TFT-LCD 之製程主要可區分為 Array、Cell、LCM 等三個階段，如圖 4-1 所 示。前段 Array 製程主要是針對於陣列基板(Thin Flim Transister, TFT)以及彩色濾 光片(Color Filter, CF)基板之基礎製程；中段 Cell 製程是將 TFT 和 CF 基板組合 起來成為一個面板後再切割成適當尺寸之面板的製程；後段 LCM 則是在面板上 加入控制 IC、電路板、顯示光源等，成為一個完整之液晶顯示模組的製程。本 研究則是以 TFT-LCD 製程中之 LCM 段的背光板框架組裝為例，進行實例驗證，
其機構設計機能之主要項目包括：機構強度、組裝信賴度及外觀，如圖 4-2 所示。
35 Array Process
玻璃清洗
Cell Process CF/玻璃清洗
Module Process ACF 貼片
36
階段一：功能需求之瞭解與失效分析 Step 1. 進行失效模式與效應分析
根據相關文獻及專業工程人員的意見，針對機構設計機能之主要項目：機構 強度、組裝信賴度及外觀，進行失效模式與效應分析(FMEA)，經評估計算可以 得知，產品潛在失效模式中，風險優先數(RPN)最高的前三項分別為：(1) 蟲蟲 Mura(RPN=49)；(2) 因 Lamp Holder 與低壓線接觸無保護而造成低壓線被 Lamp Holder 壓破(RPN=48)；(3) LGP 跳脫(RPN=48)。如表 4-1 所示。
階段二：關鍵失效模式分析
Step 2. 發展功能需求與 TRIZ 39 項工程參數之關聯性矩陣
透過專業工程人員之協助，利用專家訪談的方式訂定功能需求與 TRIZ 39 項 工程參數間之關聯程度，進而發展功能需求與工程參數關聯性矩陣。舉例來說，
在人員組裝的過程中，雖然使用之零組件其製造是否與設計規格相符可能會影響 人員的組裝，但是，絕大多數造成不良的原因仍為組裝過程中之人為因素，因此，
「製造準確度」和「降低人員組裝過程中所造成的不良」兩者之間具有輕微關聯 性，如表 4-2 所示。
37
RPN 20 10 40 20 48 32 32 32 49 32 16 48 40 30 30 30 24
檢測度 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 1
檢測 實物確認 Design Review Design Review Design Review Design Review Design Review Design Review Design Review Design Review Design Review 實物確認 Design Review 尺寸量測 Design Review Design Review Design Review Design Review
現行的設計 預防 要求供應商加工平滑 之R角 LGP R角為0.5mm Housing未支撐LGP Housing未支撐LGP 挾持量0.5mm 支撐距離1.2mm Gap = 0.2mm 距離1.2mm 玻璃四邊磨邊 低壓線較高壓線長 Lamp Holder毛邊向內 rubber高於Lamp holder 0.1mm 調整鐵框opening area 補強深度為0.25mm 上擴散片更換厚度較 厚之Film gap = 0.06mm 使用單O型O-ring Lamp holder 夾LGP
發生度 4 1 8 4 4 4 4 4 7 4 2 2 5 6 6 6 6
潛在失效原因 LGP Stopper處R角不夠平 滑 LGP R角過小 Housing拔模角過大 Housing R角過小 Holder夾持LGP不足 背板stopper與LGP接觸面 左右減去gap後支撐面不足 Housing stopper與LGP之Y 方向Gap過大 LGP與燈管距離過近 玻璃四邊未磨邊 高低壓線等長長度，受力於 高壓燈管線 Lamp Holder毛邊向外 Lamp Holder與低壓線接觸 無保護 Metal Frame壓住Cell gap過 小 使用較薄的擴散片 擴散片與上膠框gap過大 使用雙C型O-ring Reflector sheet未緊貼LGP
嚴重度 5 5 5 5 6 8 8 8 7 8 8 8 4 5 5 5 4
潛在失效效應 漏光 漏光或暗線 燈管受撞擊斷裂 燈管受撞擊斷裂 燈管受撞擊斷裂 模組出現異物刮 傷Panel或Film 無法點燈 無法點燈 外觀不良 外觀不良 外觀不良 漏光
潛在失效模式 LGP破裂 LGP跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被 Lamp Holder壓破 Pooling Film點燈後翹曲 O-ring漏光 上下亮線
功能需求 通過 50G 11ms衝 擊測試 通過Bumping Test 降低人員組裝過程 中造成的不良 外觀檢測無異常
表4-1失效模式與效應分析 項目 機構強度 組裝信賴度 外觀
38
表 4-2 功能需求與工程參數關聯性矩陣表
通過50G 11ms 衝擊測試
39
潛在失效模式
工程參數
Step 3. 發展潛在失效模式與 TRIZ 39 項工程參數之關聯性矩陣
利用專家訪談的方式發展潛在失效模式與工程參數關聯性矩陣。舉例來說，
Mura 為一重要之顯示器缺陷，其典型的表現為顯示器在均勻顯示亮度時，出現 低對比度的斑點、汙跡、各種形狀及尺寸的條紋等，因此，「可靠度」和「蟲蟲 Mura」兩者之間具有絕對關聯性，如表 4-3 所示。
表 4-3 潛在失效模式與工程參數關聯性矩陣表
04.靜止物體的長度 1 3 1 0 1 4 3 1 0 0
06.靜止物體的面積 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0
