臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
薄膜電晶體液晶電視是屬於液晶顯示器產業中較高階與深具發展潛力之產業，但也容易因為硬體調整或調整之誤差導致規格邊緣值之不良品出貨至客戶端或者將規格內之良品退回供應商，致使面板供應商與系統組裝廠雙方均需要承擔高額之品質成本。
量測系統分析(Measurement System Analysis, MSA)為戴姆勒克萊斯勒、福特汽車、通用汽車沿用許多學者之共同研究成果所發展出來的一套適用於汽車業的量測系統改善方法。經過多年來的修訂，已經是各行各業改善製程中量測系統的一個代表性的準則與方法，而這本工具書亦於2002年05月進行第三版的變更，而使的此本工具書的內容更臻完善與正確；而本論文之目的除了說明新版量測系統分析之主要架構外，並以實例應用之方式，比較與衡量量測系統重複性與再現性之各種計算方式，並以某知名企業之液晶電視生產線所使用之製程光學量測系統改善實例來做為驗證之依據，結果顯示在導入此一品質工具後亮度之量測重複性與再現性整體變異明顯降低60.41%使其能夠符合量測系統之要求。

ABSTRACT
TFT-LCD TV is high level and deeply potentiality development merchandise on FDP industry. Some of the brightness or central chromaticity characteristics could easily beyond threshold value and can not be screened out or rejected within a specification panel at factory quality assurance station. It happens sometimes that a manufacturer ships products beyond customer’s specification to customer site or returns LCD panel to LCD vendor because of bad quality. Extra quality cost might be incurred on both actions to all stakeholders in the supply chain.
Measurement System Analysis (MSA) was developed by Daimler Chrysler, Ford Motor and General Motors Corporation. This reference manual has been used in automotive industry to improve the quality measurement. In the high tech industries, such an approach is also used to improve the process measurement. Gage R&R is a measurement approach to measure the repeatability and reproducibility for appraisers and instruments. This research mainly discusses the measurement system structures and conduct different kinds of measurement methods of Gage R&R on an LCD TV manufacturer. The white balance coordinates are measure at the factory to assure the product quality. Based on the collected data, ANOVA of Gage R&R can reduce the gage repeatability and reproducibility. The result shows that the LCD TV optics measurement stations could obviously reduce 60.41% variation by the Gage R&R.

目 錄
書名頁 i
論文口試委員審定書 ii
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiv

第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與流程 2
1.3 研究之範圍與限制 3
1.4 研究之具體貢獻 4
1.5 研究方法與流程 4

第二章 文獻探討與回顧 6
2.1 量測系統分析之應用 6
2.2 量測系統之變異來源 15
2.3 Gage R&R四種不同之計算方式與判定準則 19
2.4 TFT-LCD量測與檢測相關文獻回顧 22
2.5 結語 23

第三章 色度學與液晶電視製程色彩特性之檢測 24
3.1 色之原理 24
3.2 視覺對於色彩之感受 26
3.3 色的三特性 28
3.4 色之混合 28
3.4.1 加色法與RGB色彩模型 29
3.4.2 減色法與CMYK模型 30
3.4.3 HSV色彩模型 32
3.4.4 YIQ色彩模型 33
3.4.5 HLS色彩模型 33
3.5 白平衡調整 34
3.6 色溫 36
3.7 CIE 1931色度圖 38
3.8 輝度係數調整 39
3.9 液晶電視製程之量測 40
3.9.1 白平衡之絕對色度座標調整與量測 40
3.9.2 液晶電視白色畫面下亮度之量測 40
3.9.3 液晶面板白色畫面下之均齊度量測 41
3.10 結語 41

第四章 量測系統分析之架構 42
4.1計量值特性之分析方法 42
4.1.1 全距法 42
4.1.2 平均值與全距法 44
4.1.3 長表格法 47
4.1.4變異數分析法 49
4.1.5 量測可靠度指標 54
4.1.6 Gage R&R之結果分析 54
4.1.7平均值與全距法和變異數分析法之差異 55
4.2穩定性 55
4.2.1 研究之導入 55
4.2.2 結果分析-管制圖法 55
4.2.3 結果分析-數值法 55
4.3偏性 55
4.3.1 獨立樣本法 56
4.3.2管制圖法 57
4.4 線性 58
4.4.1 結果分析-以圖形 58
4.4.2 結果分析-數值分析 59
4.5 計數值特性之分析方法 60
4.5.1 計數值短期法 60
4.5.2 計數值長期法 61
4.6 量測系統重複性與再現性系統評估流程 61

