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KR-102960837-B1 - Electronic Blackboard Device with Modular Backlight Units Enabling Local Dimming and Power Saving

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Abstract

본 발명은 모듈화 백라이트유닛을 이용한 전력저감형 전자칠판장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패키지하우징을 구비하지 않은 복수의 LED모듈이 알루미늄기판 상에 직접 실장되고, 구동모듈 및 분배포트를 포함하는 모듈화 백라이트유닛으로 구성됨으로써, 대형 전자칠판장치의 광원 구조를 단순화하고 고밀도의 LED 배치를 가능하게 하여, 화면 휘도와 색재현성을 향상시키는 동시에 전력 소모를 저감할 수 있는, 모듈화 백라이트유닛을 이용한 전력저감형 전자칠판장치에 관한 것이다.

Inventors

  • 주영학
  • 박지철

Assignees

  • 주식회사 대림시스템

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251016

Claims (12)

  1. 전자칠판장치에 있어서, 사각 플레이트 형상을 가지는 백라이트유닛; 상기 백라이트유닛 상에 배치되는 확산시트; 상기 확산시트 상에 배치되는 액정패널; 상기 액정패널 상에 배치되는 커버글라스;를 포함하고, 상기 백라이트유닛은, 사각형 형태의 알루미늄기판; 상기 알루미늄기판 상에 배치되고, 각각은 패키지하우징을 구비하지 않고 알루미늄기판 상에 직접 실장되는 복수의 LED모듈; 및 상기 알루미늄기판 상에 배치되고, 각각이 기설정된 개수의 LED모듈을 독립적으로 제어하는 복수의 구동모듈;을 포함하고, 복수 개가 가상의 평면 상에서 액정패널의 표시영역을 커버할 수 있도록 배치되고, 상기 복수의 LED모듈 각각은, 상기 알루미늄기판 상에 배치되는 절연층; 상기 절연층 상에 배치되는 금속전극층; 상기 금속전극층과 전기적으로 접속되도록 배치되는 솔더범프; 상기 솔더범프 상에 배치되고, 활성면이 상기 알루미늄기판을 향하도록 배향되는 발광층; 상기 발광층 상에 배치되는 모듈기판; 및 상기 절연층, 금속전극층, 솔더범프, 발광층, 및 모듈기판을 감싸도록 배치되는 투명수지부;를 포함하는, 전자칠판장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 백라이트유닛은, 외부로부터 제어신호를 수신해서 상기 복수의 구동모듈에 제어신호를 분배하는 분배포트;를 더 포함하는, 전자칠판장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 투명수지부는, 외측 표면이 볼록한 돔 형상으로 성형되고, 1.3 내지 1.6의 굴절율을 가지고, 300 내지 800nm의 파장범위의 광선에 대해 60 내지 99%의 투과율을 가지는, 전자칠판장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄기판에는 평면 방향으로 관통되어 사각형 형상을 가지는 복수의 서포트수용홈이 형성되고, 상기 백라이트유닛은, 상기 알루미늄기판의 상면으로부터 상기 확산시트를 기설정된 간격만큼 이격되도록 지지하는 서포트부재;를 더 포함하고, 상기 서포트부재는, 사각의 플레이트이고, 상기 서포트수용홈의 내측으로 삽입되는 서포트바닥판; 및 상기 서포트바닥판으로부터 상측방향으로 돌출되고, 상측으로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 원추형의 핀요소;를 포함하는, 전자칠판장치.
  6. 전자칠판장치에 있어서, 사각 플레이트 형상을 가지는 백라이트유닛; 상기 백라이트유닛 상에 배치되는 확산시트; 상기 확산시트 상에 배치되는 액정패널; 상기 액정패널 상에 배치되는 커버글라스;를 포함하고, 상기 백라이트유닛은, 사각형 형태의 알루미늄기판; 상기 알루미늄기판 상에 배치되고, 각각은 패키지하우징을 구비하지 않고 알루미늄기판 상에 직접 실장되는 복수의 LED모듈; 및 상기 알루미늄기판 상에 배치되고, 각각이 기설정된 개수의 LED모듈을 독립적으로 제어하는 복수의 구동모듈;을 포함하고, 복수 개가 가상의 평면 상에서 액정패널의 표시영역을 커버할 수 있도록 배치되고, 상기 전자칠판장치는, 인접하게 배치된 백라이트유닛 각각을 연결하는 허브기판부;를 더 포함하고, 상기 허브기판부는, 스트립 형상을 가지는 기판이고, 복수 개의 백라이트유닛이 서로 인접하게 배치되는 경우에 각각의 백라이트유닛의 알루미늄기판의 배면에 결합되는 결합스트립; 및 상기 결합스트립의 상면에 배치되고, 인접한 백라이트유닛 사이에서 전력 및 제어신호를 분배 혹은 전송하는 허브커넥터;를 포함하는, 전자칠판장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 알루미늄기판에는 양측 측면 모서리에는 서로 마주보도록 내측으로 파인 복수의 측면홈부가 형성되고, 상기 허브커넥터는, 인접하게 배치된 두 개의 백라이트유닛의 측면홈부들이 좌우방향으로 정렬됨에 따라 형성되는 공간 내에 배치되며, 상기 결합스트립이 복수의 백라이트유닛을 연결하는 경우 인접한 백라이트유닛 사이마다 하나씩 배치되는, 전자칠판장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 전자칠판장치는, 복수의 상기 백라이트유닛의 각각의 LED모듈은 위치적으로 상응하는, 액정패널에서 표시되는 화면의 부분영역의 휘도가 기설정된 기준 이상인 경우에 동작하도록 제어되는, 전자칠판장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 백라이트유닛은, 500 내지 2000 니트의 밝기를 제공하는, 전자칠판장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 백라이트유닛은, 국제 표준 색영역(DCI-P3 기준) 90 내지 105%의 색재현율을 제공하는, 전자칠판장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 백라이트유닛은, 500,000:1 내지 1,000,000:1의 명암비 및 85% 내지 95% 휘도균일도를 제공하는, 전자칠판장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 백라이트유닛의 배면을 덮는 후면프레임;을 더 포함하고, 상기 후면프레임은 내측으로 오목하게 절곡된 판 형상을 가지되, 바닥면 중 일부 구간이 하측방향으로 오목하게 파여 케이블이 통과되는 배선홈이 형성된, 전자칠판장치.

