TW201636705A - 具藍光傷害改善設計之背光模組及使用其之顯示模組 - Google Patents

Abstract

本發明的背光模組包含光源，其係產生背光。背光具有以波長λ為自變量之頻譜T(λ)，並定義有以波長λ為自變量之指標函數F(λ)：F(λ)=T(λ)*B(λ)，其中B(λ)為藍害函數(Blue Hazard Function)。指標函數F(λ)在波長430nm至490nm間具有第一指標波峰，在波長495nm至565nm間具有第二指標波峰。第一指標波峰的峰值與第二指標波峰的峰值之比值介於12.1至15.7之間。

Description

具藍光傷害改善設計之背光模組及使用其之顯示模組

本發明係關於一種背光模組及使用其之顯示模組；具體而言，本發明係關於一種具藍光傷害改善設計之背光模組及使用其之顯示模組。

隨著顯示器技術的進步，有許多產品能提供高畫質的影像。就背光模組而言，過去以螢光燈管作為背光源的方式已逐漸由發光二極體取代。發光二極體具有高發光效率及使用壽命長等優點，以發光二極體作為背光源的顯示器在相同尺寸下可減少整體體積，達到輕量化的效果。

以發光方式來說，一般常用的發光二極體背光模組係使用藍光發光二極體，藉由藍光發光二極體晶片發出之藍光激發螢光粉而產生白光。然而，藍光發光二極體晶片發出之藍光的強度相當高，請參考圖1之習知背光模組的背光頻譜示意圖。在圖1中繪示之曲線10為習知藍光發光二極體晶片的背光頻譜。如圖1所示，習知背光模組在波長400nm至500nm之間(對應藍光波段)的相對強度較高。

此外，由於藍光為能量較強的可見光，其穿透角膜的能力較 強，藍光在穿透角膜後大部分能量為視網膜所吸收，對視網膜造成光化學損害。近年陸續有研究指出，長期接觸顯示器中的高能量波段，對使用者眼睛容易產生不適症狀，甚至造成損害，例如白內障或黃斑部病變。人眼長時間接觸此波長範圍之光線，會對視網膜產生光化學損傷。由上述可知，為減少背光模組發出光線對健康的影響，現有的顯示器仍有待改進。

本發明之一目的在於提供一種背光模組，可減少藍光對眼睛的傷害。

本發明之另一目的在於提供一種顯示模組，可減少藍光波段的強度並維持顯示器的光學表現。

背光模組包含光源，其係產生背光。背光具有以波長λ為自變量之頻譜T(λ)，並定義有以波長λ為自變量之指標函數F(λ)：F(λ)=T(λ)*B(λ)，其中B(λ)為藍害函數(Blue Hazard Function)。指標函數F(λ)在波長430nm至490nm間具有第一指標波峰，在波長495nm至565nm間具有第二指標波峰。第一指標波峰的峰值與第二指標波峰的峰值之比值介於12.1至15.7之間。藉由減少背光之藍光強度，可減少藍光對眼睛的傷害。

100‧‧‧顯示模組

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光模組

121‧‧‧光學膜片

122‧‧‧光源

124‧‧‧發光二極體晶片

126‧‧‧藍光螢光粉

128‧‧‧綠光螢光粉

130‧‧‧紅光螢光粉

310,320,330‧‧‧曲線

400,410,420,430‧‧‧指標函數

401,411,421,431‧‧‧第一指標波峰

402,412,422,432‧‧‧第二指標波峰

500,530,550‧‧‧色彩範圍

A,B,C‧‧‧區域

w1,w2‧‧‧半高寬

圖1為習知背光模組之背光頻譜分布示意圖；圖2為本發明顯示模組之實施例示意圖；圖3為光源之實施例示意圖； 圖4為本發明背光模組之背光頻譜分布示意圖；圖5為藍害函數之示意圖；圖6為指標函數之分布示意圖；圖7為指標函數之半高寬示意圖；以及圖8為本發明顯示模組之色彩範圍示意圖。

本發明係提供一種顯示模組，具有藍光傷害改善設計。本發明之顯示模組較佳為液晶顯示器，其係利用發光二極體晶片配合適當的藍光螢光粉來減少背光模組入射光線中的藍光強度，以改善傳統顯示模組對人眼可能產生的傷害。

