CN104732886A - 硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置 - Google Patents
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Abstract
硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置。公开了一种显示装置,所述显示装置包括:显示元件,其包括多个薄膜晶体管;和硬涂膜,其在所述显示元件上,所述硬涂膜包括基体膜和所述基体膜上的硬涂层,所述硬涂层包括光可固化树脂组合物和多个多孔颗粒。
Description
本申请要求2013年12月24日提交的韩国专利申请No.10-2013-0162110的权益,该专利申请的全部内容特此出于所有目的以引用方式并入,如同在本文中完全阐明。
技术领域
本申请涉及硬涂膜(hard coating film)和使用硬涂膜的显示装置,更特别地,涉及具有改进的耐刮擦性、抗反射效果和/或耐指纹的硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置及其制造方法。
背景技术
现在,在显示器领域已经看到由于信息社会的广泛分布而导致的用于可视地表现电子信息信号的快速发展。据此,已经开发出具有诸如纤薄、质轻和低功耗这类特征的各种平板显示装置。另外,平板显示装置正在快速取代现有的阴极射线管(CRT)。
平板显示装置的示例是液晶显示(LCD)装置、有机发光显示(OLED)装置、电泳显示(电子纸显示(EPD))装置、等离子体显示面板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置、电润湿显示(EWD)装置等。
这种显示装置通常包括硬涂膜,为了保护其表面并且防止由照射到其显示屏上的外部光而造成的眩光现象。应用于现有技术的显示装置的硬涂膜可提供抗反射性质。为此目的,硬涂层包括纳米级尺寸的超细突出图案,这些图案是通过显著并且抑制地处理其表面而得到的。如此,硬涂层可使用纳米级尺寸的超细突出图案的漫反射。
然而,在硬涂膜中形成纳米级尺寸的图案的制造成本高。另外,蚀刻处理限于所选择的材料,因此难以将蚀刻处理应用于各种材料。此外,因为硬涂膜的表面被构图,所以难以形成具有高硬度的硬涂膜。如果硬度降低,则硬涂膜难以保护显示装置的屏幕。
可通过堆叠多个涂层来制备根据相关技术的硬涂膜。这多个涂层可以通过干法和湿法中的一种来形成。
在使用真空设备的干法的情况下,在高折射率层和低折射率层通过彼此交叠数次而形成之前,在基体膜(base film)上形成硬涂层。具有耐指纹性质的耐指纹涂层还可形成在已经根据需要设置有多个涂层的硬涂膜上。
当用干法制造根据相关技术的硬涂膜时,必须因此执行多层形成处理以形成多个涂层。由于这样,导致硬涂膜的制造成本大大增加,硬涂膜的制造过程变复杂,硬涂膜的生产率降低。例如,为了使用干法制造根据相关技术的硬涂膜,可顺序地逐一形成六个层,从而需要多个沉积或涂敷处理。由于这样,导致硬涂膜的制造过程非常复杂,基体膜的数量和大小根据所使用的真空设备受到限制,处理时间延长。
在诸如浸涂或辊涂方法的湿法的情况下,硬涂层和低折射率层顺序地形成在基体膜上。换句话讲,包括硬涂层的至少两层必须形成在基体膜上。类似于干法,具有耐指纹性质的耐指纹涂层还可形成在已经根据需要设置有多个涂层的硬涂膜上。
根据相关技术的制造硬涂膜的湿法相对可减弱低折射率层和硬涂层之间的粘附力。另外,低折射率层可由于材料性质而具有低硬度。换句话讲,湿法可得到形成硬涂层的树脂组合物的组合并且低折射率层变差。如此,低折射率层和硬涂层可容易地彼此分开。
发明内容
因此,本申请涉及基本上消除了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题的硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置及其制造方法,并且涉及使用硬涂层的显示装置。
本发明的优点是提供具有改进的耐刮擦性、抗反射效果和/或耐指纹的硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置及其制造方法。
本发明的另一个优点是提供制造过程简化并且处理时间和成本减少的硬涂膜和使用硬涂膜的显示装置。
本发明的额外特征和优点将在随后的描述中部分阐述,部分将根据描述显而易见,或者可以通过本发明的实践而得知。可通过书面描述及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的,如实施和广义描述的,显示装置可例如包括:显示元件,其包括多个薄膜晶体管;硬涂膜,其在所述显示元件上,所述硬涂膜包括基体膜和所述基体膜上的硬涂层,所述硬涂层包括光可固化树脂组合物和多个多孔颗粒。
根据本实施方式的另一个总体方面的硬涂膜包括:基体膜;硬涂层,其设置在所述基体膜上并且形成为包括光可固化树脂组合物和多孔颗粒的单层。
