TW201512742A - 背光模組 - Google Patents

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Abstract

一種背光模組，包括背板、光學膜片、光源及多個光學微結構。背板具有承載面。光學膜片配置於背板上。承載面與光學膜片之間具有間距。光源配置於承載面且適於往光學微結構發出光線。各光學微結構包括第一透光結構及第二透光結構。第一透光結構連接於承載面且具有前端及後端。前端朝向光源且具有第一凹面。後端背向光源且具有凸面。第二透光結構連接於第一透光結構且具有傾斜於承載面的前表面及後表面。前表面朝向光源且後表面背向光源。

Description

背光模組
本發明是有關於一種背光模組，且特別是有關於一種具有光學微結構的背光模組。
目前的電子裝置多利用平面顯示模組進行畫面的顯示，其中又以液晶顯示模組的技術較為純熟且普及化。然而，由於液晶顯示模組的顯示面板本身無法發光，故在顯示面板下方具有背光模組以提供顯示畫面所需光線。在一些電子裝置中，係採用無導光板的背光模組以節省組裝成本並降低裝置重量。
傳統無導光板的背光模組，其光學膜片與背板之間具有間距而形成了空氣層，光源所發出的光線在無實際物體的空氣層內傳遞反射後通過光學膜片而射出。在此種無導光板的設計方式之下，須藉由調整背板與光學膜片的距離來增進出光均勻度，然而此舉將使背光模組難以薄型化。此外，由於上述空氣層無法對光學膜片進行支撐，因此光學膜片容易下陷變形而影響出光品質。
本發明提供一種背光模組，可具有較小的厚度及較佳的出光品質。
本發明的背光模組包括一背板、至少一光學膜片、一光源及多個光學微結構。背板具有一承載面。光學膜片配置於背板上。承載面與光學膜片之間具有一間距。光源配置於承載面的一邊緣。這些光學微結構配置於承載面與光學膜片之間。光源適於往這些光學微結構發出一光線。各光學微結構包括一第一透光結構及一第二透光結構。第一透光結構連接於承載面且具有相對的一前端及一後端。前端朝向光源且具有一第一凹面。後端背向光源且具有一凸面。第二透光結構連接於第一透光結構且位於第一透光結構與光學膜片之間。第二透光結構具有相對的一前表面及一後表面。前表面朝向光源且傾斜於承載面。後表面背向光源且傾斜於承載面。
在本發明的一實施例中，上述的這些光學微結構位於光源與承載面的另一邊緣之間，當光線通過各光學微結構時，部分光線藉由第一凹面及凸面的導引而往另一邊緣傳遞，且另一部分光線藉由前表面及後表面的導引而往光學膜片傳遞。
在本發明的一實施例中，上述的各光學微結構的高度等於承載面與光學膜片之間的間距，以使這些第二透光結構支撐光學膜片。
在本發明的一實施例中，上述的凸面為凸弧面。
在本發明的一實施例中，上述的第一凹面為凹弧面。
在本發明的一實施例中，上述的各第一透光結構更具有 相對的一第一側端及一第二側端，第一側端連接於前端與後端之間且具有一第二凹面，第二側端連接於前端與後端之間且具有一第三凹面。
在本發明的一實施例中，上述的各第二透光結構更具有 相對的一第一側表面及一第二側表面，第一側表面連接於前表面與後表面之間且傾斜於承載面，第二側表面連接於前表面與後表面之間且傾斜於承載面。
在本發明的一實施例中，上述的各第二透光結構更具有 相對的一第一側表面及一第二側表面，第一側表面連接於前表面與後表面之間且垂直於承載面，第二側表面連接於前表面與後表面之間且垂直於承載面。
在本發明的一實施例中，上述的各第二透光結構為一角 錐狀結構。
在本發明的一實施例中，上述的角錐狀結構具有相對的 一第一端面及一第二端面，第一端面連接於第一透光結構，第二端面朝向光學膜片，第一端面的面積大於第二端面的面積。
在本發明的一實施例中，上述的角錐狀結構具有相對的 一第一端面及一第二端面，第一端面連接於第一透光結構，第二端面朝向光學膜片，第一端面的面積小於第二端面的面積。
在本發明的一實施例中，上述的各第一透光結構及對應 之第二透光結構共同構成一角錐狀結構或一圓錐狀結構。
在本發明的一實施例中，上述的這些光學微結構的配置密度沿遠離光源的方向漸增。
在本發明的一實施例中，上述的背板具有多個側牆，這些側牆圍繞承載面且支撐光學膜片的周緣。
在本發明的一實施例中，上述的第一透光結構與第二透光結構為一體成型。
