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【专利摘要】一种背光模块。该背光模块包括：背板，具有承载面；至少一光学膜片，配置于背板上，承载面与光学膜片之间具有间距；光源，配置于承载面的边缘；以及多个光学微结构，配置于承载面与光学膜片之间，光源适于往该些光学微结构发出光线，各光学微结构包括：第一透光结构以及第二透光结构；第一透光结构连接于承载面且具有相对的前端及后端，前端朝向光源且具有第一凹面，后端背向光源且具有凸面；第二透光结构连接于第一透光结构且位于第一透光结构与光学膜片之间，其中第二透光结构具有相对的前表面及后表面，前表面朝向光源且倾斜于承载面，后表面背向光源且倾斜于承载面。本发明可避免背光模块的厚度过大，还可确保背光模块具有良好的出光质量。
【专利说明】背光模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种背光模块，且特别涉及一种具有光学微结构的背光模块。
【背景技术】
[0002]目前的电子装置多利用平面显示模块进行画面的显示，其中又以液晶显示模块的技术较为纯熟且普及化。然而，由于液晶显示模块的显示面板本身无法发光，故在显示面板下方具有背光模块以提供显示画面所需光线。在一些电子装置中，采用无导光板的背光模块以节省组装成本并降低装置重量。
[0003]传统无导光板的背光模块，其光学膜片与背板之间具有间距而形成了空气层，光源所发出的光线在无实际物体的空气层内传递反射后通过光学膜片而射出。在这种无导光板的设计方式之下，须藉由调整背板与光学膜片的距离来增进出光均匀度，然而此举将使背光模块难以薄型化。此外，由于上述空气层无法对光学膜片进行支撑，因此光学膜片容易下陷变形而影响出光质量。
[0004]从而，需要提供一种背光模块来解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种背光模块，可具有较小的厚度及较佳的出光质量。
[0006]本发明的背光模块包括:一背板、至少一光学膜片、一光源以及多个光学微结构；该背板具有一承载面；该至少一光学膜片配置于该背板上，其中该承载面与该光学膜片之间具有一间距；该光源配置于该承载面的一边缘；该些光学微结构配置于该承载面与该光学膜片之间，其中该光源适于往该些光学微结构发出一光线，各该光学微结构包括:一第一透光结构以及一第二透光结构；该第一透光结构连接于该承载面且具有相对的一前端及一后端，其中该前端朝向该光源且具有一第一凹面，该后端背向该光源且具有一凸面；该第二透光结构连接于该第一透光结构且位于该第一透光结构与该光学膜片之间，其中该第二透光结构具有相对的一前表面及一后表面，该前表面朝向该光源且倾斜于该承载面，该后表面背向该光源且倾斜于该承载面。
[0007]在本发明的一实施例中，上述的这些光学微结构位于光源与承载面的另一边缘之间，当光线通过各光学微结构时，部分光线藉由第一凹面及凸面的导引而往另一边缘传递，且另一部分光线藉由前表面及后表面的导引而往光学膜片传递。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的各光学微结构的高度等于承载面与光学膜片之间的间距，以使这些第二透光结构支撑光学膜片。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的凸面为凸弧面。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一凹面为凹弧面。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的各第一透光结构还具有相对的一第一侧端及一第二侧端，第一侧端连接于前端与后端之间且具有一第二凹面，第二侧端连接于前端与后端之间且具有一第三凹面。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的各第二透光结构还具有相对的一第一侧表面及一第二侧表面，第一侧表面连接于前表面与后表面之间且倾斜于承载面，第二侧表面连接于前表面与后表面之间且倾斜于承载面。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的各第二透光结构还具有相对的一第一侧表面及一第二侧表面，第一侧表面连接于前表面与后表面之间且垂直于承载面，第二侧表面连接于前表面与后表面之间且垂直于承载面。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的各第二透光结构为一角锥状结构。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的角锥状结构具有相对的一第一端面及一第二端面，第一端面连接于第一透光结构，第二端面朝向光学膜片，第一端面的面积大于第二端面的面积。
