(57)【要約】数色のカラー副画素と供に、少なくとも白色副画素を有する副画素反復群から成る高輝度ディスプレイを開示する。カラー副画素は、様々な実施例において赤色、青色、緑色、シアン、マゼンタからなり得る。  【選択図】  図２７
2007532949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に副画素反復群から成るディスプレイであって、前記副画素反復群は第１の群の1つから成り、前記群は
Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｂ       Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｂ       Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｍ
Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ，     Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ，     Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ；
Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｂ
Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｂ  Ｗ  Ｒ
Ｗ  Ｂ  Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ，
Ｒ  Ｂ  Ｇ  Ｗ       Ｗ  Ｇ  Ｂ  Ｒ
Ｇ  Ｗ  Ｒ  Ｂ，     Ｂ  Ｒ  Ｗ  Ｇ
Ｒ  Ｇ  Ｂ  Ｗ       Ｗ  Ｂ  Ｇ  Ｒ
Ｂ  Ｗ  Ｒ  Ｇ，     Ｇ  Ｒ  Ｗ  Ｂ      及び
Ｒ  Ｇ  Ｗ
Ｂ  Ｒ  Ｇ
Ｗ  Ｍ  Ｗ  Ｃ       Ｗ  Ｂ  Ｗ  Ｃ
Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｒ       Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｒ
Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｍ       Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｂ
Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ，     Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｂ      及び
Ｗ  Ｗ  Ｗ  Ｗ       Ｗ  Ｗ  Ｗ  Ｗ
Ｒ  Ｇ  Ｃ  Ｂ       Ｃ  Ｂ  Ｃ  Ｂ
Ｗ  Ｗ  Ｗ  Ｗ       Ｗ  Ｗ  Ｗ  Ｗ
Ｃ  Ｂ  Ｒ  Ｇ，     Ｒ  Ｇ  Ｒ  Ｇ
から成り、実質的にＷは白色、Ｇは緑色、Ｒは赤色、Ｂは青色、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタであるディスプレイ。
【請求項２】
さらに、白色副画素はカラー副画素より実質的に小さい請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記カラー副画素は実質的に第１の縦横比から成り、前記白色副画素は第２の縦横比から成る請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記カラー副画素及び前記白色副画素が実質的に同じ縦横比から成る請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記第１の縦横比が１：２であり、前記第２の縦横比が１：３である請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記副画素が実質的に長方形である請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記反復副画素群は第２の群の１つから構成されていてもよく、前記第２の群はさらに前記第１の群から成る反復群の鏡像、前記第１の群から成る反復群の対称変換、及び前記第１の群から成る反復群の六角グリッド変換から成る請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記ディスプレイが液晶ディスプレイであり、ブラックマトリクスが実質的に転傾領域の上に存在する請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項９】
ブラックマトリクスが、より明るい副画素の転傾領域の上に特異的により多くの領域を成す請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記ディスプレイはさらにバックライトを含み、前記バックライトの温度は、全副画素が完全に点灯した状態でバランスの取れた白色が表示されるように調整される請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記カラーフィルタの少なくとも１つが、狭帯域通過フィルタであるように選択された請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
白色副画素がカラー副画素に対して、実質的に１８０度垂直方向に転位する請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
全副画素が完全に点灯した状態での輝度が、実質的に同解像度のＲＧＢストライプパネルと実質的に同じであるように、バックライトの出力が低下する請求項５に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
実質的に反復副画素群
Ｗ  Ｇ  Ｗ  Ｂ
Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ
から成るディスプレイであって、前記ディスプレイはさらにバックライトを含むと共に、全副画素が完全に点灯した状態でバランスの取れた白色点を含むディスプレイ。
【請求項１５】
前記ディスプレイが前記バランスの取れた白色点を含むように、前記バックライトがマゼンタに調整される請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記ディスプレイが前記バランスの取れた白色点を含むように、緑色カラーフィルタがより濃い緑色点を有するように調整される請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
実質的に反復副画素群
Ｗ  Ｃ  Ｗ  Ｂ
Ｗ  Ｒ  Ｗ  Ｇ
から成るディスプレイであって、前記ディスプレイはさらにバックライトを含むと共に、全副画素が完全に点灯した状態で、バランスの取れた白色点を含む請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記ディスプレイが前記バランスの取れた白色点を含むように、前記バックライトが赤色点に調整される請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記ディスプレイが前記バランスの取れた白色点を含むように、緑色カラーフィルタがより濃い緑色点を有するように調整される請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
実質的に副画素反復群から成るディスプレイであって、前記群はさらに白色副画素及び複数のカラー副画素から成り、
前記ディスプレイはさらに、全副画素が完全に点灯する時、前記ディスプレイが実質的にバランスの取れた白色点を有するようにバックライトを含み、
さらに少なくとも１つのカラー副画素が、前記白色副画素より実質的に広範な領域を成すディスプレイ。
【請求項２１】
前記バックライトの輝度が、同じ反復群を有する第２のディスプレイと同じ輝度を実現するため実質的に低下し、
前記ディスプレイ及び前記第２のディスプレイの全副画素が完全に点灯する時、前記第２のディスプレイの全副画素の縦横比が１：３である請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記ディスプレイの性能指数が約６０％、又はそれ以上である請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記ディスプレイはさらにブラックマトリクス材を含み、前記ブラックマトリクス材は実質的に副画素の転傾領域の上の領域を成す請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記ブラックマトリクス材が明るい副画素上の領域に特異的により多く存在する請求項２３に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
前記副画素反復群がカラー副画素の六角グリッドを含む請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記白色副画素が前記カラー副画素から実質的に垂直方向に転位される請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
複数の白色副画素が色群の１つを成し、前記色群は、白色、黄色、灰色、青灰色、ピンク色から成る請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
実質的に副画素反復群から成るディスプレイであって、前記副画素反復群は４×２の２次元グリッド上に８副画素を含み、前記グリッド方向の第1のグリッド方向においては４本の線があり、第１及び第３の線は、一組が緑色及び白色副画素の交互からなり、第２及び第４の線は一組が赤色及び青色副画素の交互から成るディスプレイ。
【請求項２９】
前記緑色及び白色副画素の前記第１及び前記第３の線が、実質的に緑色及び白色副画素の格子縞模様を成形する請求項２８に記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記赤色及び青色副画素の前記第２及び前記第４の線が、実質的に赤色及び青色副画素の格子縞模様を成形する請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３１】
前記白色副画素が実質的に黄色副画素に転位する請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記第１のグリッド方向が実質的に縦列を成す請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３３】
前記第１のグリッド方向が実質的に横列を成す請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３４】
前記副画素の縦横比が実質的に１：２である請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３５】
前記副画素の縦横比が実質的に１：３である請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３６】
前記副画素の縦横比が実質的に２：３である請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３７】
少なくとも１つのカラー副画素の彩度が、従来型３色ディスプレイの前記少なくとも１つのカラー副画素の従来の彩度よりも高い請求項２９に記載のディスプレイ。
【請求項３８】