基於上述，在本發明的背光模組中，多個光學微結構配置於背板的承載面上，而能藉其第一凹面、凸面、第一表面及第二表面等結構特徵對來自光源的光線進行導引。詳細而言，通過光學微結構之第一透光結構的部分光線可藉由第一凹面及凸面的導引而均勻地傳遞至承載面上的各個位置，且通過光學微結構之第二透光結構的部分光線可藉由傾斜於承載面之第一表面及第二表面的導引而往光學膜片導遞並通過光學膜片而射出。經由調整這些光學微結構的配置密度以及上述第一表面及第二表面的傾斜角度可增進背光模組的出光均勻度。如此一來，不須為了增進出光均勻度而調整背板與光學膜片的距離，而可避免背光模組的厚度過大，以符合電子裝置輕薄的趨勢。此外，位於光學膜片與承載面之間的這些光學微結構可對光學膜片進行支撐以避免光學膜片下陷變形，藉以確保背光模組具有良好的出光品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧背光模組
110、110’‧‧‧背板
112、112’‧‧‧承載面
112a、112b、112c‧‧‧邊緣
114‧‧‧側牆
120、120’‧‧‧光學膜片
130‧‧‧光源
140、140’、240、340、440、540‧‧‧光學微結構
140a、140a’、240a、340a、440a、540a‧‧‧第一透光結構
140b、140b’、240b、340b、440b、540b‧‧‧第二透光結構
142‧‧‧前端
142a、142a’、242a、342a、442a、542a‧‧‧第一凹面
143‧‧‧第一側端
143a、243a、343a、443a、543a‧‧‧第二凹面
144‧‧‧後端
144a、144a’、244a、344a、444a、544a‧‧‧凸面
145‧‧‧第二側端
145a、245a、345a、445a、545a‧‧‧第三凹面
146、146’、246、346、446、546‧‧‧前表面
147、247、347、447、547‧‧‧第一側表面
148、248、348、448、548‧‧‧後表面
149、249、349、449、549‧‧‧第二側表面
D‧‧‧間距
H‧‧‧高度
L、L1、L1’、L2、L2’、L3、L3’、L4、L5‧‧‧光線
S1、S1’‧‧‧第一端面
S2、S2’‧‧‧第二端面
圖1是本發明一實施例的背光模組的立體圖。
圖2是圖1的背光模組的部分構件立體圖。
圖3是圖1的背光模組的局部側視圖。
圖4是圖3的光學微結構的立體圖。
圖5是圖4的第一透光結構的俯視圖。
圖6是圖1的背光模組的側視圖。
圖7是圖3的光學微結構導引光線的示意圖。
圖8是圖5的光學微結構導引光線的示意圖。
圖9是本發明另一實施例的光學微結構導引光線的示意圖。
圖10是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。
圖11是圖10的光學微結構的俯視圖。
圖12是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。
圖13是圖12的光學微結構的俯視圖。
圖14是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。
圖15是圖14的光學微結構的俯視圖。
圖16是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。
圖17是圖16的光學微結構的俯視圖。
圖1是本發明一實施例的背光模組的立體圖。圖2是圖1 的背光模組的部分構件立體圖。圖3是圖1的背光模組的局部側視圖。為使圖式較為清楚，圖2未繪示出圖1及圖3中的光學膜片120，且圖3未繪示出圖1及圖2中的部分側牆114。請參考圖1至圖3，本實施例的背光模組100例如為無導光板的背光模組且包括一背板110、至少一光學膜片120(繪示為一個)及一光源130。 背板110具有一承載面112及多個側牆114。光源130例如為發光二極體(Light Emitting Diode，LED)光源且配置於承載面112的一邊緣112a。光學膜片120例如為擴散片且配置於背板110上，這些側牆114圍繞承載面112且支撐光學膜片120的周緣，以使承載面112與光學膜片120之間具有一間距D而形成了空氣層。光源130發出的光線L在承載面112與光學膜片120之間的空氣層傳遞反射後通過光學膜片120而射出。在其它實施例中，光學膜片120的數量可為多個且可包含非擴散片的其它種類光學膜片，本發明不對此加以限制。
