TWI533014B - Eye protection module and its display device - Google Patents

Description

護眼背光模組及包含其之顯示裝置

本創作係關於一種背光模組，尤指一種護眼背光模組。本創作另關於一種包含該護眼背光模組的顯示裝置。

有科學家研究指出：屬於高能短波的藍光，其波長介於400至500奈米(nm)之間，其會被人類眼睛的水晶體及視網膜之黃斑部吸收，進而對眼鏡造成不可逆的傷害。而於相關研究中係已證實人眼接收高能短波時，人眼之脂褐質發色團(N-retinylidene-N-retinylethanolamine，A2E)。在藍光下有最大激發，由該激發引起之光化學反應將引起視網膜之黃斑部處的色素上皮(retinal pigment epithelinm，RPE)層細胞死亡，該研究更證明若阻斷藍光位於430±30奈米(nm)之波段能量的50%，則由藍光所引起的視網膜色素上皮層細胞死亡率能減少約80%。

於近年來，由於人們對於資訊的渴望，製造商不斷開發並推出各種新穎的顯示裝置，以透過視覺傳達各種資訊並滿足人們的渴望。然而，隨著顯示裝置的普及及大量使用，因眼睛不適、疲勞及黃斑部病變的患者亦與日俱增，此係由於市面上之背光顯示屏幕，諸如以螢光、發 光二極體(light emitted diode，LED)作為背光模組之光源的顯示裝置等，都含有屬於高能短波的藍光，而背光模組中光學膜片，如擴散膜片或複合模片等，其材料組成以擴散粒子(如：聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)、透明樹脂膠材等為主，僅具有光線均勻化或集中的功效，並無針對藍光進行處理，使用者於長久使用顯示屏幕後，終將對眼睛造成傷害。

為了減少藍光對視網膜之色素上皮層細胞的破壞，各種不同能濾掉藍光的眼球保護裝置被設計發明並應用於實際用途。例如美國專利第69554305號，在眼鏡鏡片上(如：太陽眼鏡、平光眼鏡、護目鏡及隱形眼鏡)塗佈選擇性吸收藍、紫光之材料，以減弱藍光對人眼之傷害。又如美國專利第7278737號，則利用外加濾片於眼鏡鏡片上，對藍光之特定波段進行過濾，如：420至450奈米(nm)。

然而，以上專利皆是於顯示器外部透過眼鏡鏡片或濾片對藍、紫光波段進行過濾，雖然可濾掉部份對眼睛有傷害之藍光，但使用者於觀看顯示裝置時必須配戴眼鏡鏡片或濾片而相當不便，且長時間配戴下往往造成使用者的不舒適感，此外，鏡片之濾波功能往往使得影像色彩受到明顯影響，產生色偏移現象，破壞影像觀賞品質。

有鑑於上述現有技術之缺點，本創作之目的在於提供一種具濾波功能的背光模組及顯示裝置，使人眼在接收顯示裝置之影像時，能於不需額外配戴保護眼鏡之情形下，便可避免藍光對人眼造成的傷害，進而令觀賞者使 用顯示裝置更具便利性與且舒適性，同時維持正常之顯示器影像色域表現。

為了可達到前述之創作目的，本創作所採取之技術手段係令該護眼背光模組，其中包括：一增亮擴散組件，係包含有一藍光吸收材料；一光源組件，係位於該增亮擴散組件之一側。

為了可達到前述之創作目的，本創作所採取之另一技術手段係令該顯示裝置，其中包括：一顯示面板，係包含有一影像色彩調校與控制晶片；以及前述的護眼背光模組，係位於顯示面板之一側，且護眼背光模組之增亮擴散組件位於顯示面板與光源組件之間；其中，該影像色彩調校與控制晶片對該護眼背光模組所呈現之發光頻譜分佈特性進行色彩曲線調校。

