萃思(TRIZ)方法之實務應用-以液晶螢幕翻轉裝置為例

國立交通大學

管理學院（工業工程與管理學程）碩士班

碩士論文

萃思(TRIZ)方法之實務應用

-以液晶螢幕翻轉裝置為例

The Practical Application of TRIZ Methodology

- Use Coupling Structure As an Illustration

研究生︰廖文進

指導教授︰沙永傑 博士

萃思(TRIZ)方法之實務應用

-以液晶螢幕翻轉裝置為例

The Practical Application of TRIZ Methodology

- Use Coupling Structure As an Illustration

研 究 生：廖文進 Student : Wen-Chin Liao

指導教授：沙永傑 博士 Advisor : Dr.Yung-Jye Sha

國 立 交 通 大 學

管 理 學 院

工業工程與管理學程碩士班

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Department of Industrial Engineering and Management

College of Management

National Chiao Tung University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master of Business Administration

in

Industrial Engineering and Management

July 2006

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

中華民國九十五年七月

摘要

遵循開發流程且匯集眾人智慧而生成之產品、技術或服務，通常被認定為具 有一定的產業利用價值。但以產業經驗為例，產品、技術或服務在研發或規劃完 成之後，最終得不到顧客信賴及市場接受的實際案例卻屢見不鮮，所以經集體智 慧而生之產品、技術或服務，是否有其方法上的缺失，值得深入探討。 本文係以個人在液晶螢幕翻轉裝置既有的專利為例，探討萃思(TRIZ)方法 應用於上述裝置後所開發的新一代產品。本研究應用萃思(TRIZ)領域中的矛盾 矩陣表、39 參數、40 發明原則、演化趨勢與演化線圖、資料庫資源方法、理想 性分析以及物質-場分析，對上述裝置做一系統化的探討與改良；以改良後的新 一代裝置提出專利申請，並已獲智財局核准通過。 關鍵字: 矛盾矩陣、演化趨勢與演化線圖、理想性分析、物質-場分析

Abstract

The products, technologies and services, which have positive industry values, are produced by the development procedure and human intelligence. However, within the industry experiences, it usually happens that the researched and developed product, technology or service cannot be trusted and accepted by customers and markets. Therefore, the products, technologies and services produced via brainstorming may have a drawback on its methodology, so it is worth to investigate further.

This study is an example of one of my patent in the coupling structure and develops a new generation product by applying TRIZ methodology. In this study, I applied ‘contradiction matrix,’ ‘39 parameters’, ‘40 invention principles’, ‘trend of evolution’, ‘database and resource method’, ‘ideality analysis’ and ‘substance-field analysis’ to research and to better the coupling structure systematically. I also put in this new generation structure for a patent, and than it have been approved by Intellectual Property Office.

Keywords : Contradiction matrix; Trend of evolution; Ideality analysis; Substance- field analysis.

誌謝

由衷感謝沙永傑教授的悉心指導與諄諄教悔，並不斷鼓勵與啟發，使本論文 得以順利完成。恩師創新睿智的學者風範，給予學生在研究與工作上莫大的助 益。同時感謝本論文的口試委員姜台林老師、謝玲芬老師，在口試時給予寶貴的 指導與建議，使論文更趨完善。 此外，感謝創新研究室的諸位學長姐及學弟們，在生活與研究上的協助與指 點。最後，僅以本論文獻給我的父母、愛我的家人以及曾經幫助過我的人，謝謝 你們。 廖文進 謹誌 中華民國九十五年七月 於交通大學工業工程與管理研究所

目錄

中文摘要...i 英文摘要...ii 誌謝 ... iii 目錄 ... iiiv 圖目錄 ...vi 表目錄 ...vii 第一章 緒論 ...1 1.1 前言...1 1.2 文獻回顧...1 1.2.1 設計開發與創新管理相關著作...2 1.2.2 萃思(TRIZ)理論之相關著作...3 1.2.3 萃思(TRIZ)應用於設計之相關文獻...3 1.2.4 萃思(TRIZ)發明原則在專利中的使用次數統計...3 1.3 研究背景...4 1.4 研究動機………...4 1.5 研究目的………...5 1.6 章節結構...5 第二章 萃思(TRIZ)理論簡介...7 2.1 萃思(TRIZ)發展背景...7 2.2 萃思(TRIZ)解決發明性問題的理論機制...7 2.3 萃思(TRIZ)解決矛盾問題的工具...8 2.3.1 四十發明原則...9 2.3.2 技術矛盾... 11 2.3.3 物理矛盾...12 2.4 演化趨勢...12 2.4.1 演化趨勢的一般法則...12 2.4.2 三十一種演化趨勢...13 2.5 資源利用...15 2.5.1 資源之資料庫分類...15 2.5.2 不被期待資源的使用...16 2.6 理想性分析...16 2.6.1 理想性分析的思考程序...16 2.6.2 知識與效應資料庫...17 2.7 物質–場方法...17 2.7.1 物質–場分析圖...17 2.7.2 物質–場方法在使用上的思考程序...18 iv

第三章 應用萃思(TRIZ)方法改良既有液晶螢幕翻轉裝置之設計...19 3.1 既有液晶螢幕翻轉裝置專利介紹...19 3.1.1 專利創作摘要...19 3.1.2 專利申請範圍...19 3.1.3 圖示與圖號說明...21 3.2 技術矛盾分析與結果...24 3.2.1 技術矛盾分析...24 3.2.2 技術矛盾分析之結果...29 3.3 演化趨勢分析與結果...30 3.3.1 演化趨勢分析...30 3.3.2 趨勢的組合...30 3.3.3 演化趨勢分析之結果...31 3.4 資源分析與結果...31 3.4.1 資源分析...31 3.4.2 金屬粉末射出成型製程介紹與優點說明...33 3.4.3 資源分析之不被期待資源的使用...34 3.4.4 資源分析之結果...34 3.5 理想化設計分析與結果...35 3.5.1 理想化設計分析...35 3.5.2 理想化設計分析之結果...36 3.6 物質-場分析與結果 ...37 3.6.1 物質-場分析 ...37 3.6.2 物質-場分析之建議 ...38 3.6.3 物質-場分析之結果 ...38 3.7 應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估...39 3.7.1 改良後之結果說明...39 3.7.2 改良後之效益評估...40 3.8 專利檢索與專利申請...43 3.8.1 液晶螢幕翻轉裝置之專利檢索...43 3.8.2 改良後之新一代液晶螢幕翻轉裝置提出專利申請...45 第四章 結論與後續研究方向 ...47 4.1 結論...47 4.2 後續研究方向...47 參考文獻 ...49 附錄 A：既有液晶螢幕翻轉裝置專利申請說明書與圖示...53 附錄 B：改良後之新一代液晶螢幕翻轉裝置專利申請說明書與圖示...61

圖目錄

圖 2.1：萃思(TRIZ)解決發明性問題的機制...8 圖 2.2：系統化創新流程四步驟...8 圖 2.3：數位相機調整焦距的演化趨勢...12 圖 2.4：系統演化潛力雷達圖...13 圖 2.5：物質-場分析圖...18 圖 3.1：立體結構示意圖...21 圖 3.2：結構分解圖...23 圖 3.3：利用技術矛盾分析改善前之立體結構示意圖...27 圖 3.4：利用技術矛盾分析改善後之立體結構示意圖...27 圖 3.5：利用技術矛盾分析改善前之結構分解圖...28 圖 3.6：利用技術矛盾分析改善後之結構分解圖...29 圖 3.7：材料資源參考圖...32 圖 3.8：製程形成的資源參考圖...33 圖 3.9：資源分析之不被期待資源的使用...34 圖 3.10：物質-場關係圖 ...37 圖 3.11：物質-場分析的特定問題轉換 ...38 vi

表目錄

表 2.1：四十個發明原則...9 表 2.2：矛盾矩陣(部份)...11 表 2.3：三十一種演化趨勢...14 表 3.1：立體結構示意圖與結構分解圖之圖號說明...22 表 3.2：技術矛盾分析之結果...30 表 3.3：演化趨勢分析之結果...31 表 3.4：資源分析之結果...35 表 3.5：理想化設計分析之結果...37 表 3.6：物質-場分析之結果...39 表 3.7：應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估...40

第一章 緒論

1.1 前言

過去臺灣產業所引以為傲的彈性與成本，品質，交期 (CQD) ，已在產業 不斷西進的板塊移動下，逐漸喪失優勢，為了提高產品的附加價值與獲取比其他 同業較高的毛利，企業無不在創新技術與研發管理卯足全力。企業有效的運用萃 思(TRIZ)系統化創新方法，不但可為創新與改善提供更堅實的基礎，也可以降 低產品在開發之後得不到市場或客戶的認同，進而縮短研發時程，降低研發成 本，在新產品導入量產之後仍然可應用相關工具據以做品質、成本、流程等改善。 萃思(TRIZ)方法亦可應用於事業競爭策略的擬定，例如將產品或服務的細節加 以複雜化，以防止對手快速進入高毛利的競爭市場。 對於不同的產業、產品或服務之創新方法或可做一系統化分類，使得創新的 工作成為可標準化與可步驟化，並可從中預測產品或服務之未來趨勢。另一方 面，創新一但被系統化之後，創新便不再只有研發人員才可涉足，而是全民皆可 參與。因此，愈來愈受企業所重視的萃思(TRIZ)方法，應可對未來的創新與改 善提供一個異於傳統集體智慧思考的程序或觀點。

