JP2003005179A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003005179A
JP2003005179A JP2001189407A JP2001189407A JP2003005179A JP 2003005179 A JP2003005179 A JP 2003005179A JP 2001189407 A JP2001189407 A JP 2001189407A JP 2001189407 A JP2001189407 A JP 2001189407A JP 2003005179 A JP2003005179 A JP 2003005179A
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light
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Tomio Kawato
富雄 川戸
Moriyoshi Takahashi
盛毅 高橋
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 異なる色度光を放射する光源を用いて構成さ
れる直下型バックライトにおいて輝度ムラ、色度ムラの
ない表示装置を提供する。 【解決手段】 一対の側面を有する液晶表示パネルの背
面から所定の間隔を隔てて配設された第1の色度光を放
射する第1の線状光源21、および第2の色度光を放射
する第2の線状光源22、これらの光源の輝度を光源毎
に別個に調整し得る回路を備えた液晶表示装置20。前
記第1および第2の各線状光源が前記側面に沿ってほぼ
同一面上に交互に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関す
る。さらに詳しくは、表示面の背面に配置し画像表示を
均一に照明する直下型バックライトに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置などの非発光の表示装置に
は画像表示素子を背面から均一な光で照射するためにバ
ックライトと呼ばれる照明装置が配置される。このバッ
クライトには液晶表示装置などの薄型化に伴いサイドラ
イト型と呼ばれる方式が多く用いられていたが、近年は
液晶表示装置の大画面化、高精細化に伴い、より高輝度
のバックライトが求められるようになってきた。このた
め、画像表示素子の直下に蛍光管などの光源を並べて面
状の光源を得る直下型と呼ばれるバックライトが用いら
れるようになってきた。このような直下型のバックライ
トの一例の平面図、A−A断面図をそれぞれ図10
(a)、(b)に示す。
【0003】直下型のバックライトは光源61を表示装
置67の背面の筐体63内部の空間に複数本配置し、光
源61の光を表示装置67に導くものである。この際、
光源から直接表示装置へ向かう直接光と、直接表示装置
方向へ向かわない光を反射板62などで反射させた反射
光とを、光源61と表示装置67のあいだに設けた光錯
乱効果を有する拡散板65に照射する。拡散板は光源6
1からの直接光と反射板からの反射光とを表示装置67
に均一に拡散するために配置されている。さらに拡散板
と表示装置のあいだには光を所望の方向に集光するため
にプリズムシートなどの光学シート類66が配設される
こともある。
【0004】なお、液晶自体は発光しないため、液晶表
示装置において、赤、緑、青(RGB)の色光を作るた
めにはRGBを含んでいる白色光源である、たとえば蛍
光灯などの光源が必要である。蛍光灯から発する光源の
各色の光はカラーフィルタを通して各色に対応する各色
光のみ透過する。光源の光はカラーフィルタ−に分光し
て目的のRGBを得ており、これらを混合してカラー表
示を行なう。光の明るさの調整は液晶シャッターの開閉
で行なわれる。また、混合するRGBの輝度を変えるこ
とによりカラー表示を行なう色を変えることができる。
【0005】このようにTFTのカラー表示は光源の光
の強さと色を定量化し、さらにカラーフィルタとの組み
合わせを考慮して、色相(色の特質:青み、赤みな
ど)、彩度(色の三属性の一つ。色のあざやかさの程
度)、明度(色の明るさの度合。明るい色ほど明度が高
いという。最も明度の高いのは、純粋な白である)を制
御し、人の目に合わせて調整することによって画面上で
所望の色を表示する。
【0006】また、従来の直下型のバックライトにおい
