CN105353554A - 彩膜基板的制作方法及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种彩膜基板的制作方法及液晶显示装置。本发明的彩膜基板的制作方法，利用量子点材料的特点，在衬底基板上形成包括红、绿、青、蓝色滤光层的彩膜层，进而能够用于实现显示装置的四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围；本发明的液晶显示装置包括彩膜层及发出蓝光的背光模组，所述彩膜层包括红、绿、青、蓝色滤光层，所述红色滤光层包含红色滤光膜、及位于红色滤光膜上的红色量子点膜，所述绿色滤光层包含绿色滤光膜、及位于绿色滤光膜上的绿色量子点膜，所述青色滤光层包含绿色量子点膜；利用量子点材料的特点，将蓝色背光与彩膜层进行结合，可实现四原色显示。

Description

彩膜基板的制作方法及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板的制作方法及液晶显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展，人们对显示装置的显示质量要求也越来越高。目前市面上的液晶电视能表现的色域在68％-72％NTSC(NationalTelevisionStandardsCommittee)之间，因而不能提供高品质的色彩效果。为提高液晶电视的表现色域，高色域背光技术正成为行业内研究的重点。
量子点材料(QuantumDots，简称QDs)是指粒径在1-100nm的半导体晶粒。由于QDs的粒径较小，小于或者接近相应体材料的激子波尔半径，产生量子限域效应，本体材料连续的能带结构会转变为分立的能级结构，在外部光源的激发下，电子会发生跃迁，发射荧光。
利用量子点材料具有发光光谱集中，色纯度高、且发光颜色可通过量子点材料的尺寸、结构或成分进行简易调节的这些优点将其应用在显示装置中可有效地提升显示装置的色域及色彩还原能力。目前，最常见的做法是，采用蓝光LED为背光源，蓝光背光经红色量子点膜、绿色量子点膜后显红色、绿色，经透明层后显蓝色，即使用三个原色(红、绿、蓝)混合来显示色彩。量子点材料虽然可以提高显示面板的显示效果，但仅停留在应用于三原色显示技术中，然而三原色显示器事实上并无法完整地呈现自然界所有的颜色。
为扩大显示面板的显示色域，人们提出了在三原色显示器中再加入一种不同于红(R，Red)、绿(G，Green)、蓝(B，Blue)的新原色，且此种被加入的新原色在色度图上落于红、绿、蓝原色所围的三角形色域空间之外，如青色(C，Cyan)，即四原色显示技术，其中，青光可以由绿光和蓝光的混合光所得到。然而，目前常规的四原色显示中，其中的四原色由相应的颜料或染料所构成的滤光膜所提供，光利用率不高，及色彩效果也并不理想。在显示领域内，对于量子点材料在四色显示技术中应用的研究还不成熟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种彩膜基板的制作方法，利用量子点材料的特点，在衬底基板上形成包括红、绿、青、蓝色滤光层的彩膜层，进而能够用于实现显示装置的四原色显示，提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围。
本发明的目的还在于提供一种液晶显示装置，包括背光模组及彩膜层，利用量子点材料的特点，将蓝色背光与彩膜层进行结合，形成四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围。
为实现上述目的，本发明提供一种彩膜基板的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、提供衬底基板，在所述衬底基板上形成黑色矩阵，所述黑色矩阵在衬底基板上围出数个红子像素区域、数个绿色子像素区域、数个青色子像素区域、及数个蓝色子像素区域；
步骤2、在所述衬底基板上的红色子像素区域、绿色子像素区域内分别形成红色滤光膜、及绿色滤光膜；
步骤3、在所述衬底基板上的红色子像素区域内形成红色量子点膜，在所述衬底基板上的绿色子像素区域、及青色子像素区域内形成绿色量子点膜；
经所述步骤2-3后，得到位于所述衬底基板上的彩膜层，所述彩膜层包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域的数个红、绿、青、蓝色滤光层；
所述红色滤光层包含一红色滤光膜、及位于所述红色滤光膜上的红色量子点膜；所述绿色滤光层包含一绿色滤光膜、及位于所述绿色滤光膜上的绿色量子点膜；所述青色滤光层包含一绿色量子点膜；所述蓝色滤光层不包含任何材料或者包含一透明材料膜。
所述步骤1中，在所述衬底基板上形成的黑色矩阵的厚度为1～3μm。
所述步骤2中，通过光刻制程、或喷墨打印制程形成红色滤光膜、及绿色滤光膜；所述步骤3中，通过光刻制程、或喷墨打印制程形成红色量子点膜、及绿色量子点膜。