Description

모듈화 백라이트유닛을 이용한 전력저감형 전자칠판장치{Electronic Blackboard Device with Modular Backlight Units Enabling Local Dimming and Power Saving} 본 발명은 모듈화 백라이트유닛을 이용한 전력저감형 전자칠판장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패키지하우징을 구비하지 않은 복수의 LED모듈이 알루미늄기판 상에 직접 실장되고, 구동모듈 및 분배포트를 포함하는 모듈화 백라이트유닛으로 구성됨으로써, 대형 전자칠판장치의 광원 구조를 단순화하고 고밀도의 LED 배치를 가능하게 하여, 화면 휘도와 색재현성을 향상시키는 동시에 전력 소모를 저감할 수 있는, 모듈화 백라이트유닛을 이용한 전력저감형 전자칠판장치에 관한 것이다. 전자칠판장치는 백라이트가 제공하는 광원을 통해 영상을 구현하는 액정패널을 포함하고, 사용자의 터치나 스타일러스 입력을 감지하여 액정 상에 시각적으로 표시하는 장치에 해당한다. 이와 같은 전자칠판장치는 판서 입력과 영상 디스플레이가 동시에 가능하여 강의실, 회의실, 원격수업 등 다양한 환경에서 널리 사용되고 있으며, 특히 최근에는 원격 교육의 확산과 협업 중심의 업무 환경 변화에 따라 대형 전자칠판장치의 수요가 지속적으로 증가하는 추세이다. 종래의 전자칠판장치에서 사용되는 백라이트는 바(bar) 형태의 기판 상에 다수의 SMD 타입 LED가 패키지하우징과 함께 실장된 구조가 일반적이었다. 그러나 이와 같은 구조에서는 LED가 일정 간격으로만 배치될 수 있어 단위 면적당 광원 밀도를 높이는 데 한계가 있으며, 패키지 구조에 따른 방열 비효율과 부피 증가 문제도 뒤따른다. 또한 모든 LED가 일괄적으로 점등되거나 소등되는 단순 동작 방식을 가지므로, 화면의 일부 영역에서 어두운 영상이 표시되는 경우에도 전체 백라이트가 동시에 구동되어 불필요한 전력 소모와 발열이 발생하고, 결과적으로 명암비 저하와 색상 불균일 현상이 나타나 화질 개선에 한계가 있었다. 따라서, LED모듈을 패키지하우징 없이 알루미늄기판 상에 직접 실장하고, 각 모듈을 독립적으로 구동할 수 있는 구조가 요구되는 실정이다. 이러한 구조는 동일한 면적에 더 많은 LED를 집적할 수 있어 고밀도의 광원 배치가 가능하고, 발열이 효과적으로 분산되며, 결과적으로 고휘도·고명암비의 구현과 동시에 안정적인 색재현 특성을 확보할 수 있다. 나아가 이러한 고효율 백라이트유닛을 대형 전자칠판에 적용함으로써, 불필요한 전력 소모를 저감하고 에너지 비용을 절감하는 동시에, 장치의 신뢰성과 내구성을 향상시키는 것이 시급한 과제이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치의 측면측 분해도를 개략적으로 도시한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치 및 종래의 전자칠판 각각의 분해사시도를 개략적으로 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 백라이트유닛의 배열 상태 및 각각의 백라이트유닛의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도 5는 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 LED모듈 각각에 대한 사항을 개략적으로 도시한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도를 개략적으로 도시한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알고리즘보드가 수행하는 단계에 대한 사항을 개략적으로 도시한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알고리즘보드가 수행하는 단계를 예시적으로 도시한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동데이터가 보정되는 과정을 예시적으로 도시한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트모듈이 국부적으로 구동되는 상태를 개략적으로 도시한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄기판의 평면도를 도시한다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트모듈이 나란하게 연결된 상태의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트모듈의 일부 영역의 확대도를 개략적으로 도시한다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치의 단면도의 확대도를 개략적으로 도시한다. 