圖4是圖3的光學微結構的立體圖。圖5是圖4的第一 透光結構的俯視圖。請參考圖3至圖5，背光模組100更包括多個光學微結構140。這些光學微結構140配置於承載面112與光學膜片120之間，且光源130適於往這些光學微結構140發出光線L。 各光學微結構140包括一第一透光結構140a及一第二透光結構140b。第一透光結構140a連接於承載面112且具有相對的一前端142及一後端144，前端142朝向光源130且具有一第一凹面142a，後端144背向光源130且具有一凸面144a。第二透光結構140b連 接於第一透光結構140a且位於第一透光結構140a與光學膜片120之間。第二透光結構140b具有相對的一前表面146及一後表面148，前表面146朝向光源130且傾斜於承載面112，後表面148背向光源130且傾斜於承載面112。背光模組100之各光學微結構140能藉其第一凹面142a、凸面144a、第一表面146及第二表面148等結構特徵對來自光源130的光線L進行導引，詳述如下。
圖6是圖1的背光模組的側視圖。圖7是圖3的光學微 結構導引光線的示意圖。為使圖式較為清楚，圖6未繪示出圖1及圖2中的部分側牆114。請參考圖6，光源130如上所述位於承載面112的邊緣112a，且這些光學微結構140位於光源130與承載面112的另一邊緣112b之間。當光源130發出之光線L(標示於圖3)通過各光學微結構140時，部分光線如圖7所示藉由第一凹面142a及凸面144a的導引而折射並往承載面112的邊緣112b傳遞(例如圖7中以標號L1所指光線)，使光線能夠均勻地傳遞至承載面112上的各個位置。另一部分光線藉由前表面146的導引而反射並往光學膜片120傳遞(例如圖7中以標號L2所指光線)，使光線能夠通過光學膜片120而射出。此外，亦有部分光線藉由前表面146及後表面148的導引而折射並往承載面112的邊緣112b傳遞(例如圖7中以標號L3所指光線)。
如圖6所示，這些光學微結構140的配置密度沿遠離光 源130的方向漸增，以在較為遠離光源130的位置加強對光線的導引，使背光模組100的出光更加均勻。這些光學微結構140的 配置密度可依需求進行調整，以有效增進背光模組100的出光均勻度。此外，第二透光結構140b的第一表面146及第二表面148的傾斜角度亦可依需求進行調整，以使背光模組100有更佳的出光均勻度。如此一來，不須為了增進出光均勻度而調整背板110與光學膜片120的距離，而可避免背光模組100的厚度過大，以符合電子裝置輕薄的趨勢。此外，位於光學膜片120與承載面112之間的各光學微結構140的高度H例如等於承載面112與光學膜片120之間的間距D，使各光學微結構140可藉其第二透光結構140b支撐光學膜片120以避免光學膜片120下陷變形，藉以確保背光模組100具有良好的出光品質。
在本實施例中，這些光學微結構140例如是以射出成型的方式而被製作於背板110上。詳細而言，背板110的承載面112上例如具有反射層，用以反射光源130所發出的光線。當藉由射出成型製程在背板110的承載面112上形成上述反射層時，可一併以射出成型的方式在反射層上形成這些光學微結構140，使反射層及光學微結構140的第一透光結構140a與第二透光結構140b為一體成型。在其它實施例中，亦可藉由一般網印或3D列印技術來形成這些光學微結構140，本發明不對此加以限制。
請參考圖3至圖5，在本實施例中，各第一透光結構140a更具有相對的一第一側端143及一第二側端145，第一側端143連接於前端142與後端144之間且具有一第二凹面143a，第二側端145連接於前端142與後端144之間且具有一第三凹面145a。 圖8是圖5的光學微結構導引光線的示意圖。為使圖式較為清楚，圖8未繪示出圖4中的第二透光結構140b。請參考圖8，第二凹面143a及第三凹面145a的作用類似於第一凹面142a的作用，光線可藉由第二凹面143a及第三凹面145a的導引而折射及反射並往承載面112的邊緣傳遞(例如圖8中以標號L4及L5所指光線)。 圖8中以標號L4所指光線例如是往圖2所示之承載面112的邊緣112c傳遞。