ては、1種類の白色光源を用いるのが通常であり、光源
による色度(色相と彩度を同時に表示したもの)の微妙
な調整は難しかった。従来、液晶表示パネルのカラーフ
ィルタと白色光源との相関性で微妙な色度を調整してい
た。また、カラーフィルタ側の色度の調整はカラーフィ
ルタの色材の選択や、色材の厚さの変更、白色光源側の
調整としてはRGBの発光体の材質、発光体の成分比を
調整するといった煩雑な作業が求められていた。また、
明度(色の明るさ)は(白色)光源の輝度を調整するこ
とで所望の明るさに調整しており、輝度の調整はパネル
に入力する電圧を変更するなどして行なっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】色度の調整を光源の光
学的手段を用いて調整する技術が特開平10−2401
45号公報に開示されている。該公報には、サイドライ
ト型のバックライトにおいて、光源の合成光のホワイト
バランスを調整し、発光面での色度を変化させることが
できるという構成が記載されている。合わせて直下型の
バックライトについても同様な効果が得られることが記
載されている。しかし、直下型については、光源の配置
などの具体的な記載がない。前記公報に従い適当に複数
の光源を配置するだけでは、表示装置に求められる色ム
ラのない表示画面を得ることは難しい。というのはサイ
ドライト型のバックライトを設置した表示装置では異な
る色度光を放射する光源が発する光が、導光板に入射し
て、導光板内でそれぞれの光が混り合い、表示画面から
出射されるときは表示画面内では発光色が均一となるの
に対して、直下型のバックライトでは、表示画面の発光
色は拡散板(発光部)に最も近い光源に大きく影響され
るからである。そのため、色度の異なる光源を適当に配
置すると、たとえば図11に示されるように表示面21
内の領域Pと領域Qにおいて輝度ムラ、色度ムラが生じ
る。
【0008】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたものであり、異なる色度光を放射する光源を用いて
構成される直下型バックライトにおいて、輝度ムラや色
度ムラのない表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたものであり、液晶表示パネルの背面
に所定の間隔を隔てて配設された第1の色度光を放射す
る第1の線状光源および第2の色度光を放射する第2の
線状光源を液晶表示パネルの側面に沿ってほぼ同一面上
に配置に交互に配置するような構成にする。また第3の
線状光源を前記構成に追加する場合についても同様に第
1、第2および第3の各線状光源がこの順番で液晶表示
パネルの側面に沿ってほぼ同一面上に配置されているこ
とを特徴とする。この際、色度の異なる光源を表示素子
の背面に規則的に配置することによって、同一色度の光
源の輝度バランスを考慮して、表示面の輝度、色度が均
一になるようにした。
【0010】また、表示面端部などに現われる輝度差や
色度ムラなどをなくすために、周辺に遮光体を設け輝度
差が原因であった色度ムラの視認される部分を遮光する
ことで色度ムラを低減させ、輝度、色度の画面の均一性
を向上させる。また、光源の配置により輝度差をなくす
ように、光源間の距離や表示面からの距離を考慮した。
また、端部の色度を独立して調整し、表示面端部の輝度
を同一輝度の他の光源より低く設定することによって、
端部の輝度差が小さくなるようにし、表示面全体が均一
な輝度、色度となるようにする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説
明する図面で同一機能を有するものは同一符号を付け、
繰り返しの説明は省略する。
【0012】実施の形態1 図1は本発明の実施の形態1にかかわるアクティブマト
リクス型液晶表示装置であって線状光源を液晶などの表
示装置20の直下に並べる直下型の表示装置を構成す
る。詳しくは、図10に示されるように、表示面23の
背面に沿ってほぼ同一面上に複数本配置する。光源は図
1に示されるように、第1の色度光を放射する第1の光
源21、第2の色度光を放射する第2の光源22を交互
に配置する。すなわち第1の光源21を端部に配置する
場合、第2番目に配置される光源は第2の光源である2
2、第3番目に配置される光源は第1の光源21の順で
配置し、隣接する光源が異なる色度光を放射する光源と
なるよう配置する。
【0013】図9に色度図を示す。色度座標は色光の色
