KR20110111123A - Ｌｅｄ 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20110111123A
KR20110111123A KR1020100030526A KR20100030526A KR20110111123A KR 20110111123 A KR20110111123 A KR 20110111123A KR 1020100030526 A KR1020100030526 A KR 1020100030526A KR 20100030526 A KR20100030526 A KR 20100030526A KR 20110111123 A KR20110111123 A KR 20110111123A
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light
light guide
backlight unit
light emitting
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KR1020100030526A
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김민상
오남석
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

부분 구동이 가능한 LED(Light Emitting Diode) 백라이트 유닛(backlight unit)에 관한 것으로, 발광부와, 발광부의 일측에 위치하고, 발광부로부터 거리가 멀어질수록 높이가 낮아지는 다수의 돌출부들이 상부 표면에 배열되는 도광판을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

ＬＥＤ 백라이트 유닛{LED backlight unit}
본 발명은 LED 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 부분 구동이 가능한 LED(Light Emitting Diode) 백라이트 유닛(backlight unit)에 관한 것이다.
일반적으로, 대표적인 대형 디스플레이 장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등이 있다.
자발광 방식의 PDP와는 다르게 LCD는 자체적인 발광소자의 부재로 인해 별도의 백라이트 유닛이 필수적이다.
LCD에 사용되는 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 엣지(edge) 방식의 백라이트 유닛과 직하 방식의 백라이트 유닛으로 구분되는데, 엣지 방식은 LCD 패널의 좌우 측면 또는 상하 측면에 광원을 배치하고 도광판을 이용하여 빛을 전면에 고르게 분산시키므로 빛의 균일성이 좋고 패널 두께의 초박형화가 가능하다.
직하 방식은 보통 20인치 이상의 디스플레이에 사용되는 기술로써, 패널 하부에 광원을 복수개로 배치하므로 엣지 방식에 비해 광효율이 우수한 장점이 있어 고휘도를 요구하는 대형 디스플레이에 주로 사용된다.
기존 엣지 방식이나 직하 방식의 백라이트 유닛의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 이용하였다.
그러나, CCFL을 이용한 백라이트 유닛은 항상 CCFL에 전원이 인가되므로 상당량의 전력이 소모되며, CRT에 비해 약 70% 수준의 색 재현율, 수은이 첨가됨에 따른 환경 오염 문제들이 단점으로 지적되고 있다.
상기 문제점을 해소하기 위한 대체품으로 현재 LED(Light Emitting diode)를 이용한 백라이트 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
LED를 백라이트 유닛으로 사용하는 경우, LED 어레이의 국부적인 온/오프가 가능하여 소모전력을 획기적으로 줄일 수 있으며, RGB LED의 경우, NTSC (National Television System Committee) 색 재현 범위 사양의 100%를 상회하여 보다 생생한 화질을 소비자에게 제공할 수 있다.
또한, 반도체 공정으로 제작되는 LED는 환경에 무해한 것이 특징이다.
현재 상기와 같은 장점을 가진 LED를 채용한 LCD제품들이 속속들이 출시되고 있으나, 기존 CCFL 광원과 구동 메커니즘이 상이하므로, 구동 드라이버, PCB 기판 등이 고가이다.
따라서, LED 백라이트 유닛은 아직 고가의 LCD 제품에만 적용되고 있다.
한편, LED 백라이트 유닛은 LED 발광부로부터 발생된 광을 가이드하는 도광판, 도광판 하부에 위치하여 도광판의 광을 반사시켜주는 반사판, 및 도광판 상부에 위치하여 도광판의 광을 확산시켜 외부로 출사하는 확산판을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 목적은 다수의 돌출부를 갖는 도광판을 사용하여, 모션 블러(motion blur) 현상을 제거함으로써, 엣지 방식의 백라이트 유닛에 로컬 디밍(local dimming)과 같은 부분 구동을 실현할 수 있는 LED 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 LED 백라이트 유닛은, 발광부와, 발광부의 일측에 위치하고, 발광부로부터 거리가 멀어질수록 높이가 낮아지는 다수의 돌출부들이 상부 표면에 배열되는 도광판을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 배열되는 스트라이프(stripe) 형상이거나, 또는 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 배열되는 스트라이프 형상일 수 있다.
그리고, 제 1 방향으로 배열되는 돌출부를 갖는 도광판은 제 1 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 발광부가 위치하고, 제 2 방향으로 배열되는 돌출부를 갖는 도광판은 제 2 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 발광부가 위치할 수 있다.