前記ディスプレイのブラックマトリクスが実質的にコントラストを改善するよう拡大する請求項２９に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、表示装置及び表示方式の副画素の配置に関係する。かかる副画素の配置は、他のカラープライマリ副画素及びマルチプライマリ副画素の配置と共に、高輝度白色副画素を含み得る。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、２００４年４月９日付の米国特許出願第10/821,353号「高輝度ディスプレイの副画素の新規配置及び配列」の一部継続出願であり、全体を参照することにより援用され、その優先日を主張する。
【０００３】
（１）２００１年７月２５日付の米国特許出願第09/916,232号（‘232出願）「簡易アドレス指定を用いたフルカラー画像装置のカラー画素の配列」、（２）２００２年１０月２２日付の米国特許出願第10/278,353号（‘353出願）「増幅変調伝達関数反応を用いた副画素レンダリングのカラーフラットパネルディスプレイの副画素の配置及び配列の改善」、（３）２００２年１０月２２日付の米国特許出願第10/278,352号（‘352出願）「分割した青色副画素を用いた副画素レンダリングのカラーフラットパネルディスプレイでの副画素の配置及び配列の改善」、（４）２００２年９月１３日付の米国特許出願第10/243,094号（‘094出願）「４色の改善配列及び副画素レンダリングの放出素子」、（５）２００２年１０月２２日付の米国特許出願第10/278,328号（‘328出願）「低下した青色輝度が十分な可視性を持つカラーフラットパネルディスプレイの副画素の配置及び配列の改善」、（６）２００２年１０月２２日付の米国特許出願第10/278,393号（‘393出願）「副画素が水平配置及び配列を有するカラーディスプレイ」、（７）２００３年１月１６日付の米国特許出願第01/347,001号（‘001出願）「ストライプディスプレイの副画素の改善配列と、副画素レンダリングシステム及び方法」のそれぞれの全体を参照することにより援用され、副画素の新規配列は映像表示装置の費用性能曲線の改善のため開示される。
【０００４】
水平方向に偶数の副画素を有する特定の副画素反復群の適切なドット反転理論、その他の改善に影響する次の方式及び技術は開示され、全体を参照することにより援用される。（１）米国特許出願第10/456,839「新規液晶ディスプレイにおける画質劣化補正」、（２）米国特許出願第10/455,925号「ドット反転に影響する交差接続を有するディスプレイパネル」、（３）米国特許出願第10/455,931号「新規ディスプレイパネル配置の標準ドライバ及びバックプレーンを用いたドット反転駆動のシステム及び方法」、（４）米国特許出願第10/455,927号「減少量子化誤差での固定パターン雑音を有するパネルの視覚効果の補正システム及び方法」、（５）米国特許出願第10/456,806号「過剰ドライバでのディスプレイパネルの新規配置のドット反転」、（６）米国特許出願第10/456,838号「液晶ディスプレイバックプレーンの配置及び非標準副画素配列のアドレス」、（７）２００３年１０月２８日付の米国特許出願第10/696,236号「分割した青色画素を用いた液晶ディスプレイの新規画質劣化補正」、（８）２００４年３月２３日付の米国特許出願第10/807,604号「大きさの異なる副画素から成る液晶ディスプレイのトランジスタの改善バックプレーン」。
【０００５】
これらの改善点は、出願に開示された特に副画素レンダリング（ＳＰＲ）システム及び方法と関連して公表され、さらに以下の共有の特許出願に開示される。（１）２００２年１月１６日付の米国特許出願第10/051,612号（‘612出願）「ＲＧＢ画素データ形式からマトリクス副画素データ形式への移行」、（２）２００２年５月１７日付の米国特許出願第10/150,355号（‘355出願）「ガンマ調整を用いた副画素レンダリングシステム及び方法」、（３）２００２年８月８日付の米国特許出願第10/215,843号（‘843出願）「適合フィルタリングでの副画素レンダリングシステム及び方法」、（４）２００３年３月４日付の米国特許出願第10/379,767号「画像データの一時副画素レンダリングシステム及び方法」、（５）２００３年３月４日付の米国特許出願第10/379,765号「動作適応フィルタリングシステム及び方法」、（６）２００３年３月４日付の米国特許出願第10/379,766号「ディスプレイ視野角の改善のための副画素レンダリングシステム及び方法」、（７）２００３年４月７日付の米国特許出願第10/409,413号「副画素レンダリング前の画像を組込んだ画像データセット」は、全体を参照することにより援用される。
【０００６】
域移行及び変換の改善は、次に述べる共有、且つ同時係属中の米国出願に開示され、全体を参照することにより援用される。（１）２００３年１０月２１日付の米国特許出願第10/691,200号「色相角計算システム及び方法」、（２）２００３年１０月２１日付の米国特許出願第10/691,377号「原色空間からＲＧＢＷ目標色空間への変換方法及び装置」、（３）２００３年１０月２１日付の米国特許出願第10/691,396号「原色空間から目標色空間への変換方法及び装置」、（４）２００３年１０月２１日付の米国特許出願第10/690,716号「域移行システム及び方法」。
【０００７】
さらなる利点は、（１）２００３年１０月２８日付の米国特許出願第10/696,235号「多重入力源形式からの画像データ表示用の改善複数モードを有するディスプレイ方式」、（２）２００３年１０月２８日付の米国特許出願第10/696,026号「多モードディスプレイの拡大縮小に効果的な画像再構成と、副画素レンダリングの実施システム及び方法」に記載する。
【０００８】
さらに、次に述べる共有、且つ同時係属中の出願は、全体を参照することにより援用される。（１）米国特許出願第（代理人整理番号）08831.0064号の「非ストライプディスプレイ方式における画像データの副画素レンダリングの改善システム及び方法」、（２）米国特許出願第（代理人整理番号）08831.0065号の「画像表示用の白色点選択のシステム及び方法」、（３）米国特許出願第（代理人整理番号）08831.0067号「画像データセットから別の画像データセットへの域変換の改善システム及び方法」、（４）米国特許出願第（代理人整理番号）08831.0068号「高輝度副画素配置の副画素レンダリングフィルタの改善」。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例では、ディスプレイは実質的に副画素反復群から成ることを前提とする。副画素反復群は、白色又はフィルタ処理されていない副画素及びその他カラープライマリ副画素から成り得る。又は、副画素反復群は新規のマルチプライマリ副画素から成り得る。
