CN104537954A - 平面显示装置及背光产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平面显示装置及背光产生方法，平面显示装置包含有框体和设置于框体上的显示面板以及背光模组，背光模组相应于显示面板，用以提供显示面板的背光，其中背光模组具有可产生第一色光束的光源，第一色光束的波长落于发射波长范围中，且发射波长范围为457.5纳米(nm)至465纳米。本发明的平面显示装置藉由对其中蓝光LED晶片所射出的蓝色光的波长进行设定，从而能有效地去除或降低具有伤害性的蓝色光波段以保护使用者的眼睛；同时未造成硬件成本的增加。

Description

平面显示装置及背光产生方法

技术领域

本发明是有关于一种平面显示装置及背光产生方法，尤指一种藉由对其中蓝光LED晶片所射出的蓝色光的波长进行设定，从而能有效地去除或降低具有伤害性的蓝色光波段以保护使用者的眼睛的平面显示装置及背光产生方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为一种以半导体材料制成的固态发光元件，具有体积小、发热度低、高照明、耗电量小、适合量产与寿命长等性能，故目前业界于各种照明装置或背光模组上，普遍多已采用发光二极管作为其发光光源的应用；例如一般的平面显示装置多半是以此类光源作背光模组的设置。为了使此类背光模组能于平面显示装置中提供显示上更佳的照明，如何让各色光均匀混合成所需的白色光，已为所属产业的重要发展目标。

目前应用发光二极管制成背光模组以产生白色光的技术，其中一种是使用可发射出蓝色光的发光二极管晶片(例如InGaN(氮化铟镓)的蓝光LED)，并搭配使用可被蓝色光激发而产生黄色光的荧光粉(例如YAG(钇铝石榴石)荧光粉)，从而使蓝色光再和所产生的黄色光相互混合而形成出白色光。另一方面，可以直接利用红光、绿光、蓝光的三种LED晶片(可个别组合或同一封装)的组合方式混合成白色光。

此外，由于白色光是由红色(Red)光、绿色(Green)光、蓝色(Blue)光所混合而成，而红色光与绿色光的混合形成黄色光，因此于背光模组中亦能使用可被紫外光或近紫外光激发而分别产生红色光、绿色光与蓝色光的三种荧光粉，三种色光相互混合以形成出白色光。另外，目前技术也已能够以蓝光LED晶片搭配可被蓝色光激发而分别产生红色光与绿色光的两种荧光粉的方式以形成出白色光。

是以，此白色光便为背光模组的背光源。然而，由于背光模组中的相关混光结构可能会造成各个色光的混合不均，使得混合后的白色光有色偏的情形；例如蓝色色偏，进而影响了影像显示上的演色性。除此之外，由于蓝色光具有相对较短的波长，较容易造成散射或漫射等情形而未能有效地对荧光粉进行激发，因而产生蓝色色偏。

另一方面，就显示装置的色彩制定来说，目前主要包含有NTSC(NationalTelevision System Committee)、sRGB(Standard Red Green Blue)、Adobe RGB等几种类型，各类型在色空间(color space)上具有各自所属的色域。其中sRGB的色域约是占NTSC的色域的72％，而Adobe RGB的色域则是较sRGB的色域更为宽广而为高演色性。根据目前技术，一般使用sRGB类型的平面显示装置，其中背光模组的蓝光LED晶片可运作波长范围是在445～455纳米(nm)之间，而AdobeRGB类型的则是在445～450纳米(nm)之间。

于一般平面显示装置的前方量测其所形成的光的亮度(单位流明)对应于所属波长的实际量测结果可如图1与图2所示；其中图1是sRGB类型的平面显示装置的实际量测结果，而图2则是Adobe RGB类型的平面显示装置的实际量测结果。根据此二图所示可知，所量测到的光对应地形成了红色光、绿色光与蓝色光三个峰值。另外，于此二图中皆设定其背光模组所使用的蓝光LED晶片以波长为445纳米(nm)的蓝色光加以射出，也就是所量测到的蓝色光的峰值位置所对应的波长大小约为445纳米(nm)。

