中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

彩色濾光片瑕疵自動化檢測之輝度值與 RGB 色度關係之研究

The research of the automatic marco defect identification of the color filter luminance with

RGB color degree

系 所 別：機 械 工 程 學 系 碩 士 班 學號姓名：E09708011 邱建智 指導教授：陳振文 博士

中華民國 九十九 年 七 月

摘要

本研究目的主要是探討 TFT-LCD 彩色濾光片，瑕疵自動化檢測之輝度值與 RGB 色度值關係之研究。在面板的製造流程中，面板常會因外在環境及機台本身之因素出 現瑕疵品，造成面板良率下降、成本增加，為了改善此問題，在製造流程中進行玻璃 基板自動化缺陷檢查設備，巨觀檢查機(Macro)抽樣檢查的工作，防止多量不良面板 之發生。

目前在彩色濾光片的瑕疵檢測上仍是以人工檢查為主，人工檢查不僅耗費人力，

而且在瑕疵的判斷上不夠客觀，而影響檢測結果。為了確保彩色濾光片的生產品質及 高良率，導入機器視覺檢測技術來提昇檢測效率。利用線上即時檢測機所量測的輝度 值，來推測驗證烤爐後的色度值。我們由量測數據，分析及推導，建立數值範圍，驗 證對應。當產生產品不良品時，可直接由輝度值判斷，而不需等更多製程步驟完成後，

再經由量測色度值才做不良品確認及銷毀。可提早偵測校正線上產品品質，提升產品 良率，增加產能及降低產品的成本。

關鍵字：自動化檢測、RGB色度、瑕疵檢測、輝度值

Abstract

We investigate the relations between the luminance with the RGB color degree of the LCD color filter. A model of identification by the exact quantitative results from the automatic marco defect detection were established. This deduction has excellent coincident and improve huge cost down.

An automatic marco defect identification instrument was setup into the production processes. The luminance values of this early stage in-line detection results were analyzed. And we established a model that can well reveal the final passed quality results.

Key words: automatic marco defect detection, luminance, RGB color degree, LCD color filter, yield rate.

致謝

兩年的求學中，承蒙指導教授陳振文博士指導我很多專業的知識及作研究的方 法，使得本論文研究能夠更加的完備，使得學生在研究上受益良多，得以順利完成本 論文，在此致上最誠摯的敬意與謝意。

感謝友達光電彩色濾光片黃光部經理-吳信賢 、黃光部副理-劉建志的支持，使 我在職場生涯中有再次深造的機會。

最後，感謝默默在背後付出的家人及親愛的老婆子雯，這兩年因為有你們的支持 與鼓勵，才得以順利完成碩士學業，僅以此論文獻給親愛的父母、家人、以及所有的 師長與朋友們。