所述步骤2或3中，还包括在所述衬底基板上的蓝色子像素区域内形成一层透明材料膜；所述蓝色滤光层包含位于所述蓝色子像素区域内的透明材料膜。
所述红色量子点膜在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；所述红色滤光膜对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570nm区间内的光的穿透率为0.2％以下；所述绿色滤光膜对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
本发明还提供一种液晶显示装置，包括液晶显示面板、及位于液晶显示面板下方的背光模组；
所述液晶显示面板包括包括相对设置的上基板与下基板、设于所述上基板与下基板之间的液晶层、设于所述上基板上方的上偏光片、及设于所述下基板下方的下偏光片；
所述上基板包括第一衬底基板、设于所述第一衬底基板上靠近所述液晶层一侧的黑色矩阵与彩膜层、设于所述黑色矩阵与彩膜层上的公共电极层、设于所述公共电极层上的第一配向膜；
其中，所述黑色矩阵在第一衬底基板上围出数个红子像素区域、数个绿色子像素区域、数个青色子像素区域、及数个蓝色子像素区域，所述彩膜层包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域的数个红、绿、青、蓝色滤光层；
所述红色滤光层包含一红色滤光膜、及位于所述红色滤光膜上的红色量子点膜；所述绿色滤光层包含一绿色滤光膜、及位于所述绿色滤光膜上的绿色量子点膜；所述青色滤光层包含一绿色量子点膜；所述蓝色滤光层不包含任何材料或者包含一透明材料膜；
所述背光模组发出的光为蓝光；
所述红色量子点膜在蓝光激发下发出红光，所述绿色量子点膜在蓝光激发下发出绿光；
所述液晶显示装置进行彩色显示时，背光蓝光经所述红色滤光层的红色量子点膜后射出蓝光与红光的混合光，并经过红色滤光膜过滤后射出红光而显红色，背光蓝光经所述绿色滤光层的绿色量子点膜后射出蓝光与绿光的混合光，并经过绿色滤光膜后射出绿光而显绿色，背光蓝光经所述青色滤光层的绿色量子点膜后射出蓝光与绿光的混合光而显青色，背光蓝光穿过所述蓝色滤光层而显蓝色，从而实现红绿青蓝四原色显示。
所述下基板包括第二衬底基板、设于所述第二衬底基板上靠近所述液晶层一侧的TFT层、位于所述TFT层上的像素电极层、及设于所述像素电极层上的第二配向膜。
所述黑色矩阵的厚度为1～3μm。
所述红色量子点膜在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；所述红色滤光膜对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570nm区间内的光的穿透率为0.2％以下；所述绿色滤光膜对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
本发明的有益效果：本发明提供了一种彩膜基板的制作方法及液晶显示装置。本发明的彩膜基板的制作方法，利用量子点材料的特点，在衬底基板上形成包括红、绿、青、蓝色滤光层的彩膜层，进而能够用于实现显示装置的四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围；本发明的液晶显示装置，包括彩膜层及发出蓝光的背光模组，所述彩膜层包括红、绿、青、蓝色滤光层，所述红色滤光层包含红色滤光膜、及位于红色滤光膜上的红色量子点膜，所述绿色滤光层包含绿色滤光膜、及位于绿色滤光膜上的绿色量子点膜，所述青色滤光层包含绿色量子点膜；利用量子点材料的特点，将蓝色背光与彩膜层进行结合，可实现四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高了显示色域范围。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明的彩膜基板的制作方法的流程图；
图2为本发明的彩膜基板的制作方法的步骤1的示意图；
图3为本发明的彩膜基板的制作方法的步骤2的示意图；
图4-5为本发明的彩膜基板的制作方法的步骤3的示意图；
图6为本发明的彩膜基板的制作方法制得的彩膜基板的显色原理示意图；
图7为本发明的液晶显示装置的剖面结构示意图；
图8为本发明的彩膜基板的制作方法及液晶显示装置中的红色量子点膜受蓝光激发后的发射频谱图；
图9为本发明的彩膜基板的制作方法及液晶显示装置中的红色滤光膜对可见光的透光率曲线图；
图10为本发明的彩膜基板的制作方法及液晶显示装置中的绿色滤光膜对可见光的透光率曲线图；
图11为本发明的液晶显示装置进行四原色显示与现有显示装置进行三原色显示的色域对比图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1-6，本发明提供一种彩膜基板的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、如图2所示，提供衬底基板10，在所述衬底基板10上形成黑色矩阵40，所述黑色矩阵40在衬底基板10上围出数个红子像素区域41、数个绿色子像素区域42、数个青色子像素区域43、及数个蓝色子像素区域44；