合いを色度座標X,Yで示す。色光の加法混色は色度図
上で刺激和を重みとした加重平均となり、内分点が求め
る色光の座標となる。たとえば、3つの光源の色度座標
と刺激和を図のように点A(Xa,Ya)La、点B
(Xb,Yb)Lb、点C(Xc,Yc)Lc、 (XaLa+XbLb+XcLc/La+Lb+Lc,
YaLa+YbLb+YcLc/La+Lb+Lc) とすると、表示面での色度はそれぞれの光源の刺激和す
なわち輝度を変えることによって、点A,B,Cを頂点
とする範囲で変えることができる。なお、刺激和はX,
Y,Z表色系の3刺激値の和である。
【0014】本実施の形態1では標準の光源よりも赤み
を帯びた第1の白色光源21と、標準の光源よりも青み
を帯びた第2の白色光源22である蛍光管を配置した。
図1に示すように縦軸に表示面における2つの輝度(光
源21の輝度:L21、光源22の輝度:L22)およ
び異なる色度光を放射する光源の輝度の合成成分L3
(=L21+L22)、ならびに光源21、22の両方
を点灯した場合の色温度T1の分布を、横軸には光源を
配置した位置を示した。
【0015】色温度が異なる2種類の光源からなる表示
面における色度座標(X,Y)と色温度は一義的に決ま
る関係となるので、簡素化のため、本発明では色度の分
布については色温度を使って説明する。
【0016】本実施の形態では標準より赤みを帯びた第
1の白色光源21(輝度:L21、色度:X21,Y2
1)と標準よりも青みを帯びた第2の白色光源22(輝
度:L22、色度:X22,Y22)を使用したため、
表示面での色度は図9において任意のAとBとを頂点と
する範囲で変えることができる。その際に図1に示すよ
うに、表示面23から光源21、22までの距離D1と
光源21、22間の距離W1とを設定し、光源21、2
2を同時に点灯した場合に輝度が均一となるように配置
させる。D1、W1については表示面の輝度が均一にな
るよう配置すればよいため、とくに記述しないが、同一
の色度光を放射する光源同士は表示面から光源までの間
隔D1は同じであるように同一面内に配置し、隣接する
光源間の距離W1は同じであると配置がしやすい。
【0017】一例として図1(b)のように光源の直径
φ2.6mm、拡散板24から光源21、22の中心部
までの距離D1=30mm、隣接する光源21、22間
の距離W1=13.5mm、光源21、22の中心部か
ら反射板25までの距離D8=3mm、とする。このと
き、標準より赤みを帯びた光源21は管面輝度L21=
37000cd/m2、色度(0.39,0.35)、
標準より青みを帯びた光源22の管面輝度L22=26
000cd/m2、色度(0.24,0.22)とす
る。また、このとき、拡散板は厚さθは2mmの白色拡
散板を用いる。このような配置にすることにより、表示
面で色度ムラが現われることのない、色度の均一な直下
型のバックライトを得ることができる。光源付近などに
現われる色度ムラを簡易的に改善する方法としては、光
源の上部に配置する白色拡散板の厚さを厚くしたり、光
源から直接放射される光を入射することによって輝度が
高くなる拡散板の一部分を半透明にして輝度を均一にな
るようにしたり、反射板の形状を変更して、反射板から
拡散板へ入射する反射光の輝度を調整するなどの工夫を
する。
【0018】また、このように表示面から光源までの間
隔、および配置した光源間の距離を光学的に配置する条
件を考慮することにより、それぞれの光源の輝度比率を
変更し、所望の色度を表示することができる。
【0019】また、異なる色度光を放射する光源を同時
に点灯した場合、光源の輝度成分を合成させることで、
図1のL3(=L21+L22)に示されるように輝度
が表示面においてほぼ均一になることがわかる。合成成
分の輝度比率がほぼ均一となるため、色温度Tも同様に
ほぼ均一になる。
【0020】また、図9において任意のA,B,Cを頂
点とする色度図の内分点で色度を変化させるためには前
記の光源の他に緑を帯びた白色光源を配置してもよい。
その場合、表示面背面のほぼ同一面上に、前述した通り
第1番目に赤みを帯びた光源、第2番目に青みを帯びた
光源、第3番目に緑を帯びた光源…と規則的に配置し、
両隣に同色度を放射する光源は配置させないようにす
る。このように光源を配置し、輝度成分を合成させるこ
とで表示面の色度を均一にする。
【0021】実施の形態2 実施の形態1では表示面における色度を均一にするため