承上所述，各个色光于分布上所对应的亮度大小，与混合后白色光的演色性有关。而无论是sRGB类型或Adobe RGB类型，皆可见其蓝色光具有相对较高的亮度，并且由于混合的机制使得此二类型皆产生波长比蓝色光的峰值更短的光；例如紫色光。由图1与图2所示可知，于该等平面显示装置的前方所量测到的光的波长最短可达到约410纳米(nm)。

然而根据医学研究，射出的光的波长落在380～420纳米(nm)的范围内时，也就是在可见光光谱上相对为最短的波段，光的能量将会对使用者的眼睛造成疲劳、酸痛等影响，严重时甚至会造成视力下降或视网膜病变等伤害情形。就上述两种类型的平面显示装置的实际量测结果来说，会造成影响的部份为波长在410～420纳米(nm)之间的光。虽然此波段的光的亮度不大，但仍旧不适合观看；而且若背光模组因故呈现出蓝色色偏时，所造成的伤害将会更大。

目前技术针对平面显示装置的蓝光伤害情形已可采取几种因应措施：其一是在装置上执行低蓝光模式，也就是采用应用程序的方式以控制背光模组的蓝色光所射出的亮度；但因为蓝色光的亮度受到降低，相对地会造成黄色光(可由红色光与绿色光所混合)的亮度较高，使得混合后的白色光反而会有黄色色偏的情形。另一方式，则是藉由设置可滤除相关波长的膜片以使特定短波的光不会射出；但此一方式需作硬体元件的额外制备，从而增加了生产成本。

由此可知，针对此一问题，相关的因应措施仍存在着许多待改善的缺失，故并非最佳的解决手段。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种平面显示装置及背光产生方法。其主要特征在于藉由对其中蓝光LED晶片所射出的蓝色光的波长进行设定，从而能有效地去除或降低具有伤害性的蓝色光波段以保护使用者的眼睛，以解决现有技术中因蓝光色偏而对人眼造成伤害的问题。

本发明为一种平面显示装置，包含有框体和设置于该框体上的显示面板以及背光模组。该背光模组相应于该显示面板，用以提供该显示面板的背光。其中该背光模组具有可产生第一色光束的光源，该第一色光束的波长落于发射波长范围中，且该发射波长范围为457.5纳米(nm)至465纳米。

作为进一步可选的技术方案，该发射波长范围具有第一波段、第二波段和第三波段，该第一色光束的波长落于该第一波段、该第二波段和该第三波段中的其一；其中该第一波段为457.5纳米至460纳米，该第二波段为460纳米至462.5纳米，该第三波段为462.5纳米至465纳米。

作为进一步可选的技术方案，该背光模组具有混光单元，设置于该框体上并位于该光源的前方，该混光单元用以将该第一色光束进行混光，而形成提供该显示面板的背光。

作为进一步可选的技术方案，该混光单元于混光时还产生第二色光束和第三色光束，使得该第一色光束再与该第二色光束和该第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至590纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

作为进一步可选的技术方案，该混光单元将该第一色光束与第二色光束和第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至580纳米，而第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

本发明还提供一种背光产生方法，应用于平面显示装置上，该平面显示装置包含有显示面板和背光模组，该背光模组用以提供该显示面板的背光，而该方法包含下列步骤：使该背光模组的光源以发射波长范围中之一波长产生第一色光束；其中该发射波长范围为457.5纳米(nm)至465纳米。

作为进一步可选的技术方案，该发射波长范围具有第一波段、第二波段和第三波段，而该第一色光束的波长落于该第一波段、该第二波段和该第三波段中的其一；其中该第一波段为457.5纳米至460纳米，该第二波段为460纳米至462.5纳米，该第三波段为462.5纳米至465纳米。

作为进一步可选的技术方案，该背光模组具有混光单元，设置于该光源的前方，该混光单元用以将该第一色光束进行混光，而形成提供该显示面板的背光。

作为进一步可选的技术方案，该混光单元于混光时还产生第二色光束和第三色光束，使得该第一色光束再与该第二色光束和该第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至590纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

作为进一步可选的技术方案，该混光单元将该第一色光束与第二色光束和第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至580纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

