KR20140086008A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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KR20140086008A
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정연제
박세환
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하며, 제 1 LED 인쇄회로기판과 상기 제1 LED 인쇄회로기판에 실장되며 제 1 색좌표를 갖는 제 1 LED를 포함하는 제 1 LED 어셈블리와; 상기 도광판의 상기 일측에 위치하고, 상기 제 1 LED 인쇄회로기판과 마주하는 제 2 LED 인쇄회로기판과 상기 제 2 LED 인쇄회로기판에 실장되며 상기 제 1 색좌표와 다른 제 2 색좌표를 갖는 제 2 LED를 포함하는 제 2 LED 어셈블리를 포함하며, 상기 제 1 LED와 상기 제 2 LED는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치{Backlight unit and liquid crystal display device including the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 균일한 색상 및 휘도의 빛을 제공할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다
휴대폰(Mobile Phone), 노트북컴퓨터와 같은 각종 포터플기기(potable device) 및, HDTV 등의 고해상도, 고품질의 영상을 구현하는 정보전자장치가 발전함에 따라, 이에 적용되는 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 수요가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
이러한 액정표시장치는 복수개의 게이트라인들과 데이터라인들, 그리고 그 교차부위에 형성된 박막트랜지스터(TFT)를 포함하여 이루어지며, 게이트라인들과 데이터라인들은 각각 게이트 드라이버와 데이터 드라이버에 연결된다. 상기 게이트 드라이버와 데이터 드라이버는 제어신호와 데이터신호를 타이밍 콘트롤러로부터 공급받게 된다.
상기 타이밍 콘트롤러는 시스템으로부터 디지털 비디오 데이터(R,G,B)를 받게되고 이를 상기 데이터 드라이버에 공급하게 된다. 또한 상기 타이밍 콘트롤러는 시스템으로부터 입력되는 수평/수직 동기신호를 이용하여 상기 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어하는 신호들을 적절히 생성, 공급한다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시켜서 액정패널(liquid crystal panel)을 구현하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광기능을 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원이 내장된 백라이트(backlight)가 배치되어 화상을 표시하게 된다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.
이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 액정표시장치용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
도 1은 종래 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 메인 프레임(30), 버텀 프레임(50), 탑 프레임(40)으로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 기판(12, 14) 각각의 외부면에는 특정방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판(19a, 19b)이 각각 부착된다.
상기 백라이트 유닛(20)은 상기 액정패널(10)의 배면에 위치하여 상기 액정패널(10)로 빛을 공급한다.
상기 백라이트 유닛(20)은 메인 프레임(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED(light emitting diode) 어셈블리(29)와, 버텀 프레임(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 상기 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 위치하는 광학시트(21)를 포함한다.
이때, LED 어셈블리(29)는 도광판(23)의 일측에 위치하며, 백색광을 발하는 다수의 LED(29a)와, LED(29a)가 장착되는 LED 인쇄회로기판 PCB(printed circuit board, 29b)을 포함한다.
상기 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 메인 프레임(30)으로 둘려지고, 상기 액정패널(10) 상면 가장자리는 탑 프레임(40)과 결합되고, 상기 백라이트 유닛(20)의 배면은 바텀 프레임(50)과 결합된다.
백라이트 유닛(20)에 동일한 색좌표 특성을 가지는 LED(29a)를 일반적으로 적용하고 있으나 원가절감, 표시특성 향상 목적으로 두 개 이상의 색좌표 특성을 가지는 다른 종류의 LED(29a)를 교번하여 LED 어셈블리(29)에 위치시켜 사용하는 백라이트 유닛(20)도 존재한다. 이를 MRM(multi rank mixing)이라고 하는데, 이를 적용함에 있어서 공정상의 문제점이 발생한다. 해당 문제점은 색좌표 특성이 다르더라도 외관상 구별이 어려운 LED(29a)의 특성에 기인하는데, 이 때문에 작업자가 실수로 LED(29a)를 정확히 교번하여 배치하지 못하여 광 불균일 문제를 발생시키고 이에 기인하여 액정표시장치가 균일한 휘도와 색감을 갖지 못하는 문제점이 발생하게 된다. 이는 결국 액정표시장치의 표시 품질이 저하되는 문제를 일으킨다.