本創作係將藍光吸收材料直接整合於顯示裝置之背光模組內，直接吸收並降低顯示裝置之背光模組之光源所產生的藍光之能量，使人眼在接收顯示裝置之影像時，能於不額外配戴保護眼鏡之情形下，避免人眼受到藍光之傷害，使觀賞者在使用顯示裝置時更為安全、便利且舒適，同時藉由影像色彩調校控制晶片維持正常之顯示器影像色域表現。

本創作中，所述「藍光」係指光線中波長介於400至500奈米(nm)之間的部份，所述「藍光吸收材料」係指一光線吸收材料，其對於光線的吸收係涵蓋光線中波 長介於400至500nm間之部份或全部。

其中，該增亮擴散組件的藍光吸收材料係選自於鈦偶氮化合物(titanium azo compound)、氮化鎵(GaN)、人工葉黃素(Lutein)、氧化鈦(TiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、氟化鎂(MgF₂)、氮化銦鎵(GaInN)、N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺(N,N-Bis(salicylidene)-1,2-phenylenediamine)中之至少一種。

較佳的是，該增亮擴散組件中係同時包含二種以上之藍光吸收材料，以利阻絕較廣的藍光波長範圍。

較佳的是，該增亮擴散組件的藍光吸收材料為顆粒狀，其粒徑介於1至10⁴奈米(nm)之間。

較佳的是，增亮擴散組件包含有一增亮膜片及一擴散膜片，增亮膜片位於擴散膜片之一側，光源組件位於增亮擴散組件的擴散膜片之另一側，而增亮擴散組件之增亮膜片具有一微結構層及一基材層，微結構層與基材層之一側面相接，增亮擴散組件之擴散膜片位於增亮膜片的基材層與光源組件之間。

較佳的是，以該增亮擴散組件的增亮膜片之微結構層的總量為基準，於該微結構層中的藍光吸收材料之含量為0.001至50重量百分比(wt%)。

更佳的是，以該增亮擴散組件的增亮膜片之微結構層的總量為基準，於該微結構層中的藍光吸收材料之含量為0.0005至25重量百分比(wt%)。

進一步而言，該具濾波功能的背光模組為側面 入光式背光模組或直下式背光模組。

10‧‧‧顯示面板

20、20A、20B、20C‧‧‧護眼背光模組

21、21A、21B、21C‧‧‧增亮擴散組件

211、211A、211B、211C‧‧‧增亮膜片

2111、2111A、2111B、2111C‧‧‧微結構層

2112、2112A、2112B、2112C‧‧‧基材層

212、212A、212B、212C‧‧‧擴散膜片

22、22A、22B、22C‧‧‧光源組件

221‧‧‧光源

222‧‧‧導光板

2221‧‧‧第一側面

2222‧‧‧第二側面

223‧‧‧反射片

圖1為本創作實施例1之顯示裝置之示意圖。

圖2為本創作之實施例1至5之顯示裝置之具濾波功能的背光模組的光源組件之光譜圖

圖3為本創作之實施例1之顯示裝置之具濾波功能的背光模組之增亮擴散組件的吸收光譜圖。

圖4為本創作之實施例2之顯示裝置之具濾波功能的背光模組之增亮擴散組件的吸收光譜圖。

圖5為本創作之實施例3之顯示裝置之具濾波功能的背光模組之增亮擴散組件的吸收光譜圖。

圖6為本創作之實施例4之顯示裝置之具濾波功能的背光模組之增亮擴散組件的吸收光譜圖。

圖7為本創作之實施例5之顯示裝置之具濾波功能的背光模組之增亮擴散組件的吸收光譜圖。

圖8為本創作實施例6之具濾波功能的背光模組之示意圖。

圖9為本創作實施例7之具濾波功能的背光模組之示意圖。

圖10為本創作實施例8之具濾波功能的背光模組之示意圖。

實施例1

請參閱圖1所示，本創作之顯示裝置包含有一 顯示面板10及一護眼背光模組20；護眼背光模組20設置於顯示面板10之一側，其中包含一增亮擴散組件21及一光源組件22，增亮擴散組件21包含有一藍光吸收材料，光源組件22位於增亮擴散組件21之一側；進一步而言，護眼背光模組20之增亮擴散組件21包含有一增亮膜片211及一擴散膜片212，增亮膜片211位於擴散膜片212之一側，光源組件22位於增亮擴散組件21的擴散膜片212之另一側；於本實施例中，增亮擴散組件21之增亮膜片211具有一微結構層2111及一基材層2112，微結構層2111與基材層2112之一側面相接，增亮擴散組件21之擴散膜片212位於增亮膜片211的基材層2112與光源組件22之間，該藍光吸收材料係散佈於增亮膜片211之微結構層2111中。