또한, 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 나란히 배열되거나, 또는 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 나란히 배열될 수 있다.
다음, 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열되거나, 또는 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열될 수 있다.
그리고, 도광판의 돌출부는 상부면보다 하부면이 더 넓은 사다리꼴 형상이거나, 또는 한점에서 두 변이 만나고, 그 사이의 각도가 90도 - 10도인 삼각형 형상일 수 있다.
이어, 도광판의 돌출부는 상부면에 차광층이 더 형성될 수 있다.
여기서, 차광층은 발광부에 인접한 돌출부의 상부에만 형성될 수 있거나 또는 차광층은 전체 돌출부의 상부면에 형성되고 차광층의 두께는 발광부로부터 멀어질수록 점점 얇아질 수도 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 LED 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 다수의 돌출부를 갖도록 도광판 표면에 미세 패턴을 형성함으로써, 광의 모션 블러(motion blur) 현상을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 가장자리에 LED가 위치하는 엣지 방식의 백라이트 유닛에 미세 패턴을 갖는 도광판을 적용함으로써, 로컬 디밍과 같은 부분 구동을 구현할 수 있다.
또한, 부분 구동이 가능한 엣지 방식의 LED 백라이트 유닛을 티브이나 모니터 등과 같은 영상 장치에 적용하면, 영상 장치의 박형화가 가능하다.
도 1은 일반적인 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 도면
도 2는 도 1의 도광판을 통해 출사되는 광의 분포를 보여주는 사진
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 돌출부의 형상을 보여주는 도면
도 5은 도 3의 도광판을 통해 출사되는 광의 분포를 보여주는 사진
도 6은 본 발명 제 2 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도
도 7은 본 발명 제 3 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도
도 8a 및 도 8b는 차광층을 갖는 돌출부의 형상을 보여주는 도면
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 디스플레이의 부분 구동을 보여주는 도면
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
일반적으로 도광판은 발광부에서 발생되어 입사되는 선광원 분포를 갖는 광을 인가받아 면광원 분포를 갖는 광으로 변경하는 역할을 수행한다.
이러한 도광판은 발광부와 가까운 영역에서는 광의 휘도가 밝고, 발광부와 먼 영역에서는 광의 휘도가 낮음으며, 발광부와 가까운 영역에서 먼 영역으로 갈수록 점점 광이 퍼지는 모션 블러 현상이 일어난다.
따라서, 도광판으로부터 투과되는 광은 전체 영역에서 균일한 휘도로 발생하지 않을 뿐만 아니라, 선광원 분포로 가지 않고, 부채꼴 모양으로 광이 퍼지는 현상이 발생하여 백라이트 유닛의 부분 구동을 매우 어렵게 만든다.
도 1은 일반적인 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 표면이 편평한 도광판(200)이 위치하고, 도광판(200)의 측면에는 LED 발광부(100)가 위치하며, 도시하지는 않았지만 도광판(200)의 하부에는 반사판이 더 위치할 수 있다.
도 1과 같이, 편평한 상부면을 갖는 도광판(200)은 서로 마주하는 제 1, 제 2 측면을 가지며, 제 1, 제 2 측면 중 적어도 어느 한 측면에 LED 발광부(100)가 위치하고 있다.
여기서, LED 발광부(100)에서 발생된 광은 도광판(200)의 제 1 측면에서 제 2 측면 방향으로 향하게 되는데, 발광부(100)와 가까운 영역에서는 광의 세기가 커서 다른 방향으로 퍼지지 않고 제 1 측면에서 제 2 측면 방향으로 잘 나아가지만, 발광부(100)와 멀어질수록 광의 세기는 점점 약해지고 제 1 측면에서 제 2 측면 방향으로 나아가지 않고, 그와 수직한 방향쪽으로 퍼져나간다.
도 2는 도 1의 도광판을 통해 출사되는 광의 분포를 보여주는 사진으로서, 도 2에서 보는 바와 같이, 도광판의 측면에 위치하는 LED 발광부 중에서, 일부분만을 구동시켰을 경우, 구동된 발광부에서 발생된 광은 발광부와 가까운 영역에서 먼 영역으로 갈수록 빛의 세기가 약해지고, 광의 중심축에 대해 수평 및 수직 방향으로 광이 퍼져 나감을 알 수 있다.
따라서, 도광판을 통해 출사되는 광의 분포는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 평행하게 나아가지 않고, 발광부에서 먼 영역으로 갈수록 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향쪽으로 퍼져 나감을 알 수 있다.
