铟锡氧化物的透明导电层状镀层制造技术

包含铟锡氧化物薄膜的透明导电装置，该装置通过提供铟锡氧化物薄膜来改进，该铟锡氧化物薄膜包含渐次变化的单个铟锡氧化物层的层叠，其中层中的锡的原子百分比可以单独选择。薄膜的每个铟锡氧化物层包含１－９９原子百分比的锡。每层是通过物理气相沉积过程或者通过溅射镀膜来制作的。优选的是包含多个铟锡氧化物层的薄膜被施加到透明柔性衬底上诸如聚合物板。在该装置中可以包括任选的底层、硬镀膜层和上镀膜层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由铟锡氧化物制得的透明导电镀层领域，该铟锡氧化物制得的透明导电镀层应用于透明衬底，特别是应用于柔性透明聚合物薄膜衬底。本专利技术还涉及制作镀层衬底的方法和在需要透明导电氧化物薄膜(TCO)的电子装置中使用镀层衬底，该透明导电氧化物薄膜具有极好的电导率、机械耐久性和高的透明度。这样的电子装置包含了液晶显示器(LCD)、触板(TP)和笔输入装置、电致发光灯(EL)、个人数字助理(PDA)、有机发光装置(OLED)等。
技术介绍
其上具有TCO镀层的衬底例如柔性透明聚合薄膜，广泛地应用于上述装置，因为这些镀层具有高的透光性、高电导率和高机械稳定性。铟锡氧化物(铟锡氧化物通常指的是ITO)通常被用作TCO镀层。用在这个
和本专利技术中的铟锡氧化物镀层是非化学计量的n型半导体，它呈现出高可见光透过率、低电阻和高红外反射率。因为这种原因，ITO薄膜通常在上述装置中用作TCO镀层。在含氧气氛下(例如氩氧气氛)用InSn合金进行的常规反应溅射被用于将ITO薄膜或者镀层施加在衬底上。导电的ITO薄膜是铟和锡的部分氧化的混合物，因此这种薄膜的光电性质在沉积过程中是受到等离子体中含氧程度的巨大影响。在该
中用到的ITO薄膜的氧含量对于本领域的技术人员是熟知的。一方面，含少量氧的薄膜呈现出高薄膜电阻和低可见光透过率。另一方面，在完全反应状态(完全氧化)，人们获得了具有高薄膜电阻和高可见光透过率的透明氧化物。从金属层到完全氧化层的进行方法取决于在反应沉积过程中用到的反馈和控制机制，而这些反馈和控制机制对于本领域的技术人员是熟知的。在从InSn靶向聚合丝网(即板)制作ITO镀层的过程中，现场测量和控制氧化程度是非常重要的。传统的恒压控制反应溅射ITO效果很好并且制作出具有很好性能的薄膜。然而这种传统的常压控制反应溅射ITO不能满足更加严格和尖端应用的需要。这是因为从合金靶来沉积铟锡氧化物的反应溅射是极其敏感的过程。沉积的ITO的质量取决于在沉积过程期间在溅射区中维持某一固定氧分压的能力。在衬底的除气、抽吸速度、靶条件或者起弧的微小变化会导致沉积层的氧化程度的显著变化，这样会制作出差的导电薄膜。当在连续的柔性衬底上制作溅射的ITO薄膜时，实时地在线监视和反馈控制对于高质量的制品是非常重要的。如今有各种方法来用于在辉光放电中监视和控制反应物质。这些方法包含了直接或者间接分压测量和光辐射谱。特别是这些方法包括使用了残余气体分析仪(RGA)、光气体控制器(OGC)或者等离子辐射监视器(PEM)。上述装置中的每个装置都配备了在沉积金属期间用于监视和控制氧含量的装置。为了制作出上面提到的非化学计量的ITO镀层，必须将氧含量保持在一定程度，而这对于本领域的技术人员是熟知的，其中ITO镀层没有完全地氧化。因此为了制作出需要的非化学计量的氧化物镀层，在沉积期间的氧气氛就必须被维持在缺氧的状态。ITO镀膜薄膜常规地应用在包含了触板装置的广泛应用中。触板装置具有两个相对的ITO薄膜的表面，它们被衬垫分开。在两个相对的表面之间当前表面被手指或者触笔按压时，就产生了接触。依赖于装置的类型，根据公知的技术由电子接口程序来解码输入的位置。LCD装置通常包括透明ITO电极阵列，该透明ITO电极阵列定义了将被激活的显示段或者像素。在EL显示器中电能被转化成光能(发光)。EL显示器使用了夹在介质层之间的磷薄膜，该磷薄膜被夹在两个电极之间，其中一个电极是ITO。当在该电极的任一电极上施加AC电压时，磷被激发从而辐射出光。对于这些装置来讲，连续操作的可靠性是一个问题。在触板装置中，已经观察到在连续循环之后电阻增加。ITO表面在接触位置产生裂缝或者断裂，并且随着时间这些断裂会蔓延，从而完全破坏了该装置的工作。在这些装置中已经使用了防范措施来阻止产生上面提到的裂缝问题。