上述凸面144a例如為凸弧面，且上述第一凹面142a、第 二凹面143a及第三凹面145a例如皆為凹弧面。然本發明不以此為限，在其它實施例中，凸面144a可為其它形態的凸狀結構，且第一凹面142a、第二凹面143a及第三凹面145a可為其它形態的凹狀結構。此外，在其它實施例中，第一透光結構140a亦可不具有第二凹面143a及第三凹面145a，而僅藉由第一凹面142a及凸面144a對光線進行導引。
如圖3至圖5所示，本實施例的第二透光結構140b更具 有相對的一第一側表面147及一第二側表面149，第一側表面147連接於前表面146與後表面148之間並傾斜於承載面112，且第二側表面149連接於前表面146與後表面148之間並傾斜於承載面112，而使第二透光結構140b呈四角錐狀。第一側表面147及第二側表面149的作用類似於前表面146及後表面148的作用，光線可藉由第一側表面147及第二側表面149的導引而往光學膜片120傳遞並通過光學膜片120而射出。
請參考圖7，本實施例的各第二透光結構140b例如為一角錐狀結構，此角錐狀結構具有相對的一第一端面S1及一第二端面S2，第一端面S1的面積大於第二端面S2的面積。第一端面S1連接於第一透光結構140a，且第二端面S2朝向光學膜片120並支撐光學膜片120。簡言之，第二透光結構140b是以其面積較大的一端來連接於第一透光結構140a，並以其面積較小的一端來支撐光學膜片120。然本發明不以此為限，第二透光結構可亦以其面積較小的一端來連接於第一透光結構，並以其面積較大的一端來支撐光學膜片。以下藉由圖式對此加以說明。
圖9是本發明另一實施例的光學微結構導引光線的示意 圖。圖9所示的背板110’、光學膜片120’及光學微結構140’之第一透光結構140a’的配置方式類似於圖7所的背板110、光學膜片120及光學微結構140之第一透光結構140a的配置方式，於此不再贅述。圖9所示之結構與圖7所示之結構的不同處在於，光學微結構140’之第二透光結構140b’具有第一端面S1’及第二端面S2’，第一端面S1’的面積小於第二端面S2’的面積。 第一端面S1’連接於第一透光結構140a’，且第二端面S2’朝向光學膜片120’並支撐光學膜片120’。
類似於圖7所示之光線的行進路徑，當光線通過圖9所示之光學微結構140’時，部分光線藉由第一凹面142a’及凸面144a’的導引而折射並往承載面112’的邊緣傳遞(例如圖9中以標號L1’所指光線)，使光線能夠均勻地傳遞至承載面112’上的 各個位置。另一部分光線藉由前表面146’的導引而折射並往光學膜片120’傳遞(例如圖9中以標號L2’所指光線)，使光線能夠通過光學膜片120’而射出。此外，亦有部分光線在藉由前表面146及後表面148的導引而折射的過程中被光學膜片120’反射，而往承載面112’的邊緣傳遞(例如圖9中以標號L3’所指光線)。
在上述實施例中，第一透光結構皆為立方體結構且第二透光結構皆為四角錐結構，然本發明不對光學微結構的形狀加以限制，以下藉由圖式對此舉例說明。
圖10是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。圖11是圖10的光學微結構的俯視圖。請參考圖10及圖11，在本實施例的光學微結構240之第一透光結構240a及第二透光結構240b中，第一凹面242a、第二凹面243a、第三凹面245a、凸面244a、前表面246及後表面248的配置與作用方式類似於圖4及圖5所示的第一凹面142a、第二凹面143a、第三凹面145a、凸面144a、前表面146及後表面148的配置與作用方式，於此不再贅述。光學微結構240與光學微結構140的不同處在於，光學微結構140的第一側表面147及第二側表面149如前述般傾斜於背板110的承載面112，而光學微結構240的第一側表面247及第二側表面249則是垂直於背板210的承載面212。