【００１０】
本発明のさらに別の実施例では、ディスプレイは実質的に新規の副画素反復群及びバックライトから成ることを前提とし、バックライトは全副画素が完全に点灯する時、バランスの取れた白色点を与えるよう調整される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
参考文献は、詳細な実施及び実施例の添付図面に記載する例を構成する。可能な限り、同一又は類似部分を参照する際には、図面中で同一の参照番号を用いる。
【００１２】
＜ＲＧＢＷカラー液晶ディスプレイ及び自然界の画像＞
「実社会」は、減法混色法方式である。発光ダイオードやレーザー等の比較的まれな放出光源を除き、個人の日常生活の中で人間の視覚システムがとらえる実社会の場面に高輝度の有彩色は存在しない。日常生活では、有色物体に入射する比較的高明度の白色光が周波数の一部を選択的に吸収し、その他の周波数を反射することにより色が成形される。白色、又は淡い色彩等の無彩色の物体は、実質的に光の大部分を反射し、有彩色の物体と比較して放射性があり、視覚的に明るい。反対に、有彩色の物体はほとんどの光を吸収し、入射光の全周波数のうち狭周波数帯のみ（又は紫色もしくはマゼンタの帯域）を反射する。これにより、有彩色の物体の輝度は無彩色の物体と比較して低下する。これは、有彩色が赤色、緑色、青色を完成させるため、これら三色の色三角の角に近いことは真実であり、光は非常に狭い帯域でなければならない。さらに、鏡面反射は、物体が均等拡散反射において高彩度であるとされる物質でさえも、無彩色である反射の最高明度の部分を与え、実質的に入射光の周波数を変化させない物体表面で発生する。これらの部分は、数多くの自然界の場面において最高明度である。（例えば、明色のビリヤード球の真上の照明の鏡面反射は、白色であって有色ではない。）このように、まさにその本質から、実世界の場面は高明度の無彩色の物体、及び低明度の有彩色の物体が存在する。
【００１３】
自然界の画像には、高彩度の色も存在する。高彩度の色の画像中において最高明度の赤色、緑色、青色は自然界の画像に見られる白色と比較してはるかに低明度である。赤色及び緑色の混合色である黄色でさえ、白色ほど明るくはない。主として屋内の物体（顔等）の写真等のその他画像は、明色の物体を有しない。高彩度色と無彩色の統計的な発生率から見ると、自然界の画像では有彩色は比較的まれである。有彩色はその発生時、非常に低明度である。さらに、減法混色の色成形の特徴から、自然界の場面では高彩度の色はほとんど存在しない。
【００１４】
自然界の場面のレンダリングのためには、電子ディスプレイが非常に高明度の無彩色、及び低明度の高彩度色を成形可能であれば最良である。従来型ＲＧＢ方式の性能検査では、加法混色方式は無彩色輝度が一部有彩色の添加に制限されることが分かる。ＲＧＢ方式の輝度及び彩度の色域は、一般的により高明度の無彩色を有するが、非常に高明度の無彩色を再現することは不可能である。
【００１５】
フィルタ処理したバックライトディスプレイの無彩色の輝度と彩度域にはトレードオフがある。カラーフィルタが高彩度であるほど、フィルタ処理した色は無彩色の輝度を増加させにくくなる。これは、妥協システムの範囲内において無彩色の輝度は低下し、有彩色を圧縮し、無彩度にする輝度及び彩度の圧縮を引き起こす。別の色成形方式では、自然界の画像をよりよく表示することが必要である。
【００１６】
ＲＧＢＷ液晶ディスプレイは、ＲＧＢ三原色にＷ（白）を追加したものである。ＲＧＢ三原色は周波数の全狭帯域を除去することにより成形される一方、白色は実質的に全光を通す透過フィルタを用いて成形されるため、白色副画素は実質的に赤色、緑色、青色副画素と比較して高明度である。かかるフィルタは理想的な帯域通過フィルタではないため、副画素をさらに低明度にする望ましい波長帯域でさえも、透過率は１００％未満である。白色副画素の追加により、カラー副画素の輝度は最大４倍、又はそれ以上増加する。このように、白色副画素を用いて無彩色を表す場合、パネル輝度は著しく増加する。
【００１７】
パネル領域の４分の１が白色副画素である場合、残りのＲＧＢ副画素の輝度は４分の１減少する。しかし、非常に高輝度を与える高明度の白色副画素により、無彩色は成形可能である。結果として、パネルは実社会に近い輝度及び色域のエンベロープ型を有する。有彩色の輝度の低下は、自然界の画像の統計から見れば、許容範囲のトレードオフである。しかし、従来型ＲＧＢ方式は、三原色の理想的な彩度及び無彩色の理想的な輝度の間の妥協であったため、この白色副画素の導入は新たな最適化の効果を提供する。
【００１８】
無彩色の輝度の大部分は白色副画素により提供されるため、無彩色の輝度の微少な低下に伴い、ＲＧＢの彩度は増加する。この無彩色の輝度の微少な低下は、従来型ＲＧＢストライプディスプレイにおける縦横比１：３の副画素と比較して、水平副画素の密度の低下に伴った（例えば、小さい）パネルの縦横比１：２の開口率における増加による部分的には相殺であり得る。これは、従来型ＲＧＢディスプレイと比較して、ＲＧＢＷディスプレイがあらゆる点において輝度、及び彩度の増加のエンベロープを有する結果となる。完全な有彩色は、ＲＧＢ方式と比較して最適化されたＲＧＢＷ方式ではさらに低明度であるが、ＲＧＢＷ輝度は、ＲＧＢ方式の最高彩度の色点と同じ又はさらに高い。このように、色輝度の損失は実際には発生しない。
【００１９】
ＲＧＢＷ方式は、「実社会」の自然界の画像のエンベロープ及び統計にさらに近づき、より高輝度及び、より高彩度を提供する。本発明は、ディスプレイにおける高輝度の複数の配置を開示する。これらの配置は、順に、先行技術、又は本明細書に援用される多くの出願に開示される様々な色空間の変換処理（ＧＭＡ：Gamut Mapping Algorithm）により可能である。さらに、本明細書に援用される出願に開示される副画素レンダリング（ＳＰＲ）処理をこれらのパネルに用いることにより、費用削減、コントラスト増加、さらには色精度維持が可能となる。