具体的，在所述衬底基板10上形成黑色矩阵40的厚度为1～3μm，所述黑色矩阵40既用于挡光，防止不同子像素间的混色，又有可以作为挡墙，便于后续步骤中使用喷墨打印制程形成红、绿色滤光膜和红、绿色量子点膜。
步骤2、如图3所示，在所述衬底基板10上的红色子像素区域41、绿色子像素区域42内分别形成红色滤光膜511、及绿色滤光膜521；
具体的，通过光刻制程、喷墨打印制程或其他制程形成红色滤光膜511、及绿色滤光膜521。
具体的，所述红色滤光膜511可以为红色光阻层，所述绿色滤光膜512可以为绿色光阻层。
步骤3、如图4-5所示，在所述衬底基板10上的红色子像素区域41内形成红色量子点膜512，在所述衬底基板10上的绿色子像素区域42、及青色子像素区域43内形成绿色量子点膜522；
具体的，通过光刻制程、喷墨打印制程或其他制程形成所述红色量子点膜512、及绿色量子点膜522。
经所述步骤2-3后，得到位于所述衬底基板11上的彩膜层50，所述彩膜层50包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域41、42、43、44的数个红、绿、青、蓝色滤光层51、52、53、54；
所述红色滤光层51包含一红色滤光膜511、及位于所述红色滤光膜511上的红色量子点膜512；所述绿色滤光层52包含一绿色滤光膜521、及位于所述绿色滤光膜521上的绿色量子点膜522；所述青色滤光层53包含一绿色量子点膜522。
具体的，所述蓝色滤光层54可以为不包含任何材料，也可以为包含一层透明材料膜；
当所述蓝色滤光层54为包含一层透明材料膜时，所述步骤2或3中，还包括在所述衬底基板10上的蓝色子像素区域44内涂布形成一层透明材料膜。
请参阅图6，本发明的彩膜基板的制作方法所得到的彩膜基板的显色原理为：当所述彩膜基板用于背光为蓝光的显示装置中而进行显示时，所述红色量子点膜512在蓝光激发下发出红光，所述绿色量子点膜522在蓝光激发下发出绿光，背光蓝光经所述红色滤光层51的红色量子点膜512后射出蓝光与红光的混合光，并经过红色滤光膜511过滤后射出红光而显红色，背光蓝光经所述绿色滤光层52的绿色量子点膜522后射出蓝光与绿光的混合光，并经过绿色滤光膜521后射出绿光而显绿色，背光蓝光经所述青色滤光层53的绿色量子点膜522后射出蓝光与绿光的混合光而显青色，背光蓝光穿过所述蓝色滤光层53而显蓝色，从而实现了显示装置的红绿青蓝四原色显示，提高了量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围。
具体的，为有效实现本发明的彩膜基板的制作方法所得到的彩膜基板用于显示装置中进行四原色显示，还需满足以下条件：如图8所示，所述红色量子点膜521在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜522在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；如图9所示，所述红色滤光膜511对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570nm区间内的光的穿透率为0.2％以下；如图10所示，所述绿色滤光膜522对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
如图7所示，本发明还提供一种液晶显示装置，包括液晶显示面板1、及位于液晶显示面板1下方的背光模组2；
所述液晶显示面板1包括相对设置的上基板100与下基板200、设于所述上基板100与下基板200之间的液晶层30、设于所述上基板100上方的上偏光片12、及设于所述下基板200下方的下偏光片24。
所述上基板100包括第一衬底基板11、设于所述第一衬底基板11上靠近所述液晶层30一侧的黑色矩阵40与彩膜层50、设于所述黑色矩阵40与彩膜层50上的公共电极层60、设于所述公共电极层60上的第一配向膜70。
其中，所述黑色矩阵40在第一衬底基板11上围出数个红子像素区域41、数个绿色子像素区域42、数个青色子像素区域43、及数个蓝色子像素区域44，所述彩膜层50包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域41、42、43、44的数个红、绿、青色滤光层51、52、53、54；
所述红色滤光层51包含一红色滤光膜511、及位于所述红色滤光膜511上的红色量子点膜512；所述绿色滤光层52包含一绿色滤光膜521、及位于所述绿色滤光膜521上的绿色量子点膜522；所述青色滤光层53包含一绿色量子点膜522；所述蓝色滤光层54可以为不包含任何材料，也可以为包含一层透明材料膜。