1.2 文獻回顧

萃思(TRIZ)為俄文 Teoriya Reshniya Izobretatelskikh Zadatch 的縮寫，原意 為發明性問題解決理論，係透過歸納全世界創新發明者的新穎性想法及問題改善 的具體內涵，使創新可以依系統化的方式進行思考，跳脫個人思考慣性的侷限， 以導引產品朝正確的方向創新。

萃思(TRIZ)方法，可彌補設計者的知識領域寬度不足、設計者的心理障礙

以及缺乏系統性的缺點，愈來愈多的企業逐漸重視與落實創新，諸多研發與創新 的想法也不斷的被提出，而關於萃思(TRIZ)方法的應用，近年來已逐漸被西方 國家所重視，同時也在全球引起廣泛的討論。 1.2.1 設計開發與創新管理相關著作 吳【1】指出如果深入觀察企業或社會創新活動的進行，應區分成創意、創 新與創業三種不同的概念與階段。又進一步指出，所謂創意，指的是所有獨特、 新穎、適當、有用的觀念、想法或作品，它可以是一個生活上的點子、一項科學 上的發明或是一款藝術的創作。創新指的是將創意形成具體的成果或產品，能為 顧客帶來新的價值，且得到公眾認可者。例如:經過專業審查在學術期刊刊登並 得到普遍共鳴的論文;在各項比賽中脫穎而出，受眾人矚目的各項創作;或是得到 機構主管與內部成員共同認可的制度調整;以及經過市場考驗，被消費者普遍接 受的新材料，新製程，新產品或新的經營模式。 創業指的是創新能夠形成新的產品標準或新的經營模式，同時匯聚足夠的資 源，而讓其持續存在者。學校中新設的系所;學者將某一理論形成一個學派;或是 企業中將某一新產品開發完成後發展一個新的公司或新的事業部，都可以稱做是 創業。 Hitoshi【2】指出在研究的初期階段，引發研究動機的常常是研究者個人的 好奇心使然，而接下來的階段則是為了實現一般性的願望。在對研究成果加以商 業化並因而得以開花結果之後，研究則是配合企業要求進行的，企業進行的研究 大多採行此一模式，因此便需講究研究的效率。 Kim【1】提出新價值曲線，並指出大部份公司一心與對手較勁，因此，它 們的策略通常大同小異，結果，它們只能在成本或品質方面，硬碰硬的競爭。如

創新，需要不同的競爭心態，以及有系統地探索機會。

1.2.2 萃思(TRIZ)理論之相關著作

Altshuller (TRIZ 之父)【3-4】詳細的說明了創新的演繹歷程與萃思(TRIZ) 的方法。Shulyak【5】圖文並茂的解釋了如何使用 40 個創新原則，更提出解決 技術矛盾的三個步驟。Rantanen【6】提出經由萃思(TRIZ)常用工具的分析而得 到最終理想化結果的模式，也指出了解決發明性問題的九個實用步驟。Mann【7】 則對 40 個創新原則、問題定義與探索、技術與物理矛盾、演化趨勢、理想性、 資源以及物質-場等方法提出詳細的說明。 1.2.3 萃思(TRIZ)應用於設計之相關文獻 Cho 等人【8】藉由找出發明原則與物質-場分析，有效的解決了攝影機材料 成本過高的問題。Mann【9】利用技術矛盾與演化趨勢，成功的設計了活動式槓 桿的扳手設計。Mann【10】利用技術矛盾與理想化設計，解決了相機拍照時會 出現紅眼的問題。Lee【11】藉由物理矛盾與品質機能展開，成功的設計了省水 沖洗式馬桶。Gennady【12】經由理想化設計與資源的觀念，改善了車輛的安全 性。Liu【13】則提出了將 TRIZ 方法與綠色環保產品設計做結合。Feng 等人【14】 利用重覆使用技術矛盾，提高了自動封口機的使用效率。 1.2.4 萃思(TRIZ)發明原則在專利中的使用次數統計 Zhang 等人【15】分析了 2002 年全世界與機械相關的專利，歸納了各發明 原則所使用的次數以及產品在生命週期的各階段所展現的創新層級。Mann 等人 【16】則利用專利資料庫，檢索了超過 150,000 件專利，將古典與現代的發明原 則做一常用順序上的比較，從而理解隨著時間改變，常用的發明原則也會有所不 同，因此更新常用順序是必要的，讀者也能體會各領域的常用原則不同，可以嘗 試列出各領域的常用發明原則以供使用。 3

1.3 研究背景

現今的數位相機、數位攝錄影機與掀蓋式的照相手機，除了與一般傳統式產 品有相同的取景鏡之外，還設有一液晶螢幕以便於使用者觀看正在拍攝或己拍攝 完成的影像。大多數的液晶螢幕皆以一翻轉裝置樞接在數位產品的主體，使液晶 螢幕在未使用狀態下，可收折以達到保護液晶螢幕的效果。 然而在上述產品上的翻轉裝置僅提供液晶螢幕收折及打開呈 90 度兩種狀 態，此時液晶螢幕打開時的視角與數位產品鏡頭所拍攝的視角相同，當使用者想 要拍攝非一般角度的景物時，由於取景鏡是不能移動的，因此使用者必須配合景 物及數位產品的角度拍攝，如此對使用者操作上造成相當大的不便。此外由於上 述產品的翻轉裝置僅允許液晶螢幕掀開及閉合，當使用者想要以鏡頭對準自己拍 攝時，便無法看到按鍵，造成操作上相當的困擾。 於是具有可收折並提供液晶螢幕翻轉的双軸式翻轉裝置便應運而生。可惜的 是，國內的相關業者空有優越的製造技術與成本控管能力，但在專利迴避設計及 產品可靠度方面與日、韓業者相較仍乏善可陳。

1.4 研究動機

液晶螢幕翻轉裝置為數位相機、數位攝錄影機與掀蓋式的照相手機之關鍵性 零組件，然而以目前市面上的系統產品來看，絕大部份的系統廠商依舊使用日、 韓業者所供應的液晶螢幕翻轉裝置來配合產品的組裝與出貨，換言之，日、韓業 者所供應的液晶螢幕翻轉裝置佔有市場上的絕對優勢。 反觀國內的相關業者，不論是在專利上的開發或裝置的品質都遠不如日、韓 業者，如此一來，對上述裝置的議價能力便流於捉襟見肘，對於供貨時程的掌握

度更不易拿捏。探究其最大原因為，國內的設計業者僅運用集體創意與比較市場 上同類型的裝置來做為新裝置設計的基礎，此方法的缺點為設計者的知識領域寬 度有限、設計者的心理障礙及缺乏系統性，往往在新的裝置設計完成之後才發 現，其品質與成本的競爭力仍遠不如日、韓業者所生產的同類型產品，在專利申 請時遭核駁的案例更屢見不鮮，而萃思(TRIZ)方法正可以克服這些缺點。 有鑑於此，本文希望透過萃思(TRIZ)方法來對上述裝置做一系統化的探討 與改良，整理在使用各方法後所得到的結果並予以評價，進而提出一種在品質與 成本上皆具優勢的液晶螢幕翻轉裝置並提出專利申請。

1.5 研究目的

根據以上研究動機，本研究擬以液晶螢幕翻轉裝置為例，藉由萃思(TRIZ) 常用方法的探討來對上述裝置做一系統化的與應用與改良，希望能達到以下目 的: (1) 藉由萃思(TRIZ)方法，將學術理論和實際應用相結合，以增加研究價值並驗 證其成果。 (2) 比較萃思(TRIZ)方法在應用於上述裝置後所產生之結果並予以評價。 (3) 利用本文所建議之解題論點，協助設計者快速找到產品創新的概念。 (4) 利用經萃思(TRIZ)方法改良後的新一代裝置來提出專利申請。

1.6 章節結構

本文共以四章呈現：第一章為緒論，主要在闡明本文之研究背景、動機與目 的，並對此領域的重要著作做一回顧，同時對章節結構做一簡單介紹。第二章介 紹萃思(TRIZ)方法的發展背景，並對萃思(TRIZ)方法做一使用上的介紹。第三 章為應用萃思(TRIZ)方法改良既有液晶螢幕翻轉裝置之設計，除了對既有液晶 5

螢幕翻轉裝置專利做一介紹及改良，並提出建議之解題論點以協助設計者快速找 到產品創新的概念。進行專利檢索確保創新內容的新穎性之後，利用改良後之新 一代液晶螢幕翻轉裝置提出專利申請。第四章為結論與後續研究方向。