には以下に述べる表示面端部での色度ムラが視認されな
いよう光源間の距離Wを小さくしたり、拡散板から光源
中心部までの距離Dを大きくしたりする必要があった。
しかしWを小さくすると配置する光源が多数必要となり
コストが上がり、Dを大きくすると製品サイズが大きく
なるなどのデメリットがあるため、Wを小さくしたりD
を大きくすることは実際の製品では難しい。
【0022】図2に示すように光源21のみ点灯した場
合の輝度差をΔL21、22のみ点灯した場合の輝度差
をΔL22とする。本実施の形態の場合、光源21のみ
点灯した場合、輝度の分布L21に示されるように光源
21の面内輝度差は小さい。しかし、光源22のみ点灯
した場合については画面中央付近f点における輝度差Δ
22fはf3−f4間の輝度差のため、輝度差は小さい
が、画面端部d点における輝度差Δ22dはd3−d5
間でのばらつきとなりΔ22fより輝度差が大きくなる
場合がある。このように端部における面内輝度差が大き
くなるために、2つの光源の輝度合成成分L3(=L2
1+L22)において端部dの輝度差ΔL3d(=ΔL
21d+ΔL22d)が大きくなる。したがって、これ
に準じて端部d点での色温度変化ΔTdが大きくなるた
め、色度ムラが端部に視認される場合があった。
【0023】そこで、図3(a)、(b)に示すように
前記において外側の色度ムラが大きい端部部分を遮蔽す
るように表示装置の表示面の背面に遮光体69を設け
る。なお、図3(a)、(b)中、前記図10と同一の
符号が付された部分については、図10と同じ構成要素
である(なお、後述の図4〜5についても同様であ
る)。表示面の一部を遮光するため表示面が小さくなる
が、面内輝度差の大きい端部に遮光体を配置し、表示エ
リアの開始位置を通常よりも内側に設けることによっ
て、表示面での色度の均一性を確保することができる。
遮光体の材料はとくに記載しないが黒などの遮光する色
を用いるのがよい。
【0024】人間がもつ色度差に対する感度はあいまい
で、ある程度の色度差では同じ色と認識する。このとき
の色度差をΔTlimidとする。そこで図2のように人間
が色度差を感じはじめる部分を開始点(視認限界点Pc
と称す)として、視認限界点から端部にかけて遮光体2
6を設けた。
【0025】また、本実施の形態では一端部について説
明したが、表示面のもう一方の他端面についても同様に
遮光部を設ける構成とする。
【0026】また、視認限界点を設けないように光源を
端部方向へずらすよう配置をすることで遮光体を設ける
ことなく色度ムラを防ぐことができる。
【0027】実施の形態3 実施の形態2では端部に現われる色度ムラを遮光するよ
う遮光体を配置したが、本実施の形態3では端部に色フ
ィルター27、70(図4〜5参照)を配置し、端部で
視認される色度ムラを補正する。
【0028】図4に示すように端部に近づくにつれ色度
差ΔTlimidが現われる点を点kとし、色フィルターを
配置する開始点は点kまたは点kより端部側とし、端部
に至るまで配置する。
【0029】前述したように人間がもつ色度に対する感
度はあいまいで、ある程度の色度差では同じ色と認識す
る。しかし、表示面の点kより端部に至る領域では色度
差が認識されやすい。本実施の形態では端部には赤色の
色度光を放射する光源が配置されているため、表示面端
部は赤色が強調される。そこで、色度光の赤色と、加法
混色により白となるように、色度差が現われる部分に青
フィルターを配置させる。このように端部にフィルター
を配置すると、色温度変化は図4のT0のようになり、
色温度変化ΔTdは均一となり、端部における色度ムラ
を補正することができる。
【0030】実施の形態4 実施の形態2、3では端部に現われる色度ムラを画面上
に反映させないよう、遮光体やフィルターを配置した
が、本実施の形態4では図6のように表示面の背面に配
置する光源の位置を変えることによって、異なる色度光
を放射する光源の端部における、それぞれの光源の輝度
差が小さくなるように、光源の配置を工夫した。最端部
に配置した光源211の次に配置した光源221を最端
部の光源211に近い位置に配置するよう形成する。詳
しくは最端部に配置した光源211と第2番目に配置し
た光源221との距離をW2、光源221と第3番目に
配置した光源212との距離をW3とし、W3がW2よ
りも長くなるように(W3>W2)配置する。この場
合、配置を変えない光源21の輝度差ΔL21は実施の