於本實施例中，該藍光吸收材料係為N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺(N,N-Bis(salicylidene)-1,2-phenylenediamine)，以該微結構層2111之總量為基準，N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺之含量為0.5重量百分比(wt%)，N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺為顆粒狀，其粒徑為30奈米(nm)。

請參閱圖1所示，於本實施例中，該護眼背光模組20，係側面入光式背光模組，該光源組件22包含有一光源221、一導光板222及一反射片223，光源221位於導光板222之一端，導光板222具有位置相對的第一側面2221及第二側面2222，第二側面2222上設有擴散點，光源組件22的導光板222之第一側面2221與擴散片之距離 較其第二側面2222與擴散片之距離短，反射片223位於導光板222的第二側面2222處。

於本實施例中，該護眼背光模組20乃利用全反射之機制將光源221之光線傳至導光板222的遠離光源221之一端，再利用導光板222的擴散點破壞光線的全反射，令光線由導光板222之第一側面2221射出，導光板222的折射率越大，其導光能力越佳。而反射片223之作用乃將由導光板222的第二側面2222射出的光線反射回導光板222中，藉以增加光線的利用率。而增亮擴散組件21乃用於將光線均勻化並縮小光發散角，以提供顯示面板10一將具均勻及高亮度的面光源221。

當光線由導光板222之第一側面2221射出後，光線會透過擴散膜片212再進入增亮膜片211，並藉由位於擴散膜片212之微結構層2111中的藍光吸收材料的作用，將光線中的藍光之部份波段吸收，而得到藍光衰減後之光線，如此一來，人眼在接收顯示裝置之影像時，於不額外配戴保護眼鏡之情形下，能有效降低光線中的藍光對人眼的傷害。

圖2為光源組件22所產生的光線之光譜圖，其中，強度最大的波峰係位於波長介於400至500nm之間，係為光線的藍光之波段，則光源組件22所產生的光線中確實存在有害人眼的藍光。圖3為增亮擴散組件21的吸收光譜圖，其係使用光源組件22所產生的光線作為入射光線。

如圖3所示，增亮擴散組件21於波長介於400 至520nm之間有一明顯的吸收峰，推知：該增亮擴散組件21係至少能吸收入射光線之波長介於400至520nm之間的波段(吸收率為1表示完全吸收，吸收率為0表示沒有吸收)，則該增亮擴散組件21可吸收而過濾入射光線中波長介於400至520nm之波段；因而証實，於增亮擴散組件21之增亮膜片211中添加0.5wt%的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，確實能過濾光源組件22所產生的光線中的藍光，使藍光的強度降低，而有效地降低光源組件22所產生的光線對人眼所造成的傷害，則達到保護人眼之功效。

此外，於本實施例中，該顯示面板10包含有一影像色彩調校與控制晶片，係對該護眼背光模組20所呈現之發光頻譜分佈特性進行色彩曲線調校，使得顯示面板10所呈現的影像，符合高色彩飽和度之表現，因而能維持影像應有之銳利色彩。

實施例2

於本實施例中，本創作之顯示裝置與實施例1不同之處在於，以微結構層之總量為基準，藍光吸收材料，即N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，其含量為0.1wt%。

於本實施例中，光源組件所產生的光線之光譜圖請參閱圖2所示，由圖2可知光源組件所產生的光線中確實存在有害人眼的藍光；而圖4為本實施例之增亮擴散組件的吸收光譜圖，其係以光源組件所產生的光線作為入射光線。

