2.0mmX5.0mm ；其余 1.5mmx1.5mm ）

SIO2 阻挡层厚度（ 350 埃± 50 埃， 550nm 透过率 ≥ 90% ）

ITO 层光学、电学、蚀刻性能（蚀刻液： 600C 37%HCL:H2O:67%HNO3=50:50:3 ）：见表 1-1 。 表 1-1

化学稳定性：

耐碱为浸入 600C 、浓度为 10% 氢氧化钠溶液中 5 分钟后， ITO 层方块电阻变化值不超过 10% 。

耐酸为浸入 250C 、浓度为 6% 盐酸溶液中 5 分钟后， ITO 层方块电阻变化值不超过 10% 。

耐溶剂为在 250C 、丙酮、无水乙醇或 100 份去离子水加 3 分 EC101 配制成的清洗液中 5 分钟后， ITO 层方块电阻变化值不超过 10% 。

附着力：在胶带贴附在膜层表面并迅速撕下，膜层无损伤；或连撕三次后， ITO 层方块电阻变化值不超过 10% 。

热稳定性：在 3000C 的空气中，加热 30 分钟后， ITO 导电膜方块电阻值应不大于原方块电阻的 300% 。 外观质量： 裂纹：不允许。

粘附物：包括尘粒、玻璃碎等凸起物， TN 型 ITO 导电玻璃镀膜面不允许有不可去除的高度超过 0.1mm 的粘附物； STN 型 ITO 导电玻璃镀膜面不允许有不可去除的高度超过 0.05mm 的粘附物。

沾污：不可有不溶于水或一般清洗剂无法除去的沾污。

崩边：长 X 宽 ≤ 2.0mmx1.0mm ；深度不超过玻璃基片厚度的 50% ；总长度 ≤ 总边长的 5% 。 划痕：见表 1-2 。 表 1-2

玻璃体点状缺陷：包括气泡、夹杂物、表面凹坑、异色点等。 点状缺陷的直径定义为： d=( 缺陷长 + 缺陷宽 )/2 。 见表 1-3 。 表 1-3

玻璃体线状缺陷 ( 宽度 W) ：包括玻筋、光学变形见表 1-4 。 表 1-4

膜层点状缺陷： SIO2 阻挡层和 ITO 导电层的点状缺陷包括针孔、空洞、颗粒等，点状缺陷的直径定义为： d=( 缺陷长 + 缺陷宽 )/2 。 见表 1-5 。 表 1-5

ITO 导电玻璃的工厂自适应测试方法及判定标准： 尺寸：

A 、测试方法：用直尺和游标卡尺测量待测玻璃原片的长度、宽度、厚度。 B 、判定标准：测量结果在供应商所提供的参数范围之内为合格。 面电阻 :

