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研究生:何桂泰
研究生(外文):Kei-Tai Ho
論文名稱:利用田口實驗方法改善彩色濾光片品質
論文名稱(外文):Improving Color Filter Quality by Taguchi Method
指導教授:陳建良陳建良引用關係
指導教授(外文):James Chien-Liang Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:工業工程研究所
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:英文
論文頁數:70
中文關鍵詞:面電阻值薄膜液晶顯示器磁控濺鍍法彩色濾光片液晶顯示器ITO薄膜均一性田口方法
外文關鍵詞:UniformityThin Film Transistor LCD (TFT-LCD)Liquid Crystal Display (LCD)Color FilterSheet ResistanceITO (Indium Tin Oxide) FilmMagnetron Sputtering Deposition
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摘要
彩色濾光片RBG製程影響了TFT-LCD色彩性能,而導電薄膜,銦錫氧化物 (Indium Tin Oxide; ITO)製程則影響了顯示器影像明亮之效果。在彩色濾光片中ITO薄膜為一關鍵製程,其主要目的是與 LCD Patten (array substrates)電極構成正負極以驅動液晶分子旋轉,因為低電阻與高透光性的要求,因此在製程上亦要求需具備一定的穩定性。

本篇以位於北台灣之某家彩色濾光片廠為其探討個案,利用田口方法來改善彩色濾光片品質。在ITO薄膜的沉積過程中有數個可控制的參數,找出其中影響品質特性之顯著因子,應用L18的直交表經過多次的要因配置下產生實驗數據,再藉由變異數分析與S/N之方法找出ITO沉積之最佳製程參數,此最佳製程參數可改善並引導獲得符合低電阻、高均一性的薄膜品質。因此本個案之探討結論可做為次世代彩色濾光片廠提昇品質的參考依據
ABSTRACT
The Red-Blue-Green (RBG) process of color filter influences the color performance of TFT-LCD. The film deposition process of conductive Indium Tin Oxide (ITO), a key process of color filter fabrication, affects the display brightness. This process forms the positive-negative diodes with the pattern electrodes on array substrates to twist the liquid crystal molecules between two electrodes. Because of the low resistance and high transmittance requirements, a stable fabrication process is required.
This research used Taguchi method to improve the color filter quality. The experiments were conducted at a color filter factory located in north Taiwan. Several control parameters of ITO’s film deposition process were used in the experiments, and significant factors affecting thin film properties were identified. The experiment data were analyzed based on Orthogonal Array L18 with multiple variable calculations. ANOVA and S/N were also used to find the optimal process parameters of ITO deposition leading to improved film quality properties such as low resistance and high uniformity. The result of this study could be a good reference for setting up the next generation factory.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3研究範圍與限制 2
1.4研究架構 4
1.5研究步驟 5
第二章 文獻探討 6
2.1彩色濾光片 6
2.1.1彩色濾光片製程 6
2.1.2 ITO Line生產流程 8
2.2 ITO薄膜之由來與應用 9
2.3面阻抗定義 10
2.4磁控濺鍍 11
2.5影響ITO薄膜特性因素 13
2.5.1 基板溫度(成膜溫度)之影響 13
2.5.2 成膜壓力對電阻值之影響 14
2.5.3功率對面電阻值與膜厚之影響 [31] 15
2.5.4放電電壓對面電阻值之影響 15
2.5.5 靶材密度對電阻值之影響 [23] 16
2.5.6 熱處理溫度對ITO膜光電特性之影響 [19] 17
2.5.7 濺鍍靶被沖蝕(Erosion)區之影響 [23] 18
2.5.8 真空度之影響 [23] 19
2.6 田口品質工程方法 (Taguchi Quality Engineering Method) 19
2.6.1田口品質概論 19
2.6.2田口品質工程設計、應用及實驗分析 20
2.6.3品質損失函數 20
2.6.4靜態特性 21
2.6.5動態特性 23
2.6.7 實驗因子的選擇 24
2.6.8 田口直交表 26
2.6.9穩健設計 28
2.6.10 訊號/雜音比(Signal-To-Noise ratio,簡稱S/N ratio) 28
2.6.11 均一性 30
2.6.12 建立回應表及回應圖 30
2.7 變異數分析 31
第三章 實驗設備之說明 33
3.1硬體架構說明 33
3.2電氣架構說明 41
3.3控制架構說明 42
第四章 田口實驗與結果分析 43
4.1 ITO薄膜層製備選用參數 43
4.2 實驗規劃 44
4.3 實驗數據收集 47
4.4實驗數據分析 49
4.4.1計算 (S/N) 比值 49
4.4.2 建立回應表 52
4.4.3變異數分析 55
4.4.4 均值 (Means) 與信號雜訊比 (S/N) 分析 61
4.5 較佳參數製程之實例驗證 64
4.5.1 較佳參數選擇 64
4.5.2 驗證實驗 64
第五章 結論與未來研究 66
5.1結論 66
5.2未來研究 66
參考文獻 68


