JP4295768B2 - 有機発光ディスプレイ装置およびその画像を表示する方法 - Google Patents

有機発光ディスプレイ装置およびその画像を表示する方法 Download PDF

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Description

本発明は、有機発光ディスプレイ装置（ＯＬＥＤ）に関し、特に、ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置とその画像を表示する方法に関するものである。
例えば、ＯＬＥＤとＬＣＤの各種サイズのフラットパネルディスプレイは、多種のコンピュータと情報装置に用いられている。特に、ＯＬＥＤ装置は、異なる環境光の状態での室内と戸外の両方に用いられる。室内のアプリケーションは、比較的低い環境照明を有し、低いレベルの表示輝度を必要とする。それに対して戸外のアプリケーションは、高い環境照明を有すことができ、低い反射率に加えて高いレベルの表示輝度を必要とする。
図１は、従来の白色発光ＯＬＥＤ構造を概略的に示す断面図である。図１では、その上にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極２０を有する基板１０が提供される。正孔注入層２２、ホール輸送層２４、黄色発光層２５、青色発光層２６、電子輸送層２８は、ＩＴＯ陽極２０の上に順次に堆積される。フッ化リチウム（ＬｉＦ）／アルミニウム（Ａｌ）陰極３０は、電子輸送層２８の上に配置される。青色発光層２６と黄色発光層２５からの光は、結合されて白色光を提供し、適当にフィルターされ、表示装置からのＲ、Ｇ、Ｂと、Ｗ発光を提供する。
ＯＬＥＤ装置の技術は、劇的に向上されたものの、その寿命、消費電力などの最も潜在的な応用での活用にまだいくつかの問題を有する。特に、携帯アプリケーションには、低消費電力が必要とされる。
ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置を補償し、ＯＬＥＤ装置の消費電力を減少するいくつかの方法がある。例えば、ＯＬＥＤ材料の発光効率を高める、またはＯＬＥＤ装置のスレッショルド電圧を下げることが提供される。ＲＧＢＷ駆動機能を組み合わせたアレイ基板上に形成されたカラーフィルター（ｃｏｌｏｒ ｏｎ ａｒｒａｙ、ＣＯＡ）を含む従来のＯＬＥＤ装置は、ＯＬＥＤ装置の消費電力を減少する一般的な方法である。
図２は、従来のＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置の色域を示すＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図である。図２では、フィルターされていないエミッタの白色点Ｗ（０.３６１、０.３８０）と好ましい白色点Ｄ６５（０.３１２７、０.３２９０）が提供される。各サブトライアングル（ＲＧＢ）内のどの色も白との原色の適当な混合によって作られることができる。フィルターされていない白色点Ｗが好ましい白色点Ｄ６５からそれることから、フィルターされていない白色画素を補償する追加の方法が必要とされる。
実際では、ＯＬＥＤ装置の白色画素の色座標は、ＯＬＥＤ材料と製造法の特性により、常に好ましい白色点Ｄ６５ではない。よって、白色サブピクセルを表示する時、白色サブピクセルだけをオンにしなければならないのでなく、いくつかのＲＧＢサブピクセル（同一画素内の）もオンにし、望む位置に色座標を補償しなければならない。また、白色サブピクセルを補償するために、好ましい白色点Ｄ６５からの白色サブピクセルの偏差に応じて、各Ｒ、Ｇと、Ｂサブピクセルをそれぞれ制御する追加の駆動機能が必要とされる。
図３は、画像を表示するためにＲＧＢ信号をＲＧＢＷ信号に解読する方法を示すブロック図である。入力信号Ｒｉ、Ｇｉと、Ｂｉ３１０は、信号変換器３２０に入力され、アルゴリズム３３０によって演算後、信号Ｒｉ、Ｇｉと、Ｂｉ３１０を出力信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換し、ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置３５０に送る。フィルターされていない白色サブピクセルが好ましい白色点からそれることから、ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置の白色サブピクセルを補償する追加の駆動機能が必要とされる。よって、より複雑な画像表示法となる。
２００４年、ＩＤＷによって刊行されたＫ．Ｍａｍｅｎｏによる記事「Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ＡＭＯＬＥＤ Ｕｓｉｎｇ Ｗｈｉｔｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｏｒ−Ｆｉｌｔｅｒ Ａｒｒａｙ」では、消費電力を減少し、広視野角での色ずれを低減する方法を挙げている。
