KR20110127549A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20110127549A
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substrate
guide plate
backlight unit
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KR1020100047114A
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김도헌
한성연
최명수
유철희
권재욱
양성민
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

백라이트 유닛이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 결합홀 및 회로배선을 구비하는 기판과, 상기 결합홀에 삽입되며 상기 회로배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈에서 방출된 빛이 입사되도록 입광면이 상기 광원 모듈과 마주하여 배치되는 도광판; 및 상기 도광판의 하부에 배치되어 상기 도광판을 지지하며, 상기 광원 모듈이 삽입되도록 가이드홀을 구비하는 바텀 샤시;를 포함할 수 있다.

Description

백라이트 유닛{Backlight Unit}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자를 광원으로 채용하여 디스플레이 장치의 조명 등에 사용될 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
현재 박형 표시장치의 주류를 이루고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)는 박형의 벽걸이형 텔레비젼, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터용 모니터, 항법 장치, PDA, 휴대형 전화기, 게임기에 이르기까지 다양한 장치에 응용이 이루어지고 있다. 이와 같은 액정표시장치의 표시소자를 구성하는 액정은 스스로 발광하지 못하고, 인가되는 전기신호에 따라 단순히 빛을 투과시키거나 차단하는 기능을 수행할 뿐이다.
따라서, 액정패널에 정보를 표시하기 위해서는 액정패널을 후방에서 조명하기 위한 면발광장치 소위 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 액정표시장치 내에 별도로 마련되어야 한다. 이와 같은 백라이트 유닛은 빛의 휘도를 높이고 고른 면광원을 형성하여 액정패널을 균일하게 조사하여야 하며, 이는 제품의 품질면에서 매우 중요하다고 할 수 있다.
일반적인 백라이트 유닛은 소형이고 수명이 길며, 전기 에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 에너지 효율이 높음과 동시에 낮은 동작전압을 갖는다는 장점을 가지는 발광소자(LED, Light Emitting Diode)가 광원으로 사용되고 있다.
이러한 발광소자를 구비하는 발광소자 패키지는 복수개가 기판상에 실장되어 광원 모듈을 이루며, 바텀 샤시(bottom chassis)의 측벽에 장착되어 도광판의 입광면을 마주하도록 배치된다.
그러나, 발광소자 패키지의 고출력화 추세에 의해 발광소자 패키지의 사이즈가 증가하여 기판 상에 실장되는 발광소자 패키지의 실장 높이가 증가함으로써 베젤의 크기가 증가하는 문제가 발생한다.
아울러, 발광소자 패키지에서 발생하는 열을 외부로 직접 방출하지 않고 바텀 샤시라는 중간 매개체를 통해 간접적으로 방출하는 구조로 이루어져 방열 효율을 향상시키기 위한 방법이 모색되어야 한다.
본 발명의 목적은 발광소자 패키지의 실장 높이를 줄여 광원 모듈을 슬림화할 수 있으며, 광원 모듈에서 발생하는 열을 외부로 직접 방출함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 결합홀 및 회로배선을 구비하는 기판과, 상기 결합홀에 삽입되며 상기 회로배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈에서 방출된 빛이 입사되도록 입광면이 상기 광원 모듈과 마주하여 배치되는 도광판; 및 상기 도광판의 하부에 배치되어 상기 도광판을 지지하며, 상기 광원 모듈이 삽입되도록 가이드홀을 구비하는 바텀 샤시;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 도광판의 입광면과 대응하여 폭 방향을 따라 소정 간격으로 상기 결합홀을 복수개 구비할 수 있다.