圖目錄
圖2-1彩色濾光片全製程立體剖面圖 7
圖2-2彩色濾光片後段薄膜工程 8
圖2-3方塊電阻示意圖 10
圖2-4磁控濺鍍 (AFC教育訓練資料) 12
圖2-5左為固定式磁控系統;右為移動式磁控系統 (AFC教育訓練資料) 12
圖2-6基板溫度與比電阻值 (AFC教育訓練資料) 14
圖2-7成膜壓力與比電阻值 (AFC教育訓練資料) 14
圖2-8功率與膜厚/面電阻值之關係 (CPT教育訓練資料) 15
圖2-9放電電壓與比電阻值 (AFC教育訓練資料) 16
圖2-10靶材密度與面電阻值關係圖 (AFC教育訓練資料) 16
圖2-11 Cap-layer與Room temperature比較 (AFC教育訓練資料) 17
圖2-12兩種製程以不同的氧分壓比較阻值與穿透率 (AFC教育訓練資料) 18
圖2-13以靶材中心為原點,ITO薄膜在相對位置之比電阻值 19
圖2-14品質損失函數圖 20
圖2-15望目品質特性之損失函數線圖 22
圖2-16望小品質特性之損失函數線圖 23
圖2-17望大品質特性之損失函數線圖 23
圖2-18製程模型 24
圖2-19因子反應圖 27
圖3-1 (1) AFC鍍膜機平面概觀 33
圖3-1 (2) AFC鍍膜機立體概觀 34
圖3-2模組M1~M3腔體 34
圖3-3模組M4.1腔體 35
圖3-4模組M5.1腔體 35
圖3-5模組M6.1腔體 36
圖3-6模組M7.1腔體 37
圖3-7模組M8.1~M9.1腔體 37
圖3-8模組M10腔體 38
圖3-9 Luck Value裝置 40
圖3-10載子 (Carrier) 裝置 41
圖4-1膜厚與膜厚均一性量測點位 46
圖4-2阻值量測點位 47
圖4-3薄膜特性量測值之主效果圖 54
圖4-4各控制因子對膜厚貢獻率之影響百分比 57
圖4-5各控制因子對膜厚均一性貢獻率之影響百分比 59
圖4-6各控制因子對面電阻值貢獻率之影響百分比 61
圖4-7 膜厚之信號雜訊比 (S/N) 62
圖4-8膜厚之均值 (Means) 62
圖4-9 膜厚均一性之信號雜訊比S/N 62
圖4-10 膜厚均一性之均值 (Means) 63
圖4-11面電阻值之信號雜訊比 (S/N) 63
圖4-12面電阻值之均值 (Means) 63

表目錄
表1-1固定因子 3
表2-1膜厚單位之表示 11
表2-2 L8直交表 27
表2-3因子反應表 27
表3-1設備名稱說明 33
表4-1材料與機台設定之各種參數 43
表4-2為主要篩選之控制因子 44
表4-3 固定因子選擇 45
表4-4 控制因子之選擇 45
表4-5 (L18)直交表 46
表4-6 (L18)直交表下膜厚與膜厚均一性之數據 48
表4-7 (L18)直交表下面電阻值之數據 48
表4-8 膜厚(S/N)比值 50
表4-9 膜厚均一性(S/N)比值 51
表4-10 面電阻值(S/N)比值 52
表4-11 各膜厚之回應值 53
表4-12各膜厚均一性之回應值 53
表4-13各面電阻之回應值 54
表4-14 膜厚量測變異數分析 56
表4-15膜厚均一性量測變異數分析 58
表4-16面阻抗均一性量測變異數分析 60
表4-17 田口實驗所選擇之建議參數 64
表4-18 田口實驗之較佳參數 64
表4-19 膜厚與膜厚均一性量測數據 65
表4-20面電阻值之量測數據 65
表4-21原始參數與改善後所得數據比較 65
參考文獻
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