본 발명에서는 MRM방식의 LED 백라이트에서 공급되는 빛의 휘도와 색감 불균일 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하며, 제 1 LED 인쇄회로기판과 상기 제1 LED 인쇄회로기판에 실장되며 제 1 색좌표를 갖는 제 1 LED를 포함하는 제 1 LED 어셈블리와; 상기 도광판의 상기 일측에 위치하고, 상기 제 1 LED 인쇄회로기판과 마주하는 제 2 LED 인쇄회로기판과 상기 제 2 LED 인쇄회로기판에 실장되며 상기 제 1 색좌표와 다른 제 2 색좌표를 갖는 제 2 LED를 포함하는 제 2 LED 어셈블리를 포함하며, 상기 제 1 LED와 상기 제 2 LED는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 서로 다른 색좌표의 빛을 발산하는 LED를 교대로 배열한 구조를 가짐으로써, 가법혼색 효과를 이용하여 균일한 휘도 및 색감을 갖는 빛을 공급할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, LED를 인쇄회로기판에 실장하는 과정에서의 오류에 의해 휘도 및 색감 균일도가 저하되는 문제가 방지되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 4a 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 조립전의 사시도이다.
도 4b본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 조립후의 사시도이다.
도 5 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 LED에서 발산되는 빛의 색좌표이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 2 및 도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 메인 프레임(130)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 모바일용 액정표시장치로서, 액정패널(10)의 전면 가장자리를 가리는 탑 프레임(40)과, 백라이트 유닛(20)의 배면을 가리는 버텀 프레임(50)이 생략된 구조이다. 그러나, 노트북 등의 다른 용도의 액정표시 장치에서는 탑 프레임(40)과 버텀 프레임(50)이 포함될 수 있다.
상기 액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(20)은 도광판(23), 반사판(25), 광학시트(21), LED 어셈블리(230)를 포함한다. 상기 LED 어셈블리(230)는 제 1 LED 어셈블리(232) 및 제 2 LED 어셈블리(234)를 포함한다. 제 1 LED 어셈블리(232)와 제 2 LED 어셈블리(234)는 LED 어셈블리 상에 실장된 LED 종류에 따라 설명의 편의를 위해 명명한 기능부이다.
상기 도광판(22)은 상기 액정패널(10)의 하부에 위치하며, 상기 반사판(24)은 상기 도광판(22)의 배면에 위치한다. 또한, 상기 광학시트(21)는 상기 도광판(22)의 상부, 즉 상기 액정패널(10)과 상기 광학시트(21) 사이에 위치한다.
상기 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(232, 234)는 상기 도광판(22)의 일측에 위치하여 상기 도광판(22)을 향해 빛을 공급한다.
상기 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(232, 234)로부터 출사되는 빛은 상기 도광판(22)으로 입사된 후 전반사에 의해 상기 도광판(22) 내부에 골고루 퍼지고 상기 광학시트(21)를 거쳐 균일한 면광원이 되어 상기 액정패널(10)에 제공된다.
상기 반사판(25)은 상기 도광판(22) 배면에서 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킨다. 상기 광학시트(21)는 적어도 하나의 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 포함한다.
상기 제 1 LED 어셈블리(232)는 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)과 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)에 실장되는 제 1 LED(232b)를 포함하며, 상기 제 2 LED 어셈블리(234)는 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)과 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)에 배열되는 제 2 LED(234b)를 포함한다.
상기 제 1 LED(232b)는 제 1 색좌표를 갖고, 상기 제 2 LED (234b)는 상기 제 1 색좌표와 다른 제 2 색좌표를 갖는다. 즉, 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)에 실장된 상기 제 1 LED (232b)는 모두 동일한 색좌표를 갖고, 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)에 실장된 상기 제 2 LED (234b)는 모두 동일한 색좌표를 가지며 상기 제 1 LED(232b)와는 다른 색좌표를 갖는다.
또한, 상기 제 1 LED(232b)는 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a) 상에 서로 일정간격 이격되어 실장되고, 상기 제 2 LED(234b)도 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a) 상의 서로 일정간격 이격되어 실장된다.
상기 메인 프레임(130)은 상기 액정패널(10)과 상기 백라이트 유닛(20)의 측면을 감싼다.
도 4a 및 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 메인 프레임(130)은 일 측에 다수의 돌출부(244)가 형성되어 서로 교대로 위치하는 다수의 제 1 및 제 2 홈(246, 248)을 형성한다. 제 1 및 제 2 홈(246,248)은 구성상의 차이가 있는 것이 아니라 설명의 편의를 위해 명명한 것이다. 제 1 및 제 2 홈은 메인프레임(130) 상에 교대로 위치하게 된다.