目錄

摘要...ii

英文摘要...iii

致謝...iv

目錄...v

表目錄... x

圖目錄... xii

第一章 緒論...1

1.1 前 言...1

1.2 TFT LCD 產業發展...2

1.2.1 TFT LCD 的起源...2

1.2.2 我國彩色濾光片產業發展歷程...2

1.3 TFT LCD 產業市場分析...3

1.3.1 TFT LCD 產業結構分析...3

1.3.2 彩色濾光片製造技術...4

1.3.3 未來大尺寸面板三大應用需求比重...5

1.3.4 產業之現況與發展...6

1.4 研究動機...7

1.4.1 研究方法...7

1.5 章節提要...8

第二章 TFT-LCD 說明及理論...10

2.1 TFT-LCD 的簡介...10

2.1.1 TFT LCD 之技術分類...10

2.1.1.1 TN-LCD...11

2.1.1.3 TFT-LCD...11

2.1.2 TFT-LCD 的原理及架構...12

2.1.2.1 TFT LCD 架構圖...12

2.1.2.2 TFT LCD 詳細構造圖...13

2.2 TFT-LCD 製造流程...14

2.2.1 Array Process flow chart………...15

2.2.2 Cell Process flow chart...16

2.2.3 CF Process flow chart...16

2.3 彩色濾光片製程及架構...17

2.3.1 彩色濾光片製程技術...17

2.3.2 彩色濾光片製程技術-BM...18

2.3.3 彩色濾光片製程技術-R、G、B...19

2.3.4 彩色濾光片製程技術-Polish...19

2.3.5 彩色濾光片製程技術-ITO...20

2.3.5.1 ITO 成膜特性...20

2.3.5.2 ITO 濺鍍原理...21

2.3.6 彩色濾光片新的製程技術-Photo Spacer...22

2.4 彩色濾光片現行製造狀態...23

2.4.1 彩色濾光片現行製造瓶頸...24

2.4.2 彩色濾光片現行製造改善方法...24

第三章 彩色濾光片檢測設備介紹...25

3.1 塗佈機機台結構簡介...25

3.2 彩色濾光片製程檢驗類別...26

3.2.1 彩色濾光片人員各製程巨觀檢測缺陷...27

3.2.2 巨觀檢測所需燈源...28

3.2.3 巨觀燈源機台介紹...28

3.2.4 巨觀檢驗方式...30

3.3 量測機台介紹...31

3.4 量測機台-RGB 塗佈缺陷檢測機(AMC)...32

3.4.1 塗佈缺陷檢測機(AMC) 目的...32

3.4.2 塗佈缺陷檢測機(AMC)用途...32

3.4.3 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台結構簡介...33

3.4.3.1 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台型號...33

3.4.3.2 機台裝置硬體型號………...34

3.4.3.3 機台裝置介紹...34

3.4.3.4 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台軟體介紹...35

3.5 量測機台-色度量測儀(MCPD)...42

3.5.1 色度量測儀 MCPD 目的...42

3.5.2 色度量測儀 MCPD 用途...42

3.5.3 色度量測儀 MCPD 機台結構簡介...42

3.5.3.1 MCPD 機台型號...43

3.5.3.2 MCPD 各裝置型號...43

3.5.4 MCPD 檢測原理...44

3.5.5 MCPD 程式設定...46

3.5.6 MCPD DOT 設定...50

3.6 實驗設計...54

3.6.1 品質管制由來及精神...54

3.6.2 品質管制手法原理...55

第四章 研究實驗數據資料分析和精進...61

4.1 實驗問題定義與目標設定...61

4.1.1 實驗描述 ...61

4.1.2 實驗改善目標...61

4.2 實驗改善流程...62

4.2.1 MCPD 量測色度密集點手法定義...63

4.2.1.1 量測 MCPD 密集點方法...64

4.2.1.2 MCPD 密集點 Data Rule...64

4.2.2 In-Line 缺陷檢測機輝度值表示...65

4.2.3 輝度值與 MCPD 色度效益評估...66

4.3 實驗數據蒐集與資料分析...66

4.3.1 實驗手法確認...66

4.3.2 魚骨圖分析...67

4.3.3 實驗參數評估...67

4.3.4 決定實驗參數之評定...68

4.3.5 實驗數據資料蒐集...69

4.3.5.1 Slit Mura Thresh B 實驗數據...69

4.3.5.2 Slit Mura Thresh W 實驗數據...72

4.3.5.3 Pin Mura Thresh B 實驗數據...74

4.3.5.4 Pin Mura Thresh W 實驗數據...76

4.3.6 實驗數據分析...78

4.3.6.1 Slit Mura Thresh B 實驗數據分析...79

4.3.6.2 Slit Mura Thresh W 實驗數據分析...80

4.3.6.3 Pin Mura Thresh B 實驗數據分析...81

4.3.6.4 Pin Mura Thresh W 實驗數據分析...82

4.3.7 實驗結果資料統合...83

4.3.7.1 Silt Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係...83

4.3.7.2 Pin Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係...84

4.4 實驗效果確認及產品驗證...85

4.4.1 實驗結果運用在產線上的差異性...89

第五章 結論與未來展望...90

5.1 結論...90

5.2 未來發展...90

參考文獻...92

表目錄

表 1-1 TFT LCD Panel 成本比重表...1

表 1-2 我國 TFT 液晶顯示器材料產業結構圖...3

表 1-3 Color Filter 製造技術比較...4

表 1-4 CF 主要原料所佔之比重...5

表 1-5 大尺寸面板三大應用需求比重...5

表 1-6 液晶監視器/液晶電視滲透率趨勢...6

表 2-1 Array Process flow chart...15

表 2-2 Cell Process flow chart...16

表 2-3 CF Process flow chart...16

表 3-1 CF Inspection...27

表 3-2 Macro Inspection Process...27

表 3-3 人員燈源檢測流程...28

表 3-4 塗佈缺陷檢測機(AMC)機台結構系統...33

表 3-5 實驗機台裝置硬體型號...34

表 3-6 Slit Mura Recipe 調整...39

表 3-7 Pin Mura Recipe 調整...40

表 3-8 MCPD 機台結構系統...42

表 3-9 層別法的作用...55

表 3-10 柏拉圖形式...56

表 3-11 因果分析圖形狀...57

表 3-12 直方圖形式...57

表 3-13 散佈圖形式...58

表 3-14 穩值控製圖形式...59

表 4-2 2009 6~12 月 Mura 檢測機 Alarm 次數統計…...62

表 4-3 In-Line Mura Judge NG SOP...63

表 4-4 輝度值與 MCPD 色度效益評估...66

表 4-5 魚骨圖分析.... ...67

表 4-6 實驗製程參數選定...67

表 4-7 決定實驗參數評定表...68

表 4-8 Mura Type (Silt Mura / Pin Mura) Recipe...69

表 4-9 Silt Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係...83

表 4-10 Pin Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係...84

表 4-11 Phase 2 Mura Alarm count (W002~W010) ...85

表 4-12 2010 1~2 月(W002~W010) 人員目檢 Mura Defect Yield...86

表 4-13 2010 1~2 月(W002~W010) 人員目檢 Mura Defect Type...86

表 4-14 2010 1~2 月(W002~W010) Total Glass Cell 模組 Yield...87

表 4-15 2010 1~2 月(W002~W010) Total Glass Cell 模組 Yield...88

表 4-16 In-Line Mura Judge NG Rule...89

表 4-17 Mura Judge Time Trend Chart...89

圖目錄

圖2-1液晶平面顯示器的種類及其分類...10

圖2-2 TFT-LCD主要架構...12

圖2-3顯示器之構造圖...13

圖2-4 Manufacturing process of TFT LCD...14

圖2-5 TFT-LCD 製程簡介...17

圖2-6彩色濾光片製程簡介...18

圖2-7黑色矩陣製程 ...18

圖2-8 R、G、B三顏色製程...19

圖2-9研磨製程...20

圖2-10透明導電膜製程...21

圖2-11 ITO濺鍍原理...21

圖2-12間隙球製程...22

圖2-13間隔劑及Photo spacer結構比較...23

圖3-1實驗設備機台 Layout...26

圖3-2巨觀檢查機台燈源...30

圖3-3人員巨觀檢查機台燈源方式...30

圖3-4常見巨觀缺陷...31

圖3-5 CIE 1931 (Yxy)色度圖...32

圖3-6缺陷檢測機示意圖...34

圖3-7缺陷檢測機原理示意圖...35

圖3-8缺陷檢測機機台外觀示意圖...35

圖3-9 AMC操作介面...36

圖3-10 Recipe Model 選擇...36

圖3-12調整Pitch座標參數...37

圖3-13 Model Recipe座標完成圖...38

圖3-14光源穿透後輝度值...38

圖3-15輝度值調整至基準值...39

圖3-16檢出缺陷畫像...41

圖3-17檢出缺陷資料及輝度值...41

圖3-18 MCPD 手動調整面板...43

圖3-19 MCPD量測原理... ...44

圖3-20 MCPD 焦距設定及調整... ...45

圖3-21 MCPD 程式設定... ...46

圖3-22 MCPD程式修改...47

圖3-23 MCPD Recipe edit check item...48

圖3-24 MCPD 程式量測點位設定...49

圖3-25 MCPD 手動調整鏡頭焦距...49

圖3-26 MCPD Recipe量測點位設定完成畫面...50

圖3-27 MCPD DOT 設定...51

圖3-28 MCPD 頻譜圖曲線.. ...52

圖3-29 MCPD 頻譜圖設定...52

圖3-30 MCPD 頻譜圖範圍設定...53

圖4-1 Glass 上產生圓形Mura Defect...63

圖4-2 Mura Defect 量測圈選方式...64

圖4-3 Mura Defect MCPD密集點全距...64

圖4-4 CELL-CF/TFT 對組後所產生之缺陷...65

圖4-5 In-Line Mura檢測機Judge NG 輝度值...65

圖4-6 Lamp 光源穿透基板基準值...68

圖4-7 Slit Mura Thresh B 實驗數據分析...79

圖4-8 Slit Mura Thresh W 實驗數據分析...80

圖4-9 Pin Mura Thresh B 實驗數據分析...81

圖4-10 Pin Mura Thresh W 實驗數據分析...82

第一章 緒論

薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)與半導體為我國「兩兆雙星」產業計畫，

TFT-LCD 亦是繼半體後另一波帶動台灣經濟成長的重要產業。由於我國 TFT-LCD 產業技術幾乎皆技術轉移於日本司，所以許多技術、專利及相關零組件、材料皆掌 握在日本少數大廠手中，如 Sharp、Toshiba 等等。

1.1 前 言

基於此，本研究的目的主要是在探討 TFT-LCD 產業中，具非常關鍵的零組件 之一”彩色濾光片(Color Filter)”。彩色濾光片佔 TFT-LCD 面板材料總成本 15%~20%

之比率，現階段除了減少材料成本除外，若能提高產品良率及增加彩色濾光片的產 能，其獲利上必能駕於日、韓之上。本研究將著重在如何利用線上即時巨觀檢測機 (In-line Marco)輝度值與烤爐(Oven)後色度值之間的關聯性找出，進而利用線上即時 檢測機所量測的輝度值來推測烤爐後的色度值，以達到”彩色濾光片”，產生產品不 良品時可直接由輝度值判斷而不需量測色度，進而改善線上產品確認品質異常當下 所花費時間上的判斷及增加生產產能。表 1-1 為 TFT LCD 成本比重表

表 1-1 TFT LCD Panel 成本比重表

資料來源:王信楊,TFT-LCD 關鍵零組件左右廠商勝負 PIDA [1]

1.2 TFT LCD 產業發展 1.2.1 TFT LCD 的起源

1968 年,液晶顯示器最早的產品原型由美國 RCA 實驗室的 Heilmeier 研究團隊所 發表以液晶顯示面板為材料的電子錶[2]。1961 年,TFT 驅動技術由 RAC 實驗室的 Wiemer 研究團隊所發明的 Cda-TFT,但是直到十年後才將它運用到液晶顯示器上 [2]。1979 年,TFT 液晶顯示器首次實用化是在英國 Dundee 大學的 LeComber 所提出 -Si TFT-LCD 試作。同時期在日本的日立製作所也試做了低溫多晶矽 TFT[2]。1984 年，最早的商業化產品是由現在的 Seiko-Epson 所販賣的液晶電視，所使用的技術 是高溫多晶 TFT[2]。1986 年,現在產品主流非結晶矽 TFT-LCD (a-Si TFT-LCD),最初 產品是松下所生產的液晶電視，當時的成本與性能都未能符合市場要求，因此由利 基的 ovdehand projector 用途轉為資訊顯示[2]。1991 年，將 TFT 彩色液晶搭載於筆 記型電腦的應用開始 TFT-LCD 始成為一個產業[2]。

1.2.2 我國彩色濾光片產業發展歷程

我國彩色濾光片之產業發展，最早起源於工研院執行之平面顯示器示技專案計 畫。由工研院電子所負責第一代(G1)320mm*400mm 尺寸之 TFT LCD 用彩色光片製 程技術研究，材料所負責關鍵材料-顏料分散型彩色光阻開發，之後並曾將其開發技 術轉移至碧悠、亞洲化學等有意踏入顯示器產業之廠商，但是技術皆未能達到可量 產的階段。國內 TFT LCD 廠商之先驅者-聯友光，亦曾以染色法製程從事彩色濾光 片之研究，主要開發彩色 STN LCD 用彩色濾光片，初期遭遇製程與材料來源之雙 重困難，1999 年才將微影電著法改為目前主流的顏料分散法。而後世界顛峰科技透 過日商伊藤忠商社進行技術移轉，並同時購買日本 MICRO 廠商之舊設備，於 1998 年 5 月開始量產小尺寸彩色濾光片(300mm*400mm)，雖曾有意往大尺寸彩色濾光片 發展，但目前仍主攻小尺寸 STN-LCD 市場。在 1998 年期間，東賢科技公司亦計畫

投入 STN LCD 用彩色濾光片之生產，該公司向日本廠商購買以微影電著法製作彩 色濾光片之舊生產設備，玻璃基板尺寸為 300mm*400mm~320mm*420mm。奇美實 業於 1999 年踏入顯示器材料產業，玻璃基板尺寸為 370mm*470mm，採用乾膜轉印 法製程技術，主要生產 STN 用小尺寸彩色濾光片為主。而後，彩色濾光片事業部與 生產 TFT LCD 之奇晶光電合併為奇美電子，在南科成立彩色濾光片一廠，生產大 尺寸 TFT LCD 用彩色濾光片，從此我國進入大尺寸彩色濾光片產業之時代。

1.3 TFT LCD 產業市場分析 1.3.1 TFT LCD 產業結構分析

“平面顯示器(TFT LCD)”是由眾多原物料及零組所組合而成。舉凡從表玻璃、”