与现有技术相比，本发明的平面显示装置藉由对其中蓝光LED晶片所射出的蓝色光的波长进行设定，从而能有效地去除或降低具有伤害性的蓝色光波段以保护使用者的眼睛；同时未造成硬件成本的增加。

附图说明

图1为于一sRGB类型的平面显示装置的前方量测其所形成的光的亮度对应于所属波长的实际量测结果。

图2为于一Adobe RGB类型的平面显示装置的前方量测其所形成的光的亮度对应于所属波长的实际量测结果。

图3为本发明第一实施例所提出的平面显示装置1的剖视图。

图4为于本发明第一实施例的平面显示装置1的前方量测其所形成的光的亮度对应于所属波长的实际量测结果。

图5为于本发明第二实施例的平面显示装置的前方量测其所形成的光的亮度对应于所属波长的实际量测结果。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。

现以一第一实施例进行本发明所提出的平面显示装置及应用于其上的背光产生方法的实施说明。

请参阅图3，为第一实施例所提出的平面显示装置1的剖视图。如图3所示，平面显示装置1主要包含有背光模组10、框体11、导光板16、扩散组件17以及显示面板18；其中背光模组10包含有光源12和混光单元14。背光模组10、导光板16、扩散组件17与显示面板18设置于框体11上，且背光模组10相应于显示面板18，用以提供显示面板18的背光。

于此第一实施例中，图3是以一种侧入式的背光结构作实施说明，也就是背光模组10位于整体装置的侧面并藉由导光板16与扩散组件17对光线作均匀化。本发明的主要特征在于针对光源12所产生的第一色光束，具体来说为蓝色光，进行可运作波长的设定，进而达到避免造成使用者眼睛伤害的目的。是以，本发明的概念不限于图3所示的结构，也就是亦可采用例如直下式的背光结构。

承上所述，本发明所使用的光源12为蓝光LED晶片，其并根据发射波长范围来产生出蓝色光。发射波长范围的数值为457.5纳米(nm)至465纳米(nm)；经由实际测试与比对分析后，其数值确实能达到本发明的去除短波蓝光的目的。是以，本发明的背光产生方法主要便是使光源12以发射波长范围中之波长产生出蓝色光并进行混合。详细的设定与量测结果说明如后。

进一步来说，基于对蓝光LED晶片射出蓝色光所能允许的误差的考量，本发明还将发射波长范围分成第一波段、第二波段和第三波段等三种波段；其中第一波段为457.5纳米(nm)至460纳米(nm)，第二波段为460纳米至462.5纳米(nm)，第三波段为462.5纳米至465纳米(nm)。需注意的是，本发明对于相关波长范围或波段的大小设定包含了各自的边界极值。

一般来说，若多晶粒所射出的同一色光其波长不均匀或相差过大时，也会有色偏的情形。是以，本发明对于各个波段的极值间距大小设计为2.5纳米(nm)，因而可有效避免同色的色偏。于实际制作上，可将晶圆分成三个区域以对应上述三种波段，再将晶圆切割而使每一晶片仅对应于一种波段。换句话说，晶片于运作时所射出的蓝色光的波长落于第一波段、第二波段和第三波段中的其一而已；也就是光源12仅会对应三种波段中的一种波段。

于此第一实施例中，平面显示装置1为sRGB类型，并且于混光单元14中以容置可被蓝色光激发而分别产生绿色光与红色光的两种荧光粉作实施说明。位于光源12的前方的混光单元14以空心的透明材料所构成；例如玻璃管，用以容置所述的两种荧光粉。如现有技术所述，混光单元14于混光时以光源12所射出的蓝色光激发等荧光粉而另产生第二色光束和第三色光束，也就是绿色光与红色光；被激发而射出的绿色光与红色光将再与蓝色光进行相互混合以形成出白色光，并由混光单元14的前方射出，以提供显示面板18的背光。

承上所述，在采用绿色、红色两种荧光粉的设计下，所产生的绿色光的波长可从500纳米(nm)至590纳米(nm)，而所产生的红色光的波长可从570纳米至760纳米。此部份的应用和现有技术相同，也就是在应用本发明的发射波长范围所产生的蓝色光所激发而出的绿色光与红色光的波长范围，仍能有效地混合出所需的白色光。当然，本发明的概念不限于以绿色、红色两种荧光粉的方式作容置。如现有技术所述，亦可搭配使用可被蓝色光激发而产生黄色光的荧光粉(例如YAG(钇铝石榴石)荧光粉)作本发明的实施。而第一实施例中的绿色光与红色光的混合结果其实就是黄色光。