圖12是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。圖13是圖12的光學微結構的俯視圖。請參考圖12及圖13，在本實施例的光學微結構340之第一透光結構340a(即圖中角錐狀結構的下 半部)及第二透光結構340b(即圖中角錐狀結構的上半部)中，第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a、凸面344a、前表面346、後表面348、第一側表面347及第二側表面349的配置與作用方式類似於圖4及圖5所示的第一凹面142a、第二凹面143a、第三凹面145a、凸面144a、前表面146、後表面148、第一側表面147及第二側表面149的配置與作用方式，於此不再贅述。光學微結構340與光學微結構140的不同處在於，第一透光結構340a並非立方體結構，第一透光結構340a及第二透光結構340b共同構成四角錐狀結構。換言之，在光學微結構340中，第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a及凸面344a皆形成於角錐狀結構(即第一透光結構340a與第二透光結構340b共同構成的四角錐狀結構)上，不同於光學微結構140之第一凹面142a、第二凹面143a、第三凹面145a及凸面144a皆形成於角錐狀結構(即第二透光結構140b)以外的立方體結構(即第一透光結構140a)上。
圖14是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。圖15是圖14的光學微結構的俯視圖。請參考圖14及圖15，在本實施例的光學微結構440之第一透光結構440a(即圖中圓錐狀結構的下半部)及第二透光結構440b(即圖中圓錐狀結構的上半部)中，第一凹面442a、第二凹面443a、第三凹面445a、凸面444a、前表面446、後表面448、第一側表面447及第二側表面449的配置與作用方式類似於圖12及圖13所示的第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a、凸面344a、前表面346、後表面348、第一側表 面347及第二側表面349的配置與作用方式，於此不再贅述。光學微結構440與光學微結構340的不同處在於，第一透光結構440a及第二透光結構440b共同構成圓錐狀結構，而非角錐狀結構。
圖16是本發明另一實施例的光學微結構的立體圖。圖17 是圖16的光學微結構的俯視圖。請參考圖16及圖17，在本實施例的光學微結構540之第一透光結構540a(即圖中角錐狀結構的下半部)及第二透光結構540b(即圖中角錐狀結構的上半部)中，第一凹面542a、第二凹面543a、第三凹面545a、凸面544a、前表面546、後表面548、第一側表面547及第二側表面549的配置與作用方式類似於圖12及圖13所示的第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a、凸面344a、前表面346、後表面348、第一側表面347及第二側表面349的配置與作用方式，於此不再贅述。光學微結構540與光學微結構340的不同處在於，第一透光結構540a及第二透光結構540b共同構成六角錐狀結構，而非四角錐狀結構。
綜上所述，在本發明的背光模組中，多個光學微結構配 置於背板的承載面上，而能藉其第一凹面、凸面、第一表面及第二表面等結構特徵對來自光源的光線進行導引。詳細而言，通過光學微結構之第一透光結構的部分光線可藉由第一凹面及凸面的導引而均勻地傳遞至承載面上的各個位置，且通過光學微結構之第二透光結構的部分光線可藉由傾斜於承載面之第一表面及第二表面的導引而往光學膜片導遞並通過光學膜片而射出。經由調整這些光學微結構的配置密度以及上述第一表面及第二表面的傾斜 角度可增進背光模組的出光均勻度。如此一來，不須為了增進出光均勻度而調整背板與光學膜片的距離，而可避免背光模組的厚度過大，以符合電子裝置輕薄的趨勢。此外，可將各光學微結構的高度設計為相同於光學膜片與承載面之間的間距，使位於光學膜片與承載面之間的這些光學微結構可對光學膜片進行支撐以避免光學膜片下陷變形，藉以確保背光模組具有良好的出光品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧背板
112‧‧‧承載面
112a‧‧‧邊緣
114‧‧‧側牆
120‧‧‧光學膜片
130‧‧‧光源
140‧‧‧光學微結構
140a‧‧‧第一透光結構
140b‧‧‧第二透光結構
142‧‧‧前端
143‧‧‧第一側端
143a‧‧‧第二凹面
144‧‧‧後端
144a‧‧‧凸面
146‧‧‧前表面
