日久光電股份有限公司
透明導(dǎo)電膜的發(fā)展歷程
透明導(dǎo)電膜（Transparent Conductive Oxide，TCO）是（1）在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有高透明率（2）具有導(dǎo)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(yáng)能電池的透明電極等，上述透光度和導(dǎo)電性是兩個(gè)相互牽制的指標(biāo)，一般來(lái)講，導(dǎo)電性提高，透光度就會(huì)下降，反之也一樣。目前常見(jiàn)的透明導(dǎo)電薄膜包括ITO（Indium Tin Oxides錫摻雜三氧化銦）、GZO（Gallium Zinc Oxides鎵摻雜氧化鋅）、AZO(Aluminum Zinc Oxides鋁摻雜氧化鋅)等，這些氧化物只吸收紫外光，不吸收可見(jiàn)光，是“透明”的導(dǎo)電膜。透明導(dǎo)電膜材料的研究起步于19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)是在光電導(dǎo)材料上涂上很薄的金屬薄膜；到了1950年，第二種透明導(dǎo)電膜In2O3被制成，ITO導(dǎo)電膜開(kāi)始在透明導(dǎo)電膜方面得到普遍應(yīng)用；在最近20年里，透明導(dǎo)電膜應(yīng)用主要以ITO材料為主，而在制程上以磁控濺鍍工藝為主。
透光度和導(dǎo)電性：魚(yú)與熊掌不可兼得
透明導(dǎo)電膜的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)：透光度和導(dǎo)電性。以目前透明導(dǎo)電膜的主流材料——ITO導(dǎo)電膜為例，影響ITO薄膜導(dǎo)電性能的幾個(gè)因素包括：ITO薄膜的面電阻（γ）、膜厚（d）和電阻率（ρ），這三者之間的相互關(guān)系是：γ=ρ/d，即為了獲得不同面電阻的ITO薄膜，實(shí)際上就是要獲得不同的膜厚和電阻率。從上述公式可以看到，ITO薄膜的導(dǎo)電性要好（即面電阻值要低），在電阻率一定的情況下（電阻率是制備工藝的關(guān)鍵，難度較大），膜厚要增加，這樣會(huì)導(dǎo)致ITO薄膜的透光性能下降，反之亦然。所以，ITO薄膜電阻率的大小是ITO薄膜制備工藝的關(guān)鍵，要獲得好的透光度和導(dǎo)電性，就需要盡量小的電阻率（ρ）。
影響電阻率（ρ）大小的因素主要包括載流子濃度、載流子遷移率等，載流子濃度或載流子遷移率越大，薄膜的電阻率就越小。在控制條件上，載流子濃度可以通過(guò)調(diào)節(jié)ITO沉積材料的錫含量和氧含量來(lái)實(shí)現(xiàn)，而載流子遷移率則與ITO薄膜的結(jié)晶狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)等相關(guān)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜沉積時(shí)的沉積溫度、濺射電壓和成膜條件等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
透明導(dǎo)電膜的應(yīng)用
透明導(dǎo)電膜下游應(yīng)用非常廣泛，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(yáng)能電池的透明電極等領(lǐng)域。根據(jù)NanoMarket在2010年的預(yù)測(cè)，僅液晶顯示器的透明電極、觸摸屏、薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極等高端應(yīng)用對(duì)透明導(dǎo)電膜的需求到2017年將達(dá)到5億平方米，透明導(dǎo)電膜的市場(chǎng)將由2010年的24億美元增長(zhǎng)到2017年的76億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為17.9%，而整個(gè)透明導(dǎo)電膜的市場(chǎng)規(guī)模則遠(yuǎn)超百億美元規(guī)模。液晶顯示器的透明電極：液晶顯示器之所以能顯示特定的圖形，主要是將導(dǎo)電玻璃上的透明導(dǎo)電膜蝕刻制成特定形狀的電極，在這些電極上加適當(dāng)電壓信號(hào)后，使具有偶極矩的液晶分子在電場(chǎng)作用下特定的方面排列，進(jìn)而顯示出與電極波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的圖形。目前液晶顯示器的透明電極以ITO膜的透光率和導(dǎo)電性能最好，而且容易在酸液中蝕刻出微細(xì)圖形。
