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研究生: 吳國川
Wu, Kuo-Chuan
論文名稱: 最佳化彩色濾光片感光性柱狀間隔材製程
Optimization of LCD Color Filter Photo Spacer Process
指導教授: 李輝煌
Lee, Huei-Huang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 田口方法變異數分析直交表控制因數調整因數二階段最佳化
外文關鍵詞: CF(Color Filter), PS(Photo spacer), C.D.(Critical Dimension), Taguchi Method, Analysis of Variance, Orthogonal Array, Control Factor, Adjust Factor, Two step Optimization Procedure
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  • 台灣近幾年來政府一直大力推動「兩兆雙星」產業發展,在2010年光電產業合計產值規模已達新台幣2.2兆元。未來國內業者皆全力研發與製造,以配合政府的既定政策來達到應有的目標;在光電面板TFT-LCD(Thin-Film Transistor–Liquid Crystal Display)產業中,各面板大廠都積極在製程技術、垂直整合、品質控管與擴廠增產,來達到更低的成本、更好的利潤,使其更有競爭優勢。
    本文以TFT-LCD製程上探討LCD 半成品-CF(Color Filter)彩色濾光片製程 感光性間隔材PS(Photo Spacer)製程的品質特性最佳化之研究,因Photo Spacer製程品質水準一直無法達到穩定之規格中心值,因此本論文研究以田口方法中的直交表及變異數分析方法找出控制因子、水準、最佳參數組合及調整因子後以二階段最佳化來克服Photo Spacer製程品質特性膜厚、關鍵尺寸(Critical Dimension)之變異,達到降低Photo Spacer製程在生產過程中因品質特性不穩定而產生的品質異常成品,以提昇製程能力及良率及降低不必要之調整時間。
    運用上述最佳參數在生產線驗證,改善Photo Spacer製程能力指標PS Top Side C.D.改善前 Cp=1.19 ,Cpk=0.43,改善後Cp=2.01, Cpk=1.81。PS Bottom Side C.D. 改善前 Cp=1.12,Cpk=0.98,改善後Cp=1.37,Cpk=1.31。PS Thickness (Hm) 改善前 Cp=1.02,Cpk=0.47,改善後Cp=1.02,Cpk=0.98。

    For the past years, the government has been exerting great efforts to set the “Two Trillion Twin Stars” industry development into action; in 2006, the Optoelectronics Industry has reached an output value scope of NT$220,000,000,000.00 in total. The future local industries are exerting all efforts in research and manufacturing, to cooperate with the government’s established strategy in order to achieve the deserved target;in the optoelectronics panel TFT-LCD industry, each panel manufacturers are active on the manufacturing technology, vertical integration, quality control, expansion and production increase,, to achieve lower capital, greater profit and larger competition advantage.
    This paper aims to improvement on quality characteristic of Color Filter manufacturing process, the PS (Photo Spacer) process to perform analysis and research. The Taguchi Method by ANOVA and Orthogonal array was used perform the experiment, to find the key factor, standard level, most ideal parameter group and adjustment factor to overcome Photo Spacer process variation of quality characteristic in order to decreasing out of specification production , and increasing the manufacturing capability and efficiency.
    With the application of the above-mentioned ideal parameters on the production line for testing and verification, the original process capability of PS Top C.D. Cp=1.19,Cpk=0.43 .Then, after using the adjustment factor, the process capability of PS Top C.D. has reached Cp=2.01,Cpk=1.81, Bottom C.D. before improvement : Cp=1.12,Cpk=0.98,after improvement : Cp=1.37,Cpk=1.31, PS Hm before improvement : Cp=1.02,Cpk=0.47,after improvement : Cp=1.02,Cpk=0.98.

