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陳盈彥國立虎尾科技大學工業管理系 副教授
2014/05/28
面板產業發展與產業供應鏈規劃分析
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自我介紹
姓名:陳盈彥 現職:國立虎尾科技大學工業管理系 副教授 電話: (05) 6315716 E-mail : [email protected]
學歷:國立清華大學工業工程與工程管理博士 經歷:友達光電股份有限公司 製造總部 - 工業工程部 專長:生產管理、系統模擬、供應鏈管理
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View)
TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View)
TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View)
TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View)
TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
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Agenda
TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View) TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View) TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View) TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View) TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
1 TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析
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全球平面顯示器面板產業
大尺寸TFT-LCD 面板
小尺寸TFT-LCD 面板
電漿面板 (PDP) 扭轉 / 超扭轉液晶顯示面板 (TN/STN-LCD 面板 )
有機電激發光顯示面板 (OLED)
微型顯示器(Microdisplay)真空顯示器 (VFD)
Microdisplay ( 微型顯示器 ) :應用於投影機、背投電視等。OLED ( 有機發光二極體 )(Organic Light Emitting Diode)VFD ( 真空管光顯示器,亦稱螢光顯示幕 )(Vacuum fluorescent display) :應用於音響、錄放影機等。
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TFT-LCD
Thin Film Transistor—Liquid Crystal Display
薄膜電晶體液晶顯示器
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薄膜電晶體液晶顯示器 (TFT-LCD) 模組
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發光原理
TFT-LCD 面板為在兩片平行的玻璃中放置液晶,上層為彩色濾光片基板,下層為薄膜電晶體基板,透過電壓調控液晶旋轉的方向,改變光線明暗的變化。
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TFT-LCD: 三明治的構造
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生產製程 (manufacturing process)
Sealant
TFT PanelSpacers
Polarizer
CF Panel
TFT device
Glass Substrate
Glass Substrate
Passivation layer
B/M
R G B
ITO layer
Array Process Cell Process Module Process
Color Filter Process
陣列製程 組立製程 模組製程
彩色濾光片製程
製程影片介紹
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TFT-LCD 基板世代尺寸演變
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TFT-LCD 產品結構
玻璃基板
彩色濾光片
偏光板
驅動IC
背光模組印刷電路板
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2010~2014 年我國平面顯示器面板產業產值趨勢
年度次產業別 2010 2011 2012 2013 2014(e)
TFT LCD (>10″) 9,557.4 7,548.9 7,003.2 7,203.7 7,582.3 TFT LCD (<10″) 1,499.3 1,733.5 1,933.5 2,243.3 2,198.6 TN/STN LCD 209.8 164.0 124.7 78.6 74.7 OLED 78.9 69.4 64.9 68.0 76.2 其他 4.4 4.0 4.3 4.6 4.5 總計 11,349.8 9,519.8 9,130.6 9,598.1 9,936.3
單位:新台幣億元資料來源:工研院、經濟部 ITIS 計畫 (2014/02)
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析
TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View) TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View) TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View) TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
2 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View)
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產品階層 (product hierarchy)
TFT-LCD 面板製造業的產品階層架構可分為:
產品族(Product Group)
最終產品(Product Model)
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產品應用 (product application)
TFT-LCD 之產品應用: 資訊應用: LCD Monitor 、 Notebook 視訊應用: LCD TV 、汽車導航顯示器、工業顯示器產品 其他應用: Digital Camera/Video 、 Cellular Phone 、 Personal Digital
Assistant (PDA) 、數位行動裝置 (Mobile TV)
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產品尺寸 (product size)
將產品尺寸區分為三大類:
產品分類 小尺寸產品 中尺寸產品 大尺寸產品尺寸 10 吋以下 10 ~ 22 吋 22 吋以上
產品應用
1.數位相機 / 攝影機2.行動電話3.個人數位助理4.數位行動裝置5.汽車導航顯示器
1.桌上型液晶顯示器2.筆記型電腦
1.液晶電視2.工業顯示器產品
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產品解析度 (product resolution)/ 產品機種 (product model)
解析度( mm*mm ) 對應名稱 適合尺寸
640*480 VGA 14”
800*600 SVGA 15”
1024*768 XGA 17”
1280*1024 SXGA 19”
1600*1200 UXGA 20”
2048*1536 QXGA 21”
產品解析度 (product resolution)