第二章 萃思(TRIZ)理論簡介

2.1 萃思(TRIZ)發展背景

萃思(TRIZ)是俄文字首的縮寫，所代表的意思是「發明性問題解決理論」。 其強調發明或創新可依一定的程序與步驟進行，而非僅是匯集眾人意見的腦力激 盪而已。Genrich Altshuller 從 1950 年代開始此項研究，其研究團隊逐一檢視超 過二十萬件以上的專利，從中歸納成四十個發明原則，並發展出矛盾矩陣 (Contradiction Matrix)做為解決技術矛盾(Technical Contradiction)時的思考方 向。

Altshuller 從 1946 年起從事發明性問題解決的研究【29】，1956 年完成理想 性原理(Ideality)。1956 年到 1971 年完成技術矛盾中的 40 項發明原則(40 Principles)與 39 項工程參數(39 Parameters)。1979 年完成物理矛盾中的四種分 離原則(Separation Principles)。1977 年完成物質-場(Su-Field)分析。1974 年到 1985 年完成 76 種標準解(76 Standards)。1969 年到 1979 年完成演化的類型 (Patterns of Evolution)。1959 年到 1985 年完成發明性問題解決方法(ARIZ)。

萃思(TRIZ)理論目前有許多專家學者正持續進行改良與研究，相關的組織 或學會也在全球快速增加當中。臺灣則在 2005 年成立了中華萃思(TRIZ)學會， 由沙永傑院長當選為第一屆理事長。

2.2 萃思(TRIZ)解決發明性問題的理論機制

萃思(TRIZ)解決發明性問題的思考流程如圖 2.1。首先找出需要改善的因 素(問題點)，將欲解決的問題透過萃思(TRIZ)方法以特徵參數的方式呈現，再 對應至標準的解決方案得到發明原則或解決問題的方向，最後獲得一非妥協方案 7

而解決原問題。 標 準 問 題 特 定 問 題 標 準 解 解決原問題 資料庫 (矛盾矩陣) 運算元 抽象化 特定化 參數特徵 發明原則 非妥協方案 解題的概念 (轉換) 改善方 惡化方 另萃思(TRIZ)用四個步驟來進行系統化創新流程，可以圖 2.2 表示【4】， 即定義問題→選擇工具→解決問題→評估。在第二步驟選擇工具方面，萃思 (TRIZ)所提供之工具包括：三十九個特徵參數(39 Parameters)與四十發明原則 (40 Inventive Principles)、矛盾矩陣(Contradiction Matrix)、演化趨勢(Trends of Evolution)、資源(Resources)、理想化設計(Ideal Final Result)、物質–場方法 (Su-Field)…等。 Define 定義問題 Select tools 選擇工具 Generate solutions 解決問題 Evaluate 評估 圖2.1 萃思(TRIZ)解決發明性問題的機制 圖 2.2 系統化創新流程四步驟【4】

2.3 萃思(TRIZ)解決矛盾問題的工具

萃思(TRIZ)認為只要系統存在，就包含矛盾。以下依序介紹萃思(TRIZ)用 來解決矛盾問題的三種工具，包括四十發明原則、技術矛盾以及物理矛盾。 2.3.1 四十發明原則 在分析與歸納之後，Altshuller整理出三十九個系統特徵參數，並且將其與四 十個發明原則相對應，現將四十發明原則【5】表列如下: 表 2.1: 四十個發明原則 1. 分割 Principle 1. Segmentation 2. 分離 Principle 2. Taking out 3. 局部品質 Principle 3. Local quality 4. 非對稱性 Principle 4. Asymmetry 5. 合併 Principle 5. Merging 6. 多功能 Principle 6. Universality 7. 巢狀結構 Principle 7. Nesting 8. 反重力 Principle 8. Anti-weight

9. 預先反作用 Principle 9. Preliminary anti-action 10. 預先作用 Principle 10. Preliminary action 11. 事先預防 Principle 11. Beforehand cushioning 12. 等位能 Principle 12. Equipotentiality

13. 逆轉 Principle 13. Inverse 14. 曲度 Principle 14. Spheroidality 15. 動態性 Principle 15. Dynamics

16. 不足或過多的作用 Principle 16. Partial or excessive actions 17. 轉變至新的空間 Principle 17. Another dimension

表 2.1:四十個發明原則(續)

18. 機械振動 Principle 18. Mechanical vibration 19. 週期性動作 Principle 19. Periodic action

20. 連續的有用動作 Principle 20. Continuity of useful action 21. 快速作用 Principle 21. Skipping

22. 將有害變成有益 Principle 22. Blessing in disguise 23. 回饋 Principle 23. Feedback

24. 中介物 Principle 24. ntermedialy 25. 自助 Principle 25. Self-service 26. 複製 Principle 26. Copying

27. 拋棄式 Principle 27. Cheap short-living objects 28. 機械系統替代 Principle 28. Mechanics substitution 29. 使用氣體或液體 Principle 29. Pneumatic and hydraulics 30. 彈性殼和薄膜 Principle 30. Flexible shells and thin films 31. 多孔材料 Principle 31. Porous materials

32. 顏色改變 Principle 32. Color changes 33. 同質性 Principle 33. Homogeneity

34. 丟棄與復原 Principle 34. Discarding and recovering 35. 參數改變 Principle 35. Parameter changes

36. 相轉變 Principle 36. Phase transitions 37. 熱膨脹 Principle 37. Thermal expansion 38. 使用強氧化劑 Principle 38. Boosted interaction 39. 鈍性環境 Principle 39. Inert atmosphere 40. 複合材料 Principle 40. Composite structures

2.3.2 技術矛盾

當系統內的兩個不同參數互相衝突時，表示該系統內存在技術矛盾。在遭遇 技術矛盾的時候，通常使用矛盾矩陣來解決問題，此矩陣為一個二維矩陣，行代 表欲改善之參數，列代表惡化之參數，兩矛盾參數對應的欄位則為萃思(TRIZ) 所建議使用的發明原則。本文使用「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage) 【7】來做現狀、矛盾矩陣與發明原則之間的分析，階段 1:找出需要改善的因素； 階段 2:對照需要改善的因素於矛盾矩陣表之參數；階段 3:列出可能的解題方 向；階段 4:確認解題的方向是否伴隨矛盾出現；階段 5:將參數相互比對並找出 可能的發明原則。矛盾矩陣如表 2.2。 表 2.2: 矛盾矩陣(部分)【4】 1 9 21 39 　 　 　 　 惡化的特徵 改善的特徵 移 動 物 體 的 重 量 … 速 度 … 功 率 … 生 產 力 1 移動物體的重量 2,8 15,38 12,36 18,31 35,3 24,37 … 9 速度 2,28 13,38 19,35 38,2 - … 21 功率 8,36 38,31 15,35 9 28,35 34 39 生產力 35,26 24,37 - 35,20 10 11

2.3.3 物理矛盾

當系統內需要使用同一參數的互斥特性時，表示該系統內存在物理矛盾。 遭遇物理矛盾的時候，通常以空間、時間、條件、系統移轉四種不同的區隔策略 來解決問題；即物理矛盾問題的四種類型。萃思(TRIZ)根據不同的區隔策略， 所建議使用的發明原則也有所不同。

2.4 演化趨勢

2.4.1 演化趨勢的一般法則 要推測產品、技術或服務的最新趨勢並非易事，換句話說，誰掌握了趨勢， 誰就可能是市場的主導者。趨勢可以是解決問題的工具，也可以是發明創新方向 的指引，透過演化線圖可協助使用者了解現有的最新趨勢，除了提供創意的來源 之外，經由與演化趨勢的相互比較，也可確保創新內容的水準。 圖 2.3 以數位相機調整焦距為例，說明其演化趨勢的一般法則，雖然初期有 成本上的增加，但長期而言，演化是有利的，系統化方法所開發的新產品會導致 顧客的更滿意。 圖 2.3 數位相機調整焦距的演化趨勢 按鍵調焦 全自動調焦 利益的增加 手動調焦 半自動調焦 技術難度或風險的增加 (初期成本可能會增加) (時間)

此外，可藉由繪製演化潛力雷達圖(Evolutionary potential radar plot)來了解現 有系統演化情況、系統演化潛力以及系統的演化極限。圖 2.4 為系統演化潛力雷 達圖，外圍數字表示系統內的各演化趨勢；深色區域表示現有系統演化情況；空 白區域表示演化潛力，系統演化不明顯之處，即表示此趨勢較有演化的潛力，可 能潛藏著較多發明與創新的機會；最外圈表示演化極限，當一趨勢演化達極限 時，表示系統內的此一趨勢將不再演化或已經無演化之必要，也可能表示此一趨 勢將由另一全新或革命性的趨勢所取代。 最外圈表示 演化極限 空白區域表 示演化潛力 深色區域表示現 有系統演化情況 外圍數字表示系統 內的各演化趨勢 圖 2.4 系統演化潛力雷達圖【7】 2.4.2 三十一種演化趨勢 Darrell Mann【7】整理出了三十一種演化趨勢，為演化趨勢文獻裡較完善者。 他除了將既有的趨勢明確細分外，也提出了多項新的趨勢。現將三十一種演化趨 勢表列如下： 13

