液晶配向膜測(cè)試方法 第1部分：理化性能 編制說(shuō)明

11.任務(wù)來(lái)源根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2023年推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（國(guó)標(biāo)委發(fā)【2023】58號(hào)），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《液晶配向膜測(cè)試方法第1部分理化性能》由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC203）負(fù)責(zé)歸口管理，由深圳市道爾頓電子材料股份有限公司組織起草。2.項(xiàng)目主要參與單位深圳市道爾頓電子材料股份有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)聚酰亞胺液晶配向膜、光刻膠、清洗劑等顯示領(lǐng)域電子化學(xué)品的企業(yè)。深圳市道爾頓電子材料股份有限公司堅(jiān)持科技創(chuàng)新，公司研發(fā)中心配置了行業(yè)一流的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試設(shè)備，部分測(cè)試設(shè)備為國(guó)內(nèi)僅有。多年來(lái)聯(lián)合清華大學(xué)、北京大學(xué)和上海交大等國(guó)內(nèi)知名高校和研究院所，持續(xù)推出多款性能優(yōu)異的液晶取向劑(PI)、光刻膠(PR)。在單色液晶顯示器占有極高的市場(chǎng)份額，打破了國(guó)外產(chǎn)品的長(zhǎng)期壟斷。在彩色顯示器行業(yè)開(kāi)始嶄露頭角，市場(chǎng)份額逐年攀升。長(zhǎng)沙道爾頓電子材料有限公司、南雄市毅豪化工有限公司為深圳市道爾頓電子材料股份有限公司的全資子公司。本文件的主要起草單位中深圳市道爾頓電子材料股份有限公司組織了標(biāo)準(zhǔn)起草和試驗(yàn)復(fù)驗(yàn)工作，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院在標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程中積極反饋意見(jiàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)各環(huán)節(jié)的稿件進(jìn)行了修改，確保標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T1.1的要求，為標(biāo)準(zhǔn)文本的完善做出了貢獻(xiàn)。3.主要工作過(guò)程3.1.起草階段本項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)后，由深圳市道爾頓電子材料股份有限公司負(fù)責(zé)起草。進(jìn)行了設(shè)備、用戶要求、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等方面的調(diào)研和收集；與同行、設(shè)備商進(jìn)行了充分的溝通。結(jié)合這么多年來(lái)液晶配向膜的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、技術(shù)、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的格式要求起草了本標(biāo)準(zhǔn)，并于2024年7月至8月形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿。3.2.征求意見(jiàn)階段2024年7月31日由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織在北京召開(kāi)《液晶配向膜測(cè)試方法第3部分光電性能》標(biāo)準(zhǔn)草案的啟動(dòng)工作會(huì)議。逐條對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行討論，2并提出修改意見(jiàn)。2024年9月，負(fù)責(zé)起草的單位按標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)工作會(huì)議上所提的修改意見(jiàn)，對(duì)草案進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿。參會(huì)專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定的范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)與定義、環(huán)境條件、測(cè)試方法、精密度、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分展開(kāi)討論。其中測(cè)試方法項(xiàng)目合理性進(jìn)行討論，并對(duì)測(cè)試設(shè)備、環(huán)境條件、解凍時(shí)間、重復(fù)性和再現(xiàn)性、外觀測(cè)試的要求、粘度計(jì)測(cè)試時(shí)間、固含量計(jì)算公式、溶劑含量測(cè)試儀器的類型、顆粒測(cè)試的項(xiàng)目明稱的界定、離子測(cè)試用的NMP的標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試環(huán)境的要求的說(shuō)明等逐一分析探討，對(duì)細(xì)節(jié)部分需要繼續(xù)完善形成一致意見(jiàn)。由主編單位進(jìn)行修改完善。2024年09月，主編單位完成測(cè)試項(xiàng)方法的修改。