CN101900898B - 光电池整合液晶显示器及光电池整合平面显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电池整合液晶显示器及光电池整合平面显示器，至少包含一第一基板、一第二基板、一显示材料层、一第一光电池结构、一连外导电层以及一导电结构。显示材料层密封于平行设置的第一基板及第二基板之间。第一光电池结构设置于第一基板上。连外导电层设置于第二基板上，且对应于一周边区域及第一基板的外侧设置，用以连接一外部电路。导电结构夹设于两基板之间的周边区域中，并且电性连接于第一光电池结构与连外导电层。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电装置，且尤其涉及一种光电池整合液晶显示器及光电池整合平面显示器。
背景技术
随着显示器技术的进步，以往厚重且耗电的传统阴极射线管显示器已逐渐淡出市场，取而代之的是薄型化的显示器。由于薄型化显示器具有重量轻、体积小、低辐射及低功耗等优点，已经成为人们在选购显示器时的第一选择。此外，随着近年来绿色能源的风潮，市场上对于显示器的耗电量有着更严苛的要求。因此，如何能够制造出更省电、更环保的显示器，为业界研究发展的重要方向之一。
为了降低显示器的耗电量，目前业界发展出整合光电池的显示器，将光电池结构整合在显示器的组件中。其利用环境光源以及显示器的背光来进行光电转换，并且将转换产生的电能导入显示器的电路中，借以降低显示器对于外部电源的需求量。
以整合在液晶显示器的显示面板的光电池结构为例，必须面对到如何将光电池结构产生的电能导出显示面板外的问题。目前一种常见的解决方式，是将整合于显示面板的光电池结构连接于一额外设置的导线，通过导线将电力导出显示面板，并连接至外部的集成电路元件。此导线为额外增设于显示面板外侧，不仅增加工艺步骤、提高制造成本，更容易在组装过程中拉扯到导线，导致电性连接质量不良的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种光电池整合液晶显示器及光电池整合平面显示器，用以解决额外增设导线于显示面板外侧，导致成本增加、工艺步骤增加以及电性连接质量不良的问题。
本发明的一方面提出一种光电池整合液晶显示器，包含一第一基板、一第二基板、一液晶层、一第一光电池结构、一连外导电层以及一导电结构。第二基板平行于第一基板设置，且第二基板具有一第二内表面，相对第一基板的一第一内表面。液晶层密封于两基板之间。第一光电池结构设置于第一基板上，且设置于第一基板的网状遮光区域及周边区域中。连外导电层设置于第二基板上，且对应于周边区域及第一基板的外侧设置，用以连接一外部电路。导电结构夹设于两基板之间，且设置于周边区域中。导电结构电性连接于第一光电池结构与连外导电层。
依据本发明一实施例，第一光电池结构包含一第一电极层、一光电转换层与一第二电极层，其中光电转换层设置于第一电极层及第二电极层之间。
依据本发明一实施例，连外导电层包含一第一连接垫与一第二连接垫，对应于第一基板的周边区域设置。
依据本发明一实施例，导电结构包含一第一子结构及一第二子结构。第一子结构电性连接于第一电极层与第一连接垫，第二子结构电性连接于第二电极层与第二连接垫。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器更包含一第一接电层及一第二接电层。两接电层设置于第一基板的第一内表面上，并且对应周边区域设置。第一接电层电性连接于第一电极层与第一子结构，第二接电层电性连接于第二电极层与第二子结构。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器更包含一共同电极层，设置于第一基板上。第一接电层及第二接电层与共同电极层同时形成。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器更包含一像素电极层，设置于第二基板上。第一连接垫及第二连接垫与像素电极层同时形成。