表 2.3:三十一種演化趨勢 1. 智慧型材料 Trend 1. Smart materials 2. 空間分割 Trend 2. Space segmentation 3. 表面分割 Trend 3. Surface segmentation 4. 物體分割 Trend 4. Object segmentation

5. 縮小的趨勢 Trend 5. Evolution macro to nano scale 6. 網狀與纖維 Trend 6. Webs and fibers

7. 降低密度 Trend 7. Decreasing density 8. 增加不對稱性 Trend 8. Increasing asymmetry 9. 打破周界 Trend 9. Boundary breakdown

10. 幾何的演化（線性） Trend 10. Geometric evolution (Linear) 11. 幾何的演化（體積） Trend 11. Geometric evolution (Volumetric) 12. 動態程度 Trend 12. Dynamization

13. 動作協調 Trend 13. Action Co-ordination 14. 節奏協調 Trend 14. Rhythm Co-ordination 15. 非線性設計 Trend 15. Non-linearities

16. 單-雙-多(增加相同物件) Trend 16. Mono-Bi-Poly (Similar) 17. 單-雙-多(增加不同物件) Trend 17. Mono-Bi-Poly (Various)

18. 單-雙-多(增加差異程度) Trend 18. Mono-Bi-Poly (Increasing differences) 19. 減少制動(阻尼) Trend 19. Reduced damping

20. 增加感官的使用 Trend 20. Increasing use of senses 21. 增加色彩的利用 Trend 21. Increasing use of color 22. 增加透明度 Trend 22. Increasing transparency 23. 消費者購買焦點 Trend 23. Customer purchase focus

表 2.3:三十一種演化趨勢(續) 25. 設計點 Trend 25. Design point 26. 自由度 Trend 26. Degrees of freedom 27. 降低系統複雜度 Trend 27. Trimming

28. 控制性 Trend 28. Controllability

29. 降低人為參與 Trend 29. Reducing human involvement 30. 設計方法 Trend 30. Design methodology

31. 降低能源轉換次數 Trend 31. Reducing number of energy conversions

2.5 資源利用

2.5.1 資源之資料庫分類 隨著科技的發展與資本主義的盛行，現代人的生活，幾乎是在恣意的揮霍地 球上有限的資源。從資源回收觀念的推廣到再生能源的利用以及最近興起的太陽 能科技，皆引發人們廣泛的討論。萃思(TRIZ)認為有效的使用各種資源是資源 分析最重要的內涵，無論是系統內或系統外的任何要素，都要善加利用，使其發 揮最大的利益。經由萃思(TRIZ)資料庫之資源分類搜尋，找出已成功在各領域 中使用過的資源並與演化趨勢結合，則可以協助使用者有效確認資源【29】。 萃思(TRIZ)資料庫將資源分類如下【7】: (1) 環境中的資源 (2) 低成本資源 (3) 材料資源 (4) 特別性質資源 (5) 製程形成的資源 15

(6) 與人有關的資源 2.5.2 不被期待資源的使用 找出通常不被人們視為是資源的事物以及將不被期待的和有害的事物轉變 成為有用的資源，則是資源分析的主要作法。以時下相當流行的郵遞廣告傳單為 例，通常廣告傳單外層會先包覆一層塑膠袋，之後再貼上一張印有收件人姓名與 地址的標籤。若以資源的觀點來看待此類傳單，就會發現，外層的塑膠袋與標籤 其實是多餘的包裝，只要在排版與印刷時利用傳單上的某一適當位置印上收件人 姓名與地址即可達到郵遞的目的，此既是利用既有不被期待資源的簡單概念，卻 可獲得成本與環保上的利益。

2.6 理想性設計分析

2.6.1 理想性分析的思考程序 達到理想性設計為萃思(TRIZ)理論的最大目標，欲得到完全的理想性結果 是不容易的事，萃思(TRIZ)也不例外，但萃思(TRIZ)提供了一套較系統化的方 法，協助使用者正確定義問題並產生創新的概念，往理想化的目標前進。理想化 的定義如下: 所有有用的效果或功能 所有有害的效果或功能 理想化= 除了儘量使用固有資源完成工作以及設法減少多餘的資源之外，並應考量在 不影響既有效果或功能的情況下，把有用的效果或功能提昇或把有害的效果或功 能下降，以達到最佳的效果或功能，往理想化的目標前進。

引導出知識性問題，再藉由知識與效應資料庫搜尋，了解其他產品或產業是否有 類似的問題以及透過何種方式解決問題。七個步驟【29】列示如下: (1) 甚麼是系統的最終目標? (2) 甚麼是理想化最終結果? (3) 那些事情阻止我們完成理想化最終結果? (4) 這些事情為什麼阻止我們完成理想化最終結果? (5) 如何使該等事情消失? (6) 可以使用那些資源建構環境? (7) 有否其他人能解決此問題? 2.6.2 知識與效應資料庫 經由思考程序的七個步驟，最後引導出知識性問題，再藉由知識與效應資料 庫搜尋，了解其他產業有否相類似的問題以及解決問題的方法。以清洗衣物為 例，思考程序會引導使用者往其他產業的方向思索，其是否有一般性清洗或去除 污垢的問題，藉由知識與效應資料庫搜尋，可找到超音波(Ultrasound)可能是一 個可行的解決方案。

2.7 物質–場方法

2.7.1 物質–場分析圖 物質–場方法，是用來定義問題與導引解答的一種方法，假設系統存在兩個 物質，簡稱S1和S2，這兩個物質經由一個場而作用，簡稱F，場的型式可以是機 械場、電場、磁場、聲音場、熱場或化學場。 物質和場的關係以一個三角形表示，這個三角形代表系統的一個模型，分析 圖上所顯示的線條型式代表三者之間的利害關係，如圖2.5所示: 17

Field S1 S2 有用的效應 無用的效應 有害的效應 過多的效應 圖2.5 物質-場分析圖【7】 這個三角形可為系統的一個簡單模型，不同的線條型式代表三者的利害關 係。實線表有用的效應，虛線表無用的效應，波浪線表有害的效應，雙實線表過 多的效應。若分析圖中出現虛線或波浪線，表示系統存在需改善的缺點。 2.7.2 物質–場方法在使用上的思考程序 物質-場方法在使用上也有其思考順序【7】，列示如下: (1) 是否為一個完整的物質–場? (2) 它是一個量測問題? (3) 是否為一有害的交互作用? (4) 是否有過多或不足的作用? 上述四個思考順序即為標準解的四大類型，四大類型下共有76個標準解，經 由建構模型來選擇與判斷該選用何組標準解答，繼而發展出解決問題的概念。熟 練於萃思(TRIZ)方法的應用者，也可經由常用的標準解，而得到解題的方向。

第三章 應用萃思(TRIZ)方法改良既有液晶螢幕翻轉裝置

之設計

本章探討應用萃思(TRIZ)方法於液晶螢幕翻轉裝置之設計改良，除了對既 有液晶螢幕翻轉裝置專利做一介紹，並探討各工具在應用後的效益，如 40 個發 明原則、技術矛盾、演化趨勢、資料庫資源方法、理想性分析以及物質-場分析。

3.1 既有液晶螢幕翻轉裝置專利介紹

既有專利為個人在 2003 年所獲得，專利名稱為液晶螢幕翻轉裝置，公告號 為 00545856。以下僅列出專利創作摘要、專利申請範圍與部份圖示，詳細的專 利申請書與圖示請參考附錄 A：既有液晶螢幕翻轉裝置專利申請說明書與圖示。 3.1.1 專利創作摘要 本創作係揭露一種液晶螢幕轉動裝置，包括一具有軸接座之支撐座體，其上 係設有一固定板，並有一第一轉軸穿設在軸接座內，且第一轉軸二端係固接在一 影像攝影裝置上；二連接件之一端套設在第一轉軸二側，另一端則鎖固在固定板 上，使第一轉軸可在軸接座與連接件中轉動；另有一旋轉片位於支撐座體下方， 作為連接液晶螢幕之用，再利用一第二轉軸穿過旋轉片與支撐座體而鎖固在支撐 座體上，以利用第二轉軸之作用使液晶螢幕旋轉，並利用第二轉軸之作用，使液 晶螢幕翻轉。本創作亦可調整轉動所需之扭力，並具有維修容易及低維修成本之 優點。 3.1.2 專利申請範圍 (1) 一種液晶螢幕轉動裝置，其係裝設在一影像攝取裝置上，用以翻轉或旋轉一 液晶螢幕，該液晶螢幕轉動裝置包括：一支撐座體，其上係設有一軸接座； 19

