液晶配向膜测试方法 第3部分：光电性能 编制说明

11.任务来源根据国家标准化管理委员会2023年推荐性国家标准计划（国标委发【2023】58号），国家标准《液晶配向膜测试方法第3部分光电性能》由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）负责归口管理，由深圳市道尔顿电子材料股份有限公司组织起草。2.项目主要参与单位深圳市道尔顿电子材料股份有限公司是一家专业生产聚酰亚胺液晶配向膜、光刻胶、清洗剂等显示领域电子化学品的企业。深圳市道尔顿电子材料股份有限公司坚持科技创新，公司研发中心配置了行业一流的实验和测试设备，部分测试设备为国内仅有。多年来联合清华大学、北京大学和上海交大等国内知名高校和研究院所，持续推出多款性能优异的液晶取向剂(PI)、光刻胶(PR)。在单色液晶显示器占有极高的市场份额，打破了国外产品的长期垄断。在彩色显示器行业开始崭露头角，市场份额逐年攀升。长沙道尔顿电子材料有限公司、南雄市毅豪化工有限公司为深圳市道尔顿电子材料股份有限公司的全资子公司。本文件的主要起草单位中深圳市道尔顿电子材料股份有限公司组织了标准起草和试验复验工作，中国电子技术标准化研究院在标准研制过程中积极反馈意见，对标准各环节的稿件进行了修改，确保标准符合GB/T1.1的要求，为标准文本的完善做出了贡献。3.主要工作过程3.1.起草阶段本项目任务下达后，由深圳市道尔顿电子材料股份有限公司负责起草。进行了设备、用户要求、相关标准应用等方面的调研和收集；与同行、设备商进行了充分的沟通。结合这么多年来液晶配向膜的开发、生产、技术、应用经验，按国家标准的格式要求起草了本标准，并于2024年7月至8月形成标准讨论稿。3.2.征求意见阶段2024年7月31日由全国半导体设备和材料标准化技术委员会组织在北京召开《液晶配向膜测试方法第3部分光电性能》标准草案的启动工作会议。逐条对标准草案进行讨论，2并提出修改意见。2024年9月，负责起草的单位按标准启动工作会议上所提的修改意见，对草案进行修改，形成标准征求意见稿。二.标准编制原则和确定主要内容的论据1.编制原则本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编写。本标准的测试项目以及方法制定以归纳国内主要液晶配向膜的研究成果为基础，这些成果已经在国内外液晶配向膜得到验证，以科学、合理、可操作性为原则。2.确定主要内容的依据2.1.预倾角、扭曲角测试方法介绍2.1.1.测试原理预倾角和扭曲角测试采用的试验装置为同一套试验设备。该设备具备以下结构本测试需要将液晶测试盒放置于一个特殊的光学监测装置，测试示意图如图1所示。液晶测试盒放置于两片光学偏振板中间，两片光学偏振板通过马达驱动旋转。当入射光通过旋转的光学偏振板和液晶测试盒后，由于液晶的双折射效应，光学探头将监测到最终的出射光信号。通过光学计算公式模拟计算获取预倾角的数值。光学探头光学探头光学偏振板液晶测试盒光学偏振板入射光源图1预倾角测试光学监测示意图2.1.2.测试设定a)显示模式设定：根据液晶测试盒的实际显示模式设定相应的测试模式，如TN、VA或IPS模式；特别的，VA显示模式不需要扭曲角测试。3b)液晶折射率各向异性参数设定：录入液晶的寻常光折射率no和非寻常光折射率ne；c)设定量测范围：录入液晶测试盒的扭曲角、预倾角、光学延迟量的量测范围。2.1.3.测试方法将液晶测试盒放置于仪器的测试平台上，液晶测试盒在平台上的摆放，要遵循液晶盒配向角度的方向要与平台上X轴的方向一致。关闭暗室，进行测试。计算机通过连接测试仪器，由计算机软件分析后读取预倾角数值并记录。2.1.4.测试环境选择本测试需要在暗室环境中进行。由于液晶显示器本身在不同温度区间工作，其预倾角、扭曲角在不同温度区间并非相同，本标准稿中的环境选择以室温25±2℃作为测试温度区间。在空气湿度方面，高湿度环境对液晶显示器有损坏，而低湿度环境容易诱发静电从而影响测试，采用液晶面板生产常用的50±5%的相对空气湿度作为测试环境湿度范围。2.1.5.液晶测试盒制备a)基板：镀有氧化铟锡透明导电膜的硼硅玻璃或钠钙玻璃；b)在基板导电膜面涂布所需测试的液晶配向膜，并固化；c)配向条件：根据需求，选择摩擦配向或光配向；d)盒厚：根据需求选择盒厚1~100μm之间；e)灌注液晶类型：相对应显示模式的液晶。2.2.电压保持率测试方法介绍2.2.1.测试原理液晶电性测试系统对液晶测试盒施加电压，施加电压后断开并监测液晶测试盒电极两端的电压变化，如图2为测试加电示意图，如图3为电压保持率计算曲线，根据公式（2）计算液晶测试盒的电压保持率。