所述背光模组2发出的光为蓝光。
所述红色量子点膜512在蓝光激发下发出红光，所述绿色量子点膜522在蓝光激发下发出绿光；
所述液晶显示装置进行彩色显示时，背光蓝光经所述红色滤光层51的红色量子点膜512后射出蓝光与红光的混合光，并经过红色滤光膜511过滤后射出红光而显红色，背光蓝光经所述绿色滤光层52的绿色量子点膜521后射出蓝光与绿光的混合光，并经过绿色滤光膜522后射出绿光而显绿色，背光蓝光经所述青色滤光层53的绿色量子点膜522后射出蓝光与绿光的混合光而显青色，背光蓝光穿过所述蓝色滤光层53而显蓝色，从而实现红绿青蓝四原色显示。
具体的，所述下基板200包括第二衬底基板21、设于所述第二衬底基板21上靠近所述液晶层30一侧的TFT层22、位于所述TFT层22上的像素电极层23、及设于所述像素电极层23上的第二配向膜25。
具体的，所述液晶显示面板1还可以为COA(ColorFilteronArray)结构，即，将所述彩膜层50设置于下基板200一侧，具体的，可以设置于所述TFT层22与像素电极层23之间。
具体的，所述黑色矩阵40的厚度为1～3μm。
具体的，为使本发明的液晶显示装置有效实现四原色显示，如图8所示，所述红色量子点膜512在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜522在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；如图9所示，所述红色滤光膜511对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570nm区间内的光的穿透率为0.2％以下；如图10所示，所述绿色滤光膜521对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
以下表一显示了四原色显示及三原色显示中各基色在色域图中的坐标及色域范围，其色域对比图如图11所示。
表一四原色显示及三原色显示中各基色坐标及色域值
本发明的液晶显示装置利用量子点材料的特点，将蓝色背光与彩膜层进行结合，形成红、绿、青、蓝四原色显示，与传统的显示装置采用红、绿、蓝三原色显示相比，在提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围。
综上所述，本发明的彩膜基板的制作方法，利用量子点材料的特点，在衬底基板上形成包括红、绿、青、蓝色滤光层的彩膜层，进而能够用于实现显示装置的四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高显示色域范围；本发明的液晶显示装置，包括彩膜层及发出蓝光的背光模组，所述彩膜层包括红、绿、青、蓝色滤光层，所述红色滤光层包含红色滤光膜、及位于红色滤光膜上的红色量子点膜，所述绿色滤光层包含绿色滤光膜、及位于绿色滤光膜上的绿色量子点膜，所述青色滤光层包含绿色量子点膜；利用量子点材料的特点，将蓝色背光与彩膜层进行结合，可实现四原色显示，在提高量子点利用率的同时，有效提高了显示色域范围。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种彩膜基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供衬底基板(10)，在所述衬底基板(10)上形成黑色矩阵(40)，所述黑色矩阵(40)在衬底基板(10)上围出数个红子像素区域(41)、数个绿色子像素区域(42)、数个青色子像素区域(43)、及数个蓝色子像素区域(44)；
步骤2、在所述衬底基板(10)上的红色子像素区域(41)、绿色子像素区域(42)内分别形成红色滤光膜(511)、及绿色滤光膜(521)；
步骤3、在所述衬底基板(10)上的红色子像素区域(41)内形成红色量子点膜(512)，在所述衬底基板(10)上的绿色子像素区域(42)、及青色子像素区域(43)内形成绿色量子点膜(522)；
经所述步骤2-3后，得到位于所述衬底基板(11)上的彩膜层(50)，所述彩膜层包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域(41、42、43、44)的数个红、绿、青、蓝色滤光层(51、52、53、54)；
所述红色滤光层(51)包含一红色滤光膜(511)、及位于所述红色滤光膜(511)上的红色量子点膜(512)；所述绿色滤光层(52)包含一绿色滤光膜(521)、及位于所述绿色滤光膜(521)上的绿色量子点膜(522)；所述青色滤光层(53)包含一绿色量子点膜(522)；所述蓝色滤光层(54)不包含任何材料或者包含一透明材料膜。
2.如权利要求1所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述步骤1中，在所述衬底基板(10)上形成的黑色矩阵(40)的厚度为1～3μm。
