GBT 43793.3-2024 平板显示用彩色光刻胶测试方法 第3部分：可靠性标准立项发展报告

平板显示用彩色光刻胶测试方法第3部分：可靠性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestMethodforColorPhotoresistforFlatPanelDisplay—Part3:Reliability摘要关键词：平板显示；彩色光刻胶；可靠性；测试方法；国家标准；标准化KeywordsFlatPanelDisplay;ColorPhotoresist;Reliability;TestMethod;NationalStandard;Standardization一、引言1.1研究背景平板显示技术作为信息产业的重要基础性技术，已广泛应用于智能手机、平板电脑、电视机、车载显示、可穿戴设备等众多终端产品中。近年来，随着AMOLED（有源矩阵有机发光二极管）、TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）等新型显示技术的持续演进和产业化进程加速，我国已发展成为全球最大的平板显示产业基地和消费市场。据工信部数据显示，2023年我国新型显示产业全行业产值已超过4600亿元人民币，全球市场占有率超过40%，显示面板出货面积全球占比超过60%。彩色光刻胶（ColorPhotoresist）是平板显示器件制造过程中不可或缺的关键功能性材料，主要用于彩色滤光片（ColorFilter）的红、绿、蓝三色像素阵列的图形化制备。彩色滤光片作为液晶显示器件实现全彩色显示的核心部件，其质量水平直接影响显示器的色彩还原度、亮度、对比度、视角特性以及长期使用稳定性。在AMOLED显示器件中，彩色光刻胶同样应用于封盖玻璃上的彩色滤光层制备，对于提升户外可读性和降低环境光反射发挥着重要作用。随着显示器件向高分辨率、大尺寸、窄边框、高刷新率方向持续演进，对彩色光刻胶的性能要求不断提升，尤其是其长期可靠性——即在温度、湿度、光照等环境应力作用下的性能稳定性——已成为衡量产品质量的关键指标之一。彩色光刻胶的可靠性不足将导致显示面板在长期使用过程中出现色度漂移、亮度衰减、像素缺陷等严重质量问题，直接影响终端产品的用户体验和品牌价值。1.2标准立项必要性尽管彩色光刻胶的可靠性如此重要，但在GB/T43793.3-2024发布之前，我国尚无专门针对平板显示用彩色光刻胶可靠性的国家标准或行业标准。彩色光刻胶的生产企业和下游面板制造厂商在可靠性评价方面各自为政，测试条件、试验方法、评价指标等存在显著差异，导致以下突出问题：-测试结果可比性差：不同企业采用的可靠性测试条件（如温度、湿度、光照强度、试验时长等）各不相同，同批次产品在不同企业测试可能得出截然不同的可靠性评价结论，严重制约了产品的跨企业、跨区域流通和应用。-质量控制依据缺失：由于缺乏统一的可靠性测试方法标准，彩色光刻胶生产企业在产品出厂检验、型式检验和质量一致性控制方面缺乏权威的技术依据，不利于产品质量的稳定和提升。-国际贸易技术壁垒：在国际贸易中，缺乏与国际接轨的可靠性测试方法标准，使我国彩色光刻胶产品在出口和参与国际竞争时面临技术标准层面的障碍。-国产化替代进程受阻：在关键材料国产化替代的大背景下，下游面板厂商对国产彩色光刻胶的可靠性验证缺乏统一标尺，客观上增加了国产材料通过验证的难度和周期。1.3国际国内标准化现状在国际标准化层面，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）尚未发布专门针对平板显示用彩色光刻胶可靠性的测试方法标准。与彩色光刻胶可靠性相关的国际标准主要有IEC61747（液晶显示器件系列标准）中关于环境试验和机械试验方法的规定，以及IEC60068系列环境试验标准。但上述标准主要面向显示器件整体或通用电子材料的试验方法，未针对彩色光刻胶材料本身的着色性能（色度坐标、色密度）、光学性能（透过率、色差）在环境应力下的变化特性进行专项规范。日本作为彩色光刻胶的传统技术强国，其相关企业（如JSR、东京应化、住友化学等）主要依据企业内部标准进行可靠性评价，尚未形成公开的行业标准或国家标准。在国内标准化层面，全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）负责电子材料领域的国家标准制修订工作。此前已发布的标准主要涉及光刻胶通用测试方法（如GB/T37949-2019《光刻胶测试方法》系列）及化学试剂相关标准，但专门针对彩色光刻胶、尤其是专门针对其可靠性评价的测试方法标准尚属空白。GB/T43793《平板显示用彩色光刻胶测试方法》即为填补这一空白而制定的系列标准，分为多个部分，分别覆盖不同的测试内容和方向。本报告所涉及的《第3部分：可靠性》即为该系列标准的重要组成部分。