LED 어셈블리(230)의 벤딩부(233)를 접어서 메인프레임(130)에 조립하게 되면 제 1 색좌표를 갖는 상기 제 1 LED (232b)는 상기 제 1 홈(246)에 놓여지고, 제 2 색좌표를 갖는 상기 제 2 LED (234b)는 상기 제 2 홈(248)에 놓여진다. 상기 구조는 메인 프레임(130)의 설계에 따라 변경될 수 있는 부분이며 설계에 따라 상기 제 1 및 제 2 홈(246, 248) 없이, 상기 제 1 및 제 2 LED (232b, 234b)가 교대로 배치될 수도 있다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 LED(232b, 234b)가 상기 도광판(22)의 일측에서 서로 교대로 배치되는 한, 상기 메인 프레임(240)의 형상에는 제한이 없다.
상기 제 1 LED(232b)는 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)에 실장된 상태에서 상측으로부터 상기 메인 프레임의 상기 제 1 홈(246)에 삽입되고, 상기 제 2 LED(234b)는 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)에 실장된 상태에서 하측으로부터 상기 메인 프레임(130)의 상기 제 2 홈(248)에 삽입된다.
즉, 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)은 상기 메인 프레임(130)의 상부에 위치하고 상기 제 1 LED(232b)는 상기 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)로부터 하측으로 돌출되도록 상기 메인 프레임(130)의 상기 제 1 홈(246)에 삽입되고, 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)은 상기 메인 프레임(130)의 하부에 위치하고 상기 제 2 LED(234b)는 상기 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)로부터 상측으로 돌출되도록 상기 메인 프레임(240)의 상기 제 2 홈(248)에 삽입된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 LED (232b, 234b)는 상기 도광판(23)의 일측에 동일한 평면 상에 놓여지며 서로 교대로 배열된다.
LED 인쇄회로기판에 부착되는 면을 LED의 저면으로 봤을 때, LED는 측면으로 빛이 방출되는 사이드-뷰(side-view) 타입과 상면으로 빛이 방출되는 탑-뷰(top-view) 타입으로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 사이드-뷰 타입의 LED가 사용되는 예를 설명하고 있다.
도시하진 않았으나, 상기 백라이트 유닛은 도광판 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판 상부에 위치하는 광학시트를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 LED (232b, 234b)는 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 상기 LED 인쇄회로기판 상에 서로 이격되어 실장된다. LED 인쇄회로기판은 제 1 LED(232b)가 실장되는 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)과 제 2 LED(234b)가 실장되는 제 2 LED 인쇄회로기판부(234a)으로 이루어지며 제 1 LED 인쇄회로기판부(232a)와 제 2 LED인쇄회로기판부(234a)는 벤딩부(233)를 사이에 두고 일체형으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 LED (232b, 234b)는 서로 다른 색좌표를 가지며 조립되었을 때 서로 교대로 배치될 수 있도록 LED 인쇄회로기판(230)에 배열된다. 즉, LED 인쇄회로기판(230)이 백라이트 유닛에 조립되기 전의 형상을 봤을 때, 제 1 LED(232a)는 일정간격을 사이에 두고 제 1 LED 인쇄회로 기판부(232a)에 실장되며 제 2 LED(234b)도 마찬가지 방식으로 일정간격 사이에 두고 제 2 LED 인쇄회로 기판부(234a)에 실장된다. 제 1 LED 인쇄회로 기판부(232a)와 제 2 LED 인쇄회로 기판부(234a)는 벤딩부(233)로 연결되어 백라이트 유닛에 조립된 후에는 서로 대향하게 된다.
즉 도 4b 에서 볼 수 있듯이 LED 인쇄회로기판의 벤딩부에서 LED 인쇄회로기판은 구부러져서 메인프레임(130)에 결합되고 그 결과 제 1 LED(232b)가 실장된 제 1 LED 인쇄회로 기판부(232a)와 제 2 LED(234b)가 실장된 제 2 LED 인쇄회로 기판부(234a)가 서로 마주보게되면서 결합된다. LED 인쇄회로 기판의 벤딩부는 LED 인쇄회로 기판을 접었을 때 제 1 LED(232b)가 메인프레임(130)의 제 1 홀(246)에 정확히 삽입되도록, 그리고 제 2 LED(234b)가 메인프레인(130)의 제 2 홀(248)에 정확히 삽입되도록 메인프레임(130)의 사이즈에 따라 적정 길이로 제작된다.
이때 제 1 LED(232b)는 메인프레임(130)에 형성된 제 1 홈(246)에 삽입되며 제 2 LED(234b)는 메인프레임(130)에 형성된 제 2 홈(248)에 삽입된다.
그결과 제 1 LED와 제 2 LED는 서로 교대로 배치되어 가법혼색의 원리에 따라 균일한 타겟 색좌표의 빛을 도광판에 제공하게 된다.
