觸摸顯示器現已成為技術密集、資金密集型高新技術產業,透明導電材料則是觸摸顯示器的主要材料之一。觸摸顯示器之所以能顯示特定的圖形,并對人們的觸控動作有所互動,就是利用導電材料上的透明導電電膜,經蝕刻制成特定形狀的電極,在這些電極上加適當電壓信號,顯示出與電極波長相對應的圖形,并把偵測手指在觸摸顯示器上動作時所產生的電容變量返回處理器中。
在氧化物導電膜中,以摻Sn的In2O3(ITO)膜透過率最高,導電性能也最好,而且容易在酸液中蝕刻出微細的圖形。
ITO是一種N型氧化物半導體-氧化銦錫,ITO薄膜即銦錫氧化物半導體透明導電膜,通常有兩個主要的性能指標:電阻率和光透過率。
目前ITO導電膜的電阻率一般在5*10-4左右,最好可達5*10-5,已接近金屬的電阻率,在實際應用時,常以方塊電阻來表征ITO的導電性能,其透過率則可達90%以上,ITO膜的透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3的比例控制,增加氧化錮比例則可提高ITO透過率,通常Sn2O3: In2O3=1:9,因為氧化錫厚度超過200埃時,通常透明度已不夠好---雖然導電性能很好。
如果是電流平行流經ITO鍍層的情形,其中d為膜厚,I為電流,L1為在電流方向上膜厚層長度,L2為在垂直于電流方向上的膜層長度,當電流流過方形導電膜時,該層電阻
R=PL1/dL2。
式中P為導電膜的電阻率,對于給定膜層,P和d可視為定值,當L1=L2時,其正方形膜層,無論方塊大小如何,其電阻均為定值P/d,此即方塊電阻定義: R□=P/d,式中R□單位為:奧姆/□(Ω/□),由此可所出方塊電阻與IOT膜層電阻率P和ITO膜厚d有關且ITO膜阻值越低,膜厚越大。
目前在高檔觸摸顯示器中所用ITO導電膜,其R□可達10Ω/□左右,ITO膜厚為100~200um,而一般產品的ITO導電膜的R□為100~300Ω/□,ITO膜厚為20~30um。
在進行觸摸顯示器走線設計時,由ITO阻計算方式,可知影響ITO阻值有如下因素:
1、ITO膜層之方塊電阻。要確保走線電阻小,應讓ITO膜層方塊電阻小,因為R□=P/d,則必須選P小,d適當大些的材料。
2、L1/L2
L1/L2即走線在平行電流方向與垂直電流方向上的長度比,在R□一定時,要保證走線電阻值小,就要讓L1/L2小,當L1一定時,只有增大L2,也說法是在設計時,走線應盡可能加寬;而當L2一定時,L1就要小,即走線寬度一定時,細線應盡可能短。
3、在觸摸顯示器設計當中,不僅要考慮走線布對ITO阻值的影響,還要考慮生產工藝對ITO阻值的影響,以便選擇適當方塊電阻的ITO導電材料,如ITO膜厚的均勻性。因為ITO的耙材及工藝的為穩定,會使同樣長度與寬度的ITO阻值發生變化,如目標值為10Ω時,其R□范圍在8~12Ω之間,所以在生產中要使用ITO膜厚均勻的導電膜層,以減少電阻的變化;其次為ITO膜層的耐高溫時性,酸堿性,因為通常觸摸顯示器生產工藝中要使用高溫烘烤及各種酸堿液的浸泡,而一般在300°C *30min的環境中,會使R□增大2-3倍,而在10wt%NaOH*5min及6wt%HCL*2min(60°C)下也會增到1.1倍左右。由此可知,在生產工藝中不宜采用高溫生產及酸堿的長時清洗,若無法避免,則應盡量在低溫下進行并盡量縮短動作時間。
4、由于在觸摸顯示器中,ITO方塊電阻等效于電路圖中的分壓電阻,其阻值大小直接影響電路兩端電壓的大小,即方塊電阻越大,電壓越大。