CN106373917A - 柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于柔性显示屏技术领域,公开了一种柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备。制造方法包括以下步骤,制备载体基板和剥离器件,于载体基板上设置剥离隔层,于剥离隔层上设置柔性显示屏层,于剥离器件的表面设置用于粘附柔性显示屏层的支撑膜,通过驱动剥离器件并使支撑膜粘附柔性显示屏层并将柔性显示屏层自剥离隔层剥离。制造设备包括剥离器件和用于在剥离隔层上形成柔性显示屏层的柔性显示屏层成型部件,剥离器件的表面设置有用于粘附柔性显示屏层以将柔性显示屏层自剥离隔层剥离的支撑膜。本发明所提供的柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备,其实现了无损剥离,产品合格率高、性能优且成本低。
Description
技术领域
本发明属于柔性显示屏技术领域,尤其涉及一种柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备。
背景技术
近年来,柔性显示(Flexible Display)技术发展十分迅速,各种柔性显示屏发展计划层出不穷;国内外各高校和研究机构纷纷投入大量人力物力抢占柔性显示技术高峰,大量技术突破公开发表在各大科技刊物上,各种实验室柔性显示样机也陆续被报道在新闻媒体上;各个显示厂商均争先布局,竞争遍布在技术难点、制造规模、显示器尺寸、高分辨率、可穿戴式设备等。
随着各种制作工艺和技术的不断进步,柔性显示屏不仅显示质量上不断提高、屏幕尺寸不断增大,而且显示器形态也不断革新。这其中柔性AMOLED显示技术是最有潜力成为未来柔性显示的技术,尽管显示巨头们争相在曲屏手机领域和曲面电视屏幕等领域纷纷有所动作,但曲面屏幕并不是人们最终期望的可以任意弯曲或折叠的柔性显示手机、柔性可卷曲的电视机以及可穿戴的设备,而这便是柔性显示最终的发展目标——全柔性化显示设备。全柔性化显示设备以柔性衬底材料为器件承载基板,并要求电极层、TFT矩阵、显示器件以及封装层均有一定的弯曲半径才能实现全柔性化,包括电子纸、柔性液晶显示器和柔性有机电致发光显示器件。
目前,柔性显示产品的制备方法主要分为两类:第一类是采用R2R(roll toroll)生产工艺,通过印刷的方式直接在柔性基板上制备显示器件,但是由于受到印刷技术和显示墨水材料的限制,达不到高精度显示的要求,且良品率低、可靠性差,此类技术可以有效降低生产成本,潜力巨大,但工艺技术还需要进一步提升。第二类是采用S2S(sheet to sheet)生产工艺,结合柔性基板贴附后剥离的方法,先将柔性基板贴附在硬质载体基板上制备显示器件,制备完显示器件之后再剥离硬质基板,取出柔性显示器件。这种方法不影响显示器件的制作精度,且制作设备和工艺与制作传统的TFT-LCD相仿,不必做太大的调整,因此短期内更接近于量产应用。S2S的生产方式要采用粘接剂将柔性衬底贴附在载体基板上,限制于柔性基板和粘接剂的耐温性能,这种做法更多用于低温TFT工艺,无法满足高温TFT工艺要求。高温工艺可以得到更好的TFT性能,符合高分辨率显示要求,但是工艺过程中既要保证柔性衬底与载体的粘接性,不受TFT工程中清洗,曝光、显影、刻蚀等过程的影响,又需要再器件制备完成后,方便柔性显示器件与载体基板的分离。
一般的柔性基板如PET、PEN等材料受限于热处理温度仅适用于低温柔性显示,并不符合高分辨率柔性显示发展的要求。PI材料的耐温性能良好,但是由于热膨胀系数大、弹性模量小,高温工艺条件下,基板容易产生形变、翘曲,柔性器件制作完成后基板残余应力较大,剥离过程中薄膜残余应力突然释放造成的器件卷曲、撕裂,产品合格率低、成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供了一种柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备,其产品合格率高、产品质量佳、性能好、成本低。
本发明的技术方案是:一种柔性显示屏的制造方法,包括以下步骤,制备载体基板和剥离器件,于所述载体基板上设置剥离隔层,于所述剥离隔层上设置柔性显示屏层,于所述剥离器件的表面设置用于粘附所述柔性显示屏层的支撑膜,通过驱动所述剥离器件并使所述支撑膜粘附所述柔性显示屏层并将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离。