依据本发明一实施例，连外导电层包含一第一金属层，设置于第二基板上，且对应于第一基板的显示区域外侧设置。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器还包含一源极/漏极金属层，设置于第二基板上。第一金属层与源极/漏极金属层同时形成。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器还包含一第二光电池结构，设置于第二基板上，且对应网状遮光区域及周边区域设置。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器还包含一第二金属层，设置于第二基板上，且对应于第一基板的显示区域外侧设置。第二金属层电性连接于第二光电池结构的一电极。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器还包含一栅极金属层，设置于第二基板上。第二金属层与栅极金属层同时形成。
依据本发明一实施例，光电池整合液晶显示器，还包含一框胶，夹设于两基板之间且围绕液晶层。导电结构嵌入于框胶中。
本发明的一另方面提出一种光电池整合平面显示器，包含一第一基板、一第二基板、一显示材料层、一第一光电池结构、一连外导电层以及一导电结构。第二基板平行于第一基板设置，且第二基板具有一第二内表面，相对第一基板的一第一内表面。显示材料层密封于两基板之间。第一光电池结构设置于第一基板上，且设置于第一基板的网状遮光区域及周边区域中。连外导电层设置于第二基板上，且对应于周边区域及第一基板的外侧设置，用以连接一外部电路。导电结构夹设于两基板之间，且设置于周边区域中。导电结构电性连接于第一光电池结构与连外导电层。
依据本发明一实施例，显示材料层为一液晶层、一有机发光材料层、一电泳材料层或一等离子材料层。
依照本发明实施例的光电池整合平面显示器及光电池整合液晶显示器，利用导电结构将位在第一基板的第一光电池结构电性连接至位在第二基板的连外导电层，借之省去设置于第一基板及第二基板外侧的导线，具有可降低制造成本的优点。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示依照本发明一实施例的一种光电池整合平面显示器的剖面图；
图2绘示第一基板的显示区域及周边区域的示意图；
图3绘示第一光电池结构连接至外部电路的线路连接示意图；
图4绘示依照本发明另一实施例的一种光电池整合平面显示器的剖面图。
其中，附图标记：
100：光电池整合平面显示器 155：显示材料层
110：第一基板 157：框胶
110a：显示区域 161：第一接电层
110b：周边区域 162：第二接电层
110c：显示区块 200：光电池整合平面显示器
110d：网状遮光区域 210：第一基板
111：第一内表面 211：第一内表面
116：共同电极层 210a：显示区域
120：第二基板 210b：周边区域
121：第二内表面 220：第二基板
124：源极/漏极金属层 221：第二内表面
126：像素电极层 225：栅极金属层
130：第一光电池结构 230：第一光电池结构
131：第一电极层 240：连外导电层
132：第二电极层 244：第二金属层
133：光电转换层 250：导电结构
140：连外导电层 255：显示材料层
141：第一连接垫 270：第二光电池结构
142：第二连接垫 B：彩色滤光层
143：第一金属层 E：外部电路
150：导电结构 G：彩色滤光层
151：第一子结构 R：彩色滤光层
152：第二子结构 T：像素结构
具体实施方式
依照本发明实施例的平面显示器，整合至少一个光电池结构，并且利用导电结构及连外导电层将光电池结构产生的电能导至外部电路。借之省略连接于显示器面板外侧的导线，可以简化工艺步骤，并且降低制造成本。
请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的一种光电池整合平面显示器的剖面图。光电池整合平面显示器100至少包含一第一基板110、一第一光电池结构130、一第二基板120、一连外导电层140、一显示材料层155以及一导电结构150。第一基板110具有一第一内表面111，第二基板120具有一第二内表面121。第二基板120平行于第一基板110设置，且第一内表面111相对第二内表面121。第一光电池结构130、连外导电层140、显示材料层155以及导电结构150设置于第一基板110与第二基板120之间。