【００２０】
参照することにより他の出願に開示されているように、副画素レンダリング処理の一実施例では、白色副画素を原色の１つとして扱う。この実施例では、色彩理論の基礎を基に、線形行列乗算を用いてＲＧＢ入力値を変換する。これは結果的に全色の色相及び彩度を維持するという変化をもたらす。
【００２１】
ＲＧＢからＲＧＢＷへの輝度増加は、ＲＧＢＷ輝度及び彩度域のエンベロープの全色において、線形及び一定の乗数である。画像中で明色及び有彩色がＲＧＢＷ輝度及び彩度域のエンベロープを超える場合、ある実施例では、ディスプレイがレンダリングする同色相、及び同彩度で最大の明色に色を搭載する。これは、人間の視覚システムは相対輝度のみを認識し、絶対輝度は認識できないため、妥当なトレードオフである。非常に明色及び高彩度色は自然界の画像では低頻度で発生する。このように、高彩度色のピーク輝度の低下により、画像はわずかに変形するが、大幅には変形しない。その一方、彩度及び色相の変化は概して認識でき、顕著である。
【００２２】
＜ディスプレイの高輝度の配置＞
ここでＲＧＢＷ等の高輝度の配置の利点及びトレードオフを論じ、かかる配置の実施例を開示する。図１は、配置１００の一実施例である。配置１００は実質的に複数の反復副画素群１０２から成り、さらに白色１０４（カラーフィルタ無）、緑色１０６、赤色１０８、青色１１０の副画素を有する複数の反復副画素群１０２から成る。図に示すように、白色副画素は全副画素の大部分であり、他のカラー副画素と比較して小さく、且つ、又は領域から任意になり得る。大部分のより薄い副画素上に白色を配置する利点は、副画素が変調伝達関数（ＭＴＦ）の高い最下点を提供することである。赤色及び青色副画素と比較して、同じ効果が緑色副画素の発生を高める。
【００２３】
このディスプレイの副画素レンダリングのため、白色副画素はＲＧＢ又は他の適切なデータ形式等の従来の受信データセットを用いて相関的にマッピング可能である。その後、副画素レンダリング処理された色は、適切な色を維持するため、参照することにより援用されるいくつかの出願で述べられた方法でエイリアシング（折り返し歪み）を取り除くためにフィルタ処理される。また、位相面は受信データセットと一致、又は望ましい白色副画素アライメントと１８０度ずれた位相のどちらかに調整可能である。受信データセットと一致する位相面は、文字、及び他の帯域非制限画像に適合し得る。望ましい白色副画素アライメントと１８０度ずれた位相は、写真又は、文字、グラフ等の副画素レンダリングのスーパーサンプリングに適合する。カラー副画素の位置は、帯域制限画像の適切なデジタル画像再構成にとって、補間及び副画素のレンダリングの点からも有益である。
【００２４】
バックライトの色温度は、バランスの取れた白色を提供する標準的なＲＧＢ液晶ディスプレイと比較してより多くのマゼンタ、赤色、青色エネルギーを有するように調整可能であることに注目すべきである。あるいは、緑色副画素はさらによい色域及び適切なホワイトバランスを与えるため、ＣＩＥ１９３１色度図の緑色上限に調整可能であり、これにより輝度は減少するが、彩度は増加する。別の方法として、上記２つの実施例の効果の組み合わせが可能である。また、この配置が全方向における白色副画素のナイキスト周波数の範囲で変調伝達関数の限界（ＭＴＦＬ）を有することにも注目すべきである。変調伝達関数の限界は、エイリアシングが発生することなく同時にレンダリングされ得る最多数の白線及び黒線と考えられ得る。
【００２５】
本発明は、本明細書に開示する図１及び全図に可能な反復副画素群、及び他の対称の全鏡像を含むことは言うまでもない。さらに、カラー副画素の配置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更も可能である。例えば、図１における赤色及び青色副画素の位置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更、又は転置可能である。また、緑色副画素の位置は、本発明の範囲内で赤色及び青色副画素に変更可能である。
【００２６】
追加実施例を含む本発明の他の実施例は、本明細書において「白色」副画素を有する全副画素配置において、一部又は全ての「白色」副画素を「黄色」、「灰色」又は「青灰色」（有色ではないが、全透過である）に置き換え可能である。黄色、灰色、青灰色の透過率は白色と同じではないが、黄色、灰色、青灰色は高透過率であり、高輝度でもある。赤色、緑色、青色、白色、シアンを搭載した副画素配置では、一部、又は全ての白色を「ピンク色」に置き換えることが望ましい。
【００２７】
図２及び図３は、高輝度の配置の実施例である。図１と同様、副画素の大部分は白色副画素であり、その大きさ又は面積を任意に縮小できる。これにより、変調伝達関数の限界性能は高くなる。図２の反復パターン２０２は、シアン副画素２０４（図２及び図３の青色副画素より細かい水平線で示す）、及び赤色、緑色、青色副画素から成る。青色解像度はおそらく必要以上に高いが、製造、及び副画素レンダリングが容易な配列であるべきである。ホワイトバランスにとって、バックライトはシアンにより増加する透過率に対抗するため、ＲＧＢ液晶ディスプレイの標準的なバックライトと比較して多くの赤色エネルギーを有し得る。その代わりに、緑色及びシアンは、ＣＩＥ１９３１色度図の緑色ピークに向かいより暗色及びより純色であり、結果的に高色温度のディスプレイとなる。この配置は、高色域ディスプレイに明るく、高い変調伝達関数の限界、及び副画素レンダリングの干渉縞（モアレ）の限界を可能にさせる。白色副画素によりシステムの輝度が増加し、シアンによりさらなる広色域が可能になり易いとすると、結果的に広色域となるよう深く飽和した少数の副画素の色点を配置することは利点である。
【００２８】
