CN104848093A - 具蓝光伤害改善设计的背光模块及使用其的显示模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的背光模块包含光源，其产生背光。背光具有以波长λ为自变量的频谱T(λ)，并定义有以波长λ为自变量的指标函数F(λ)：F(λ)＝T(λ)*B(λ)，其中B(λ)为蓝害函数(Blue Hazard Function)。指标函数F(λ)在波长430nm至490nm间具有第一指标波峰，在波长495nm至565nm间具有第二指标波峰。第一指标波峰的峰值与第二指标波峰的峰值的比值介于12.1至15.7之间。
Description
技术领域
本发明关于一种背光模块及使用其的显示模块；具体而言，本发明关于一种具蓝光伤害改善设计的背光模块及使用其的显示模块。
背景技术
随着显示器技术的进步，有许多产品能提供高画质的影像。就背光模块而言，过去以荧光灯管作为背光源的方式已逐渐由发光二极管取代。发光二极管具有高发光效率及使用寿命长等优点，以发光二极管作为背光源的显示器在相同尺寸下可减少整体体积，达到轻量化的效果。
以发光方式来说，一般常用的发光二极管背光模块使用蓝光发光二极管，藉由蓝光发光二极管晶片发出的蓝光激发荧光粉而产生白光。然而，蓝光发光二极管晶片发出的蓝光的强度相当高，请参考图1的现有背光模块的背光频谱示意图。在图1中绘示的曲线10为现有蓝光发光二极管晶片的背光频谱。如图1所示，现有背光模块在波长400nm至500nm之间(对应蓝光波段)的相对强度较高。
此外，由于蓝光为能量较强的可见光，其穿透角膜的能力较强，蓝光在穿透角膜后大部分能量为视网膜所吸收，对视网膜造成光化学损害。近年陆续有研究指出，长期接触显示器中的高能量波段，对使用者眼睛容易产生不适症状，甚至造成损害，例如白内障或黄斑部病变。人眼长时间接触此波长范围的光线，会对视网膜产生光化学损伤。由上述可知，为减少背光模块发出光线对健康的影响，现有的显示器仍有待改进。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种背光模块，可减少蓝光对眼睛的伤害。
本发明的另一目的在于提供一种显示模块，可减少蓝光波段的强度并维持显示器的光学表现。
背光模块包含光源，其产生背光。背光具有以波长λ为自变量的频谱T(λ)，并定义有以波长λ为自变量的指标函数F(λ)：
F(λ)＝T(λ)*B(λ)，其中B(λ)为蓝害函数(Blue Hazard Function)。指标函数F(λ)在波长430nm至490nm间具有第一指标波峰，在波长495nm至565nm间具有第二指标波峰。第一指标波峰的峰值与第二指标波峰的峰值的比值介于12.1至15.7之间。藉由减少背光的蓝光强度，可减少蓝光对眼睛的伤害。
附图说明
图1为现有背光模块的背光频谱分布示意图；
图2为本发明显示模块的实施例示意图；
图3为光源的实施例示意图；
图4为本发明背光模块的背光频谱分布示意图；
图5为蓝害函数的示意图；
图6为指标函数的分布示意图；
图7为指标函数的半高宽示意图；以及
图8为本发明显示模块的色彩范围示意图。
其中，附图标记：
100 显示模块
110 显示面板
120 背光模块
121 光学膜片
122 光源
124 发光二极管晶片
126 蓝光荧光粉
128 绿光荧光粉
130 红光荧光粉
310,320,330 曲线
400,410,420,430 指标函数
401,411,421,431 第一指标波峰
402,412,422,432 第二指标波峰
500,530,550 色彩范围
A,B,C 区域
w1,w2 半高宽
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提供一种显示模块，具有蓝光伤害改善设计。本发明的显示模块较佳为液晶显示器，其利用发光二极管晶片配合适当的蓝光荧光粉来减少背光模块入射光线中的蓝光强度，以改善传统显示模块对人眼可能产生的伤害。