显示材料层155密封于第一基板110与第二基板120之间。本实施例中，显示材料层155以一液晶层为例进行说明；然而显示材料层155并不以液晶层为限，其也可为一有机发光材料层、一电泳材料层或一等离子材料层，其详细的显示结构为本领域技术人员所熟知，因此不再赘述。相对来说，当显示材料层155为液晶层时，光电池整合平面显示器100为一光电池整合液晶显示器。其中第一基板110例如为彩色滤光片基板，第二基板120例如为薄膜晶体管基板。实际应用上，例如第二基板120的面积可大于第一基板110的面积，当第一基板110及第二基板120进行对组并切裂后，第二基板120凸出于第一基板110的切裂边缘。
进一步来说，第一基板110更具有一显示区域110a及一周边区域110b。请同时参照图1及图2，图2绘示第一基板的显示区域及周边区域的示意图。显示区域110a中具有多个显示区块110c，以及位于显示区块110c之间的一网状遮光区域110d。显示区域110a对应于显示材料层155配置，周边区域110b围绕于显示区域110a。此些显示区块110c中可设置彩色滤光层，例如是对应于第一基板110上的多个彩色滤光层R、G及B，网状遮光区域110d的图案例如可与第一基板110的黑色矩阵的图案相同。
本实施例中，第一光电池结构130设置于第一基板110的第一内表面111上，并且设置于网状遮光区域110d及周边区域110b中，所以第一光电池结构130中央较佳是网状结构，对应于网状遮光区域110d。连外导电层140设置于第二基板120的第二内表面121上，并且对应于第一基板110的周边区域110b及第一基板110的外侧设置。导电结构150夹设于第一基板110及第二基板120之间，并且设置于周边区域110b中。导电结构150电性连接于第一光电池结构130与连外导电层140，用以连接一外部电路E，以将第一光电池结构130进行光电转换后所产生的电能，导至外部电路E。
第一光电池结构130包含一第一电极层131、一光电转换层133及一第二电极层132，光电转换层133设置于第一电极层131及第二电极层132之间。第一电极层131的材质例如是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)等，第一电极层131的材质例如是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)等，或是金属材料如铝、铜、银、金、钛、钼及钨等。光电转换层133例如是一感光富硅介电层(silicon rich dielectric layer)，用以于受到光线照射时吸收光线而发生能阶变化，进而产生电子及空穴对(electron-hole pair)分别朝向第一电极层131及第二电极层132迁移的现象，借此形成光电流。于一实施例中，感光富硅介电层的材料选自一富硅氧化硅(SiOx)、一富硅氮化硅(SiNy)、一富硅氮氧化硅(SiOxNy)、一富硅碳化硅(SiCz)、一富硅碳氧化硅(SiOxCz)、一氢化富硅氧化硅(SiHwOx)、一氢化富硅氮化硅(SiHwNy)、一氢化富硅碳化硅(SiHwCz)及其任意组合所组成的族群。其中，0＜w＜4、0＜x＜2、0＜y＜1.34、0＜z＜1，且在感光富硅介电层中，硅的含量大于其它成份的含量。
连外导电层140包含一第一连接垫141与一第二连接垫142，对应于第一基板110的周边区域110b设置。导电结构150包含一第一子结构151及一第二子结构152，第一子结构151电性连接于第一连接垫141与第一光电池结构130的第一电极层131，第二子结构152电性连接于第二连接垫142与第一光电池结构130的第二电极层132。
此外，本实施例的光电池整合平面显示器100还包含一第一接电层161及一第二接电层162，设置于第一基板110的第一内表面111上，并且对应周边区域110b设置。第一接电层161电性连接于第一子结构151与第一光电池结构130的第一电极层131，第二接电层162电性连接于第二子结构152与第一光电池结构130的第二电极层132。
请同时参照图1及图3，图3绘示第一光电池结构连接至外部电路的线路连接示意图。第一光电池结构130位于第一基板110上。第一接电层161及第二接电层162位于显示区域110a外侧的周边区域110b，并且分别电性连接于第一光电池结构130的两电极。第二基板120包含多个像素结构T，对应设置于显示区域110a内。像素结构T例如包含薄膜晶体管、像素电极等元件。第一接电层161连接至连外导电层140的第一连接垫141，并且经由连外导电层140连接至外部电路E。第二接电层162连接至连外导电层140的第二连接垫142，并且经由连外导电层140连接至外部电路E。