可选地,于将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离前,先通过切刀按设定的宽度将所述柔性显示屏层切断至剥离隔层处。
可选地,所述剥离器件为可以转动及移动的滚动轴,所述支撑膜环套所述滚动轴的表面;或者,剥离器件为可以转动的弧形板。
可选地,所述切刀设置有至少两把,且所述切刀凸出于所述滚动轴表面的高度且相邻切刀之间的距离可以调节。
可选地,于所述剥离器件通过所述支撑膜粘附所述柔性显示屏层并剥离所述柔性显示屏层时,通过位于所述柔性显示屏层与所述剥离隔层之间且随剥离方向运动的剥离丝进行辅助剥离。
可选地,设置柔性显示屏层包括以下步骤,于所述剥离隔层上设置基板层,于所述基板层上设置TFT阵列,于所述TFT阵列上制作OLED器件并进行柔性器件的封装。
可选地,所述剥离隔层采用PI溶液通过刮刀涂覆和旋转涂布于所述载体基板并通过辐射固化成膜,所述基板层采用狭缝涂布法于所述剥离隔层上并通过辐射法在真空条件下加热固化形成,所述基板层为复合膜结构PI柔性基板层。
可选地,所述基板层通过光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、去胶形成;所述TFT阵列经过蒸镀电极、沉积Oxide-TFT材料及退火工艺形成;所述OLED器件通过沉积空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层形成。
本发明还提供了一种柔性显示屏的制造设备,包括用于承托载体基板的托盘、用于在所述载体基板上形成剥离隔层的剥离隔层成型部件、用于在所述剥离隔层上形成柔性显示屏层的柔性显示屏层成型部件,所述柔性显示屏的制造设备还包括剥离器件,所述剥离器件的表面设置有用于粘附所述柔性显示屏层以将将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离的支撑膜。
可选地,所述剥离器件为可以自转并移动的滚动轴,所述滚动轴上设置有一组高度和间距可调的切刀,所述柔性显示屏的制造设备还包括可随所述滚动轴移动并位于所述柔性显示屏层与所述剥离隔层之间的剥离丝。
本发明所提供的柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备,其剥离过程可将支撑膜贴覆于柔性显示屏层上,防止了柔性显示屏层残余应力的突然释放,避免剥离过程中薄膜残余应力突然释放造成的器件卷曲、撕裂或其他影响器件性能的问题,实现了无损剥离,产品合格率高、性能优、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法中在载体基板上设置剥离隔层的示意图;
图1(b)是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法中在载体基板上设置剥离隔层的示意图;
图2(a)是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法中在剥离隔层上设置基板层的示意图;
图2(b)是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法中在固化基板层时的示意图;
图3(a)是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法中在基板层上设置缓冲层、TFT阵列和OLED器件的示意图;
图3(b)是图3(a)中柔性显示屏封装后的平面示意图;
图4(a)是图3(b)中柔性显示屏封装后的另一平面示意图;
图4(b)是本发明实施例提供的柔性显示屏封装后的切分示意图;
图5(a)是本发明实施例提供的柔性显示屏封装在滚动轴和切刀作用下的切分和剥离的平面示意图;
图5(b)是本发明实施例提供的柔性显示屏封装在滚动轴和切刀作用下的切分和剥离的平面示意图;
图6(a)是本发明实施例提供的柔性显示屏封装在滚动轴和切刀作用下的切分和剥离过程中的平面示意图;
图6(b)是本发明实施例提供的柔性显示屏封装在滚动轴和切刀作用下的切分和剥离过程中的平面示意图;
图7是本发明实施例提供的柔性显示屏封装在滚动轴和切刀作用下的切分和剥离后的平面示意图;