表1国内外相关标准对照情况|标准/规范类型|标准编号/来源|适用范围|与GB/T43793.3-2024的关系||:---|:---|:---|:---||国际标准|IEC60068系列|电工电子产品环境试验|通用环境试验方法，未针对彩色光刻胶||国际标准|IEC61747系列|液晶显示器件|面向器件整体，非材料级测试||国家标准|GB/T37949-2019|光刻胶通用测试方法|通用基础方法，未涉及可靠性专项||国家标准|GB/T43793.3-2024|彩色光刻胶可靠性测试|本报告对象，填补专项空白||行业/企业|各企业内控标准|企业内部质量控制|因企而异，缺乏统一性|二、标准编制原则与依据2.1编制原则GB/T43793.3-2024《平板显示用彩色光刻胶测试方法第3部分：可靠性》的编制遵循以下基本原则：（1）科学性原则。标准技术内容的确定以彩色光刻胶在实际使用和储存过程中可能承受的环境应力分析为基础，结合材料老化机理和失效模式研究成果，确保测试方法和评价指标具有充分的科学依据。（2）适用性原则。充分考虑彩色光刻胶产品形态（液态胶或固态膜）、涂布方式、固化工艺等实际特点，测试方法的设计兼顾了实验室可操作性和工业生产适用性，确保标准的可实施性。（3）协调性原则。标准在技术框架和试验方法设计上注重与国际通行做法的协调一致，积极参考IEC60068系列环境试验方法标准中成熟的试验程序，同时结合彩色光刻胶材料特性进行合理调整。（4）规范性原则。标准编制严格遵循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》的规定，确保标准结构的规范性、技术要素的完整性和表述的准确性。2.2编制依据本标准的编制主要依据以下法律法规和技术文件：-《中华人民共和国标准化法》（2017年修订）-《国家标准管理办法》（国家市场监督管理总局令第59号）-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》-GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》-IEC60068系列《环境试验》标准-国内外彩色光刻胶产品技术资料和可靠性评价实践三、标准主要技术内容3.1标准适用范围GB/T43793.3-2024规定了平板显示用彩色光刻胶可靠性的测试方法，包括测试原理、试验条件、试验步骤、结果计算与评定以及试验报告等内容。标准适用于平板显示器件制造用彩色光刻胶材料在温度、湿度、光照等环境应力作用下的可靠性评价，包括但不限于红、绿、蓝三色光刻胶及黑色矩阵（BlackMatrix）光刻胶的可靠性测试。3.2术语和定义标准对以下关键术语进行了规范和定义：-彩色光刻胶（ColorPhotoresist）：用于制备平板显示器彩色滤光片像素阵列的光敏性功能材料，由颜料分散体、树脂基体、光引发剂、活性稀释剂及各类助剂组成的混合物。-可靠性（Reliability）：彩色光刻胶在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。在标准语境下，特指彩色光刻胶在经受温度、湿度、光照等加速环境应力试验后，其关键性能指标保持在规定范围内的能力。-色度坐标（ChromaticityCoordinates）：在均匀色度空间内表征颜色的坐标值，通常采用CIE1931标准色度系统的x、y坐标值（或CIE1976均匀色空间的u′、v′坐标值）。-色差（ColorDifference）：试验前后彩色光刻胶试样色度坐标变化量，以ΔE*ab（CIELAB色差公式）或Δx、Δy（色度坐标变化量）表示。-透过率（Transmittance）：透过彩色光刻胶固化膜的光通量与人射光通量的比值。-色密度（ColorDensity）：彩色光刻胶固化膜对特定波长光的吸收能力的度量，是评价色彩浓度的关键参数。-加速老化试验（AcceleratedAgingTest）：在强化环境应力条件（如高温、高湿、强光照射）下进行的加速模拟彩色光刻胶在正常使用或储存条件下性能劣化过程的试验方法。-蓝光辐射暴露量（BlueLightExposure）：在特定波长范围（通常为400-500nm）内，试样单位面积接收的辐射能量，单位为J/cm²或W·h/m²。3.3测试方法体系标准建立了涵盖温度可靠性、湿度可靠性、光可靠性和综合环境可靠性的多维度测试方法体系，主要包括以下试验项目：（1）高温存储试验（High-TemperatureStorageTest）。将制备好的彩色光刻胶试样置于规定温度的高温烘箱中进行持续存储试验，试验温度范围通常为80℃~150℃（细分等级），试验时长为100h~1000h（按需选择）。试验结束后在标准环境条件下恢复2h~4h，测试试样色度坐标变化、透光率变化及外观缺陷情况。