以此方式，第一光电池结构130的第一电极层131及第二电极层132分别将电能由第一基板110导至第二基板120，并进一步由第二基板120导出至外部电路E。更详尽地来说，第一电极层131经由第一接电层161、第一子结构151及第一连接垫141，将电能从第一基板110导至第二基板120，并接着导至外部电路E；第二电极层132经由第二接电层162、第二子结构152及第二连接垫142，将电能从第一基板110导至第二基板120，并接着导至外部电路E。
本实施例中，位在第一基板110上的第一光电池结构130所产生的电能，是经由光电池整合平面显示器100内部的电性通路导至第二基板120，并由第二基板120再导至外部电路E。借之可以提供可靠的传导路径，并且省略连接于外部的导线，进而简化工艺步骤并且降低制造成本。
请继续参照图1，本实施例的光电池整合平面显示器100还包含一共同电极层116，设置于第一基板110上。第一接电层161及第二接电层162与共同电极层116同时形成。举例来说，实际应用在显示器工艺中，当在第一基板110的第一内表面111上形成第一光电池结构130及彩色滤光层R、G及B之后，形成一保护层覆盖于前述材料上。接着，在保护层上蚀刻出两接触孔，分别暴露出第一光电池结构130的第一电极层131及第二电极层132。然后沉积一铟锡氧化物层于保护层上，并图案化此铟锡氧化物层，以形成所述的第一接电层161、第二接电层162及共同电极层116。第一接电层161、第二接电层162及共同电极层116相互电性隔离。其中第一接电层161及第二接电层162分别经由两接触孔接触于第一电极层131及第二电极层132。在本实施例中，由于第一接电层161及第二接电层162与共同电极层116同时形成，不需要形成额外的材料层，可以节省成本，并且提升工艺的兼容性。
此外，本实施例的光电池整合平面显示器100还包含一像素电极层126，设置于第二基板120上。第一连接垫141及第二连接垫142可与像素电极层126同时形成。与前述第一接电层161、第二接电层162及共同电极层116相同，第一连接垫141、第二连接垫142及像素电极层126由沉积并图案化铟锡氧化物层而形成。第一连接垫141、第二连接垫142及像素电极层126相互电性隔离。由于第一连接垫141及第二连接垫142与像素电极层126同时形成，不需要形成额外的材料层，可以节省成本，并且提升工艺的兼容性。
本实施例中，连外导电层140可包含一第一金属层143，设置于第二基板120上，并且对应于第一基板110的显示区域110a外侧设置。第一金属层143的材质可例如是铝、铜、银、金、钛、钼、钨等金属或其组合。第一金属层143用以降低连外导电层140的阻抗，更有益于第一光电池结构130产生电能的导出。在变化实施例中，连外导电层140也可直接以第一金属层143替换。另外，金属层包含两部分，其中一部分接触于第一连接垫141，另一部分接触于第二连接垫142，用以分别降低第一电极层131经由连外导电层140连接至外部电路E的阻抗，以及降低第二电极层132经由连外导电层140连接至外部电路E的阻抗。
光电池整合平面显示器100还包含一源极/漏极金属层124，设置于第二基板120上，用以电性连接于对应的像素电极层126以及对应的数据线。于一实施例中，连外导电层140中的第一金属层143与所述源极/漏极金属层124同时形成，因此，在光电池整合平面显示器100的工艺中，不需额外增加材料层，不会增加成本。
另外一方面，本实施例中导电结构150以一导电球为例(如图1所绘示)，然而导电结构150的型式并不限制于导电球，其它可以电性连接第一接电层161与第一连接垫141，以及电性连接第二接电层162与第二连接垫142的导电结构150，均可应用于光电池整合平面显示器100中。举例来说，导电结构150也可为导电胶、导电柱，或者导电胶、导电柱及导电球的任意组合。其中，导电柱可以使用柱状弹性间隙物，再以导电层覆盖而成，比如使用第一接电层161与第二接电层162覆盖。而导电球可以使用导电金球(Golden ball)，也可以是导电层覆盖于球状弹性间隙物(flexible conductive ball)。再者，本实施例的光电池整合平面显示器100还包含一框胶157，夹设于第一基板110及第二基板120之间，并且围绕显示材料层155。本实施例的导电结构150可设置于框胶外侧或内侧，或者是嵌入于框胶157中，以在工艺中同步涂布框胶157及导电结构150，不会增加工艺步骤。本发明利用夹设于第一基板110及第二基板120之间的导电结构150，将位在第一基板110上的光电池结构130电性连接至第二基板120的连外导电层140，进而连接至外部电路E。以此方式可以省去设置导线的动作，具有简化工艺步骤的优点，并且可避免导线占用空间的问题。
