GBT 43774-2024 平板显示器基板玻璃应力测试 点扫描法标准立项发展报告

平板显示器基板玻璃应力测试点扫描法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestMethodforStressinSubstrateGlassofFlatPanelDisplays—PointScanningMethod摘要随着新型显示技术的飞速发展，平板显示器（FPD）已成为信息技术产业的核心组成部分，而基板玻璃作为显示面板的关键基础材料，其内部应力状态直接关系到切割良率、器件可靠性与显示品质。然而，长期以来我国在基板玻璃应力测试领域缺乏统一的国家标准，各企业测试方法不一、数据可比性差，严重制约了产品质量提升与产业协同发展。本文系统阐述了GB/T43774-2024《平板显示器基板玻璃应力测试点扫描法》标准的立项背景、编制过程与核心技术内容。该标准基于光弹效应原理与点扫描测试技术路线，规定了基板玻璃应力测试的术语定义、测试原理、设备要求、试样制备、测试步骤、数据处理及报告要求，首次在我国建立起面向平板显示器基板玻璃的应力测试方法体系。标准的发布实施填补了国内空白，与国际先进测试水平接轨，对规范行业测试行为、促进产品质量提升和技术创新具有重要意义。本文还就该标准的主要参与单位——中国建材检验认证集团股份有限公司的技术贡献进行了重点介绍，并对标准未来修订方向和发展趋势作出展望。关键词：平板显示器；基板玻璃；应力测试；点扫描法；国家标准；光弹效应；光电检测一、引言1.1研究背景平板显示技术是电子信息产业的重要基石，涵盖液晶显示（LCD）、有机发光二极管显示（OLED）等多种技术路线，广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电视及车载显示等领域。基板玻璃作为平板显示器件的承载基板，承担着支撑薄膜晶体管（TFT）阵列、彩色滤光片等功能层的关键作用，其质量水平直接影响显示器件的性能和寿命。在基板玻璃的生产加工过程中，由于热历史差异、组分不均匀性及后续加工工艺等因素，玻璃内部不可避免地会产生残余应力。过大的残余应力会导致基板玻璃在切割、研磨、搬运及后续制程中发生翘曲变形甚至破裂，同时也会引起光程差变化，影响显示器件的对比度和色彩均匀性。因此，准确、可靠地测量基板玻璃的应力分布，对于工艺优化、质量控制和产品可靠性评估均具有重要意义。然而，在GB/T43774-2024发布之前，我国尚未建立统一的平板显示器基板玻璃应力测试国家标准。行业内各企业多参考国外标准或采用自建方法，测试原理、设备配置和数据处理方式各有差异，导致不同企业间测试结果缺乏可比性，也给产品验收和质量争议仲裁带来困扰。国际标准化组织（ISO）虽已发布相关玻璃应力测试标准，但主要面向建筑玻璃和车辆玻璃，对平板显示器基板玻璃——尤其是无碱铝硅酸盐玻璃和薄型化玻璃——的适用性有限。1.2标准立项必要性（1）产业发展的迫切需求：我国已成为全球最大的平板显示器生产基地，京东方、华星光电、天马微电子等企业拥有多条高世代显示面板生产线，对基板玻璃的需求量巨大。基板玻璃国产化进程持续推进，急需建立配套的测试方法标准。（2）质量管控的现实需要：应力测试是基板玻璃生产过程控制和出厂检验的重要项目。统一可靠的测试方法有助于企业间质量对标，有助于下游用户对供应商产品进行客观评价。（3）标准体系建设的需要：我国电子玻璃领域标准体系尚不完善，应力测试方法标准的制定是该领域标准体系建设的重要组成部分，也是后续制定产品规范标准的基础。二、标准编制概况2.1标准基本信息GB/T43774-2024《平板显示器基板玻璃应力测试点扫描法》由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会提出并归口，于2023年完成编制工作。2024年3月15日，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式发布该标准，标准号为GB/T43774-2024，自2024年10月1日起实施。标准中文名称为《平板显示器基板玻璃应力测试点扫描法》，对应英文名称为"Testmethodforstressinsubstrateglassofflatpaneldisplays—Pointscanningmethod"。该标准属于电子技术专用材料分类（L90/94），是中国在电子玻璃测试方法领域的又一重要基础性标准。