要理解,以上总体描述和以下详细描述都是示例性的和说明性的并且旨在对要求保护的本发明提供进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解,并入且构成本说明书的一部分,附图示出本发明的实施方式并且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中:
图1是示出根据本发明的实施方式的硬涂膜的剖视图;
图2是示出根据本发明的实施方式的硬涂膜内的入射光的路径的剖视图;
图3是示出根据本发明的第一实施方式的显示装置的剖视图;以及
图4是示出根据本发明的第二实施方式的显示装置的剖视图。
具体实施方式
现在,将详细参照本发明的实施方式,在附图中示出实施方式的示例。相同的参考标号可在整个附图中用于表示相同或类似的部件。
图1是示出根据本发明的实施方式的硬涂膜的剖视图。
参照图1,硬涂膜111包括基体膜10和形成在基体膜10上的硬涂层100。基体膜10可由选自包括纤维素酯(诸如,三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素和硝酸纤维素)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酯(诸如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸、聚-1,4-环己烷对邻苯二甲酸二甲酯、聚乙烯1,2-二苯氧基乙烷-4,4'-二甲酸和聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚苯乙烯(诸如,间规聚苯乙烯)、聚烯烃(诸如,聚丙烯、聚乙烯和聚甲基戊烯)、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酮、聚乙烯醇、聚氯乙烯及其混合物的材料组中的一种形成。然而,基体膜100不限于这些示例。换句话讲,各种不同类型的膜可用于基体膜100,只要它们的透明度没有严重牺牲。尽管在附图中基体膜形成为单层结构,但它可形成为多层结构。换句话讲,可根据应用硬涂膜的显示装置,选择性修改和改变基体膜10的结构和形成材料。
设置在基体膜10上的硬涂层100形成为单层结构。具有单层结构的硬涂层100可具有范围在大约5μm至大约15μm的厚度。
硬涂层100可被形成为包括光可固化树脂组合物和多孔颗粒200。硬涂层100还可包括光聚合引发剂和丙烯酸单体。另外,当硬涂层100需要具有耐指纹性质时,耐指纹添加剂还可被包括在硬涂层100中。此硬涂层100可允许设置在显示装置的表面上的硬涂膜具有抗反射性质。详细地,硬涂层100的多孔颗粒200可允许硬涂膜111具有抗反射性质。
光可固化树脂组合物可包括具有光可固化性质的笼型倍半硅氧烷树脂。笼型倍半硅氧烷树脂可允许硬涂层100形成为高硬度。可用化学式1表示此笼型倍半硅氧烷树脂。
[化学式1]
[R1-SiO3/2]n
在化学式1中,“n”是整数6至18中的一个。优选地,“n”被设置成12。笼型倍半硅氧烷树脂可形成为六边形结构,如下面的化学式2所表示的。
[化学式2]
在化学式1和2中,“R1”至“R9”均包括从用下面的化学式3至6表示的材料中选择的任一种。
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
在化学式3至6中,“m”是整数1至20中的一个,“R10”变成脂族烃和芳香族烃中的任一个,脂族烃和芳香族烃中的每一个的碳原子的数量对应于1至80。
可通过涂敷设备涂敷液相的光可固化树脂组合物。为了涂敷光可固化树脂组合物,可使用熟知的涂敷方法中的任一种。另外,当硬涂层100重量上对应于100%时,光可固化树脂组合物可按重量上大约5%至重量上大约95%包括在硬涂层100中。
重量上大约5%至重量上大约95%的光可固化树脂组合物具有优异的兼容性和涂敷性质。如此,重量上大约5%至重量上大约95%的光可固化树脂组合物可允许硬涂层100形成为大约6H至大约9H的铅笔硬度。可通过将制造的硬涂层100的样品在大约25℃的温度和大约60%的相对湿度下放置两小时,然后根据在JIS K 5400数据表中调节的铅笔硬度测试方法使用JIS S 6006数据表中调节的测试铅笔测量样品的铅笔硬度,来得到铅笔硬度。换句话讲,可使用光可固化树脂组合物将硬涂层100形成为高硬度。
图2是示出根据本公开的实施方式的硬涂膜内的入射光的路径的剖视图。
如图2中所示,进入多孔颗粒200的光中的一些在多孔颗粒200的外表面处被反射和折射,一些光穿过多孔颗粒200。如此,进入多孔颗粒200的光可被漫反射。因此,可增强硬涂膜111的抗反射性质。
多孔颗粒200可变成多孔聚合物颗粒。多孔颗粒200可在其内部具有带有空气的空的空间。换句话讲,具有空的空间的多孔颗粒200可允许光被反射和折射并且穿过其内表面和外表面。据此,可增强硬涂膜111的抗反射性质。