10.力量 2 0 0 0 0 0 0 2 0 0
11.張力、壓力 0 0 0 2 3 0 0 0 0 0
12.形狀 3 0 0 1 0 0 0 0 0 0
13.物體穩定性 2 4 2 4 2 3 3 2 2 1
14.強度 0 4 0 0 2 4 0 0 0 0
21.功率 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0
25.時間的浪費 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0
26.物質數量 1 0 0 0 0 0 0 3 2 1
27.可靠度 3 4 2 5 2 4 0 0 0 0
28.量測準確度 1 0 0 4 0 5 3 0 0 0
29.製造準確度 1 3 1 0 0 4 3 0 0 0
31.有害副作用 2 3 3 4 3 5 4 1 1 1
36.設備複雜性 1 3 1 4 0 0 0 0 0 0
37.控制複雜性 1 2 1 2 1 3 3 1 1 1
38.自動化程度 3 4 2 3 0 0 0 0 0 0
LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點燈後翹曲 O-ring 漏光 上下亮線
40
Step 4. 評估工程參數之權重值
考量專業工程人員的意見及工程上的需求，藉由公式 3-1 進行各功能需求重 要性程度之評估，如「通過 Bumping Test」的加權值為 0.05。接續計算各工程參 數之權重值，例如：「有害副作用」的權重值為 13.40%，「可靠度」的權重值為
0.0293 0.0500 0.0320 0.0308
04.靜止物體的長度 1 0 1 1 0.09 2.76%
3.33 100.00%
權
41
潛在失效模式
工程參數
Step 5. 發展潛在失效模式與加權後工程參數之關聯性矩陣
將 Step 3 所獲得之關聯值與工程參數權重值相乘，以建立「潛在失效模式與 加權後工程參數之關聯性矩陣」，如表 4-5 所示。舉例說明，「LGP 跳脫」與「靜 止物體的長度」關聯值為 3，「靜止物體的長度」權重值為 2.76%，故加權後之關 聯值為3×2.76%=0.08。
表 4-5 潛在失效模式與加權後工程參數關聯性矩陣表
04.靜止物體的長度 0.03 0.08 0.03 0.00 0.03 0.11 0.08 0.03 0.00 0.00 06.靜止物體的面積 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 10.力量 0.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.09 0.00 0.00 11.張力、壓力 0.00 0.00 0.00 0.13 0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12.形狀 0.08 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13.物體穩定性 0.20 0.40 0.20 0.40 0.20 0.30 0.30 0.20 0.20 0.10 14.強度 0.00 0.22 0.00 0.00 0.11 0.22 0.00 0.00 0.00 0.00 21.功率 0.13 0.13 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.時間的浪費 0.00 0.00 0.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26.物質數量 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.20 0.13 0.07 27.可靠度 0.34 0.46 0.23 0.57 0.23 0.46 0.00 0.00 0.00 0.00 28.量測準確度 0.03 0.00 0.00 0.11 0.00 0.14 0.08 0.00 0.00 0.00 29.製造準確度 0.03 0.08 0.03 0.00 0.00 0.11 0.08 0.00 0.00 0.00 31.有害副作用 0.27 0.40 0.40 0.54 0.40 0.67 0.54 0.13 0.13 0.13 36.設備複雜性 0.04 0.12 0.04 0.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 37.控制複雜性 0.05 0.10 0.05 0.10 0.05 0.16 0.16 0.05 0.05 0.05 38.自動化程度 0.24 0.32 0.16 0.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點燈後翹曲 O-ring 漏光 上下亮線
42 的情況下，LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura，其失效問題在系統中的總影響幅度為
13
LGP Shift 0.13 0.00 0.00 0.13 0.30 0.27 0.50 0.80 0.83 0.93 3.89
蟲蟲Mura 1.13 0.61 1.25 0.00 1.32 0.82 1.31 1.95 1.95 2.05 12.39
燈管線受拉扯斷裂 0.43 0.19 0.30 0.20 0.00 0.19 0.53 0.80 0.83 0.93 4.40