また、ｇａｍｕｔサブピクセルの効率を実質的に高め、寿命を延ばすことができるｇａｍｕｔサブピクセルを含むＲＧＢＷ構成のＡＭＯＬＥＤ（特許文献参照）を挙げている。
ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置の画像を表示するために、ＲＧＢ信号をＲＧＢＷ信号に解読するアルゴリズムは、以下の方程式に示される。
(Ri, Gj, Bk)→( (R'l, G'm, B'n, W'p)；
その中で、
i, j, k, l, m, n, pは、グレースケールである。
p = min (i, j, k) x
l = i−p
m = j−p
n = k−p
L(R'l ) = L(Ri)−L(Rp)；
L(G'm) = L(Gj)−L(Gp)；
L(B'n) = L(Bk)−L(Bp)；
L(W'p)
上述のように、白色ＯＬＥＤの色座標は、いくつかのＲ、Ｇ、またはＢの輝度を有し、好ましい位置に色座標を補償するように、加えられなければならない。よって、以下の方程式のように示すことができる。
L(W'p) = L(wp) + L(rp) + L(gp) + L(bp)
その中で、w p は、白色ＯＬＥＤ輝度であり、rp、gp、bp は、補償輝度である。
ＲＧＢＷサブピクセルの実際の画素駆動では、各サブピクセルの輝度は、以下のように示すことができる。
L(R'l ) = L(Ri)−L(Rp) + L(rp)；
L(G'm) = L(Gj)−L(Gp) + L(gp)；
L(B'n) = L(Bk)−L(Bp) + L(bp)；
L(W'p) = L(wp)
実際のデータ信号は非常に複雑であり、白色ＯＬＥＤの色座標が変わり、または上がった時、rp、gp、bp の補償輝度も変化する。この問題を解決するためには、多くの資源を用いて付加的な駆動機能を変更しなければならず、製造コストも増加する。
米国特許第２００５／００４０７５６号
よって、本発明は、サブピクセルの色補償を提供し、画素の好ましいカラー表示を達成するカラーディスプレイ装置の新たな画素構造を提供する。
本発明の一つの態様では、サブピクセルの画素電極の一部は、もう一つのサブピクセルの一部に動作可能に連動し、画素電極の駆動がサブピクセルの両方を駆動し、もう一つのサブピクセルの一部は、もう一つのサブピクセルの画素電極の駆動から独立する。一つの実施例では、各サブピクセルは、異なる色のカラーフィルターを含み、発光素子は、それぞれのカラーフィルターに対応して配置され、少なくとも一つの発光素子の一部は、少なくとももう一つのカラーフィルターに対応して位置され、前記少なくとも一つの発光素子の駆動が少なくとも二つのカラーフィルターに対応するカラーの光を発する。一つの実施例では、発光素子は、二つのカラーフィルターに対応して位置される。
本発明のもう一つの態様は、新たな画素構造がＯＬＥＤディスプレイ装置に用いられる。
本発明のもう一つの態様では、ディスプレイ装置の画素のカラー表示をする方法は、第一信号を提供し、第一サブピクセルを駆動して第一カラーを表示するステップと、第二信号を提供し、第二サブピクセルを駆動して第二カラーを表示し、且つ、第一サブピクセルの一部を駆動して第一信号の独立した第一カラーを表示するステップを含む。
本発明は、補償された白色サブピクセルの輝度が追加の複雑な駆動機能なく、白色サブピクセルの画素電極を駆動することで自然発生的に制御される利点を提供する。また、白色座標は、白色サブピクセル電極とＲＧＢサブピクセルのＣＦパターンの重複領域を変えることによって容易に調整される。また、ＲＧＢＷ構成を用いて表示された大量の白色量の画像は、ＲＧＢ構成の消費電力の１／２以上少なく、結果として、白色輝度に高効率である。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
本発明に基づいて、rp、gp、bp は、それぞれ白色サブピクセルの補償輝度を表している。三つの補償輝度（rp、gp、bp ）の中の二つは、白色ＯＬＥＤの色座標を補償するために通常、必要とされる。よって、各Ｒ、Ｇ、Ｂと、Ｗサブピクセルの面積比を適当に再配置することで、白色発光サブピクセルは、rp、gpと、bp の補償輝度を増し、補償されることができる。補償輝度rp、gp、bp は、追加の複雑な駆動機能を用いることなく同じ画素電極内の白色サブピクセルによって制御される。
本発明の一つの態様では、白色サブピクセルの画素電極は、ＲとＧサブピクセルに延伸され、ＲとＧサブピクセルのＣＦ領域に部分的に重なる。この場合、補償輝度rpとgpは、白色画素によって自然発生的に制御される。補償の比率は、重複の領域を調整することによって、容易に変えることができ、好ましい白色座標を得ることができる。