3.如权利要求1所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述步骤2中，通过光刻制程、或喷墨打印制程形成红色滤光膜(511)、及绿色滤光膜(521)；所述步骤3中，通过光刻制程、或喷墨打印制程形成红色量子点膜(512)、及绿色量子点膜(522)。
4.如权利要求1所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述步骤2或3中，还包括在所述衬底基板(10)上的蓝色子像素区域(44)内形成一层透明材料膜；所述蓝色滤光层(54)包含位于所述蓝色子像素区域(44)内的透明材料膜。
5.如权利要求1所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述红色量子点膜(512)在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜(522)在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；所述红色滤光膜(511)对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570nm区间内的光的穿透率为0.2％以下；所述绿色滤光膜(521)对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
6.一种液晶显示装置，其特征在于，包括液晶显示面板(1)、及位于液晶显示面板(1)下方的背光模组(2)；
所述液晶显示面板(1)包括相对设置的上基板(100)与下基板(200)、设于所述上基板(100)与下基板(200)之间的液晶层(30)、设于所述上基板(100)上方的上偏光片(12)、及设于所述下基板(200)下方的下偏光片(24)；
所述上基板(100)包括第一衬底基板(11)、设于所述第一衬底基板(11)上靠近所述液晶层(30)一侧的黑色矩阵(40)与彩膜层(50)、设于所述黑色矩阵(40)与彩膜层(50)上的公共电极层(60)、设于所述公共电极层(60)上的第一配向膜(70)；
其中，所述黑色矩阵(40)在第一衬底基板(11)上围出数个红子像素区域(41)、数个绿色子像素区域(42)、数个青色子像素区域(43)、及数个蓝色子像素区域(44)，所述彩膜层(50)包括分别对应数个红、绿、青、蓝色子像素区域(41、42、43、44)的数个红、绿、青、蓝色滤光层(51、52、53、54)；
所述红色滤光层(51)包含一红色滤光膜(511)、及位于所述红色滤光膜(511)上的红色量子点膜(512)；所述绿色滤光层(52)包含一绿色滤光膜(521)、及位于所述绿色滤光膜(521)上的绿色量子点膜(522)；所述青色滤光层(53)包含一绿色量子点膜(522)；所述蓝色滤光层(54)不包含任何材料或者包含一透明材料膜；
所述背光模组(2)发出的光为蓝光；
所述红色量子点膜(512)在蓝光激发下发出红光，所述绿色量子点膜(522)在蓝光激发下发出绿光；
所述液晶显示装置进行彩色显示时，背光蓝光经所述红色滤光层(51)的红色量子点膜(512)后射出蓝光与红光的混合光，并经过红色滤光膜(511)过滤后射出红光而显红色，背光蓝光经所述绿色滤光层(52)的绿色量子点膜(522)后射出蓝光与绿光的混合光，并经过绿色滤光膜(521)后射出绿光而显绿色，背光蓝光经所述青色滤光层(53)的绿色量子点膜(522)后射出蓝光与绿光的混合光而显青色，背光蓝光穿过所述蓝色滤光层(53)而显蓝色，从而实现红绿青蓝四原色显示。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述下基板(200)包括第二衬底基板(21)、设于所述第二衬底基板(21)上靠近所述液晶层(30)一侧的TFT层(22)、位于所述TFT层(22)上的像素电极层(23)、及设于所述像素电极层(23)上的第二配向膜(25)。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述黑色矩阵(40)的厚度为1～3μm。
9.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述红色量子点膜(512)在光激发下发出波峰为620～640nm、半波宽为30～40nm的红光；所述绿色量子点膜(522)在光激发下发出波峰为520～540nm、半波宽为30～40nm的绿光；所述红色滤光膜(511)对波长在620～780nm区间内的光的穿透率为95.8％以上，对波长在430～570区间内的光的穿透率为0.2％以下；所述绿色滤光膜(521)对波长在486～560nm区间内的光的穿透率为90％以上，对波长在640～730nm区间内的光的穿透率为50％以下。
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