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摘 要： 触摸屏是目前平板显示的热点，触摸屏用柔性ITO薄膜比柔性太阳能电池和液晶显示所用的有更高更严的要求，进一步提高ITO薄膜的性能是所有厂家的共同目标。探讨触摸屏用ITO薄膜的热处理工艺，这种热处理工艺分为前处理工艺和后处理工艺，两种工艺均能提高ITO薄膜的性能，另外前处理工艺还能提高产能，后处理工艺还能为触摸屏加工厂家省掉一道老化工序。
关键词： 触摸屏；柔性；ITO薄膜；热处理工艺
0 引言
随着ipad和iphone的火热，触摸屏正在快速成为一种最时尚的人机界面，不管是手机、数码相机、上网本、GPS导航仪、MP3/MP4播放机、音响还是蓝光播放机，触摸屏都已成为一个新的卖点。触摸屏的兴起也导致柔性ITO 薄膜的市场需求量迅速增加，对于众多柔性ITO薄膜厂家来说，如何进一步提高柔性ITO 薄膜性能，提高产量，占领最高市场，是目前面临的最大难题。
柔性ITO薄膜的基材是一层在上面进行过硬化层涂布的PET膜，由于PET基材的特殊性，PET上面残留有气体和水分，气体和水分的存在不仅减弱基材和镀膜层的结合力，甚至会使镀膜层部分脱落，故必须彻底加以清洗，只有表面清洁的基材才能进行镀膜[1]。很多镀膜厂家采取PET膜在镀膜腔室来回走动并结合抽真空的方式去除气体和水分，但这种常规预处理方式效率较低，严重影响产量，所以一些ITO 薄膜厂家在寻找一种提高产量的新的预处理方式。
要获得较高质量的ITO薄膜，通常需要选用较高的基底温度，或在常温沉积后对薄膜在真空或空气下进行热处理[2]。柔性ITO薄膜由于PET基材的温度限制，通常很难选用较高的基底温度，所以在常温沉积后对薄膜在真空或空气下进行热处理是较好的方式，但用什么设备如何进行后处理是困扰众多厂家的问题。
本文针对上面ITO薄膜厂家遇到的问题，探讨一种触摸屏用ITO 薄膜的热处理工艺，这种热处理工艺分为前处理工艺和后处理工艺，所谓前处理工艺是指在镀膜前采取的热处理工艺，后处理工艺是指在镀膜后采取的热处理工艺，前处理工艺解决了常规预处理方式造成效率低的问题，后处理方式进一步提高了产品的性能，本文通过结合常规预处理方式，进行对比实验得出了触摸屏用柔性ITO 膜热处理工艺的一系列结论。
1 实验
1.1 溅射设备
本实验所用设备为进口磁控溅射卷绕设备，采用卷对卷的平面溅射方式，真空室用循环冷却水来冷却，镀膜温度为常温。
1.2 红外热处理设备
本实验所用设备为进口红外热处理设备，红外加热设备主要由放卷端、加热腔和收卷端组成，其中加热腔主要分为二十个加热区域模块，每个区域包含50个小的陶瓷红外加热块，加热温度最高达300℃，温度均匀性<5% 。另外由于放卷端设计为无张力系统，所以热处理过程中不会造成划伤或任何外观问题。
1.3 试样的准备
本文的试样分四组，第一组试样是4遍常规预处理+正常镀膜；第二组试样是红外前热处理+2遍常规预处理+正常镀膜；第三组试样是4遍常规预处理+正常镀膜+红外后处理；第四组试样是红外前处理+2遍常规预处理+正常镀膜+红外后处理，红外前处理和红外后处理工艺一样，热处理膜表面的温度为150℃。四组试样镀膜工艺完全一致。
3 实验结果与讨论
3.1 红外前处理作用
对于1200米/卷原膜，若按4m/min的速度进行常规预处理，两次预处理的时间为10小时，若用红外热处理设备替代这2次预处理，则可节约镀膜设备1/3的时间，相当于提高0.5倍的产量，这用较少的财力即可提高0.5倍的产量，充分说明了红外前处理的重要性。
3.2 红外后处理作用
3.2.1 ITO薄膜性能的稳定性方面