図４は、本発明の実施例に基づいたサブピクセルのレイアウトの平面図である。白色サブピクセル５１０Ｗは、５３０ｒと５３０ｇの追加の延伸領域によって補償される。白色サブピクセル５１０ｗ：５３０ｒ：５３０ｇの面積比は、好ましくは、アルゴリズム７７.７：７.７：１７.６と同等である。より具体的に言うと、白色サブピクセルの画素電極の一部は、隣接の赤色と緑色サブピクセルの一部に連動され、画素電極の駆動が白色サブピクセルと隣接の赤色５３０ｒと緑色５３０ｇサブピクセルの一部の両方を駆動する。青色サブピクセル５１０Ｂは、白色サブピクセル５１０Ｗの画素電極の駆動から独立する。
図５Ａは、本発明の実施例に基づいた図４のラインｘ−ｘ’に沿ったトップエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。図５Ａでは、各発光素子は、各サブピクセル電極と対応するカラーフィルターの間に配置され、サブピクセル電極は、隣接のカラーフィルターに延伸する。トップエミッション型ＯＬＥＤ装置６００ａは、その上に複数の画素電極６２０を有する基板６１０を含む。基板６１０は、例えばガラス、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板の透明基板であることができる。各画素電極６２０は、絶縁層６３０によって隔てられる。白色ＯＬＥＤ素子６４０の堆積は、基板６１０の上を覆って配置される。赤色６５０Ｒ、白色６５０Ｗ、緑色６５０Ｇと、青色６５０Ｂを含むカラーフィルターは、白色ＯＬＥＤ素子６４０の堆積に配置される。各カラーフィルターは、網状または格子状のブラックマトリクス６６０によって隔たれる。保護層６７０は、カラーフィルターの上に配置される。
注意するのは、白色サブピクセルのカラーフィルター６５０Ｗは、透明なフィルター、白色フィルター、またはフィルターなしであることができ、よって、画素電極が駆動される時、フィルターされていない白色光を発光する。
白色ＯＬＥＤ素子６４０は、好ましくはトップエミッション型ＯＬＥＤであり、観察者に向けて光を発し、赤色Ｒ、緑色Ｇと、青色Ｂを含むスペクトルを発する。白色ＯＬＥＤ素子６４０の駆動は、光を対応するカラーフィルターに通過させ、適当なフィルターされた光を生成する。本発明の一つの実施例では、隣接する赤色６５０Ｒと緑色６５０Ｇとのサブピクセルのカラーフィルターの一部は、白色サブピクセルの一部を覆うように延伸される。よって、白色Ｗと混合した赤色ｒと緑色ｇの追加の構成要素は、白色サブピクセルの画素電極が駆動された時、補償された白色構成要素Ｗ’を形成する。
この実施例では、少なくとも一つの発光素子の一部は、少なくとももう一つのカラーフィルターに対して配置され、前記少なくとも一つの発光素子の駆動が少なくとも二つのカラーフィルターに対応するカラーの光を発する。より具体的に言うと、少なくとも一つの発光素子のＯＬＥＤ装置は、少なくとももう一つのカラーフィルターに重複して配置され、前記少なくとも一つの発光素子の駆動が発する光の一部がカラーフィルターに通過し、もう一部は発光素子に重複したカラーフィルターに通過する。
図５Ｂは、本発明のもう一つの実施例に基づいたトップエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。図５Ｂでは、各発光素子は、各サブピクセル電極と対応するカラーフィルターの間に配置され、カラーフィルターは、サブピクセル電極に延伸する。各カラーフィルターは、各対応するサブピクセル領域に合致して提供されることができる。白色サブピクセルの画素電極は、隣接する赤色と緑色とのサブピクセルの一部に延伸される。よって、白色Ｗと混合した赤色ｒと緑色ｇの追加の構成要素は、白色サブピクセルの画素電極が駆動された時、補償された白色構成要素Ｗ’を形成する。
図６Ａは、本発明の実施例に基づいた図４のラインｘ−ｘ’に沿ったボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。図６Ａでは、各サブピクセル電極は、各発光素子と対応するカラーフィルターの間に配置され、サブピクセル電極は、隣接のカラーフィルターに延伸する。ボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置７００ａは、その上に配置された赤色７５０Ｒ、白色７５０Ｗ、緑色７５０Ｇと、青色７５０Ｂを含むカラーフィルターの基板７１０を含む。各カラーフィルターは、網状または格子状のブラックマトリクス７６０によって隔たれる。平坦層７８０は、カラーフィルター上に配置される。複数の画素電極７２０は、平坦層７８０上に配置される。各画素電極７２０は、絶縁層７３０によって隔てられる。白色ＯＬＥＤ素子７４０の堆積は、画素電極７２０の上を覆って配置される。白色ＯＬＥＤ素子７４０の堆積は、光を発し、各カラーフィルターを通過する。保護層７７０は、白色ＯＬＥＤ素子７４０の堆積上に配置される。各カラーフィルターは、各対応するサブピクセル領域に合致して提供されることができる。白色サブピクセルの画素電極は、隣接する赤色と緑色とのサブピクセルの一部に延伸される。よって、白色Ｗと混合した赤色ｒと緑色ｇの追加の構成要素は、白色サブピクセルの画素電極が駆動された時、補償された白色構成要素Ｗ’を形成する。