[0016]在本发明的一实施例中，上述的角锥状结构具有相对的一第一端面及一第二端面，第一端面连接于第一透光结构，第二端面朝向光学膜片，第一端面的面积小于第二端面的面积。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的各第一透光结构及对应的第二透光结构共同构成一角锥状结构或一圆锥状结构。
[0018]在本发明的一实施例中，上述的这些光学微结构的配置密度沿远离光源的方向渐士豳
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[0019]在本发明的一实施例中，上述的背板具有多个侧墙，这些侧墙围绕承载面且支撑光学膜片的周缘。
[0020]在本发明的一实施例中，上述的第一透光结构与第二透光结构为一体成型。
[0021]基于上述，在本发明的背光模块中，多个光学微结构配置于背板的承载面上，而能藉其第一凹面、凸面、第一表面及第二表面等结构特征对来自光源的光线进行导引。详细而言，通过光学微结构的第一透光结构的部分光线可藉由第一凹面及凸面的导引而均匀地传递至承载面上的各个位置，且通过光学微结构的第二透光结构的部分光线可藉由倾斜于承载面的第一表面及第二表面的导引而往光学膜片传导递送并通过光学膜片而射出。经由调整这些光学微结构的配置密度以及上述第一表面及第二表面的倾斜角度可增进背光模块的出光均匀度。如此一来，不须为了增进出光均匀度而调整背板与光学膜片的距离，而可避免背光模块的厚度过大，以符合电子装置轻薄的趋势。此外，位于光学膜片与承载面之间的这些光学微结构可对光学膜片进行支撑以避免光学膜片下陷变形，藉以确保背光模块具有良好的出光质量。
[0022]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明一实施例的背光模块的立体图。
[0024]图2是图1的背光模块的部分构件立体图。
[0025]图3是图1的背光模块的局部侧视图。
[0026]图4是图3的光学微结构的立体图。
[0027]图5是图4的第一透光结构的俯视图。
[0028]图6是图1的背光模块的侧视图。
[0029]图7是图3的光学微结构导引光线的示意图。
[0030]图8是图5的光学微结构导引光线的示意图。
[0031]图9是本发明另一实施例的光学微结构导引光线的示意图。
[0032]图10是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。
[0033]图11是图10的光学微结构的俯视图。
[0034]图12是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。
[0035]图13是图12的光学微结构的俯视图。
[0036]图14是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。
[0037]图15是图14的光学微结构的俯视图。
[0038]图16是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。
[0039]图17是图16的光学微结构的俯视图。
[0040]主要组件符号说明:
[0041]100背光模块
[0042]110、110’、210背板
[0043]112、112’、212承载面
[0044]112a、112b、112c边缘
[0045]114侧墙
[0046]120、120’光学膜片
[0047]130光源
[0048]140、140’、240、340、440、540光学微结构
[0049]140a、140a’、240a、340a、440a、540a第一透光结构
[0050]140b、140b’、240b、340b、440b、540b第二透光结构
[0051]142、242前端
[0052]142a, 142a\242a,342a,442a,542a第一凹面
[0053]143、243第一侧端
[0054]143a、243a、343a、443a、543a第二凹面
[0055]144、244后端
