柔性AMOLED顯示模組與PEDOT觸控面板的技術(shù)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(wú)蝕刻痕工藝與“多用途柔性電子基板技術(shù)”。在柔性測(cè)試中，PEDOT電極的電阻變化（ΔR/R0）在10K繞曲測(cè)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(shè)置，6寸PEDOT觸控面板與AMOLED顯示模組的技術(shù)整合得到了成功展示。

1. 簡(jiǎn)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(jī)發(fā)光二極管）以及太陽(yáng)能電池等應(yīng)用領(lǐng)域的主要選擇。然而，金屬氧化物薄膜的柔性極差，通常會(huì)在彎曲或扭轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)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(xiàn)5。與其他替代性材料相比，目前廣受關(guān)注6-8的液態(tài)導(dǎo)電聚合物PEDOT具有多種核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其中包括霧度更低、價(jià)格更實(shí)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(shù)相兼容等。本文將詳細(xì)分析高導(dǎo)電PEDOT在柔性觸控面板應(yīng)用領(lǐng)域作為透明電極的用途，包括光學(xué)性能、可靠性以及柔性測(cè)試等。此外，PEDOT觸控面板與AMOLED顯示模組技術(shù)整合的相關(guān)結(jié)果同樣會(huì)得到驗(yàn)證。

2. 方法

2.1 生產(chǎn)工藝

本文所提到的高導(dǎo)電PEDOT產(chǎn)品配方（由***EOC公司生產(chǎn)）為用作透明導(dǎo)體。圖例1 （a） 和 （b）展示了PEDOT觸控面板結(jié)構(gòu)的頂視圖與橫切圖。FlexUPTM基板的生產(chǎn)是通過(guò)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(guò)渡層沉積于上述基材之上。銀則通過(guò)制圖工藝發(fā)揮橋梁紐帶作用。之后，隔離層通過(guò)沉積和壓制工藝生成介電層。導(dǎo)電聚合物經(jīng)由旋涂工藝引入之后即采取可視化制圖工藝9進(jìn)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(jī)械解鍵合技術(shù)進(jìn)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(cè)切圖

2.2 柔性測(cè)試

PEDOT電極應(yīng)用在FlexUpTM PI薄膜上的柔性需要通過(guò)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。本文所涉及的彎曲半徑、周期時(shí)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(xué)膠（OCA）薄膜，6寸PEDOT觸控面板通過(guò)夾膠技術(shù)疊覆于6寸AMOLED顯示模組之上。夾膠流程結(jié)束之后，此一體化模組即通過(guò)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(jìn)行技術(shù)整合的詳細(xì)圖解

3. 結(jié)果與討論

采用旋涂工藝生產(chǎn)的PEDOT薄膜產(chǎn)品所具有的薄膜電阻與厚度變化可通過(guò)調(diào)整旋涂工藝的制程實(shí)現(xiàn)。圖3展示了PEDOT薄膜的光學(xué)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(lán)光透射率將隨著薄膜電阻率的降低而升高。當(dāng)薄膜電阻率超過(guò)70Ω/□時(shí)，透射率將會(huì)高于80%。對(duì)于觸控面板應(yīng)用場(chǎng)合而言，建議在藍(lán)色虛線(xiàn)區(qū)域（如圖3所示）即對(duì) PEDOT薄膜產(chǎn)品的薄膜電阻率與透射率進(jìn)行相應(yīng)控制。

圖3：PEDOT薄膜電阻與光學(xué)性能的關(guān)系示意圖

為了確認(rèn)PEDOT電極的最小線(xiàn)寬，本次測(cè)試中采用了一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、帶有不同線(xiàn)寬的測(cè)試鍵。線(xiàn)寬分別為75um、150um、200um、 250um、300um和350um。使用PEDOT蝕刻劑進(jìn)行鈍化處理之后，當(dāng)線(xiàn)寬大于200μm時(shí)，PEDOT電極的線(xiàn)路電阻率隨著蝕刻時(shí)間的增加而略有提高，而在線(xiàn)寬為小于200μm的極細(xì)寬度時(shí)（如圖4所示）則出現(xiàn)大幅度上升的情形。為了確保電極的線(xiàn)路電阻率低于15KΩ，對(duì)于觸控面板集成電路所需的規(guī)格，建議采用線(xiàn)寬大于200μm的電路。