注意するのは、白色サブピクセルのカラーフィルター７５０Ｗは、透明なフィルター、白色フィルター、またはフィルターなしであることができ、よって、画素電極が駆動される時、フィルターされていない白色光を発光する。
この実施例では、少なくとも一つの発光素子の一部は、少なくとももう一つのカラーフィルターに対して配置され、前記少なくとも一つの発光素子の駆動が少なくとも二つのカラーフィルターに対応するカラーの光を発する。より具体的に言うと、少なくとも一つの発光素子のＯＬＥＤ装置は、少なくとももう一つのカラーフィルターに重複して配置され、前記少なくとも一つの発光素子の駆動が発する光の一部がカラーフィルターに通過し、もう一部は発光素子に重複したカラーフィルターに通過する。
図６Ｂは、本発明のもう一つの実施例に基づいたボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。図６Ｂでは、各サブピクセル電極は、各発光素子と対応するカラーフィルターの間に配置され、カラーフィルターは、サブピクセル電極に延伸する。各画素電極７２０は、各対応するサブピクセル領域に合致して提供されることができる。隣接する赤色と緑色とのサブピクセルのカラーフィルター７５０Ｒと７５０Ｂは、白色サブピクセルの一部に延伸することができる。よって、白色Ｗと混合した赤色ｒと緑色ｇの追加の構成要素は、白色サブピクセルの画素電極が駆動された時、補償された白色構成要素Ｗ’を形成する。
よって、いくつかのＣＦ領域は、白色サブピクセルに延伸されることができ、これは、色補償の同じ結果を達成する。補償輝度（rp、gp、bp ）の比率は、白色サブピクセル電極とＲＧＢサブピクセルのＣＦパターン重複によって調整されることができ、好ましい白色座標を得る。
本発明は、追加の複雑な駆動機能を必要とせずに、白色のサブピクセルの画素電極を駆動することにより補足された白色のサブピクセルの発光が制御できるという利点を提供する。また、白色の色度調整が白色サブピクセルとＲＧＢサブピクセルのＣＦパターンの重複領域を変えることによって容易にｓ調整することができる。さらに、白色光の高い効率によって、ＲＧＢＷフォーマットを使用する多量の白色含有の表示された映像がＲＧＢフォーマットの１／２以下の電力消費しか必要としないものである。
図７は、ＯＬＥＤ装置１の実施例を含むＯＬＥＤモジュール３の概略図である。図７に示すように、ＯＬＥＤ装置１は、制御器２に接続され、ＯＬＥＤモジュール３を形成する。制御器２は、ソースとゲート駆動回路（未図示）を含み、ＯＬＥＤ装置１を制御し、入力に応じて画像を表示する。制御器２は、入力信号Ｒｉ、Ｇｉと、Ｂｉ３１０を出力信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換し、ＯＬＥＤ装置１に送る変換器を含むことができる。
図８は、ＯＬＥＤ装置１の実施例を含むＯＬＥＤモジュール３を組み込んだ電子装置５の概略図である。入力装置４は、ＯＬＥＤモジュール３のコントローラー２に接続される。入力装置４は、プロセッサ、または画像を表示するためにデータを制御器２に入力する類似のものを含む。電子装置５は、例えば、ＰＤＡ、ノート型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話、またはデスクトップ型コンピュータであることができる。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
従来の白色発光ＯＬＥＤ構造を概略的に示す断面図である。 従来のＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置の色域を示すＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図である。 画像を表示するためにＲＧＢ信号をＲＧＢＷ信号に解読する方法を示すブロック図である。 本発明の実施例に基づいたサブピクセルのレイアウトの平面図である。 本発明の実施例に基づいたトップエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。 本発明のもう一つの実施例に基づいたトップエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。 本発明の実施例に基づいたボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。 本発明のもう一つの実施例に基づいたボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置のＲＧＢＷサブピクセルの配置を示す断面図である。 ＯＬＥＤ装置の実施例を含むＯＬＥＤモジュールの概略図である。 ＯＬＥＤ装置の実施例を含むＯＬＥＤモジュールを組み合わせた電子装置の概略図である。
符号の説明
１ ＯＬＥＤ装置
２ 制御器
３ ＯＬＥＤモジュール
４ 入力装置
５ 電子装置
１０ 基板
２０ 陽極
２２ 正孔注入層