一固定板，其係固定在該支撐座體上；一第一轉軸，係穿設在該軸接座內， 該第一轉軸之二端係固接在該影像攝影裝置上；二連接件，其一端係分別套 設在該第一轉軸二側，另一端則鎖固在該固定板上，使該第一轉軸可在該軸 接座與該二連接件中轉動；一旋轉片，位於該支撐座體之下方，用以連接裝 設該液晶螢幕；及一第二轉軸，其係貫穿該旋轉片與該支撐座體，並利用一 螺帽裝設於該支撐座體上，使該第二轉軸可帶動該旋轉片於該支撐座體上轉 動。 (2) 如申請專利範圍第 1 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在該支撐座體上更設 有一彈片，其係具有二相對凸點，在該彈片上則設置一卡固塊，且該第二轉 軸可依序穿過該旋轉片、該支撐座體、該彈片及該卡固塊而與該螺帽鎖固在 一起，該第二轉軸係同時帶動該旋轉片、卡固塊同時轉動，使轉動後之該卡 固塊係卡設在該彈片上的凸點。 (3) 如申請專利範圍第 2 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在該旋轉片與該卡固 塊上之穿孔形狀係與該第二轉軸形狀相配合，以藉此使該第二轉軸可帶動該 旋轉片、卡固塊一起轉動。 (4) 如申請專利範圍第 2 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在裝設該彈片之該支 撐座體上係設有二固定孔，且該彈片二側則形成有二彎折部，使該彈片之二 彎折部恰可卡固在該二固定孔內而固定於該支撐座體上。 (5) 如申請專利範圍第 1 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在該支撐座體且位於 該軸接座之二側各設有一支撐塊，以分別支撐套接在該第一轉軸上的該二連 接件。 (6) 如申請專利範圍第 1 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在該第一轉軸之二側 各裝設有一定位塊，以限制或定位該第一轉軸的轉動角度。 (7) 如申請專利範圍第 1 項所述之液晶螢幕轉動裝置，其中在該支撐座體上更設 有數卡榫，以裝設固定該固定板。

3.1.3 圖示與圖號說明 下圖 3.1 為立體結構示意圖:第一轉軸(28)穿過支撐座體(12)，再利用兩連接 件(34)做緊配固定，此時旋轉片(50)則連接支撐座體(12)與液晶螢幕(54)，當延著 A 方向旋轉液晶螢幕(54)時，可帶動第一轉軸(28)在連接件(34)中旋轉，以達到液 晶螢幕(54)上翻的目的。 圖 3.1 立體結構示意圖 21

圖號說明： 表 3.1:立體結構示意圖與結構分解圖之圖號說明 10 液晶螢幕轉動裝置 12 支撐座體 14 軸接座 16 支撐塊 18 穿孔 20 固定孔 22 卡榫 24 固定板 26 孔洞 28 第一轉軸 30 連接端 32 定位塊 34 連接件 36 彈片 38 穿孔 40 凸點 42 彎折部 44 卡固塊 46 穿孔 48 凸塊 50 旋轉片 52 穿孔 54 液晶螢幕 56 第二轉軸 58 螺帽 下圖 3.2 為結構分解圖:第二轉軸(56)穿過旋轉片(50)、支撐座體(12)、彈片(36) 與卡固塊(44)之後以螺帽(58)固定，當延著 B 方向旋轉液晶螢幕(54)時，可帶動 第二轉軸(56)與卡固塊(44)於彈片(36)上旋轉，以達到液晶螢幕(54)旋轉的目的。 凸點(40)則提供旋轉角度定位(頓點)的功能。

圖 3.2 結構分解圖

3.2 技術矛盾分析與結果

3.2.1 技術矛盾分析 矛盾是萃思(TRIZ)思維中一項核心的部份，也就是說，只要系統存在，就 包含矛盾。下方先列出既有之液晶螢幕翻轉裝置在使用時的問題點、希望改善的 項目以及此裝置的設計關鍵，之後再以「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage)【7】來做現狀、矛盾矩陣與發明原則之間的分析: 既有專利的問題點: (1) 耐磨性不佳 (2) 轉動時不順暢 (3) 零件數過多導致生產成本較高 希望改善的項目: (1) 增加耐磨性，提高使用壽命 (2) 提高轉動時的順暢度 (3) 減少零件數量，降低生產成本 設計關鍵: 支撐座體(圖號 12)、第一轉軸(圖號 28)以及第二轉軸(圖號 56)，因為此裝置 係利用第一轉軸與第二轉軸穿過支撐座體而旋轉。

首先使用「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage)【7】對耐磨性不 佳的問題做現狀、矛盾矩陣與發明原則之間的分析:

階段 1 : 需要改善的因素 零件的耐磨性。

移動物體的耐久性 (參數 15)。 階段 3 : 可能的解題方向 變更材質:意即支撐座體、彈片與卡固塊以高耐磨性材料取代現有材料。 階段 4 : 確認解題的方向是否伴隨矛盾出現 變更材質需考慮不同環境與溫度下的適應能力---適應性 (參數 35)。 階段 5 : 將參數相互比對並找出可能的發明原則 比對移動物體的耐久性與適應性---得到發明原則 5 , 35 , 13。

接著使用「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage)【7】對轉動時不 順暢的問題做現狀、矛盾矩陣與發明原則之間的分析: 階段 1 : 需要改善的因素 轉動時的順暢度。 階段 2 : 對照順暢度於矛盾矩陣表之參數 易用性 (參數 33)。 階段 3 : 可能的解題方向 增加材料的耐磨性。 階段 4 : 確認解題的方向是否伴隨矛盾出現 變更材質需考慮不同環境與溫度下的適應能力---適應性 (參數 35)。 階段 5 : 將參數相互比對並找出可能的發明原則 比對易用性與適應性---得到發明原則 15 , 34 , 1,16。

最後使用「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage)【7】對零件數過 多的問題做現狀、矛盾矩陣與發明原則之間的分析:

階段 1 : 需要改善的因素 零件數過多導致生產成本較高。 階段 2 : 對照零件數量於矛盾矩陣表之參數 物質的數量 (參數 26)。 階段 3 : 可能的解題方向 移除不必要的元件:經由元件間的合併或移除，減少元件使用的數量。 階段 4 : 確認解題的方向是否伴隨矛盾出現 移除不必要的元件可能導致設計複雜性提高---設計複雜性 (參數 36)。 階段 5 : 將參數相互比對並找出可能的發明原則 比對物質的數量與設計複雜性---得到發明原則 3 , 13 , 27 , 10。 然而並非每一個發明原則都可提供有效的解法，因此儘可能找出最關鍵矛盾 (Root contradiction)，以減少發明原則的數目，當然也可利用專利歸納的方法來 找到常用的發明原則。由參數間相互比對得知可行性高的發明原則為: (1) 參數改變 (35) (2) 動態性 (15) (3) 合併 (5) 最容易且合理的方法為: (1) 使用參數改變原則--改變材質(硬度)，使用金屬粉末射出成型，提高耐磨 性，增加旋轉耐用次數。 (2) 使用動態性原則--增加自由活動的程度，以彈簧取代彈片(36)，可獲得較 佳的旋轉順暢度。 (3) 使用合併原則--將止固塊(44)、螺帽(58)與第二轉軸(56)合併; 將定位塊 (32)、固定板(24)、彈片(40)與支撐座體(12)合併;將連接

件(34)與第一轉軸(28)合併。 圖 .3 與圖 3.4 分別為利用技術矛盾分析改善前與改善後之立體結構示意圖: 3 圖 3.3 利用技術矛盾分析改善前之立體結構示意圖 圖 3.4 利用技術矛盾分析改善後之立體結構示意圖 27

圖 3.5 與圖 3.6 分別為利用技術矛盾分析改善前與改善後之結構分解圖:

圖 3.6 利用技術矛盾分析改善後之結構分解圖 3.2.2 技術矛盾分析之結果 (1) 改善前之止固塊(44)、螺帽(58)與第二轉軸(56)合併為改善後之第二轉軸(14)。 (2) 合併改善前之定位塊(32)、固定板(24)、彈片(40)與支撐座體(12)成為改善後 之支撐座體(12)。 (3) 合併改善前之連接件(34)與第一轉軸(28)成為改善後之第一轉軸(134)。 (4) 改善前之彈片(36)以改善後之彈簧(150)取代，獲得較佳的旋轉順暢度。 (5) 合併後之支撐座體(12)與第二轉軸(14)，使用金屬粉末射出成型，提高耐磨 性，增加旋轉耐用次數。技術矛盾分析之結果表列如下: 29

表 3.2:技術矛盾分析之結果 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 技術矛盾 「39 參數」 「40 發明原則」 「矛盾矩陣」 ．使用合併原則移除 7 個元件。 ．使用參數改變原則提 高耐磨性。 ．使用動態性原則獲得 較佳旋轉順暢度。 轉 換 特 定 問 題 成 為 標準問題，再利用矛 盾 矩 陣 之 比 對 找 到 發明原則，具體的解 決 習 知 的 所 有 三 項 問題點。

