透明導電膜,你真的了解嗎?

2021-01-19 勢銀膜鏈


塗布機專業廠家——新望機械（新望簡介點此文字進入）



透明導電膜（Transparent Conductive Oxide，TCO）是在可見光範圍內具有高透明率具有導電特性的一種薄膜，為晶粒尺寸數百納米的多晶層，主要用於光電器件如液晶顯示器的透明電極、觸控螢幕、薄膜太陽能電池的透明電極等。


上述透光度和導電性是兩個相互牽制的指標，一般來講，導電性提高，透光度就會下降，反之也一樣。


目前常見的透明導電薄膜包括ITO（Indium Tin Oxides錫摻雜三氧化銦）、GZO（Gallium Zinc Oxides鎵摻雜氧化鋅）、AZO(Aluminum Zinc Oxides鋁摻雜氧化鋅)等，這些氧化物只吸收紫外光，不吸收可見光，是「透明」的導電膜。


透明導電膜材料的研究起步於19世紀末，當時是在光電導材料上塗上很薄的金屬薄膜；到了1950年，第二種透明導電膜In2O3被製成，ITO導電膜開始在透明導電膜方面得到普遍應用；在最近20年裡，透明導電膜應用主要以ITO材料為主，而在製程上以磁控濺鍍工藝為主。



透光度和導電性：魚與熊掌不可兼得


透明導電膜的性能指標主要有兩個：透光度和導電性。


以目前透明導電膜的主流材料——ITO導電膜為例，影響ITO薄膜導電性能的幾個因素包括：ITO薄膜的面電阻（γ）、膜厚（d）和電阻率（ρ），這三者之間的相互關係是：γ=ρ/d，即為了獲得不同面電阻的ITO薄膜，實際上就是要獲得不同的膜厚和電阻率。


從上述公式可以看到，ITO薄膜的導電性要好（即面電阻值要低），在電阻率一定的情況下（電阻率是製備工藝的關鍵，難度較大），膜厚要增加，這樣會導致ITO薄膜的透光性能下降，反之亦然。


所以，ITO薄膜電阻率的大小是ITO薄膜製備工藝的關鍵，要獲得好的透光度和導電性，就需要儘量小的電阻率（ρ）。


影響電阻率（ρ）大小的因素主要包括載流子濃度、載流子遷移率等，載流子濃度或載流子遷移率越大，薄膜的電阻率就越小。


在控制條件上，載流子濃度可以通過調節ITO沉積材料的錫含量和氧含量來實現，而載流子遷移率則與ITO薄膜的結晶狀態、晶體結構等相關，可以通過調節薄膜沉積時的沉積溫度、濺射電壓和成膜條件等來實現。



透明導電膜的應用


透明導電膜下遊應用非常廣泛，主要用於光電器件如液晶顯示器的透明電極、觸控螢幕、薄膜太陽能電池的透明電極等領域。


根據NanoMarket在2010年的預測，僅液晶顯示器的透明電極、觸控螢幕、薄膜太陽能電池的透明電極等高端應用對透明導電膜的需求到2017年將達到5億平方米，透明導電膜的市場將由2010年的24億美元增長到2017年的76億美元，年均複合增長率為17.9%，而整個透明導電膜的市場規模則遠超百億美元規模。


液晶顯示器的透明電極：液晶顯示器之所以能顯示特定的圖形，主要是將導電玻璃上的透明導電膜蝕刻製成特定形狀的電極，在這些電極上加適當電壓信號後，使具有偶極矩的液晶分子在電場作用下特定的方面排列，進而顯示出與電極波長相對應的圖形。


目前液晶顯示器的透明電極以ITO膜的透光率和導電性能最好，而且容易在酸液中蝕刻出微細圖形。


觸控螢幕是最近幾年透明導電膜發展最大的動力來源，由於進入門檻低、靈敏度差、使用壽命短，電阻觸控螢幕走向衰落已成定局，目前性能更優的投射式電容屏是主流。


透明導電膜在太陽能領域的應用主用用於薄膜太陽能電池的透明電極，有別於LCD中以ITO為主要的透明電極材料，太陽能電池的透明電極材料是以氧化錫（SnO2）或氧化鋅（ZnO）為主，主要基於太陽能電池和LCD在製程和材料特性需求上有所不同。



透明導電膜市場需求的三個維度


目前ITO導電膜主要用於液晶顯示器的透明電極、觸控螢幕（TP）及薄膜太陽能電池的電極等領域，雖然產品下遊應用領域非常廣泛，但我們認為目前ITO導電膜的需求增量主要來自下遊觸控螢幕行業的發展，伴隨最近幾年觸控螢幕行業需求的爆發性增長，上遊ITO導電膜的需求也隨之快速增長。