    目錄 摘要 ---------------------------------------------- I Abstract --------------------------------------------- II 誌謝- -------------------------------------------------III 目錄 ----------------------------------------------------IV 圖目錄 ----------------------------------------------- VI 表目錄 ------------------------------------------------ IX 第一章 緒論 -------------------------------------------- 1 1.1 研究背景與研究動機 ---------------------------------- 1 1.2 研究目的 -------------------------------------------- 2 1.3 研究範圍 -------------------------------------------- 3 1.4 論文架構 -------------------------------------------- 4 1.5 文獻探討 --------------------------------------------5 1.6 研究限制 -------------------------------------------- 7 第二章 TFT-LCD產業相關事項 -------------------------------- 8 2.1 光電面板產業之流程 ---------------------------------- 8 2.2液晶顯示器原理與構造概論------------------------------18 2.3 Color Filter技術發展趨勢---------------------------26 第三章 研究方法------------------------------------------34 3.1 實驗計劃法 ------------------------------------------35 3.2 品質特性之理想機能-----------------------------------37 3.3 變異數分析 ----------------------------------------- 38 3.4 二階段最佳化 --------------------------------------- 38 第四章 實證研究------------------------------------------ 41 4.1 資料收集及要因分析 --------------------------------- 41 4.2 參數設計 ------------------------------------------- 45 4.3 實驗試作及分析 ------------------------------------- 47 4.4 參數最佳化 ----------------------------------------- 66 4.5 信心區間-------------------------------------------- 71 4.6 調整因子實驗確認------------------------------------77 4.7 效果確認--------------------------------------------79 第五章 結論與建議 ------------------------------------ 82 5.1 結論--------------------------------------------82 5.2 未來研究方向與建議-----------------------------83 參考文獻--------------------------------------------- 84 圖目錄 圖1.1 論文架構流程 ------------------------------------ 4 圖2.1 TFT-LCD基本架構 --------------------------------- 8 圖2.2TFT製程流程圖------------------------------------ 9 圖2.3 TFT製程流程----------------------------------- 10 圖2.4 CF製程示意圖-------------------------------------- 12 圖2.5 CF製程流程------------------------------------- 13 圖2.6 LCD製程示意圖---------------------------------- 14 圖2.7 LCD製程流程----------------------------------- 15 圖2.8 LCM製程示意圖----------------------------------- 16 圖2.9 LCM製程流程------------------------------------ 17 圖2.10液晶電光特性圖----------------------------------- 20 圖2.11液晶偏光特性圖--------------------------------- 20 圖2.12液晶型態分子排列之比較--------------------------- 21 圖2.13 TN型液晶顯示器中液晶之排列---------------------------22 圖2.14 STN型與TN型液晶分子扭曲狀態------------------------ 24 圖2.15 TFT型液晶顯示器之運作原理------------------------ 26 圖2.16 MVA LCD基本運作原理--------------------------- 27 圖2.17 IPS Mode與TN Mode結構圖----------------------------28 圖2.18 IPS與Super IPS電極結構示意圖-------------------- 28 圖2.19 IPS Mode與FSS Mode結構圖-------------------------- 29 圖2.20 柱狀間隔材之結構與分散位置圖----------------------31 圖2.21 LCD Bubble & Gravity mura示意圖------------------ 31 圖3.1 實驗流程----------------------------------------- 35 圖3.2二階段最佳化示意圖------------------------------ 39 圖4.1 PS特性值量測點位圖------------------------------- 41 圖4.2 PS Top C.D.製程能力指標-------------------------- 42 圖4.3 PS Bot. C.D.製程能力指標-------------------------- 42 圖4.4 PS Hm製程能力指標-------------------------------- 43 圖4.5 Photo Spacer 品質特性要因分析圖------------------- 44 圖4.6 PS量測規格量測區域示意圖--------------------------- 48 圖4.7 Top C.D.S/N比因子反應圖--------------------------- 49 圖4.8 Bot C.D.S/N比因子反應圖-------------------------- 50 圖4.9 PS Hm S/N比因子反應圖-----------------------------50 圖4.10 Top C.D.平均值之因子反應圖-----------------------52 圖4.11 Bot C.D.平均值之因子反應圖------------------------52 圖4.12 PS Hm平均值之因子反應圖-----------------------------53 圖4.13 Top C.D.特性值因子交互作用圖-----------------------54 圖4.14 Bot. C.D.特性值因子交互作用圖-----------------------55 圖4.15 PS Hm.特性值因子交互作用圖----------------------56 圖4.16 Top C.D. S/N比預測原始設計值信心區間圖------------72 圖4.17 S/N比確認實驗值信心區間圖----------------------------72 圖4.18 Bot. C.D. S/N比預測原始設計值信心區間圖-------------73 圖4.19 Bot. C.D. S/N比確認實驗值信心區間圖-----------------74 圖4.20 PS Hm S/N比預測原始設計值信心區間圖-----------------75 圖4.21 PS Hm S/N比確認實驗值信心區間圖---------------------76 圖4.22 PS Top C.D.確認實驗製程能力---------------------79 圖4.23 PS Bot. C.D.確認實驗製程能力--------------------80 圖4.24 PS Hm.確認實驗製程能力---------------------------81 表目錄 表4.1實驗因子及水準 ---------------------------------- 45 表4.2 L16(215)直交表配置-------------------------------- 46 表4.3PS Top C.D.實驗數據------------------------------- 47 表4.4 PS Bottom C.D.實驗數據--------------------------- 47 表4.5 PS Hm實驗數據-----------------------------------48 表4.6 S/N比因子反應表------------------------------------ 49 表4.7 PS品質特性值L16(215) S/N Ratio參數組合------------- 51 表4.8 平均值之因子反應表------------------------------ 51 表4.9 PS品質特性值L16(215) 平均值參數組合------------- 53 表4.10 PS Top C.D.具交互作用因子組合-------------------- 54 表4.11 Bot.C.D.具交互作用因子組合---------------------- 55 表4.12 PS Hm具交互作用因子組合------------------------ 56 表4.13 Top C.D.S/N比初步變異數分析--------------------- 58 表4.14 Top C.D.S/N比誤差統合-------------------------- 58 表4.15 Top C.D.平均值初步變異數分析---------------------- 61 表4.16 Top C.D.平均值誤差統合-------------------------- 61 表4.17 Bot. C.D.S/N比初步變異數分析---------------------- 62 表4.18 Bot. C.D.S/N比誤差統合---------------------------- 62 表4.19 Bot. C.D.平均值初步變異數分析------------------ 63 表4.20 PS Hm S/N比誤差統合----------------------------63 表4.21 PS Hm平均值初步變異數分析---------------------------64 表4.22 PS Hm平均值誤差統合---------------------------------64 表4.23 PS Hm平均值初步變異數分析---------------------------65 表4.24 PS Hm平均值誤差統合----------------------------66 表4.25因子分類表--------------------------------------67 表4.26最佳化參數-------------------------------------68 表4.27 確認實驗與預測值的比較----------------------------70 表4.28 Top C.D.S/N比預測值與確認實驗值之信心區間表----------72 表4.29 Bot. C.D. S/N比確認實驗值信心區間圖----------------74 表4.30 PS Hm S/N比預測值與確認實驗值之信心區間表------------76 表4.31 PS Top C.D.調整因子實驗值-------------------------77 表4.32 PS Bot.C.D.調整因子實驗值--------------------------77 表4.33 PS Hm調整因子實驗值-----------------------------78 表4.34 PS 製程最佳製程參數------------------------------78

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    下載圖示 校內:2013-08-06公開
    校外:2015-08-06公開
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