彩色濾光片(CF)”、液晶(LC)、”偏光板(Polarizer)”、背光模組、PCB、組裝出貨等等 多道繁複製程。

表 1-2 我國 TFT 液晶顯示器材料產業結構圖

1.3.2 彩色濾光片製造技術

彩色濾光片製程發展中，包含染色法、顏色分散法、電著法、乾膜法、印刷法 及蝕刻法等。其中顏料分散法有製程簡單、品質信賴度高等優點，缺點為材料利用 率較低；乾膜法之材料利用率雖高，然供應商少且色彩可變性低為其缺點；就耐熱 性、耐光性、製程 Pattern 排列性等考量。

表 1-3 Color Filter 製造技術比較

資料來源: 工業材料，1999/12

除上述目前普遍之生產方式外，新技術之發展多是朝提高附加價值方向努力，

如可提高對比值及增加耐衝擊性之 Photo Spacer 製作，及 IPS(In Plane Switching)或 MVA(Multi-domain Vertical Alignment)之廣視角技術等。

五代廠 TFT LCD 而言，其零組件的材料成本佔總成本之 7 0 %．其中彩色濾 光約佔總成本之 1 8 . 9 %，若單就材料成本而言，亦高達 2 7％，而製作彩色濾光片 之材料包含玻璃基板、彩色光阻材料、I T O 與黑框用鉻( C r )靶材等，材料成本佔 彩色濾光片總成本之 6 0 - 7 0 %，其中玻璃為彩色濾光片材料成本中最大項目，其 比重約佔 4 0 %，若包含黑框製做為內製則超過五成，其次為光阻材料 27%[12]。

表 1-4 CF 主要原料所佔之比重 [3]

1.3.3 未來大尺寸面板三大應用需求比重

液晶電視面板需求比重已達60%， 目前平均尺寸在32~35吋，但40吋以上比重持 續提升，平均尺寸成長空間大。液晶監視器主流尺寸有往22吋移動，但平均尺寸成長 空間小於液晶電視。筆記型電腦隨13.3吋比重增加，平均尺寸甚至有下滑現象[12]。

表1-5 大尺寸面板三大應用需求比重

資料來源：IBTS 彙整分析

1.3.4 產業之現況與發展

TFT-LCD應用產品相當廣泛，包含筆記型電腦、LCD監視器、LCD電視、汔車 用顯示器、投影機、數位相機及其他多種產品，但除前三項產品外，其他多屬中小尺 寸產品。大尺寸TFT-LCD應用產品當中，目前主要集中在筆記型電腦、LCD監視器及 LCD電視，其中又以快速成長的LCD監視器及具市場潛力的LCD電視最為重要。

表 1-6 液晶監視器/液晶電視滲透率趨勢

資料來源：IBTS 彙整分析

估計 2010 年液晶電視滲透率 74%， 取代映像管電視市場的數量還有 5,000 萬 台以上。

1.4 研究動機

本研究將著重在如何利用線上即時巨觀缺陷自動化檢測機(In-line Marco)的輝度 值與烤爐(Oven)後色度值之間的關聯性找出。

利用線上即時檢測機所量測的輝度值來推測烤爐後的色度值，當產生產品不良品 時可直接由輝度值判斷而不需經由量測色度值做確認，進而改善線上產品確認品質 異常當下所花費時間上的判斷及增加生產產能上的成本。

1.4.1 研究方法

彩色濾光片(Color filter)是組成液晶面板中的關鍵零組件。目前彩色濾光片的劣 質檢測是在最後成品階段進行人工全檢，使用人工除檢測效率較差外，其主觀的判 斷亦是造成檢測上的問題，故本研究導入機器視覺於彩色濾光片之表面瑕疵檢測，

以避免人工檢測誤判造成之損失，有效降低生產成本與提昇良率。透過對彩色濾光 片之瑕疵偵測，於製程中有效地偵測出瑕疵位置。。本研究是選擇友達光電 Color filter 廠，來進行即時 AMC (塗佈缺陷檢測機)推測檢測出塗佈缺陷後灰階值與光學 色度(MCPD)之間關係 ，數據是以統計方式進行分析。然而要做此實驗，將會運用 一些生產機台及儀器設備，其運用的設備如下:

(1) 光阻塗佈機(Coater)

(2) 真空乾燥室(Vacuum Chamber Dry) (3) 冷熱交換板(Hot Plate & Cooling Plate) (4) 曝光機(Aligner)

(5) 顯影機(Developer) (6) 烤爐(Oven)

常用的量測儀器設備:

(1) AMC (塗佈缺陷檢測機) (2) 色度光學量測儀(MCPD) 一些將用到的化學物品包括:

(1) 負光阻(TOYO INK or JSR) (2) 顯影液體。

(3) 酒精(Alcohol)。

(4) 丙酮(Acetone)

(5) 清洗液 :水、去離子水(DI Water)。

本文研究方法即為以上所說明的(1)製作的機台(2)選用的製程(3)實驗設計(4)量 測的設備(5)用到的化學物品。就以上這幾點來進行研究。此次乃利用 R、G、B 生 產製程條件調整以及生產線中即時塗佈缺陷機測(AMC)所產生出灰階值上差異，可 推測到彩色濾光片中 R、G、B 經過烤爐後烘烤的灰階值與色度值兩者間的差異性。

此研究者相信此相對應的差異性，若是可以應用在實際工作上，那麼便可以快速判 斷產品產生缺陷時快速判斷此缺陷是否達出貨規格。

1.5 章節提要

第一章除了是說明一些研究動機、文獻回顧、研究方法之外，另一則是增添了 TFT LCD 市場上的分析，介紹台灣、日本、韓國在 TFT LCD TV 、Monitor、Notebook 等產品上的市佔率，及未來 TFT LCD 領域的發展。

第二章在說明繁多的 LCD 種類中，如何選取一種合乎需求的 LCD。在眾多的 LCD 種類中，再加以說明其 TFT LCD 架構、製程。最後是說明 TFT LCD 中彩色 濾光片架構、製程介紹及現行製作上的瓶頸。

第三章介紹此次實驗所使用設備、量測機台及整個實驗設計實驗設備:

UV(紫外線)、Cleaner(洗淨機)、Coater(光阻塗佈機)、AMC(巨觀缺陷檢測機)、VCD Chamber(真空乾燥室)、HPCP(熱、冷板)、Aligner(曝光機)、Developer(顯影機)、AOI(自 動檢測機)、Oven(烤爐)。

量測機台:

1. 塗佈缺陷檢測儀(AMC .Auto Marco Check) 使用光學系統運用穿透式光源進行缺陷檢測 2.色度光學量測儀(MCPD)

利用由上下光源與鏡頭組合量測色度(x , y , Y)

第四章是將實驗數據進行整理及分析，此章節可將即時塗佈缺陷檢測儀(AMC) 與光學量測儀(MCPD)的相對關係找出，亦可以以灰階值(AMC)的數據來佐證光學色 度(MCPD)的數據是否有失真現像。最後可以依照此次實驗所驗證出的結果應用在實 際生產線上，以驗證此次實驗的價值。

第五章是依據實驗的結果來進行分析與討論，並且提出改進的方法。

第二章 TFT-LCD 說明及理論

2.1 TFT-LCD 的簡介

2.1.1 TFT LCD 之技術分類

圖 2-1 液晶平面顯示器的種類及其分類

資料來源:顧鴻壽，”光電液晶平面顯示器-技術基礎及應用”[4]

2.1.1.1 TN-LCD

(Twisted Nematic Liquid Crystal Display)

TN LCD 畫面的對比在 20:1 以下，顏色為單色或黑色，反應速度較慢且無法顯 示動畫，其液晶分子扭轉 90 度。TN LCD 顯示品質、反應速度、視角較差，主要 用於簡單數字或文字顯示之小容量顯示器。多應用於計算機與手錶等較低階產品 [5]。

2.1.1.2 STN-LCD

(Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display)

STN LCD 其 S 即為 Super 之意，也就是液晶分子的扭轉角度加大為 180 度或 270 度。是以多工驅動法來增加掃瞄的條數以驅動畫素，顯示品質較 TN 高，且再 搭配彩色濾光片的使用，則可顯示多種顏色，甚至達到全彩，STN LCD 對比可達 30:1，面板反應速度較 TN 快但動畫速度仍慢，整體 STN LCD 顯示品質較 TN LCD 為佳，其顏色除了黑色、白色以外就只有橘色和黃綠色等少顏色主要運用於較大尺 寸的電子字典、PDA、手機、低階筆記型電腦等[5]。

2.1.1.3 TFT-LCD

(Twisted Nematic Liquid Crystal Display)