2.2编制原则标准编制工作遵循以下基本原则：（1）科学性原则：以光弹效应理论为基础，确保测试方法的物理依据充分、可靠。（2）适用性原则：充分考虑平板显示器基板玻璃的特点，包括低膨胀系数、高应变点温度、薄型化趋势等，确保方法在实际生产中切实可行。（3）协调性原则：积极参考ISO、ASTM等国际国外先进标准，结合我国产业实际，实现与国际通行做法的协调一致。（4）规范性原则：严格按照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》的要求编写。2.3编制过程标准编制过程经历了前期调研、草案起草、试验验证、征求意见、技术审查等阶段。编制组广泛调研了国内外主要基板玻璃生产企业和显示面板制造商的测试需求，系统研究了现有测试设备的原理与性能参数，通过大量比对试验确定了关键参数的设置要求，并对方法精密度进行了统计分析。三、标准主要技术内容3.1范围界定标准规定了采用点扫描法测试平板显示器基板玻璃内部应力的方法，适用于厚度为0.2mm～1.1mm的无碱铝硅酸盐基板玻璃以及其他组分体系的平板显示器基板玻璃的内部应力测试。这一厚度范围的界定充分考虑了当前显示产业中主流基板玻璃的厚度规格，同时为未来超薄化趋势留有方法学上的扩展余地。3.2术语和定义标准对以下关键术语进行了规范定义：（1）内部应力（internalstress）：存在于玻璃内部、在无外力作用时依然保持平衡的应力状态，主要由热历史差异和结构不均匀性引起。（2）点扫描法（pointscanningmethod）：利用聚焦偏振光逐点扫描玻璃试样，测量各测点处由应力引起的光学延迟，进而计算应力值的测试方法。（3）光程差（opticalretardation）：偏振光通过受应力玻璃试样后，两个正交偏振分量之间产生的相位差。（4）主应力差（principalstressdifference）：测点处两个主应力分量之差的绝对值。3.3测试原理标准采用的测试原理基于光弹效应（photoelasticeffect），即各向同性透明材料在受到应力作用时会产生双折射现象。当一束线偏振光垂直入射于受应力的玻璃试样时，光矢量沿两个主应力方向分解为两个分量，由于两个方向上的折射率不同，两个分量在穿过试样后会产生光程差。通过测量该光程差，即可依据应力-光学定律计算得到主应力差：\[\Delta=C\cdotd\cdot(\sigma_1-\sigma_2)\]其中：Δ为光程差（nm），C为玻璃的应力光学常数（nm/(cm·MPa)），d为光在试样中传播的路径长度（cm），σ₁和σ₂分别为测点处的两个主应力值（MPa）。点扫描法的核心特点在于：通过精密运动平台控制测试点位置，以预设的扫描路径和步距逐点完成对试样整个区域或指定区域的应力测量，从而获得应力分布的"面信息"而非仅"点信息"，为评价基板玻璃整体应力均匀性提供数据支撑。3.4测试设备要求标准对测试设备提出了明确的技术要求，包括：（1）光源系统：应采用波长为590nm±10nm的单色光源（该波长对应汞灯e线，为应力测试的常规工作波长），光源功率稳定性不低于±2%。（2）偏振光学系统：起偏器和检偏器的偏振度均不低于99%，二者的正交消光比不低于10⁻⁵。（3）样品运动平台：平台定位精度不低于±0.01mm，重复定位精度不低于±0.005mm，最大行程应能覆盖标准试样尺寸（通常不小于300mm×300mm）。（4）光电检测系统：光电探测器的响应非线性误差不超过±1%，检测灵敏度应能分辨不大于1nm的光程差变化。（5）校准器具：应配备标准石英楔片或已知应力的标准样块，用于定期校准系统。3.5试样制备试样制备是确保测试结果可靠性的关键环节，标准主要从以下方面进行规范：（1）取样要求：试样应从产品上具有代表性的部位截取，取样方向应明确标识。对于板面尺寸大于测试平台行程的产品，应在产品工艺图的指导下分区取样。（2）尺寸要求：推荐试样尺寸为100mm×100mm或根据产品规格确定，厚度为产品原厚，表面应平整。（3）表面处理：试样表面应清洁、无划伤、无附着物。如表面粘附保护膜，应在测试前小心去除，避免在去除过程中引入额外应力。（4）环境适应：试样应在温度23℃±2℃、相对湿度50%±10%的标准环境下放置不少于24小时，以消除环境因素对测试结果的干扰。3.6测试步骤测试步骤是标准的核心章节，主要包括以下顺序流程：（1）设备预热与校准：开启设备，待光源稳定后使用标准石英楔片对系统进行校准。校准结果应在设备记录中留存备查。（2）试样安装：将试样水平放置于样品台上，确保试样无机械夹持力施加，避免人为引入额外应力。