低壓線被Lamp Holder壓破 1.22 0.53 1.23 0.66 1.15 0.00 0.93 1.76 1.79 1.89 11.16
Pooling 0.69 0.34 0.59 0.28 0.62 0.06 0.00 0.89 0.92 1.02 5.41
Film點燈後翹曲 0.13 0.29 0.29 0.32 0.29 0.29 0.29 0.00 0.19 0.35 2.44
O-ring漏光 0.06 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.00 0.00 0.16 1.00
上下亮線 0.00 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.00 0.00 0.00 0.42 12.39
最大值
LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點燈後翹曲 O-ring 漏光 上下亮線 加總值
43
Step 7. 建立標準化直接關係矩陣
根據表 4-6 尋找加總值中的最大值 max( )
1
∑
1≤ =
≤ n
j n ij
i Z ，經計算後可以得知最大值 出現在「蟲蟲 Mura」列，即1.13+0.61+L+1.95+2.05=12.39。因此，將 Step 6 所建立之直接關係矩陣除以 12.39，可得到標準化直接關係矩陣。舉例說明，在 表 4-6 中 LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura 之影響幅度為 0.13，經標準化後其影響幅度 為 0.13/12.39 = 0.01，如表 4-7 所示。
表 4-7 標準化直接關係矩陣表
LGP 破裂 0.00 0.02 0.04 0.03 0.07 0.05 0.08 0.08 0.09 0.10 LGP 跳脫 0.08 0.00 0.09 0.05 0.10 0.05 0.11 0.15 0.16 0.16 LGP Shift 0.01 0.00 0.00 0.01 0.02 0.02 0.04 0.06 0.07 0.08 蟲蟲Mura 0.09 0.05 0.10 0.00 0.11 0.07 0.11 0.16 0.16 0.17 燈管線受拉扯斷裂 0.03 0.02 0.02 0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.07 0.08 低壓線被Lamp Holder壓破 0.10 0.04 0.10 0.05 0.09 0.00 0.08 0.14 0.14 0.15 Pooling 0.06 0.03 0.05 0.02 0.05 0.00 0.00 0.07 0.07 0.08 Film點燈後翹曲 0.01 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.00 0.02 0.03 O-ring漏光 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 上下亮線 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00
LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點燈後翹曲 O-ring 漏光 上下亮線
44
Step 8. 建立直接/間接矩陣
藉由 Matlab 軟體依據公式 2-2，即計算T = X(I−X)−1，將標準化直接關係 矩陣轉換為直接/間接矩陣，如表 4-8 所示。
表 4-8 直接/間接矩陣表
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10
P1 LGP 破裂 0.03 0.04 0.07 0.05 0.10 0.07 0.11 0.12 0.14 0.15 P2 LGP 跳脫 0.11 0.03 0.13 0.08 0.15 0.08 0.16 0.21 0.23 0.24 P3 LGP Shift 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.03 0.05 0.08 0.09 0.10 P4 蟲蟲Mura 0.13 0.08 0.15 0.03 0.16 0.10 0.16 0.23 0.24 0.26 P5 燈管線受拉扯斷裂 0.04 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03 0.06 0.08 0.10 0.11 P6 低壓線被Lamp Holder壓破 0.13 0.06 0.14 0.08 0.13 0.03 0.13 0.20 0.21 0.23 P7 Pooling 0.07 0.04 0.07 0.03 0.07 0.01 0.02 0.10 0.10 0.12 P8 Film點燈後翹曲 0.02 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 0.04 0.02 0.04 0.06 P9 O-ring漏光 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.02 P10 上下亮線 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01
LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲Mura 燈管線受拉扯斷裂 低壓線被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點燈後翹曲 O-ring 漏光 上下亮線