PET上的ITO薄膜层，是镀膜温度在80℃以下镀覆的，膜层中多数是一些低价的铟锡氧化物，这些低价的铟锡氧化物，在高温环境或富氧环境下，还会继续与氧气反应，形成高价的铟锡氧化物[3]，第一组试样和第二组试样进行150℃，60min加热后，其面电阻变化较大，这主要是高温环境下，ITO膜层继续与氧气反应导致；而第三组试样和第四组试样进行150℃，60min加热后，面电阻均为378Ω/□，无明显变化，说明进行过红外后处理的ITO薄膜层已经趋于稳定，即使在高温环境下也不再发生反应。红外后处理过程其实是高温过程，ITO膜层非结晶的低价铟锡氧化物再次与氧反应成高价铟锡氧化物重新结晶，所得到的结晶ITO层在以后使用过程中，只要温度不超过目前的加温温度，也比原非结晶状态的ITO层化学物理性能更加稳定[4，5]。
3.2.2 ITO薄膜尺寸稳定性方面
从表1可看出，第一组试样和第二组试样进行150℃，60min加热后，其热收缩率约为0.8%，尺寸仍有明显变化。PET材料的尺寸稳定性虽然较好，但在制成PET薄膜的过程中，合成的PET大分子物质经过挤塑和拉伸，原来熔融状态下自由伸展的分子团被迫在拉伸方向进行形变，内部聚集了部分内应力，受到温度上升的变化，内部聚集的内应力也会相应升高，并随着PET内部分子活动能力增强而释放出来，并进行一系列变化，从而改变PET薄膜的外形尺寸。触摸屏生产厂家在加工前，通常要进行一道老化工序，这是为了防止在后续的加工过程中ITO薄膜尺寸的变化带来的影响，从表一可看出，进行了红外后处理的第三组试样和第四组试样的热收缩率仅为0.01%，尺寸基本无变化，ITO薄膜的红外后处理就是高温老化工序，进行红外后处理的ITO薄膜尺寸趋于稳定，再进行150℃，60min加热，尺寸基本无变化，这也为触摸屏厂家省去了一道老化工序。
3.2.3 使用寿命方面
从表1可看出，第三组试样和第四组试样的红外后处理的ITO薄膜，划线次数相对第一组试样和第二组试样提高了4万次，划线次数的提高相当于使用寿命的提高，这也进一步说明红外后处理工艺能较大幅度的提高ITO薄膜的整体性能。
3.3 耐候性方面
从表2可看出，第一组试样和第二组试样的热稳定性，耐湿性，耐低温性，化学稳定性和ITO面附着性均满足规范要求，整体性能较好，两组试样的各项指标较一致，这也从另一方面说明红外前处理完全能替代2遍常规预处理。
另外，进行了红外后处理的第三组试样和第四组试样性能相当，相对第一组试样和第二组试样，整体性能有进一步的提升，这也充分说明红外后处理的作用十分显著。
4 结论
触摸屏用ITO薄膜的热处理工艺从多方面提高了ITO薄膜的性能，前处理工艺提高产能方面，解决了众多柔性ITO薄膜厂家面临的难题，另外后处理工艺不仅使ITO薄膜的各项性能得到很大的提升，还为触摸屏加工厂家省掉一道老化工序。
另外要想最大限度的发挥热处理工艺的作用，需要优质设备作保证，首先红外热处理设备需保证温度均匀性，另外为保证预处理的充分性，膜两面均需进行红外热处理，并且红外设备不能对膜的表面造成额外的划伤等表观问题。
参考文献：
[1]杨盟、刁训刚、刘海鹰等，氨气和氮气气氛下热处理对ITO薄膜光电性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2005，34（10）：1637-1641.
[2]杨觉明、张康虎、余申卫等，热处理温度对ITO薄膜组织与光电性能的影响[J].热加工工艺，2004（12）：26-28.
[3]张永爱、姚亮、郭太良，热处理对ITO薄膜光电性能和抗蚀刻性的影响[J].福州大学学报（自然科学版），2008，36（4）：523-526.