147‧‧‧第一側表面
148‧‧‧後表面
D‧‧‧間距
H‧‧‧高度
L‧‧‧光線

Claims (15)

  1. 一種背光模組，包括：一背板，具有一承載面；至少一光學膜片，配置於該背板上，其中該承載面與該光學膜片之間具有一間距；一光源，配置於該承載面的一邊緣；以及多個光學微結構，配置於該承載面與該光學膜片之間，其中該光源適於往該些光學微結構發出一光線，各該光學微結構包括：一第一透光結構，連接於該承載面且具有相對的一前端及一後端，其中該前端朝向該光源且具有一第一凹面，該後端背向該光源且具有一凸面；以及一第二透光結構，連接於該第一透光結構且位於該第一透光結構與該光學膜片之間，其中該第二透光結構具有相對的一前表面及一後表面，該前表面朝向該光源且傾斜於該承載面，該後表面背向該光源且傾斜於該承載面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該些光學微結構位於該光源與該承載面的另一邊緣之間，當該光線通過各該光學微結構時，部分該光線藉由該第一凹面及該凸面的導引而往該另一邊緣傳遞，且另一部分該光線藉由該前表面及該後表面的導引而往該光學膜片傳遞。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該光學微結構的高度等於該承載面與該光學膜片之間的該間距，以使該些 第二透光結構支撐該光學膜片。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該凸面為凸弧面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該第一凹面為凹弧面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該第一透光結構更具有相對的一第一側端及一第二側端，該第一側端連接於該前端與該後端之間且具有一第二凹面，該第二側端連接於該前端與該後端之間且具有一第三凹面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該第二透光結構更具有相對的一第一側表面及一第二側表面，該第一側表面連接於該前表面與該後表面之間且傾斜於該承載面，該第二側表面連接於該前表面與該後表面之間且傾斜於該承載面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該第二透光結構更具有相對的一第一側表面及一第二側表面，該第一側表面連接於該前表面與該後表面之間且垂直於該承載面，該第二側表面連接於該前表面與該後表面之間且垂直於該承載面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該第二透光結構為一角錐狀結構。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該角錐狀結構具有相對的一第一端面及一第二端面，該第一端面連接於該第一透光結構，該第二端面朝向該光學膜片，該第一端面的面積 大於該第二端面的面積。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的背光模組，其中該角錐狀結構具有相對的一第一端面及一第二端面，該第一端面連接於該第一透光結構，該第二端面朝向該光學膜片，該第一端面的面積小於該第二端面的面積。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中各該第一透光結構及該對應之第二透光結構共同構成一角錐狀結構或一圓錐狀結構。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該些光學微結構的配置密度沿遠離該光源的方向漸增。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該背板具有多個側牆，該些側牆圍繞該承載面且支撐該光學膜片的周緣。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中該第一透光結構與該第二透光結構為一體成型。
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