请参阅图4，为于第一实施例的平面显示装置1的前方量测其所形成的光的亮度(单位流明)对应于所属波长的实际量测结果。于图4的示意中包含有两曲线，其中虚线部份C11为现有技术图1的量测结果，而粗实线部份C12则才为本发明第一实施例的量测结果，藉以相互比较两者的差异。于此图中，设定光源12所使用的蓝光LED晶片以波长为460纳米(nm)的蓝色光加以射出，也就是采用第一波段的极大值或第二波段的极小值，而所量测到的蓝色光的峰值位置所对应的波长大小约为460纳米(nm)。

如图4所示，类似地，粗实线部份C12亦对应地形成了红色光、绿色光与蓝色光等三个峰值。和现有技术的虚线部份C11相比，两者的红色光、绿色光与蓝色光的峰值亮度互有高低差异；其中本发明的红色光的峰值亮度较低，但峰值波长较长；本发明的绿色光的峰值亮度较高，但峰值波长却差不多。然而，针对蓝色光的部份，虽然本发明的蓝色光的峰值亮度较高，但因所使用的蓝色光为460纳米(nm)，使得峰值波长较长(图1的蓝色光为445纳米(nm))，从而因此成功地将蓝色光的范围往长波位移(shift)，也就是于平面显示装置1的前方所量测到的光的波长最短仅约425纳米(nm)。

换句话说，对于人眼最容易造成伤害的380～420纳米(nm)的此一波段，其能量较大的蓝色光(或为频谱上的紫色光)已可被完全去除。更进一步来说，于图4所标示的标示线L1指出波长为450纳米(nm)的位置，粗实线部份C12在标示线L1以左所占的面积远少于虚线部份C11所占的面积，也就是本发明能有效减少波长在450纳米(nm)以下的蓝色光。根据一实际量测结果，相较于现有技术，本发明能减少此部份的蓝色光约达60％。

现以一第二实施例进行本发明所提出的平面显示装置及应用于其上的背光产生方法的实施说明。第二实施例和第一实施例的差异仅在于所应用的平面显示装置的类型；第二实施例的平面显示装置为Adobe RGB类型。

根据目前技术，Adobe RGB类型的平面显示装置为一种广色域、高演色性的高阶显示器。为达到此一高演色性标准，平面显示装置的背光模组是主要关键。目前除了以冷阴极管(CCFL)的方式设置其背光模组外，还可以直接利用红光、绿光、蓝光的三种LED晶片的组合方式作为背光。是以，本发明可针对其中的蓝光LED晶片进行如同第一实施例的可运作波长的设定，从而同样能达到避免造成使用者眼睛伤害的目的。

于此第二实施例中，针对包括发射波长范围的数值和三种波段的设定等，皆与第一实施例相同。其次，由于Adobe RGB类型的平面显示装置并不使用荧光粉，因此不使用图3中为玻璃管的混光单元14，而需改用光学膜进行混光。换句话说，第二实施例的背光模组将具有三个光源；除了蓝光LED晶片外，所使用的绿光LED晶片所产生的绿色光的波长可为500纳米(nm)至580纳米(nm)，而所使用的红光LED晶片所产生的红色光的波长可为570纳米至760纳米，此部份也和现有技术相同而能有效地混合出白色光。

请参阅图5，为于第二实施例的平面显示装置的前方量测其所形成的光的亮度(单位流明)对应于所属波长的实际量测结果。类似地，于图5的示意中包含有两曲线，其中虚线部份C21为现有技术图2的量测结果，而粗实线部份C22则才为本发明第二实施例的量测结果，藉以相互比较两者的差异。于此图中，设定光源所使用的蓝光LED晶片以波长为460纳米(nm)的蓝色光加以射出，因此所量测到的对应峰值也约为460纳米(nm)。