而根據NanoMarket在2010年的預測，上述高端應用對透明導電膜的需求到2017年將達到5億平方米，透明導電膜的市場將由2010年的24億美元增長到2017年的76億美元，年均複合增長率為17.9%，整個透明導電膜的市場規模遠超百億美元規模。



新型透明導電膜


依據Touch Display Research在2015年的報告得知，非ITO透明導電膜之市場將逐漸地上升，其趨勢如圖所示。


預計在2018年取代ITO的透明導電膜市場高達40億美元的規模；當到2022年時，則將超過百億美元，此龐大的市場規模主要來自軟性觸控、軟性顯示器、軟性太陽能電池與其他軟性電子元件未來幾年蓬勃發展的趨勢。


Touch Display Research預測非ITO透明導電膜市場趨勢圖


GZO透明導電膜


Ga摻雜ZnO(GZO)透明導電薄膜可以用於各種電子器件，例如太陽能電池、平板顯示器、光伏器件等，是最有前景的透明導電氧化物(TCO)之一。


去年4月20日，化學工業日報就提到，中家製造所展開柔性GZO（鎵添加酸化亞鉛）透明導電薄膜的商業應用。


GZO透明導電膜


ZnO基薄膜


目前，ZnO基薄膜的研究進展迅速，材料性能已可與ITO相比擬，從原料看，ZnO使用的是Zn，其產量遠高於ITO所使用的In，材料成本低。


 ZnO基導電膜中以AZO薄膜的研究最為廣泛，它的突出優勢是原料易得，製造成本低廉，無毒，易於實現摻雜，且在等離子體中穩定性好，因而有可能成為ITO的替代產品。


另外，GZO與ITO同為無機材料，電阻值、光穿透率表現相近，且價格極具吸引力，也是目前被看好的替代方案之一。


業界如臺灣工研院已攜手臺灣設備廠啟動GZO薄膜試產，可將厚度僅0.1毫米(mm)的GZO塗布於玻璃上，並將鎖定軟性背板，推行與卷對卷(Roll to Roll )製程相容的解決方案，目前主要還是良率的問題。


導電高分子


隨著性能的不斷提高，導電高分子材料被不斷用於電子器件的生產當中，其能用印刷技術製造，且能應用在彎曲性電子產品上。


在眾多導電高分子材料中，目前受關注度最高的是PEDOT（聚乙撐二氧噻吩），像普利司通（Bridgestone）2009年發布的電子紙試製品上就採用了PEDOT類高分子，科研人員特別是日本研究機構一致在致力於PEDOT類導電高分子的研究，目前唯一的難點在於如何同時確保透光性和導電性。


碳納米管

 

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能，是納米的延伸技術，包括納米Ag線技術、石墨烯薄膜等等。


目前在納米Ag線技術較成熟的以美商康世醫療(Carestream Advanced Materials)的FLEXX透明導電薄膜為主，具備高撓曲性、低阻值、高透光率等優勢，能作為取代ITO導體材料，還有一些廠商嘗試利用納米印刷技術將Ag絲在薄膜上印刷圖案來作為透明電極使用，這些廠商包括大日本印刷和富士膠片。