形態2の場合と同様であるが、光源22を画面端部より
のj点に配置したため、端部d点の輝度差が実施の形態
2と比較して小さくなる。したがって、輝度差Δ22d
は実施の形態2における光源22の端部d点での輝度差
Δ22dに比較して小さくなる。このため、2種類の光
源を同時に点灯した場合の端部d点における2種類の光
源の輝度合成成分の輝度差ΔL3d(=ΔL21d+Δ
L22d)が小さくなり、これに準じて、色温度変化Δ
Tdも小さくなり、表示面内での端部における色度ムラ
は視認されなくなる。
【0031】なお、W2、W3の設定は表示面内での色
度と輝度の不均一が容認される程度にするほうがよい。
【0032】実施の形態5 実施の形態4では図6のように表示面の端部に現われる
異なる色度光を放射する光源の輝度差による色度変化を
考慮して、光源22の配置を変更し、光源22における
端部の輝度差を小さくするよう構成したが、本実施の形
態5ではほぼ同一面上に配置した光源のなかで最端部に
配置した光源21の配置を変更し、2つの異なる色度光
を放射する光源の輝度差の絶対値を小さくするよう配置
を工夫した。図7に示すように光源21のなかでも最端
部の配置を変更することで端部における輝度21dを変
化させ、2つの光源間の端部の輝度差ΔL4d(=ΔL
21d−L22d)が小さくなるように形成する。詳し
くは表示面の最端部に配置されている光源211の表示
面からの距離D2が、他の位置に配置されている光源2
12の表示面からの距離D1よりも長くなるよう配置す
る。この場合、表示面の最端部において、実施の形態2
と輝度差を比較すると光源21と光源22との差は小さ
くなる。また、異なる色度光を放射する光源をともに点
灯した場合、輝度の合成成分の輝度差ΔL3d(=ΔL
21d+ΔL22d)は小さくなり、表示面内全体の色
度差ΔTdを小さくすることができる。このため、端部
における色度ムラを防ぐことができる。
【0033】実施の形態6 実施の形態5では、図7のように表示面の端部にある異
なる色度光を放射する光源の輝度差による色度変化を考
慮して、光源21の配置を変更するよう構成したが、本
実施の形態では図8のように光源21のなかでも最端部
の輝度を変更することで端部における輝度21dを変化
させ、2つの光源間の端部の輝度差ΔL4d(=ΔL2
1d−L22d)が小さくなるように形成する。詳しく
は表示面の最端部に図8のように最端部に配置した第1
の色度光を放射する光源211の輝度を他の位置に配置
されている第1の色度光を放射する光源212などに比
べて輝度が低くなるように、輝度を独立して制御する。
この場合、表示面の最端部において、実施の形態2と輝
度差を比較すると光源21と光源22との差は小さくな
る。また、異なる色度光を放射する光源をともに点灯し
た場合、輝度の合成成分の輝度差ΔL3d(=ΔL21
d+ΔL22d)は小さくなり、表示面内全体の色度差
ΔTdを小さくすることができる。このため、端部にお
ける色度ムラを防ぐことができる。
【0034】以上、各実施の形態において異なる色度光
を放射する光源は2種類であることを前提に説明してき
たが、異なる色度をもつ光源を3種類以上配置した場合
でも同様の効果が得られる。その場合も前記実施の形態
にて説明したような構成を用いることで目的は達せられ
る。
【0035】また、各実施の形態について、個々に説明
してきたが、以上の実施の形態を組み合わせるなど種々
変更して構成することが可能である。面内の輝度差が小
さくなるようさまざまな組み合わせが考えられる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、液晶表示装置の直下型バ
ックライトにおいて、異なる色度光を放射する光源を表
示装置の背面に配置する際に、光源の配置を考慮し光源
の輝度比を変えることにより、表示面の色度・輝度ムラ
を改善することができる。このため、従来行なってい
た、カラーフィルタと光源の色で色度を調整するという
ような煩雑な操作を省くことができる。また、異なる色
度光を放射する光源の配置を考慮したが、その際に新た
な問題となる表示面の端部に出現する輝度差による色度
ムラについて遮光体を設ける、カラーフィルタを配置す
る、端部の光源を輝度差がなくなるよう光源の配置や輝
度を調整するといった、簡単な構成によって表示面での
色度の均一性が優れた表示装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の詳細な説明図である。