[0056]144a、144a，、244a、344a、444a、544a凸面
[0057]145第二侧端
[0058]145a,245a,345a,445a,545a第三凹面
[0059]146、146，、246、346、446、546前表面
[0060]147、247、347、447、547第一侧表面
[0061]148、148’、248、348、448、548后表面
[0062]149、249、349、449、549第二侧表面
[0063]D间距
[0064]H高度
[0065]L、L1、L1，、L2、L2，、L3、L3，、L4、L5光线
[0066]S1、SI’第一端面
[0067]S2、S2’第二端面
【具体实施方式】
[0068]图1是本发明一实施例的背光模块的立体图。图2是图1的背光模块的部分构件立体图。图3是图1的背光模块的局部侧视图。为使附图较为清楚，图2未绘示出图1及图3中的光学膜片120，且图3未绘示出图1及图2中的部分侧墙114。请参考图1至图3，本实施例的背光模块100例如为无导光板的背光模块且包括一背板110、至少一光学膜片120(绘示为一个)及一光源130。背板110具有一承载面112及多个侧墙114。光源130例如为发光二极管(Light Emitting D1de，LED)光源且配置于承载面112的一边缘112a。光学膜片120例如为扩散片且配置于背板110上，这些侧墙114围绕承载面112且支撑光学膜片120的周缘，以使承载面112与光学膜片120之间具有一间距D而形成了空气层。光源130发出的光线L在承载面112与光学膜片120之间的空气层传递反射后通过光学膜片120而射出。在其他实施例中，光学膜片120的数量可为多个且可包含非扩散片的其他种类光学膜片，本发明不对此加以限制。
[0069]图4是图3的光学微结构的立体图。图5是图4的第一透光结构的俯视图。请参考图3至图5，背光模块100还包括多个光学微结构140。这些光学微结构140配置于承载面112与光学膜片120之间，且光源130适于往这些光学微结构140发出光线L。各光学微结构140包括一第一透光结构140a及一第二透光结构140b。第一透光结构140a连接于承载面112且具有相对的一前端142及一后端144，前端142朝向光源130且具有一第一凹面142a，后端144背向光源130且具有一凸面144a。第二透光结构140b连接于第一透光结构140a且位于第一透光结构140a与光学膜片120之间。第二透光结构140b具有相对的一前表面146及一后表面148,前表面146朝向光源130且倾斜于承载面112,后表面148背向光源130且倾斜于承载面112。背光模块100的各光学微结构140能藉其第一凹面142a、凸面144a、前表面146以及后表面148等结构特征对来自光源130的光线L进行导引，详述如下。
[0070]图6是图1的背光模块的侧视图。图7是图3的光学微结构导引光线的示意图。为使附图较为清楚，图6未绘示出图1及图2中的部分侧墙114。请参考图6，光源130如上所述位于承载面112的边缘112a，且这些光学微结构140位于光源130与承载面112的另一边缘112b之间。当光源130发出的光线L (标示于图3)通过各光学微结构140时，部分光线如图7所示藉由第一凹面142a及凸面144a的导引而折射并往承载面112的边缘112b传递(例如图7中以标号LI所指光线)，使光线能够均匀地传递至承载面112上的各个位置。另一部分光线藉由前表面146的导引而反射并往光学膜片120传递(例如图7中以标号L2所指光线)，使光线能够通过光学膜片120而射出。此外，亦有部分光线藉由前表面146及后表面148的导引而折射并往承载面112的边缘112b传递(例如图7中以标号L3所指光线)。
[0071]如图6所示，这些光学微结构140的配置密度沿远离光源130的方向渐增，以在较为远离光源130的位置加强对光线的导引，使背光模块100的出光更加均匀。这些光学微结构140的配置密度可依需求进行调整，以有效增进背光模块100的出光均匀度。此外，第二透光结构140b的前表面146及后表面148的倾斜角度亦可依需求进行调整，以使背光模块100有更佳的出光均匀度。如此一来，不须为了增进出光均匀度而调整背板110与光学膜片120的距离，而可避免背光模块100的厚度过大，以符合电子装置轻薄的趋势。此外，位于光学膜片120与承载面112之间的各光学微结构140的高度H例如等于承载面112与光学膜片120之间的间距D,使各光学微结构140可藉其第二透光结构140b支撑光学膜片120以避免光学膜片120下陷变形，藉以确保背光模块100具有良好的出光质量。