A 、测试方法：把待测试玻璃整个区域做为测试区域，然后测试区域分成九等份后再用四探针测试仪分别测试各区域的面电阻。

B 、判定标准：根据测试结果计算出电阻平均值及电阻资料分散值，结果在要求范围内既是合格。 ITO 层温度性能

A 、测试方法：把待测玻璃原片在 3000C 的空气中，加热 30 分钟，测试其加温前后的同一点面电阻阻值。

B 、判定标准： ITO 导电膜方块电阻值应不大于原方块电阻的 300% 为合格。 蚀刻性能：

A 、测试方法：把待测玻璃原片放入生产线所用的蚀刻液中测试其蚀刻完全的时间。

B 、判定标准：蚀刻完全的时间值小于生产工艺所设定时间的一半值为合格。 或按表 1-1 蚀刻性能指标检测。 ITO 层耐碱性能

A 、测试方法：把待测玻璃原片放在 600C 、浓度为 10% 氢氧化钠溶液中 5 分钟后，测试其浸泡前后的同一点面电阻阻值。

B 、判定标准： ITO 层方块电阻变化值不超过 10% 为合格。 光电性能与可靠性：

A 、测试方法：把待测玻璃与现生产用玻璃按现生产工艺参数，选择一型号制作成成品并测试其光电与可靠性性能；

B 、判定标准：光电性能与可靠性测试结果与现生产用玻璃结果相当，并在测试产品型号要求范围之内。 ITO 导电玻璃的选用规则：

模数在 240 以上的产品，一般可选用供应商 B 级品玻璃；

模数在 40 模以上， 240 模以下的产品，一般选用普通 A 级品玻璃； 模数在 40 模以下的产品， STN 产品，一般选用低电阻抛光玻璃。 COG 产品，一般选用 15 欧姆抛光玻璃。 附：工厂 ITO 玻璃参考选用原则：

6 、 ITO 导电玻璃的使用方法：

• • • • • •

任何时候都不容许叠放；

除规定外，一般要求竖向放置；平放操作时，尽量保持 ITO 面朝下；厚度在 0.55mm 以下的玻璃只能竖向放置；

取放时只能接触四边，不能接触导电玻璃 ITO 表面； 轻拿轻放，不能与其他治具和机器碰撞；

如果要长时间存放，一定要注意防潮，以免影响玻璃的电阻和透过率； 对于大面积和长条形玻璃，在设计排版时要考虑玻璃基片的浮法方向。

7 、 ITO 导电玻璃的贮存及搬运方法： ITO 导电玻璃的贮存方法：

ITO 导电玻璃应贮存在室温条件下，湿度在 65% 以下干燥保存；贮放时玻璃保持竖向放置，玻璃间堆放不可超过二层，木箱装 ITO 导电玻璃货物堆放不可超过五层。 纸箱装货 ITO 导电玻璃货物，原则上不能堆放。 ITO 导电玻璃搬运方法：

易碎品，小心轻放，保持搬运过程中的稳定性，搬运时层高不得超过三层。

ITO 表面处理方法 2005-12-18

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林慧，成建波，陈文彬，杨刚，杨健军（电子科技大学光电资讯学院，四川 成都 610054 ）

摘 要：不同的表面处理会影响 ITO 薄膜的光学和电学性能，并对整个 OLED 器件的效率和寿命产生影响。 因此需要通过表面性能。 本文介绍了几种常用的表面处理方法，并对各种处理方法进行比较。 1 引言

应用于彩色显示器的有机发光器件（ OLED ）具有优秀的图像质量，特别是在亮度以及对比度等方面。 近十年来，对 OLED 的研究得到广泛的关注，对未来的图像显示技术带来无法估量的冲击。 OLED 器件的性能与空穴注入过程有非常密切的关系，通过使用锡掺杂氧化铟（ ITO ）做 OLED 的阳极。 ITO 具有低电阻率、高可见光率和高红外光反射率等优良特性，已经被广泛应用于固态平板显示器件。 ITO 的导带主要由 In 和 Sn 的 55 轨道组成，价带由氧的 2S 轨道占主导地位。 氧空位及 Sn 取代掺杂原子，构成施主能级并影响导带中的载流子浓度。 在 ITO 淀积过程中，由于薄膜中产生氧空位和 Sn 搀杂取代，形成高度简并的 n 型半导体。 费米能级位于导带底之上，因而具有很高的载流子浓度及低电阻率。 此外， ITO 的带隙较宽，因而 ITO 薄膜对可见光和近红外光具有很高的透过率。 但是，由于 ITO 属于非化学计量化合物，喷涂法、真空蒸发、化学气相淀积、反映离子注入以及磁控溅射等沉积方法、沉积条件，以及表面处理方法，都将影响 ITO 薄膜的性能，导致 ITO 表面功函数在 4~5eV 之间变化。 目前， ITO 玻璃的生产已经商业化，想要改善 OLED 的性能，需要对 ITO 的表面进行处理，使之适应有机物薄膜。