[4]何维凤、赵玉涛、李素敏等，柔性透明导电薄膜的制备及其发展前景[J].材料导报，2005，19（3）：32-36.
[5]王新、向嵘、任新光等，玻璃和柔性衬底上氧化铟锡薄膜特性的对比研究[J].液晶与显示，2009，24（3）：389-392.
关键词： 触摸屏；柔性；ITO薄膜；热处理工艺
0 引言
随着ipad和iphone的火热，触摸屏正在快速成为一种最时尚的人机界面，不管是手机、数码相机、上网本、GPS导航仪、MP3/MP4播放机、音响还是蓝光播放机，触摸屏都已成为一个新的卖点。触摸屏的兴起也导致柔性ITO 薄膜的市场需求量迅速增加，对于众多柔性ITO薄膜厂家来说，如何进一步提高柔性ITO 薄膜性能，提高产量，占领最高市场，是目前面临的最大难题。
柔性ITO薄膜的基材是一层在上面进行过硬化层涂布的PET膜，由于PET基材的特殊性，PET上面残留有气体和水分，气体和水分的存在不仅减弱基材和镀膜层的结合力，甚至会使镀膜层部分脱落，故必须彻底加以清洗，只有表面清洁的基材才能进行镀膜[1]。很多镀膜厂家采取PET膜在镀膜腔室来回走动并结合抽真空的方式去除气体和水分，但这种常规预处理方式效率较低，严重影响产量，所以一些ITO 薄膜厂家在寻找一种提高产量的新的预处理方式。
要获得较高质量的ITO薄膜，通常需要选用较高的基底温度，或在常温沉积后对薄膜在真空或空气下进行热处理[2]。柔性ITO薄膜由于PET基材的温度限制，通常很难选用较高的基底温度，所以在常温沉积后对薄膜在真空或空气下进行热处理是较好的方式，但用什么设备如何进行后处理是困扰众多厂家的问题。
本文针对上面ITO薄膜厂家遇到的问题，探讨一种触摸屏用ITO 薄膜的热处理工艺，这种热处理工艺分为前处理工艺和后处理工艺，所谓前处理工艺是指在镀膜前采取的热处理工艺，后处理工艺是指在镀膜后采取的热处理工艺，前处理工艺解决了常规预处理方式造成效率低的问题，后处理方式进一步提高了产品的性能，本文通过结合常规预处理方式，进行对比实验得出了触摸屏用柔性ITO 膜热处理工艺的一系列结论。
1 实验
1.1 溅射设备
本实验所用设备为进口磁控溅射卷绕设备，采用卷对卷的平面溅射方式，真空室用循环冷却水来冷却，镀膜温度为常温。
1.2 红外热处理设备
本实验所用设备为进口红外热处理设备，红外加热设备主要由放卷端、加热腔和收卷端组成，其中加热腔主要分为二十个加热区域模块，每个区域包含50个小的陶瓷红外加热块，加热温度最高达300℃，温度均匀性<5% 。另外由于放卷端设计为无张力系统，所以热处理过程中不会造成划伤或任何外观问题。
1.3 试样的准备
本文的试样分四组，第一组试样是4遍常规预处理+正常镀膜；第二组试样是红外前热处理+2遍常规预处理+正常镀膜；第三组试样是4遍常规预处理+正常镀膜+红外后处理；第四组试样是红外前处理+2遍常规预处理+正常镀膜+红外后处理，红外前处理和红外后处理工艺一样，热处理膜表面的温度为150℃。四组试样镀膜工艺完全一致。
3 实验结果与讨论
3.1 红外前处理作用
对于1200米/卷原膜，若按4m/min的速度进行常规预处理，两次预处理的时间为10小时，若用红外热处理设备替代这2次预处理，则可节约镀膜设备1/3的时间，相当于提高0.5倍的产量，这用较少的财力即可提高0.5倍的产量，充分说明了红外前处理的重要性。
3.2 红外后处理作用
3.2.1 ITO薄膜性能的稳定性方面