[0072]在本实施例中，这些光学微结构140例如是以注射成型的方式而被制作于背板110上。详细而言，背板110的承载面112上例如具有反射层，用以反射光源130所发出的光线。当藉由注射成型工艺在背板110的承载面112上形成上述反射层时，可一并以注射成型的方式在反射层上形成这些光学微结构140，使反射层及光学微结构140的第一透光结构140a与第二透光结构140b为一体成型。在其他实施例中，亦可藉由一般网印或3D打印技术来形成这些光学微结构140，本发明不对此加以限制。
[0073]请参考图3至图5，在本实施例中，各第一透光结构140a还具有相对的一第一侧端143及一第二侧端145，第一侧端143连接于前端142与后端144之间且具有一第二凹面143a，第二侧端145连接于前端142与后端144之间且具有一第三凹面145a。图8是图5的光学微结构导引光线的示意图。为使附图较为清楚，图8未绘示出图4中的第二透光结构140b。请参考图8，第二凹面143a及第三凹面145a的作用类似于第一凹面142a的作用，光线可藉由第二凹面143a及第三凹面145a的导引而折射及反射并往承载面112的边缘传递(例如图8中以标号L4及L5所指光线)。图8中以标号L4所指光线例如是往图2所示的承载面112的边缘112c传递。
[0074]上述凸面144a例如为凸弧面，且上述第一凹面142a、第二凹面143a及第三凹面145a例如皆为凹弧面。然而本发明不以此为限，在其他实施例中，凸面144a可为其他形态的凸状结构，且第一凹面142a、第二凹面143a及第三凹面145a可为其他形态的凹状结构。此外，在其他实施例中，第一透光结构140a亦可不具有第二凹面143a及第三凹面145a，而仅藉由第一凹面142a及凸面144a对光线进行导引。
[0075]如图3至图5所示，本实施例的第二透光结构140b还具有相对的一第一侧表面147及一第二侧表面149，第一侧表面147连接于前表面146与后表面148之间并倾斜于承载面112，且第二侧表面149连接于前表面146与后表面148之间并倾斜于承载面112，而使第二透光结构140b呈四角锥状。第一侧表面147及第二侧表面149的作用类似于前表面146及后表面148的作用，光线可藉由第一侧表面147及第二侧表面149的导引而往光学膜片120传递并通过光学膜片120而射出。
[0076]请参考图7，本实施例的各第二透光结构140b例如为一角锥状结构，此角锥状结构具有相对的一第一端面SI及一第二端面S2，第一端面SI的面积大于第二端面S2的面积。第一端面SI连接于第一透光结构140a,且第二端面S2朝向光学膜片120并支撑光学膜片120。简言之，第二透光结构140b以其面积较大的一端来连接于第一透光结构140a，并以其面积较小的一端来支撑光学膜片120。然而本发明不以此为限，第二透光结构可亦以其面积较小的一端来连接于第一透光结构，并以其面积较大的一端来支撑光学膜片。以下藉由附图对此加以说明。
[0077]图9是本发明另一实施例的光学微结构导引光线的示意图。图9所示的背板110’、光学膜片120’及光学微结构140’的第一透光结构140a’的配置方式类似于图7所的背板110、光学膜片120及光学微结构140的第一透光结构140a的配置方式，在此不再赘述。图9所示的结构与图7所示的结构的不同处在于，光学微结构140’的第二透光结构140b’具有第一端面SI’及第二端面S2’，第一端面SI，的面积小于第二端面S2’的面积。第一端面SI’连接于第一透光结构140a’，且第二端面S2’朝向光学膜片120’并支撑光学膜片120’。
[0078]类似于图7所示的光线的行进路径，当光线通过图9所示的光学微结构140’时，部分光线藉由第一凹面142a’及凸面144a’的导引而折射并往承载面112’的边缘传递(例如图9中以标号LI’所指光线)，使光线能够均匀地传递至承载面112’上的各个位置。另一部分光线藉由前表面146’的导引而折射并往光学膜片120’传递(例如图9中以标号L2’所指光线)，使光线能够通过光学膜片120’而射出。此外，亦有部分光线在藉由前表面146’及后表面148’的导引而折射的过程中被光学膜片120’反射，而往承载面112’的边缘传递(例如图9中以标号L3’所指光线)。
[0079]在上述实施例中，第一透光结构皆为立方体结构且第二透光结构皆为四角锥结构，然而本发明不对光学微结构的形状加以限制，以下藉由附图对此举例说明。