特别是，在随后的过程中在ITO薄膜上沉积钯、铂、金或者这些金属的氧化物来保护ITO和/或增加ITO层的表面附着性质。在沉积之后，已经使用促进ITO表面结晶化的方法来产生硬表面。在制作EL灯期间已经观察到问题存在。观察到在过程磷层期间在EL灯中ITO薄膜与聚合物衬底分层。在沉积期间已经使用了预处理方法来增加衬底的表面能，但是只是有限地成功。还使用了其他的技术例如在ITO上面施加了薄金属或者氧化物层，获得了好的结果。对于便携式系统诸如寻呼机、电话和个人数字助理，主动矩阵液晶显示器(AMLCD)成为了主导地位的显示器，在制作它们期间出于操作的考虑，期望它们有高的强度和抗冲击能力以及柔韧性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是在透明衬底上配置ITO的一个改进的溅射TCO镀层，特别是透明聚合物薄膜衬底，来用于通常使用TCO薄膜的应用中。本专利技术的目的还在于改进了包含有TCO作为组件的常规的电子装置，在该组件中使用了本专利技术的ITO来作为TCO。本专利技术的目的还在于提供了在透明衬底上制作ITO的改进的透明导电镀层的方法。这些和其他的目的是通过在透明衬底上形成多层ITO透明导电薄膜或者镀层来得到的，其中ITO薄膜或者镀层包含了明显的透明导电ITO层。这里使用的术语“ITO透明导电镀层”指的是在众所周知的电子装置中常规使用的透明导电ITO镀层，这些电子装置需要TCO。这些装置包含了液晶显示器(LCD)、触板(TP)、电致发光灯(EL)、个人数字助理(PDA)、有机发光装置(OLED)等。因此这样的透明导电ITO镀层在此称作ITO镀层。另外这里使用的术语“导电性”指的是电传导性。ITO层是彼此空间隔离的，在每一层中铟与锡的比例是不同的。除了每层中铟与锡的比例之外(即基于原子的铟和锡的相对含量)，其他方面ITO镀层的组成特性是与非层状ITO相同的，该非层状ITO被常规地用于TCO材料。在每层中所选择的组成(即每层中In和Sn的相对含量)在ITO镀层的不同深度提供希望的性质。已经发现在对于ITO薄膜的光学性质没有副作用的情况下，通过提供本专利技术的多层ITO可以克服现有技术ITO镀层的缺少耐久性和其他机械与物理的缺陷。例如在本专利技术中，可以选择ITO薄膜的一个或多个层的组合来提供化学电阻的阻挡层，该化学电阻的阻挡层在没有对装置的光学性质产生副作用的情况下，可以选择其他ITO层的组合来优化其他特性从而保护整个结构。可以在ITO表面上和ITO镀层的深度内在具体的位置常规地制作任一ITO层的组成来提供希望的物理特性。本专利技术的TCO薄膜包含多个ITO层，该多个ITO层中至少一个ITO层与一个或者多个其他的ITO层是不同的(即具有不同的In到Sn的比例)。这样在其最简单的实施例中，衬底上具有一个内部ITO层，并且在该内部ITO层上具有一个外部的不同ITO层。还可以包含另外的ITO层。多个层形成了两个或者更多层的层叠，每层具有有限的厚度，其中In与Sn的组成或比例在其整个厚度范围是基本均匀的。基本均匀意思是当使用均质的包含有期望的In与Sn比例的靶来溅射镀层时，对于给定的层，尽人们的可能所获得的均匀。每层的均匀组成存在是有有限厚度的，例如每层中大约至少50埃，优选的是50-600埃。这样在整个ITO镀层的整个厚度内并没有组成变化的连续梯度。实际上当一个薄ITO层被溅射镀膜在(使用一个靶)一个不同的薄ITO层上(使用不同的靶)时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含透明衬底的多层电子装置，所述的透明衬底被镀有至少一个铟锡氧化物的透明导电薄膜，其中它的改进包括：所述的至少一个铟锡氧化物薄膜的铟与锡原子的比例在所述薄膜的整个厚度内是不均匀的，使得所述铟和锡原子被分配在所述薄膜的整个厚度内， 从而形成了多个铟锡氧化物层，每个所述层具有有限的厚度，其中铟和锡的比例在整个所述有限厚度内是基本均匀的；前提条件是在至少一个所述层中的铟与锡的比例与另一所述层中的铟与锡的比例是不同的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H梅马里安，H帕特尔，
申请(专利权)人：CP菲林公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]