如圖4所示，增亮擴散組件於波長介於400至500nm之間有一明顯的吸收峰，推知：增亮擴散組件係至 少可吸收入射光線之波長為400至500nm的波段，則該增亮擴散組件可吸收而過濾入射光線中波長介於400至500nm之波段；因而証實，於增亮擴散組件之增亮膜片中添加0.1wt%的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，確實能過濾光源組件所產生的光線中的藍光，使藍光的強度降低，則有效地達到保護人眼之功效。

實施例3

於本實施例中，本創作之顯示裝置與實施例1不同之處在於，以微結構層之總量為基準，藍光吸收材料，即N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，其含量為0.01wt%。

於本實施例中，光源組件所產生的光線之光譜圖請參閱圖2所示，由圖2可知光源組件所產生的光線中確實存在有害人眼的藍光；而圖5為本實施例之增亮擴散組件的吸收光譜圖，其係以光源組件所產生的光線作為入射光線。

如圖5所示，增亮擴散組件於波長介於400至480nm之間有一明顯的吸收峰，推知：增亮擴散組件係至少可吸收入射光線之波長為400至480nm的波段，則該增亮擴散組件可吸收而過濾入射光線中波長介於400至480nm之波段；因此，於增亮擴散組件之增亮膜片中添加0.01wt%的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，確實能過濾光源組件所產生的光線中的藍光，使藍光的強度降低，則有效地達到保護人眼之功效。

實施例4

於本實施例中，本創作之顯示裝置與實施例1 不同之處在於，以微結構層之總量為基準，藍光吸收材料，即N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，其含量為0.005wt%。

於本實施例中，光源組件所產生的光線之光譜圖請參閱圖2所示，由圖2可知光源組件所產生的光線中確實存在有害人眼的藍光；而圖6為本實施例之增亮擴散組件的吸收光譜圖，其係使用光源組件所產生的藍光作為入射光線。

如圖6所示，增亮擴散組件於波長介於400至480nm之間有一明顯的吸收峰，推知：增亮擴散組件係至少可吸收入射光線之波長為400至480nm的波段，則該增亮擴散組件可吸收而過濾入射光線中波長介於400至480nm之波段；因而証實，於增亮擴散組件之增亮膜片中添加0.005wt%的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，確實能過濾光源組件所產生的光線中的藍光，使藍光的強度降低，則有效地達到保護人眼之功效。

實施例5

於本實施例中，本創作之顯示裝置與實施例1不同之處在於，以微結構層之總量為基準，藍光吸收材料，即N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，其含量為0.0025wt%。

於本實施例中，光源組件所產生的光線之光譜圖請參閱圖2所示，由圖2可知光源組件所產生的光線中確實存在有害人眼的藍光；而圖7為本實施例之增亮擴散組件的吸收光譜圖，其係使用光源組件所產生的藍光作為入射光線。

如圖7所示，增亮擴散組件於波長介於400至 480nm之間有一明顯的吸收峰，推知：增亮擴散組件係至少可吸收入射光線之波長為400至480nm的波段，則該增亮擴散組件可吸收而過濾入射光線中波長介於400至480nm之波段；因而証實，於增亮擴散組件之增亮膜片中添加0.0025wt%的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺，確實能過濾光源組件所產生的光線中的藍光，使藍光的強度降低，則有效地達到保護人眼之功效。

此外，由實施例1至5之增亮擴散組件的吸收光譜圖(請參閱圖3至7所示)得知：隨增亮擴散組件的增亮膜片中所含有的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺含量越高，吸收光譜中之吸收曲線有朝長波長移動之現象，顯示隨增亮膜片中所含有的N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺含量的提高，增亮擴散組件所能吸收而過濾的藍光之波段範圍會增廣，繼而增加增亮擴散組件之增亮膜片的藍光吸收材料對藍光之吸收量，進而增加對人眼的保護。

另外，光線中對於人眼影響相當嚴重的波段，如：波長為430±30奈米(nm)之波段，係涵蓋於實施例1至5之增亮擴散組件的吸收曲線中(請參閱圖3至7所示)，則能被所吸收而過濾，證實透過含有藍光吸收材料之增亮膜片的使用，係能增加對人眼的保護。