觸摸屏：觸摸屏是最近幾年透明導(dǎo)電膜發(fā)展最大的動(dòng)力來(lái)源，由于進(jìn)入門(mén)檻低、靈敏度差、使用壽命短，電阻觸摸屏走向衰落已成定局，目前性能更優(yōu)的投射式電容屏是主流。
薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極：透明導(dǎo)電膜在太陽(yáng)能領(lǐng)域的應(yīng)用主用用于薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極，有別于LCD中以ITO為主要的透明電極材料，太陽(yáng)能電池的透明電極材料是以氧化錫（SnO2）或氧化鋅（ZnO）為主，主要基于太陽(yáng)能電池和LCD在制程和材料特性需求上有所不同。
透明導(dǎo)電膜市場(chǎng)需求的三個(gè)維度
目前ITO導(dǎo)電膜主要用于液晶顯示器的透明電極、觸摸屏（TP）及薄膜太陽(yáng)能電池的電極等領(lǐng)域，雖然產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但我們認(rèn)為目前ITO導(dǎo)電膜的需求增量主要來(lái)自下游觸摸屏行業(yè)的發(fā)展，伴隨最近幾年觸摸屏行業(yè)需求的爆發(fā)性增長(zhǎng)，上游ITO導(dǎo)電膜的需求也隨之快速增長(zhǎng)，本文聚焦的也是基于觸摸屏行業(yè)需求的ITO導(dǎo)電膜市場(chǎng)容量。這里我們直接給出透明導(dǎo)電膜市場(chǎng)三個(gè)維度的需求估計(jì)，對(duì)于下述數(shù)據(jù)的估算過(guò)程，我們等介紹完觸摸屏結(jié)構(gòu)后再詳細(xì)論述。
觸摸屏用ITO導(dǎo)電膜：我們基于智能手機(jī)和平板電腦兩大領(lǐng)域?qū)TO導(dǎo)電膜的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，保守估計(jì)該市場(chǎng)在2011年的需求量為324萬(wàn)平米，今年（2012年）的需求量能達(dá)到453萬(wàn)平米，到2015年能達(dá)到2054萬(wàn)平米，2012~2015年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到45%，2015年ITO導(dǎo)電膜的產(chǎn)值達(dá)到54.4億元人民幣，這還沒(méi)有包括觸控超級(jí)本、一體機(jī)、GPS、電子書(shū)等觸控屏領(lǐng)域，若將全部觸控屏領(lǐng)域匯總，則觸控屏用ITO導(dǎo)電膜的規(guī)模還將增加不少。
ITO導(dǎo)電膜：觸摸屏用ITO導(dǎo)電膜的需求在今年（2012年）預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)超過(guò)500萬(wàn)平米，估計(jì)傳統(tǒng)領(lǐng)域液晶顯示器的透明電極目前的需求量亦超過(guò)500萬(wàn)平米，整個(gè)ITO導(dǎo)電膜的規(guī)模在幾千萬(wàn)平米的數(shù)量級(jí)。
透明導(dǎo)電膜：應(yīng)用在液晶顯示器的透明電極、觸摸屏、薄膜太陽(yáng)能的透明電極、抗靜電涂屏節(jié)能視窗、汽車(chē)和飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃等廣泛領(lǐng)域。我們估計(jì)2012年，僅應(yīng)用在液晶顯示器的透明電極、觸摸屏、薄膜太陽(yáng)能的透明電極、照明用有機(jī)EL元件等高端領(lǐng)域的透明導(dǎo)電膜需求就接近2億平米。而根據(jù)NanoMarket在2010年的預(yù)測(cè)，上述高端應(yīng)用對(duì)透明導(dǎo)電膜的需求到2017年將達(dá)到5億平方米，透明導(dǎo)電膜的市場(chǎng)將由2010年的24億美元增長(zhǎng)到2017年的76億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為17.9%，整個(gè)透明導(dǎo)電膜的市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)超百億美元規(guī)模。
