等离子体处理ITO导电玻璃基表 | 降低平均粗糙度，增加表面极性，提高功函数

在更畅通的5G时代，平板显示器成为我们接收信息的一个重要视觉窗口。ITO导电玻璃作为平板显示器唯一的透明导电电极材料，在液晶电视、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、数码相机、数码摄像机等电子商品的生产制造中发挥其他材料不可替代的作用。

ITO导电玻璃，是一种既透明又导电的玻璃，采用磁控溅射沉积成膜技术，以氧化铟锡（俗称ITO）材料作为溅射靶材，在玻璃基板上生成一层很薄的ITO膜。玻璃基板具有重量轻、透明度高、平整度高、机械硬度好、易切割加工等特点，同时具有良好的导电性和透光性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。广泛应用于手机屏、PDA、计算器、电子手表、电磁屏蔽、光催化、太阳能电池、生物实验、各大高校实验室等新型科技领域。

图源：中科院上海光学精密机械研究所

ITO导电玻璃随着LCD显示器的兴起至今已经历了近半个世纪的历程，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、精密抛光、彩色显示的产品。

OLED用ITO导电玻璃 图源：粒光电子

浮法锡面与平整度

ITO导电玻璃在平板显示产业中主要应用在触摸屏和液晶面板领域。触摸屏领域应用的是TP-ITO导电玻璃，而液晶面板领域应用的是LCD-ITO导电玻璃。高端LCD-ITO玻璃在溅镀ITO层之前基片玻璃还要进行抛光处理，以得到更均匀的显示控制。LCD-ITO导电玻璃基板一般属超浮法玻璃，所有的镀膜面为玻璃的浮法锡面。

浮法玻璃生产的成型过程是在通入保护气体（N2及H2）的锡槽中完成的。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到平板玻璃产品 。

ITO导电玻璃按平整度分，分为抛光玻璃和普通玻璃。根据基板玻璃表面状态的不同，通常分为以下三组类型：

• TN未抛光型，直接在玻璃的浮法面进行镀膜；
• HTN简单抛光型/TN精选玻璃，将玻璃的浮法面进行简单的抛光后，在抛光面进行镀膜；
• STN超抛光型：将玻璃的浮法面进行精细的抛光后，在抛光面进行镀膜。

ITO导电玻璃平整度 图源：中科院上海光学精密机械研究所

粗糙表面对ITO表面性能的影响 

显示器需要平整度优异的ITO玻璃基材表面。如智能手机上大规模应用的OLED，即采用ITO导电玻璃。OLED显示器需要ITO膜层作为透明的电极，然后再制作有机材料发光层。OLED用ITO导电玻璃对膜层粗糙度要求非常高的要求，要求表面粗糙度（Ra）小于1nm。因此，精密表面处理方法变得无比重要。

图源：康耀电子

ITO膜是有机物膜进行淀积的基底，其表面形态将影响有机膜的成膜吸附性、内应力和结晶度。ITO阳极是OLED光出射面，粗糙的ITO表面将降低OLED器件的发光效率和外量子效率，会影响OLED的内场分布。由于粗糙的表面将不利于有机分子之间内聚形成晶体，因而粗糙的表面易于形成不定形结构的有机物薄膜。ITO表面的局部高场会加速有机材料老化，从而降低器件的寿命和稳定性。 

OLED显示是以电流驱动的，ITO膜层表面的微小突起会形成尖端电流异常，而影响显示效果，因此必须除去ITO膜层表面的微小突起以及有机污染物。目前主要的去除方法是在镀制ITO膜层后，再采用特殊的膜层抛光技术，将ITO膜层表面的微小突起抛掉。

等离子体对ITO玻璃基表活性处理的表现优势

目前ITO导电玻璃精密表面处理的方法有等离子处理、抛光处理、酸碱处理、氧化剂处理以及在ITO表面增加有机和无机化合物。等离子体处理被认为是最有效的处理方式——兼表面平整、清洗有机物和表面活化等功效，降低平均粗糙度，增加表面极性度，提高功函数。

图源：IENER ELECTRONIC

图源：东信高科

在OLED中，由于ITO可直接与有机薄膜接触，所以使得ITO的表面特性如表面有机污染物含量、面电阻、表面粗糙度和功函数等对整个器件性能起着重要作用，改变ITO的表面特性便可影响OLED的性能。等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数，利用等离子体可对ITO玻璃表面进行活性处理。

等离子体通常在等离子处理设备上，将基片放在底座上，在真空系统中通入不同的混合气体，并在金属电极上家射频电压将气体电离，形成等离子体, 以非常快的速度轰击ITO基片粗糙微小凸起，并清洗表面吸附的环境气体、水汽、污物， 使表面清洁、活化。

ITO导电玻璃等离子处理后接触角测量仪分析 图源：善准科技

从等离子体处理后的ITO表面形貌分析发现，ITO表面的平均粗糙度和峰谷粗糙度有明显降低，使薄膜表面变得更加平坦。ITO膜与NPB之间的界面能减少，空穴注人能力大大增强。表面富集了一层带负电的氧，形成界面偶极层，增加了ITO表面功函数。同时，表面颗粒半径大大降低，使得ITO与有机层的接触面增大，表面吸附力增大使ITO薄膜表面的润湿性能和氧原子吸附性能得到改善，有利于获得更加均匀的有机薄膜。

一言蔽之，等离子体处理后的阳极制备的器件亮度高，质量好，利于增加发光器件的寿命和稳定性。

关于ITO导电玻璃市场

近年来随着液晶产业的升级换代，ITO导电玻璃市场已进入完全竞争阶段。但由于生产 ITO 导电玻璃需要一定的技术和人才积累，使得行业进入壁垒仍然较高。ITO导电玻璃属于高技术含量、超精细加工产品，其行业具有技术和资金密集型特征。

图源：日久光电

国内玻璃行业存在的结构性供需矛盾，平板玻璃产能过剩，而深加工玻璃却供不应求，需要大量进口，有统计数据显示，我国每年进口玻璃超过400亿人民币（2018年数据），主要都是高附加值的电子玻璃、汽车玻璃、高档建筑玻璃等。国内企业所生产的LCD-ITO导电玻璃大多处于STN-LCD/CSTN-LCD用ITO导电玻璃的中低端，而在高等的TFT-LCD/OLED-ITO导电玻璃生产上处于劣势。

消费电子市场革新加速，近两年也催促国产替代加快。日久光电是国内ITO导电玻璃的龙头，并在全球ITO 导电膜市场扩增到30%的占有率，仅次于行业龙头日东电工。国内目前从事 ITO 导电玻璃生产与销售的企业还有：长信科技、莱宝高科、方兴科技、中国南玻集团股份等。

据专业人士分析，智能终端将向轻薄化、便携化和高性能发展，这对技术投入高，创新能力强的企业将带来更大的发展机会。