《基于生產過程的TFT-LCD制造模擬實訓技術的開發(fā)》研究報告

1、基于生產過程的TFT-LCD制造模擬實訓技術的開發(fā)研究報告一、課題研究背景高等職業(yè)教育培養(yǎng)的是高級技能人才，提高學生實踐動手能力至關重要，因此實驗實訓建設是關鍵的環(huán)節(jié)。但是由于信息等行業(yè)發(fā)展迅速，技術更新?lián)Q代快，并且設備昂貴。帶來高職教育實訓設備不足、設備落后于行業(yè)發(fā)展、難以更新?lián)Q代等問題。為了解決上述問題，綜合運用模擬軟件、多媒體與模擬仿真方案, 結合現有實驗實訓條件，建立貼近工廠生產實際的模擬實訓系統(tǒng)，以避免采用昂貴設備，使教學與科技發(fā)展同步，解決學生實訓與實際工作脫節(jié)的問題，增加學生的競爭力。我院光電子技術專業(yè)以研究液晶器件為主的平板顯示技術為主要方向，目前，已建立了扭曲向列型液晶顯示器

2、（TN-LCD）的實訓室，但是結合目前行業(yè)的發(fā)展情況和近兩年的畢業(yè)生就業(yè)去向發(fā)現，由于薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）的性能優(yōu)異，國內相關行業(yè)發(fā)展迅速，目前的液晶顯示器制造實訓室已經不能滿足于學生實訓的要求。薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）制造具有工序繁多、設備昂貴和對制造環(huán)境要求高等特點，建立相關實訓室很難實現。另外，由于薄膜晶體管液晶顯示器制造企業(yè)防止技術外泄，建立相關的校外實訓基地難度較大。為了使學生實訓同目前行業(yè)發(fā)展同步，提高實訓效果，因此開展TFT-LCD模擬實訓的研究。二、課題研究目標與方法通過本課題的研究建立薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）模擬實訓室，探索其在液

3、晶顯示器制造實訓中的實施方法，結合目前學院現有條件，使學生更好掌握TFT-LCD的制造工藝過程。模擬實訓室的開發(fā)盡可能模擬工廠的生產過程，TFT-LCD工藝過程中與TN-LCD相似的部分，采用學院目前現有的設備條件，不同的部分采用相關視頻、動畫和圖片的形式展現。通過實訓軟件，學生逐步操作，在操作過程中，設置多種選擇，并針對可能的操作錯誤會帶來的問題進行分析解釋。同時，設置測試部分，以利于學生的復習鞏固。研究模擬實訓室在實際教學中的實施方法，使模擬實訓室同現有的實訓室能夠有機的結合。 三、研究過程1、2008年10月-2009年1月，制定課題研究計劃及方案，進行相關調研，整理調研資料。2、200

4、9年1月-2009年5月，制定模擬實訓方案，編制TFT-LCD模擬實訓軟件，編寫軟件使用說明書。3、2009年5月-2009年8月，研究TFT-LCD模擬實訓在教學中實施方案，并加以實施分析。4、2009年8月-2009年10月，模擬實訓室在實踐教學中應用的論文撰寫與發(fā)表，課程結題材料整理，課題結題答辯。四、研究內容及成果1、TFT-LCD模擬實訓軟件（1）模擬實訓軟件主要特點模擬實訓軟件研究過程中，主要體現如下幾個特點：1）、工廠生產真實性模擬實訓緊緊貼合目前TFT-LCD液晶生產的實際情況，大量關于工廠生產的實際內容，對于工廠總體布局、操作過程都是目前一些TFT-LCD企業(yè)實際采用的情況，

5、還有大量實際的圖表和視頻等都能反映實際生產過程，通過軟件可以向學生展示一個工廠生產的真實場景，為學生以后參加工作打下較好的基礎，能夠較快適應。 2）、實訓趣味性模擬實訓考慮其趣味性，較好吸引學生的注意力，努力做到形象生動，較多工藝過程等采用視頻、FLASH動畫、實際圖片等形式展示，使學習過程比較輕松，較容易接受相關內容。3）、交互性在模擬實訓的設計中，增加較多的交互性，并不是簡單的接受，通過某些方法過程或步驟的選擇等，使學生判斷自己的準確性，在此過程啟發(fā)學生思考，真正讓學生參與，對于判斷錯誤的情況進行即時分析說明，會給學生留下較深的印象，增加教學效果。4）、測試鞏固通過學習之后，學生可以對自己

