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ITO导电玻璃及相关透明导电薄膜的原理及应用

当今世界正处于信息时代，平板显示器（flatpaneldisplay，

FPD）是我们接受信息的一个重要视觉窗口，其在生产制造中都

离不开ITO导电玻璃，ITO导电玻璃可用于多种平板显示器，

主要的有液晶显示器（LCD）、有机电致发光（OLED）显

示器、触摸屏等。由于平板显示器，尤其是液晶显示器在整个显

示行业应用领域最为广泛，制造技术最为成熟。

液晶显示组件的发展，也就是由被动式矩阵驱动向列型（TN）

/超扭向型（STN）液晶显示器，推向主动式矩阵驱动薄膜晶体管

液晶显示器，并更加发展至所谓的新世代的显示器，-有机电发

光显示器或有机发光二极管（OLED），无论如何发展而铟锡氧化

物薄膜的重要性并无任何地变化。

使用于液晶显示器的ITO膜，不仅作为透明的画素电极之功

能而且也作为简单矩阵型STN-LCD的扫描电极和信号电极，以

及主动型TFT-LCD的共通电极和阵列电路中配线之重要角色，

随着彩色化、高解析化和人机界面化（触控面板），促使相关液

晶显示器和其它平面显示器的成长快速，因此本文我们重点介绍

ITO导电玻璃在液晶显示器中的应用。

一、什么是ITO

ITO（indiumtinoxide，氧化铟锡）透明导电薄膜的主要功

能是在于其极佳的电极材料而应用于平面面板显示器，具有发热、

热反射、电磁波防止和静电防止等不同的用途。

ITO导电玻璃是一种既透明又导电的玻璃，它采用磁控溅

射沉积成膜技术，以ITO材料作为溅射靶材，在玻璃基板上

生成一层很薄的ITO膜。这层ITO膜同时具有良好的导电性和

透光性，适于制作透明显示电极，是平板显示器生产的重要原

材料之一，玻璃基板的厚度通常只有0.3～1.1mm，它具有重量

轻、透明度高、平整度高、有一定的机械硬度、容易切割加工等

特点，因此被广泛应用于平板显示器上。ITO导电玻璃随着20

世纪70年代初LCD显示器的兴起至今已经历了30多年的历程，

并从过去只能生产高电阻、小尺寸、普通表面、黑白显示的产品，

发展到了现在能够生产低电阻、大尺寸、抛光表面、彩色显示的

产品。

早期液晶显示组件的发展过程中，主要的电极材料是金（Au）

和氧化锡（SnO2），此种靶材对溅射工艺控制有极其严格的要求，

尤其是氧气流量的稍许波动，就可能形成氧化反应不充分，而使

膜层透过率和蚀刻性能变差;或因氧气流量较大，而造成靶面“中

毒”，使溅射效率下降，从而使膜层变薄、电阻升高。鉴于此材

料商开发出了氧化靶，目前常用的氧化铟和氧化锡的混合物

（In2O3-SnO2），即将高纯度的氧化铟和氧化锡超细粉末按，一

定比例充分混合好，再采用粉末冶金工艺烧结成固体靶材，随

着制作工艺的不断改进，ITO靶材密度逐步提高，现在已达到

99.5%以上，基本满足了ITO导电玻璃的需要。

ITO导电玻璃的性能指标主要有：基板玻璃的外形尺寸、表

面电阻（或方块电阻）、透光率、膜层厚度、蚀刻性能和可靠性

等。

二、ITO导电玻璃在液晶显示器中的应用

根據LCD的驱动方式可分为TN（扭曲向列）型、STN（超

扭曲向列）型、CSTN（彩色超扭曲向列）型及TFT（薄膜晶

体管）型四种。它们所使用的ITO玻璃各不相同。

本文重点介绍ITO在TFT-LCD中的应用。TFT-LCD的结构

是，一面为TFT阵列玻璃，另一面为彩色滤光片。TFT-LCD用

的彩色滤光片与通常的彩色滤光片相似，但又有着以下三方面

的不同：第一，基板玻璃材质不同，通常LCD用ITO导电玻

璃的材质为钠钙玻璃，而TFT-LCD用ITO导电玻璃均使用无

碱低膨胀系数的硼硅玻璃，以保证其较高的温度稳定性;第二，

表面质量要求更高，由于在TFT-LCD结构中，彩色滤光片对应

的是价格较高的TFT阵列玻璃，彩色滤光片的缺陷必然会造成

TFT阵列玻璃的报废，因此，对彩色滤光片每个单粒的表面质量

要求很高，粒合格率几乎接近100%;第三，ITO镀膜工艺不同，因

为TFT-LCD的显示控制主要在于TFT阵列玻璃上，彩色滤光片

上不需要图案电极。通常的做法是，在彩色滤光片的ITO膜层镀

制时，采用掩膜镀的方式，即在