前述依照本发明一实施例的光电池整合平面显示器100是以整合第一光电池结构130于第一基板110上为例进行说明，然而，本发明的技术并不限制于整合单一光电池结构。于另一实施例中，光电池整合平面显示器200更可进一步整合一第二光电池结构270，如图4所示。图4绘示依照本发明另一实施例的一种光电池整合平面显示器的剖面图。光电池整合平面显示器200中，第一光电池结构230设置于第一基板210的第一内表面211上，第二光电池结构270设置于第二基板220的第二内表面221上。
光电池整合平面显示器200的第一基板210、显示材料层255、连外导电层240、导电结构250的设计及配置方式与前述实施例的光电池整合平面显示器100相同，此处不再重复叙述。本实施例中，第二光电池结构270设置于第二基板220的第二内表面221上，并且对应网状遮光区域及周边区域210b设置，比如是设置在数据线与扫描线的下方。由于第一光电池结构230及第二光电池结构270均设置于网状遮光区域及周边区域210b中，使第一光电池结构230及第二光电池结构270大致上具有相同的图案，不会降低光电池整合平面显示器200的开口率。另外，第二光电池结构270的两电极，分别经由第一基板210中的线路连接至外部电路E。
另外，光电池整合平面显示器200可以还包含一第二金属层244，设置于第二基板220上，并且对应于第一基板210的显示区域210a外侧设置，第二金属层244电性连接于第二光电池结构270的其中一个电极。第二金属层244用以降低第二光电池结构270连接至外部电路E的路径的阻抗，提升电能传递效率。在变化实施例中，第二光电池结构270也可直接连接连外导电层240，或是直接连接第一金属层。再者，光电池整合平面显示器200的一栅极金属层225设置于第二基板220上，所述的第二金属层244与栅极金属层225同时形成，不需增加额外工艺步骤。
上述依照本发明实施例的光电池整合平面显示器及光电池整合液晶显示器，利用夹设于第一基板及第二基板之间的导电结构，将位在第一基板上的光电池结构电性连接至第二基板的连外导电层，进而连接至外部电路。以此方式可以省去设置导线的动作，具有简化工艺步骤的优点，并且可避免导线占用空间的问题。再者，应用位在第一基板及第二基板间的导电结构，可以避免组装过程中拉扯导线导致接触不良的问题，具有良好的电性连接质量。另外，由于导电结构及连外导电层整合于显示器原有的工艺步骤及材料中，具有工艺兼容性高以及成本低廉的优点。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (17)
1.一种光电池整合液晶显示器，其特征在于，至少包含：
一第一基板，具有一第一内表面，该第一基板具有一显示区域及一周边区域，该显示区域具有多个显示区块以及位于该些显示区块之间的一网状遮光区域；
一第二基板，平行于该第一基板设置，该第二基板具有一第二内表面，相对该第一内表面；
一液晶层，密封于该第一基板与该第二基板之间；
一第一光电池结构，设置于该第一基板的该第一内表面上，且设置于该网状遮光区域及该周边区域中，该第一光电池结构包含一第一电极层、一光电转换层与一第二电极层，其中该光电转换层设置于该第一电极层及该第二电极层之间；
一连外导电层，包含一第一连接垫与一第二连接垫，设置于该第二基板的该第二内表面上，且对应于该第一基板的该周边区域及该第一基板的外侧设置，用以连接一外部电路；以及
一导电结构，包含一第一子结构和第二子结构，夹设于该第一基板与该第二基板之间，且设置于该周边区域中，第一子结构电性连接于第一连接垫与第一光电池结构的第一电极层，第二子结构电性连接于第二连接垫与第一光电池结构的第二电极层。
2.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，该光电转换层包含一感光富硅介电层。
3.根据权利要求2所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，该感光富硅介电层的材料是选自一富硅氧化硅、一富硅氮化硅、一富硅氮氧化硅、一富硅碳化硅、一富硅碳氧化硅、一氢化富硅氧化硅、一氢化富硅氮化硅、一氢化富硅碳化硅及其任意组合所组成的族群。