4V1电压电压保持时间加压时间加压时间保持时间保持时间加压时间图2电压保持率加压示意图电压V1V2V2图3电压保持率计算示意图V1VHRarea=×100%…………………（2）V1式中：5V1为施加于液晶测试盒的电压，单位为伏特（V）；V2为经过保持时间后液晶测试盒的残留电压，单位为伏特（V）；SV1为假定的施加于液晶测试盒的电压V1在经过保持时间后100%保持时的积分面积，如图3虚框部分；SV2为施加于液晶测试盒的电压V1在经过保持时间后电压下降曲线的积分面积，如图3阴影部分。2.2.2.液晶测试盒制备a)基板：镀有氧化铟锡透明导电膜的硼硅玻璃；b)在基板导电膜面涂布所需测试的液晶配向膜，并固化；c)配向条件：根据需求，选择摩擦配向或光配向；d)盒厚：根据需求选择盒厚1~100μm之间，一般采用4μm；e)灌注液晶类型：相对应显示模式的液晶。由于电性测试涉及到电场中材料的极化，为防止钠离子、钙离子渗透对测试的影响，在制备测试电性的液晶测试盒时要采用无碱玻璃，其中硼硅玻璃是无碱玻璃中容易获取的材质。2.2.3.测试条件a)测量设备：液晶电性测试系统b)测试电压：5V/3V/1Vc)测试波形：方波（square）d)加压时间：60μse)保持时间：一般设定为1.667s，根据实际需求，可以设定为0.1667、16.67s；f)测量温度：60℃,烘箱要求控温精度0.1℃以内。2.2.4.测试方法a)测试前先要将待测液晶测试盒的两极通过导线连接至设备测试电极，置于电磁屏蔽盒内，并连同电磁屏蔽盒一起置于高温烘箱内加热；b)测试设备开机，并设定测试电压、加压时间、保持电压数值；c)启动烘箱60℃加热30min后开始测试，测试完毕读取电压保持率VHRarea数值。2.3.离子浓度测试方法介绍通过将对液晶测试盒的电极施加三角波形的电压，并在此施加周期内监测液晶测试盒的电流随电压的变化。当施加电压随三角波形变化时，杂质离子在液晶测试盒内移动，形成电6流，该电流会在电流与电压的关系曲线中形成一个波峰，如图4所示。此波峰的积分面积即为液晶测试盒的离子浓度。电压（V电压（V）电流（A）图4离子浓度测试曲线图2.3.1.液晶测试盒制备a)基板：镀有氧化铟锡透明导电膜的硼硅玻璃；b)在基板导电膜面涂布所需测试的液晶配向膜，并固化；c)配向条件：根据需求，选择摩擦配向或光配向；d)盒厚：根据需求选择盒厚1~100μm之间，一般采用4μm；e)灌注液晶类型：相对应显示模式的液晶。由于电性测试涉及到电场中材料的极化，为防止钠离子、钙离子渗透对测试的影响，在制备测试电性的液晶测试盒时要采用无碱玻璃，其中硼硅玻璃是无碱玻璃中容易获取的材质。2.3.2.测试条件a)测量设备：液晶电性测试系统；b)测试电压：5V/2.5V；c)测试波形：三角波（triangle）；d)测试频率（Frequency）：0.01Hz；e)测量温度：60℃,烘箱要求控温精度0.1℃以内。2.3.3.测试方法a)测试前先要将待测液晶测试盒的两极通过导线连接至设备测试电极，置于电磁屏蔽盒内，并连同电磁屏蔽盒一起置于高温烘箱内加热；b)在设备设置界面内设定测试电压、频率；7c)启动烘箱60℃加热30min后开始测试；d)测试完毕后，如图4中离子浓度测试曲线，采用切线法获取阴影区域，并对阴影区域面积进行积分，即得到离子浓度的数值。三.标准水平分析本标准中提到的测试方法目前没有相应的国际和国内标准，本标准的制定形成液晶配向膜预倾角、扭曲角、电压保持率、离子浓度监控测试的规范。在液晶显示器发展的几十年的时间里，涉及到的预倾角、扭曲角、电压保持率、离子浓度的测试内容，长期为国外设备厂商及材料厂商定义，国内缺乏行业规范标准。标准中主要内容，涉及到的液晶显示器光学测试及电学测试，也是起草单位10多年的产品测试研究经验。本标准达到国内一般水平。四.知识产权情况说明本标准技术内容不涉及相关专利。五.产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果长期以来，液晶配向膜的生产及研制主要掌握在国外企业手中，如日产、JSR、JNC等企业，国内缺乏竞争实力。近十几年来，国内企业崛起，并开始在单色显示器领域发展液晶配向膜技术，并逐步推广至彩色显示器领域，取得了良好的发展势头。但在液晶配向膜的测试方面，国内不管是液晶配向膜生产企业，还是液晶配向膜的使用下游面板厂均没有统一的方法对其性能进行监测，这对液晶配向膜技术在国内的蓬勃发展是不利的。本标准的制定将有利于液晶配向膜光电性能测试的简化和规范，有利于行业的统一和对产品质量的把控，也有利于与国际先进水平产品接轨，该标准的制定与实