3.3 演化趨勢分析與結果

3.3.1 演化趨勢分析 使用演化趨勢分析時，可直接由三十一種演化趨勢來搜尋可行性高與對改善 有直接助益者來使用，以液晶螢幕翻轉裝置為例，動態程度趨勢、降低系統複雜 度趨勢以及控制性趨勢會有助於釐清該產品的未來走向或流行趨勢。 由第二章的三十一種演化趨勢介紹可知，動態程度趨勢由最初的固定系統往 完全彈性系統與以場為基礎的系統演化，這提供了我們一個概念，就是轉動時順 暢度不夠的原因可能與動態程度不足有關，於是產生了變更彈性元件的改善措 施。降低系統複雜度趨勢由複雜的系統往簡潔的系統演化，這讓我們聯想到是否 可去除非主要元件或子系統來減少零件的數量，降低生產成本。控制性趨勢由直 接控制動作往智慧型回饋的方向邁進，這很容易讓我們有了增加影像反轉開闢以 方便使用者自拍的想法(由於市場性緣故，此想法並未加入改善後的新一代裝置 中)。 3.3.2 趨勢的組合

經由演化趨勢的組合，除了可協助使用者了解各趨勢的演化進程，更可使 所欲開發或改良之產品更趨完善。以液晶螢幕翻轉裝置演化趨勢分析為例，可得 到以下三種演化趨勢的組合: (1) 彈簧取代彈片 (動態程度趨勢) (2) 非主要零件之合併 (降低系統複雜度趨勢) (3) 增加影像反轉開關 (控制性趨勢) 3.3.3 演化趨勢分析之結果 (1) 利用動態程度趨勢產生了變更彈性元件的概念。 (2) 透過降低系統複雜度趨勢產生了去除非主要元件或子系統來減少零件的數 的概念。 (3) 藉由控制性趨勢產生了增加影像反轉開關以方便使用者自拍的想法。演化趨 勢分析之結果表列如下: 表 3.3:演化趨勢分析之結果 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 演化趨勢 「演化線圖」 「趨勢的組合」 ．降低系統複雜度趨勢 --減少零件的數量。 ．動態程度趨勢--變更 彈性元件獲得較佳的 旋轉順暢度。 解決了習知中的其中 兩項問題，但此方法僅 由演化趨勢之搜尋而 快 速 得 到 解 題 的 方 向；使用上不如技術矛 盾分析的方法來得準 確與可靠。

3.4 資源分析與結果

3.4.1 資源分析 31

由第二章之資料庫資源分類介紹，於此可判斷，材料資源與製程形成的資源 提供了此裝置改善的方向。材料資源參考圖中之鐵質材料提供了解決問題的概 念，也就是說，耐磨性不佳的原因可能與材質有關，若能以金屬材料取代既有專 利所使用的工程塑膠，那麼應可提高耐磨次數，增加此裝置的使用壽命，請參考 圖 3.7 箭頭所指處。另外製程形成的資源參考圖中之射出製程則提供了另一個解 決問題的概念，也就是說，經由射出成型的方法應可解決鐵質粉末材料高壓充填 成型的問題，請參考圖 3.8 箭頭所指處。下圖 3.7 與圖 3.8 分別為知識與效應資 料庫之材料資源參考圖以及知識與效應資料庫之製程形成的資源參考圖: 圖 3.7 材料資源參考圖，資料來源:CREAX 創新問題分析軟體

圖 3.8 金屬粉末射出成型製程介紹與優點說明 金屬粉末射出成形製程，生產複雜形狀之零件能一次成形，降低了二次加工 等，機械性質比傳統粉末冶金產 品佳，密度高、耐磨性佳、易於電鍍，適合大量生產。 金屬粉末射出成形，簡稱 ，適用於製造形狀複雜、高精密度和高性能 材質的小型機械零件。結合了粉末冶金化學工程和塑膠模具設計等專業領域，目 前在美日等先進國家中已成為快速發展的製造業。金屬粉末射出成形製程優點如 下: (1) 降低成本。 (2) 廣泛的產品外型尺寸及設計。 精密誤差(+/- 0.5%) 的良好尺寸控制。 各種合金、混合及特性材料的廣泛應用。 製程形成的資源參考圖，資料來源:CREAX 創新問題分析軟體 3.4.2 之成本；表面粗度佳，能應用於重視外觀之錶件 MIM (3) (4) 33

(5) 可適用精密複雜的幾何物體。 (6) 高材料密度及強度。 (7) 彈性化設計。 (8) 製造良好表面拋光。 3.4.3 資源分析之不被期待資源的使用 不被期待資源的使用為資源利用時較高明手法的表現。於此案例可將旋轉角 ，除了有定位的作用之外，還兼具有耐磨耗的效果， 使得 3.4.4 資源分析之結果 經由鐵質材料射出成型的方法取代工程塑膠，增加耐磨性以提昇產品可靠 圖 3.9 資源分析之不被期待資源的使用 旋轉角度定位槽 度定位槽製作在支撐座體上 原本無用之處能物盡其用，從而對品質及成本有所助益。支撐座體上的旋轉 角度定位槽與第二轉軸上的旋轉角度定位凸塊結合，達到旋轉角度定位的效果， 定位槽採 V 形設計，使兩者維持線接觸避免磨耗過度。圖 3.9 為資源分析之不被 期待資源的使用: 支撐座體 支撐座體 第二轉軸 旋轉角度定位凸塊

度，正符合演化趨勢之消費者購買焦點趨勢，在此資源可被有效確認。經由金屬 粉末射出成型的方法恰可解決鐵質粉末材料高壓充填成型的問題。表 3.4 為資源 分析之結果表列: 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 資源 「資料庫分類」 「與演 結合」 「不被期待資 源的使用」 ．材料資源以及製程形 成的資源，來提高耐 ．符合演化趨勢之消費 者購買焦點趨勢。 ．將旋轉角度定位槽製 作在支撐座體上，除 了定位的作用之外， 果。 不 被 期 待 資 源 的 使 用，提供其他方法所 有的解題方向。 化趨勢 磨性。 沒 還兼具有耐磨耗的效

3.5

5.1 理想化設計分析 理想化 析與解決問 序可知，永遠都不會磨耗的液 晶螢幕翻轉裝置為理想化的最終結果，思考程序分列如下【29】: (1) 甚麼是系統的最終目標? 完成翻轉動作。 (2) 甚麼是理想化最終結果? 永遠都不會磨耗的翻轉裝置。 (3) 那些事情阻止我們完成理想化最 翻轉的過程中材料會磨耗。 表 3.4:資源分析之結果

理想化設計分析與結果

3. 由第二章 設計分 題的思考程 終結果? 35

(4) 這些事情為什麼阻止我們完成理 因為材料的耐磨性不夠。 (5) 如何使該等事情消失? 如果有一種耐磨性夠的材料可以應用。 ? 材料、設計、製造者、使用者。 藉此引導出知識性問題，並設法了解其他產 庫或專利資料庫中搜尋得知，金 屬粉末射出成型與凹槽線接觸設計可做為解決問題的方向。 3.5.2 理想化設計分析之結果 七個步驟，可知完成翻轉動作為系統的最終目標; 永遠都不會磨耗的翻轉裝置為理想化最終結果;但翻轉的過程中材料會磨耗以及 化最終結果;如果有一種耐磨性夠的材料應可 使該 式可做為建構環境的資源;其他產業如齒輪 能會有相類似的材料或設計。經由上述的思考程 序， 以藉由齒輪產業 的知 計分析解決問題的最後結 果。 想化最終結果? (6) 可以使用那些資源建構環境 (7) 有否其他人能解決此問題? 1. 耐磨性材料 : 鐘錶業、齒輪業、馬達業以及軸承業。 2. 耐磨性設計 : 磨耗補償設計、線接觸設計。 3. 可能方案 : 使用新製程或開發新材料。 其他產業應有耐磨耗性的問題， 業有否相類似的材料或設計。到知識與效應資料 由理想性設計思考程序的 耐磨性不夠則會阻止我們完成理想 等事情消失;材料、設計或製造方 製造業亦有耐磨耗性的問題，可 可逐步引導使用者朝知識性問題的方向來思考解決問題，所 識資料庫可找到，金屬粉末射出成型應是理想化設 表 3.5 為理想化設計分析之結果表列:

表 3.5 理想化設計分析之結果 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 理想性 「知識性問題」 ．金屬粉末射出成型 來提高耐磨性。 如同資源分析與結果 一般，使用者對於產業 知識的理解程度仍左 右其思考方向。

3.6 物質-場分析與結果

3.6.1 物質-場分析 物質-場關係圖如下圖 3.10 所示:第二轉軸與彈片的互相磨耗產生了耐磨性 不佳的問題，由物質-場在使用上的思考順序可以得知，其為一有害的交互作用。 3.10 物質-場關係圖 圖 S1 S2 第二轉軸 彈片 傳遞旋轉力量 磨耗 F 力學場 37

可思考以鐵粉加結合膠做為金屬粉末射出成型的材料，藉以增加硬度與耐磨 性， 3.6.2 3.11 所示: 圖 3.11 物質-場分析的特定問題轉換 3.6.3 物質-場分析之結果 由上圖可知特定問題為希望改善耐磨性，對照至特徵參數為移動物體的耐久 性(15)，得到解題方向為變更材質或者增加材料的耐久性，但其伴隨而生的矛盾 則是適應性(35)，經矛盾矩陣比對得到標準解參數改變(35)，此標準解較易引導 使用者朝改變材質，以金屬取代工程塑膠的方向思考，解決耐磨耗問題。物質-場分析之結果如表 3.6: S1 S2 第二轉軸 彈片 但並未如發明原則所提供的概念來得具體，較不易引導使用者對耐磨性不佳 的問題提供一個具體可解決問題的方向。 物質-場分析之建議 此處建議將物質-場分析後的特定問題轉換為標準問題，再利用技術矛盾之 解法來得到標準解，以具體提供解題方向。分析後的特定問題如下圖 F 力學場 加強彈片的 耐磨性 特定問題