2 表面处理对 ITO 表面性能的影响

下面从电学及表面性质两个方面，讨论 ITO 表面处理的作用以及对 OLED 性能的影响。

2.1 表面处理对 ITO 表面性能的影响

ITO 阳极是 OLED 光出射面，粗糙的 ITO 表面将使光线发生漫反射，减少出射光的强度，降低 OLED 的外量子效率。 粗糙的 ITO 表面会影响 OLED 的内场分布， ITO 表面的局部高场会加速有机材料老化，从而降低器件的寿命和稳定性。

2.2 表面处理对 ITO 电性能的影响

OLED 是空穴注入器件，空穴注入的数目直接影响整个器件的性能。 通过改变表面的 In 、 O 、 Sn 及表面 C 污染物的含量，可以提高表面功函数，减小空穴注入的势垒，提高空穴注入的数目。 ITO 是 n 型半导体，由重搀杂的 Sn4+ 以及氧空位提供电子，当减少这两种成份在表面的含量时间，表面功函数就会降低。

3 ITO 表面处理方法

常用的 ITO 表面处理方法有机械抛光处理、酸堿处理、等离子处理及以上各种方法的结合。 在进行表面处理之前，要对 ITO 基片进行清洗，依次用去离子水、丙酮、无水醇超声清洗各 30 分钟后，再用纯氮气吹干。 下面详细说明各种表面处理方法。

3.1 ITO 表面处理方法

固体表面的结构和组成都与内部不同，处于表面的原子或离子表现为配位上的不饱和性，这是由于形成固体表面时被切断的化学键造成的。 正是由于这一原因，固体表面极易吸附外来原子，使表面产生污染。 因环境空气中存在大量水份，所以水是固体表面最常见的污染物。 由于金属氧化物表面被切断的化学键为离子键或强极性键，易与极性很强的水分子结合，因此，绝大多数金属氧化物的清洁表面，都是被水吸附污染了的。 在多数情况下，水在金属氧化物表面最终解离吸附生成 OH- 及 H+ ，其吸附中心分别为表面金属离子以及氧离子。 根据酸堿理论， M+ 是酸中心， O- 是堿中心，此时水解离吸附是在一对酸堿中心进行的。 在对 ITO 表面的水进行解离之后，再使用酸堿处理 ITO 金属氧化物表面时，酸中的 H+ 、堿中的 OH- 分别被堿中心和酸中心吸附，形成一层偶极层，因而改变了 ITO 表面的功函数。

3.2 等离子体处理

等离子体通常使用图 3 所示的设备进行工作。 将基片放在底座上，在真空系统中通入不同的混合气体，并在金属电极上家射频电压将气体电离，形成等离子体，以非常快的速度轰击 ITO 基片。 为了形成较均匀的电场，电极采用金属栅网结构。 等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数。 研究发现，等离子作用对表面粗糙度的影响不大，只能使 ITO 的均方根粗糙度从 1.8nm 降到 1.6nm ，但对功函数的影响却较大。 用等离子体处理提高功函数的方法也不尽相同。 氧等离子处理是通过补充 ITO 表面的氧空位来提高表面氧含量的。 氧同表面有机污染物反应生成 CO2 和 H2O ，去除了表面有机污染物。 SF6 通过在 ITO 表面形成一层含氟层来提高表面功函数，对粗糙度的改变不明显。 Ar 等离子处理是通过除区在装载基片过程中吸附的氧来清洁 ITO 表面的。

3.3 机械抛光

用大量 Al2O3 微粉状喷丸流高速喷向 ITO 表面，借助其动能将表面层的微观凸起部位削平或压平，以实现抛光的目的。 此法操作简单，表面微观型貌良好，无方向性，主要用于清除表面积污、微观凸起及较浅线条，并具有强化表面的作用。 但表面粗糙度仅能在原有基础上略有改善。 S 。 Jung 等人发现，通过先抛光后退火对 ITO 进行预处理，可改善表面粗糙度及氧含量，使用有机层同 ITO 接触介面更加光滑， OLED 器件的发光效率和注入电流均提高了 10 倍左右， ITO 表面的 TPD 层结晶状况也有所改变。 3.4 紫外臭氧处理

