液晶導電薄膜：氧化銦錫(ITO)與銀納米線(SNW)對比

現(xiàn)有的透明導體主要使用氧化銦錫(ITO)；銦被歸為稀土金屬，主要儲量位于中國。ITO對各種電子設備的普及作出了很大貢獻，特別是電子顯示器和太陽能電池。要制造透明導體，需要在真空腔中使用汽相沉積工藝將ITO濺鍍到目標基板上，然后對帶涂層的基板（通常是玻璃）進行化學蝕刻和圖案設計處理，以形成用于觸摸屏中的透明導體。

ITO導電玻璃是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO）膜加工制作成的。液晶顯示器專用ITO導電玻璃，還會在鍍ITO層之前，鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內液晶里擴散。高檔液晶顯示器專用ITO玻璃在濺鍍ITO層之前基片玻璃還要進行拋光處理，以得到更均勻的顯示控制。液晶顯示器專用ITO玻璃基板一般屬超浮法玻璃，所有的鍍膜面為玻璃的浮法錫面。因此，最終的液晶顯示器都會沿浮法方向，規(guī)律的出現(xiàn)波紋不平整情況。

在濺鍍ITO層時，不同的靶材與玻璃間，在不同的溫度和運動方式下，所得到的ITO層會有不同的特性。一些廠家的玻璃ITO層常常表面光潔度要低一些，更容易出現(xiàn)“麻點”現(xiàn)象；有些廠家的玻璃ITO層會出現(xiàn)高蝕間隔帶，ITO層在蝕刻時，更容易出現(xiàn)直線放射型的缺劃或電阻偏高帶；另一些廠家的玻璃ITO層則會出現(xiàn)微晶溝縫。

ITO膜層的主要成份是氧化銦錫。在厚度只有幾千埃的情況下，氧化銦透過率高，氧化錫導電能力強，液晶顯示器所用的ITO玻璃正是一種具有高透過率的導電玻璃。由于ITO具有很強的吸水性，所以會吸收空氣中的水份和二氧化碳并產生化學反應而變質，俗稱“霉變”，因此在存放時要防潮。

ITO層在活性正價離子溶液中易產生離子置換反應，形成其它導電和透過率不佳的反應物質，所以在加工過程中，盡量避免長時間放在活性正價離子溶液中。ITO層由很多細小的晶粒組成，晶粒在加溫過程中會裂變變小，從而增加更多晶界，電子突破晶界時會損耗一定的能量，所以ITO導電玻璃的ITO層在600度以下會隨著溫度的升高，電阻也增大。

ITO導電玻璃按電阻分，分為高電阻玻璃（電阻在150~500歐姆）、普通玻璃（電阻在60~150歐姆）、低電阻玻璃（電阻小于60歐姆）。高電阻玻璃一般用于靜電防護、觸控屏幕制作用；普通玻璃一般用于TN類液晶顯示器和電子抗干擾；低電阻玻璃一般用于STN液晶顯示器和透明線路板。

ITO導電玻璃制造工藝

（1）電化學擴散工藝：在玻璃上用電化學擴散方法可獲得摻雜超導薄膜。玻璃在電化學處理裝置中與熔融金屬或化合物接觸，在一定的電場作用下，熔融金屬或化合物中的離子會擴散到玻璃表面，玻璃中的一價堿金屬離子離解處來，等量地擴散至陰極表面，使玻璃表面的化學組成發(fā)生變化。性能隨之改變。

（2）高溫噴涂和等離子體噴涂工藝：這種技術是將粉末狀金屬或非金屬、無機材料加熱至熔化或未熔化狀態(tài)，并進一步加溫使其霧化，形成高溫高速焰流噴向需噴涂的玻璃基體。采用這種方式可以先在基體上制備YBaGUOx等涂層，在經過熱處理可成為超導性材料。

納米線是一種納米尺度(1納米=10^-9米)的線。 換一種說法，納米線可以被定義為一種具有在橫向上被限制在100納米以下（縱向沒有限制）的一維結構。這種尺度上，量子力學效應很重要，因此也被稱作"量子線"。根據(jù)組成材料的不同，納米線可分為不同的類型，包括金屬納米線（如：Ni，Pt，Au等），半導體納米線（如：InP，Si，GaN 等）和絕緣體納米線（如：SiO2，TiO2等）。分子納米線由重復的分子元組成，可以是有機的（如：DNA）或者是無機的（如：Mo6S9-xIx）?！∽鳛榧{米技術的一個重要組成部分，納米線可以被用來制作超小電路?！°y納米線除具有銀優(yōu)良的導電性之外，由于納米級別的尺寸效應，還具有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性。因此被視為是最有可能替代傳統(tǒng)ITO透明電極的材料，為實現(xiàn)柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏等提供了可能，并已有大量的研究將其應用于薄膜太陽能電池。此外由于銀納米線的大長徑比效應，使其在導電膠、導熱膠等方面的應用中也具有突出的優(yōu)勢。

來自Cambrios公司的ClearOhm涂層材料是其中包含銀納米線(SNW)懸浮物的墨水。納米線是由直徑為數(shù)十納米、長度為數(shù)十微米的水晶銀制成，因此縱橫比較高。施涂到塑料（通常是PET）基板上時，生成的膜具有一層高度導電但透明的銀納米網(wǎng)線。單晶銀線會重疊在一起，形成高度導電的網(wǎng)絡（因為銀是已知最具導電性的元素）。

ITO及SNW的優(yōu)勢對比

由于技術已趨成熟，ITO數(shù)年以來一直處于市場支配地位。一些制造商甚至已在汽相沉積/濺鍍設備投資了數(shù)百萬美元的資金。

ITO工藝較為簡單易懂。雖然其傳導效果不如SNW，ITO膜也無法提供低的薄層電阻率，但其性能對于小尺寸觸摸屏的傳統(tǒng)應用已足夠。ITO非常一致，圖案能見度最小化，且該材料非常穩(wěn)定。

SNW在傳導效果及低薄層電阻率上均比ITO出色，且該材料已在數(shù)種消費產品中應用成熟，其制造成本及每單位成本更低，擴大SNW生產規(guī)模也更為容易。卷對卷加工的SNW透明導體對那些要求產量高、工序簡單的新建生產設施是一種極好的選擇，且該材料非常適用于柔性顯示觸摸屏。

Viki 譯 Alex 校對