產品機種 (product model) TFT-LCD 面板在相同的產品應用別、尺寸別與解析度別之
下,又可依據色彩飽和度與視角分成數種不同的產品機種,分別具有不同的表現績效。
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產品分級 v.s. 顧客指定產品等級
LCD庫存
Module Process
CF 庫存
Glass
TFT 庫存
最終產品庫存
顧客產品需求
Cell Process
Color Filter Process
Array Process
GlassMaterial
GlassMaterial
Glass
Color Filter Process
Array Process
CF CF
ArrayArray
Cell Process
正品
Y 品
D 品
Z 品
正品
Y 品
D 品
Z 品
甲乙丙
丁戊己庚
A
B
C
DE
FG
H
0.8
0.05
0.90.05
0.60.2
不良
不良顧客指定等級限制
… …
… …
Customer Allocation
… …
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View)
TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View) TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View) TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
3 TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View)
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生產製程 (manufacturing process)
TFT-LCD 的生產製程可分為三個主要製程:Array 、 Cell 、 Module
因為製程特性不同,因而分為 Array 、 Cell 、 Module 三個廠區。 通常 ArrayCell 為連續製程,不會有不同世代互相調撥之情形。
各製程之主要限制: Array— 產能限制 ( 最重要,因設備十分昂貴 ) Cell— 產能限制 ( 通常產能會比 Array 大 ) Module— 物料限制 ( 物料 Lead time 長 )
Sealant
TFT PanelSpacers
Polarizer
CF Panel
TFT device
Glass Substrate
Glass Substrate
Passivation layer
B/M
R G B
ITO layer
Array Process Cell Process Module Process
Color Filter Process
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Array process
Source: http://www.lgphilips-lcd.com 陣列基板完成
玻璃基板
成 膜
洗 淨
光阻塗佈
曝 光
預 烤
顯 影
蝕 刻
硬 烤
洗 淨
光阻剝離
檢 查
重複五至七次
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Cell process
Source: http://www.lgphilips-lcd.com
陣列基板
彩色濾光片
配向膜塗佈/烘烤
洗 淨
洗 淨
LC Filling
框膠印刷
TFT/CF 組裝
切裂/封口
配 向
偏光片貼附
檢 查
Cell完成
APR版刮刀頭
PI液噴嘴
印刷方向
印刷平台
基板
A輪
P輪
APR版刮刀頭
PI液噴嘴
印刷方向
印刷平台
基板
A輪
P輪
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Module process
Source: http://www.lgphilips-lcd.com
LCD panel
Drive IC接合
PCB焊接
/背光源框架
檢查
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View) TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View)
TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View) TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
4 TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View)
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TFT-LCD 生產製程– 生產單位變化
…………… 切裂……………
Lot 式生產 piece 式生產 piece 式生產sheet 式生產
Array Cell Module
ColorFilter
Lot 式生產
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TFT-LCD 生產製程– 生產特徵
Array Cell Module
ColorFilter
7~10 天 2~3 天 2 天
4~7 天• 產能為主生產環境 • Job Shop / Flow Shop 生產方式• AGV / Conveyor 搬運方式• 生產週期時間為 4~7 天• 包括了 Black Matrix, R,G,B 等
製程
• 產能為主生產環境 • Job Shop 生產方式• AGV 搬運方式• 生產週期時間為
7~14 天• 包括了清洗 , 鍍膜 ,
曝光 , 蝕刻與剝膜等製程
• 產能為主生產環境 • Job Shop / Flow Shop 生產方式• AGV/Conveyor 搬運方
式• 生產週期時間為 2~3 天• 包括了組立 , 切裂 , 灌
液 晶等製程
• 物料為主生產組裝環境
• Job Shop 生產方式• 人工搬運方式• 生產週期時間為 2 天• 包括了實裝 , 組立 , Burn In, M 檢等製程
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TFT-LCD 階層式生產系統
Production Chain Level : 以每個生產廠區為單位,而構成網路式的生產鏈系統。
Production System Level : 依據每個生產廠區所從事的生產製程不同,展開成以工作
站或機台為單位而構成生產系統。
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TFT-LCD 之 Push-Pull Production Strategy
TFT-LCD 生產鏈的生產策略一般採行接單後組裝模式。(Assemble to Order ; ATO)
Push-Pull Boundary 在 Cell 與 Module 製程間的半成品庫存區。
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TFT-LCD 產品分級
LCD庫存
Module Process
CF 庫存
Glass
TFT 庫存
最終產品庫存
顧客產品需求
Cell Process
Color Filter Process
Array Process
GlassMaterial
GlassMaterial
Glass
Color Filter Process
Array Process
CF CF
ArrayArray
Cell Process
正品
Y 品
D 品
Z 品
正品
Y 品
D 品
Z 品
甲乙丙
丁戊己庚
A
B
C
DE
FG
H
0.8
0.05
0.90.05
0.60.2
不良
不良
… …
… …
Customer Allocation
… …
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TFT LCD 產品分級定義
Grading Multi-Dimensions Criteria : Dot Defect :( Major )
No. of Bright Dot No. of Dark Dot No. of Total Dot
Distance between defect dot :( Major ) Distance between Two Bright dot
亮線 刮傷