【図2】本発明の実施の形態2の詳細な説明図である。
【図3】本発明の実施の形態2の詳細な説明図である。
【図4】本発明の実施の形態3の詳細な説明図である。
【図5】本発明の実施の形態3の詳細な説明図である。
【図6】本発明の実施の形態4の詳細な説明図である。
【図7】本発明の実施の形態5の詳細な説明図である。
【図8】本発明の実施の形態6の詳細な説明図である。
【図9】3つの光源の色度座標および刺激和を説明する
ための色度図である。
【図10】従来の液晶表示装置の分解斜視図である。
【図11】従来技術を説明するための直下型バックライ
トの構成を示す一例を示す図である。
【符号の説明】
20、67 表示装置 23 表示面 25 反射板 26、69 遮光体 27、70 フィルター 61 光源 62 反射板 67 表示装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/00 G09F 9/00 337Z Fターム(参考) 2H042 AA15 AA26 2H091 FA01Z FA34Z FA41Z FD04 FD22 LA18 2H093 NC42 NC49 ND09 5G435 AA04 BB12 BB15 CC12 EE26 FF03 FF13 GG11 GG24 GG26 GG27

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の側面を有する液晶表示パネルの背
    面から所定の間隔を隔てて配設された第1の色度光を放
    射する第1の線状光源、および第2の色度光を放射する
    第2の線状光源、これらの光源の輝度を光源毎に別個に
    調整し得る回路を備えた液晶表示装置であって、前記第
    1および第2の各線状光源が前記側面に沿ってほぼ同一
    面上に交互に配置されてなる液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 一対の側面を有する液晶表示パネルの背
    面から所定の間隔を隔てて配設された第1の色度光を放
    射する第1の線状光源、第2の色度光を放射する第2の
    線状光源、および第3の色度光を放射する第3の線状光
    源の輝度を別個に調整し得る回路を備えた液晶表示装置
    であって、前記第1、第2および第3の各線状光源がこ
    の順番で前記側面に沿ってほぼ同一面上に配置されてな
    る液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記液晶パネルの一対の側面に沿って、
    表示面の背面に遮光体が配設されてなる請求項1または
    2記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記液晶パネルの一対の側面に沿って、
    表示面の背面にフィルターが配設されてなる請求項1ま
    たは2記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記表示面の背面に配置された光源のな
    かで最端部に配設された第1番目の光源と前記第1番目
    の光源に隣接して配置された第2番目の光源との距離
    (W2)が、前記第2番目に配置された光源と当該第2
    番目の光源に隣接して配置された第3番目の光源との距
    離(W3)よりも短い請求項1記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 前記表示面の背面に配置された光源で最
    端部に配設された第1番目の光源と表示面からの距離
    (D2)が、前記第1番目に配設された光源に隣接して
    配置された第2番目の光源と表示面との距離(D1)よ
    り長くなるように、当該第1番目および第2番目の光源
    が配置されてなる請求項1記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記表示面の背面に配置された光源のな
    かで最端部であって第1番目に配設された第1の色度光
    を放射する光源が、同一面上に配置された他の第1の色
    度光を放射する光源よりも輝度が低くなるように調整さ
    れてなる請求項1記載の液晶表示装置。
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