図３は、藍色の効性能を犠牲にして変調伝達関数の限界をさらに高くするＲＧＭＣＷの５色方式の別の方法を示している。反復副画素群３０２は、赤色、緑色、シアン（２０４）、マゼンタ（３０４）副画素から成る。別の実施例では、副画素レンダリングの干渉縞の限界を完全な周期に拡大するために、少数の副画素グリッドから大部分の白色副画素を１８０度垂直方向に転位されることが可能である。これらの配置は白色副画素の正方グリッドを有し、表示される単色変調伝達関数の限界は、従来型ＲＧＢストライプ方式と適合する変調伝達関数の限界の境界である。
【００２９】
図４は、高輝度の配置４００のさらに別の実施例である。反復副画素群は、３×６副画素群４０２であり、カラー副画素はモザイク模様の赤色、緑色、青色副画素から成る。ここでも、副画素の大部分は白色副画素であり、他のカラー副画素と比較して任意に狭い。ＲＧＢ副画素の数及び大きさは等しい。このディスプレイは、全副画素値が完全に点灯した状態で、従来のバックライト色を用い、最大輝度で純白色を有する利点を有し得る。このパネルでは、製造中にマスクずれが発生した場合でも色ずれは発生しない。
【００３０】
このパネルは、拡張した干渉縞の限界と同様、高輝度の変調伝達関数の限界を端へと広げる傾向がある。しかし、従来のモザイク模様と同様、極めて非対照の色変調伝達関数の限界を有し得る。パネル領域の３分の１は高輝度の白色であるため、輝度は、同じカラーフィルタポイントを用いた従来型ＲＧＢパネルと比較してはるかに高いことが予想される。白色による輝度の増加は、前述のように、高彩度であるが低透過率のカラーフィルタを用いることにより、テレビ又は高精細度テレビ製品の色域増加のため、一部の輝度増加というトレードオフであった。
【００３１】
別の方法として、副画素の幅の比率は、白色輝度又は色輝度のトレードオフに応じて変更可能である。例えば、より高明度の白色値であるが、より低輝度の有彩色を与える２つの大きさを同一に設定可能である。この例は、現在の設計基準において設計及び製造が非常に容易である縦横比が１：２、又は１：３である同じ大きさの副画素を用いる利点もある。しかし別の方法では、赤色、緑色、青色副画素を縦又は横のストライプに搭載可能である。
【００３２】
同時係属の‘094出願では、図５Ｂの配置における画素の大きさは、縦横比２：３（幅：高さ）とされている。同解像度のＲＧＢストライプと比較して、これは結果的に画素の鮮明度を増加する。従って、図５Ｂの配置は赤色、緑色、青色、白色副画素の反復群５０２と類似であるが、比較のため図５Ａに示す従来型ＲＧＢストライプは縦横比１：３である。従来型ＲＧＢストライプ薄膜トランジスタアレイを用いた配置が可能であることは利点である。
【００３３】
画素の大きさは同じであるが、色順は変化することに注目すべきである。反復周期は２×３画素である。白色画素は一直線上に示されるが、別の実施例の代替にもなり得る。この配置の解像度は、ＲＧＢストライプと比較して水平軸が２ｘ、垂直軸が１ｘである。副画素レンダリングは、水平軸で拡大縮小を行うために調節可能であり、又はビデオチップは水平軸で２ｘ率でデータを見本として使用可能である。どちらの場合にも液晶ディスプレイの性能は、より少ない干渉縞雑音及びより高い変調伝達関数を伴って改善する。透過率２５％のカラーフィルタの輝度増加は、（（５／６）＊２５＋（１／６）＊１００）／２５＝３７．５／２５＝１／５である。
【００３４】
図６Ｂは、反復群６０２を有するさらに別の実施例である。（ＲＧＢストライプパネル図６Ａの隣に示す）。この実施例では、ホワイトバランスを保つために副画素の大きさは実質的に同じである。反復群６０２は２×４副画素である。色数は反復群（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）内では同じであることに注目すべきである。これは、従来のバックライトではバランスの取れた白色をもたらす結果となる。この場合、水平解像度及び垂直解像度はＲＧＢストライプと同じであるが、コラムドライバ及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の数は３分の１減少する。輝度増加はカラーフィルタの透過率による。カラーフィルタの透過率が２５％（通常）であり、白色の透過度が１００％である場合、白色画面の透過率は、（３/４）*２５＋（１/４）*１００＝１７５/４＝４３．７５％、つまり、約４３．７５／２５＝１．７５の増加となる。
【００３５】
図７Ｂ（比較のため、ＲＧＢストライプ配置の図７Ａの隣に示す）は図６Ｂの変形である。この場合、副画素反復群７０２は反復群６０２と同じであるが、縦横比は１：３である。この場合、水平解像度は１．５ｘ増加する傾向にある。この配置では費用削減はできない、また従来の薄膜トランジスタアレイ及びドライブエレクトロニクスを用いるが、解像度及び輝度は増加する傾向にある。上述したように、輝度増加は類似である。
【００３６】
本明細書に開示する高輝度の新規配置における輝度は、結果として、携帯用機器（例：携帯電話）及びテレビ市場に影響を及ぼし得る。標準的なＲＧＢストライプ液晶ディスプレイを使用する場合と同様に、薄膜トランジスタアレイの「開口率」はもちろん、液晶ディスプレイの透過率もカラーフィルタ及び偏光子透過率に応じて通常５〜１０％である。従って、５００ｃｄ／ｍ２（カンデラ毎平方メートル）出力を達成するためには、５０００〜１０００ｃｄ／ｍ２（カンデラ毎平方メートル）と同等のバックライトの出力が必要である。これは、費用及びテレビ方式の熱を増加させる。携帯用機器の電池寿命は短縮する。
【００３７】
本明細書に開示される高輝度の新規配置では、実質的に同解像度である従来型ＲＧＢストライプ方式と比較して、必要なバックライト輝度は半分に低下する。バックライト輝度のこの低下は、（ａ）新規配列による開口率の増加、（ｂ）白色副画素の増加によるシステムの透過率の増加、により可能となる。これらの実施例において、システムの輝度は、最高１．７５ｘまで改善可能であり、電力は４０％以上低減可能である。家庭用液晶ディスプレイテレビの場合、平均輝度を維持しつつ、大出力、費用、熱の節約の光明数を１６から１０へ減少することが可能である。
【００３８】
これらの高輝度の全配置の性能比較には、「性能指数（ＦＯＭ）」を用いることが有益である。簡易性能指数は、変調伝達関数の限界により表した画素数であり、副画素に分割された各軸において％で表す。