2024年09月，編制組依據(jù)啟動(dòng)會(huì)討論意見(jiàn)修改標(biāo)準(zhǔn)文本，形成征求意見(jiàn)稿。二.標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問(wèn)題1.編制原則本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》進(jìn)行編寫。本標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目以及方法制定以歸納國(guó)內(nèi)液晶配向膜研究成果為基礎(chǔ)，這些成果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外液晶配向膜得到驗(yàn)證，以科學(xué)、合理、可操作性為原則。2.確定主要內(nèi)容的依據(jù)液晶配向膜（LiquidCrystalAligner）是液晶顯示器LCD中最核心的材料之一，主要作用是為液晶顯示器中的液晶分子排列和取向提供場(chǎng)所，以便在電場(chǎng)的作用下使液晶分子實(shí)現(xiàn)預(yù)定的取向，從而達(dá)到顯示的功能，沒(méi)有液晶配向膜液晶分子無(wú)法實(shí)現(xiàn)取向的功能。液晶配向膜通常使用輥印印刷（Coating）或都噴涂（Inkjet）的方式將液晶配向膜液體材料在LCD的玻璃Array層和Film層上成膜，然后加熱干燥固化成液晶配向膜。目前，國(guó)內(nèi)液晶配向膜材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，國(guó)際上關(guān)于液晶配向膜的檢測(cè)也缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。外觀、粘度、色度、固含量、溶劑含量、水份含量、顆粒度、離子是液晶配向膜材料的重要指標(biāo)，其中粘度、固含量對(duì)液晶配向膜固化后的膜厚有重要影響。外觀是指液晶配向膜液體的可觀測(cè)的顏色、澄清度，等，液晶配向膜液體的顏色多為淺黃色-黃色-棕黃色-褐色，液晶配向膜表現(xiàn)出來(lái)的顏色由其配方體系決定的，相同品種的液晶配向膜液體，不同批次之間的顏色可能會(huì)有一定的差異，主要是因?yàn)槠錁O性基團(tuán)容易氧化，氧化程度不同表現(xiàn)出來(lái)的顏色有程度的差異。一般來(lái)說(shuō)，這種顏色的差異并不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性3能的變化，因?yàn)橐壕湎蚰ぶ械木埘啺吩诠袒^(guò)程中會(huì)脫水，所以固化后的性能并不受液晶配向膜顏色的影響。但液晶配向膜液體無(wú)論顏色如何，均應(yīng)是透明液體，為澄清態(tài)，不可有肉眼可見(jiàn)的任何懸浮物或混濁，否則為不合格。色度是用來(lái)評(píng)價(jià)液晶配向膜液體的顏色的可測(cè)量的指標(biāo)，用加德納色度表征，色度主要是由液晶配向膜材料的配方體系決定的，其原料對(duì)色度有決定性的作用。色度能反饋液晶配向膜的顏色穩(wěn)定的情況，色度過(guò)深能在一定程度上代表液晶配向膜組分被氧化的情況。黏度對(duì)液晶配向膜的膜厚也有影響，如果如果粘度過(guò)高會(huì)影響配向膜在面板上的流動(dòng)性和膜面的均勻性，而黏度過(guò)低也會(huì)造成膜厚過(guò)薄和對(duì)膜面的邊沿效果變差、膜厚不均等不良效果。固含量對(duì)液晶配向膜的膜厚有基礎(chǔ)性的決定作用。如果固含量過(guò)高，使液晶配向膜的膜厚過(guò)厚，導(dǎo)致LCD整體透過(guò)率受到影響；如果固含量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致液晶配向膜的膜面厚度厚度偏薄，對(duì)LCD的光學(xué)性能造成不利影響。水分含量對(duì)液晶配向膜液體有重要的影響，水分含量過(guò)高易導(dǎo)致液晶配向膜中的聚酰亞胺發(fā)生降解，從而對(duì)液晶配向膜液體的質(zhì)量造成影響。較低的水分含量有助于提升液晶配向膜液體的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。溶劑含量是液晶配向膜配方中的重要指標(biāo)之一，對(duì)液晶配向膜成膜后的膜面均勻性、邊沿直線性等有重要的作用。顆粒是指液晶配向膜液體中的懸浮微粒，這些顆粒可能會(huì)對(duì)液晶配向膜成膜過(guò)程中的膜面的均勻性造成影響，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致影響到液晶配向膜局部的配向功能，從而對(duì)LCD面板的顯示效果造成缺陷。金屬離子是液晶配向膜液體中的離子性金屬雜質(zhì)，過(guò)高的金屬離子含量可能對(duì)LCD面板的顯示效果造成缺陷。因此建立液晶配向膜外觀檢測(cè)，以及測(cè)試粘度、固含量、色度、溶劑含量、顆粒、金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)化方法，對(duì)于液晶配向膜在LCD中的的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。深圳市道爾頓電子材料有限公司、長(zhǎng)沙道爾頓電子材料有限公司、南雄毅豪化工有限公司的液晶配向膜材料已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外主流液晶顯示面板廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，供應(yīng)品質(zhì)穩(wěn)定。目前對(duì)液晶配向膜的分析測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試方法的研究經(jīng)過(guò)了多年積累，已經(jīng)成熟，適合于國(guó)標(biāo)的編制。3.