이러한 모션 블러 현상은 로컬 디밍과 같이 백라이트 유닛을 부분 구동시키는데 많은 제약을 갖게 한다.
하지만, 본 발명은 다수의 돌출부를 갖는 도광판을 사용하여, 모션 블러(motion blur) 현상을 제거함으로써, 엣지 방식의 백라이트 유닛에 로컬 디밍(local dimming)과 같은 부분 구동을 실현시킬 수 있다.
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, LED 발광부(100), 도광판(200), 반사판(도시하지 않음)을 포함하여 구성될 수 있다.
경우에 따라, 도광판(200) 위에 차광막이 더 형성될 수도 있다.
여기서, LED 발광부(100)는 도광판(200)의 측면에 다수개가 나란히 배열되는 엣지형 구조이다.
도광판(200)은 도광판(200)의 제 1 방향에 위치하여 서로 마주보는 제 1, 제 2 측면과, 도광판(200)의 제 1 방향과 수직한 제 2 방향에 위치하여 서로 마주보는 제 3, 제 4 측면을 가지고 있는데, LED 발광부(100)는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 측면 적어도 어느 한 측면에 위치할 수 있다.
그리고, 도광판(200)의 상부면에는 적어도 하나 이상의 돌출부(300)가 형성되는데, 돌출부(300)의 높이는 LED 발광부(100)로부터 거리가 멀어질수록 낮아진다.
여기서, 돌출부(300)의 높이는 약 1 - 100um이고, 돌출부(300) 중 가장 큰 높이와 가장 작은 높이의 차가 약 0.1 - 100um일 수 있다.
그리고, 인접한 돌출부(300) 사이의 간격은 약 10 - 1000um일 수 있다.
또한, 돌출부(300)는 서로 마주보는 도광판(200)의 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 배열되는 스트라이프(stripe) 형상이거나, 또는 도광판(200)의 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 배열되는 스트라이프 형상일 수 있다.
이때, 제 1 방향으로 배열되는 돌출부(300)를 갖는 도광판(200)이 있다면, 제 1 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 LED 발광부(100)가 위치할 수 있고, 또는 제 2 방향으로 배열되는 돌출부(300)를 갖는 도광판이 있다면, 제 2 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 LED 발광부(100)가 위치할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 돌출부의 형상을 보여주는 도면으로서, 도 4a는 상부면보다 하부면이 더 넓은 사다리꼴 형상을 갖는 돌출부(300)이고, 도 4b는 한점에서 두 변이 만나고, 그 사이의 각도(θ)가 10도 - 90도인 삼각형 형상을 갖는 돌출부(300)이다.
그리고, 돌출부(300)의 단면은 도 5a의 사다리꼴 형상과 도 5b의 삼각형 형상 이외에도 원형, 타원형, 꼭지점이 둥근 삼각형의 형상을 가지는 유선형의 단면 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 도광판(200)의 상부 표면에 돌출부(300)를 형성하는 이유는, 발광부에서 먼 영역으로 갈수록 광이 퍼져나가는 모션 블러 현상을 제거할 수 있기 때문이다.
즉, 도광판(200)의 상부 표면에 형성된 돌출부(300)가 광을 굴절 및 반사시켜 여러 방향으로 흩어지지 않고 일정 방향으로 방향성을 갖게 하기 때문이다.
또한, 발광부(100)와 인접한 도광판(200) 영역에는 돌출부(300)의 두께를 두껍게 형성하여 광의 투과율을 낮추고, 발광부(100)와 거리가 떨어진 도광판(200) 영역에는 돌출부(300)의 두께를 얇게 형성하여 광의 투과율을 높일 수 있기 때문에, 도광판(200)을 투과하는 광의 휘도가 균일한 장점이 있다.
따라서, 본 발명과 같이, 도광판(200)의 상부 표면에 돌출부(300)를 형성하되, 돌출부(300)의 높이가 LED 발광부(100)로부터 거리가 멀어질수록 낮게 형성함으로써, 광의 휘도를 균일하게 하고, 모션 블러 현상을 제거하여 부분 구동이 가능한 엣지 타입의 백라이트 유닛을 제작할 수 있다.
도 5은 도 3의 도광판을 통해 출사되는 광의 분포를 보여주는 사진으로서, 도 5에서 보는 바와 같이, 도광판의 측면에 위치하는 LED 발광부 중에서, 일부분만을 구동시켰을 경우, 구동된 발광부에서 발생된 광은 발광부와 가까운 영역에서 먼 영역으로 가도 빛의 세기가 거의 균일하고, 광의 중심축에 대해 수직 방향으로는 퍼지지 않고 수평한 방향으로만 광이 나아가고 있음을 알 수 있다.