【００３９】
例えば、従来型ＲＧＢＷ「クワッド型（４個型）は、正方形型に
Ｇ  Ｂ
Ｒ  Ｗ
の反復群を有する。
【００４０】
大型板を用いたクワッド型の実験は、正方形型の反復単位を用いて配置した４つの白熱電球を用いて行った。原色は、電球に色素を塗装することで成形する。輝度の損失は著しく、従ってフィルタ処理していない白熱電球は非常に必要とされる輝度を提供する。クワッド型は、一般的には正方画素として扱われる。副画素レンダリングは適用（そして改善）可能であるが、クワッド型では１本の白線を描画する場合、どの軸においても２本の副画素線が必要となるため、本明細書に開示される新規配置ほど最適ではない。「１画素」の形成には４副画素が必要であり、性能指数値は２５％となる。
【００４１】
図８は、実質的に縦横比が１：２の副画素を有する反復群８０２から成るさらに別の実施例である。この配置が、液晶の転傾を生じる境界を有することは少ない。このようにこの配置は、ＲＧＢＷクワッド及び、さらにはＲＧＢストライプの液晶ディスプレイと比較して高コントラストである。上記のクワッド型等これらの配置は、白色領域を２５％有するため、同解像度のＲＧＢストライプパネルと比較して輝度は約７５〜１００％高い。各色は４５度の正方グリッドであることに注目すべきである。この配置には、やはり２列の副画素が必要であるが、１本の白線の描画に必要な副画素は１列のみであり、性能指数値は５０％となる。
【００４２】
図９は、実質的に反復群９０２から成るさらに別の実施例である。この配置は、超高解像度（３００＋ｄｐｉ（ドット／インチ））携帯電話にとっては利点である。この配置では、青色解像度は低下するため、全副画素が全値になる時、パネルの望ましい白色を維持できるよう青色光を十分に確保するため、高色温度のバックライトを用いることが望ましい。白色領域は１７％のみであり、輝度増加は約５０％である。副画素の縦横比は、２：３（又は３：１）であり、図９の配置の性能指数は６６％となる。
【００４３】
図１０は、副画素反復群１００２を有するさらに別の実施例である。副画素は縦横比１：３のままであり、この配置を従来のバックプレーンに用いることは容易である。この配置では、従来型ＲＧＢと比較して、水平軸での変調伝達関数の限界は高く、明度は約７５％高い。水平解像度の増加により、干渉縞歪みはさらに減少する。高精細度テレビ液晶ディスプレイ１０８０ｉ信号から７２０ｐ信号へ、又はテレビ４８０ｉ信号から７２０ｐ信号へと減少するように、入力信号がより高解像度である場合、このパネルの水平解像度はＲＧＢストライプパネルと比較して最大５０％増加し、さらに高解像度フォーマットの最大水平解像度を示す。
【００４４】
図１１Ａは、４×８の副画素反復群１１０２を有する高輝度の配置のさらに別の実施例である。図に示すように、副画素の形は従来の長方形とは異なる。この実施例において、副画素の大部分である白色副画素（斜線無で示す）は、赤色、緑色、青色、マゼンタから成るカラー副画素と比較して、大きさ及び面積は任意に小さい。図に示すように、白色副画素はカラー副画素間（例えば、１８０度転位）に配置する。カラー副画素は六角グリッド上にあるため、反復副画素群１１０２は、他の図に示される副画素群と比較して大きい。六角グリッドの有力な利点は、より多くの方向、及び点でフーリエエネルギーを拡散し易いことである。これは、青色副画素に起因する暗輝度にとっては特に好都合である。別の有力な利点としては、各列に白色及び全４色の副画素を含む。これによりエイリアシングが発生することなく、白及び黒の水平線を十分にはっきりさせることが可能である。本明細書に示す全図の全副画素反復群は、同様に六角グリッド上の配置も可能であり、本発明の範囲内において考慮されることは言うまでもない。
【００４５】
図１１Ｂは、大部分の白色副画素が少数の副画素から垂直方向に転位した高輝度の配置のさらに別の実施例である。これは副画素レンダリングの干渉縞の限界を最大範囲まで拡大する傾向がある。配置が白色副画素の正方グリッド上である場合、表示される単色変調伝達関数の限界は、正方形の変調伝達関数の境界であり、従来型ＲＧＢストライプ方式に一致する。本明細書に開示される全配置が、白色副画素を垂直方向に転位し、有するように作られ、本発明の範囲がこれらの別の方法を含むことは言うまでもない。図１１Ｃは、デルタ配置において白色副画素を青色副画素に置き換える高輝度の配置のさらに別の実施例である。図１１Ｃでは、副画素は点で示すが、望ましくは長方副画素又は多くの他の形でもちろん実施可能である。
【００４６】
上述したように、液晶ディスプレイコントラストは、転傾又は副画素端周辺の液晶の歪みに起因する光漏れ等、多くの要素により決定する。ブラックマトリクスは光漏れを防ぐためにこれらの領域を覆い隠すように拡大する。これにより光透過率は低下するが、コントラストは増加する。図１２は、可能な一実施例を示す。カラーフィルタ１２０２と接するブラックマトリクスは拡大し、その下の転傾領域１２０６を覆い隠すことは容易である。
【００４７】
本明細書が開示する実施例の多く（本明細書に援用される多くの出願と同様）の配置における副画素は、標準的なＲＧＢストライプと比較して広く、これにより、開口率は画素濃度に応じて１０〜１００％増加しやすい。ブラックマトリクスがコントラストを維持でき、光透過率は増加する。しかし、一部の光透過率の増加を「破棄し」、ブラックマトリクスの面積を拡大し、画素端の転傾領域をより多く覆い隠すことが望ましい。そうすることにより、液晶ディスプレイの暗状態の輝度は低下し、全体のコントラストは改善する。透過率の増加により、明状態の輝度は高くなる。従ってコントラスト比は改善する。さらに、ブラックマトリクスは異なるカラー領域、副画素に応じてそれぞれ調整可能である。転傾を起因とする光漏れを減少させるため、白色、緑色、マゼンタ等の明副画素の端はブラックマトリクスに覆われたより多くの領域を有する。従って、赤色及び青色等の暗色の彩度及び輝度をある程度維持しつつ、コントラストは増加する。望ましくはこのように各カラー副画素はそれぞれ調整される。例えば、白色は画像のコントラストに最も影響を与えるブラックマトリクスに覆われた最大領域を有する。