圖2為本發明顯示模組100之實施例示意圖。如圖2所示，顯示模組100包含顯示面板110及背光模組120。背光模組120設置於顯示面板110的一側，且包含光學膜片121及設置於光學膜片121相反於顯示面板110一側之光源122，以產生背光。圖3為光源之實施例示意圖。如圖3所示，光源122係採用發光二極體，其包含發光二極體晶片124。在發光二極體封裝內填充有第一螢光粉及第二螢光粉，且第一螢光粉與第二螢光粉係為互補色，以形成白光背光。例如圖3繪示之實施例，以光源122中所填充之藍光螢光粉126作為第一螢光粉，而綠光螢光粉128及紅光螢光粉130作為第二螢光粉。發光二極體晶片124產生之光線激發藍光螢光粉126及綠光螢光粉128及紅光螢光粉130以形成白色背光。在其它實施例，亦可以藍光螢光粉作為第一螢光粉，再選用與其為互補色之黃光螢光粉作為第二螢光粉。所述發光二極體晶片124較佳可採用紫外光發光二極體晶片，但不以此為限。

背光模組產生之背光於不同波長分布有背光頻譜，此處所稱背光可定義為背光源本身產生的光線，亦可為通過背光模組內光學膜片後的光線。請見圖4繪示之背光模組的背光頻譜分布示意圖。在圖4中，不同的曲線代表背光模組採用不同光源的背光頻譜。其中，曲線310,320,330為採用本發明發光二極體晶片的背光頻譜，不同曲線代表本發明發光二極體晶片中的不同藍光螢光粉量。曲線310至曲線330所對應之背光頻譜依序代表填充的藍光螢光粉含量遞減，藍光螢光粉發光強度以曲線310為參考值，曲線320藍光螢光粉發光強度降低5%，曲線330藍光螢光粉發光強度降低10%。如圖4所示，採用本發明之背光模組在波長400nm至500nm之間(對應藍光波段)的相對強度較習知光源明顯降低，藉由藍光螢光粉減量來調整第一螢光粉與第二螢光粉的比例，將可減少藍光對眼睛的傷害。除此之外，還可藉由提高互補色之螢光粉量來調整第一螢光粉與第二螢光粉的比例，例如將黃光螢光粉的含量調高。對於填充綠光螢光粉與紅光螢光粉作為第二螢光粉之情形，則可採取將綠光螢光粉與紅光螢光粉含量調高，或至少將綠光螢光粉含量調高的方式，以降低光源中藍光對眼睛的傷害力。

此外，根據國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)針對光源中的藍光對人體的影響所制定有關光生物安全性之安全標準IEC62471，其提出與人眼健康有密切關係的藍害函數(Blue Hazard Function)。如圖5所示，B(λ)為藍害函數，波長範圍介於380nm與540nm之間的光線，對視網膜具有不同程度的刺激值。申請人發現，利用藍害函數作為本發明背光頻譜的加權參數，採用本發明之背光模組具有若干特徵，於以下內容進一步說明。

圖6為指標函數之分布示意圖。在圖6中之各曲線係表示不 同背光模組之指標函數，其係前述之背光頻譜與藍害函數之乘積，藉此凸顯不同背光模組於波長範圍介於380nm與540nm之間發出的背光，對視網膜的刺激程度。詳言之，指標函數定義為以波長λ為自變量之一函數F(λ)，具有以下關係：F(λ)=T(λ)*B(λ)其中，T(λ)為背光頻譜，B(λ)為藍害函數。在圖6中，虛線繪示之曲線為習知藍光發光二極體晶片的指標函數400，而實線繪示之曲線為採用本發明發光二極體晶片分別對應背光頻譜(310,320,330)的指標函數(410,420,430)。如圖6所示，採用本發明之背光模組在對應藍光波段的相對刺激強度較習知光源明顯降低。

進一步觀之，指標函數(410,420,430)具有兩個波峰，其中指標函數(410,420,430)在波長430nm至490nm間具有第一指標波峰(411,421,431)，其係對應背光中由藍光螢光粉受激發而產生之部分。另外，指標函數(410,420,430)在波長495nm至565nm間具有第二指標波峰(412,422,432)，其係對應該背光中由綠光螢光粉受激發而產生之部分。如圖6所示，第一指標波峰(411,421,431)之峰值介於0.3至0.5之間，相較於習知光源的第一指標波峰401之峰值(接近1)，已明顯降低，可降低高能量之可見光對人眼的刺激。