즉, LED에서 발산되는 백색 빛의 색좌표를 도시한 도 5를 참조하면, A의 색좌표를 갖는 LED와 B의 색좌표를 갖는 LED에 의해 E의 색좌표를 갖는 백색 빛을 구현할 수 있다. 즉, 황색을 띠는 백색(yellowish white) 광과 청색을 띠는 백색(bluish white) 광을 조합하여 원하는 E 색좌표의 백색 광을 구현하게 된다.
이는 가법혼색(additive color mixture) 원리를 이용한 것으로, 위와 같이 서로 다른 색좌표의 광을 조합함으로써 향상된 휘도의 광을 제공할 수 있다. 또한, 서로 다른 색좌표를 갖는 제 1 및 제 2 LED (124a, 124b)를 교대로 배열함으로써, 휘도가 균일해지는 효과가 있다.
본 발명에서는 서로 다른 색좌표를 갖는 두 종류의 LED가 사용한 예를 설명했지만 이제 한정되지는 않는다. 설계에 따라서 세 종류 이상의 서로 다른 색좌표를 갖는 LED가 사용되어 액정표시장치의 백라이트 유닛을 구성할 수도 있다.
본 발명의 백라이트 유닛에서는, 제 1 색좌표를 갖는 제 1 LED(232b)와 제 2 색좌표를 갖는 제 2 LED(234b)가 교대로 배열됨으로써, 가법혼색 원리에 의해 균일한 휘도 및 색감을 갖는 빛을 공급한다.
따라서, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 균일한 휘도 및 색감을 갖는 영상을 구현하게 된다.
또한, 서로 다른 색좌표를 갖는 LED를 서로 다른 LED 인쇄회로기판에 실장하고 상하로 겹쳐지도록 하는 듀얼 구조의 LED 백라이트 유닛을 제공함으로써, LED를 LED 인쇄회로기판에 실장하는 과정에서 발생할 수 있는 불량 발생 확률이 최소화된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 자명할 것이다.
10: 액정패널 20: 백라이트 유닛
22: 도광판 24: 반사판
232a, 234a: LED 인쇄회로기판부 232b, 234b: LED
130: 메인 프레임 244: 돌출부
246, 248: 홈

Claims (10)

  1. 도광판과;
    상기 도광판의 일측에 위치하는 제 1 LED 인쇄회로기판부와;
    상기 제1 LED 인쇄회로기판부에 실장되며 제 1 색좌표를 갖는 제 1 LED를 포함하는 제 1 LED 어셈블리와;
    상기 제 1 LED 인쇄회로기판부와 마주하는 제 2 LED 인쇄회로기판부와;
    상기 제 2 LED 인쇄회로기판부에 실장되며 상기 제 2 색좌표를 갖는 제 2 LED를 포함하는 제 2 LED 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 LED 어셈블리와 제 2 LED 어셈블리는 메인프레임에 조립되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 LED 어셈블리와 제 2 LED 어셈블리는 벤딩부로 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 LED와 상기 제 2 LED는 상기 도광판의 일측에 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 LED와 제 2 LED 는 LED 패키지의 측면으로 빛이 방출되는 사이드-뷰 타입인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 액정패널과;
    액정패널의 측면을 감싸는 메인프레임과;
    도광판과;
    상기 도광판의 일측에 위치하는 제 1 LED 인쇄회로기판부와;
    상기 제1 LED 인쇄회로기판부에 실장되며 제 1 색좌표를 갖는 제 1 LED를 포함하는 제 1 LED 어셈블리와;
    상기 제 1 LED 인쇄회로기판과 마주하는 제 2 LED 인쇄회로기판과;
    상기 제 2 LED 인쇄회로기판에 실장되며 제 2 색좌표를 갖는 제 2 LED를 포함하는 제 2 LED 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 제 1 LED와 상기 제 2 LED는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 LED어셈블리와 제 2 LED어셈블리는 상기 메인프레임에 조립되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메인 프레임의 일측에는 다수의 돌출부가 형성되어 교대로 위치하는 제 1 및 제 2 홈을 형성하고,
    상기 제 1 LED는 상기 제 1 홈에 삽입되며 상기 제 2 LED는 상기 제 2 홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 LED어셈블리와 제 2 LED어셈블리는 벤딩부를 통해 연결되는 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 LED와 상기 제 2 LED는 LED 패키지 측면으로 빛이 방출되는 사이드-뷰 타입인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112413469A (zh) * 2020-11-03 2021-02-26 浙江凯耀照明有限责任公司 一种侧发光式面板灯
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