顯示器是由玻璃基板、各種功能薄膜、電極、液晶、光學膠等數十層材料精密疊加而成的。表面的清潔度和化學性質直接影響后續工藝的質量。在平面顯示器(如LCD、OLED)的制造過程中,測量接觸角以評估材料表面的親疏水性,是保障產品良率、性能和可靠性的一項關鍵質量控制手段。其核心在于通過分析液滴在固體表面的靜態和動態行為,精確揭示表面的潤濕特性。
一、在平面顯示器制造中的具體應用與評估目的
1. 評估基板清潔效果與表面活化程度。任何微小的污染物(如油脂、灰塵)都會改變表面的親水性。清洗后,通過測量接觸角可以快速、無損地判斷清洗效果。一個潔凈的、活化的表面應該是親水的(接觸角小,例如 < 10°),這表明水能完quan鋪開,表面能高,有利于后續的涂布附著。
2. 控制涂布工藝的均勻性。基板的表面能(通過接觸角反映)必須與涂布液體的表面張力相匹配。合適的親水性可以確保涂布液能均勻鋪展,形成平整、無缺陷的薄膜。
3. 評估液晶配向膜的質量。配向膜經過摩擦或光配向后,其表面的微觀溝槽和化學性質會發生變化。通過測量接觸角,可以間接評估配向膜的處理均勻性和質量。一個處理良好的配向膜應該具有穩定且一致的接觸角。
4. 保證封裝與貼合質量。被貼合表面的親水性(表面能)直接影響膠水的潤濕性和附著力。一個具有適當親水性的表面可以確保膠水完quan鋪展,沒有氣泡,形成牢固的粘結。
二、準確的分析結果,流程中的環節如下:
1. 樣品制備與標準化:
樣品清潔:確保顯示器表面無指紋、灰塵、有機污染物,這些會顯著干擾測量結果。
環境控制:在恒溫、恒濕、無振動的環境中進行,以避免環境因素引起的液滴蒸發或震動。
液滴控制:使用高精度注射泵滴出體積微小(通常為0.5-2.0 μL)且恒定的超純水液滴,確保數據的一致性和可比性。
2. 圖像捕捉:
使用高分辨率CCD相機和均勻的背景光源,在液滴穩定接觸表面的瞬間(通常為1-3秒內)捕捉其清晰的輪廓圖像。
3. 分析模型選擇與計算(關鍵步驟):
測量軟件隨后對捕獲的液滴圖像進行分析,針對不同的表面特性,需采用不同的數學模型進行擬合:
θ > 20° 的通用情況:通常采用 Young-Laplace方程擬合。該方法通過計算液滴表面的拉普拉斯壓力差,能zui 精確地還原液滴的真實形狀,計算結果最為準確。
θ < 20° 的強親水表面:當液滴非常平坦時,更適合采用圓擬合或橢圓擬合法。該方法將液滴的左、右兩側輪廓視為圓弧或橢圓弧,并通過擬合這些弧線來計算接觸角。
左右角度差異分析:軟件會分別計算左、右接觸角。若二者差異過大(如 > 2°),則提示表面不均勻或有污染,這對于評估顯示器面板的均勻性至關重要。
此外,為了更深入地分析表面性質,通常還會測量其表面自由能,來綜合判斷表面的性能。
表面能計算與分析:通過測量顯示器表面與兩種不同已知性質液體(通常為水和二dian甲烷)的接觸角,并利用Owens-Wendt等數學模型,可以計算出固體表面的自由能及其分量。
高表面能:通常對應于強親水性,有利于粘合劑和涂層的附著。
低表面能:通常對應于疏水性,具有抗粘附特性。
總而言之,在微米/納米尺度的平面顯示器制造中,界面的性質決定了整體的性能。通過測量接觸角來控制表面的親疏水性,是確保億萬像素能夠正確、穩定、長久工作的基石之一。
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