CN104633538B - 光调整膜片以及使用其的背光模块 - Google Patents

光调整膜片以及使用其的背光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光调整膜片，其包括基材以及第一光调整结构层。基材具有相对的第一表面与第二表面。第一光调整结构层配置于基材的第一表面。第一光调整结构层包括多个光调整结构。每一光调整结构具有长轴、短轴与厚度，且这些光调整结构的长轴平行延伸方向。短轴的长度与长轴的长度的比值介于0.093至0.6之间，厚度介于2微米至6微米之间。本发明用于背光模块的光调整膜片可达成高亮度以及大视角的功效。

Description

光调整膜片以及使用其的背光模块
技术领域
本发明关于一种光调整膜片，尤其是关于一种用于背光模块的光调整膜片。
背景技术
背光模块是由反射片、扩散片、棱镜片、导光板及光源组成，其中导光板是背光模块中最重要的零件之一。导光板的原理是利用全反射的原理是将光源的光束传至导光板的远端，再利用导光板底面的网点图案来破坏光线的全反射，将光线导引至导光板的出光面。
中国专利第CN100507613C号揭露一种散射片，散射片的背面具有多个椭圆形状的散射图案，使入射光在至少两个方向上散射，使得入射光具有不同强度。中国台湾专利第TWI356918号揭露一种照明装置，包括一光源、一扩散片、一照明增强膜、以及一各向异性扩散片。中国专利第CN102162868B号揭露一种光学片，包括基材与多个光学图案，这些光学图案的平面投影为圆形或椭圆形。美国专利第US7628526号揭露一种聚光片，包括聚光膜与形成在聚光膜上的椭圆聚光网点。
请参照图1A，其为一已知的背光模块1的剖面示意图。如图1A所示，背光模块1包括光源11、逆棱镜片12、扩散片13、导光板14及反射板15。导光板14具有侧面141、出光面142及底面143。光源11设置于导光板14的侧面141旁，逆棱镜片12及扩散片13皆设置于导光板14的出光面142的上方。反射板15则设置于导光板14的底面143的下方。
导光板14利用全反射原理使来自光源11的光束能于导光板14中行进，使光束能够出射出光面142。反射板15将来自底面143的部分光束反射回导光板14内，以增加光束的使用效率。由导光板14的出光面142射出的光束通过逆棱镜片12，再经由扩散片13出射至液晶面板(未示出)。
光束自背光模块1的导光板14射出后，利用逆棱镜片12具有的逆棱 镜结构121来修正光的行进方向，使背光模块1能提高大致垂直于出光面142方向的出光的比例。
请参照图1B，然而，上述背光模块1结构存在着垂直视角过小的问题，具体而言，上述背光模块1结构的视角大小取决于逆棱镜片12，搭载有逆棱镜片12的背光模块1的出射光束会有水平视角(方向X)与垂直视角(方向Y)差异过大的问题，因而导致使用者在旋转荧幕，从不同方向观看时，容易造成视觉上的不舒服。因此，如何针对上述问题进行解决，实为本领域相关人员值得关注的重点之一。若加入方向垂直的另一张逆棱镜片，不仅无法解决视角过小的问题，亮度也会降低，并产生干涉条纹。若加入扩散片，也可能出现与逆棱镜片产生干涉条纹的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光调整膜片，用于背光模块，以达成高亮度以及大视角的功效。
本发明的再一目的在于提供一种背光模块，其具有光调整膜片，藉以达成高亮度以及大视角的功效。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种光调整膜片，包括基材以及第一光调整结构层。基材具有相对的第一表面与第二表面。第一光调整结构层配置于基材的第一表面。第一光调整结构层包括多个光调整结构。每一光调整结构具有长轴、短轴与厚度，且这些光调整结构的长轴平行延伸方向。短轴的长度与长轴的长度的比值介于0.093至0.6之间，厚度介于2微米至6微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的这些光调整结构至少包括第一行光调整结构与第二行光调整结构，第一行光调整结构中相邻两个光调整结构的短轴长度相等，第一行光调整结构中每一光调整结构的短轴的长度与第二行光调整结构中每一光调整结构的短轴的长度不相等。
在本发明的一实施例中，上述的第一行光调整结构与第二行光调整结构中，至少两个光调整结构的长轴的长度不相等，且厚度不相等。
在本发明的一实施例中，上述的第一行光调整结构中的多个光调整结构沿着第一直线线段排列，第二行光调整结构中的多个光调整结构沿着第二直线线段排列，且第一直线线段与第二直线线段分别平行延伸方向延伸。
在本发明的一实施例中，上述的第一行光调整结构中的多个光调整结构沿着第一连续弯曲线段排列，第二行光调整结构中的多个光调整结构沿着第二连续弯曲线段排列，第一连续弯曲线段与第二连续弯曲线段分别朝延伸方向延伸。
在本发明的一实施例中，上述的第一连续弯曲线段与第二连续弯曲线段由正弦函数或余弦函数所定义出的线段。
