面板產業發展與產業供應鏈規劃分析

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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


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


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


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。


TFT-LCD

Thin Film Transistor—Liquid Crystal Display

薄膜電晶體液晶顯示器


薄膜電晶體液晶顯示器 (TFT-LCD) 模組


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。


TFT-LCD: 三明治的構造


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


TFT-LCD 基板世代尺寸演變


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


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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2 TFT-LCD 面板製造商之產品分析 (Product View)


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)


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)


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


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。


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


Array Process

GlassMaterial

GlassMaterial

Glass


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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3 TFT-LCD 面板製造商之生產製程 (Process View)


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



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


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


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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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)


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


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


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。


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。


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


Array Process

GlassMaterial

GlassMaterial

Glass


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

… …


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


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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5 TFT-LCD 面板製造商之物料分析 (Material View)


TFT-LCD 產品組成


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


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)


替代組配 v.s. 顧客承認不同組配

3


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6 TFT-LCD 產業之階層式先進規劃與排程


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)



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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