朱杉婷，郭黎明，吴 哲，张广谱

（深圳创维-RGB 电子有限公司，广东 深圳 518000）

1 背景及显示领域护眼模式

随着科技的进步和电子产品的普及，人类眼睛面临的健康威胁越来越大。国家卫生健康委员会发布的调查结果显示，2022 年全国儿童青少年总体近视率为53.6%，其中6 岁儿童为14.5%，小学生为36%，初中生为71.6%，高中生为81%；我国有近7 亿近视人口，位居世界第一。不仅青少年，老年人眼健康面临的威胁同样严重。老年黄斑病变（Age-related Macular Degeneration，AMD）是一种慢性、不可逆的眼病，多发于50 岁以上的人群。黄斑病变会导致眼细胞受损死亡进而导致视力丧失。据相关估计，预计2025 年我国AMD 患者人数将达4 000 万左右。

众所周知，蓝光尤其是短波蓝光会对眼睛造成一定的伤害。蓝光对眼睛的伤害主要表现在三个方面：一是蓝光可能导致黄斑病变、晶状体混浊进而引起白内障；二是蓝光对视网膜的刺激可能引起近视；三是蓝光易导致视疲劳。电子显示设备的背光源均存在蓝光。为了减少蓝光对眼睛的伤害，各电子产品生产商相继推出护眼模式。目前，市面上的护眼主要分为硬件和软件两种。硬件低蓝光又有两种形式，一种是使用护眼芯片，减少短波蓝光的含量；另一种是使用护眼膜吸收蓝光，降低蓝光的能量。

一般显示设备的光源为发光二极管（Light Emitting Diode，LED）。常规LED 芯片蓝光主波长小于等于450 nm。为了减少短波蓝光的伤害，护眼芯片将蓝光主波长右移，使其大于等于460 nm。通过对主波长的调整，减少了短波蓝光的伤害，实现护眼。使用护眼芯片的显示设备均可通过德国莱茵护眼认证。

护眼膜有红色和绿色两种。电视市场一般使用绿色护眼膜，作为功能膜用在背光里面。手机市场一般使用红色护眼膜，作为保护膜贴在屏幕外面。显示设备发出的蓝光经过护眼膜后，被吸收一大部分，透过的光是护眼膜定向选择色光的结果。由于护眼膜的色光选择作用，贴了护眼膜的显示设备均存在一定的偏色。因偏色的存在，护眼膜的使用并不广泛。

图1 为两种不同硬件护眼模式的频谱差异，图1（a）为芯片主波长长移的频谱对比，图1（b）为使用护眼膜与否的频谱对比。其中，频谱1 为使用护眼芯片频谱，频谱2 为不使用芯片频谱，频谱3为不使用护眼膜和护眼芯片的频谱，频谱4 为使用护眼膜的频谱。

图1 两种硬件护眼模式的频谱对比

软件低蓝光的效果与护眼膜类似，画面也存在一定偏色，但护眼膜的偏色是全通道的，而软件低蓝光偏色只会表现在特定的通道（护眼通道）。软件低蓝光主要通过对白平衡的调整来实现。三原色R、G、B 可以组成任何颜色，软件防蓝光主要通过减少B-GAIN 分量，微调R-GIAN 和G-GAIN 分量来实现。根据颜色的合成理论，B 分量减少的同时R、G 分量基本不变，画面会出现偏黄，导致软件低蓝光在护眼通道存在偏色。

2 近红外光生物调制的进展

国内外有针对红光及近红外光开展的一系列光生物调制对比实验并取得一定成果。

美国研究者发现近红外光（Near Infrared，NIR）治疗可减轻猴子激光急性视网膜损伤眼部损伤。猴子眼损伤模型表明，近红外光治疗可以增强光感受器的活力并修复皮层[1]。

美国研究者使用甲醇中毒后的小白鼠进行实验，发现LED 治疗显著减弱了甲醇衍生甲酸酯在中毒期间对视网膜毒性作用，同时大大改善了中毒后视网膜功能的恢复，LED 治疗保护视网膜免受由甲醇衍生的甲酸盐诱导的组织病理学变化[2-3]。

加拿大研究者用24 个50 岁以上的受试者说明光生物调制（Photo-Bio-Modulation，PBM）的积极作用，干性AMD 在PBM 后玻璃疣体积和平均中央玻璃疣厚度有减少。PBM 极低的能量水平使组织无损伤，为AMD 治疗提供了一个可能的方向[4]。