在本发明的一实施例中，上述的第一连续弯曲线段由正弦函数所定义出的线段，第二连续弯曲线段由余弦函数所定义出的线段。
在本发明的一实施例中，上述的第一行光调整结构中的这些光调整结构的至少其中的两个彼此部分重叠，第二行光调整结构中的这些光调整结构的至少其中的两个彼此部分重叠。
在本发明的一实施例中，上述的第一行光调整结构中的这些光调整结构至少其中之一与第二行光调整结构中的这些光调整结构至少其中之一光调整结构彼此部分重叠。
在本发明的一实施例中，上述的这些光调整结构的长轴的长度、短轴的长度以及厚度随机变化。
在本发明的一实施例中，上述的这些光调整结构的至少其中之一与相邻的光调整结构彼此部分重叠。
在本发明的一实施例中，上述的每一光调整结构为圆弧弯曲朝向远离第一表面突出的半球形三维结构或为圆弧弯曲朝向第一表面凹陷的半球形三维结构。
在本发明的一实施中，上述的光调整膜片还包括第二光调整结构层，配置于基材的第二表面。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的另一实施例提供一种背光模块，包括导光板、光源、棱镜膜片、上述的光调整膜片以及反射片。导光板具有入光面、出光面与相对于出光面的底面。光源配置于导光板的入光面旁，用以提供光束至导光板。棱镜膜片配置于导光板的 出光面上方。光调整膜片配置于棱镜膜片上方。反射片配置于导光板的底面下方。
在本发明的一实施例中，上述的背光模块还包括扩散膜片，配置于光调整膜片的上方。
在本发明的一实施例中，上述的棱镜膜片为逆棱镜膜片。逆棱镜膜片包括朝导光板的出光面突出的多个条状微结构，这些条状微结构的緃长方向平行延伸方向。
在本发明的一实施例中，上述的导光板包括逆棱镜导光板。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，本发明的实施例的光调整膜片具有多个光调整结构的光调整结构层，且这些光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值介于0.093至0.6之间，厚度介于2微米至6微米之间。将本发明的实施例的光调整膜片应用于背光模块中，能够有效张开逆棱镜膜片的垂直视角，使得垂直视角与水平视角较为对称，并有效防止热点(Hot Spot)、斑纹(Mura)等视觉缺陷的产生。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A为已知的背光模块的剖面示意图。
图1B为图1A的出射光束的水平视角和垂直视角的视角图。
图2为本发明的一实施例的光调整膜片的剖面示意图。
图3为图2所示的光调整膜片的俯视示意图。
图4为本发明的另一实施例的光调整膜片的俯视示意图。
图5为本发明的另一实施例的光调整膜片的俯视示意图。
图6为本发明的另一实施例的光调整膜片的剖面示意图。
图7A为本发明的一实施例的背光模块的局部立体结构示意图。
图7B为图7A的出射光束的水平视角和垂直视角的视角图。
图8为本发明的另一实施例的背光模块的局部立体结构示意图。
图9A为光调整结构在厚度为2微米的情况下，短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。
图9B为光调整结构在厚度为4微米的情况下，短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。
图9C为光调整结构在厚度为6微米的情况下，短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
请参照图2与图3，图2为本发明的一实施例的光调整膜片20的剖面示意图。图3为图2所示的光调整膜片20的俯视示意图。如图2所示，本实施例的光调整膜片20包括基材201以及第一光调整结构层202。基材201具有相对的第一表面203与第二表面204。第一光调整结构层202配置于基材201的第一表面203，且第一光调整结构层202包括多个光调整结构205。如图3所示，本实施例的每一光调整结构205沿着方向X延伸，且每一光调整结构205具有长轴La与短轴Sa，且每一光调整结构205的长轴La平行方向X。如图2所示，本实施例的每一光调整结构205具有厚度T。上述每一光调整结构的短轴Sa长度与长轴La长度的比值介于0.093至0.6之间，而厚度T介于2微米至6微米之间。此外，第二表面204可为镜面或粗糙表面。