또한, 상기 결합홀은 상기 발광소자 패키지와 대응하는 형상을 가지며, 상기 기판을 관통하여 형성되거나 소정 깊이 함몰되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 바텀 샤시는 상기 도광판의 입광면을 따라 폭 방향으로 상기 가이드홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 가이드홀은 상기 도광판의 입광면을 따라 복수개가 소정 간격으로 이격되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 가이드홀은 상기 도광판의 입광면을 따라 스트라이프 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 가이드홀은 상기 바텀 샤시를 관통하여 형성되거나, 상기 바텀 샤시의 상면으로부터 소정 깊이 함몰되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 바텀 샤시의 상기 가이드홀에 삽입되는 고정돌기를 더 구비하여 상기 고정돌기를 통해 상기 바텀 샤시 상에 고정될 수 있다.
또한, 상기 고정돌기는 상기 기판의 하면 또는 길이방향의 일측면에 돌출형성되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 바텀 샤시는 상기 기판의 회로배선과 전기적으로 연결되는 단자부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 바텀 샤시 상에 구비되는 상기 광원 모듈 중 상기 바텀 샤시의 테두리에 인접하여 배치되는 상기 광원 모듈은 상기 바텀 샤시의 측방향을 통해 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 도광판의 상부에 구비되는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 발광소자 패키지의 사이즈가 증가하더라도 실장 높이를 줄이는 것이 가능하여 광원 모듈을 슬림화할 수 있으며, 따라서 배젤의 크기를 줄일 수 있는 효과를 가진다.
아울러, 바텀 샤시의 측면을 제거하여 광원 모듈이 외부로 직접 노출되도록 함으로써 열을 외부로 직접 방출하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 백라이트 유닛에서 광원 모듈에 고정돌기가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 바텀 샤시 상에 구비되는 광원 모듈의 배치위치에 따른 백라이트 유닛의 다양한 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1의 백라이트 유닛에서 광원 모듈에 고정돌기가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛(1)은 도광판(100), 광원 모듈(200), 바텀 샤시(bottom chassis)(300)를 포함하며, 상기 도광판(100)의 상부에 구비되는 광학 시트(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 도광판(100)은 직육면체 형상의 플레이트 구조를 가지며, 광원 모듈(200)과 마주하여 배치되어 상기 광원 모듈(200)에서 방출된 빛이 입사되는 입광면(101)은 상기 도광판(100)의 폭(w) 방향 측면을 따라서 구비되는 것이 바람직하다.
상기 도광판(100)은 상기 입광면(101)으로 입사되는 빛의 원활한 유도를 위해 PMMA와 같은 투명한 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 도광판(100)의 하부측에는 반사층(110)을 구비하여 상기 도광판(100)의 하부로 향하는 빛을 상부로 반사시키도록 할 수 있다. 그리고, 상기 도광판(100)의 하면에는 요철 등의 패턴(미도시)을 형성하여 구비할 수도 있다.
본 발명에서 필수적인 구성요소는 아니나, 상기 도광판(100)의 상부에는 액정 패널(미도시)로 출사 되는 광을 여러 방향으로 확산시키는 확산시트 또는 정면 시야각 안으로 모아주는 역할을 하는 프리즘시트 중 어느 하나를 선택적으로 적층 배치하여 휘도를 향상시키는 광학 시트(400)를 구비할 수 있다.
상기 도광판(100)의 입광면(101)에 배치되는 상기 광원 모듈(200)은 결합홀(211) 및 회로배선(212)을 구비하는 기판(210)과, 상기 결합홀(211)에 삽입되어 고정되며 상기 회로배선(212)과 전기적으로 연결되는 복수개의 발광소자 패키지(220)를 포함한다.
상기 기판(210)은 인쇄회로기판(PCB)의 일종으로 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성될 수 있으며, 이 경우 방열 효율의 향상을 위해 금속이 도금되거나 금속판이 부착될 수 있다.
또한, 상기 기판(210)은 AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 구체적으로는 금속 코어 PCB(MCPCB)가 사용될 수 있다. 상기 금속 코어 PCB는 금속 재질의 코어의 상하면에 절연체 플레이트를 형성함으로써 열 방출이 용이한 특성을 갖는다.