圖4：PEDOT薄膜電阻與線(xiàn)寬的關(guān)系示意圖

為了檢測(cè)PEDOT電極的柔性，需要將一個(gè)PEDOT電極測(cè)試鍵安裝于折彎?rùn)C(jī)上。這臺(tái)機(jī)器的彎曲半徑可通過(guò)調(diào)整彎曲角度實(shí)現(xiàn)5毫米到50毫米的范圍，而彎曲周期則可通過(guò)嵌入式自動(dòng)記錄器進(jìn)行計(jì)算。圖5為彎曲測(cè)試中的屏幕截屏。例如，當(dāng)彎曲角度為0度時(shí)，彎曲半徑為5毫米。在本次柔性測(cè)試中，在進(jìn)行 10000周彎曲半徑為5毫米的內(nèi)向/外向彎曲測(cè)試之后，將會(huì)對(duì)PEDOT電極的線(xiàn)路電阻進(jìn)行檢查。

圖5：彎曲測(cè)試設(shè)備

圖6展示了PEDOT電極進(jìn)行內(nèi)向/外向彎曲測(cè)試的結(jié)果。彎曲半徑為5毫米，彎曲次數(shù)為10000周，PEDOT測(cè)試電極的結(jié)構(gòu)則是基于真實(shí)的觸控面板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬- PET利用光學(xué)膠疊覆于PEDOT電極/PI膜之上。在進(jìn)行10000周的內(nèi)向/外向彎曲測(cè)試之后，每個(gè)PEDOT電極的電阻變化率均低于1%。

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

帶有此類(lèi)設(shè)計(jì)模式、由FocalTech（敦泰科技）公司生產(chǎn)的FT6306觸控面板IC應(yīng)用于檢測(cè)PEDOT觸控傳感器的功能。圖7（a）為通過(guò)裝飾 PET膜進(jìn)行夾膠處理的PEDOT觸控面板。這層裝飾膜用于改進(jìn)PEDOT觸控面板的機(jī)械性能—這款觸控面板是在厚度為15μm的PI膜上生產(chǎn)的。圖 7（b）顯示了6寸PEDOT弧形觸控面板的驅(qū)動(dòng)測(cè)試結(jié)果。安裝有FPC（柔性印刷線(xiàn)路板）的6寸PEDOT觸控面板被黏合于一個(gè)弧形載體之上。借助手繪、圖片交換、放大/縮小以及旋轉(zhuǎn)等功能設(shè)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(cè)試

圖8顯示了6寸柔性AMOLED顯示模組與PEDOT觸控面板進(jìn)行技術(shù)整合后的驅(qū)動(dòng)測(cè)試結(jié)果。以上設(shè)備通過(guò)黏結(jié)工藝固定于一個(gè)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(shè)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(jìn)行技術(shù)整合后的功能測(cè)試

4. 結(jié)論

6寸柔性PEDOT觸控面板的生產(chǎn)采用了PEDOT制圖工藝與“多用途柔性電子基板技術(shù)”（ FlexUpTM）相結(jié)合。與AMOLED顯示模組進(jìn)行技術(shù)整合之后，通過(guò)手繪、5點(diǎn)觸控以及放大/縮小等功能，這項(xiàng)產(chǎn)品的性能得到了成功展示。在進(jìn)行了 10000周半徑為5毫米的內(nèi)向/外向彎曲測(cè)試之后，每個(gè)PEDOT電極的電阻變化率均低于1%。根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果，透明、高導(dǎo)電聚合物PEDOT有望應(yīng)用于柔性觸控面板領(lǐng)域。