如图3所示，本实施例的第一光调整结构层202的多个光调整结构205包括多行光调整结构A-I，在本实施例中，这些光调整结构205的行数以9行为例进行说明，但本发明并不限于此，这些光调整结构205的行数可依实际需求而有所调整。具体而言，本实施例的多行光调整结构A-I分别沿着直线线段S1-S9排列，这些直线线段S1-S9分别平行于方向X延伸。每一行光调整结构(以第I行光调整结构为例)中相邻两个光调整结构205的短轴Sa长度L1、L2彼此相等。再以第B行光调整结构(沿着直线线段S2排列的多个光调整结构205)与第C行光调整结构(沿着直线线段S3排列的多个光调整结构205)为例，第B行光调整结构中的每一光调整结构205的短轴 Sa长度L3与第C行光调整结构中的每一光调整结构205的短轴Sa长度L4彼此不相等。此外，在第A-I行光调整结构中的这些光调整结构205的长轴La长度以及这些光调整结构205的厚度T采用随机变化的方式进行设计，例如这些光调整结构205中至少两个光调整结构205的长轴La长度不相等，且厚度T也不相等。举例而言，第I行光调整结构中相邻两个光调整结构205的长轴La长度L5、L6彼此不相等。通过上述的设计，可使每一行光调整结构较为不规律，以解决热点、斑纹的缺陷。
值得一提的是，在本实施例中，第一光调整结构层202配置于基材201的第一表面203，但本发明并不限于此，在其它的实施例中，第一光调整结构层202也可以配置在基材201的第二表面204。
值得一提的是，在本实施例中，这些光调整结构205的每一光调整结构205例如是圆弧弯曲朝向远离基材201的第一表面203突出的半球形三维结构，但本发明并不限于此，在其它的实施例中，这些光调整结构205的每一光调整结构205例如是圆弧弯曲朝向基材201的第一表面203凹陷的半球形三维结构。
请参照图4，其为本发明的另一实施例的光调整膜片20a的俯视示意图。本实施例的光调整膜片20a与图2、3所示的光调整膜片20类似，不同点在于，如图4所示，多行光调整结构A’-G’分别沿着连续弯曲线段C1-C7排列，这些连续弯曲线段C1-C7分别沿着方向X延伸。每一行光调整结构中的至少其中的两个光调整结构205a彼此部分重叠，举例来说，第B’行的光调整结构中的第二个光调整结构205a与第三个光调整结构205a彼此部分重叠。此外，以第E’行光调整结构与第F’行光调整结构为例，第E’行光调整结构中至少其中之一光调整结构205a与第F’行光调整结构中至少其中之一光调整结构205a彼此部分重叠，举例来说，第E’行光调整结构中的第七个光调整结构205a与第F’行光调整结构中的第五个光调整结构205a彼此部分重叠。通过同一行光调整结构或不同行光调整结构中的至少其中的两个光调整结构205a彼此部分重叠，可增加光调整结构205a分布在第一表面203上的范围，减少第一表面203上因具有无分布光调整结构205a的平面区域P所导致无法实现使得垂直视角与水平视角较为对称的缺点。因此，在图3的实施例中，同一行光调整结构或不同行光调整结构中的至少其中 的两个光调整结构205也可彼此部分重叠，可增加光调整结构205分布在第一表面203上的范围，实现使得垂直视角与水平视角较为对称的效果。
需特别说明的是，本实施例的多行光调整结构A’-G’中的这些光调整结构205a的长轴La长度、短轴Sa长度以及厚度T的设计方式类似于图2、3所示的光调整结构205，在此不赘述之。
值得一提的是，在本实施例中，这些连续弯曲线段C1-C7例如是分别由正弦函数或余弦函数所定义出的线段，但本发明并不限于此，在其它的实施例中，这些连续弯曲线段C1-C7例如是分别由正弦函数与余弦函数所定义出的线段。举例来说，连续弯曲线段C1、C3、C5、C7为分别由正弦函数所定义出的线段，而连续弯曲线段C2、C4、C6为分别由余弦函数所定义出的线段，或是连续弯曲线段C1、C2、C3、C4为分别由正弦函数所定义出的线段，而连续弯曲线段C5、C6、C7为分别由余弦函数所定义出的线段。此外，图4实施例的多行光调整结构A’-G’分别沿着连续弯曲线段C1-C7排列，相较于图3实施例的多行光调整结构A-I分别沿着直线线段S1-S9排列较为不规律，可进一步提高解决热点、斑纹的效果。
请参照图5，其为本发明的另一实施例的光调整膜片20b的俯视示意图。本实施例的光调整膜片20b与图2、3所示的光调整膜片20类似，不同点在于，如图5所示，本实施例的多个光调整结构205b的长轴La长度、短轴Sa长度、厚度T以及排列采用随机变化的方式进行设计，且这些光调整结构205b中至少其中之一光调整结构205b与相邻的光调整结构205b彼此部分重叠。此外，图5实施例的光调整结构205b的排列方式较图3、图4更为不规律，可再进一步提高解决热点、斑纹的效果。
请参照图6，其为本发明的另一实施例的光调整膜片20c的剖面示意图。本实施例的光调整膜片20c与图2、3所示的光调整膜片20类似，不同点在于，如图6所示，本实施例的光调整膜片20c还包括第二光调整结构层206。第二光调整结构层206配置于基材201的第二表面204，第二光调整结构层206包括多个光调整结构207。其中第二光调整结构层206中的这些光调整结构207的长轴La长度、短轴Sa长度、厚度T以及排列方式类似前述图2-5的实施例，本发明并不限于此。