在真空室中安装波长为 253.7nm 的低压水银灯，将臭氧发生器和光解臭氧的紫外灯管放在内贴反光铝薄膜的圆筒内，以提高光能利用率。 将 3400V 高电压加在臭氧发生器玻璃管外的金属网和管内芯柱所构成的两个放电电极，当真空室通过氧气时，流经金属网的部分氧分子分解成氧原子，并与其他氧分子碰撞产生臭氧分子。 通过紫外线直接对有机物作用使有机物分解，这样不仅在表面形成了一层富氧层，而且去除了表面的碳污染。 各种表面处理方法的比较如表 1 所示。

表 1 各种表面处理方法的比较

表面处理方法 面阻（Ω / □） 功函数（ eV ） 表面粗糙度（ nm ） 未处理 机械抛光 氧等离子体 王水 16.1 16.3 4.5 4.2 2.6 2.3 10.9/15.4/23.0 Ar 等离子体 16.7/17.3/17.0 4.5 16.4/15.0/16.4 1.4/1.4/2.1 4.35/4.75/4.65 18.5/23.5/28.6 4.6/4.3/4.7 3.8/8.4/8.8 王水 / 氧等离 27.7 子体 氧等离子体 / >30.0 王水 HCL

4 结束语

26.3 4.6 4.7 4.54 6.0 1.8 1.3 通过上面的对比发现，使用机械抛光法能得到最光滑的 ITO 表面，氧等离子体处理能得到功函数最高的 ITO 表面， UV 臭氧处理的 ITO 表面电阻率最低。 只有通过结合使用多种方法才能得到最佳性能的 ITO 表面。

作者简介：林 慧（ 1980- ），女，四川人，在读硕士，在电子科技大学 502 教研室从事 OLED 器件制备以及性能的研究。E-mail:*******************

ITO 玻璃技术之 SiO2 阻挡膜层规格 2006-4-24 -------------------------------------------------- ------------------------------ SiO2 阻挡膜层规格

1 应用于液晶显示器的钠钙（ Na-Ca ）玻璃，通常在其与液晶材料相接触的一面需要镀制一个膜层以阻挡来自玻璃中的钠离子（ Na+ ）向液晶层中迁移。 1.1 镀膜面为锡面。

1.2 SiO2 膜层厚度为 20.0 — 30.0 纳米 (nm) 。 1.3 成份为 100% 的 SiO2 。

1.4 阻挡层性能 : 经过 48 小时、 96 ℃以上温度的水浴， 阻挡膜层允许的单位面积内的钠离子渗透量不超过 1.0mg/m2 。

1.5 有效镀膜面为除去边缘 3mm 区域的玻璃面。 在距边缘 3mm 内有四个装架卡具处无镀膜层，其余边缘部分均有膜层。 1.6 光学性能规格

1.6.1 在光波长为 632.8nm 处，折射率为 1.57 ± 0.10 。

1.6.2 在波长为 550.0nm 时，其透过率 ( 包括厚度小于或等于 1.1mm 的基片玻璃 ) 大于 91% 。 1.7 耐化学性能要求 a) 耐碱性

经温度为 60 ± 2 ℃、浓度为 10% 的氢氧化钠 (AR) 溶液浸泡 5 分钟后 , SiO2 阻挡层性能仍符合 5.1.4 节所述的规格要求。 b) 耐酸性

经温度为 60 ± 2 ℃的 3 份 36% 盐酸（ AR ）、 50 份去离子水、 3 份 67% (AR) 配制的溶液浸泡 5 分钟后， SiO2 阻挡膜层性能仍符合 1.4 节所述的规格要求。 c) 耐溶剂性能