此多孔颗粒可由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或其它材料形成,但并不限于这些示例。另选地,可使用适于形成多孔颗粒200的任何材料。如果多孔颗粒200的外径超过大约30nm,则由于漫反射,导致可产生烟雾(haze)。因此,优选地形成外径范围在大约1nm至大约30nm的多孔颗粒200。
以下的表1示出根据本发明的实施方式的硬涂膜111的实验结果。实验结果包括当光可固化树脂组合物的重量上的80%被包括在硬涂层100中时根据多孔颗粒200的含量的硬涂膜111的兼容性、涂敷性质、反射率和铅笔硬度。
如表1中所示,硬涂膜111的反射率不超过5%,当按重量上大约0.2%至重量上大约2.0%包括多孔颗粒200时,有利地得到硬涂膜111的兼容性和涂敷性质。另外,有益的是调节多孔颗粒200的含量,使得硬涂膜111具有低于大约4%的反射率。
根据相关技术的硬涂膜具有多个层,以满足所需的反射率。另外,根据相关技术的硬涂膜通常还包括使用干法重复地堆叠在硬涂层上的多个高折射率层和多个低折射率层、或使用湿法形成在硬涂层上的低折射率层。由于这样,导致根据相关技术的硬涂膜的制造过程可变复杂。干法可限制膜的数量和大小并且需要延长用于形成硬涂膜的处理时间。另外,湿法可减弱低折射率层和硬涂层之间的粘附力并且使低折射率层容易从硬涂层剥离。
另一方面,根据本发明的实施方式的硬涂膜111可在不堆叠多个层的情况下得到所需的反射率,因为多孔颗粒200被包括在硬涂层100中。另外,硬涂膜111可通过将硬涂层100形成为单层结构来简化其制造处理并且减少其处理时间和成本。此外,硬涂膜111可得到优异的耐刮擦性和抗反射效果,因为硬涂层包括多孔颗粒200。
当硬涂膜111需要确保耐指纹性质时,耐指纹添加剂可被包括在硬涂层100中。因为硬涂层100可包括耐指纹添加剂,所以硬涂膜111可不需要任何额外的防指纹层。
另外,链型硅氧烷丙烯酸酯可被包括在耐指纹添加剂中。优选地,耐指纹添加剂包括用下面的化学式7表示的化合物。
[化学式7]
在化学式7中,“a”是整数0至1000中的一个,“b”是整数1至30中的一个,“c”是整数1至25中的一个。相比于重量上100%的硬涂层,硬涂层中可包括的耐指纹添加剂是重量上大约1%至重量上大约5%。
为了保护显示装置,相关技术的硬涂膜需要具有防水性质和耐指纹性质的功能层,防水性质允许污染硬涂膜的水滴减少,而没有被吸收到显示装置中,耐指纹性质减少或防止任何指纹污染显示装置。然而,根据本发明的实施方式的硬涂膜111可通过具有包括耐指纹添加剂的硬涂层100而被形成为单层结构。如此,可省去另外的防指纹层。据此,硬涂膜111的制造过程可简化,硬涂膜111的处理时间和成本可减少。
作为光聚合引发剂,可没有任何限制地使用本领域中通常使用的每个光聚合引发剂。例如,光聚合引发剂可包括从包括基于羟基酮的光聚合引发剂、基于氨基酮的光聚合引发剂和夺氢型光聚合引发剂的材料组中选择的至少一种。
更具体地,光聚合引发剂可包括从包括2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙酮-1、二苯基酮苄基二甲基缩酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-酮、4-羟基环苯基酮、二甲氧基-2-苯基苯乙酮、蒽醌、芴、三苯胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、4-氯代苯乙酮、4,4-二甲氧基苯乙酮、4,4-二氨基二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、二苯甲酮等的材料组中选择的至少一种。然而,本发明不限于以上提到的光聚合引发剂。换句话讲,可使用已知光聚合引发剂中的任一种。
光聚合引发剂可按重量上大约0.1%至重量上大约10%被包括在硬涂层100中。当光聚合引发剂的含量不超过重量上大约0.1%时,硬涂层100的光可固化树脂组合物缓慢硬化。相反,当光聚合引发剂的含量不少于重量上大约10%时,光可固化树脂组合物过度硬化,这样会在硬涂层100中产生裂缝。
丙烯酸单体可以是(甲基)丙烯酸酯单体。丙烯酸单体可被包括在硬涂层100中,以增强硬涂层100的硬度和弯曲性质。
这种丙烯酸单体可包括从由二季戊四醇五/六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三/四(甲基)丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烧三(甲基)丙烯酸酯、丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双(2-羟乙基)异氰尿酸二(甲基)丙烯酸酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、羟丁基(甲基)丙烯酸酯、异辛基(甲基)丙烯酸酯、异癸基(甲基)丙烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯、四氢糠基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯等组成的材料组中选择的至少一种。然而,根据本公开的丙烯酸单体不限于这些示例。换句话讲,可没有任何限制地使用本领域中通常使用的丙烯酸单体中的任一种。