如图5所示，类似地，粗实线部份C22亦对应地形成了红色光、绿色光与蓝色光等三个峰值。和现有技术的虚线部份C21相比，两者的红色光、绿色光与蓝色光的峰值亮度差异并不大。然而，针对蓝色光的部份，本发明因使用460纳米(nm)的蓝色光，使得峰值波长较长(图2的蓝色光为445纳米(nm))，从而也同样成功地将蓝色光的范围往长波位移(shift)，也就是于平面显示装置的前方所量测到的光的波长最短仅约425纳米(nm)。

类似地，对于人眼最容易造成伤害的380～420纳米(nm)的此波段，其能量较大的蓝色光(或为频谱上的紫色光)已被完全去除。更进一步来说，于图5所标示的标示线L2指出波长为450纳米(nm)的位置，粗实线部份C22在标示线L2以左所占的面积远少于虚线部份C21所占的面积，也就是本发明能有效减少波长在450纳米(nm)以下的蓝色光。根据一实际量测结果，相较于现有技术，本发明能减少此部份的蓝色光约达60％。

综上所述，在需以蓝光LED晶片作为背光模组的平面显示装置上，本发明并不采用应用程序的方式来控制其蓝色光的亮度，而是直接对所射出的蓝色光的波长进行特殊的设定。如此，本发明除了能避免现有技术的黄色色偏的情形外，实际量测的结果也发现可有效地去除或降低具有伤害性的蓝色光波段。另一方面，本发明并不需要制备额外的硬体元件，也就是已能在不增加生产成本的条件下提出最佳的解决手段。

是故，本发明能有效解决现有技术中所提出的相关问题，而能成功地达到本案发展的主要目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种平面显示装置，其特征在于，该平面显示装置包含有：

框体；

显示面板，设置于该框体上；以及

背光模组，设置于该框体上并相应于该显示面板，该背光模组用以提供该显示面板的背光；

其中该背光模组具有可产生第一色光束的光源，该第一色光束的波长落于发射波长范围中，且该发射波长的范围为457.5纳米(nm)至465纳米。

2.如权利要求1所述的平面显示装置，其特征在于该发射波长范围具有第一波段、第二波段和第三波段，该第一色光束的波长落于该第一波段、该第二波段和该第三波段中的其一；其中该第一波段为457.5纳米至460纳米，该第二波段为460纳米至462.5纳米，该第三波段为462.5纳米至465纳米。

3.如权利要求1所述的平面显示装置，其特征在于该背光模组具有混光单元，设置于该框体上并位于该光源的前方，该混光单元用以将该第一色光束进行混光，而形成提供该显示面板的背光。

4.如权利要求3所述的平面显示装置，其特征在于该混光单元于混光时还产生第二色光束和第三色光束，使得该第一色光束再与该第二色光束和该第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至590纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

5.如权利要求3所述的平面显示装置，其特征在于该混光单元将该第一色光束与第二色光束和第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至580纳米，而第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

6.一种背光产生方法，应用于平面显示装置上，该平面显示装置包含有显示面板和背光模组，该背光模组用以提供该显示面板的背光，其特征在于该方法包含下列步骤：

使该背光模组的光源以发射波长范围中的波长产生第一色光束；

其中该发射波长范围为457.5纳米(nm)至465纳米。

7.如权利要求6所述的背光产生方法，其特征在于该发射波长范围具有第一波段、第二波段和第三波段，而该第一色光束的波长落于该第一波段、该第二波段和该第三波段中的其一；其中该第一波段为457.5纳米至460纳米，该第二波段为460纳米至462.5纳米，该第三波段为462.5纳米至465纳米。

8.如权利要求6所述的背光产生方法，其特征在于该背光模组具有混光单元，设置于该光源的前方，该混光单元用以将该第一色光束进行混光，而形成提供该显示面板的背光。

9.如权利要求8所述的背光产生方法，其特征在于该混光单元于混光时还产生第二色光束和第三色光束，使得该第一色光束再与该第二色光束和该第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至590纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。

10.如权利要求8所述的背光产生方法，其特征在于该混光单元将该第一色光束与第二色光束和第三色光束进行混光；该第二色光束的波长为500纳米至580纳米，该第三色光束的波长为570纳米至760纳米。