TFT LCD 方式是在原本配置畫素的電及交叉處，在加上一個對象電極，並且 在此三個的電極交叉處放置薄膜狀的 Active 素子。TFT-LCD 的彩色濾光片中，一個 點是由三顏色(R、G、B)畫素所組成，而 TFT-LCD 是藉由各色畫素上的電晶體來控 制該畫素發光，其中主動矩陣式的 TFT 不同於被動矩陣式可以單獨控制某一像素上 的電壓強度，改變液晶分子結構，造成不同明亮的層次，且 TFT LCD 每一個畫素

均由一至四個電晶體控制，更新頻率較高，使得影像能有較佳的對比與減少畫面移 動時模糊的狀態，如此相較於 TN/STN LCD，TFT LCD 具有更佳的顯示畫質，色彩 飽和度更高，度應速度較快，觀賞角度可達 160 度以上，對比率也超過 150 以上，

應用範圍包括數位相機、液晶投影機、筆記型電腦、大型顯示器等高階產品[5]。

2.1.2 TFT-LCD 的原理及架構 2.1.2.1 TFT LCD 架構圖

TFT-LCD 主要架構可分成四大類:

一、 TFT(Array):

二、 CF(Color Filter):

三、 液晶(Liquid):

四、 偏光板(Polarizer):

圖 2-2 TFT-LCD 主要架構

資料來源:王政中、蔡彥正、金士傑，”LCD TV 推升 TFT 零組件營運再創巔峰[6]

2.1.2.2 TFT LCD 詳細構造圖

液晶顯示器簡單的內部結構，包含了背光源(Back-Light)、偏光板 (Polarizing Filter)、透光導電層(Transparent Electrodes)、液晶、彩色濾光片(Color Filter)及空間 裝置(Spacer)等組件。

圖 2-3 顯示器之構造圖

資料來源:Jiun-Haw Lee, “Introduction to Display Technologies”[7]

2.2 TFT-LCD 製造流程

TFT-LCD 主要製程可分成四大類:

一、 TFT(Array): TFT 所需電路製作。

二、 CF(Color Filter):BM、R、G、B、Polish、ITO、PS(Photo Spacer)製程。

三、 Cell: TFT vs. CF 組裝，並將液晶灌入其中。最後於 TFT 側及 CF 側貼上偏光 板(Polarizer)。

四、 Module : IC Bounding、PCB board Bounding、背光源件組裝。

圖 2-4 Manufacturing process of TFT LCD 資料來源:光機電奈米量測系統科技整合研討

2.2.1 Array Process flow chart

表 2-1 Array Process flow chart

2.2.2 Cell Process flow chart

表 2-2 Cell Process flow chart

2.2.3 CF Process flow chart

表 2-3 CF Process flow chart

圖 2-5 TFT-LCD 製程簡介

2.3 彩色濾光片製程及架構 2.3.1 彩色濾光片製程技術

彩色濾光片的第一道製程為黑紋(Black Matrix；BM)其主要功能為 R、G、B 遮光效應，以減少露光機率。第二、三、四道製程為紅、綠、藍三原色彩色層，R、

G、B 三顏色藉由驅動原理來控制液晶扭轉，將白色背光過濾成 R、G、B 三色，使 之產生明亮暗度不等色光[8]。

第五道製程為研磨(Polish)其功能為將其三原色所造成的牛角(Tsuno)磨平，以利透明 導電膜(ITO)容易覆蓋在上。第六道製程為濺鍍上透明導電膜(ITO)。第七道製程為 空間間隙球(Photo Spacer)此製程為 CF 五代廠(Glass size:1100mmX1300mm)以上製 程所使用，五代廠以下製程並無此製程[11]。圖 2-6 為彩色濾光片製程簡介

圖 2-6 彩色濾光片製程簡介

2.3.2 彩色濾光片製程技術-BM

遮光層(Black Matrix ，BM)TFT-LCD 防止漏光及穩藏液晶配向缺陷的結構組 織。

2.3.3 彩色濾光片製程技術-R、G、B

著色層(R、G、B)乃利用背光板光源將其畫素上之三顏色(R、G、B)以光譜分散 方式的薄膜層；著色層的薄膜厚度一般約在 1~3µm。

圖 2-8 R、G、B 三顏色製程

2.3.4 彩色濾光片製程技術-Polish

在 R、G、B 製程過後因 Patten 關係，所以在每個畫素上皆會有牛角(Tsuno)產生，

此牛角將來在 Cell 液晶製程中將會因牛角突起處排列異常發生 Image Stick 的問題。

為了解決此一問題各家 TFT LCD 面板廠商及 CF 廠商均有不同的製程方法。以面板 大廠-友達光電，就是以 CMP(Chemical Mechanical Polishing)方式將牛角(Tsuno)磨 除。

研磨(Polish)所使用的研磨材料如下:

1. Polish Pad(研磨片):研磨主要材料之一，PU 材表面附上纖毛等 導引 Slurry 的材料。

2. Template(固定玻璃用的框):表面貼附符合 Glass Size 的 Pattern。

3. Slurry(研磨液):研磨主要材料之一，A1203 Type,粒徑大小約

～33nm。

4. Detergent(化學洗劑):研磨後基板清洗用的化學洗劑。

圖 2-9 研磨製程

2.3.5 彩色濾光片製程技術-ITO 2.3.5.1 ITO 成膜特性:

1.ITO(Indium-Tin-Oxide)[銦錫氧化物]:

光電產業的要求為高透過率，低抵抗值。

2.ITO 的膜度的決定因素:

膜厚愈厚則導電性變好；相對地，透光性隨膜厚的增加而變差。

透明導電膜製程(ITO)

圖 2-10 透明導電膜製程

2.3.5.2 ITO 濺鍍原理:

在低真空中充入氬氣及加高電壓下產生弧光放電形成電漿電漿內所產生的部份 離子將脫離電漿並往陰極移動經加速的離子撞擊靶材的表面擊出靶材原子被擊出的 靶材原子進入電漿內飛向基板很面飛向基板的原子沉積成薄膜。如圖 2-11 所示:

2.3.6 彩色濾光片新的製程技術-Photo Spacer

當玻璃基板隨著消費大眾需求逐漸大型化後，傳統的間隔劑(Spacer)的噴灑方 式在均勻性的控制上將會越來越因難，於是目前五代線(1100cmx1300cm)以上的廠 商已開始使用曝光及顯影的方式，直接將 Spacer 做在 CF 上面，以解決因傳統的噴 灑方式所造成間隔劑滑動，而造成畫素缺陷的問題。但是此一新技術在目前使用 Photo Spacer 的方式下，對材料的特性及塗佈的均勻性等方面性均必須重新測試及 評估已達到技術的提升。然而 CF 目前的供應模式，隨著玻璃基板尺寸不斷的增大。

對於目前 TFT LCD 面板廠商均已走向『In House』的模式，而這也使得專業的 CF 廠商更必須在品質、成本、技術研發及交期上更具優勢，才能夠永續經營下去。

PS 製程

圖 2-13 間隔劑及 Photo spacer 結構比較

資料來源:王信陽，“彩色濾光片的發展技術藍圖“

2.4 彩色濾光片現行製造狀態

現今彩色濾光片產業的製造過程共須經過七道製程才能完成一片彩色濾光片，

其七道製程分別為:BM、R、G、B、Polish、ITO、PS。其中以 R、G、B 三顏色為 例，每製作一個顏色皆需要經過數十種製程參數調整才得才製作出，然而這些參數 中較為關鍵性的為:

(1) Coater (光阻塗佈機):光阻吐出量多寡

(2) Vacuum Chamber Dry (真空乾燥室):真空壓力大小 (3) Hot Plate & Cooling Plate 冷熱交換板:溫度高低 (4) Aligner (曝光機):曝光量大小、Gap 值大小 (5) Developer (顯影機):顯影速度快慢

(6) Oven (烤爐):溫度高低

2.4.1 彩色濾光片現行製造瓶頸

彩色濾光片現行製造瓶頸為產生塗佈缺陷(Defect)時花費不少時間做層別及量 測缺陷特性,但往往攔檢到品質異常時通常在 Oven 後才被攔檢出來,此時 Glass 異常 品產生已難以估計。加上目前廠內缺陷(Defect)檢出規格及人員對缺陷判別多少都會 有所差異,通常皆會影響產品的誤判及判斷層別缺陷方向。

2.4.2 彩色濾光片現行製造改善方法

彩色濾光片產業出貨規格已烤爐後的膜厚、色度及巨觀檢測為主。但當巨觀呈 像產生缺陷時會量測色度來確定是否符合規格內出貨，所以假設在量測色度之前可 以先即時推測出缺陷檢測機所攔檢到的缺陷輝度值與色度間關係，如此一來就可以 省略量測色度時間及機台對缺陷 Spec. 定義且固定,並可快速判斷層別缺陷 ，以利 增加產出的效能。

第三章 彩色濾光片檢測設備介紹 3.1 塗佈機機台結構簡介

一、UV (紫外線):

乾式洗淨

二、Cleaner (洗淨機):