第五章 實例應用與案例分析 64
5.1實例驗證一：A公司液晶電視亮度之量測 64
5.1.1 實驗條件 64
5.1.2 亮度量測程序 64
5.1.3 量測數據 65
5.2 全距法 65
5.2.1 全距法的效率 66
5.3 平均值與全距法 67
5.3.1全距圖 67
5.3.2 重複性之計算 68
5.3.3 再現性之計算 68
5.3.4 零件間變異與平均值圖 69
5.4 長表格法 71
5.5 變異數分析 74
5.5.1 數據分析 75
5.6 Gage R&R四種不同方法之比較 77
5.7實例驗證二：A公司液晶電視亮度量測異常矯正與改善確認 78
5.7.1 改善確認實驗之變異數分析 78
5.7.2 數據分析 79
5.7.3 模式的適合性檢定 81
5.8實例驗證三：A公司液晶電視色度座標量測確認 83
5.8.1 實驗條件 84
5.8.2 色度座標量測程序與量測數據 84
5.8.3 變異數分析 85
5.8.4 數據分析 86
5.8.5 模式的適合性檢定 89
5.9 改善之預估成效與成本之樽節 92

第六章 結論與未來研究方向 93
6.1 結論 93
6.2 建議 94
6.3 未來研究方向 94

參考文獻 96

Appendix A - 量測系統分析相關名詞定義 102
Appendix B - Values associated with the Distribution of the Average Range 106
Appendix C - Gage Repeatability and Reproducibility Data Collection Sheet 107
Appendix D - Gage Repeatability and Reproducibility Report 108
Appendix E - Control Chart Constants 109
Appendix F 亮度量測實驗數據 (Minitab R14) 110
Appendix G 亮度量測改善實驗數據 (Minitab R14) 113
Appendix H 色度座標CIEx量測實驗數據 (Minitab R14) 116
Appendix I 色度座標CIEy量測實驗數據 (Minitab R14) 119

表 目 錄
表2-1 不同樣本下使用全距法之相對效率 7
表2-2 當交互作用重要時，ANOVA引用三種不同模式期望均方 9
表2-3 當交互作用重要時，二因子實驗之F-檢定 9
表2-4 Gage R&R 不同方法優劣之比較 13
表2-5 P.I.S.M.O.E.A.模式 17
表2-6三個不同量測狀況下之P.I.S.M.O.E.A.模式 18
表2-7 Gage R&R四種不同方式與判定準則 20
表2-8 ndc數值分類數法說明表 21
表3-1 波長之劃分 26
表3-2 100% Amplitude, 100% Saturated RGB Color Bars. 29
表3-3 75% Amplitude, 100% Saturated HSV Color Bars. 33
表3-4 75% Amplitude, 100% Saturated HSI Color Bars. 34
表4-1 不同樣本下使用全距法之相對效率 43
表4-2 不同操作員量測不同零件之全距計算 44
表4-3常態樣本全距的平均值與標準差之分佈 45
表4-4量規儀器重複性與再現性量測記錄表 50
表4-5二因子之變異數分析表 51
表4-6 二因子實驗不同模式下的顯著性檢定 52
表4-7交互作用項是一個重要因素時三種不同模式的期望均方 52
表4-8 變異數成分之估計 52
表4-9 5.15 標準差分佈 53
表4-10 GO/NO GO 資料搜集表 60
表5-1 26” LCD TV (x, y, Y)量測規格 65
表5-2 26” LCD TV亮度量測值 65
表5-3 Range Method資料表 66
表5-4 樣本數量對於全距法之異常偵測效率確認 67
表5-5 Range Chart資料表 67
表5-6 Average Chart資料表 69
表5-7 各零件之平均值 71
表5-8 量具重複性與再現性數據收集表 72
表5-9 量具重複性和再現性報告 73
表5-10 ANOVA for LCD panel brightness measurement 75
表5-11 ANOVA for LCD panel brightness measurement (Without Interaction) 76
表5-12 5.15 標準差分佈 (LCD Brightness) 76
表5-13 四種方法不同之比較結果 77
表5-14 26” LCD TV亮度量測值(改善實驗) 79
表5-15 ANOVA for LCD panel brightness measurement (改善實驗) 80
表5-16 ANOVA for LCD panel brightness measurement (Without Interaction) 80
表5-17 5.15 標準差分佈 (LCD Brightness) 81
表5-18 32” LCD TV (x, y, Y)量測規格 84
表5-19 32” LCD TV色度坐標量測值(CIE x) 84
表5-20 32” LCD TV色度坐標量測值(CIE y) 85
表5-21 ANOVA for LCD panel absolute chromaticity co-ordinates measurement (CIEx) 86
表5-22 ANOVA for LCD panel absolute chromaticity co-ordinates measurement (CIEy) 87
表5-23 ANOVA for LCD panel absolute chromaticity co-ordinates measurement - CIEx (Without Interaction) 87
表5-24 ANOVA for LCD panel absolute chromaticity co-ordinates measurement - CIEy (Without Interaction) 88
表5-25 5.15 標準差分佈 (Absolute chromaticity co-ordinates measurement - CIEx) 88
表5-26 5.15 標準差分佈 (Absolute chromaticity co-ordinates measurement - CIEy) 88
表5-27 歐洲常用之棧板尺寸 (By truck) 92
表5-28液晶電視客訴更換處理與退修平均單位成本 93
表5-29 量測系統改善後預計可節省之成本 93