（3）测试参数设置：根据试样尺寸和测试需求设定扫描区域、扫描步距（推荐为1mm～5mm，可根据精度要求选择）、扫描速度等参数。（4）背景基线采集：在试样区域外采集背景信号，用于扣除系统偏置和杂散光影响。（5）正式扫描测试：按照预设路径对试样进行逐点扫描，记录各测点的光程差数据。（6）数据确认：检查数据完整性和合理性，对异常点进行复核测试。3.7数据处理与结果表示（1）应力计算：按照应力-光学定律，将各测点光程差数据换算为应力值。当测点处主应力方向未知时，应给出主应力差而非单一方向应力分量。（2）结果表示：测试结果应以应力分布图、应力数值统计表等形式呈现，包括应力平均值、最大值、最小值、标准偏差等统计量。（3）有效位数：应力值保留到小数点后一位（单位MPa），光程差值保留到整数位（单位nm）。3.8精密度标准通过实验室间比对试验确定了方法的重复性和再现性。在规定条件下，同一试样在同一实验室内由同一操作者使用同一设备测得的两次结果之差不超过其平均值的5%；不同实验室间测得的结果之差不超过其平均值的10%。标准的精密度数据为测量结果的可比性和争议仲裁提供了统计依据。3.9测试报告标准对测试报告的内容提出了明确要求，报告应至少包含以下信息：试样标识与描述、测试设备信息（设备型号、校准日期）、测试条件（环境温湿度、扫描参数）、测试结果（应力分布图、统计特征值）、测试依据的标准编号、操作人员与审核人员签名等。四、主要参与单位介绍中国建材检验认证集团股份有限公司中国建材检验认证集团股份有限公司（以下简称"国检集团"，英文简称CTC）是GB/T43774-2024标准编制的牵头单位，在标准的立项论证、方案设计、试验验证和文本起草等各阶段均发挥了核心作用。国检集团成立于1984年，前身为中国建筑材料科学研究院测试技术研究所，是经国家认证认可监督管理委员会批准设立的国家级检验认证机构。集团总部位于北京，在全国设有多个分支机构和实验室，业务覆盖建筑材料、无机非金属材料、特种玻璃及电子玻璃等领域。作为国家重点高新技术企业和"国家新材料测试评价平台"的重要成员单位，国检集团在玻璃材料性能测试与评价领域具有深厚的技术积累。在标准编制过程中，国检集团组织了一支跨学科的技术团队，涵盖光学工程、材料科学、测试计量技术及仪器等多个专业方向。该团队依托其国家建筑材料工业玻璃与制品质量监督检验中心的平台资源，在标准制定过程中完成了以下关键工作：（1）牵头完成了国内外玻璃应力测试方法的技术调研和对比分析，为标准技术路线选择提供了依据。（2）组织完成了多轮实验室间比对试验，召集国内主要基板玻璃生产企业和检测机构参与验证，为标准精密度数据的确定提供了实验支撑。（3）基于自主研发的测试装置原型，对点扫描法的关键参数（如扫描步距、光源稳定性要求等）进行了系统的优化试验，确保方法的工程适用性。（4）承担了标准征求意见稿和送审稿的主要起草工作，并组织了对反馈意见的逐条处理和回复。国检集团在标准编制中秉持开放、科学、严谨的工作态度，积极吸收各方合理建议，确保标准既具有技术先进性又具备良好的可操作性。该标准的成功发布与实施，进一步巩固了国检集团在电子玻璃测试领域的技术领先地位。五、标准实施意义与应用前景5.1对产业发展的支撑作用GB/T43774-2024的发布实施，填补了我国平板显示器基板玻璃应力测试领域国家标准的空白，具有重要的里程碑意义。该标准的实施为基板玻璃生产企业的工艺控制和出厂检验提供了统一的技术依据，为显示面板制造商评估和选择基板玻璃供应商提供了客观的比对标尺，有效降低了因测试方法不一致而导致的贸易纠纷风险。5.2对技术创新的推动作用点扫描法应力测试技术的标准化，为新型显示用基板玻璃的研发提供了可靠的表征手段。在高应变点玻璃、低膨胀玻璃、柔性玻璃等新型材料的开发过程中，精确的应力测试数据能够为配方设计、成形工艺和热处理制度的优化提供直接的反馈信息，加速新产品的开发周期。5.3对国际标准化的对接意义该标准在制定过程中充分参考了国际先进标准的技术思路，并结合我国产业实际进行了适应性调整。标准的发布实施也为我国实质性参与玻璃应力测试领域的国际标准化工作积累了技术经验，为后续推动中国标准"走出去"创造了条件。六、结论与展望展望未来，随着显示技术的持续演进，基板玻璃应力测试标准化工作仍面临新的挑战。一方面，柔性显示、Mini/MicroLED等新兴显示技术对超薄柔性玻璃的应力状态提出了更精细的测量需求，现有的测试方法可能需要向更薄试样、更高分辨率方向扩展。另一方面，在线检测、人工智能辅助数据分析等新技术的成熟，为应力测试的智能化和实时化提供了可能，或