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ドット抜け
ドット抜け

概要

ドット抜けは、画素を用いる表示装置や撮像装置(画像の入力装置)の機能上の不具合の一種であり、特にドット(画素)を単位としている不具合をいう。

同じ不具合であっても、線状に不具合が生じるもの(ライン欠陥)や、表示内容あるいはデータが一様でないもの(ムラ)とは通常区別している。

なお、ここでの表示装置には液晶ディスプレイ(液晶プロジェクタを含む)装置やプラズマディスプレイ装置にみられる不良画素子を含む物が挙げられる。

撮像装置ではデジタルカメラやビデオカメラ等に利用されている受像素子(CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ)の不良画素子を含む物を指す。

これらの装置において画像データ(映像データを含む)は、表示単位となるドット(または画素)の集合によって光学的に表示されたり、 入力された光学的情報を電気信号に変換して画像データが生成される。

この装置において画素に本来の機能を発揮しない画素子(ドット)が含まれていると、その画素では正常な表示が行われなかったり、 正常な画像データが得られず、結果として本来とは異なった表示やデータが生じ、 表示映像やデータに輝点(常時点灯または常時最大画素値)や黒点(常時非点灯または常時最小画素値)となる不良が表れたり、本来とは異なる色の表示やデータとなるエラーが生じる。

ドット落ちでは、このようなエラーが特定のドットに生じる。

なお、表示装置におけるドット落ちは、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに限られず、 この他にも道路情報掲示板や電光掲示板などにおいて、経年変化(劣化、故障)のために発光しない画素を指してドット落ちと呼ぶ場合もある。

以下においては、特に消費者の目にとまりやすい(発現頻度の高い)液晶ディスプレイのドット落ちについて説明する。

液晶ディスプレイのドット落ち

ドット抜け

現在、液晶ディスプレイには、テレビ受像機用の低解像度のものから、コンピュータディスプレイやハイビジョン用の高解像度のものまで、各種の用途にさまざまな解像度のものが用いられている。

液晶ディスプレイにおいて最近は、その反応速度や見易さといった利点から、薄膜トランジスタ(TFT)を各画素に配置して高品位な画像が得られる、TFT液晶ディスプレイが一般的になっている。

TFT液晶ディスプレイは、TV受像機やパーソナルコンピュータなどの製品を製造するメーカ(以下、セットメーカ)において製品として組み立てられるが、 この製品の構成部品のうち表示を行う部品は「TFT液晶パネルモジュール」と呼ばれ、液晶パネルメーカ(以下、パネルメーカ)の工場にて製造される。

TFT液晶パネルモジュールには液晶パネルが含まれている。

この液晶パネルは、半導体工程によって作製されるアレイ基板と、半導体工程に近い印刷工程によって作製されるカラーフィルター基板とが貼り合わせて製造される。

これらの基板は、非常に清浄な環境を保って高度な品質管理のもとに製造されるが、確率論的な一定割合で機能不良が生じてしまうことが避けられない。

このような不良には、配線が断線したりショートして表示画面のライン状の不良になったりするものや、表示ムラになるものなど多くの種類がある。

これらの不良のうち、画素単位で生じる不良であって本来の点灯状態にならないものが、液晶ディスプレイにおいてドット落ちと呼ばれる。

ドット落ちとなる不良原因

ドット落ちの原因にはさまざまなものがある。

アレイ基板の電気的な不良が原因である場合には、常時点灯するドットや、逆に、常時消灯するドットが生じる。

また、カラーフィルター基板の不良が原因の場合には、色抜けのドットや常時消灯するドットが生じる。

TFT液晶パネルのアレイ基板では、各画素にはTFTが配置されており全画素のTFTが設計どおり動作して初めてまったくドット落ちの無い表示が得られる。

このTFT一つひとつは、数μm四方程度の微細なものである。

このTFTを含むアレイ基板を製造するには、金属等の薄膜の成膜工程や膜をパターン化する工程(フォトリソグラフィー工程、エッチング工程)が利用され、

アレイ基板を完成させるまでに、パターン化工程だけで数回、その前後の成膜工程等まで含めると数十工程が必要となる。

同様に、カラーフィルター基板も、赤(R)緑(G)青(B)の各色の透過フィルタや遮光のためのブラックマトリクスが形成され、その完成には数〜十程度の工程数が必要となる。

これらの工程では、基板(ガラス基板)に残存している表面欠陥(傷)や、各工程におけるエアフロー中のちり、装置からの微細な発塵、成膜中の異物、薬液中の異物等の雑多な原因により、 各種のパターンの不良や膜の不良を生じ、これらの不良が画素に影響を与えた場合にドット落ちが生じる。

場合によっては、数オングストローム(一億分の1cm・分子レベル)というサイズの異物でもドット落ちにつながる場合もある。

そして何より影響が大きいのが、液晶パネルの大きさそのものから生じる難しさである。

大型液晶では、小型液晶よりも歩留まりが非常に悪くなる。説明のための一例として、30cm四方の基板で液晶パネルを2つ製造する大型液晶と、20個製造する小型液晶とを比較する。

この場合に、不良につながる一つの粉塵がそれぞれの基板に付着することを考える。

すると、大型液晶は1パネルだけ良品になるのに対し、小型液晶は19パネルが良品になる。

したがって、歩留まりは、大型液晶が50%、小型液晶が95%となる。

このように、ドット落ちの技術的な背景に液晶パネルなどの製品の物理的な大きさそのものが大きく影響している。

このため、特にサイズの大きな液晶パネルにおいてドット落ちを完全に除去するのは現在の最高水準にあるクリーンルームをもってすら不可能とされ、 現実的な対処として、事後的な不良ドットの除去や、許容基準を定めた出荷時の製品の選別が行われている。


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