編制過(guò)程中解決的主要問(wèn)題本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液晶配向膜理化性能測(cè)試方法，為液晶配向膜性能測(cè)定提供依據(jù)。液晶配向膜供應(yīng)商與采購(gòu)廠商都需要對(duì)液晶配向膜分析測(cè)試及品質(zhì)控制，上下游采購(gòu)銷售對(duì)接交流4也需要完整的標(biāo)準(zhǔn)體系支撐。4.關(guān)于測(cè)試環(huán)境條件的說(shuō)明液晶配向膜成品的交付均為液體狀態(tài)，其包裝使用HDPE的塑料瓶，常見(jiàn)的交付的包裝規(guī)格有1L瓶、3L瓶、10L瓶，也有500mL瓶、250mL瓶，等。為了保持液晶配向膜液體性能的穩(wěn)定，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)均要求對(duì)其進(jìn)行冷凍，冷凍溫度一般要求為-10℃以下，但不低于-25℃。所以對(duì)液晶配向膜液體的檢測(cè)前均應(yīng)將液晶配向膜液解凍至室溫狀態(tài)，故標(biāo)準(zhǔn)草案對(duì)液晶配向膜測(cè)試前的樣品靜置時(shí)間在環(huán)境條件中進(jìn)行了要求，不同的包裝規(guī)格的解凍時(shí)間要求不同。并根據(jù)面板廠的意見(jiàn)，力爭(zhēng)與面板廠的解凍時(shí)間保持一致。液晶配向膜液體中的溶劑多為極性溶劑，有較強(qiáng)的吸收空氣中水分的能力，吸收的水分對(duì)液晶配向膜的性能會(huì)造成一定的影響，主要表現(xiàn)為水含量的上升，長(zhǎng)時(shí)間的吸收空氣中的水分會(huì)對(duì)液晶配向膜的粘度造成一定的影響。故液晶配向膜中水分含量的測(cè)試要求在環(huán)境濕度較低的環(huán)境下進(jìn)行。要求環(huán)境相對(duì)濕度≤50%。液晶配向膜液體需長(zhǎng)時(shí)間保持其穩(wěn)定，需要在-10℃以下的溫度下儲(chǔ)存，若在室溫下存放，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，其體系的穩(wěn)定性會(huì)趨于下降，表現(xiàn)為色度上升，粘度下降，從而對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響。故要求對(duì)解凍后的液晶配向膜的檢測(cè)盡快完成，建議在24小時(shí)之內(nèi)完成。液晶配向膜液體雖然在溫度-10℃以下冷凍儲(chǔ)存的條件，有利于保持其性能的穩(wěn)定，但仍不可避免的有部分性能會(huì)發(fā)生變化，例如色度、黏度，并且不同的品種的液晶配向膜液體變化幅度不完全相同，所以本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)方法并不代表確保相同項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果相同。5.關(guān)于測(cè)試方法的說(shuō)明關(guān)于外觀，外觀主要對(duì)液晶配向膜的顏色作出定性的判斷，并對(duì)其透明澄清度作出確認(rèn)，觀測(cè)時(shí)不能有任何可見(jiàn)的懸浮物和混濁。其顏色的定量檢測(cè)采用加德納色度計(jì)檢測(cè)，以純水的色度為0進(jìn)行標(biāo)定，加德納色度計(jì)自動(dòng)檢出液晶配向膜液體的色度值，不需要進(jìn)行任何的人工數(shù)據(jù)計(jì)算，測(cè)量設(shè)備的讀數(shù)誤差為0.1。既有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22295-2008《透明液體顏色測(cè)定方法（加德納色度）》的適用范圍是干性漆、清漆、脂肪酸、聚合脂肪酸、樹(shù)脂溶液等透明液體顏色的測(cè)量方法，通過(guò)與適宜的玻璃標(biāo)準(zhǔn)色號(hào)相比較，以進(jìn)行顏色測(cè)定。該標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍與液晶配向膜接近，但液晶配向膜并不包含在內(nèi)，且由于需要人工比較色號(hào)，所以該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不適用于液晶配向膜的顏色測(cè)定。關(guān)于黏度的測(cè)定，液晶配向膜屬于牛頓流體，推薦使用旋轉(zhuǎn)黏度法，由于圓筒型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)具有比錐-板型旋車黏度計(jì)更好的重復(fù)性，所以選擇同軸圓筒型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5GB/T10247-2008《粘度測(cè)量方法》第4部分旋轉(zhuǎn)法的內(nèi)容基本適用于液晶配向膜液體的黏度測(cè)量，旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的型式選擇其附錄D之D.1同軸圓筒型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。但對(duì)其4.4.4恒溫“試樣在恒溫條件下充溫恒溫，以保證示值穩(wěn)定”，“同軸圓筒型……，參考恒溫時(shí)間1h”，考慮到液晶配向膜在室溫下長(zhǎng)時(shí)間放置有吸水的傾向，未予完全采用該恒溫時(shí)間，采用恒溫時(shí)間為5分鐘。關(guān)于固含量的測(cè)定，采用電熱板烘烤鋁碟中樣品的方法，具有烘烤接觸面積大、傳熱效率高、烘干時(shí)間短、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。同時(shí)重復(fù)測(cè)試三個(gè)試樣，取三個(gè)試樣的測(cè)試結(jié)果的平均值為測(cè)定值。