따라서, 도광판을 통해 출사되는 광의 분포는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 평행하게 나아갈 뿐만 아니라, 발광부에서 먼 영역으로 갈수록 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향쪽으로 퍼져 나가지 않고, 제 1 방향으로 동일하게 나아감을 알 수 있다.
그러므로, 본 발명은 모션 블러 현상이 거의 나타나지 않으므로, 로컬 디밍과 같이 부분 구동을 시킬 수 있는 백라이트 유닛을 제작할 수 있다.
도 6은 본 발명 제 2 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명 제 2 실시예는 도광판(200)의 돌출부(300) 형상이 본 발명 제 1 실시예가 차이가 있고 나머지는 동일하다.
본 발명 제 2 실시예의 돌출부(300)는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 나란히 배열되거나, 또는 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 나란히 배열될 수도 있다.
도 7은 본 발명 제 3 실시예에 따른 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명 제 3 실시예는 도광판(200)의 돌출부(300) 형상이 본 발명 제 1 실시예가 차이가 있고 나머지는 동일하다.
본 발명 제 3 실시예의 돌출부(300)는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열되거나, 또는 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열되도록 형성될 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는 차광층을 갖는 돌출부의 형상을 보여주는 도면으로서, 도 8a는 높이가 균일한 차광층을 갖는 돌출부이고, 도 8b는 높이가 점점 줄어드는 차광층을 갖는 돌출부이다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 도 8a 및 도 8b와 같이, 돌출부(300) 위에 차광층(400)을 더 형성할 수도 있다.
여기서, 차광층(400)을 형성하는 이유는, 발광부(100)에 인접한 영역의 돌출부(300)를 투과한 광의 휘도가 높지만, 발광부(100)로부터 먼 영역의 돌출부(300)를 투과한 광의 휘도가 낮기 때문에, 발광부(100)에 인접한 돌출부(300)의 상부에만 차광층(400)을 형성함으로써, 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
차광층(400)은 발광부(100)에 인접한 돌출부(300)의 상부에만 형성할 수도 있고, 전체 돌출부(300)의 상부면에 차광층(400)을 형성할 수도 있다.
차광층(400)을 전체 돌출부(300)의 상부면에 형성하는 경우, 도 8b와 같이, 차광층(400)의 두께는 발광부(100)로부터 멀어질수록 점점 얇아지도록 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 차광층(400)을 더 추가적으로 돌출부(300)의 상부면에 형성함으로써, 균일한 휘도 및 모션 블러 제거 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 디스플레이의 부분 구동을 보여주는 도면으로서, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 영상 신호의 스캔 구동에 따라, LED를 부분적으로만 구동시킴으로써, 선명하고 밝은 고화질의 영상을 제공할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명은 다수의 돌출부를 갖도록 도광판 표면에 미세 패턴을 형성함으로써, 광의 모션 블러(motion blur) 현상을 제거할 수 있기 때문에, 로컬 디밍과 같은 부분 구동을 구현할 수 있다.
또한, 부분 구동이 가능한 엣지 방식의 LED 백라이트 유닛을 티브이나 모니터 등과 같은 영상 장치에 적용하면, 영상 장치의 박형화가 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 발광부;
    상기 발광부의 일측에 위치하고, 상기 발광부로부터 거리가 멀어질수록 높이가 낮아지는 다수의 돌출부들이 상부 표면에 배열되는 도광판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 배열되는 스트라이프(stripe) 형상이거나, 또는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 배열되는 스트라이프 형상인 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 배열되는 돌출부를 갖는 도광판은 상기 제 1 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 상기 발광부가 위치하고, 상기 제 2 방향으로 배열되는 돌출부를 갖는 도광판은 상기 제 2 방향에 위치하는 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 상기 발광부가 위치하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 나란히 배열되거나, 또는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 서로 마주보는 제 1 측면에서 제 2 측면으로 향하는 제 1 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열되거나, 또는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 다수개가 서로 어긋나게 배열되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 상부면보다 하부면이 더 넓은 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 한점에서 두 변이 만나고, 그 사이의 각도가 90도 - 10도인 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 돌출부는 상부면에 차광층이 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 차광층은 상기 발광부에 인접한 돌출부의 상부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 차광층은 상기 전체 돌출부의 상부면에 형성되고, 상기 차광층의 두께는 상기 발광부로부터 멀어질수록 점점 얇아지는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140144828A (ko) * 2013-06-12 2014-12-22 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치

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