6、掌握情況進行相關的測試，根據測試的正確與否情況進行進行分析說明，達到鞏固所學知識的目的。（2）模擬實訓軟件總體結構標題名稱過程演示模擬實訓測試工廠系統(tǒng)生產系統(tǒng)潔凈系統(tǒng) 生產流程圖制造技術理論課件流程詳圖各章課件制造各工序工序操作規(guī)范模擬操作及演示（2）模擬實訓軟件主要內容雙擊可執(zhí)行文件，光盤版可自動運行。進入標題頁，按“進入”進入下一層。本層分為“過程演示”、“模擬實訓”和“測試”，“過程演示”為演示TFT-LCD 制造過程的視頻，“測試”部分為完成實訓后的成績測試和知識鞏固。點擊“模擬實訓”進入下一層。過程演示畫面： “模擬實訓”進入后如圖所示，分為“工廠系統(tǒng)”、“潔凈系統(tǒng)”和“生產系統(tǒng)”。

7、“工廠系統(tǒng)”視頻演示工廠概況?！皾崈粝到y(tǒng)”視頻演示潔凈系統(tǒng)概況?！吧a系統(tǒng)”下一層如圖所示，分為“生產流程圖”、“制造技術”和“理論課件”?！吧a流程圖”展示TFT-LCD生產過程?！袄碚撜n件”包含理論課程所有課件。 “制造技術”下一層如圖所示，包含各工序。進入各工序，含有各工序的操作規(guī)程。進入各工序，含有工序模擬操作面板。對面板進行操作，每步操作，都有相應的視頻演示。測試畫面：隨機選題，每次測試50道題，共有200道題?？杉皶r檢查測試正確與否。測試后給出測試結果：2、TFT-LCD模擬實訓的基本思路及教學實施通過本課題的研究建立薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）模擬實訓系統(tǒng)，探索其在液晶

8、顯示器制造實訓中的實施方法，結合目前學院現有條件，使學生更好掌握TFT-LCD的制造工藝過程，提高學生實踐及適應未來崗位的能力，模擬實訓的基本思路及教學實施方法如下。（1）模擬實訓的基本思路模擬實訓緊緊圍繞目前TFT-LCD工廠液晶顯示屏生產的實際情況，經過大量的調研和研究，模擬實訓中含有較多TFT-LCD企業(yè)實際生產內容，主要體現在工藝流程以及操作規(guī)程等方面。按生產工藝TFT-LCD制造可以分為如下幾個主要工藝制程：陣列制程（ARRAY）、彩膜制程（CF）、成盒制程（CELL）以及模塊制程（MODULE）。在此工藝制程基礎上配合相關支持系統(tǒng)可形成實際生產系統(tǒng)，如下圖所示，模擬實訓的設計及實施

9、都是圍繞此系統(tǒng)進行的。 冷卻塔冷凍裝置中央鍋爐工藝冷卻水清潔干燥空氣工藝真空吹掃真空大宗氣體純化大宗氣體儲存工業(yè)水回流抑止器自來水超純水有機藥液新風制備熱排風有機排風酸性洗滌排風特殊氣體氣體有機藥液回收槽酸性藥液回收槽集中回收槽工業(yè)廢物處理CELL制程MODULEL制程ARRAY制程CF制程酸性藥液模擬實訓中采用大量實際的視頻、動畫和實際圖片等反映實際生產過程，努力做到形象生動，增加趣味性，使學生學習過程比較輕松，容易接受相關知識。通過模擬軟件向學生展示了TFT-LCD制造工廠生產的真實情景，為學生以后參加工作打下較好的基礎。在模擬實訓軟件的應用過程中，采用“實-虛-實”的實訓模式。TN-LC

10、D制造工藝同TFT-LCD制造工藝比較，有很多相似甚至相同的部分，例如清洗與干燥工藝、取向排列工藝、絲印制盒工藝以及灌注液晶工藝等，這些工藝可以利用我院TN-LCD實訓室設備實現實際操作與訓練。TFT-LCD制造工藝的陣列形成、彩色濾光片形成等工藝涉及的設備及工藝復雜，則由模擬實訓軟件來實現。學生利用軟件進行模擬實訓，經過一系列模擬工藝過程，形成模擬實訓產品。經過模擬實訓后，學生在畢業(yè)設計階段利用工學結合模式，進入相關企業(yè)頂崗操作訓練。因此實現了“TN-LCD實際訓練-模擬實訓-工學結合”的“實-虛-實”的實訓過程。模擬實訓設計中，含有較多軟件與學習者之間的交互內容，并不是簡單的知識灌輸，學生

11、需要通過自己的思考和判斷，選擇合適的方法，例如：準備進入具體工藝操作崗位之前，系統(tǒng)要求學生必須進行穿上潔凈服、風淋除塵、靜電消除檢測等模擬操作后，才允許進行下一步操作，操作順序需學生思考完成。工藝過程的方法或步驟的訓練等也大致類似。實訓學生需判斷并做出選擇，在此過程啟發(fā)學生思考，真正讓學生參與，對于判斷錯誤的情況進行即時分析說明，會給學生留下較深的印象，真正掌握所學的內容，增加實訓的教學效果。TFT-LCD制造過程中涉及的工藝繁多，具有較強的連續(xù)性。實際生產中，某個工藝的不規(guī)范的操作會給下道工序帶來問題，最終影響產品的質量水平，甚至導致產品的不合格。因此在模擬實訓中并不是把每個工序孤立起來，而

