氧化銦錫材料於薄膜觸控面板的應用

刊登日期:2012/9/19
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氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)是所有商用化透明導電材料中,電性、耐候與光學品味最優良,廣泛應用於液晶顯示器、太陽電池和觸控面板等光電產品,也是產學業界近年競相生產、研發的關鍵材料,其重要性可想而知。目前資訊電子、行動裝置的發展主軸之一即是友善的人機介面和直覺式的操控,為此,原先運用在軍事、工業用途的觸控面板(TP)開始往民生及消費電子市場挪動;此趨勢,從2007 Apple公司iPhone上市以來引領的風潮可獲得印證。目前TP已自成一項產業,依工作原理可分為電阻式(RTP)、電容式(CTP)、紅外線式及表面聲波式…等,其中以電阻式和電容式TP囊括近八成以上的市場大餅,而這些觸控面板皆需要TCF來產生觸控動作的所有電性感應,約佔TP產品30%以上的材料成本,可說是TP最重要的戰略物資。「透明導電膜(即TCF)」一詞指的是材料在380~780nm電磁波段之可見光區有至少80%的穿透率,同時擁有電阻率約10-4 Ω-cm以下的導電性,在國內外產學業界大致上有如圖一的分類。


圖一、TCF的分類

各種商用TCF材料的主要問題簡列於表一,在眾多TCF材料中,ITO的光穿透率高、電性好、製程適用性佳且擁有不錯的耐候和耐化特性,造就其商業用途的霸主地位。再者,因應輕薄短小的時代潮流,成長於塑膠基板的ITO Film可以大量生產、質輕耐衝擊、無玻璃基板爆裂風險而且可製成各種異形尺寸,近期也同習知的ITO玻璃一樣獲得市場青睞。 

固態ITO半導體薄膜能隙(Eg)約在3.5eV以上,大於可見光的最高能量(約3.3eV),當可見光通過時不足以激發ITO的價電子,故ITO TCF呈透明狀態;ITO在短波長範圍的光學可以由固態能帶理論解釋,當入射光能量大於能隙時,會因束縛電子吸收(Bound Electrons Absorption)將價帶的電子激發到導帶,這也代表著入射光會被吸收無法通過,所以ITO的透明範圍在短波長界限(Fundamental Absorption Edge)是由能隙決定;至於長波長電磁波入射ITO,則會發生晶格振動(Lattice Absorption)和自由電子吸收(Free Carrier Absorption)現象而反射此區電磁波,一般稱之紅外吸收(Infrared Absorption),如此也決定了讓ITO呈透明的電磁波長上限。典型的ITO薄膜穿透、反射以及吸收的電磁波譜特性如圖二所示,受能隙大小及大量自由電子存在的影響,ITO在不同電磁波長範圍具有不同的光學特性(Optical Selectivity)---完整內容請見下方檔案。 

作者:蔡東璋、李聯鑫
★完整檔案內容請見下方附檔。 


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