此外，採用本發明之背光模組在第一、第二指標波峰之峰值比具有比值介於12.1至15.7之間的特徵，藉由調整藍光螢光粉的含量使背光對應之指標函數所具有強度比例關係介於此區間可兼顧人眼保護及色彩表現的效果。參考圖7繪示指標函數之半高寬示意圖。如圖7所示，習知光源的第一指標波峰401之半高寬w1為18nm，本發明光源具有最低刺激強度的第一指標波峰431之半高寬w2為32nm。換言之，以指標函數400 之半高寬作為下限值，且以指標函數430之半高寬作為上限值，採用對應此區間範圍內之光源，其分布波形涵蓋較廣的波段範圍，減少特定波段對人眼的刺激。利用本發明之背光模組，背光調整使對應之指標函數的第一指標波峰之半高寬介於18nm至32nm之間，藉此可提供人眼較佳的保護。

如前所述，採用本發明之背光模組除了可減少藍光對眼睛的傷害，還可提供較佳的色彩表現。在量測其色彩表現結果如表1所示： 由表1的數據可知，在白點偏移為可接受範圍內，依NTSC的色域標準，採用本發明之背光模組可提供較佳的色彩表現能力，可提供大於NTSC 90%的色彩表現。請進一步參考圖8繪示之色彩範圍示意圖。圖8繪示之三角框係表示不同背光模組在CIE1931定義之色度座標中的色彩範圍。如圖8所示，習知藍光發光二極體晶片的背光具有色彩範圍500，本發明發光二極體晶片的背光具有色彩範圍530(對應背光頻譜330之光源)，而NTSC的色域標準所界定為色彩範圍550。由圖8可知，採用本發明之背光模組相對習知光源在區域A(大致對應藍色光)的範圍較為退縮，在區域B(大致對應綠色光)及區域C(大致對應紅色光)的範圍分布較廣。整體而言，採用本發明之背光模組可涵蓋NTSC的色域標準所界定為色彩範圍，具有較佳的色彩表現，並且在不影響顯示效果下提供人眼保護，因而減少藍光對眼睛的傷害。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

100‧‧‧顯示模組

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光模組

121‧‧‧光學膜片

122‧‧‧光源

Claims (13)

1. 一種背光模組，包含：一光源，係產生一背光；其中，該背光具有以波長λ為自變量之一頻譜T(λ)，並定義有以波長λ為自變量之一指標函數F(λ)：F(λ)=T(λ)*B(λ)其中：B(λ)為藍害函數(Blue Hazard Function)該指標函數F(λ)在波長430nm至490nm間具有一第一指標波峰，在波長495nm至565nm間具有一第二指標波峰；該第一指標波峰的峰值與該第二指標波峰的峰值之比值介於12.1至15.7之間。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該光源包含：一發光二極體晶片；一第一螢光粉；以及一第二螢光粉；其中，該發光二極體晶片產生光線激發該第一螢光粉及該第二螢光粉以形成該背光。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中該第一螢光粉與該第二螢光粉為互補色，以形成白色背光。
4. 如請求項2所述之背光模組，其中該第一螢光粉為藍光螢光粉；該第二螢光粉為黃光螢光粉，或為紅光螢光粉與綠光螢光粉之組合。
5. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一指標波峰之半高寬介於18nm至32nm之間。
6. 如請求項1所述之背光模組，其中該第一指標波峰之峰值介於0.3至0.5之間。
7. 一種顯示模組，包含：一顯示面板；以及一背光模組，包含一光源以產生一背光；其中，該背光具有以波長λ為自變量之一頻譜T(λ)，並定義有以波長λ為自變量之一指標函數F(λ)：F(λ)=T(λ)*B(λ)其中：B(λ)為藍害函數(Blue Hazard Function)該指標函數F(λ)在波長430nm至490nm間具有一第一指標波峰，在波長495nm至565nm間具有一第二指標波峰；該第一指標波峰的峰值與該第二指標波峰的峰值之比值介於12.1至15.7之間。
8. 如請求項7所述之顯示模組，其中該光源包含：一發光二極體晶片；一第一螢光粉；以及一第二螢光粉；其中，該發光二極體晶片產生光線激發該第一螢光粉及該第二螢光粉以形成該背光。
9. 如請求項8所述之背光模組，其中該第一螢光粉與該第二螢光粉為互補色，以形成白色背光。
10. 如請求項8所述之顯示模組，其中該第一螢光粉為藍光螢光粉；該第二螢光粉為紅光螢光粉與綠光螢光粉之組合。
11. 如請求項10所述之顯示模組，其中該第一指標波峰係對應該背光中由該藍光螢光粉受激發而產生之部分；該第二指標波峰係對應該背光中由該綠光螢光粉受激發而產生之部分。
12. 如請求項7所述之顯示模組，其中該第一指標波峰之半高寬介於18nm 至32nm之間。
13. 如請求項7所述之顯示模組，其中該第一指標波峰之峰值介於0.3至0.5之間。