12、是一個有機的整體，軟件在每步中整理了典型的不規(guī)范操作情況，學生如出現不規(guī)范操作，會在隨后的工藝及最終的產品中體現出來，學生對結果進行分析，尋找問題原因，給出解決辦法。通過此過程，培養(yǎng)學生全面地看待問題的能力，調動其參與的積極主動性。 模擬實訓操作過程中，每個工藝環(huán)節(jié)后設置了相關的測試，測試內容主要為該環(huán)節(jié)工藝過程、操作方法以及每一步驟的作用等。學生做出判斷后，系統(tǒng)根據測試的正確與否情況進行及時分析說明，達到及時鞏固所學知識的目的。模擬實訓軟件另外有總的測試部分，對全部工藝過程進行綜合，考慮前后工序之間的影響。測試采用隨機抽題模式，形成測試試卷，完成試卷后給出相應的測試結果，包括測試成績和錯誤分

13、析。通過測試和分析之后，學生可以了解自己掌握情況，可進一步提高對相關知識的理解。 （2） 教學效果評價1）教學反饋教學效果評價可以檢驗新教學方法是否達到預期的效果，一般來說，可以通過學生對教學的反饋、學生掌握知識的情況、在工作中技能和能力的提高以及最終對企業(yè)的影響等方面進行教學效果評價。TFT-LCD模擬實訓在我院光電子技術專業(yè)高職類學生中開展，為了檢驗模擬實訓的效果，我們采用問卷調查的形式對126名學生進行了調查，共發(fā)放126份問卷，收回122份，回收率為96.8%，回收的問卷全部有效，問卷的統(tǒng)計結果如下表所示。 表 TFT-LCD模擬實訓問卷調查情況統(tǒng)計（n=122）調查項目調查選項及統(tǒng)計

14、結果TFT-LCD模擬實訓是否有意義很有意義61.5%較有意義30.3%一般6.6%無意義1.6%是否對模擬實訓感興趣很感興趣54.1%較感興趣33.6%一般9.0%不感興趣3.3%模擬實訓是否符合高職教育要求很符合48.4%較符合34.4%基本符合14.8%不符合2.5%模擬實訓的難度如何很難12.3%較難44.3%一般41.0%較容易2.4%模擬實訓是否能提高操作能力明顯提高23.0%有所提高41.8%一般34.4%無提高0.8%是否增強知識系統(tǒng)性和綜合運用明顯增強30.3%有所增強59.8%一般9.0%無增強0.8%是否對自身能力提高有幫助明顯提高16.4%有所提高67.2%一般10.7

15、%無提高5.7%是否對以后的工作有幫助很有幫助32.0%可能有43.4%不知道20.5%沒有4.1%從TFT-LCD模擬實訓調查統(tǒng)計結果可以看出，大部分學生十分重視模擬實訓，學生對模擬實訓的形式以及實訓內容較感興趣，符合高職教育提高學生實踐能力的思想，經過實訓學生的知識系統(tǒng)性和自身能力得到一定提高。但是，調查結果顯示模擬實訓對提高學生操作能力不夠，在以后的改進中應提高模擬軟件的互動性和可操作性，開發(fā)部分模擬設備加以輔助，加強TN-LCD以及工學結合與模擬實訓的互補。另外，很多學生不確定模擬實訓對實際工作的作用，這也是本課題后續(xù)研究的重點之一，應進一步對參加工作學生跟蹤調查，根據反饋信息，完善模

16、擬實訓系統(tǒng)。2）教學效果分析a.有助于學生實踐能力的提高，TFT-LCD模擬實訓中，學生根據自己的理論知識和TN-LCD實訓的基礎，模擬操作TFT-LCD的實際生產過程，完成TFT-LCD制造的全部操作過程后，形成模擬產品，并對產品存在問題進行思考和分析，感受企業(yè)的生產過程，有助于自身實踐能力的提高，為進入企業(yè)后快速適應和發(fā)展奠定基礎。b.有利于知識的鞏固和拓展，模擬實訓操作過程中，學生可以對所學的理論知識進行驗證，并加以靈活運用，有利于理論知識進一步鞏固和提高。學生通過模擬實訓中的測試部分的練習，可以加深對問題的理解，有助知識的延伸，拓展自身的知識面。c.學生知識系統(tǒng)性運用能力的提高，TFT-LCD的制造過程是一個系統(tǒng)，涉及多個過程和工序，要求學生綜合考慮問題，調動自己所學過的理論知識。理解不同環(huán)節(jié)的關聯(lián)和相互影響，并對此做出判斷和綜合分析，解決實際問題。從而提高了學生綜合運用知識以及分析問題的能力，學會用全局的觀念看待問題。五、研究中存在問題及進一步研究的構想研究中部分模擬實訓過程過于