【００４８】
従来、転傾が画素端の周囲の光漏れの原因とされてきた一方、本発明はこの事象のみに限定しない。他の配置では、光漏れはメガボルトアンペア（ＭＶＡ）、又は秒当たりの録画コマ数（ＩＰＳ）での山形型のように電極の端に起因して発生する電界効果により生じる。当然のことながら、ブラックマトリクスの拡大はこの光漏れの原因を覆い隠すためにも役立つ。この方法は、ＲＧＢＷ配置と同様３色（副画素は赤色、青色、緑色のみ）、又は他の複数の配置（副画素として白色を使用しない等）と非常によく適合する。
【００４９】
本明細書に記載の配置は液晶ディスプレイに適合するが、これらの配置は白熱電球型ディスプレイ、発光ダイオード型ディスプレイ（有機、無機共）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、その他多くの種々のディスプレイ技術分野で同等の出願がある。
【００５０】
図１３は、実質的に図１１Ｃの色配置と一致する副画素のデルタ配置の一実施例である。もちろん本発明はこの特定の実施例の鏡像及び対称を含む。
【００５１】
図１４及び図１５は、図２及び図３に類似の追加実施例であり、各カラー副画素は正方グリッド上ではなく六角グリッド上に配置する。
【００５２】
図１６は、図４と類似の追加実施例であるが、カラー副画素は図４とは異なる斜めのストライプ型を成形する。
【００５３】
図１７は、図１１Ａに類似の別の一実施例であるが、単色プレーンは六角グリッド上ではなく、正方グリッド上に配置する。
【００５４】
図１８乃至図２４は、図のように転位した白色副画素を有する本明細書において前述の他の図の実施例である。
【００５５】
図２５、図２６、図２７、図２８は、本明細書において前述の実施例であるが、鏡像表示である。
【００５６】
典型的な実施例を参照して本発明を説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、相当物が代用可能であることは、この技術に精通したものなら言うまでもない。さらに、本発明の本質的な要旨を逸脱しない範囲で、内容に対し特定の状況又は要素に適合し得るように多くの変形を施すことができる。それゆえ、本発明の実施に対し意図する最良の態様として、本発明は、開示される特定の実施例に限定されないことを目的とするが、本発明は添付の請求項の範囲内で全実施例を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本明細書に援用され一部を構成する添付図面は、説明と合わせて、本発明の典型的な実施及び実施例を示し、発明の原理の説明に用いられる。
【図１】図１は、本発明の原理に基づく高輝度の配置の実施例である。
【図２】図２は、本発明の原理に基づく高輝度の配置の実施例である。
【図３】図３は、本発明の原理に基づく高輝度の配置の実施例である。
【図４】図４は、本発明の原理に基づく高輝度の配置の実施例である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の別の実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の別の実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明のさらに別の実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明のさらに別の実施例に近い従来型ＲＧＢストライプ配列の並列比較である。
【図８】図８は、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図９】図９は、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図１０】図１０は、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の原理に基づく高輝度の配置のその他実施例である。
【図１２】図１２は、高輝度及びその他の配置のブラックマトリクスに対する転傾領域の位置の一実施例である。
【図１３】図１３は、高輝度の副画素のデルタ配置の実施例である。
【図１４】図１４は、図２及び図３に類似の追加実施例であり、カラー副画素は六角グリッド上に配置する。
【図１５】図１５は、図２及び図３に類似の追加実施例であり、カラー副画素は六角グリッド上に配置する。
【図１６】図１６は、図４に類似の追加実施例であり、カラー副画素は異なった斜めの線に沿って配置する。
【図１７】図１７は、図１１Ａに類似の追加実施例であるが、カラープレーンは正方グリッド上に配置する。
【図１８】図１８は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図１９】図１９は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２０】図２０は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２１】図２１は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２２】図２２は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２３】図２３は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２４】図２４は、白色副画素に転位される追加実施例である。
【図２５】図２５は、前記実施例の追加実施例であるが、鏡像を示す。
【図２６】図２６は、前記実施例の追加実施例であるが、鏡像を示す。
【図２７】図２７は、前記実施例の追加実施例であるが、鏡像を示す。
【図２８】図２８は、前記実施例の追加実施例であるが、鏡像を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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2007532949.tif 000037