2014年8月11日國內原ITO導電玻璃主力生產廠家,中國建材旗下的方興科技(SH:600552)發(fā)布公告,設立安徽方興光電新材料科技有限公司,投資金額4000萬元人民幣建立年產80萬平方米電容式觸摸屏柔性鍍膜生產線,項目建成后可實現(xiàn)年平均銷售收入1.35億元,生產期內年平均稅后利潤0.2億元,項目財務內部收益率31.32%,資本金財務內部收益率40.45%,投資回收期4.12年(含建設期)。
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(yè)動作頻頻。
一、透明導電膜種類及用途
透明導電膜(TransparentConductiveOxide,TCO)是在可見光范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(shù)百納米的多晶層,主要用于光電器件如液晶顯示器的透明電極、觸摸屏、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氧化錫(TO)、氧化銦(IO)、銦錫氧化物(ITO)、摻銻氧化錫(ATO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鎘氧化錫(CTO)、摻銦氧化鋅(IZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、導電聚合物塑料膜、納米金屬網(wǎng)格、碳納米管、納米導電絲、單層石墨烯等。
透明導電膜材料的研究起步于19世紀末,當時是在光電導材料上涂上很薄的金屬薄膜;到了1950年,第二種透明導電膜In2O3(ITO)被制成,ITO導電膜開始在透明導電膜方面得到普遍應用;在最近20年里,透明導電膜應用主要以ITO材料為主,而在制程上以磁控濺鍍工藝為主。
在電容屏領域,主要應用的ITO導電玻璃和ITOPET導電膜。
二、ITO玻璃組成結構
ITO玻璃即氧化銦錫導電玻璃。通常氧化銦與氧化錫之比為9:1,其中起導電作用的主要是氧化錫,而其透明度則由氧化銦控制。據(jù)用途、襯底玻璃的不同,ITO玻璃分為如下三種結構。
(A)
(C)
一般玻璃襯底為鈉鈣玻璃,其ITO層厚為250~2000?,折射率在2左右。襯底與ITO之間的SiO2阻擋層具有阻擋玻璃中Na+、Ca2+等離子的滲透,厚度通常為200~500?。如(C)所示之外層SiO2作為絕緣層,要求絕緣性能良好,其厚度一般為500~1000?。
三、ITO玻璃制造過程
在玻璃襯底上制備透明導電膜的方法有真空蒸發(fā)法、濺射法、噴霧法、涂覆法、浸漬法、化學氣壓沉積法、噴鍍熱解法與反應離子鍍等。當前工業(yè)化最有效的方法是磁控濺射法,亦稱高速低溫濺射法。
ITO玻璃的制作方法一般為直流反應磁控濺射法,這種方法制得的導電膜層性能比較好。用大規(guī)模直流反應磁控濺射技術制ITO玻璃的流程如下:
磨邊→切角→拋光→清洗→SiO2濺射→ITO清洗→ITO濺射→檢驗→包裝
四、ITO導電膜主要技術指標
ITO導電膜主要技術指標包括透光率、方塊電阻、平整度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械性能等。
a)透光率
ITO導電膜通常要求在可見光范圍內透光率在86%以上,它主要取決于ITO厚度和折射率,透光率為透過材料的光通量與入射的光通量之比:
Tt=×100%
ITO膜厚越大,方塊電阻塊越小,但并不意味透過率就減少,這是由于干涉效應使得透過率隨膜厚變化呈周期性變化。
b)方塊電阻
如圖示電流流過方型導電膜層時:R=ρ(ρ為體電阻率)。
對于給定膜層ρ和d不變,當L1=L2時,其電阻為定值ρ/d。這就是方塊電阻的定義,即R□=ρ/d(Ω/□)。方塊電阻常用四探針測試儀測定。
c)平整度
平整度是指ITO導電膜表面在一定范圍內的起伏程度。用h/L表示。即在長度L的范圍內,表面最高點與最低點的差值為h。如圖示:
ITO導電膜平整度參數(shù)包括:
1)、ITO導電膜表面粗糙度;
2)、ITO導電膜膜厚均勻度。
d)化學穩(wěn)定性
ITO導電膜的化學穩(wěn)定性是通過耐濕性和耐堿性試驗來評價的。耐濕性的標準是在溫度60℃、濕度90%RH,24小時條件下,電阻變化在R=R0±10%范圍內;耐堿性的標準是在溫度75℃、濃度1%NaOH液中浸泡20分鐘后,電阻變化在R=R0±10%范圍內。
e)熱穩(wěn)定性和機械性能
ITO導電膜在生產、加工使用過程中,常常ITO膜暴露在高溫環(huán)境中,所以ITO導電膜要有很好的熱穩(wěn)定性。
導電ITO玻璃整體要求有足夠的機械強度。ITO導電膜對基材表面附著力要強,不易脫落,并具備較好的抗劃傷能力。
五、電容屏透明導電膜的市場現(xiàn)狀
由于看好電容屏的后續(xù)市場發(fā)展,國內在前幾年迎來了一輪觸摸顯示用ITO導電玻璃的擴產潮,目前國內共有觸摸顯示屏用ITO鍍膜線近六十條,年產ITO導電玻璃約600萬平米,供應大約120家的TNLCD企業(yè)和90多家玻璃電容屏企業(yè)。
在電容觸摸屏的ITOPET導電膜方面,國內也有萬順、歐菲光等企業(yè)實現(xiàn)了量產。方興光電進入ITOPET導電膜市場,將再次緩解國內ITOPET導電膜方面的供應缺口。
除ITO透明導電膜外,國內石墨烯透明導電膜市場近日也是頻頻放出消息,萊寶高科(SZ:002106)、錦富新材(SZ:300128)、輝銳等都表示在石墨烯材料和觸摸屏應用方面有新的突破。在納米材料方面,蘇大維格(SZ:300331)、歐菲光(SZ:002456)繼續(xù)加強納米銀粉金屬網(wǎng)格的研發(fā)與量產技術外,中科納通的納米銀絲也表示取得了新的突破。