韓國三星集團聯合一些科研機構在2010年用石墨烯薄膜製做了30英寸的柔性透明電極。


來源：薄膜新材網整合

運營：小施




點擊圖片▼查看詳情


Ξ■ 異方性導電膠膜你了解嗎？有這些企業在做

Ξ■ 【年末盤點】2017導電膜領域大事記

Ξ■ 新一代柔性透明導電膜——缺的還是基膜



點擊圖片▼即可閱讀該文章

相關焦點

  • 柔性透明導電膜的製備技術
    金屬系透明導電膜金屬膜系導電膜的製備方法主要為濺射型和金屬柵網型兩大類，主要用作透明電磁屏蔽材料。濺射型是指將金屬直接濺射在基材上。金屬導電性好，但一般只有當其厚度低於20nm時，對光的吸收和反射才會大大下降，呈現出好的透光性，而膜層厚度過低，得不到連續膜，導電性惡化。因此，受其性能及成本的所限，該製備工藝市場應用很少。金屬系透明導電膜多以金屬柵網型為主，其又可分成蝕刻法，纖維編織法，印刷法以及銀鹽法等。
  • 透明導電膜在電容屏領域的現狀
    方興科技此次除了在重大項目建設中引入了「混合所有制」和「股權激勵」央企混合所有制改革外，也把透明導電膜新材料概念再次引入人們視野，帶動透明導電膜材料概念企業動作頻頻。一、透明導電膜種類及用途透明導電膜（Transparent Conductive Oxide，TCO）是在可見光範圍內具有高透明率具有導電特性的一種薄膜，為晶粒尺寸數百納米的多晶層，主要用於光電器件如液晶顯示器的透明電極、觸控螢幕、薄膜太陽能電池的透明電極等，上述透光度和導電性是兩個相互牽制的指標
  • 透明導電膜玻璃填補國內空白
    2008年，杭州藍星新材料技術有限公司、威海藍星玻璃股份有限公司和浙江大學聯合研發浮法在線透明導電膜玻璃生產技術，目前該項目已經進入中試階段。預計今年年底，浮法在線透明導電膜玻璃將在威海藍星進行批量生產。
  • 石墨烯透明導電膜發展優勢
    傳統的透明導電材料，如ITO，價格昂貴，易碎，不靈活。儘管碳納米管、多晶石墨烯和金屬納米線等替代網絡已經被提出，但這些材料的透明導電性能使它們不適用於廣泛的應用。幾乎所有現代可攜式和家用電子產品的激動人心的特點都是由光電子器件驅動的，它廣泛地使用透明導電薄膜，如觸控螢幕、液晶顯示器、有機光電池和有機發光二極體。由於石墨烯具有優良的導電性、光學透明性和力學性能，因此被認為是取代現有的昂貴的銦錫氧化物(ITO)作為透明導電膜的理想材料。石墨烯氧化物以膠體懸浮液的形式，不僅可用於低成本的大批量生產，而且與基於柔性基體的新興技術相兼容。
  • 柔性透明導電膜的產業化進展及技術趨勢
    在這產業趨勢之下，具有可撓性、高光穿透度、高導電度的軟性透明導電膜是許多柔性光電產品的基礎。 因此，柔性透明導電膜將會成為柔性光電產品的戰略性材料。本文從透明導電膜的特性探討具潛力的柔性透明導電膜技術，闡述各技術發展現況，並從材料特性、量產技術與商品產業化進展分析各種技術的發展趨勢。期盼在柔性電子崛起之際，產業能夠在材料、製程、設備有所布局，掌握柔性電子的龐大商機。
  • 一文帶你了解石墨烯透明導電薄膜
    與此同時，許多世界級企業如美國IBM、德國BASF、韓國三星等紛紛投入巨資開展石墨烯透明導電薄膜產品的研究與開發，以期在這一新材料開發領域佔據有利位置。三星公司更是宣布在不久的將來要將石墨烯透明導電膜商品化。
  • ITO透明導電膜玻璃生產及應用2
    ,大致情況如下:           ⑴TD - 750 型透明導電膜玻璃鍍膜生產線　　機械工業部瀋陽真空技術研究所與深圳南亞技術有限公司合作研製的國內首條TD - 750 型大規模自動化透明導電膜玻璃生產線自1994 年投產後,產品性能良好,產品合格率達90 %以上。
  • 柔性電子崛起 | 一文讀懂柔性透明導電膜!
    在這產業趨勢之下，具有可撓性、高光穿透度、高導電度的軟性透明導電膜是許多柔性光電產品的基礎。 因此，柔性透明導電膜將會成為柔性光電產品的戰略性材料。本文從透明導電膜的特性探討具潛力的柔性透明導電膜技術，闡述各技術發展現況，並從材料特性、量產技術與商品產業化進展分析各種技術的發展趨勢。
  • 石墨烯透明導電膜研究與產業化進展
    透明導電膜是一種既有良好導電性又具有高光學透過率的薄膜。其在觸控屏、顯示面板、智能玻璃、太陽能電池等領域都有巨大的市場需求，2017年的需求量將超過6000 萬平方米。目前，市場上的透明導電膜材料主要採用以氧化銦錫（ITO）為代表的金屬氧化物。然而，銦作為一種稀土元素，地殼豐度低，且具有一定毒性，存在市場價格變動較大等問題。
  • 軟性電子產品崛起 軟性透明導電膜躍居關鍵材料
    在這產業趨勢之下，具有可撓性、高光穿透度、高導電度的軟性透明導電膜是許多軟性光電產品的基礎。 因此，軟性透明導電膜將會成為軟性光電產品的戰略性材料。本文從透明導電膜的特性探討具潛力的軟性透明導電膜技術，闡述各技術發展現況，並從材料特性、量產技術與商品產業化進展分析各種技術的發展趨勢。 期盼在軟性電子崛起之際，產業能夠在材料、製程、設備有所布局，掌握軟性電子的龐大商機。