２４ ホール輸送層
２５ 黄色発光層
２６ 青色発光層
２８ 電子輸送層
３０ 陰極
Ｗ フィルターされていない白色点
Ｄ６５ 好ましい白色点
３１０ 入力信号Ｒｉ、Ｇｉと、Ｂｉ
３２０ 信号変換器
３３０ アルゴリズム
３５０ ＲＧＢＷ構成ＯＬＥＤ装置
５１０Ｒ 赤、白、緑、青色サブピクセル
５１０Ｗ 赤、白、緑、青色サブピクセル
５１０Ｇ 赤、白、緑、青色サブピクセル
５１０Ｂ 赤、白、緑、青色サブピクセル
５２０Ｒ サブピクセル電極
５２０Ｗ サブピクセル電極
５２０Ｇ サブピクセル電極
５２０Ｂ サブピクセル電極
５３０Ｒ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
５３０Ｗ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
５３０Ｇ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
５３０Ｂ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
５３０ｒ 重複領域
５３０ｇ 重複領域
６００ａ トップエミッション型ＯＬＥＤ装置
６００ｂ トップエミッション型ＯＬＥＤ装置
６１０ 基板
６２０ 画素電極
６３０ 絶縁層
６４０ 白色ＯＬＥＤ素子
６５０Ｒ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
６５０Ｗ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
６５０Ｇ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
６５０Ｂ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
６６０ ブラックマトリクス
６７０ 保護層
７００ａ ボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置
７００ｂ ボトムエミッション型ＯＬＥＤ装置
７１０ 基板
７２０ 画素電極
７３０ 絶縁層
７４０ 白色ＯＬＥＤ素子
７５０Ｒ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
７５０Ｗ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
７５０Ｇ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
７５０Ｂ 赤、白、緑、青色カラーフィルター
７６０ ブラックマトリクス
７７０ 保護層
７８０ 平坦層
Ｄ 表示域
Ｐ 非表示域

Claims (5)

  1. 第1の画素電極を有する基板、
    前記第１の画素電極上に位置する白色ＯＬＥＤ素子、及び
    カラーフィルターであって、前記第１の画素電極の第１の部分に対応する第1のフィルター部と、前記第1の画素電極の第２の部分に対応する第２のフィルター部とを備えることで、前記白色ＯＬＥＤの発する白い光が前記カラーフィルターに通過すると、前記第１のフィルター部によってフィルタリングされた光と、前記第２のフィルター部にフィルタリングされた光とに混合されるカラーフィルター、
    を含むカラーディスプレイ装置の画素構造。
  2. 前記基板は、更に前記第１の画素電極と交互に隣接し、且つ隔たれた第２の画素電極を有し、
    前記白色ＯＬＥＤ素子は、更に前記第２の画素電極の上に配置され、
    前記カラーフィルターの第２のカラーフィルター部は、更に前記第２の画素電極に対応している請求項１に記載の画素構造。
  3. 前記基板は、更に前記第１の画素電極と相互に隣接し、且つ隔たれた第２の画素電極と第３の画素電極とを有し、
    前記白色ＯＬＥＤ素子は、更に前記第２の画素電極上と前記第３の画素電極の上とに配置され、
    前記カラーフィルターは、更に第３のフィルター部を有しており、前記カラーフィルターの第２のフィルター部が更に前記第２の画素電極に対応し、前記カラーフィルターの前記第３のフィルター部が前記第３の画素電極と前記第１の画素電極の第３の部分に対応することによって、前記白色ＯＬＥＤの発する白い光が前記カラーフィルターを通過すると、前記第１のフィルター部によってフィルタリングされた光と、前記第２のフィルター部にフィルタリングされた光と、前記第３のフィルター部にフィルタリングされた光とに混合される請求項１に記載の画素構造。
  4. 前記第１のフィルター部が白色光フィルター部であり、前記第２のフィルター部は赤色光フィルター部であり、前記第３のフィルター部が緑色光フィルター部である請求項３に記載の画素構造。
  5. 前記第１のフィルター部は、透明なフィルター、白色フィルター、またはフィルターなしである請求項４に記載の画素構造。
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