请参照图7A，其为本发明的一实施例的背光模块2的局部立体结构示 意图。如图7A所示，本实施例的背光模块2包括光调整膜片20d、导光板21、光源22、棱镜膜片23、反射片24以及扩散膜片25。导光板21具有入光面211、出光面212与相对于出光面212的底面213。光源22配置于导光板21的入光面211旁，用以提供光束至导光板21。棱镜膜片23配置于导光板21的出光面212上方。光调整膜片20d配置于棱镜膜片23的上方。反射片24配置于导光板21的底面213下方。扩散膜片25配置于光调整膜片20的上方。
如图7A所示，在本实施例中，导光板21为逆棱镜导光板，而棱镜膜片23为逆棱镜膜片。此棱镜膜片23包括朝导光板21的出光面212的方向突出的多个条状结构231，且这些条状结构231的纵长方向V平行于方向X，也就是说，此棱镜膜片23的这些条状结构231的纵长方向V平行于光调整膜片20d的这些光调整结构205d的长轴La。此外，在本实施例中，光调整膜片20d的相关结构描述已揭露于前段，在此不赘述。
请参照图7B，图7B为图7A的出射光束的水平视角和垂直视角的视角图。如图7B所示，搭载有逆棱镜片23的背光模块2因光调整膜片20d配置于棱镜膜片23的上方，使得出射光束的水平视角(方向X)与垂直视角(方向Y)差异变小(相对于图1B)，因此，光调整膜片20d能够有效张开棱镜膜片23的垂直视角(方向Y)，而水平视角(方向X)变化较小，使得垂直视角与水平视角较为对称。因此，当使用者在旋转荧幕，从不同方向观看时，可消除已知背光模块1在视觉上的不舒服。
如图8所示，其为本发明的另一实施例的背光模块2a的局部立体结构示意图。本实施例的背光模块2a与图7所示的背光模块2类似，不同点在于，如图8所示，本实施例的背光模块2a省略了如图7所示的扩散膜片25的设置。在本实施例中，扩散膜片25的功能以光调整膜片20d取代，换言之，光调整膜片20d除了可以达成调整视角的功效外，也可以进一步达成扩散膜片25均匀光束的功能。
需特别说明的是，图7与图8的背光模块2、2a配置光调整膜片20d，但本发明并不限于此，在其它的实施例中，也可以选用如图2、图3、图4、图5与图6所示的光调整膜片20、20a、20b、20c的其中之一进行配置。
请参照图9A至图9C，图9A为光调整结构在厚度为2微米的情况下， 短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。图9B为光调整结构在厚度为4微米的情况下，短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。图9C为光调整结构在厚度为6微米的情况下，短轴长度与长轴长度的比值与视角角度、辉度的关系示意图。如图9A至图9C所示，在厚度T介于2微米至6微米之间时，光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值越小，其所对应的垂直视角的角度越大，而在不同的短轴长度与长轴长度的比值下，水平视角的角度几乎没有变化，但光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值太小(例如比值约为0.1)，辉度会太低，而光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值太大(例如比值约为0.8)，垂直视角的角度变小。另外，在光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值相同的情况下，厚度T也会影响垂直视角的角度变化，厚度T越大(例如厚度T为6微米)，则垂直视角的角度越大。因此，选择光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值介于0.093至0.6之间，厚度T介于2微米至6微米之间，使辉度不会太低，且垂直视角的角度也较大。藉此可实现张开棱镜膜片23的垂直视角(方向Y)的效果，缩小出射光束在水平视角与垂直视角的差异，使得垂直视角与水平视角较为对称。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，本发明的实施例的光调整膜片具有多个光调整结构的光调整结构层，且这些光调整结构的短轴长度与长轴长度的比值介于0.093至0.6之间，厚度介于2微米至6微米之间。将本发明的实施例的光调整膜片应用于背光模块中，能够有效张开逆棱镜膜片的垂直视角，使得垂直视角与水平视角较为对称，并有效防止热点(Hot Spot)、斑纹(Mura)等视觉缺陷的产生。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，所有依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
【符号说明】
1：背光模块
11：光源
12：逆棱镜片
13：扩散片
14：导光板
15：反射板
121：逆棱镜结构
141：侧面
142：出光面
143：底面
2、2a：背光模块
20、20a、20b、20c、20d：光调整膜片
21：导光板
22：光源
23：棱镜膜片
24：反射片
25：扩散膜片
201：基材
202：第一光调整结构层