表 3.6 物質-場分析之結果 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 物質-場 「力學場」 圖」 ．利用特定問題轉 換為標準問題得 到標準解，此標 用者朝以金屬取 向思考，解決耐 磨耗問題。 若能在物質場分析圖 之後繼之以技術矛盾 分析，則可提供較為具 「物質場分析 「76 標準解」 準解較易引導使 代工程塑膠的方 體的解題方向。

3.7 應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估

3.7.1 改良後之結果說明 經由表 3.2 到 3.6 之應用萃思(TRIZ)方法改良既有液晶螢幕翻轉裝置所得結 果之比較表可知，技術矛盾分析與結果，經由轉換特定問題成為標準問題之程序 後，再利用矛盾矩陣之比對找到發明原則，解決了習知的所有三項問題點。 演化趨勢分析與結果，直接由演化趨勢來搜尋可行性高與對改善有直接助益 者來使用，最終解決了習知中的其中兩項問題點。但此方法僅由演化趨勢之搜尋 未將特定問題轉換成為 39 個特徵參數，也未經過矛 盾矩陣之比對，在使用上不如技術矛盾分析的方法來得具體與可靠。 沒有的解題方向。 而快速得到解題的方向，並 資源分析與結果，經由資源分類可找到有用的資源做為解題的方向，但此方 法如同演化趨勢分析一般，並未將特定問題轉換成為 39 個特徵參數，在受限於 自身知識領域廣度不足時，解題的方向將會是較為籠統的。但其中不被期待資源 的使用則提供其他方法所 39

理想化設計分析與結果 用者朝知識性問題的方向 來思考解決問題，但如同資源分析與結果一般，使用者對於產業知識的理解程度 仍左右其思考方向。 物質-場分析與結果，經由物質-場關係圖可了解系統存在著有害的交互作 用，屬第三類標 此處的 原則 所提供的標準解來得具體，此方法若能 之後繼之以技術矛盾分 析，透過 39 個特徵參數轉換為標準問題，則可提供較為具體的解題方向。 3.7.2 改良後之效益評估 表 之差異 整理成一效益評估表，以方便讀者更容易了解其中之差異。 表 3.7: 應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估 ，經由思考程序逐步引導使 準解的範圍；但 相轉移或特性轉變 在物質-場分析圖 的概念仍未如發明 3.7 將應用萃思(TRIZ)方法改良既有液晶螢幕翻轉裝置所得結果 項次 工具/方 法 內 容 改善後結果 評 價 1 技術矛盾 「40 發明原則」 ．使用合併原則移 轉換特定問題成 「39 參數」 「矛盾矩陣」 除 7 個元件。 獲得較佳旋轉順 為標準問題，再 比對找到發明原 問題點。 ．使用參數改變原 則提高耐磨性。 ．使用動態性原則 暢度。 利用矛盾矩陣之 則，具體的解決 習知的所有三項

表 3.7: 應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估(續) 2 演化趨勢 「演化線圖」 ．降低系統複雜度 解決了習知中的 「趨勢的組合」 趨勢--減少零件 的數量。 ．動態程度趨勢--變更彈性元件獲 暢度。 其中兩項問題， 但此方法僅由演 化趨勢之搜尋而 的方法來得準確 得較佳的旋轉順 快速得到解題的 方向，使用上不 如技術矛盾分析 與可靠。 3 資源 「資料庫分類」 ．材料資源以及製 不被期待資源 「與演化趨勢結 合」 程形成的資源， 來提高耐磨性。 ．符合演化趨勢之 消費者購買焦點 趨勢。 槽製作在支撐座 的作用之外，還 兼具有耐磨耗的 效果。 的 使用，提供其他 方法所沒有的解 題方向。 「不被期待資源 的使用」 _{．將旋轉角度定位} 體上，除了定位 4 理想性 「知識性問題」 ．金屬粉末射出成 型 來 提 高 耐 磨 性。 如同資源分析與 結果一般，使用 者對於產業知識 的理解程度仍左 右其思考方向。 5 物質-場 「力學場」 「物質場分析 圖」 「76 標準解」 準解較易引導使 用者朝以金屬取 代工程塑膠的方 向思考，解決耐 磨耗問題。 之以 技術矛盾分析， 則可提供較為具 體的解題方向。 ．利用特定問題轉 換為標準問題得 到標準解，此標 若能在物質場分 析圖之後繼 41

經 利 用技 矛盾 的 標 矛盾矩陣之比對找到發 知的所有問題點，若再輔以資源分析之 不被期待資源的使用，則會出現期待之外的效果。所謂期待之外的效果指的是， 在此案例我們將旋轉角度定位槽製作在支撐座 與第二轉軸上的旋轉角度定位凸塊結合後，兩者維持線接觸，除了有角度定位的 作用之外，還兼具有耐磨耗補償的效果，使得原本無用之處能物盡其用 品質及成本有所助益。綜 題 參 建議直接使用技術矛盾以及不被期待資源的使用來得到具體的解題方向。 利用演化趨勢分析 想化設計分析，可快速得到解題的方 向，但不如技術矛盾分析 得準確與 種方法並未經過特 定問題點轉換的過程，而是經由演化趨勢的搜尋或者一定的思考程序而推演出解 題的概念。以本文所探討之液晶螢幕翻轉裝置 十一種演化趨勢來 搜尋可行性高與對改善有直接助益者來使用，經由演化線圖可得知動態程度趨 勢、降低系統複雜度趨勢以及控制性趨勢會有助於產品或系統的改善以及釐清該 產品的未來走向或流行趨勢。 資源分析之資料庫資源分類則協助使用者得知，材料資源與 提供了此裝置改善的方向 使 那麼應可提高耐磨次數， 一個解決問題的概念，也 出成 決 壓充填成型的問題。 由理想性設計思考程序的七個步驟，則可引導使用者得知甚麼是系統的最終 目標、何種功能為理想化最終結果、過程中何事會阻止我們完成理想化最終結 果、如何做才能讓該等事情消失、有何方式可做為建構環境的資源、其他產業是 由表 3.7 應用萃思(TRIZ)方法改良液晶螢幕翻轉裝置之效益評估，可知 術 解決問題 方法，將特定問題點 明原則，解決了習 轉換為特徵參數之 準問題，再經由 採 V 形設計，在 ，從而對 體上，該定位槽 上所述，若特定問 ;資源分析以及理 的方法來 點可轉換為特徵 數之標準問題， 可靠，因為上述三 為例，直接由三 製程形成的資源 ，若能以金屬材質 增加此裝置的使用壽命 就是說，經由射 來取代既有裝置所 ，另外射出成型製程則提供了另 型的方法應可解 用的工程塑膠， 鐵質粉末材料高

否亦 藉由物質-場關係圖的逐步分析與推敲，可協助使用者漸進式了解該系統所 存在需改善的缺點與衝擊，接著利用四大類型的 76 個標準解來得到解決問題的 概念。以本文所探討之液晶螢幕翻轉裝置為例，由物質-場在使用上的思考順序 可以 移 ，再經由技術矛盾分析的方法將特定問題轉換為 標準問題之特徵參數，應可獲得較為具體的解題概念。

利申請

3.8.1 液晶螢幕翻轉裝置之專利檢索 為確保創新內容的水準，建議對所開發之產品在專利申請之前實施專利檢 有類似的問題以及他們使用甚麼方法來解決這樣的問題，經由上述的思考程 序，逐步引導使用者朝知識性問題的方向來思考解決問題。以本文所探討之液晶 螢幕翻轉裝置為例，藉由齒輪產業的知識資料庫可知，金屬粉末射出成型為理想 化設計分析解決問題的最後結果。綜上所述，當使用者在遭遇跨領域的問題時， 通常會有特定問題不易轉換為標準問題之特徵參數的困擾，此時建議直接使用上 述三種方法來得到解題的方向。 得知，其為一有害的交互作用，屬標準解的第三類型，可使用物質的相轉 或特性轉變來做為解決問題的方向，但所提供的解題方法並未如技術或物理矛盾 分析來得具體。此方法若能在物質-場分析圖之後繼之以技術矛盾分析，找出可 用的發明原則，則可提供較為具體的解題方向，必要時可輔之以電腦創新軟體， 以探究系統是否存在改善的機會。綜上所述，當使用者無法定義欲改善之問題或 使用前述各項方法後仍無法得到滿意的解題方向時，建議使用物質-場方法來逐 步分析與推敲系統所存在的缺點 無論使用萃思(TRIZ)的何種方法，最後皆需與知識或專利資料庫所檢索之 資料做比較，以確保創新內容的水準。

