ITO\盖板玻璃镀膜技术与工艺

真空薄膜材料在平板显示行业中的应用

真空薄膜材料（包括ITO导电膜玻璃、盖板薄膜材料等）是平板显示行业的上游关键基础材料。

①真空薄膜材料的定义

薄膜材料是人们采用特殊的方法，在本体材料的表面沉积或制备的一层性质与本体材料完全不同的物资层。真空薄膜材料是指在真空环境下，运用低温等离子体技术或电子束真空蒸发技术，通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法制备的薄膜材料。薄膜技术是三大重要高新技术产业——半导体产业、平板显示产业和光电产业重要的核心技术之一，因此，薄膜材料和薄膜技术已成为高新技术产业的基础，已经成为一个国家现代工业水平的重要标志之一。

②真空薄膜材料的制备真空薄膜材料的制备方法一般分为两大类：物理气相沉积（PVD）技术和化学气相沉积技术。

A、物理气相沉积（PVD）技术物理气相沉积（PVD）技术是利用物理过程，实现物质从源物质到薄膜的可控的原子转移过程。

物理气相沉积（PVD）技术有：真空蒸发技术，二极溅射、射频溅射、反应溅射和平面磁控溅射技术，离子束技术等。

B、化学气相沉积（CVD）技术化学气相沉积（CVD）技术是利用气体电离后的先期反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生产固态薄膜的技术。

化学气相沉积（CVD）技术有：低压化学气相沉积技术、等离子体化学气相沉积技术、激光辅助化学气相沉积技术和金属有机化合物化学气相沉积技术等。

在上述的真空薄膜技术中，真空蒸发技术、平面磁控溅射技术和等离子体化学气相沉积技术由于稳定性、可控制性和成本等方面的原因，被广泛应用于产业化生产中。真空蒸发技术主要应用于光学薄膜的制备；平面磁控溅射技术由于膜层结合力强、均匀性好等因素，主要应用于大面积薄膜沉积，例如新型平板显示器件、建筑用低辐射玻璃产业；等离子体化学气相沉积技术则多应用于半导体产业和薄膜太阳能电池产业等。

平面磁控溅射技术是目前世界上工艺技术稳定、成熟的薄膜沉积技术之一，在真空环境下，利用低气压气体放电等离子体，使气体和沉积原子激活和部分电离，产生荷能电子、离子和高能量的中性原子，带电的离子在电场中加速后，具有一定的动能轰击靶材，入射的离子与靶表面原子在碰撞过程中使后者溅射出来，沉积在基片上，在基片上形成厚度从几个纳米到几个微米之间的物质层——薄膜材料，从而使其具有特殊的光、电性能及其他物理性能，改变或提升材料的功能。电子束蒸发技术是指在真空环境内，被电场加速到5~10kV的电子束打到待蒸发材料的表面，使其融化蒸发，终在基片上凝结以形成薄膜，从而改变基片表面物理性能的技术。

平面磁控溅射技术和电子束蒸发技术具有如下优越性：

A、真空下制备薄膜，环境清洁，膜不易受污染，可获得致密性好、纯度高、膜厚均匀的涂层；

B、膜材和基体材料有广泛的选择性，薄膜厚度容易进行控制，可以制备各种不同的功能性薄膜；

C、膜与基体附着强度好，膜层牢固；

D、不产生废气、废水，是目前世界上环保的材料表面改性技术；

E、电子束真空蒸发技术可以实现低温多层光学薄膜沉积，较容易在PET、PMMA、PC等有机材料上获得。

③真空薄膜材料在平板显示行业中的应用

平板显示产业的许多上游关键基础材料都是与真空薄膜材料和薄膜技术紧密相关的，例如：ITO导电玻璃、彩色滤光片、背光模组材料、增亮膜、手机面板材料、PDP等离子电视中的电极MgO保护膜、PDP屏幕表面防辐射薄膜、新型OLED显示器中的各个电子空穴、传输层及电极等等，都要采用薄膜材料。