将镀膜玻璃放入丙酮 (AR) 、无水乙醇 (AR) 或由 100 份去离子水加 3 份 EC101 配制成的清洗液中浸泡 5 分钟后， SiO2 阻挡层性能仍符合 1.4 节所述的规格要求。

2 应用于电阻式触摸屏的钠钙（ Na-Ca ）玻璃，通常在其一面需要镀制一个 SiO2 膜层以保证膜层的均匀性。 2.1 镀膜面为锡面。

2.2 SiO2 膜层厚度为 10.0 纳米 (nm) 。 2.3 成份为 100% 的 SiO2 。

2.4 有效镀膜面为除去边缘 3mm 区域的玻璃面。 在距边缘 3mm 内有四个装架卡具处无镀膜层，其余边缘部分均有膜层。

触摸屏制造工艺实战与难点

李星

[一]ITO FILM的调质处理

近年来，由于薄膜应用材料的发展，与ITO玻璃一样，ITO FILM也越来越多的应用到了电子信息材料上，比如说应用在LCD、OLED显示器基板上，触摸屏上探测电极上，显示器模组的电磁屏蔽上等等。如何在这些产品的生产加工过程中，合理使用ITO FILM材料，也慢慢为电子制造行业所重视。

我们知道，ITO FILM与ITO玻璃在产品制造生产过程中的区别在于，ITO FILM在正式上生产线使用之前，要预先进行一道调质处理工序，也就是很多触摸屏厂家俗称的“ITO FILM老化”工序。为什么ITO FILM要预先进行一道这样的调质处理“ITO FILM老化”工序，而ITO玻璃就不用呢，这就要从它们所用的基材不同说起了。

一、为什么要进行调质处理：

目前最常用到的ITO FILM的基材，是一层在上面进行过硬化层涂布处理过的PET膜，它的材质是polyethylene terephthalate，中文名叫聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET，它在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。它有个特点是耐电晕性较差，所以可以在其表面进行金属镀膜二次加工，从而使得进行金属镀膜二次加工后的PET，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。

PET的热变形温度是(1．8MPa) 224℃，熔点 254℃，所以很易于加工成应用薄膜材料。

为了更好的应用在电子产品上，PET膜上一般都要再涂布一层聚丙烯酸酯类的硬化层，也就是俗称的压加力涂层或加硬层，让PET膜表面的硬度能达到2H以上，让它更耐磨擦，更难被划伤。这种压加力的特性是热变型温度≥78℃，热软化温度≥105℃。

生产中使用的ITO玻璃是一种浮法玻璃，是以硅酸盐为材料，经1300℃高温炉溶融成液体，流经锡水表面成型的平板玻璃。

这里说的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，通常有两个性能指标:电阻率和透光率，

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细微的图形。其中透过率以达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Sn2O3:In2O3=1:9。

ITO玻璃和ITO FILM基材上所镀的ITO镀层，是用磁控溅射沉积上去的。其中镀膜的温度是影响ITO膜透光性和电阻率的最明显因素，当镀膜温度在100℃以下时，膜层中多数是一些低价的铟锡氧化物，透光性较低，阻值也很高。随着镀膜温度升高，薄膜的结晶越趋完美使载流子迁移率有所提高，而光线透过率明显升高，阻值也相应降低，当温度达到380℃附近时，光线透过率达到最高。

对于ITO平板玻璃来说，完全可以用最好的温度条件来进行ITO镀膜，因为平板玻璃的熔化温度在千度以上，所以380℃最优镀膜条件对玻璃基板没什么影响。

可是另外一种以PET为原料基材中，不但其本身的热变形温度只有224℃，并且其上面涂布的压加力层的热变形温度仅为78℃。为了不在镀ITO膜层时不破坏和影响PET膜基材的性能，镀膜温度一定要严格的控制的80℃以下，这就造成了ITO膜层的结晶度不够，光线透过率低，电阻阻值偏高并且不稳定。