Range of Length Range of Width
均勻度
Dot Defect (No. of Bright Dot, No. of Dark Dot, No. of Total Dot)
Distance between defect dot
正品 Y 品 D 品
A Grade
B Grade
C Grade
D Grade
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TFT-LCD 生產規劃限制與特色
限制分類 細項 產能限制(Capacity constraint)
各廠總廠能限制。 各廠各產品總產能限制。 製程產能滿載限制。 設置時間 (setup) 限制。
物料限制(Material constraint)
關鍵性物料限制。 物料配對限制。
製程限制(Mfg. process constraint)
生產路徑限制。 生產批量 ( 生產單位轉換 ) 限制。 工程良率限制。
其他特殊限制(Specific constraint)
庫存容量限制。 生產前置時間限制。 運輸限制。 產品分級限制。 客戶指定材料供應商、出貨地限制。
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View) TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View) TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View)
TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
5 TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View)
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TFT-LCD 產品組成
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主要物料 (Bill of Material)
TFT-LCD 面板的六大主要物料: 玻璃基板 (Glass) 、彩色濾光片 (Color Filter, CF) 、偏光板
(Polarizer) 、驅動 IC 、 PCB 、背光模組 (Back-Light, BL)
BackLight
Glass ColorFilter
Source-IC Gate-IC Source-PCB
Gate-PCB
LCM
PolarizerPanel
Semi-finished Product
GlassSource-side
Gate-side
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生產製程與主要物料之關聯 (Bill of Manufacturing)
TFT-LCD 的生產製程與主要物料之關聯:
Array Cell Module
ColorFilter
半成品 PanelGlass
Glass Color Filter Polarizer IC PCB Backlight
TFT LCM
Array Cell Module
ColorFilter
半成品 PanelGlass
Glass Color Filter Polarizer IC PCB Backlight
TFT LCM
製程 所需主要物料Array Glass
CellTFT 基板 (Array 產出 )
彩色濾光片 (Color Filter)
偏光板 (Polarizer)
Module
TFT-LCD 面板 (Cell 產出 )Drive ICPCB背光模組 (BL)
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替代組配 v.s. 顧客承認不同組配
3
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Agenda
TFT-LCD 面板產業發展與產業供應鏈分析 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View) TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View) TFT-LCD 面板製造商之生產鏈分析 (Production Chain View) TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View)
6 TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
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Procurement Production Distribution Sales
Demand Planning
Supply Network Planning
Critical Material Planning
Order Fulfillment
Module Final Assembly SchedulingArray / CF / Cell
Daily Scheduling
Array現場排程(Array
OperationsScheduling)
Array / CF Operations Scheduling
Cell現場排程(Cell
OperationsScheduling )
Module現場排程(Module
OperationsScheduling)
ProductDemand Forecast
Demand Forecast
SupplyNetwork Plan
Material Plan
Supply Network Plan
Cell DailySchedule
Cell ATP
Module ATP
AllocationPlan
CustomerOrder
Array / CF DailySchedule
Cell DailySchedule
Module FinalAssembly Schedule
PUSH Process
PULL Process
Mid- term(monthly)
Short - term(daily)
Shop floor(real time)
Capacity / Product Mix Planning
Product Group(Resolution)
Demand Forecast
Cell Operations Scheduling
Module Operations Scheduling
Product Group(Resolution Level)
Product Model(Model Level)
End Model(Grade Level)
TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程
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The features of the Framework
Hierarchical Planning Combined Push-Pull Planning Process Modular Planning Approach
PlanningModule 1
PlanningModule 2
DisaggregateMechanism
Time Disaggregate Product Disaggregate Resource Disaggregate
Mid-term
Jan. Feb. Mar. … …
Jan. 1 2 3 4 5 6 ……
Short-term
All
Monitor TVNB
15" 17" 19"
17"XGA 17"SXGA
17"XGA01 17"XGA02
Application
Size (Product Group)
Resolution (Product Family)
Product Model
Product Family Level
Product Model Level
Array site Cell site Module site
Array site
ProductionChain
Production System
Production Chain Level
Production System Level
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Thanks !!
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