3.8 專利檢索與專

43

索。可利用專利檢索網站對所欲檢索之主題做專利比對，以確保產品的新穎性與 免除侵權的疑慮。以下利用中華民國經濟部智慧財產局網站、美國專利商標局網 站以及中國大陸智慧財權局網站之檢索功能來做液晶螢幕翻轉裝置的相關專利 檢索。 在中華民國經濟部智慧財產局專利檢索網站查到以下之先前相關技術專利: (1) 2004 年 9 月 1 日公告之中華民國—轉軸結構，公告號為 M242608。 (2) 2 在美國專利商標局專利檢索網站查到以下之先前相關技術專利:

(1) 2004 年 9 月 7 日公告之美國—Hinge device for camera-equipped mobile phones and mobile phone having such devuce，公告號為 6785935。

(2) 2006 年 1 月 10 日公告之美國—Auto-released hinge for a mobile phone，公告號 為 6985580。

(3) 2006 年 2 月 14 日公告之美國—Base detachable hinge structure for mobile phone，公告號為 6999801。 在中國大陸智慧財權局專利檢索網站查到以下之先前相關技術專利: (1) 2000 年 1 月 26 日公告之中國大陸—樞紐器裝置，公告號為 CN2360875。 (2) 2002 年 1 月 30 日公告之中國大陸—電腦樞紐器，公告號為 CN2475067。 (3) 2004 年 9 月 1 日公告之中國大陸—液晶顯示器的支撐架樞紐器，公告號 上由專利檢索網站所查得之類似裝置，皆存在著耐磨性不佳與轉動時不順 暢的缺點。而本文中藉由萃思(TRIZ)方法進行改善後的裝置，則具有耐磨耗設 計，不但可延長使用壽命，更可增加轉動時的順暢度。經由專利檢索網站的比對， 005 年 1 月 21 日公告之中華民國—套筒式掀合轉軸，公告號為 M256051。 (3) 2005 年 4 月 21 日公告之中華民國—轉軸裝置，公告號為 M262962。 為 CN2574183。 以

所開發產品的新穎性可被確認，也大大降低侵權行為的發生。 改良 3.8.2 改良後之新一代液晶螢幕翻轉裝置提出專利申請 後之新一代液晶螢幕翻轉裝置，在 2005 年 11 月提出專利申請，申請案 號為 094211146，經過 6 個月的審核時間，該申請案已於 2006 年 4 月經智慧財 產局核准，現今已公告於專利公報上。此新一代液晶螢幕翻轉裝置，無論在使用 ，特別是在設計的總零件 ，此新一代液晶螢幕翻轉裝置為全世界同類型產品 。以下僅簡要列出專利創作摘要與專利申請範圍 詳細的專 利申請書與圖示請參考附錄 B：改良後之新一代液晶螢幕翻轉裝置專利申請說明 旋轉座體上設有複數定位槽，在旋轉座體的通孔內穿設一旋轉軸，旋轉軸與通孔 擋 部上 轉座體之定位槽相嵌合，在此旋轉座體上設有 一連接板，此連接板本身設有一穿孔，此穿孔具有複數缺口，每一缺口可與旋轉 軸頂端的卡止塊相插接。本創作藉由一體成型的旋轉座體，使樞紐器的結構及零 進而使製造成本大幅降低，並且藉由調整螺帽鎖固的鬆緊度 使 (1) 一種樞紐器結構，包括：一旋轉座體，其係設有一通孔，在該旋轉座體設 有複數定位槽，該旋轉座體兩端分別開設一連通孔及一固定孔；一旋轉軸， 其係穿設該旋轉座體之該通孔內，且在該通孔與該旋轉軸之間具有一容置 空間，在該容置空間內置入一彈性元件，而該旋轉軸底部及頂端分別具有 壽命或旋轉時的順暢度皆優於市場上現存的同類型產品 數，在經過專利檢索之確認後 中使用零件數最少者 ， 書與圖示。 專利創作摘要: 本創作提供一種樞紐器結構，包括有旋轉座體，此旋轉座體設有一通孔，在 之間置入一彈性元件，而旋轉軸底部及頂端分別具有一擋部及複數卡止塊，此 設有複數定位凸塊，用以與旋 組件簡單化， ， 操 作者在掀開螢幕時的施力更為容易。 專利申請範圍: 45

一擋部及複數卡止塊，該擋部上設有複數定位凸塊，用以與該旋轉座體該 定位槽相嵌合；以及一連接板，其係設置在該旋轉座體上且設有一穿孔， (2) 電線穿過該通孔及該穿孔。 (6) 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該旋轉座體之該通孔上 及該連接板之側緣上分別設有一限位卡止部及一限位凸塊，該限位卡止部 與該限位凸塊可相互卡止，用以限制該連接板轉動之角度。 (7) 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該該旋轉座體更鎖固一 連桿，該連桿具有一螺紋部及一固定部，該螺紋部係穿設在該固定孔內並 利用一螺帽鎖固該連桿與該旋轉座體。 (8) 如申請專利範圍第 7 項所述之樞紐器結構，其中，該螺帽鎖固的鬆緊度可 調整該旋轉座體轉動所需的施力。 (9) 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該定位凸塊及該定位槽 的型狀係為圓狀或條狀式其中之一者。 該穿孔具有複數缺口，該缺口可與該旋轉軸頂端之該卡止塊相插接。 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該彈性元件係為彈簧或 橡膠。 (3) 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該連接板上設有複數螺 孔，用以鎖固一物件。 (4) 如申請專利範圍第 3 項所述之樞紐器結構，其中，該物件係為 LCD 顯示器 或天線裝置。 (5) 如申請專利範圍第 1 項所述之樞紐器結構，其中，該旋轉軸具有一穿線孔， 可使複數

第四章 結論與

後續研究方向

4.1

本文藉由萃思(TRIZ)方法的探討，包括三十九特徵參數(39 Parameters)與四 十發明原則(40 Inventive principles)、矛盾矩陣(Contradiction matrix)、演化趨勢 (Trends of evolution)、資源分析(Resources)、理想化設計(Ideal final result)以及 物質–場方法(Su-Field)，針對既有液晶螢幕翻轉裝置之缺失，如耐磨性不佳、 零件數過多導致生產成本較高以及轉動時不順暢等，做一系統化的探討與改良， 並給予比較與評價。經由萃思(TRIZ)方法分析所得之新一代產品，已向智財局 提出專利申請並已獲核准通過。 翻轉裝置，其使用壽命由原先的 幕翻轉置高出 33 改良前的液晶螢幕翻轉置，每件的成本降低了 30 個百分點，足證明本產品是一 在品質與成本上皆具優勢的液晶螢幕翻轉裝置。 本 解題論點，簡化特定問題分析與 轉 及降低

4.2 後續研究方向

在全球市場競爭益趨激烈的今天，企業無不盼望能不斷的超越對手，推出躍 進性的產品。在爾虞我詐、攻守替換之間，專利已經成為企業競爭的新戰場，是 企業獲利、購併、阻絕對手進入高毛利市場的最佳利器。萃思(TRIZ)跳脫傳統 的腦力激盪方法，其系統化創新思維所涵蓋的面向遠超過集體智慧所得到的折衷 方案。由本文所應用的萃思(TRIZ)方法，包括 39 個參數、40 個發明原則、演化

結論

經由可靠度測試結果得知，利用萃思(TRIZ)方法改良後之新一代液晶螢幕 30,000 次提高至 40,000 次，比改良前的液晶螢 個百分點。在成本的比較方面，改良後之液晶螢幕翻轉置比起 文最後並提供簡化式萃思(TRIZ)方法之 換的過程，協助設計者快速找到產品創新的概念，同時確保創新內容之水準以 侵權行為的發生。 47

趨勢與演化線圖、資料 ，可知其皆為專 利開發可以利用的要素。但是在專利開發完成且經過與知識資料庫或專利網站檢 可以確保所開發之專利完全無侵權之虞呢?答案是否定的。所以專 利迴避設計觀念，除可做為企業日後研發設計的創作基礎，也可大大降低侵權的 法律風險，從創新或競爭方面考量，藉由專利迴避分析的觀念可提供企業許多策 略性的益處，如創新前的專利迴避分析，可降低做出錯誤判斷的機會，減少浪費 金錢與時間；創新中之專利迴避分析，可掌握時效避開既有專利之技術陷阱；創 新完成後之專利迴避分析，可協助及早瞭解可能的侵權對象，提供設計變更的依 據。 究方向如下: (1) 宏觀與整合萃思(TRIZ)常用工具，提出步驟化專利迴避的方法。 (2) 剖析已存在的侵權個案，將其與上述步驟化專利迴避的方法做對照，瞭解該 方法是否可協助企業或創新者避免或降低侵權行為的發生。 (3) 歸納目前國際上知名的發明展或發明競賽的得獎作品，驗證上述方法的可用 性及有效性。 庫資源方法、理想性分析與物質-場分析 索之後，是否就 經由上述的認知，擬定後續研