實施例6

請參閱圖8所示，於本實施例中，本創作之顯示裝置之護眼背光模組20A包含一增亮擴散組件21A及一光源組件22A，增亮擴散組件21A包含一藍光吸收材料，護眼背光模組20A之增亮擴散組件21A包含一增亮膜片 211A及一擴散膜片212A，增亮膜片211A具有一微結構層2111A及一基材層2112A，而本實施例與實施例1不同之處在於：藍光吸收材料係散佈於增亮膜片211A之基材層2112A中；以該基材層2112A之總量為基準，該藍光吸收材料之含量為0.05wt%，且該藍光吸收材料之粒徑介於10至500nm。

當光源組件22A產生的藍光透過擴散膜片212A再進入增亮膜片211A後，藉由位於擴散膜片212A之基材層2112A中的藍光吸收材料的作用，係能過濾光源組件22A所產生的藍光損害人眼較嚴重的波段，則能降低對人眼所造成的傷害，有效地直接對人眼傷害最為嚴重的波段，以保護人眼。

實施例7

請參閱圖9所示，於本實施例中，本創作之顯示裝置的護眼背光模組20B包含一增亮擴散組件21B及一光源組件22B，增亮擴散組件21B包含一藍光吸收材料，護眼背光模組20B之增亮擴散組件21B包含一增亮膜片211B及一擴散膜片212B，增亮膜片211B具有一微結構層2111B及一基材層2112B；而本實施例與實施例1不同之處在於：藍光吸收材料係同時散佈於增亮膜片211B之微結構層2111B及擴散膜片212B中，且位於微結構層2111B中的藍光吸收材料之種類係與位於擴散膜片212B中的藍光吸收材料係之種類相異。

當光源組件22B產生的藍光透過擴散膜片212B再進入增亮膜片211B時，受位於擴散膜片212B中的 藍光吸收材料之作用，藍光之一波段先被吸收而濾除，再進入增亮膜片211B，而進入增亮膜片211B時，進一步受位於增亮膜片211B中的藍光吸收材料之作用，而將藍光之另一波段先被吸收而濾除；據此，當擴散膜片212B無法完全濾除期望濾除波段時，係可透過增亮膜片211B的使用，達到完全濾除的目的。

進一步而言，當位於增亮膜片211B中的藍光吸收材料之濾波範圍與位於擴散膜片212B中的藍光吸收材料之濾波範圍部分重疊時，較佳的是，兩濾波範圍之重疊範圍介於1至50nm之間。

進一步而言，當位於增亮膜片211B中的藍光吸收材料之吸波範圍與位於擴散膜片212B中的藍光吸收材料之濾波範圍相異時，較佳的是，兩濾波範圍之間距介於0至30奈米之間。

實施例8

請參閱圖10所示，於本實施例中，本創作之顯示裝置的護眼背光模組20C包含一增亮擴散組件21C及一光源組件22C，增亮擴散組件21C包含一藍光吸收材料，護眼背光模組20C之增亮擴散組件21C包含一增亮膜片211C及一擴散膜片212C，增亮膜片211C具有一微結構層2111C及一基材層2112C；而本實施例與實施例7不同之處在於：藍光吸收材料係同時散佈於增亮膜片211C之基材層2112C及擴散膜片212C中，且位於基材層2112C中的藍光吸收材料之種類係與位於擴散膜片212C中的藍光吸收材料係之種類相異。

光源組件22C產生的藍光會透過擴散膜片212C再進入增亮膜片211C；藍光先受位於擴散膜片212C中的藍光吸收材料之作用，而使其一波段先被吸收而濾除，再受位於增亮膜片211C中的藍光吸收材料之作用，而將藍光之另一波段先被吸收而濾除；據此，當擴散膜片212C無法完全濾除期望濾除波段時，係可透過增亮膜片211C的使用，達到完全濾除的目的。