203：第一表面
204：第二表面
211：入光面
212：出光面
213：底面
205、205a、205b、205d、207：光调整结构La：长轴
Sa：短轴
T：厚度
L1-L6：长度
S1-S9：直线线段
C1-C7：连续弯曲线段A-I：行数
A’-G’：行数
P：平面区域
X、Y、Z：方向
V：纵长方向。

Claims (15)

1.一种背光模块，包括一导光板、一光源、一棱镜膜片、一光调整膜片以及一反射片，
所述导光板具有一入光面、一出光面与一相对于所述出光面的底面，
所述光源配置于所述导光板的所述入光面旁，用以提供一光束至所述导光板，
所述棱镜膜片配置于所述导光板的所述出光面上方，
所述光调整膜片配置于所述棱镜膜片上方，
所述反射片配置于所述导光板的所述底面下方，
所述光调整膜片包括一基材以及一第一光调整结构层，
所述基材具有相对的一第一表面与一第二表面，
所述第一光调整结构层配置于所述基材的所述第一表面，所述第一光调整结构层包括多个光调整结构，每一光调整结构为一半球型三维结构且具有一长轴、一短轴与一厚度，且这些光调整结构的所述长轴平行一延伸方向，其中所述短轴的长度与所述长轴的长度的比值介于0.093至0.6之间，所述厚度介于2微米至6微米之间，
所述棱镜膜片为一逆棱镜膜片，所述逆棱镜膜片包括朝所述导光板的所述出光面突出的多个条状微结构，这些条状微结构的纵长方向平行所述延伸方向。
2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，这些光调整结构至少包括一第一行光调整结构与一第二行光调整结构，所述第一行光调整结构中相邻两个光调整结构的所述短轴长度相等，所述第一行光调整结构中每一光调整结构的所述短轴的长度与所述第二行光调整结构中每一光调整结构的所述短轴的长度不相等。
3.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，所述第一行光调整结构与所述第二行光调整结构中，至少两个所述光调整结构的所述长轴的长度不相等，且所述厚度不相等。
4.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，所述第一行光调整结构中的多个光调整结构沿着一第一直线线段排列，所述第二行光调整结构中的多个光调整结构沿着一第二直线线段排列，且所述第一直线线段与所述第二直线线段分别平行所述延伸方向延伸。
5.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，所述第一行光调整结构中的多个光调整结构沿着一第一连续弯曲线段排列，所述第二行光调整结构中的多个光调整结构沿着一第二连续弯曲线段排列，所述第一连续弯曲线段与所述第二连续弯曲线段分别朝所述延伸方向延伸。
6.如权利要求5所述的背光模块，其特征在于，所述第一连续弯曲线段与所述第二连续弯曲线段由一正弦函数或一余弦函数所定义出的线段。
7.如权利要求6所述的背光模块，其特征在于，所述第一连续弯曲线段由一正弦函数所定义出的线段，所述第二连续弯曲线段由一余弦函数所定义出的线段。
8.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，所述第一行光调整结构中的这些光调整结构的至少其中的两个彼此部分重叠，所述第二行光调整结构中的这些光调整结构的至少其中的两个彼此部分重叠。
9.如权利要求8所述的背光模块，其特征在于，所述第一行光调整结构中的这些光调整结构至少其中之一与所述第二行光调整结构中的这些光调整结构至少其中之一光调整结构彼此部分重叠。
10.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，这些光调整结构的所述长轴的长度、所述短轴的长度以及所述厚度随机变化。
11.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，这些光调整结构的至少其中之一与相邻的光调整结构彼此部分重叠。
12.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一光调整结构为圆弧弯曲朝向远离所述第一表面突出的一半球形三维结构或为圆弧弯曲朝向所述第一表面凹陷的一半球形三维结构。
13.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括一第二光调整结构层，配置于所述基材的所述第二表面。
14.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，还包括一扩散膜片，配置于所述光调整膜片的上方。
15.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述导光板包括一逆棱镜导光板。
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