丙烯酸单体优选地被包括在硬涂层100中,其余含量不包括来自硬涂层100的光可固化树脂组合物、多孔颗粒200、耐指纹添加剂和光聚合引发剂。
图3是示出根据本发明的第一实施方式的显示装置的剖视图。第一实施方式的显示装置包括与图1和图2中示出的实施方式的组件相同的组件。如此,可省去重复描述。另外,可通过相同的参考标号和名称表示具有与图1和图2中示出的实施方式的功能和形状相同或类似的功能或形状的第一实施方式的显示装置的组件。
参照图3,根据本公开的第一实施方式的显示装置包括显示元件300和设置在显示元件300的至少一个表面上的硬涂膜111。显示元件300可包括薄膜晶体管并且由薄膜晶体管驱动。硬涂膜111可与图1和图2中描述的硬涂层相同。
显示装置通常用于显示图像。显示装置的示例是LCD装置、OLED装置、电泳显示装置(EPD装置)、PDP装置、FED装置、ELD装置、EWD装置等。例如,第一实施方式的显示装置300可以是LCD装置和OLED装置中的任一种。
当显示元件300是LCD装置时,LCD装置包括彼此分开固定距离并且彼此组合的下基板和上基板。另外,LCD装置在下基板和上基板之间包括液晶层。下基板可以是薄膜晶体管基板,上基板可以是滤色器基板。
选通线和数据线形成在下基板上,选通线和数据线彼此交叉使栅绝缘膜在其间并且限定像素区。均包括栅极、栅绝缘膜、半导体层、源极和漏极的薄膜晶体管形成在选通线和数据线的交叉处。另外,与各个薄膜晶体管接触的像素电极形成在下基板上。
另一方面,具有格子形状的黑底和滤色器形成在上基板上。另外,覆盖黑底和滤色器的涂层可形成在上基板上。
另选地,LCD装置可按COT(晶体管上滤色器)结构制造,这样允许滤色器和黑底形成在下基板上。
此LCD装置不是自发光元件。由于这样,导致LCD装置还包括设置在下基板的后表面上的背光单元。
LCD装置不限于以上提到的结构。换句话讲,当根据本发明的实施方式的显示元件30是LCD装置时,本领域中已知的各种类型的LCD装置可应用于显示装置。
当显示元件300是OLED装置时,OLED装置包括:薄膜晶体管,其均具有栅极、半导体层和源极/漏极;有机发光二极管,其与各个薄膜晶体管的漏极电接触。有机发光二极管包括阳极、具有至少一个发光层的有机材料层、和阴极。
当按照所选择的像素信号的固定电压施加到阳极和阴极之间时,有机发光二极管允许从阳极供应的空穴和从阴极注入的电子漂移到有机材料层并且在有机材料层中复合,从而产生激子。另外,当激子从激发态转变至低能态时,有机发光二极管可发射可见光。此OLED元件是自发光元件,因此,OLED装置通常不需要任何另外的光源。
为了减少或防止氧气和/或湿气侵入有机发光二极管,OLED装置还可包括密封构件,该密封构件可具有各种不同的形状并且通常是本领域已知的,诸如,多个密封层、密封基板等。
OLED装置不限于以上提到的结构。换句话讲,当显示装置300是OLED装置时,本领域中已知的各种类型的OLED装置可应用于显示装置300。
尽管在附图中未示出,但粘合剂层可形成在显示元件300和硬涂膜111之间。例如,粘合剂层可由丙烯酸粘合剂、紫外固化粘合剂、热固化粘合剂等中的一种形成。然而,粘合剂层不限于这些示例。换句话讲,可没有任何限制地使用本领域中通常已知的任何粘合剂层。
图4是示出根据本发明的第二实施方式的显示装置的剖视图。根据第二实施方式的显示装置可具有与以上提到的第一实施方式的构造相同的构造,除了触摸面板之外。如此,可省去对与以上提到的第一实施方式重复的第二实施方式的描述。另外,通过相同的参考标号和名称表示具有与以上提到的第一实施方式的功能和形状相同或类似的功能和形状的第二实施方式的组件。
参照图4,根据第二实施方式的显示装置包括显示元件300、设置在显示元件300上的触摸面板400、设置在触摸面板400上的硬涂膜111。显示元件300可包括薄膜晶体管并且由薄膜晶体管驱动,与第一实施方式类似。硬涂膜111可与图1和图2中描述的硬涂膜111相同。
各种类型或形状(或结构)的触摸面板可应用于如图4中所示设置在显示元件300上的触摸面板400。例如,触摸面板400可以是add-on型触摸面板和集成型触摸面板中的一种。另外,add-on型触摸面板可以是on-cell型触摸面板和in-cell型触摸面板中的一种,on-cell型触摸面板和in-cell型触摸面板二者与显示元件300集成为单体。换句话讲,可没有任何限制地使用本领域中通常已知的各种类型的触摸面板。