PET上的ITO薄膜层，是镀膜温度在80℃以下镀覆的，膜层中多数是一些低价的铟锡氧化物，这些低价的铟锡氧化物，在高温环境或富氧环境下，还会继续与氧气反应，形成高价的铟锡氧化物[3]，第一组试样和第二组试样进行150℃，60min加热后，其面电阻变化较大，这主要是高温环境下，ITO膜层继续与氧气反应导致；而第三组试样和第四组试样进行150℃，60min加热后，面电阻均为378Ω/□，无明显变化，说明进行过红外后处理的ITO薄膜层已经趋于稳定，即使在高温环境下也不再发生反应。红外后处理过程其实是高温过程，ITO膜层非结晶的低价铟锡氧化物再次与氧反应成高价铟锡氧化物重新结晶，所得到的结晶ITO层在以后使用过程中，只要温度不超过目前的加温温度，也比原非结晶状态的ITO层化学物理性能更加稳定[4，5]。
3.2.2 ITO薄膜尺寸稳定性方面
从表1可看出，第一组试样和第二组试样进行150℃，60min加热后，其热收缩率约为0.8%，尺寸仍有明显变化。PET材料的尺寸稳定性虽然较好，但在制成PET薄膜的过程中，合成的PET大分子物质经过挤塑和拉伸，原来熔融状态下自由伸展的分子团被迫在拉伸方向进行形变，内部聚集了部分内应力，受到温度上升的变化，内部聚集的内应力也会相应升高，并随着PET内部分子活动能力增强而释放出来，并进行一系列变化，从而改变PET薄膜的外形尺寸。触摸屏生产厂家在加工前，通常要进行一道老化工序，这是为了防止在后续的加工过程中ITO薄膜尺寸的变化带来的影响，从表一可看出，进行了红外后处理的第三组试样和第四组试样的热收缩率仅为0.01%，尺寸基本无变化，ITO薄膜的红外后处理就是高温老化工序，进行红外后处理的ITO薄膜尺寸趋于稳定，再进行150℃，60min加热，尺寸基本无变化，这也为触摸屏厂家省去了一道老化工序。
3.2.3 使用寿命方面
从表1可看出，第三组试样和第四组试样的红外后处理的ITO薄膜，划线次数相对第一组试样和第二组试样提高了4万次，划线次数的提高相当于使用寿命的提高，这也进一步说明红外后处理工艺能较大幅度的提高ITO薄膜的整体性能。
3.3 耐候性方面
从表2可看出，第一组试样和第二组试样的热稳定性，耐湿性，耐低温性，化学稳定性和ITO面附着性均满足规范要求，整体性能较好，两组试样的各项指标较一致，这也从另一方面说明红外前处理完全能替代2遍常规预处理。
另外，进行了红外后处理的第三组试样和第四组试样性能相当，相对第一组试样和第二组试样，整体性能有进一步的提升，这也充分说明红外后处理的作用十分显著。
4 结论
触摸屏用ITO薄膜的热处理工艺从多方面提高了ITO薄膜的性能，前处理工艺提高产能方面，解决了众多柔性ITO薄膜厂家面临的难题，另外后处理工艺不仅使ITO薄膜的各项性能得到很大的提升，还为触摸屏加工厂家省掉一道老化工序。
另外要想最大限度的发挥热处理工艺的作用，需要优质设备作保证，首先红外热处理设备需保证温度均匀性，另外为保证预处理的充分性，膜两面均需进行红外热处理，并且红外设备不能对膜的表面造成额外的划伤等表观问题。
参考文献：
[1]杨盟、刁训刚、刘海鹰等，氨气和氮气气氛下热处理对ITO薄膜光电性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2005，34（10）：1637-1641.
[2]杨觉明、张康虎、余申卫等，热处理温度对ITO薄膜组织与光电性能的影响[J].热加工工艺，2004（12）：26-28.
[3]张永爱、姚亮、郭太良，热处理对ITO薄膜光电性能和抗蚀刻性的影响[J].福州大学学报（自然科学版），2008，36（4）：523-526.
[4]何维凤、赵玉涛、李素敏等，柔性透明导电薄膜的制备及其发展前景[J].材料导报，2005，19（3）：32-36.
[5]王新、向嵘、任新光等，玻璃和柔性衬底上氧化铟锡薄膜特性的对比研究[J].液晶与显示，2009，24（3）：389-392.