濕式洗淨

三、Coater (光阻塗佈機):

塗佈光阻

四、VCD Chamber (真空乾燥室):

將光阻內溶劑預先抽乾 五、HPCP (熱、冷板):

將光阻內之溶劑預先烤乾 六、AMC (塗佈缺陷檢測機):

即時檢測 In-Line 塗佈機所產生的缺陷 defect 七、Aligner(曝光機):

曝光部分因斷鏈而失去溶解性 八、Developer(顯影機):

洗去曝光部分,形成所圖案樣式 九、AOI(微觀自動檢測機):

即時檢測 In-Line 機台所產生的微觀 defect 十、Oven (烤爐):

將溶劑揮發且烤乾光阻

圖 3-1 實驗設備機台 Layout

3.2 彩色濾光片製程檢驗類別

外觀規格，是需要使用人工進行檢出、判定 Defect，而巨觀 Defect 時常因檢查 人員的不同而發生差異，故使檢查人員判定水準的差異程度維持一定水準，是 CF 廠與 LCD 廠需共同努力的方向 ，進而將雙方規格認定之爭議程度降至最低，需要 長時間的配合、修正，以達到彼此都可接受的範圍(包括品質與良率)。

表 3-1 CF Inspection

3.2.1 彩色濾光片人員各製程巨觀檢測缺陷

表 3-2 Macro Inspection Process

3.2.2 巨觀檢測所需燈源

表 3-3 人員燈源檢測流程

3.2.3 巨觀燈源機台介紹

1. 上光源-光盒 2. 上光源-鈉燈 3. 背光源-光盒 4. 背光源-鈉燈 5. 投射燈

6. 綠光燈

上光源-光盒 上光源-鈉燈

背光源-光盒 背光源-鈉燈

投射燈 綠光燈

3.2.4 巨觀檢驗方式

巨觀檢測是在不同方位及角度時，以不同燈源來檢查 Glass 是否有 Mura、磨 刮及膜污等；於檢測 Glass 時是以缺陷規格,由專門人員來判定 Glass 的良品或不良 品。

圖 3-2 巨觀檢查機台燈源 檢查區於光源下方，不能正視光源直接照射處會檢不出

圖 3-3 人員巨觀檢查機台燈源方式

檢驗看出巨觀缺陷種類

圖 3-4 常見巨觀缺陷

3.3 量測機台介紹

目前 TFT-LCD 業界中彩色濾光片，所使用在監控塗佈機所產生的缺陷 defect 及色度的量測機台如下:

1. 濕膜光學檢測儀(AMC):

使用光學系統運用穿透式光源進行缺陷檢測 2. 色度光學量測儀(MCPD):

利用由上下光源與鏡頭組合量測色度(x , y , Y)

彩色濾光片 R、G、B 出貨規格以色度(x , y , Y)及巨觀檢測為主，故巨觀缺陷與色度 變化兩者之間的比對質極為密切關係，如圖 3-5 所示:

RGB 色度規格(x , y , Y)出貨規格

圖 3-5 CIE 1931(Yxy)色度圖

3.4 量測機台-RGB 塗佈缺陷檢測機(AMC) 3.4.1 塗佈缺陷檢測機(AMC) 目的:

利用缺陷檢測機及時攔檢塗佈異常造成產生缺陷,需及時監控以確保良率,避免產品 報廢。

3.4.2 塗佈缺陷檢測機(AMC)用途:

1.將檢出缺陷量化便可有效訂定缺陷規格並確立處理產生缺陷時機。

2.目前廠內缺陷檢出規格及看片人員對塗佈缺陷判別多少都會有所差異,如使用機台 對塗佈缺陷 Spec. 定義且固定,可減少誤判及快速判斷塗佈所產生缺陷的類型。

3.目前廠內確認巨觀檢測玻璃 Oven 後,如判定有塗佈缺陷需停機則玻璃報廢量難以 估計。

3.4.3 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台結構簡介

塗佈缺陷檢測機(AMC)由硬體、量測鏡頭系統、軟體組裝而成，其軟、硬體各項功 能如表 3-4 所示:

表 3-4 塗佈缺陷檢測機(AMC)機台結構系統

3.4.3.1 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台型號

TCF-0200MR-TAL5A1 (Takano)

(Photo RGB Line Slit Mura Inspection System)

3.4.3.2 機台裝置硬體型號

表 3-5 實驗機台裝置硬體型號

3.4.3.3 機台裝置介紹

以 In line 濕膜狀態檢測是否產生缺陷 - CCD Camera 玻璃基板進行全面檢測。

-運用白光光源穿透進行缺陷缺陷檢測 檢測原理:

圖 3-6 缺陷檢測機示意圖

圖 3-6 缺陷檢測機示意圖 資料來源:Toray Engineering Co.Ltd

圖 3-7 缺陷檢測機原理示意圖 資料來源:Toray Engineering Co.Ltd

圖 3-8 缺陷檢測機機台外觀示意圖 資料來源:Takano Engineering Co.Ltd

3.4.3.4 塗佈缺陷檢測機(AMC) 機台軟體介紹

一、操作介面 1. 自動、手動模式

3. In-Line 抽片檢測頻率 4. 強制進片抽檢是否有缺陷

圖 3-9 AMC 操作介面 二、生產 Model 名稱

圖 3-10 Recipe Model 選擇

三、生產 Model Recipe 參數座標

可使用新增、改變、修改調整座標參數

圖 3-11 調整座標參數

圖 3-12 調整 Pitch 座標參數

四、生產 Model Recipe 座標完成圖

圖 3-13 Model Recipe 座標完成圖 五、確認生產產品輝度值

將玻璃移至光源中心位置Æ確認光源穿透後輝度值

圖 3-14 光源穿透後輝度值

六、將輝度值調整至基準值 128

圖 3-15 輝度值調整至基準值 七、檢出缺陷種類(Silt Mura / Pin Mura)

Silt Mura (Slit White / Slit Black)

表 3-6 Slit Mura Recipe 調整

Pin Mura (Pin White / Pin Black)

表 3-7 Pin Mura Recipe 調整

八、檢出缺陷畫像

圖 3-16 檢出缺陷畫像

九、確認檢出缺陷資料及輝度值

圖 3-17 檢出缺陷資料及輝度值

3.5 量測機台-色度量測儀(MCPD) 3.5.1 色度量測儀 MCPD 目的

檢測光阻經過塗佈、曝光、顯影、烘烤後色度、亮度、穿透度此色度數據將成為 R、G、B 出貨規格據之一。

3.5.2 色度量測儀 MCPD 用途

依據國際照明委員會(CIE) 1931 (Y,x,y)坐標表色方法規定，此量測儀器可量測出 R、

G、B 三顏色的色度值。MCPD 所量測出的色度值可與 KLA 所量測出的膜厚進行比 對。

3.5.3 色度量測儀 MCPD 機台結構簡介

MCPD 量測機台由大塚科技(Stage 系統、量測鏡頭、分光器、鏡頭燈源、軟體) 組裝而成，其軟、硬體各項功能如表 3-8 所示：

表 3-8 MCPD 機台結構系統

3.5.3.1 MCPD 機台型號

LCD-5100(大塚科技)

3.5.3.2 MCPD 各裝置型號

一、檢測軟體與電腦 二、上/下檢測鏡頭

1. 鏡頭：MITUTOYO，02AKF850 2. CCD：ELMO，CN42H

三、量測平台系統 ˙標準片座

˙參考片座 ˙夾取機構

四、光源/位置/焦距手動調整面板

(a)手動搖桿 (b)Stage 量測 圖 3- 18 MCPD 手動調整面板 (a)手動搖桿 (b)量測平台

3.5.4 MCPD 檢測原理

一、由上下光源與鏡頭組合

◆色度/OD/穿透/反射/膜厚

圖 3-19 MCPD 量測原理

二、上光源(FO)調整方式

◆按下 Area Maker，F0 UP/DOWN 鈕

˙由 CCD 螢幕調整影像清晰度

˙兩旁大圓內影像清晰即為 F0 焦距 三、下光源(F1)調整方式

◆按下 Tran Light，F1 UP/DOWN 鈕

◆由中心小圓清晰程度判定焦距

四、上光源(F0)須先調整，再調整下光源(F1)

◆調整 F0 時，F1 同時移動

◆F1 後調整，因 F1 本身上有調整機構，然而僅移動 F1 將不影響 F0

圖 3-20 MCPD 焦距設定及調整 1.F0 由上往下打在基板上

兩個大圓構成一個基準

2.再由上面 F1 調整，儘可能 將焦距調整至同一基準

基板

3.5.5 MCPD 程式設定

一、回到主畫面，點選程式修改選項

圖 3-21 MCPD 程式設定 二、進入程式修改(F4)選單

以 RGB 製程為例：M190EN04 B Layer 其程式為 254，故選擇 254。按下程式修改.