世界发达国家美国、日本、德国等对薄膜材料和薄膜技术有着相当深入的研究，形成了一批实力雄厚的跨国公司，这些跨国公司在资金、人才、设备、市场等方面有着传统优势，在产业化发展中，左右发展方向、制定战略、控制市场、掌握标准，具有强大的市场竞争力。

ITO导电膜玻璃行业发展情况

（1）行业发展概况

ITO导电膜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沉积二氧化硅（SiO2）和氧化铟锡（通称ITO）薄膜加工制作成的。ITO是一种具有良好透明导电性能的金属化合物，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性，广泛地应用于平板显示器件、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域，是目前LCD、PDP、OLED、触摸屏等各类平板显示器件唯一的透明导电电极材料。

作为平板显示器件的关键基础材料，其随着平板显示器件的不断更新和升级而具有更加广阔的市场空间。1954年，G.Rupprecht首次发现了一种掺杂的ITO透明导电膜；1968年，Philips公司发现了电阻率为2×10-4欧姆·cm2的ITO导电膜，此时的ITO导电膜玻璃还处于研究的萌芽状态。20世纪70年代，ITO导电膜玻璃开始应用于液晶显示行业，实现了产业化生产，从而进入快速增长的阶段。20世纪80年代，ITO导电膜玻璃主要应用于电子表、计算器、计时器等TN-LCD；20世纪90年代，ITO导电膜玻璃开始应用于STN-LCD，为手机、笔记本电脑、PDA等配套。进入21世纪以来，随着彩屏手机和触摸屏产品的兴起，ITO导电膜玻璃除应用于TN-LCD、STN-LCD以外，开始应用于OLED、触摸屏等诸多类别的产品领域。在20世纪70年代至90年代初，能够提供LCD用ITO导电膜玻璃的生产厂商只有美国Donnelly、AFC、瑞士Balzers及日本少数几个厂商。

随着LCD行业快速发展对导电玻璃需求量的增大，德国Leybold、日本真空、美国AFC开始推出商业化的导电玻璃生产线，韩国、中国内地及台湾地区在90年代开始生产导电玻璃，并成为导电玻璃市场发展快的区域。

ITO导电膜玻璃随着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。近年来，随着手机彩屏化和液晶显示器件的普及应用，以低电阻（面电阻率10欧姆/□以下）、低表面缺陷、超薄基板玻璃为代表的中高档ITO导电膜玻璃的市场需求增长迅速。

（2）行业技术水平和发展趋势

真空镀膜技术主要有平面磁控溅射技术、化学气相沉积技术、真空蒸镀技术、卷绕镀膜技术等技术类型。

化学气相沉积技术主要应用于制造半导体产品中的薄膜材料；真空蒸镀主要用于光学薄膜的镀制；卷绕镀膜技术主要应用于在PET塑料、橡胶等柔性基板材料上的镀膜；比较而言，平面磁控溅射技术的工艺控制性好、技术成熟、可靠性高，并可在大面积的玻璃基板上均匀成膜，因此，该工艺在玻璃上的镀膜应用为广泛，国际上工业化生产ITO导电玻璃大多采用此工艺。本公司生产ITO导电膜玻璃采用的是平面磁控溅射技术，而且已经有多年的平面磁控溅射镀膜经验，技术水平一直保持国际先进、国内领先的优势地位。经过二十多年的发展，ITO导电膜玻璃的主要生产技术已经步入成熟期，但因其下游显示器行业的发展日新月异，ITO导电膜玻璃的技术革新仍在持续之中。

触摸屏用ITO镀膜技术用于触摸屏的ITO导电膜玻璃要求高电阻、高电阻均匀性、高透过率，其中方电阻值为500欧姆/□左右，电阻均匀性达到±10%以内，制作难度大。此外，触摸屏还部分使用PET塑料等材料，在PET塑料上镀ITO膜则需要采用卷绕镀膜技术，技术要求也非常高。