宁波眼科医院和武汉昆明视光眼科诊所发现低能量（激光能量I 级）红色光可以在6 个月、1 年、2 年控制近视性眼轴的延长，且效果比框架眼镜和角膜塑形镜都好。尽管随着治疗时间的延长，控制近视性眼轴延长的能力下降，但它依然有望成为未来和迄今为止比肩1%阿托品眼药、强效且有研究价值的控制近视性眼轴延长的医疗手段之一[5]。刘莉静、颜华在国际眼科杂质临床报告上发现红光闪烁治疗仪联合红色视力表远距离视功能训练治疗儿童近视性弱视可有效降低年平均屈光度变化值，矫正最佳视力，降低弱视复发率。而红色视力表远距离训练能有效缓解睫状肌因调节痉挛所致的视疲劳症状，有效改善患儿近视[6]。李少敏在论文中提到，临床研究显示，长波红光刺激可以延缓眼轴的生长，使脉络膜增厚，从而延缓近视的发生或逆转近视的长眼轴[7]。

3 近红外护眼技术显示领域应用探讨

结合文献相关论述可知，红光及近红外光对视网膜的健康确实有积极促进作用。另外，人眼的纵向色差（Longitudinal Chromatic Aberration，LCA）会引起不同波长的光聚焦在不同的位置，多色光LCA离焦信号比单色光离焦信号可更加有效地调节眼球增长的速度。

图2 为液晶面板的归一化穿透频谱。观察图2可发现显示产品频谱并不连续，蓝光占比较大且存在长波缺失。若补充可见光段长波红光，又会导致画面偏色，影响画质。因此，选择近红外光作为显示产品红光的补充色光，近红外光既可以补充缺失的长波增加LCA 离焦信号，又可以在促进视网膜健康的同时不牺牲画质。考虑到不同波长的穿透性，可选择780 nm 作为补充色光的峰值波长。

图2 液晶面板穿透频谱

蓝光可以激发量子点材料产生不同波长的色光来满足不同的需求，而不同的量子点材料需要调整和关注的点并不相同。例如，Cd 系材料CdSe，主要通过对量子点材料直径的选择来实现不同的波长，而非Cd 系钙钛矿，则主要通过控制晶体的结构和卤素的比例来实现不同的发光波长。另外，两者的激发效率也存在差异，如图3 所示为钙钛矿量子点的激发发射谱，在460 nm 附近，钙钛矿量子点的激发效率基本与短波保持一致，未出现随着波长增加而降低的情况。Cd 系材料CdSe 量子点的效率在460 nm 附近随着波长的增加而降低，所以针对长波蓝光，钙钛矿量子点相对光效更高。Cd 系材料因含重金属并不环保，而钙钛矿属于可持续的环境友好材料，环保性好，利于可持续发展。基于钙钛矿材料的这些优点，选取钙钛矿材料作为激发近红外的量子点。

图3 钙钛矿激发谱和发射谱

针对采用近红外护眼技术且需要实现全色域的显示设备，使用长波蓝光激发对应钙钛矿红绿量子点，需要注意的是实现近红外护眼技术的钙钛矿红色量子点存在两种结构和卤素比例，其中一种红色钙钛矿量子点的结构和卤素比例对应峰值波长640 nm 可见红光（根据不同面板穿透频谱，可见光的峰值波长可进行对应调整），另一种红色钙钛矿量子点的结构和卤素比例对应峰值波长780 nm 近红外光。对于采用近红外护眼技术且需要实现广色域或普通色域的显示设备，只需要把激发780 nm 对应的红色钙钛矿量子点加入广色域或普通色域背光的功能膜（此处功能膜代指背光中的扩散片、棱镜片或其他类型膜）中即可。

钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感，又由于红色钙钛矿量子点带隙较绿光钙钛矿量子点更小，其稳定性不如绿色钙钛矿量子点。目前，钙钛矿量子点近红外护眼技术有两个需要持续优化的问题，一是提高红色钙钛矿量子点的稳定性，二是提高红色量子点的量子点转光效率，使其尽快突破60%。

4 结 语

相较于目前市面上的护眼技术，近红外护眼技术除了可减少短波蓝光对眼睛的伤害，还可以作为细胞色素C 氧化酶关键光受体，改善线粒体内的能量代谢，从而对眼睛产生一系列健康促进作用，相较于目前护眼技术，在技术和功能上都有了一定的跃迁。尽管钙钛矿量子点近红外护眼技术还面临一定的问题，但其仍不失为显示领域护眼的下一个新方向。