即可更改程式設定。

圖 3-22 MCPD 程式修改

三、進入程式修改後，確認修改項目 1. Group name

2. Recipe name and NO.

3. Check glass size 4. Check select lens

圖 3-23 MCPD Recipe edit check item

四、量測點位的選擇與確認 1. 選擇量測點位

2. 點入量測點位，NO.1

3. 將游標移至第 1 點使其反白，按下 Joystick 確認鏡頭焦距

圖 3-24 MCPD 程式量測點位設定 圖 3-24 MCPD 程式量測點位設定

4. 確認鏡頭焦距

1. 機台左上方螢幕有兩大一小的圓型影像，皆可調整焦距。

2. 控製面板上的 Focus 可調整大圈的焦距，Low Focus 可調整小圈的焦距調整 至清楚後，按下 store

圖 3-25 MCPD 手動調整鏡頭焦距

6. 按下 OK 即可儲存資料方才調整位置或焦距的資料。

圖 3-26 MCPD Recipe 量測點位設定完成畫面

3.5.6 MCPD DOT 設定

◆關於頻譜圖的檢視如下：

頻譜圖的檢視步驟如下所示，Takein Axis(X/Y)及 Address(0~511)的數據會影響頻 譜圖清晰，故該設定值需不斷更改至清晰(該部分設定不影響量測狀況)。

圖 3-27 MCPD DOT 設定

二、程式內的的 Lower 與 Upper 的 Dot Threshold

參照頻譜圖(如下頁)來作一設定，設定方式如下所示：

R DOT◇

Upper 180*1.4=252 Lower 180*0.6=108 G DOT◇

Upper 120*1.4=160 Lower 120*0.6=72 B DOT◇

Upper 80*1.4=112 Lower 80*0.6=48

圖 3-28 MCPD 頻譜圖曲線

圖 3-29 MCPD 頻譜圖設定

三、R/G/B DOT 關聯性

◆R 的範圍：在 R DOT 的 RG 及 RB RG◇(R Upper-R Lower)*0.9

RB◇(R Upper-B Lower)*0.9

◆G 的範圍：在 G DOT 的 GR 及 GB GR◇(G Upper-R Lower)*0.9

GB◇(G Upper-R Lower)*0.9

◆B 的範圍：在 B DOT 的 BR 及 BG BR◇(B Upper-R Lower)*0.9

BG◇(B Upper-R Lower)*0.9

圖 3-30 MCPD 頻譜圖範圍設定

3.6 實驗設計

3.6.1 品質管制由來及精神

品管手法是常用的統計管理方法，又稱為初級統計管理方法。它主要包括控製 圖、因果圖、相關圖、排列圖、統計分析表、數據分層法、散佈圖等所謂的 QC 七 工具。品質管理的方法可以分為兩大類：一是建立在全面品質管理思想之上的組織 性的品質管理；二是以數理統計方法為基礎的品質控制。

組織性的品質管理方法是指從組織結構，業務流程和人員工作方式的角度進行 品質管理的方法，它建立在全面品質管理的思想之上，主要內容有制定品質方針，

建立品質保證體系[9]。

統計品質控制是美國的貝爾電話實驗所的休哈特（W.A.Shewhart）博士在 1924 年首先提出的控製圖為起點，半個多世紀以來有了很大發展，現在這些方法可大致 分為以下三類。

（1） 初級統計管理方法：又稱為常用的統計管理方法。它主要包括控製圖、

因果圖、相關圖、排列圖、統計分析表、數據分層法、散佈圖等所謂的 QC 七工具

（或叫品管七大手法）。運用這些工具，可以從經常變化的生產過程中，系統地收 集與產品品質有關的各種數據，並用統計方法對數據進行整理，加工和分析，進而 畫出各種圖表，計算某些數據指標，從中找出品質變化的規律，實現對品質的控制。

日本著名的品質管理專家石川馨曾說過，企業內 95%的品質管理問題，可通過企業 上上下下全體人員活用這 QC 七工具而得到解決。全面品質管理的推行，也離不開 企業各級、各部門人員對這些工具的掌握與靈活應用[9]。

（2） 中級統計管理方法 ：包括抽樣調查方法、抽樣檢驗方法、功能檢查方 法、實驗計劃法、方法研究等。這些方法不一定要企業全體人員都掌握，主要是有 關技術人員和品質管理部門的人使用[9]。

（3） 高級統計管理方法：包括高級實驗計劃法、多變數解析法。這些方法主 要用於複雜的工程解析和品質解析，而且要借助於電腦手段方法[9]。

3.6.2 品質管制手法原理

品質管理是以事實資料及相關數據為依據的管理，數值資料的蒐集是品管工作 的要務，然而數值資料的內容直接影響品管方向的正確性[10]。

下列介紹品質管理七大手法:

（一） 統計分析表

統計分析表是利用統計表對數據進行整理和初步分析原因的一種工具，其格式 可多種多樣。

（二） 數據分層法

數據分層法就是性質相同的，在同一條件下收集的數據歸納在一起，以便進行 比較分析。因為在實際生產中，影響品質變動的因素很多如果不把這些困素區別開 來，難以得出變化的規律。

數據分層法的應用，主要是一種系統概念，即在於要想把相當複雜的資料進行 處理，如何把這些資料加以有系統有目的加以分門別類的歸納及統計。

表 3-9 層別法的作用

（三） 排列圖（柏拉圖）

排列圖又稱為柏拉圖，由此圖的發明者 19 世紀義大利經濟學家柏拉圖（Pareto）

的名字而得名。柏拉圖最早用排列圖分析社會財富分佈的狀況，他發現當時義大利 80%財富集中在 20%的人手裏，後來人們發現很多場合都服從這一規律，於是稱之 為 Pareto 定律。後來美國品質管理專家朱蘭博士運用柏拉圖的統計圖加以延伸將其 用於品質管理。排列圖是分析和尋找影響品質主原因素的一種工具，其形式用雙直 角坐標圖，左邊縱坐標表示頻數（如件數 金額等），右邊縱坐標表示頻率（如百分 比表示）。分折線表示累積頻率，橫坐標表示影響品質的各項因素，按影響程度的 大小（即出現頻數多少）從左向右排列。通過對排列圖的觀察分析可抓住影響品質 的主原因素[10]。

表 3-10 柏拉圖形式

（四）因果分析圖

因果分析圖是以結果作為特性，以原因作為因素，在它們之間用箭頭聯繫表 示因果關係。所謂因果分析圖，就是將造成某項結果的眾多原因，以系統的方式圖 解，即以圖來表達結果（特性）與原因（因素）之間的關係。其形狀像魚骨，又稱 魚骨圖。

表 3-11 因果分析圖形狀

（五）直方圖

直方圖又稱柱狀圖，它是表示數據變化情況的一種主要工具。用直方圖可以將 雜亂無章的資料，解析出規則性，比較直觀地看出產品品質特性的分佈狀態，對於 資料中心值或分佈狀況一目了然，便於判斷其總體品質分佈情況。

直方圖又稱質量分佈圖，是一種幾何形圖表，它是根據從生產過程中收集來的 質量數據分佈情況，畫成以組距為底邊、以頻數為高度的一系列連接起來的直方型 矩形圖，如下圖所示。

表 3-12 直方圖形式

（六）散佈圖

散佈圖是表示兩個變數之間關係的圖，又稱相關圖，用於分析兩測定值之間相 關關係，它有直觀簡便的優點。通過作散佈圖對數據的相關性進行直觀地觀察，不 但可以得到定性的結論，而且可以通過觀察剔除異常數據，從而提高用計演算法估 算相關程度的準確性。

表 3-13 散佈圖形式

（七）控製圖

控製圖又稱為管製圖，特別在品質管理方面成了一個不可或缺的管理工具。它 是一種有控制界限的圖，用來區分引起品質波動的原因是偶然的還是系統的，可以 提供系統原因存在的資訊，從而判斷生產過程是否處於受控狀態。控製圖按其用途 可分為兩類，一類是供分析用的控製圖，用控製圖分析生產過程中有關品質特性值 的變化情況，看工序是否處於穩定受控狀；再一類是供管理用的控製圖，主要用於 發現生產過程是否出現了異常情況，以預防產生不合格品。

1、 穩值控製圖一般用於對產品質量或目標值恆定不變的目標實施狀態進行控

制，如圖所示，圖中中心線表示計劃目標值，虛線表示控制上下限。

表 3-14 穩值控製圖形式

2、變值控製圖用於對目標值隨時間變化的目標實施狀態進行控制。從計劃線與實 際線的對比，可看出目標實施狀態，對於超出計劃線的情況，查清超出的原因，採 取措施，將其控制在計劃線以下。

實驗步驟包含計畫、設計、實行、分析和結果解釋，實驗步驟如下所示:

一、 問題定義 / 改善主題與目標設定 步驟內容導引:

1.1 Project description- 5W2H (主題簡單說明) 1.2 Current status（主題選定原因）

二、現狀分析 步驟內容導引:

2.1 確立應解決的問題或內容 2.2 決定層別項目及相關性

2.3 決定層別項目數據資料-收集細部 5W2H

2.5 適當性的結論 三、真因分析與驗證 步驟內容導引:

對現況分析所得的結果進行原因分析以及真因驗證（用魚骨圖(特性要因圖)和 5 Why 表格進行原因和真因驗證）

3.1 依主題特性列出真因的候補原因 3.2 以 Why Why…反覆深入分析。

3.3 以特性要因圖或關聯圖來整理原因。

3.4 利用數據來證明真因。

3.5 透過觀察(經驗,專業)來驗證真因。

3.6 利用調查或實驗來辨清影響度高的原因。

3.7 標出影響度高的原因。

四、效果確認 步驟內容導引:

5.1 持續追蹤對策實施後效果

5.2 每個對策都要有效果確認的過程，以圖或表的方式呈現 5.3 效果確認應包含有形效果和無形效果

5.5 效果確認應包含改善前後的比較圖表

第四章 研究實驗數據資料分析和精進

4.1 實驗問題定義與目標設定 4.1.1 實驗描述

表 4-1 實驗問題定義與目標設定

4 .1.2 實驗改善目標

下列圖示為 In-Line 缺陷檢測每月平均 Alarm 次數月 60~80 次,相對人員量測 MCPD 次數為 60~80 次,故此主題選用 In-Line 缺陷檢測機輝度值與 MCPD 色度間 關係即可作及時判斷及省略人力上的花費。

2009/02 ~ 2010/05

CF RGB Fab Photo Line

當缺陷產生後需量測RGB色度密集點, 每次量測密集點花 費時間1~2Hours,如可從In-Line 缺陷檢測機輝度值找出 與MCPD色度間關係即可作及時判斷及人力上的花費

利用此實研究案找出缺陷檢測機輝度值與色度間

When:

Where:

Why:

How:

Color Filter RGB In-Line 缺陷檢測機

Who:

表 4-2 2009 6~12 月 缺陷檢測機 Alarm 次數統計

4.2 實驗改善流程

下列圖示為檢出缺陷所需作的流程圖, 假設可知檢出缺陷之輝度值與 MCPD 關係, 可快速判斷此產品是否異常超出出貨規格並可省下其它相關效益。

表 4-3 In-Line Mura Judge NG SOP

4.2.1 MCPD 量測色度密集點手法定義

下列圖示為 Mura Defect 產生於 Glass 上模擬圖形

圖 4-1 Glass 上產生圓形 Mura Defect

4.2.1.1 量測 MCPD 密集點方法

1. 量測 Defect MCPD 密集點時,會使用簽字筆將異常區圈選出來。

2.量測 MCPD 色度密集點時,需由異常區外兩邊各取 15mm 正常區開 始量測。

3.當量測範圍從正常區橫跨簽字筆及異常區時所得到數據資料,需剔除因量測到簽字 筆所產生的異常區。

圖 4-2 Mura Defect 量測圈選方式

4.2.1.2 MCPD 密集點 Data Rule

將異常片投片於 Cell 驗證,當缺陷 色度密集點超過千分之二,此 Glass 於 TFT 貼 合組立時會產生肉眼可見缺陷,所以 MCPD 密集點量測出超過千分之二規格時,會在 廠內進行產品報廢。

圖 4-3 Mura Defect MCPD 密集點全距

下列圖示為 Glass 於 TFT 貼合組立時會產生肉眼可見缺陷。

圖 4-4 CELL-CF/TFT 對組後所產生之缺陷

3.2.5 In-Line 缺陷檢測機輝度值表示

圖示為玻璃基板所檢測出橫向 Defect ,可由機台軟體上顯示此缺陷的輝度值。

圖 4-5 In-Line 缺陷檢測機 Judge NG 輝度值

3.2.6輝度值與 MCPD 色度效益評估

表 4-4 輝度值與 MCPD 色度效益評估

4.3 實驗數據蒐集與資料分析 4.3.1 實驗手法確認

The Third Step Experiment:

由操作範圍(Window)中尋找最佳條件 差異性

The Second Step Experiment:

經由實驗篩選出造成異常的關鍵因 子並決定其操作範圍(Window)

The First Step Suppose: 根據機台原理假設性選出

可能造成問題的因子

4.3.2 魚骨圖分析

經由利用魚骨圖分析，決定選出可能影響輝度值之主因子進行分析。

表 4-5 魚骨圖分析

4.3.3 實驗參數評估：

實驗製程參數選定

表 4-6 實驗製程參數選定

4.3.4 決定實驗參數之評定表

表 4-7 決定實驗參數評定表

實驗製程參數:

1.Lamp 光源穿透基板基準值

圖 4-6 Lamp 光源穿透基板基準值

2. Mura Type (Silt Mura / Pin Mura)

表 4-8 Mura Type (Silt Mura / Pin Mura) Recipe

4.3.5 實驗數據資料蒐集:

此實驗數據共蒐集 201 筆實驗資料,並將檢出 Defect 量測 MCPD 密集點,如下列列表:

4.3.5.1 Slit Mura Thresh B 實驗數據

實驗 Model Pin Mura / Silt Mura

Lamp 輝度基準值

Thresh Type

輝度值(cd/c ㎡) (Mura Defect)

色度值 (MCPD 全距差異)

B141PW03 Slit Mura 128 Thresh B 87 0.0023 B141PW04 Slit Mura 128 Thresh B 85 0.0021 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh B 60 0.0034 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh B 63 0.0033 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 80 0.0023 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh B 112 0.0008 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh B 96 0.0013 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh B 78 0.0025 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh B 98 0.0013

B140RW00 Slit Mura 128 Thresh B 62 0.0034 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 95 0.0015 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh B 98 0.0013 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh B 93 0.0013 M190EG03 Slit Mura 128 Thresh B 64 0.0034 M190EG03 Slit Mura 128 Thresh B 96 0.0013 B140RW00 Slit Mura 128 Thresh B 100 0.0013 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh B 112 0.0009 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh B 87 0.0021 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh B 74 0.0028 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh B 88 0.0021 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 97 0.0013 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 68 0.0034 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 99 0.0013 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh B 96 0.0013 B141PW03 Slit Mura 128 Thresh B 65 0.0034 B141PW03 Slit Mura 128 Thresh B 102 0.0013 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh B 111 0.0008 B140RW00 Slit Mura 128 Thresh B 72 0.0028 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh B 92 0.0018 G220SW01 Slit Mura 128 Thresh B 83 0.0023 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh B 76 0.0028 G220SW01 Slit Mura 128 Thresh B 70 0.0035 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh B 62 0.0034

B154EW08 Slit Mura 128 Thresh B 85 0.0022 B156XW01 Slit Mura 128 Thresh B 105 0.0008 B173HW01 Slit Mura 128 Thresh B 102 0.0008 B173HW09 Slit Mura 128 Thresh B 100 0.0008 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh B 97 0.0015 M190EG01 Slit Mura 128 Thresh B 102 0.0009 B156XW02 Slit Mura 128 Thresh B 90 0.0015 B173HW09 Slit Mura 128 Thresh B 92 0.0015 B173HW09 Slit Mura 128 Thresh B 96 0.0013 B141PW03 Slit Mura 128 Thresh B 87 0.0022 B141PW03 Slit Mura 128 Thresh B 90 0.0022 B140XW00 Slit Mura 128 Thresh B 100 0.0012 B140XW00 Slit Mura 128 Thresh B 104 0.0012 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh B 110 0.0008 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh B 91 0.0019 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh B 101 0.0009

B156XW00 Slit Mura 128 Thresh B 98 0.0009 B173HW09 Slit Mura 128 Thresh B 100 0.0009

4.3.5.2 Slit Mura Thresh W 實驗數據

實驗 Model

Pin Mura / Silt Mura

Lamp 輝度 基準值

Thresh Type

輝度值(cd/c ㎡) (Mura Defect)

色度值 (MCPD 全距差異)

B173RW01 Slit Mura 128 Thresh W 135 0.0012 B140XW01 Slit Mura 128 Thresh W 140 0.0017 B140XW02 Slit Mura 128 Thresh W 119 0.0008 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh W 180 0.0029 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh W 155 0.0021 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh W 200 0.0032 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh W 185 0.003 M185XW01 Slit Mura 128 Thresh W 142 0.0016 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh W 198 0.0032 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh W 158 0.0022 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh W 184 0.003 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh W 192 0.0031 B140RW00 Slit Mura 128 Thresh W 142 0.0015 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh W 135 0.0011 B173RW03 Slit Mura 128 Thresh W 155 0.002 M270HW01 Slit Mura 128 Thresh W 165 0.0024 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh W 130 0.0009 G220SW01 Slit Mura 128 Thresh W 138 0.0011 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh W 168 0.0024 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh W 175 0.0025 B140RW00 Slit Mura 128 Thresh W 200 0.0032