[0080]图10是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。图11是图10的光学微结构的俯视图。请参考图10及图11，在本实施例的光学微结构240的第一透光结构240a及第二透光结构240b中，第一凹面242a、第二凹面243a、第三凹面245a、凸面244a、前表面246以及后表面248的配置与作用方式类似于图4及图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以及后表面148的配置与作用方式，在此不再赘述。光学微结构240与光学微结构140的不同处在于，光学微结构140的第一侧表面147及第二侧表面149如前述般倾斜于背板110的承载面112，而光学微结构240的第一侧表面247及第二侧表面249则是垂直于背板210的承载面212。
[0081]图12是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。图13是图12的光学微结构的俯视图。请参考图12及图13，在本实施例的光学微结构340的第一透光结构340a (即图中角锥状结构的下半部)及第二透光结构340b (即图中角锥状结构的上半部)中，第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a、凸面344a、前表面346、后表面348、第一侧表面347以及第二侧表面349的配置与作用方式类似于图4及图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、后表面148、第一侧表面147以及第二侧表面149的配置与作用方式，在此不再赘述。光学微结构340与光学微结构140的不同处在于，第一透光结构340a并非立方体结构，第一透光结构340a及第二透光结构340b共同构成四角锥状结构。换言之，在光学微结构340中，第一凹面342a、第二凹面343a、第三凹面345a以及凸面344a皆形成于角锥状结构(即第一透光结构340a与第二透光结构340b共同构成的四角锥状结构)上，不同于光学微结构140的第一凹面142a、第二凹面143a、第三凹面145a以及凸面144a皆形成于角锥状结构(即第二透光结构140b)以外的立方体结构(即第一透光结构140a)上。
[0082]图14是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。图15是图14的光学微结构的俯视图。请参考图14及图15，在本实施例的光学微结构440的第一透光结构440a (即图中圆锥状结构的下半部)及第二透光结构440b (即图中圆锥状结构的上半部)中，第一凹面442a、第二凹面443a、第三凹面445a、凸面444a、前表面446、后表面448、第一侧表面447以及第二侧表面449的配置与作用方式类似于图12及图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、后表面348、第一侧表面347以及第二侧表面349的配置与作用方式，在此不再赘述。光学微结构440与光学微结构340的不同处在于，第一透光结构440a及第二透光结构440b共同构成圆锥状结构，而非角锥状结构。
[0083]图16是本发明另一实施例的光学微结构的立体图。图17是图16的光学微结构的俯视图。请参考图16及图17,在本实施例的光学微结构540的第一透光结构540a (即图中角锥状结构的下半部)及第二透光结构540b (即图中角锥状结构的上半部)中，第一凹面542a、第二凹面543a、第三凹面545a、凸面544a、前表面546、后表面548、第一侧表面547以及第二侧表面549的配置与作用方式类似于图12及图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、后表面348、第一侧表面347以及第二侧表面349的配置与作用方式，在此不再赘述。光学微结构540与光学微结构340的不同处在于，第一透光结构540a及第二透光结构540b共同构成六角锥状结构，而非四角锥状结构。