도면에서와 같이, 상기 기판(210)은 상기 도광판(100)의 입광면(101)과 대응하여 전체적으로 바(bar) 형태의 구조를 가질 수 있으며, 상기 기판(210)의 길이방향을 따라서 복수개의 결합홀(211)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 결합홀(211)은 복수개가 상기 도광판(100)의 입광면(101)과 대응하여 그 폭(w) 방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 구비된다.
상기 결합홀(211)은 도 2a에서 처럼 상기 기판(210)을 관통하여 형성될 수 있으며, 도 2b에서 처럼 소정 깊이로 함몰되어 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 결합홀(211)은 상기 발광소자 패키지(220)와 대응하는 형상을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 결합홀(211)에 삽입되는 발광소자 패키지(220)와의 밀착성이 증가되어 상기 발광소자 패키지(220)에서 발생하는 열의 열전도도가 상승하는 장점이 있다.
상기 회로배선(212)은 상기 기판(210)의 내부에 구비되거나 상기 기판(210)의 상면 또는 하면을 따라 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 회로배선(212)을 보호하기 위해 수지층과 같은 비전도성 보호층(미도시)을 상기 회로배선(212) 상에 더 구비할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(220)는 적어도 하나의 발광소자(221)를 본체(222) 내에 구비하며, 상기 본체(222)가 상기 결합홀(211)에 삽입되는 경우 상기 회로배선(212)과 전기적으로 연결되도록 리드 단자(223)를 상기 본체(222)의 하면 또는 측면에 구비한다.
이와 같이 발광소자 패키지(220)를 기판(210)상에 실장하는데 있어 기판(210)에 구비된 결합홀(211) 내에 상기 발광소자 패키지(220)가 삽입되는 구조를 통해 발광소자 패키지(220)의 사이즈가 증가하더라도 광원 모듈(200)을 슬림화하는 것이 가능하다. 또한, 발광소자 패키지(220)를 정확한 위치에 용이하게 실장할 수 있는 장점도 있다.
한편, 상기 기판(210)은 길이방향의 일측면에 상기 기판(210)으로부터 돌출형성된 고정돌기(230)를 더 구비할 수 있으며, 상기 고정돌기(230)를 통해 추후 설명하는 바텀 샤시(300)에 고정될 수 있도록 한다.
도 3에서와 같이, 상기 고정돌기(230)는 상기 기판(210)의 길이방향의 일측면, 구체적으로 상기 기판(210)이 상기 바텀 샤시(300)와 접하는 측면으로부터 돌출되어 길이방향을 따라 스트라이프 형태로 형성되거나, 복수개가 소정 간격으로 분할되어 형성될 수 있다.
상기 바텀 샤시(300)는 상기 광원 모듈(200)과 도광판(100)을 상면에 장착하여 지지하는 프레임 부재로 평평한 플레이트 구조를 가지며, 방열 효율을 고려하여 금속재질(예를 들어, Al)로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
도면에서와 같이, 상기 바텀 샤시(300)는 상면에 가이드홀(310)을 구비하여 상기 광원 모듈(200)이 삽입되어 고정될 수 있도록 한다. 구체적으로, 상기 바텀 샤시(300)는 상기 도광판(100)의 입광면(101)을 따라 폭(w) 방향으로 상기 가이드홀(310)을 구비한다. 따라서, 상기 가이드홀(310)에 삽입되어 고정되는 광원 모듈(200)은 상기 도광판(100)의 입광면(101)을 마주하며 배치될 수 있다.
상기 가이드홀(310)에는 상기 광원 모듈(200)의 기판(210)이 삽입되어 고정되는데, 도면에서와 같이 발광소자 패키지(220)가 기판(210)의 결합홀(211)에 수평하게 결합되는 경우, 상기 기판(210)은 상기 바텀 샤시(300)의 수평한 상면에 대해 수직하게 결합된다. 즉, 기판(210)의 길이방향 일측면이 상기 가이드홀(310)에 삽입되어 상기 기판(210)은 상기 바텀 샤시(300) 상에 수직하게 고정되며, 따라서 상기 발광소자 패키지(220)는 도광판(100)의 입광면(101)을 향하도록 배치된다.