  • 透明導電膜也可以是二維的?
    澳大利亞研究人員已經製造出了第一批高度透明，具有觸覺響應性和導電性的超柔性銦錫氧化物（ITO）薄膜。ITO片採用新型液態金屬印刷技術製成，厚度僅為1.5 nm，可以沉積在各種基材上，然後可以像管一樣捲起來。它們可能被用來製造未來的觸控螢幕，並且可以像報紙一樣通過卷對卷（R2R）處理來製造。
  • 光電顯示用透明導電膜及玻璃(ITO)的原理
    透明導電氧化物薄膜主要包括Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ和Ｃｄ的氧化物及其複合多元氧化物薄膜材料，具有禁帶寬、可見光譜區光透射率高和電阻率低等特性。透明導電薄膜以摻錫氧化銦（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ，ＩＴＯ）為代表，廣泛地應用於平板顯示、太陽能電池、特殊功能窗口塗層及其他光電器件領域。
  • 廣西導電膜
    廣西導電膜，公司一直堅持自主研發、自主創新，致力於有機氟功能性材料及氟塑料專用機械等方面的技術開發、應用研究和生產。廣西導電膜， PET抗靜電膜抗靜電膜的特點是通過在PET薄膜中加入某種抗靜電劑，使薄膜表面形成一層極薄的導電層，並形成連續相，提高表面導電性能，使產生的電荷儘快洩漏。
  • 納米專項課題「石墨烯透明導電膜」實現與產業對接
    近日，國家納米中心與江蘇生美工業集團籤訂了「石墨烯基智能窗器件研發」技術開發協議，雙方將在北京市科委支持開展石墨烯透明導電膜研製的基礎上，在北京納米科技產業園註冊成立項目公司，集中推進石墨烯基智能窗器件研發和產業化工作
  • 石墨烯納米銀線透明導電膜:助力柔性電子趕上「發展快車」
    因此，在產業趨勢的影響下，具有可撓性、高透光性、高導電的柔性透明導電膜成為光電產品的戰略性材料。國內企業看到柔性電子崛起的契機，想搶先在柔性電子產業布局中佔領一席之地，掌握柔性電子龐大的市場應用契機。眾所周知，光電產品需要光的穿透與電的傳導，因此透明導電膜是光電產品的基礎，市場上常見的產品都會用到透明導電膜。
  • 藍星玻璃公司浮法在線透明導電膜玻璃完成工業試驗
    浮法在線製備透明導電膜玻璃，是分別在浮法玻璃生產線上的錫槽內和退火窯內，利用化學汽相沉積鍍膜工藝，將鍍膜原料以氣態形式均勻的噴射到高溫、潔淨、高速拉引得浮法玻璃帶上表面，氣態原料在高溫狀態下在玻璃表面上傳輸、分解、擴散、沉積成膜，且膜層原子與玻璃組成牢固的共價鍵組合。
  • 柔性透明導電膜助力柔性電子的未來發展
    打開APP 柔性透明導電膜助力柔性電子的未來發展 發表於 2019-08-27 16:39:41 利用石墨烯和納米銀線新材料製備出導電墨水，利用塗布工藝生產出透明導電膜，具有低方阻、高透光性、高導電性以及耐揉搓等強大性能。
  • 歐菲光納米銀金屬網柵透明導電膜觸控螢幕進入量產
    中國網11月7日訊 周四午間，歐菲光發布公告稱，公司完全自主智慧財產權的納米銀金屬網柵透明導電膜觸控螢幕生產線，正式進入量產階段，初期產能1.5KK/月。　　納米銀金屬網柵透明導電膜觸控螢幕相比較其他同類技術路線的觸控螢幕有較大的優勢，具體體現在以下幾點： 1、 觸控感應層超低方阻(阻抗低)，觸控螢幕靈敏度高，響應速度快，可覆蓋觸控螢幕的尺寸大，從5-65吋全覆蓋。 2、 觸控螢幕強度優於OGS產品。 3、 納米銀金屬網柵透明導電膜觸控螢幕具有良好的成本優勢，材料成本低，製程工藝簡單，流程短，生產線彈性高。
  • 信義透明導電膜玻璃榮獲「傑出新能源產品獎」
    玻璃旗下的信義光伏產業（安徽）控股有限公司（以下簡稱「信義光伏」）生產的「太陽能薄膜電池用透明導電膜玻璃（TCO 導電玻璃）」產品，在眾多評選的新能源產品中脫穎而出，喜獲「傑出新能源產品獎」。信義光伏在08年金融危機影響的大環境下，從德國引進了世界一流的先進設備，同時聘請了多位常年從事太陽能薄膜電池用透明導電膜玻璃的外籍專家，經過了該公司科研隊伍長期的調試與膜系研發，目前該公司生產的透明導電膜玻璃透過率已超過81%、霧度超過10%、方塊電阻已達到6-10Ω/□，該產品在太陽能薄膜電池上的應用，可明顯提升轉換效率，尤其在疊層薄膜電池、雙結薄膜中的微晶層做出了更大的貢獻。
  • 東麗量產透明導電薄膜,讓雙層CNT帶電分散成膜
    在電子紙、柔性顯示器及柔性太陽能電池領域，透明電極除原有的性能外，還需要具備抗彎性和抗拉伸性。面向上述用途的透明導電薄膜的開發競爭逐步進入量產階段。  　　東麗2012年2月發布了用於雙層碳納米管（CNT）電子紙的透明導電薄膜量產技術。