④OLED用ITO镀膜技术OLED用ITO导电膜玻璃对表面平整度和电阻有特殊要求，要求表面粗糙度（Ra）小于1nm，方电阻小于10欧姆/□，对于带有金属膜（如Mo等）的ITO导电膜玻璃的方电阻则要求达到2欧姆/□以下，制作难度非常大。

⑤低温ITO镀膜技术通常ITO镀膜是在玻璃温度为350℃左右的条件下进行，而在一些特殊基材或特殊要求时，必须采取专门的低温ITO镀膜技术，如彩色滤光片（CF）玻璃镀ITO膜时玻璃温度不能超过220℃。

ITO导电玻璃生产工艺流程图

（1）切割、磨边：将采购的大片超薄玻璃（LCD显示行业大都使用的是厚度1.1mm以下的超薄玻璃）按客户需要切割成相应的尺寸，再将玻璃磨边倒角，以便后续工序中的操作安全和准确定位。

（2）原玻检验：将切割、磨边后的玻璃进行表观质量（划伤、点缺陷、磨边质量、几何尺寸等）检验，将不符合要求的玻璃挑出。

（3）清洗：电子玻璃对表观的要求非常高，需要在净化环境中进行，因此在进行真空镀膜前，需将切割磨边好的玻璃进行清洗。玻璃基板的清洗工艺流程为：清洗液滚刷清洗→清洗液盘刷清洗→纯净水滚刷清洗→纯净水盘刷清洗→纯净水喷淋→热风吹干→送入超净间。经表观检验合格后，作为镀膜使用。

（4）真空镀膜：将清洗后检验合格的玻璃装上镀膜小车架，送入真空镀膜线进行镀膜。真空镀膜的工艺流程为：玻璃装片→根据产品要求调整设备工作参数（靶电压、电流、温度、工作节拍）→镀SiO2薄膜→镀ITO薄膜→卸片。

（5）成品检验：根据产品质量标准，逐片检查成品表观质量，电气性能参数采用抽样检验的方法，将检验好的玻璃按客户要求包装，并做好标示，便于质量追踪检查。对每批产品进行抽样检验（表面质量和理化指标）合格后，才允许产品出厂。

触摸屏用ITO导电玻璃的生产工艺流程与LCD用ITO导电玻璃的工艺流程也基本相似，但是其对AR玻璃除了增加TiO2、Nb2O5等多级镀膜流程外，还要改变工艺过程相关参数的控制标准。同时，由于产品规格不同，尤其是核心技术指标透过率、膜层电导率要求的不同，对导电玻璃膜层结构、镀膜流程以及镀膜技术要求也不尽相同。具体如下：

盖板薄膜材料的生产工艺流程图

（1）收料：接收来料，如PC/PMMA/PET/GLASS等。

（2）进料检验：从来料中根据AQL抽样检验标准，抽查片材的表面质量缺陷，将不合格的片材挑出。

（3）清洗：对将要生产的片材除尘清洗，保证表面洁净，无脏污和针孔产生。

（4）干燥：将清洗完毕的片材放在烘箱中烘烤除去水分。

（5）过程检验：上片前对片材进行过程检验，将不良片材挑出。

（6）装片：将片材装在基片架上，去除表面的保护膜，进行静电除尘处理后放入真空室。

（7）镀膜：真空状态下对片材表面进行镀膜，如沉积金属膜（sputtering）或多层TiO2/SiO2薄膜（EBVM）。

（8）卸片：将镀膜完毕的片材，从真空室中取出。

（9）在线检验：对片材进行质量检验，包括表面质量和信赖性实验。

（10）分类：将产品按照质量等级分类存放，主要为A品、B品、C品和废品。

（11）抽检：按照AQL抽样检验标准，对检验完毕的产品进行抽样检验。

（12）包装：将检验完毕的产品分类真空包装。

（13）交货：将生产的产品发给客户。