이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 이 때 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치(1)에 대하여 상세하게 서술하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치(1)의 사시도를 개략적으로 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치(1)의 측면측 분해도를 개략적으로 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자칠판장치(1)는, 사각형 형태의 알루미늄기판(1100), 및 상기 알루미늄기판(1100) 상에 배치된 복수의 LED모듈(1200)을 포함하는 복수의 백라이트유닛(1000); 상기 복수의 백라이트유닛(1000) 상에 배치되는 액정패널(2000); 상기 액정패널(2000) 상에 배치되는 커버글라스(3000); 및 상기 백라이트유닛(1000) 및 액정패널(2000)을 제어하는 제어부(5000);를 포함할 수 있다. 이때 상기 복수의 백라이트유닛(1000)은 액정패널(2000)의 표시영역(DA)을 커버할 수 있도록 n×m 배열로 배치되고 (여기서, n과 m은 자연수), 상기 복수의 LED모듈(1200) 각각은 패키지하우징을 구비하지 않고 알루미늄기판(1100) 상에 직접 실장되고, 상기 제어부(5000)에 의하여 복수의 백라이트유닛(1000)에 포함되는 상기 복수의 LED모듈(1200) 각각이 모두 독립적으로 구동될 수 있고, 상기 복수의 백라이트유닛(1000) 각각에 포함된 복수의 LED모듈(1200)은, 위치적으로 상응하고 액정패널(2000)에서 표시되는 화면의 분할영역(DZ)의 휘도가 기설정된 기준 이상인 경우에 동작하도록 제어될 수 있다. 또한, 상기 전자칠판장치(1)는, 상기 커버글라스(3000)의 일측 가장자리를 따라 배치되는 적외선발광부(6100) 및 상기 커버글라스(3000)의 타측 가장자리를 따라 상기 적외선발광부(6100)와 마주보도록 배치되는 적외선수광부(6200)를 포함하는 적외선센서부(6000);를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자칠판장치(1)는, 대형 디스플레이로서 판서 및 영상 표시 기능을 동시에 제공하는 장치이다. 상기 전자칠판장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 광원으로 구성되는 백라이트유닛(1000), 상기 백라이트유닛(1000) 상에 배치되어 영상을 표시하는 액정패널(2000), 상기 액정패널(2000)의 전면에 배치되는 커버글라스(3000), 상기 백라이트유닛(1000) 및 액정패널(2000)을 제어하는 제어부(5000), 그리고 사용자의 입력을 감지하는 적외선센서부(6000)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전면프레임(FF)과 후면프레임(BF)은 각 구성요소를 기계적으로 지지하고, 장치의 외형을 형성하는 역할을 수행한다. 상기 백라이트유닛(1000)은 사각형 형태의 알루미늄기판(1100)과, 상기 알루미늄기판(1100) 상에 직접 실장된 복수의 LED모듈(1200)을 포함한다. 각 LED모듈(1200)은 패키지 하우징을 구비하지 않고 기판 상에 직접 실장되는 구조로 되어, 발열 특성이 개선되고, 얇은 형상의 구현이 가능하다. 특히, 상기 복수의 백라이트유닛(1000)은 전자칠판장치(1)의 표시영역(DA)을 전체적으로 커버할 수 있도록 n×m 배열(여기서, n과 m은 자연수)로 배치된다. 즉, 개별