한편, 도 3에서와 같이 상기 기판(210)이 고정돌기(230)를 구비하는 경우, 상기 기판(210)은 상기 고정돌기(230)를 통해 상기 가이드홀(310)에 삽입되어 고정될 수도 있다. 즉, 상기 가이드홀(310)에는 기판(210) 대신 상기 고정돌기(230)가 삽입되는데, 이 경우 상기 가이드홀(310)은 상기 고정돌기(230)와 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 가이드홀(310)은 상기 도광판(100)의 입광면(101)을 따라 스트라이프 형태로 구비되거나, 복수개가 소정 간격으로 이격되어 구비될 수도 있다.
상기 가이드홀(310)은 상기 바텀 샤시(300)를 관통하여 형성되거나, 상기 바텀 샤시(300)의 상면으로부터 소정 깊이 함몰되어 형성될 수 있으며, 상기 기판(210)이 삽입되는 경우 상기 기판(210)의 회로배선(212)과 전기적으로 연결되는 단자부(320)를 내부에 더 구비할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4의 실시형태에 따른 백라이트 유닛의 경우, 도 1의 실시형태와 기본적인 구조는 동일하다. 다만, 광원 모듈(200')과 관련하여 발광소자 패키지(220)가 기판(210)의 결합홀(211)에 결합되는 구조 및 고정돌기(230)가 돌출형성된 위치의 차이에 따른 기판(210)이 가이드홀(310)에 결합되는 구조가 도 1의 실시형태와 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 도 1의 실시형태와 차이가 있는 광원 모듈(200')에 대해 설명하고, 다른 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시형태에 따른 백라이트 유닛(1')의 광원 모듈(200')은 도 1의 실시형태와 마찬가지로 결합홀(211) 및 회로배선(212)을 구비하는 기판(210)과, 상기 결합홀(211)에 삽입되어 고정되며 상기 회로배선(212)과 전기적으로 연결되는 복수개의 발광소자 패키지(220)를 포함하여 도광판(100)의 입광면(101)에 배치된다.
다만, 발광소자 패키지(220)가 기판(210)의 상면에 수평하도록 결합홀(211)에 삽입되어 결합되는 도 1의 실시형태와 달리, 도 4에서 도시하는 실시형태에서는 발광소자 패키지(220)가 기판(210)의 상면에 수직하도록 결합홀(211)에 삽입되어 결합된다.
이와 같이 발광소자 패키지(220)가 기판(210)의 결합홀(211)에 수직하게 결합되는 경우, 상기 기판(210)은 상기 바텀 샤시(300)의 평평한 상면에 대해 수평하게 결합된다. 즉, 기판(210)의 하면이 상기 가이드홀(310)에 삽입되어 상기 기판(210)은 상기 바텀 샤시(300) 상에 수평하게 고정되며, 따라서 상기 발광소자 패키지(220)는 도광판(100)의 입광면(101)을 향하도록 배치된다.
한편, 도 5에서와 같이 상기 기판(210)은 상기 바텀 샤시(300)와 접하는 하면에 상기 기판(210)으로부터 돌출형성된 고정돌기(230)를 더 구비하여 상기 고정돌기(230)를 통해 상기 가이드홀(310)에 삽입되어 고정될 수도 있다. 즉, 상기 가이드홀(310)에는 기판(210) 대신 상기 고정돌기(230)가 삽입되는데, 이 경우 상기 가이드홀(310)은 상기 고정돌기(230)와 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 가이드홀(310)은 상기 도광판(100)의 입광면(101)을 따라 스트라이프 형태로 구비되거나, 복수개가 소정 간격으로 이격되어 구비될 수도 있다.
