关于ITO薄膜微集群的初步研究

1、产业发展局 贵阳国家高新技术产 业 开 发 区信 息 专 报二一三年第九期 签发人：童 川关于在贵阳国家高新区打造ITO薄膜微集群的初步研究根据党工委主要领导指示精神，我局就ITO薄膜基础知识及如何打造产业微集群进行初步分析研究，通过广泛收集情况资料，向有关专家学者及企业管理人员进行了解咨询、虚心请教，现将初步研究成果报告如下：一、 ITO薄膜产业基础知识（一）概念ITO薄膜是Indium Tin Oxides的缩写。作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害

2、的电子辐射及紫外、红外。ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率。（二）应用ITO薄膜具有优良的光电性能,对可见光的透过率达95%以上,对红外光的反射率70%,对紫外线的吸收率85%,对微波的衰减率85%,导电性和加工性能极好,硬度高且耐磨耐蚀,因而在工业上应用广泛,在高技术领域中起着重要作用。主要用途有:1、用于平面显示ITO薄膜的透明导电性及其良好的电极加工性能,所以它作为液晶显示器用的透明电极获得高速发展,约占功能膜的50%以上,例如液晶显示(LCD)、LED、电致发光显示(ELD)、电致彩电显示(ECD)等。随着

3、液晶显示器件的大面积化、高等级化和彩色化,LCD将超过CRT 成为显示器件中的主流产品。因而ITO 薄膜主要用于高清晰度的大型彩电、计算器、计算机显示器、液晶和电子发光屏幕等。2、用于触摸屏目前市场上，使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。（1）电阻式触摸屏      薄的ITO透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度要下降到150度以下，这会导致ITO氧化不完全，之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里，它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常

4、校正。电阻式触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好。 （2）电容式触摸屏电容式触摸屏也需要使用ITO材料，而且它的功耗低寿命长，自从Apple推出iPhone后，友好人机界面、流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成本不断下降，正逐步取代电阻式触摸屏。表面电容触摸屏的ITO涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO涂层下面还会有一个ITO屏蔽

5、层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一次才能使用。感应电容式触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。代表产品就是苹果iphone、iPod touch和iPad系列产品，拥有其他产品难以超越的非凡触控体验。3、用于交通工具风挡ITO 薄膜能除雾防霜,是一种典型的透明表面发热体,可以用作汽车、火车、电车、飞机等交通工具的风挡,用

6、于陈列窗、溜冰眼镜、双引自行战车及医疗喉镜。还可以用作烹调用加热板的发热体,也可以用于炉门、冷冻食品的显示器及低压钠灯等。4、用于太阳能ITO 薄膜用于异质结SIS太阳能电池顶部氧化物层,可以得到高的能量转换效率,例如ITO/SiO2/P-Si太阳能电池可以产生13%16%的转换效率。ITO玻璃还可以用于Si太阳能电池的反射涂层以及用于异质结型A-Si基太阳能电池的透明电极。具有电致变色(EC)的灵巧窗的典型结构是在普通白玻璃上沉积多层膜,其内外层为ITO膜。研究表明,EC玻璃可使建筑物内暖气、冷气和照明等能耗减少50%以上。5、 用于微波屏蔽和防护镜ITO 薄膜有良好的微波屏蔽作用,能防静电

7、,可用于屏蔽电磁波的地方,如计算机房、雷达的屏蔽保护区,甚至可用于防雷达隐形飞机上。茶色ITO薄膜是铟、锡氧化物的新品种,它能防紫外线和红外线,滤去对人体有害的紫外波段,因此镀ITO膜的玻璃镜片可作特殊防护镜。（三）制备方法ITO导电薄膜是用物理的或化学的方法在基体表面上沉积得到。基体材料一般采用玻璃，如采用低温溅射工艺制备这种薄膜，基体也可以采用塑料等聚合物材料。基体的热膨胀系数对膜的性质有较大的影响，所以选择基体时应考虑基体和膜的热膨胀系数的匹配问题。工艺流程大致为：主要制备方法：1、磁控溅射法：磁控溅射法是利用惰性气体离子轰击靶材(一般为高密度的铟锡氧化物靶材) ,轰击下来的原子沉积到衬