PET材料在提练合成过程中，一定会有一些杂质掺杂在里面，PET合成的过程，是一个小分子物质在化学键的作用下链接形成大分子的过程，这个过程中肯定有些未充分反应的小分子物质附在大分子链上。PET膜在空气存放过程中，因PET膜层里面所含的微量杂质，会吸收空气中的气体和水份，并不断水解其中部分没聚合完全的水分子物质。这些杂质、气体、水份，和未聚合完全的水分子水解后生成的物质，会在高温中析出或重新聚合与结晶，让PET FILM产生不一致的形变或性能变化，造成PET FILM上的图形尺寸变化。

二、调质处理的原理：

PET材料虽然拥有很好的尺寸稳定性，但在制成PET薄膜的过程中，合成的PET大分子物质经过挤塑和拉伸，原来融熔状态下自由伸展的分子团被迫在拉伸方向

进行形变，以薄膜的厚度尺寸要求，所以内部聚集了部分内应力，这些内应力如果受到温度上升的变化，也会因温度升高，PET内部分子活动能力增强而释放出来，在释放的过程中，多数的PET大分子会在拉伸方向进行分子间距缩小调整，而非拉伸方向的部分分子支链会伸展到拉伸方向收缩后所形成的空间里面来。这一系列的变化，也将改变PET薄膜的外形尺寸。

PET上的ITO层，是镀膜温度在80℃以下镀覆的，膜层中多数是一些低价的铟锡氧化物，这些低价的铟锡氧化物，在高温环境下或富氧环境下，还会继续与氧气反应，形成高价的铟锡氧化物，重新再次结晶。

所以，为了稳定ITO FILM的性能，要对ITO FILM进行加热处理，预先进行一道调质处理“ITO FILM老化”工序。在加热处理过程中，PET薄膜里面的杂质所吸收的气体与水分将会析出，小分子物质水解后的产物，会重新脱水形成小分子物质，未完全聚合的小分子物质、重新脱水后形成的小分子物质，薄膜拉伸过程中所断裂的分子支链和短分子链，将会重新排列到自由伸展的大分子长链上，让整个PET薄膜内部分子稳定下来，这样，PET膜的外形尺寸也稳定下来了，大大减少了以后温度变化对PET外形尺寸带来的剧烈变化。而且在富氧的条件下，或加温过程中，ITO层非结晶的低价铟锡氧化物再次与氧反应成高价铟锡氧化物重新结晶，所得到的结晶ITO层在以后使用过程中，只要温度不超过目前的加温温度，也比原非结晶状态的ITO层化学物理性能更加稳定。

三、如何进行调质处理：

在加温调质处理过程中，首先要把温度升到PET上的涂布的压加力热变形温度，完全释放和消除压加力层的气体、水份和内应力，同时PET本身基材中的水份、气体和杂质，也通过压加力和ITO层的分子间隙释放部分出来。

第二步是加热到压加力的热软化温度，这个温度下，让压加力先均匀软化，减少后面继续加热过程中PET在热收缩变形的时候，因压加力的抵抗产生变形阻力，

因各部分收缩不一致引起翘曲。同时也让部分基材中水解的物质分解并把水分完全汽化释放。

第三步是加热温度设定到后续加工工序中所采用的最高加热温度，加了更加均匀和消除设备误差，一般这个设定温度还要在后续工工序中所采用的最高加热温度的基础上，再增加10~15℃，这样，不管以后你再怎么加热，都不会让ITO FILM再产生过多的形变了。当然这个温度最好不要超过180℃，因为在这个温度下，压加力材料会迅速劣化，并且有可能颜色会变黄，透过率也会下降。对于使用在不同场合下的复合薄膜来说，中间的光学胶层也属于压加力酸类，过高的温度更容易使这些光学胶层性能劣化，因而一般建议温度设在120~140℃之间，为了得到更好的调质效果，调质时间会相应的延长一倍时间左右。