상기 가이드홀(310)은 상기 바텀 샤시(300)를 관통하여 형성되거나, 상기 바텀 샤시(300)의 상면으로부터 소정 깊이 함몰되어 형성될 수 있으며, 상기 기판(210)이 삽입되는 경우 상기 기판(210)의 회로배선(212)과 전기적으로 연결되는 단자부(320)를 내부에 더 구비할 수 있다.
한편, 도 6은 바텀 샤시 상에 구비되는 광원 모듈의 배치위치에 따른 백라이트 유닛의 다양한 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6에서와 같이 이러한 광원 모듈(200)은 바텀 샤시(300)의 테두리 중 일측면에 인접하여 나란하게 배치될 수 있으며, 도광판(100)을 사이에 두고 한 쌍이 서로 대향하여 배치될 수도 있다. 또한, 바텀 샤시(300)의 테두리를 따라 나란하게 배치되어 도광판(100)을 감싸는 구조로 구비될 수도 있다. 그리고, 도광판(100)을 복수개로 구비하거나, 광원 모듈을 복수개로 구분하여 구비할 수도 있다.
이 경우, 상기 바텀 샤시(300)는 테두리로부터 상부로 연장되어 광원 모듈(200)과 도광판(100)을 감싸는 측벽을 구비하지 않아 상기 바텀 샤시(300)의 테두리를 따라 구비되는 상기 광원 모듈(200)은 상기 바텀 샤시(300)의 측방향을 통해 외부로 직접 노출된다.
따라서, 광원 모듈(200)에서 발생되는 고온의 열(H)을 외부로 직접 방출하여 방열 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 광원 모듈(200)의 슬림화를 통해 배젤구간의 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 표시장치의 화면이 증가됨은 물론, 디자인 측면에서 장점을 갖는다.
100...... 도광판 101...... 입광면
110...... 반사층 200...... 광원 모듈
210...... 기판 211...... 결합홀
212...... 회로배선 220...... 발광소자 패키지
300...... 바텀 샤시 310...... 가이드홀
400...... 광학 시트 H........ 열

Claims (12)

  1. 결합홀 및 회로배선을 구비하는 기판과, 상기 결합홀에 삽입되며 상기 회로배선과 전기적으로 연결되는 복수개의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈;
    상기 광원 모듈에서 방출된 빛이 입사되도록 입광면이 상기 광원 모듈과 마주하여 배치되는 도광판; 및
    상기 도광판의 하부에 배치되어 상기 도광판을 지지하며, 상기 광원 모듈이 삽입되도록 가이드홀을 구비하는 바텀 샤시;
    를 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 도광판의 입광면과 대응하여 폭 방향을 따라 소정 간격으로 상기 결합홀을 복수개 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결합홀은 상기 발광소자 패키지와 대응하는 형상을 가지며, 상기 기판을 관통하여 형성되거나 소정 깊이 함몰되어 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바텀 샤시는 상기 도광판의 입광면을 따라 폭 방향으로 상기 가이드홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드홀은 상기 도광판의 입광면을 따라 복수개가 소정 간격으로 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가이드홀은 상기 도광판의 입광면을 따라 스트라이프 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 가이드홀은 상기 바텀 샤시를 관통하여 형성되거나, 상기 바텀 샤시의 상면으로부터 소정 깊이 함몰되어 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기판은 상기 바텀 샤시의 상기 가이드홀에 삽입되는 고정돌기를 더 구비하여 상기 고정돌기를 통해 상기 바텀 샤시 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정돌기는 상기 기판의 하면 또는 길이방향의 일측면에 돌출형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바텀 샤시는 상기 기판의 회로배선과 전기적으로 연결되는 단자부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바텀 샤시 상에 구비되는 상기 광원 모듈 중 상기 바텀 샤시의 테두리에 인접하여 배치되는 상기 광원 모듈은 상기 바텀 샤시의 측방향을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 상부에 구비되는 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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