图2为本发明显示模块100的实施例示意图。如图2所示，显示模块100包含显示面板110及背光模块120。背光模块120设置于显示面板110的一侧，且包含光学膜片121及设置于光学膜片121相反于显示面板110一侧的光源122，以产生背光。图3为光源的实施例示意图。如图3所示，光源122采用发光二极管，其包含发光二极管晶片124。在发光二极管封装内填充有第一荧光粉及第二荧光粉，且第一荧光粉与第二荧光粉为互补色，以形成白光背光。例如图3绘示的实施例，以光源122中所填充的蓝光荧光粉126作为第一荧光粉，而绿光荧光粉128及红光荧光粉130作为第二荧光粉。发光二极管晶片124产生的光线激发蓝光荧光粉126及绿光荧光粉128及红光荧光粉130以形成白色背光。在其它实施例，亦可以蓝光荧光粉作为第一荧光粉，再选用与其为互补色的黄光荧光粉作为第二荧光粉。所述发光二极管晶片124较佳可采用紫外光发光二极管晶片，但不以此为限。
背光模块产生的背光于不同波长分布有背光频谱，此处所称背光可定义为背光源本身产生的光线，亦可为通过背光模块内光学膜片后的光线。请见图4绘示的背光模块的背光频谱分布示意图。在图4中，不同的曲线代表背光模块采用不同光源的背光频谱。其中，曲线310,320,330为采用本发明发光二极管晶片的背光频谱，不同曲线代表本发明发光二极管晶片中的不同蓝光荧光粉量。曲线310至曲线330所对应的背光频谱依序代表填充的蓝光荧光粉含量递减，蓝光荧光粉发光强度以曲线310为参考值，曲线320蓝光荧光粉发光强度降低5％，曲线330蓝光荧光粉发光强度降低10％。如图4所示，采用本发明的背光模块在波长400nm至500nm之间(对应蓝光波段)的相对强度较现有光源明显降低，藉由蓝光荧光粉减量来调整第一荧光粉与第二荧光粉的比例，将可减少蓝光对眼睛的伤害。除此之外，还可藉由提高互补色的荧光粉量来调整第一荧光粉与第二荧光粉的比例，例如将黄光荧光粉的含量调高。对于填充绿光荧光粉与红光荧光粉作为第二荧光粉的情形，则可采取将绿光荧光粉与红光荧光粉含量调高，或至少将绿光荧光粉含量调高的方式，以降低光源中蓝光对眼睛的伤害力。
此外，根据国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)针对光源中的蓝光对人体的影响所制定有关光生物安全性的安全标准IEC62471，其提出与人眼健康有密切关系的蓝害函数(Blue Hazard Function)。如图5所示，B(λ)为蓝害函数，波长范围介于380nm与540nm之间的光线，对视网膜具有不同程度的刺激值。申请人发现，利用蓝害函数作为本发明背光频谱的加权参数，采用本发明的背光模块具有若干特征，于以下内容进一步说明。
图6为指标函数的分布示意图。在图6中的各曲线表示不同背光模块的指标函数，其是前述的背光频谱与蓝害函数的乘积，藉此凸显不同背光模块于波长范围介于380nm与540nm之间发出的背光，对视网膜的刺激程度。详言之，指标函数定义为以波长λ为自变量的一函数F(λ)，具有以下关系：
F(λ)＝T(λ)*B(λ)
其中，T(λ)为背光频谱，B(λ)为蓝害函数。在图6中，虚线绘示的曲线为现有蓝光发光二极管晶片的指标函数400，而实线绘示的曲线为采用本发明发光二极管晶片分别对应背光频谱(310,320,330)的指标函数(410,420,430)。如图6所示，采用本发明的背光模块在对应蓝光波段的相对刺激强度较现有光源明显降低。
进一步观之，指标函数(410,420,430)具有两个波峰，其中指标函数(410,420,430)在波长430nm至490nm间具有第一指标波峰(411,421,431)，其对应背光中由蓝光荧光粉受激发而产生的部分。另外，指标函数(410,420,430)在波长495nm至565nm间具有第二指标波峰(412,422,432)，其对应该背光中由绿光荧光粉受激发而产生的部分。如图6所示，第一指标波峰(411,421,431)的峰值介于0.3至0.5之间，相较于现有光源的第一指标波峰401的峰值(接近1)，已明显降低，可降低高能量的可见光对人眼的刺激。
此外，采用本发明的背光模块在第一、第二指标波峰的峰值比具有比值介于12.1至15.7之间的特征，藉由调整蓝光荧光粉的含量使背光对应的指标函数所具有强度比例关系介于此区间可兼顾人眼保护及色彩表现的效果。参考图7绘示指标函数的半高宽示意图。如图7所示，现有光源的第一指标波峰401的半高宽w1为18nm，本发明光源具有最低刺激强度的第一指标波峰431的半高宽w2为32nm。换言之，以指标函数400的半高宽作为下限值，且以指标函数430的半高宽作为上限值，采用对应此区间范围内的光源，其分布波形涵盖较广的波段范围，减少特定波段对人眼的刺激。利用本发明的背光模块，背光调整使对应的指标函数的第一指标波峰的半高宽介于18nm至32nm之间，藉此可提供人眼较佳的保护。