綜上所述，本創作係將包含有藍光吸收材料的增亮擴散組件20、20A、20B、20C直接整合於顯示裝置之背光模組內，直接降低顯示裝置之背光模組之光源組件22、22A、22B、22C產生的光線中的高能短波能量，如此令人們透過面對各種不同的刺激的視覺訊號衝擊時，無需藉助額外的輔助工具即能免除眼球組織受高能短波光線的傷害，進而保護人們的靈魂之窗，除可提高顯示器安全、便利性且舒適外，並可藉由內建之面板系統的色彩控制與調校，直接達到影像最適白平衡與色彩飽和度，感受應有的最佳影像視覺感受。

10‧‧‧顯示面板

20‧‧‧護眼背光模組

21‧‧‧增亮擴散組件

211‧‧‧增亮膜片

2111‧‧‧微結構層

2112‧‧‧基材層

212‧‧‧擴散膜片

22‧‧‧光源組件

221‧‧‧光源

222‧‧‧導光板

2221‧‧‧第一側面

2222‧‧‧第二側面

223‧‧‧反射片

Claims (13)

1. 一種護眼背光模組，其中包含：一增亮擴散組件，係包含有一藍光吸收材料，該藍光吸收材料係選自於鈦偶氮化合物、氮化鎵、人工葉黃素、銦錫氧化物、氟化鎂、氮化銦鎵及N,N-二水楊酸內酯-1,2-苯二胺中之至少一種；一光源組件，係位於增亮擴散組件之一側。
2. 如請求項1所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件包含有一增亮膜片及一擴散膜片，該擴散膜片位於該增亮膜片及該光源組件之間，該藍光吸收材料係散佈於該增亮膜片中。
3. 如請求項2所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件之增亮膜片具有一微結構層及一基材層，該微結構層與該基材層之一側面相接，該增亮擴散組件之擴散膜片位於增亮膜片的基材層與光源組件之間，該藍光吸收材料係散佈於該增亮膜片之微結構層中。
4. 如請求項2所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件之增亮膜片具有一微結構層及一基材層，該微結構層與該基材層之一側面相接，該增亮擴散組件之擴散膜片位於增亮膜片的基材層與光源組件之間，該藍光吸收材料係散佈於增亮膜片中之基材層中。
5. 如請求項1所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件包含有一增亮膜片及一擴散膜片，該擴散膜片位於該增亮膜片及該光源組件之間，該藍光吸收材料係散佈於該擴散膜片中。
6. 如請求項1所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件包含有一增亮膜片及一擴散膜片，該擴散膜片位於該增亮膜片及該光源組件之間，該藍光吸收材料係同時散佈於該增亮膜片及該擴散膜片中。
7. 如請求項3所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件之藍光吸收材料係同時散佈於增亮膜片之微結構層及該擴散膜片中。
8. 如請求項4所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件之藍光吸收材料係同時散佈於增亮膜片之基材層及擴散膜片中。
9. 如請求項7所述之護眼背光模組，其中位於該微結構層中的藍光吸收材料之種類係與位於該擴散膜片中的藍光吸收材料係之種類相異。
10. 如請求項8所述之護眼背光模組，其中位於該基材層中的藍光吸收材料之種類係與位於該擴散膜片中的藍光吸收材料係之種類相異。
11. 如請求項1至10中任一項所述之護眼背光模組，其中該增亮擴散組件之藍光吸收材料為顆粒狀，其粒徑介於1至10⁴奈米之間。
12. 如請求項3、7或9所述之護眼背光模組，其中，以該增亮擴散組件的增亮膜片之微結構層的總量為基準，於該微結構層中的藍光吸收材料之含量為0.001至50重量百分比。
13. 一種顯示裝置，其中包含一顯示面板以及如請求項1至12中任一項所述的護眼背光模組，該護眼背光模組係 設置於顯示面板之一側，其中，該顯示面板包含有一影像色彩調校與控制晶片，係對該具濾波功能的背光模組所呈現之發光頻譜分佈特性進行色彩曲線調校。