關(guān)于水分含量的測(cè)定，采用容量法卡爾費(fèi)休測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。除添加無(wú)水甲醇以外，手動(dòng)加入液晶配向膜的溶劑NMP（如果待測(cè)樣品不含NMP，則將NMP換成待測(cè)樣品所含的溶劑除NMP以外，常見(jiàn)的液晶配向膜溶劑有GBL、DMAc，需根據(jù)液晶配向膜液體的具體溶劑組分確定。兩種溶劑總和淹沒(méi)雙鉑電極即可。因?yàn)榭栙M(fèi)休試劑的特性，無(wú)水甲醇含量必須大于50%，但也不是越多趆好，主溶劑比例太少PI容易析出，建議無(wú)水甲醇與主溶劑（NMP等）比例是6:4。關(guān)于溶劑含量的測(cè)定，采用氣相色譜法，定量檢測(cè)，方法為規(guī)一化法。測(cè)量原理和計(jì)算公式參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9722-2022《化學(xué)試劑氣相色譜法通則》章節(jié)10.2。關(guān)于顆粒（particle）測(cè)試，此測(cè)試項(xiàng)目的名稱，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29024《粒度分析單顆粒的光學(xué)測(cè)量方法》。關(guān)于金屬離子含量的測(cè)試,參照GB/T39486《化學(xué)試劑電感耦合等離子體質(zhì)譜分析方法通則》的要求。6.主要試驗(yàn)情況分析對(duì)提供的液晶配向膜材料做《液晶配向膜測(cè)試方法第1部分：理化性能》的驗(yàn)證試驗(yàn)，液晶配向膜的理化性能測(cè)定結(jié)果符合液晶顯示器的使用要求。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下面圖表。表2液晶配向膜粘度測(cè)試結(jié)果123表3液晶配向膜固含量測(cè)試結(jié)果6序號(hào)①②③鋁碟質(zhì)量(m)/g2.62712.61882.6263測(cè)試樣品質(zhì)量m1/g1.96921.97861.9474烘干后的質(zhì)量M2/g2.69852.69101.6979M2-m0.07140.07220.0716固含量X3.63%3.65%3.68%固含量平均值3.65%表4液晶配向膜水分含量測(cè)試結(jié)果123表5液晶配向膜溶劑含量測(cè)試結(jié)果126.3037.93226.3837.84326.4737.77三.標(biāo)準(zhǔn)水平分析本標(biāo)準(zhǔn)稿中提到的測(cè)試方法以及標(biāo)準(zhǔn)中主要內(nèi)容，涉及到的液晶顯示器所用的液晶配向膜的理化性能測(cè)試，是起草單位10多年的產(chǎn)品測(cè)試研究經(jīng)驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。四.知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況說(shuō)明本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容不涉及相關(guān)專利。五.產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)LCD面板顯示產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模已躋身全球第一。中國(guó)大陸液晶面板產(chǎn)能急速擴(kuò)張，日本韓國(guó)面板廠商雖掌握大批關(guān)鍵技術(shù)，但是逐漸失去價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，液晶面板產(chǎn)能已集中在中國(guó)大陸陸，中國(guó)大陸已成為全球最大的液晶面板生產(chǎn)基地。目前中國(guó)大陸面板廠商有如京東方集團(tuán)、惠科集團(tuán)、華星光電、天馬微電子、等。國(guó)內(nèi)的液晶配向膜生產(chǎn)商，如深圳市道爾頓電子材料股份有限公司在吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了眾多系列的液晶配向膜產(chǎn)品，并已在國(guó)內(nèi)面板廠獲得較廣泛的應(yīng)用。7國(guó)內(nèi)液晶配向膜材料產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定顯得尤為迫切。測(cè)定方法的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系到液晶配向膜生產(chǎn)廠商、液晶面板制造商的產(chǎn)業(yè)鏈，但是至今沒(méi)有統(tǒng)一合理的測(cè)試方法，因此，制定液晶配向膜測(cè)試方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以形成統(tǒng)一的測(cè)試依據(jù)。長(zhǎng)期以來(lái)，液晶配向膜的生產(chǎn)及研制主要掌握在國(guó)外企業(yè)手中，如日產(chǎn)、JSR、JNC等企業(yè)，國(guó)內(nèi)缺乏競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)崛起，并開(kāi)始在單色顯示器領(lǐng)域發(fā)展液晶配向膜技術(shù)，并逐步推廣至彩色顯示器領(lǐng)域，取得了良好的發(fā)展勢(shì)頭。但在液晶配向膜的測(cè)試方面，國(guó)內(nèi)不管是液晶配向膜生產(chǎn)企業(yè)，還是液晶配向膜的使用下游面板廠均沒(méi)有統(tǒng)一的方法對(duì)其性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這對(duì)液晶配向膜技術(shù)在國(guó)內(nèi)