柔性AMOLED顯示模組與PEDOT觸控面板的技術整合

在PI（聚酰亞胺）薄膜上制造的6寸柔性PEDOT觸控面板需要采用無蝕刻痕工藝與“多用途柔性電子基板技術”。在柔性測試中，PEDOT電極的電阻變化（ΔR/R0）在10K繞曲測試之后下降了1%。借助視頻交換系統(tǒng)、圖片交換系統(tǒng)以及放大/縮小的功能設置，6寸PEDOT觸控面板與AMOLED顯示模組的技術整合得到了成功展示。

1. 簡介

諸如ITO（氧化銦錫）等透明摻雜金屬氧化物一直是液晶顯示屏、觸控面板、OLED（有機發(fā)光二極管）以及太陽能電池等應用領域的主要選擇。然而，金屬氧化物薄膜的柔性極差，通常會在彎曲或扭轉過程中產生裂痕1。因此，多種柔性電極材料已被考慮用作ITO的替代性方案，例如PEDOT： PSS聚合物2、碳納米管3、石墨烯4以及納米銀線5。與其他替代性材料相比，目前廣受關注6-8的液態(tài)導電聚合物PEDOT具有多種核心競爭優(yōu)勢，其中包括霧度更低、價格更實惠，而且能夠與凹版印刷、夾縫式擠壓型涂布與狹縫涂布等溶液沉積技術相兼容等。本文將詳細分析高導電PEDOT在柔性觸控面板應用領域作為透明電極的用途，包括光學性能、可靠性以及柔性測試等。此外，PEDOT觸控面板與AMOLED顯示模組技術整合的相關結果同樣會得到驗證。

2. 方法

2.1 生產工藝

本文所提到的高導電PEDOT產品配方（由***EOC公司生產）為用作透明導體。圖例1 （a） 和 （b）展示了PEDOT觸控面板結構的頂視圖與橫切圖。FlexUPTM基板的生產是通過將聚酰亞胺清漆涂覆于單層離型層之上。隨后，采用真空沉積工藝將過渡層沉積于上述基材之上。銀則通過制圖工藝發(fā)揮橋梁紐帶作用。之后，隔離層通過沉積和壓制工藝生成介電層。導電聚合物經由旋涂工藝引入之后即采取可視化制圖工藝9進行壓制處理，完成觸控傳感器制造流程的最后一步。至此，觸控傳感器即可借助機械解鍵合技術進行脫離操作。

（a）

（b）

（a）柔性PEDOT觸控面板的頂視圖；（b）柔性PEDOT觸控面板的側切圖

2.2 柔性測試

PEDOT電極應用在FlexUpTM PI薄膜上的柔性需要通過彎曲試驗進行評估。本文所涉及的彎曲半徑、周期時間與彎曲曲率分別為5毫米、10000次和2秒/次。

2.3 與AMOLED顯示模組整合

如圖2所示，借助光學膠（OCA）薄膜，6寸PEDOT觸控面板通過夾膠技術疊覆于6寸AMOLED顯示模組之上。夾膠流程結束之后，此一體化模組即通過解鍵合工藝從載體玻璃中脫離。

圖2. PEDOT觸控面板與AMOLED顯示模組進行技術整合的詳細圖解

3. 結果與討論

采用旋涂工藝生產的PEDOT薄膜產品所具有的薄膜電阻與厚度變化可通過調整旋涂工藝的制程實現。圖3展示了PEDOT薄膜的光學性能特征。PEDOT薄膜擁有理想的霧度值（《1%），而且性能十分穩(wěn)定。紅、綠與藍光透射率將隨著薄膜電阻率的降低而升高。當薄膜電阻率超過70Ω/□時，透射率將會高于80%。對于觸控面板應用場合而言，建議在藍色虛線區(qū)域（如圖3所示）即對 PEDOT薄膜產品的薄膜電阻率與透射率進行相應控制。

圖3：PEDOT薄膜電阻與光學性能的關系示意圖

為了確認PEDOT電極的最小線寬，本次測試中采用了一個專門設計、帶有不同線寬的測試鍵。線寬分別為75um、150um、200um、 250um、300um和350um。使用PEDOT蝕刻劑進行鈍化處理之后，當線寬大于200μm時，PEDOT電極的線路電阻率隨著蝕刻時間的增加而略有提高，而在線寬為小于200μm的極細寬度時（如圖4所示）則出現大幅度上升的情形。為了確保電極的線路電阻率低于15KΩ，對于觸控面板集成電路所需的規(guī)格，建議采用線寬大于200μm的電路。

圖4：PEDOT薄膜電阻與線寬的關系示意圖

為了檢測PEDOT電極的柔性，需要將一個PEDOT電極測試鍵安裝于折彎機上。這臺機器的彎曲半徑可通過調整彎曲角度實現5毫米到50毫米的范圍，而彎曲周期則可通過嵌入式自動記錄器進行計算。圖5為彎曲測試中的屏幕截屏。例如，當彎曲角度為0度時，彎曲半徑為5毫米。在本次柔性測試中，在進行 10000周彎曲半徑為5毫米的內向/外向彎曲測試之后，將會對PEDOT電極的線路電阻進行檢查。

圖5：彎曲測試設備

圖6展示了PEDOT電極進行內向/外向彎曲測試的結果。彎曲半徑為5毫米，彎曲次數為10000周，PEDOT測試電極的結構則是基于真實的觸控面板結構進行了模擬- PET利用光學膠疊覆于PEDOT電極/PI膜之上。在進行10000周的內向/外向彎曲測試之后，每個PEDOT電極的電阻變化率均低于1%。

圖6：10000周彎曲測試之后，PEDOT 3測試鍵模式上的電極電阻變化詳解圖

帶有此類設計模式、由FocalTech（敦泰科技）公司生產的FT6306觸控面板IC應用于檢測PEDOT觸控傳感器的功能。圖7（a）為通過裝飾 PET膜進行夾膠處理的PEDOT觸控面板。這層裝飾膜用于改進PEDOT觸控面板的機械性能—這款觸控面板是在厚度為15μm的PI膜上生產的。圖 7（b）顯示了6寸PEDOT弧形觸控面板的驅動測試結果。安裝有FPC（柔性印刷線路板）的6寸PEDOT觸控面板被黏合于一個弧形載體之上。借助手繪、圖片交換、放大/縮小以及旋轉等功能設置，6寸PEDOT弧形觸控面板的性能得到了成功展示。

（a）

（b）

圖7：（a） 6寸PEDOT觸控傳感器的照片；（b） 6寸PEDOT觸控面板功能測試

圖8顯示了6寸柔性AMOLED顯示模組與PEDOT觸控面板進行技術整合后的驅動測試結果。以上設備通過黏結工藝固定于一個弧形穿戴式載體之上。借助視頻交換系統(tǒng)、圖片交換系統(tǒng)以及放大/縮小的功能設置，這款整合了AMOLED顯示模組的6寸PEDOT觸控面板得到了成功展示。

圖8：6寸柔性AMOLED顯示模組與PEDOT觸控面板進行技術整合后的功能測試

4. 結論

6寸柔性PEDOT觸控面板的生產采用了PEDOT制圖工藝與“多用途柔性電子基板技術”（ FlexUpTM）相結合。與AMOLED顯示模組進行技術整合之后，通過手繪、5點觸控以及放大/縮小等功能，這項產品的性能得到了成功展示。在進行了 10000周半徑為5毫米的內向/外向彎曲測試之后，每個PEDOT電極的電阻變化率均低于1%。根據以上測試結果，透明、高導電聚合物PEDOT有望應用于柔性觸控面板領域。