如前所述，采用本发明的背光模块除了可减少蓝光对眼睛的伤害，还可提供较佳的色彩表现。在测量其色彩表现结果如表1所示：
表1
由表1的数据可知，在白点偏移为可接受范围内，依NTSC的色域标准，采用本发明的背光模块可提供较佳的色彩表现能力，可提供大于NTSC 90％的色彩表现。请进一步参考图8绘示的色彩范围示意图。图8绘示的三角框表示不同背光模块在CIE1931定义的色度坐标中的色彩范围。如图8所示，现有蓝光发光二极管晶片的背光具有色彩范围500，本发明发光二极管晶片的背光具有色彩范围530(对应背光频谱330的光源)，而NTSC的色域标准所界定为色彩范围550。由图8可知，采用本发明的背光模块相对现有光源在区域A(大致对应蓝色光)的范围较为退缩，在区域B(大致对应绿色光)及区域C(大致对应红色光)的范围分布较广。整体而言，采用本发明的背光模块可涵盖NTSC的色域标准所界定为色彩范围，具有较佳的色彩表现，并且在不影响显示效果下提供人眼保护，因而减少蓝光对眼睛的伤害。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。
Claims (13)
1.一种背光模块，其特征在于，包含：
一光源，产生一背光；
其中，该背光具有以波长λ为自变量的一频谱T(λ)，并定义有以波长λ为自变量的一指标函数F(λ)：
F(λ)＝T(λ)*B(λ)
其中：B(λ)为蓝害函数(Blue Hazard Function)
该指标函数F(λ)在波长430nm至490nm间具有一第一指标波峰，在波长495nm至565nm间具有一第二指标波峰；该第一指标波峰的峰值与该第二指标波峰的峰值的比值介于12.1至15.7之间。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光源包含：
一发光二极管晶片；
一第一荧光粉；以及
一第二荧光粉；
其中，该发光二极管晶片产生光线激发该第一荧光粉及该第二荧光粉以形成该背光。
3.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该第一荧光粉与该第二荧光粉为互补色，以形成白色背光。
4.根据权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该第一荧光粉为蓝光荧光粉；该第二荧光粉为黄光荧光粉，或为红光荧光粉与绿光荧光粉的组合。
5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一指标波峰的半高宽介于18nm至32nm之间。
6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一指标波峰的峰值介于0.3至0.5之间。
7.一种显示模块，其特征在于，包含：
一显示面板；以及
一背光模块，包含一光源以产生一背光；
其中，该背光具有以波长λ为自变量的一频谱T(λ)，并定义有以波长λ为自变量的一指标函数F(λ)：
F(λ)＝T(λ)*B(λ)
其中：B(λ)为蓝害函数(Blue Hazard Function)
该指标函数F(λ)在波长430nm至490nm间具有一第一指标波峰，在波长495nm至565nm间具有一第二指标波峰；该第一指标波峰的峰值与该第二指标波峰的峰值的比值介于12.1至15.7之间。
8.根据权利要求7所述的显示模块，其特征在于，该光源包含：
一发光二极管晶片；
一第一荧光粉；以及
一第二荧光粉；
其中，该发光二极管晶片产生光线激发该第一荧光粉及该第二荧光粉以形成该背光。
9.根据权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第一荧光粉与该第二荧光粉为互补色，以形成白色背光。
10.根据权利要求8所述的显示模块，其特征在于，该第一荧光粉为蓝光荧光粉；该第二荧光粉为红光荧光粉与绿光荧光粉的组合。
11.根据权利要求10所述的显示模块，其特征在于，该第一指标波峰对应该背光中由该蓝光荧光粉受激发而产生的部分；该第二指标波峰对应该背光中由该绿光荧光粉受激发而产生的部分。
12.根据权利要求7所述的显示模块，其特征在于，该第一指标波峰的半高宽介于18nm至32nm之间。
13.根据权利要求7所述的显示模块，其特征在于，该第一指标波峰的峰值介于0.3至0.5之间。
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