[0084]综上所述，在本发明的背光模块中，多个光学微结构配置于背板的承载面上，而能藉其第一凹面、凸面、第一表面以及第二表面等结构特征对来自光源的光线进行导引。详细而言，通过光学微结构的第一透光结构的部分光线可藉由第一凹面及凸面的导引而均匀地传递至承载面上的各个位置，且通过光学微结构的第二透光结构的部分光线可藉由倾斜于承载面的第一表面及第二表面的导引而往光学膜片导递并通过光学膜片而射出。经由调整这些光学微结构的配置密度以及上述第一表面及第二表面的倾斜角度可增进背光模块的出光均匀度。如此一来，不须为了增进出光均匀度而调整背板与光学膜片的距离，而可避免背光模块的厚度过大，以符合电子装置轻薄的趋势。此外，可将各光学微结构的高度设计为相同于光学膜片与承载面之间的间距，使位于光学膜片与承载面之间的这些光学微结构可对光学膜片进行支撑以避免光学膜片下陷变形，藉以确保背光模块具有良好的出光质量。
[0085]虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
【权利要求】
1.一种背光模块，该背光模块包括: 一背板，该背板具有一承载面； 至少一光学膜片，该至少一光学膜片配置于该背板上，其中该承载面与该光学膜片之间具有一间距； 一光源，该光源配置于该承载面的一边缘；以及 多个光学微结构，该些光学微结构配置于该承载面与该光学膜片之间，其中该光源适于往该些光学微结构发出一光线，各该光学微结构包括: 一第一透光结构，该第一透光结构连接于该承载面且具有相对的一前端及一后端，其中该前端朝向该光源且具有一第一凹面，该后端背向该光源且具有一凸面；以及 一第二透光结构，该第二透光结构连接于该第一透光结构且位于该第一透光结构与该光学膜片之间，其中该第二透光结构具有相对的一前表面及一后表面，该前表面朝向该光源且倾斜于该承载面，该后表面背向该光源且倾斜于该承载面。
2.如权利要求1所述的背光模块，其中该些光学微结构位于该光源与该承载面的另一边缘之间，当该光线通过各该光学微结构时，部分该光线藉由该第一凹面及该凸面的导引而往该另一边缘传递，且另一部分该光线藉由该前表面及该后表面的导引而往该光学膜片传递。
3.如权利要求1所述的背光模块，其中各该光学微结构的高度等于该承载面与该光学膜片之间的该间距，以使该些第二透光结构支撑该光学膜片。
4.如权利要求1所述的背光模块，其中该凸面为凸弧面。
5.如权利要求1所述的背光模块，其中该第一凹面为凹弧面。
6.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第一透光结构还具有相对的一第一侧端及一第二侧端，该第一侧端连接于该前端与该后端之间且具有一第二凹面，该第二侧端连接于该前端与该后端之间且具有一第三凹面。
7.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第二透光结构还具有相对的一第一侧表面及一第二侧表面，该第一侧表面连接于该前表面与该后表面之间且倾斜于该承载面，该第二侧表面连接于该前表面与该后表面之间且倾斜于该承载面。
8.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第二透光结构还具有相对的一第一侧表面及一第二侧表面，该第一侧表面连接于该前表面与该后表面之间且垂直于该承载面，该第二侧表面连接于该前表面与该后表面之间且垂直于该承载面。
9.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第二透光结构为一角锥状结构。
10.如权利要求9所述的背光模块，其中该角锥状结构具有相对的一第一端面及一第二端面，该第一端面连接于该第一透光结构，该第二端面朝向该光学膜片，该第一端面的面积大于该第二端面的面积。
11.如权利要求9所述的背光模块，其中该角锥状结构具有相对的一第一端面及一第二端面，该第一端面连接于该第一透光结构，该第二端面朝向该光学膜片，该第一端面的面积小于该第二端面的面积。
12.如权利要求1所述的背光模块，其中各该第一透光结构及该对应的第二透光结构共同构成一角锥状结构或一圆锥状结构。
13.如权利要求1所述的背光模块，其中该些光学微结构的配置密度沿远离该光源的方向渐增。
14.如权利要求1所述的背光模块，其中该背板具有多个侧墙，该些侧墙围绕该承载面且支撑该光学膜片的周缘。
15.如权利要求1所述的背光模块，其中该第一透光结构与该第二透光结构为一体成型。
【文档编号】G02F1/13357GK104460108SQ201310432446
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】刘金涌, 蔡明宏 申请人:纬创资通股份有限公司, 纬视晶光电(昆山)有限公司