以此方式,根据本发明的实施方式的硬涂膜可包括有益地形成为具有多个多孔颗粒的单层的硬涂层。另外,根据本发明的实施方式的硬涂膜可具有耐指纹性质,因此可不需要单独和另外的耐指纹涂层。包括多个多孔颗粒的此硬涂层还可增强硬涂膜的抗反射性质。此硬涂层可形成为单层,这可不仅让硬涂膜的制造过程简化而且还可使硬涂膜的处理时间和成本减少。
本领域的技术人员应该清楚,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可在本发明中进行各种修改和变形。因此,本发明旨在涵盖本发明的修改形式和变形形式,只要它们在所附权利要求书及其等同物的范围内。
Claims (20)
1.一种显示装置,所述显示装置包括:
显示元件,其包括多个薄膜晶体管;
硬涂膜,其在所述显示元件上,所述硬涂膜包括:
基体膜;
硬涂层,其在所述基体膜上,所述硬涂层包括光可固化树脂组合物和多个多孔颗粒。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述硬涂膜具有单层结构。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述光可固化树脂组合物包括笼型倍半硅氧烷树脂。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述笼型倍半硅氧烷树脂包括用化学式1表示的化合物:
[化学式1]
[R1-SiO3/2]n
其中,“n”是整数6至18中的一个,并且“R1”是从用化学式2至化学式5表示的材料中选择的一种;
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
其中,“m”是整数1至20中的一个,“R10”变成脂族烃和芳香族烃中的任一个,所述脂族烃和所述芳香族烃的碳原子的数量均对应于1至80。
5.根据权利要求4所述的显示装置,其中,所述化学式1中的“n”是12并且所述笼型倍半硅氧烷树脂形成为六边形结构。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述笼型倍半硅氧烷树脂按重量上5%至重量上95%包括在所述光可固化组合物中。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述多个多孔颗粒按重量上0.2%至重量上3.0%包括在所述硬涂层中。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其中,所述硬涂层具有低于4%的反射率。
9.根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述硬涂层还包括耐指纹添加剂。
10.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述耐指纹添加剂按重量上1%至重量上5%包括在所述硬涂层中。
11.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述耐指纹添加剂包括链型硅氧烷丙烯酸酯。
12.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述耐指纹添加剂包括用化学式6表示的化合物:
[化学式6]
其中,“a”是整数0至1000中的一个,“b”是整数1至30中的一个并且“c”是整数1至25中的一个。
13.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述硬涂层还包括光聚合引发剂。
14.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述硬涂层还包括丙烯酸单体。
15.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述硬涂层具有范围在5nm至150μm的厚度。
16.根据权利要求1所述的显示装置,所述显示装置还包括在所述显示元件和所述硬涂膜之间的触摸面板。
17.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述显示元件是液晶显示元件或有机发光显示元件。
18.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述多个多孔颗粒具有在其内带有空气的空的空间。
19.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述多个多孔颗粒由聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯中的任一种制成。
20.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述多个多孔颗粒具有范围在1nm至30nm的外径。
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