8、底上形成薄膜。磁控溅射法采用的靶材有IT靶和ITO靶两种。2、化学气相沉积(CVD)法：CVD法首先是将铟、锡的有机盐气化,然后在N2或Ar的载气气氛中与O2,H2O或H2O2等反应而得到ITO薄膜。3、喷雾热分解法：喷雾热分解法是将铟和锡的金属盐溶液雾化后喷在处于高温区域的衬底上, 经过液滴的干燥、热分解过程在基体表面得到ITO薄膜。4、溶胶- 凝胶法：首先得到氢氧化铟锡溶胶, 然后通过浸涂、煅烧等后续工艺得到薄膜。5、水热法：水热法制备薄膜是近年来发展起来的一种很有潜力的液相制膜技术, 它一般以廉价的无机盐或氢氧化物水溶液或悬浮液为前驱体, 以单晶片、金属片、玻璃片、甚至塑料等为衬底, 将

9、前驱体和衬底置于密闭反应容器里, 通过对反应容器加热, 创造了一个高温(通常低于300) 、高压的反应环境, 最终在衬底上形成稳定结晶相薄膜。目前, 水热法制备薄膜的研究主要集中在制备压电和铁电薄膜。（四） 触摸屏产业根据市场需求，ITO 薄膜在触摸屏上应用最为广泛，现以触摸屏产业链为例，分析其应用。目前触控面板产业链大致可分为上游、中游与下游三部分，上游是ITO玻璃、各种胶材、ITO film、控制IC等原材料供应商，除了玻璃基板、ITO玻璃、ITO薄膜国内有少量供应商，其它都需进口，包括Pet-film和大部分玻璃基板，中游是触控面板制造和触摸屏组装厂商，下游则是不同类型产品整机制造厂商。

10、触摸屏产业是高科技行业，技术门槛高。上游原材料在价值链中所占比重很大，其中PET材料、各种胶体被日、美厂商控制，玻璃基板、ITO玻璃与薄膜国内少数厂商可以生产，但主要技术也掌握在日本厂商手中，沿产业链自上而下，利润空间逐渐被挤压，大量利润被上游厂商攫取。触摸屏产业链及厂商如图示：触摸屏材料成本构成如图示：2、从产业链构成来看，主要表现有二个特征：1、上游及部分中游技术门槛高，进入困难（1）玻璃基板美日掌控玻璃基板生产工艺技术复杂，性能要求高，目前全球液晶玻璃基板行业主要被4大厂商控制，分别是美国康宁、日本旭硝子、电气硝子和板硝子，其中康宁的市场份额接近60%，处于领先地位。国内目前仅有彩虹股份

11、小批量试产高世代玻璃基板。（2）ITO玻璃国内部分厂商可以生产目前国内有ITO导电玻璃生产线20多条，主要厂商有南玻A、莱宝高科、南亚、豪威、方兴科技、长信科技等，是全球主要的中低档导电玻璃生产国，并能基本满足自身需求。触摸屏用ITO导电玻璃是当前的热点领域，不少国内厂商切入，如南玻A、莱宝高科、长信科技、方兴科技等。（3）ITO薄膜日企控制，国内少数厂商尝试ITO薄膜是在PET膜上沉积一层ITO膜，技术难度高。日本厂商掌握核心技术，产品多为自用，但日东电工以对外供应为主。目前行业前景较好且下游需求旺盛，部分台企也切入导电薄膜供应链，其技术分别来自德国、日本等企业授权转让。国内少数厂商也积极进

12、行尝试，欧菲光已批量生产ITO薄膜，满足自身触摸屏生产需要，方兴科技将适时推进200万平米的PET 膜镀膜项目的建设。（4）控制IC量产厂商少电阻式触摸屏功能简单，一般不需要独立控制IC，其芯片可集成在手机芯片上，但是电容式触摸屏对灵敏度要求高，触摸控制芯片须要有高分辨率的模拟侦测与转换电路能力，需要独立控制IC，一般需要一颗甚至多颗。各厂商IC产品推出时间不长，目前能大批量供应的厂商少，仅博通、新思等几家厂商。（5）电容式触控面板国内少数厂商量产电容式触控面板是在ITO玻璃或薄膜上制作感应Sensor，工艺复杂技术难度高，可分为Glass结构和Film结构两大类。台湾厂商TPK、胜华等掌握了