4.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，该连外导电层包含一第一连接垫与一第二连接垫，对应于该第一基板的该周边区域设置。
5.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含：
一第一接电层及一第二接电层，设置于该第一基板的该第一内表面上，并且对应该周边区域设置，该第一接电层电性连接于该第一电极层与该第一子结构，该第二接电层电性连接于该第二电极层与该第二子结构。
6.根据权利要求5所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含一共同电极层，设置于该第一基板上，该第一接电层及该第二接电层与该共同电极层同时形成。
7.根据权利要求3所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含一像素电极层，设置于该第二基板上，该第一连接垫及该第二连接垫与该像素电极层同时形成。
8.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，该导电结构为一导电胶、一导电柱、一导电球或其任意组合。
9.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，该连外导电层包含一第一金属层，设置于该第二基板上，且对应于该第一基板的该显示区域外侧设置。
10.根据权利要求9所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含一源极/漏极金属层，设置于该第二基板上，该第一金属层与该源极/漏极金属层同时形成。
11.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含：
一第二光电池结构，设置于该第二基板的该第二内表面上，且对应该网状遮光区域及该周边区域设置。
12.根据权利要求11所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含：
一第二金属层，设置于该第二基板上，且对应于该第一基板的该显示区域外侧设置，该第二金属层电性连接于该第二光电池结构的一电极。
13.根据权利要求12所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含一栅极金属层，设置于该第二基板上，该第二金属层与该栅极金属层同时形成。
14.根据权利要求1所述的光电池整合液晶显示器，其特征在于，还包含：
一框胶，夹设于该第一基板及该第二基板之间且围绕该液晶层，该导电结构嵌入于该框胶中。
15.一种光电池整合平面显示器，其特征在于，至少包含：
一第一基板，具有一第一内表面，该第一基板具有一显示区域及一周边区域，该显示区域具有多个显示区块及位于该些显示区块之间的一网状遮光区域；
一第二基板，平行于该第一基板设置，该第二基板具有一第二内表面，相对该第一内表面；
一显示材料层，密封于该第一基板与该第二基板之间；
一第一光电池结构，设置于该第一基板的该第一内表面上，且设置于该网状遮光区域及该周边区域中，该第一光电池结构包含一第一电极层、一光电转换层与一第二电极层，其中该光电转换层设置于该第一电极层及该第二电极层之间；
一连外导电层，该连外导电层包含一第一连接垫与一第二连接垫，设置于该第二基板的该第二内表面上，且对应于该第一基板的该周边区域及该第一基板的外侧设置，用以连接一外部电路；以及
一导电结构，包含一第一子结构和第二子结构，夹设于该第一基板与该第二基板之间，且设置于该周边区域中，第一子结构电性连接于第一连接垫与第一光电池结构的第一电极层，第二子结构电性连接于第二连接垫与第一光电池结构的第二电极层。
16.根据权利要求15所述的光电池整合平面显示器，其特征在于，还包含：
一第二光电池结构，设置于该第二基板的该第二内表面上，且对应该网状遮光区域及该周边区域设置。
17.根据权利要求15所述的光电池整合平面显示器，其特征在于，该显示材料层为一液晶层、一有机发光材料层、一电泳材料层或一等离子材料层。
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