B156RW01 Slit Mura 128 Thresh W 136 0.0014 M190EG03 Slit Mura 128 Thresh W 142 0.0016 M190EG03 Slit Mura 128 Thresh W 140 0.0015 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh W 141 0.0019 B140RW00 Slit Mura 128 Thresh W 139 0.0012 B156RW01 Slit Mura 128 Thresh W 141 0.0017 B156HW01 Slit Mura 128 Thresh W 140 0.0016 B156XW00 Slit Mura 128 Thresh W 138 0.0012 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh W 175 0.0026 B156XW01 Slit Mura 128 Thresh W 136 0.0012 M190EG01 Slit Mura 128 Thresh W 130 0.0008 M190EG01 Slit Mura 128 Thresh W 132 0.0008 M190EG01 Slit Mura 128 Thresh W 138 0.001 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh W 120 0.0007 B156XWA2 Slit Mura 128 Thresh W 136 0.0012 B156XW00 Slit Mura 128 Thresh W 140 0.0017 B154EW08 Slit Mura 128 Thresh W 139 0.0012 B154EW09 Slit Mura 128 Thresh W 138 0.0012 B173RW01 Slit Mura 128 Thresh W 142 0.0017 M170EG01 Slit Mura 128 Thresh W 136 0.0012 M190EG01 Slit Mura 128 Thresh W 145 0.0017

4.3.5.3 Pin Mura Thresh B 實驗數據

實驗 Model

Pin Mura / Silt Mura

Lamp 輝度基準值

Thresh Type

輝度值(cd/c ㎡) (Mura Defect)

色度值 (MCPD 全距差異)

B156XW01 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.002 B154EW09 Pin Mura 128 Thresh B 98 0.0012 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh B 73 0.0024 B156XW01 Pin Mura 128 Thresh B 91 0.0016 B140XW01 Pin Mura 128 Thresh B 98 0.0014 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.002 B156XW00 Pin Mura 128 Thresh B 84 0.002 B156HW01 Pin Mura 128 Thresh B 98 0.0014 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh B 88 0.0018 B156XW01 Pin Mura 128 Thresh B 79 0.0022 B140XW01 Pin Mura 128 Thresh B 102 0.0011 B140XW00 Pin Mura 128 Thresh B 74 0.0023 B141EW06 Pin Mura 128 Thresh B 97 0.0013 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh B 91 0.0017 B156XW00 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.0021 B156HW01 Pin Mura 128 Thresh B 110 0.0009 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh B 90 0.0017 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh B 95 0.0012 B141PW03 Pin Mura 128 Thresh B 76 0.0023 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.0021 B141PW03 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.0021

M270HW01 Pin Mura 128 Thresh B 109 0.0009 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 94 0.0016 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh B 78 0.0024 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh B 92 0.0016 B140RW00 Pin Mura 128 Thresh B 83 0.002 M170EG01 Pin Mura 128 Thresh B 74 0.0023 B141PW03 Pin Mura 128 Thresh B 97 0.0013 B173RW01 Pin Mura 128 Thresh B 91 0.0017 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh B 82 0.0021 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh B 110 0.0009 B173RW01 Pin Mura 128 Thresh B 90 0.0017 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh B 95 0.0012 M190EG03 Pin Mura 128 Thresh B 76 0.0023 B140RW00 Pin Mura 128 Thresh B 88 0.0021 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh B 86 0.0021 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 109 0.0009 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 94 0.0016 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 78 0.0024 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 92 0.0016 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh B 85 0.002

4.3.5.4 Pin Mura Thresh W 實驗數據

實驗 Model

Pin Mura / Silt Mura

Lamp 輝度基準值

Thresh Type

輝度值(cd/c ㎡) (Mura Defect)

色度值 (MCPD 全距差異)

B140XW00 Pin Mura 128 Thresh W 175 0.0016 B141EW06 Pin Mura 128 Thresh W 180 0.0021 B156XW02 Pin Mura 128 Thresh W 168 0.0013 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh W 165 0.0013 B141PW03 Pin Mura 128 Thresh W 200 0.0023 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh W 162 0.0013 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh W 158 0.0008 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh W 164 0.0013 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh W 163 0.0013 B156XW02 Pin Mura 128 Thresh W 192 0.0023 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh W 206 0.0025 B154EW09 Pin Mura 128 Thresh W 186 0.0021 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 194 0.0023 B156XW02 Pin Mura 128 Thresh W 208 0.0025 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh W 162 0.0013 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh W 185 0.0021 B173RW02 Pin Mura 128 Thresh W 188 0.0021 B156XW02 Pin Mura 128 Thresh W 172 0.0018 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 212 0.0028 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 210 0.0028 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 196 0.0024

M185XW01 Pin Mura 128 Thresh W 215 0.003 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 225 0.0033 B156XWA2 Pin Mura 128 Thresh W 163 0.0011 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh W 198 0.0022 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh W 155 0.0009 B156XWA2 Pin Mura 128 Thresh W 196 0.0023 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 174 0.0014 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 162 0.0011 B156XWA2 Pin Mura 128 Thresh W 151 0.0007 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh W 193 0.0022 M190EG03 Pin Mura 128 Thresh W 224 0.0032 M190EG03 Pin Mura 128 Thresh W 196 0.0023 B140RW00 Pin Mura 128 Thresh W 175 0.0015 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 161 0.0013 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 152 0.0008 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 186 0.0021 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 154 0.0008 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 172 0.0016 B156XWA2 Pin Mura 128 Thresh W 173 0.0016 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 198 0.0023 M185XW01 Pin Mura 128 Thresh W 174 0.0016 B156XWA2 Pin Mura 128 Thresh W 184 0.0021 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh W 165 0.0013 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 177 0.0017

M190EG03 Pin Mura 128 Thresh W 150 0.0008 B154EW08 Pin Mura 128 Thresh W 176 0.0018 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 156 0.0008 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 178 0.0019 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 164 0.0013 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 184 0.0021 B140RW00 Pin Mura 128 Thresh W 155 0.0008 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 211 0.0028 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 173 0.0016 B156RW01 Pin Mura 128 Thresh W 198 0.0023 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 182 0.0021 B173RW03 Pin Mura 128 Thresh W 158 0.0008 M170EG01 Pin Mura 128 Thresh W 162 0.0013 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 223 0.0034 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 177 0.0016 G220SW01 Pin Mura 128 Thresh W 190 0.0023 M270HW01 Pin Mura 128 Thresh W 230 0.0035 B140RW00 Pin Mura 128 Thresh W 169 0.0013 M170EG01 Pin Mura 128 Thresh W 160 0.0012

4.3.6 實驗數據分析

使用散佈圖分析實驗數據:

研究成對出現的不同變數之間相關關係的座標圖 1.瞭解二種因素(或數據)之間的關係

3.判斷變數之間的關係模式

4.3.6.1 Slit Mura Thresh B 實驗數據分析

分析此 Slit Mura Thresh B 實驗數據信賴區間為 94.1 %

圖 4-7 Slit Mura Thresh B 實驗數據分析

4.3.6.2 Slit Mura Thresh W 實驗數據分析

分析此 Slit Mura Thresh W 實驗數據信賴區間為 93.9 %

圖 4-8 Slit Mura Thresh W 實驗數據分析

4.3.6.3 Pin Mura Thresh B 實驗數據分析

分析此 Pin Mura Thresh B 實驗數據信賴區間為 94.2 %

圖 4-9 Pin Mura Thresh B 實驗數據分析

4.3.6.4 Pin Mura Thresh W 實驗數據分析

分析此 Pin Mura Thresh W 實驗數據信賴區間為 96.7 %

圖 4-10 Pin Mura Thresh W 實驗數據分析

4.3.7 實驗結果資料統合:

4.3.7.1 Silt Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係

由數據資料可判斷:

1.Mura Defect 輝度值 Thresh B 介於 0~90 之間為 NG 不良品 2.Mura Defect 輝度值 Thresh W 介於 150~255 之間為 NG 不良品 3. Slit Mura 輝度值介於 90~150 皆可判為良品產品

表 4-9 Silt Mura 實驗分析輝度值與 MCPD 色度關係 Slit Mura

輝度值(AMC) 色度值 (MCPD 全距差異) 千分之 2 以上為 NG

70~60 千分之 3.3

70~80 千分之 2.8

80~90 千分之 2.3

85~90 千分之 2.1

90~95 千分之 1.5 95~110 千分之 1.3 110~128 萬分之 9 128~135 萬分之 9 135~140 千分之 1.2 140~145 千分之 1.7 145~150 千分之 1.9

150~160 千分之 2.2

160~180 千分之 2.6

190~200 千分之 3.2