45
Step 9. 計算中心度(D+R)與原因度(D-R)
根據公式 2-3、2-4 計算直接/間接矩陣各列與各行之總和，分別以 Di及 Rj
表示並加以排序，其中，Di +Rj及Di −Rj分別為中心度與原因度。舉例說明，
P1之中心度為 0.88 0.57 1.45
1
1+ P = + =
P R
D ，如表 4-9 所示。此外，由於傳統 RPN
可能存在著重複數，使得改善活動的優先順序不夠明確，如 LGP 跳脫(RPN=48) 以及因 Lamp Holder 與低壓線接觸無保護導致低壓線被 Lamp Holder 壓破 (RPN=48)。因此，本研究將原因度視為決定改善失效問題之優先順序的基準，
進行重新排序，修正 RPN 存在重複數的問題，如表 4-10 所示。
表 4-9 直接/間接矩陣之行列運算表
列的和 ( D ) 行的和 ( R ) 中心度 ( D+R ) 原因度 ( D-R )
排序 值 排序 值 排序 值 排序 值
P4 1.54 P10 1.30 P4 1.92 P4 1.16 P2 1.42 P9 1.17 P2 1.76 P2 1.08 P6 1.34 P8 1.06 P6 1.74 P6 0.94 P1 0.88 P7 0.77 P1 1.45 P1 0.31 P7 0.63 P5 0.73 P10 1.43 P7 -0.14 P5 0.54 P3 0.68 P7 1.40 P5 -0.19 P3 0.44 P1 0.57 P8 1.40 P3 -0.24 P8 0.34 P6 0.40 P9 1.31 P8 -0.72 P9 0.14 P4 0.38 P5 1.27 P9 -1.03 P10 0.13 P2 0.34 P3 1.12 P10 -1.17
表 4-10 傳統 RPN 與 DEMATEL 排序比較表
潛在失效模式 潛在失效原因 RPN 排序 原因度(D-R) 排序 P4 蟲蟲 Mura 玻璃四邊未磨邊 49 1 1.16 1 P2 LGP 跳脫 Holder 挾持 LGP 不足 48 2 1.08 2 P6 低壓線被 Lamp
Holder 壓破
Lamp Holder 與低壓
線接觸無保護 48 2 0.94 3
P1 LGP 破裂 Housing 拔模角過大 40 3 0.31 4 P7 Pooling Metal Frame 壓住 Cell
gap 過小 40 3 -0.14 5
46
中心度 (D+R) -0.50
1.50
1.00 原因度
(D-R)
0.50
0.00
-1.00
-1.50
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Step 10. 繪製因果圖
分別以 D+R 為橫座標、D-R 為縱座標，繪製潛在失效模式之因果圖，如圖 4-3 所示。依據原因度計算的結果，將製程上之潛在失效模式分類為主要失效問 題及次要失效問題，其中「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」、「低壓線被 Lamp Holder 壓破」及「LGP 破裂」屬於必須優先處理的主要失效問題，尤其是前三項失效 模式；依據中心度計算之結果可以得知，「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線 被 Lamp Holder 壓破」三項失效模式與製程失效問題之間具有高度的關聯性，即 當製程發生失效問題時，有極大的可能為「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」或「低壓 線被 Lamp Holder 壓破」。因此，因果圖凸顯出產品失效之情況主要來自於製程 中的「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線被 Lamp Holder 壓破」三項關鍵失 效模式。
圖 4-3 因果圖
中心度 (D+R) 原因度
(D-R)
P1. LGP 破裂 P3. LGP Shift
P5. 燈管線受拉扯斷裂 P7. Pooling
P9. O-ring 漏光
P2. LGP 跳脫 P4. 蟲蟲 Mura
P6. 低壓線被 Lamp Holder 壓破 P8. Film 點燈後翹曲
P10. 上下亮線
47
階段三：改善與驗證 Step 11. 建立矛盾矩陣
由於 FMEA 缺乏對改善建議其可能引發的惡化效應進行分析，而導致有產 生不良後果之虞。因此，本研究結合 TRIZ 理論中的矛盾矩陣，利用 FMEA 所提 供之潛在失效原因作為矛盾矩陣中所要改善的項目，再經由矛盾矩陣告知相對惡 化的項目，並提供改善惡化項目之建議解決方法。
將 Step 10 所獲得之關鍵失效模式：「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線 被 Lamp Holder 壓破」，分別透過 TRIZ 理論中的矛盾矩陣，找到所對應之 40 項 發明原則，如表 4-11 所示。
Step 12. 改善成效之驗證
由表 4-11 所建議之 40 項發明原則中，針對各關鍵失效模式找尋合適的發明 原則，作為擬定改善對策之方向，並利用 FMEA 的評估模式於改善活動後重新 計算 RPN 值，以確認改善活動之可行性及有效性，如表 4-12。說明如下：
1. 蟲蟲 Mura：採用「抽取」原則，將玻璃四邊進行磨邊的動作，減少失效問 題的發生，並透過光學檢測技術取代人工方法進行邊緣瑕疵檢測，以確保後
1. 蟲蟲 Mura：採用「抽取」原則，將玻璃四邊進行磨邊的動作，減少失效問 題的發生，並透過光學檢測技術取代人工方法進行邊緣瑕疵檢測，以確保後