圖 目 錄
圖1-1 量測系統分析於液晶電視製程調整之研究流程 5
圖2-1 量測系統變異成分圖 15
圖2-2 製程中可能之變異來源 16
圖2-3 量測系統變異的特性要因圖 17
圖3-1 電磁波譜與可視光譜 25
圖3-2 可見光譜之色彩分區 26
圖3-3 人體眼睛構造圖 27
圖3-4 (上圖左)電子顯微鏡下之桿狀體與錐狀體 28
圖3-5 (上圖右)不同錐狀體對紅、綠、藍三種基本色不同波長時之感受能力 28
圖3-6 EIA Color Bar 30
圖3-7 色之三角圖 30
圖3-8 RGB色彩模型 30
圖3-9 Subtractive Primaries (Cyan, Magenta, Yellow) and Their Mixtures 31
圖3-10 由Cyan、Magenta、Yellow、Black四種顏色所組合成之圖片 32
圖3-11 將上圖Cyan、Magenta、Yellow、Black四種顏色分離後之圖片 32
圖3-12 HSV色彩模型 33
圖3-13 HLS色彩模型 34
圖3-14 不同顯示技術間在色度圖上之色域 36
圖3-15 Planckian locus plotted on the CIE x, y Chromaticity Diagram 37
圖3-16 CIE 1931色度圖 39
圖3-17 (a)代表的是四種不同之平面顯示技術的輝度係數曲線(左)、(b)圖3-17(右) 40
圖4-1 MSA實行總則 42
圖4-2 如何適當的選用量測系統分析流程 62
圖4-3 量測系統重複性與再現性系統評估流程 63
圖5-1 色彩分析儀外觀圖 64
圖5-2 LCD Brightness Range Chart (Stacked) 68
圖5-3 LCD Brightness Range Chart (Unstacked) 68
圖5-4 LCD Brightness Average Chart (Stacked) 70
圖5-5 LCD Brightness Average Chart (Unstacked) 70
圖5-6 Minitab R14所產生的Gage R&R分析圖 77
圖5-7 Brightness殘差值作直方圖 81
圖5-8 Brightness殘差值作常態機率圖 82
圖5-9 Brightness殘差值對預測值作圖 82
圖5-10 Brightness殘差值對時間作圖 83
圖5-11 亮度與色度座標之量測 83
圖5-12 CIEx殘差值作直方圖 89
圖5-13 CIEy殘差值作直方圖 89
圖5-14 CIEx殘差值作常態機率圖 90
圖5-15 CIEy殘差值作常態機率圖 90
圖5-16 CIEx殘差值對預測值作圖 90
圖5-17 CIEy殘差值對預測值作圖 92
圖5-18 CIEx殘差值對時間作圖 92
圖5-19 CIEy殘差值對時間作圖 92

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