13、Glass结构电容屏的核心技术，Film结构电容屏则是由先前电阻屏厂商洋华光电等积极推动。国内厂商莱宝高科、南玻A、长信科技等倾向于Glass结构电容屏，其中莱宝高科、南玻A凭借多年CF技术储备迅速切入电容屏制造，并实现量产。2、下游技术门槛低，企业纷纷切入相对上游的高技术门槛，下游产品和中游电容屏组装的技术门槛较低，企业纷纷切入。国内的触摸屏制造厂商有上百家主要分布在珠江三角洲和长江三角洲一带，其中华东科技子公司南京华睿川是国内最大的电阻式触摸屏厂商。同时很多液晶厂商也将其液晶生产线改造转成触控面板线直接切入触控面板生产，有的甚至还跳过了电阻式触摸屏生产直接进入电容式触摸屏生产如国内的超声电

14、子、信利国际、深圳比亚迪等。（五）主要供应厂商从品牌、主营业务、主要客户和主要市场四个方面进行分类。1、台湾电容屏主要供应厂商2、国内电容屏主要供应厂商3、国外电容屏主要供应厂商4、触控板材料价值分布1、Touch sensor （触控感测器） 40%2、Cover glass （防护玻璃罩） 30%3、Touch sensor chip （触摸传感器芯片） 15%4、Printed circuit boards and other components（电路板及其他部件） 15%（六）ITO薄膜在中国1、触摸屏显现新商机我国已经成为全球ITO主要生产国。随着技术的不断成熟，成本压力越来越大，

15、竞争日趋白热化。实施差异化竞争是ITO企业必然的选择。ITO透明导电膜玻璃是生产制造液晶显示器的关键基础材料，在仪器仪表、计算机、电子表、游戏机、家用电器等领域有极其广泛的应用。2、中国已成全球ITO生产重镇ITO市场竞争的日趋激烈，使得生产逐渐向低成本制造地区转移。近年来，基于劳动力和市场等因素，全TN/STN/CSTN-LCD产业不断向中国转移和集中，与之相对应，作为LCD行业关键原材料的ITO产业也随之加速向中国转移。日韩等国已逐步退出ITO导电玻璃行业。目前可以说我国已经成为ITO的最大生产国和出口国。3、差异化竞争关注新应用经过20多年的发展，ITO行业已经步入了成熟期，因其下游显示

16、器行业发展日新月异，使ITO行业不断出现新的机遇和新的发展动向。从产品种类来看，中低端产品产能充足，但触摸屏等高端产品成为新热点，需要国内厂商努力提升研发和产品质量以应对新商机。4、未来发展虽然我国在ITO国产化方面取得很大成就，但从ITO上游原材料来说，超薄玻璃基材和ITO靶材长期依赖进口。国内有些玻璃厂商和靶材厂商经过不断努力研发生产，实现了小规模商用，但离全面替代国外进口材料还相差甚远，ITO导电玻璃产业链的完善尚需时日。同时，在TFT用ITO方面特别是PVD(物理气相沉积)设备领域我们还有很大差距。对ITO来讲，我们还可以开发更多的应用。二、对如何打造ITO薄膜微集群的工作建议从ITO

17、产业目前发展状况来看，ITO核心技术为外国所掌握，我国ITO企业技术来自国外授权转让，且市场竞争日趋激烈，生产向低成本制造地区转移。同时，随着国务院关于进一步促进贵州经济社会又好又快发展的若干意见的颁布，以及省市明确提出要推动信息网络设施建设、培育发展战略性新兴产业，为贵阳国家高新区趁势打造ITO薄膜微集群创造有利条件。为此，我们要进一步优化投资政策环境、产业园区载体环境和生态链互动环境，凝聚产业资源，围绕ITO薄膜产业链各环节重点企业及关联产业配套项目加大产业招商力度，做好承接发达地区ITO薄膜产业转移和形成自身集聚发展的各项准备工作。（一）实施定向招商，寻求产业配套。以我区成功获批国家新型工业化产业示范基地（新材料方面）为载体，积极引进ITO膜材料龙头企业和项目，引进掌握自主知识产权的核心团队，积极打造ITO薄膜产业微集群。同时，针对产业集群薄弱环节，实施专项招商、定点招商，加快引进和培育关联企业，增强产业配套能力，积极构建产业链，实现产业链的横向扩散，纵向延伸，以降低成本和实现集群发展。通过ITO薄膜制造企业落户高新区，形成一定带动力。（二）培育龙头企业，扩大区域影响力。借助我区日益完善的配套设施、优越的人文环境和便利交通条件，集聚起具有较强影响力的示范企业。重点扶持入驻我区的ITO薄膜企业迅速做大产业规模，通过引进国外先进技术