（2）高温高湿试验（High-TemperatureandHigh-HumidityTest）。将试样置于恒温恒湿试验箱中，在规定的温度（如60℃±2℃）和相对湿度（如90%±3%RH或95%±3%RH）条件下进行加速湿热老化试验。该试验用于评价彩色光刻胶在湿热环境下的耐水解性和抗吸湿性能。（3）耐光老化试验（LightResistanceTest）。采用氙灯老化试验箱或紫外荧光老化试验箱，在规定的辐照度（如0.35W/m²@340nm或根据实际使用条件设定）和黑板温度（如65℃±3℃）条件下进行光老化试验，用于评价彩色光刻胶在长期光照条件下因光化学反应导致的褪色、色变和力学性能衰减。（4）温度循环试验（TemperatureCyclingTest）。在规定的低温（如-40℃）和高温（如85℃）之间进行反复循环切换，循环次数通常为100~500次，用于评价彩色光刻胶涂膜在温度交变应力作用下因热胀冷缩不匹配而产生的开裂、脱落等失效模式。（5）紫外凝露综合试验（UVCondensationCombinedTest）。将紫外辐照和凝露条件交替施加于试样，模拟户外或强光照环境下材料在光-湿-热多因素协同作用下的老化行为。3.4试样制备与试验条件标准对试样制备方法、基板选择、涂布工艺、固化条件、膜厚控制等进行了明确规定。其中，试样基板推荐使用与平板显示器件实际生产一致的玻璃基板（如无碱铝硅酸盐玻璃），涂布方式涵盖旋涂、狭缝涂布等常用工艺，膜厚依据不同颜色像素的设计规格确定（通常为1.0μm~3.5μm）。标准对每个试验项目的环境条件、设备精度要求、取样数量、平行样一致性判据等均做了量化规定，确保不同实验室间的测试结果具有良好的重现性和可比性。3.5性能评价指标标准建立了一套定量化的可靠性评价指标体系，主要包括：-色度偏移量：试验前后试样色度坐标（x，y）的变化量，要求Δx和Δy不超过规定限值。-色差ΔE*ab：采用CIELAB色空间计算的综合色差值，通常要求不超过3.0（具体限值依据产品等级确定）。-透过率变化率：试验前后试样在特定波长处的透过率相对变化百分比。-色密度变化率：试验前后试样色密度的相对变化百分比。-外观缺陷评价：采用光学显微镜或目视检查的方法，评价试验后试样是否存在开裂、剥落、起泡、析出等外观缺陷。3.6试验报告要求标准规定了试验报告应包含的技术信息，包括试样基本信息、制备条件、试验设备及参数、试验条件、测试结果数据、结论判定以及必要的偏离说明等，确保试验过程的可追溯性和试验结果的可靠性。四、标准实施意义与应用前景4.1对产业发展的推动作用GB/T43793.3-2024的发布实施将对我国平板显示用彩色光刻胶产业产生深远影响。首先，标准提供了统一的可靠性测试与评价方法，有助于建立公平、透明的质量评价体系，促进市场有序竞争。其次，标准的实施将推动彩色光刻胶生产企业在产品研发和质量控制中更加重视可靠性指标，引导企业从追求单一性能指标向全面提升产品综合品质转变。第三，统一的测试方法标准也将降低下游面板厂商对供应商材料的验证成本和时间，加速国产彩色光刻胶的验证导入进程，有力支撑关键材料的国产化替代战略。4.2对技术进步的促进作用本标准的发布不仅填补了标准空白，更为重要的是，其制定过程中形成的测试方法论和技术指标体系，为彩色光刻胶领域的技术研发提供了明确的方向引导。标准中关于加速老化试验条件与服役寿命之间的关联性研究、可靠性失效模式与机理分析等成果，为行业技术交流和产学研合作提供了共同的技术语言和比较基准。4.3应用前景展望随着柔性显示、MiniLED背光、MicroLED显示等新型显示技术的不断成熟和产业化，对彩色光刻胶的性能要求将持续提升，可靠性评价的需求也将向更高温度耐受、更強光照耐受、更复杂应力环境等方向延伸。GB/T43793.3-2024所确立的测试方法框架具有较好的开放性和扩展性，未来可根据技术发展需要适时修订，增加新的试验项目和评价指标。同时，本标准的实施也将为我国参与国际标准化活动、推动彩色光刻胶测试方法国际标准的制定积累技术基础和实践经验。五、标准主要起草单位5.1牵头起草单位概况本标准的主要牵头起草单位为中国乐凯集团有限公司（以下简称“乐凯集团”）。乐凯集团始建于1958年，前身为国家“一五”计划期间重点建设的保定电影胶片制造厂，是中国感光材料工业的摇篮和发源地。经过六十余年的发展，乐凯集团已从传统的感光材料生产企业转型为在新材料领域具有重要影响力的国家级高新技术企业，被认定为“国家技术创新示范企业”和“国家知识产权示范企业”。乐凯集团在光学功能薄膜材料和电子功能材料领域具备深厚的技术积淀。集团拥有国家级企业技术中心、博士后科研工作站和多个省级工程技术研究中心，在感光材料、光学薄膜、功能涂布材料、电子信息材料等方向形成了系统的研发体系和自主知识产权布局。近年来，乐凯集团积极布局平板显示用