在温度超过120℃以后，PET基材里的水份和气体几乎可以完全从基材中排出，而那些水解后的小分子会重新转化为小分子状态，并在化学键的作用下，慢慢链接到已经聚合的大分子链上去。原来在薄膜拉伸过程中受物理作用力被拉伸或挤压的化学键，则会在化学键端的原子吸收热能后，运动到最合适的位置，让原子两边的化学键力平衡。这样，使得整个PET基材中的化学分子更加安定，从而得到更稳定的外形尺寸和更高的透过率，并消除部分光学上的偏振现象，减光膜层之间的光学干涉。

这个时候，ITO层的水份和气体也会释放出来，而且里面被水和二氧化碳形成碳酸所化学腐蚀的部分，也会受热分解，重新形成ITO晶体，低价氧化铟锡分子，也会继续跟空气中的氧气反应，形成更高价的氧化铟锡物质。在受热过程中，氧化铟锡物质沉积过程中散乱的原子在吸收热能后，慢慢运动到各最小位能的晶格顶点位置上，进行结晶。而里面的一些杂质则会被挤压到晶粒边缘，与相关晶格建立更稳定的结构。

第四步是进行紫外线臭氧活化ITO层，利用低压石英汞灯，产生254和185nm范围的紫外线，臭氧和等离子氧气产生，低价的铟锡氧化物和离子氧原子反应形

成高价的铟锡氧化物。在这过程中，还可以对ITO表面进行清洗，有机污染物分子在吸收254nm波长紫外线后被激发或分解。激发的有机污染物可以和离子氧原子反应形成气体，比如CO2,H2O等，再由抽风系统抽取排走。

四、调质处理过程中应注意的问题：

ITO FILM在调质处理过程中，除了要有能得到加热平稳均匀的调质处理设备外，基板的承托和放置方式也是主要的考量范围。目前业界有两种倾向模式，一种是为了继续与ITO 玻璃一样的工治具，同时也得到更稳妥的处理效果，认为应该直接把ITO FILM按ITO平板玻璃尺寸裁切后，继续放在玻璃基板上加热，这样一方向可能象处理ITO平板玻璃一样处理ITO FILM材料和承托玻璃基板，更有利于优化超净车间管理外，另一方面，由于玻璃基板有一定的贮热作用，可以让ITO FILM调质处理过程中，各个部分的加热和降温过程更加平稳均匀。另一种倾向认为加热速度的快慢直接影响生产效率，而玻璃制品容易产生玻璃碎，而且装载ITO平板玻璃的治具也不利于ITO FILM的取放，更容易折伤和划伤ITO FILM，主张直接把ITO FILM放在加工平整的金属板上，利用金属板传热速度快的特性，提高生产效率。并且把这些金属板做成可以掀起的台车层架方式，ITO FILM直接平放在金属承托板上，ITO FILM和金属板的接触面不会产生相对的位置移动，所以能最大限度的防止ITO FILM在取放过程中被折伤和表面被划伤的情况发生。

因为压加力的热软化温度只有105℃，小于调质处理的最高温度，所以在没有保护的情况下，要避免涂布压加力的那一面，直接放在承托板上进行加热，把承托板上的不平整，热转移到ITO FILM的压加力层上，造成外观不良。

总的来说，ITO FILM的调质处理工艺，就是一个排除ITO FILM中所含水份、气体，进一步调整基材内部的原子位置和分子结构，消除各种材料内部的和各种材料相互之间的物理应力，在后续的生产加工过程中和产品使用过程中，得到更稳定的物理尺寸、化学性能。

因為過氧化氫處理會使ITO 表面過剩的錫含量減少而氧的比例增加，使ITO 表面的功函數增加從而增加空穴注入的幾率。紫外線-臭氧和等離子表面處理 ...