图8是本发明实施例提供的柔性显示屏的制造方法的流程示意示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是,本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语,仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的,而不应该认为是具有限制性的。
如图1(a)~图8所示,本发明实施例提供的一种柔性显示屏的制造方法,包括以下步骤,制备载体基板1和剥离器件2,载体基板1可为刚性基板,例如玻璃等。于所述载体基板1上设置剥离隔层3,于所述剥离隔层3上设置柔性显示屏层4,剥离隔层3位于载体基板1与柔性显示屏层4之间,柔性显示屏层4可为AMOLED(Active-matrix organic light emitting diode,有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体)器件,包括Super AMOLED、SuperAMOLED Plus以及Super AMOLED Advanced等。于所述剥离器件2的表面设置用于粘附所述柔性显示屏层4的支撑膜5,通过驱动所述剥离器件2并使所述支撑膜5粘附所述柔性显示屏层4并将所述柔性显示屏层4自所述剥离隔层3剥离。柔性显示屏层4的基板层41可以采用PI(Polyimide,聚酰亚胺)材料,通过在剥离器件2的表面设置可以粘附柔性显示屏层4的支撑膜5,剥离过程可将支撑膜5贴覆于柔性显示屏层4上,防止了柔性显示屏层4残余应力的突然释放,避免剥离过程中薄膜残余应力突然释放造成的器件卷曲、撕裂,产品合格率高、成本低。
具体地,于将所述柔性显示屏层4自所述剥离隔层3剥离前,先通过切刀22按设定的宽度将所述柔性显示屏层4切断至剥离隔层3处,即切刀22切至剥离隔层3处,可以将柔性显示屏层4完全切断,又不会切到刚性的载体基板1。
具体地,所述剥离器件2为可以转动及移动的滚动轴21,支撑膜5可以环套于滚动轴21的外侧,滚动轴21转动时,可以将柔性显示屏层4卷起剥离。或者,剥离器件2也可为可以绕中心点转动的弧形板,支撑膜5可以贴于弧形板的表面。
具体地,所述切刀22连接于所述滚动轴21,滚动轴21在转动及移动的过程中,可以在切分柔性显示屏层4的同时,对柔性显示屏层4进行同步剥离。剥离器件2(滚动轴21)可以以转动、摆动、移动等方式运动,使柔性显示屏在剥离时弯折半径大。
具体地,所述切刀22设置有至少两把,且所述切刀22凸出于所述滚动轴21表面的高度且相邻切刀22之间的距离可以调节,以适应于不同规格的柔性显示屏层4的制造,通用性高。
具体地,于所述剥离器件2通过所述支撑膜5粘附所述柔性显示屏层4并剥离所述柔性显示屏层4时,通过位于所述柔性显示屏层4与所述剥离隔层3之间且随剥离方向运动的剥离丝(图中未示出)进行辅助剥离。剥离丝可为精细的铜丝等。剥离丝可随滚动轴21移动,以确保柔性显示屏层4与剥离隔层3分离,可靠性佳。
具体地,设置柔性显示屏层4包括以下步骤,于所述剥离隔层3上设置基板层41,柔性显示屏层4的基板层41可以采用PI(Polyimide,聚酰亚胺)材料,于所述基板层41上设置TFT(Thin Film Transistor)阵列43,基板层41上可先设置有缓冲层42,TFT阵列43可设置于缓冲层42上,于所述TFT阵列43上制作OLED(Organic Light-Emitting Diode)器件44并进行柔性器件的封装。可满足高温TFT工艺要求,高温工艺可以得到更好的TFT性能,符合高分辨率显示要求,但是工艺过程中可以保证柔性衬底(柔性显示屏层4)与载体基板1的粘接性,不受TFT工序中清洗,曝光、显影、刻蚀等过程的影响,又便于在器件制备完成后,柔性显示屏层4与载体基板1的分离。缓冲层42、TFT阵列43和OLED器件44可作为AMOLED器件。
具体地,所述剥离隔层3采用PI溶液通过刮刀涂覆和旋转涂布于所述载体基板1并通过辐射固化成膜,其效果好。所述剥离隔层3的厚度可以为2至5μm,可以保证柔性显示屏层4可以可靠地剥离。
具体地,所述基板层41采用狭缝涂布法于所述剥离隔层3上并通过辐射法在真空条件下加热固化形成。
具体地,所述基板层41为复合膜结构PI柔性基板层41且厚度可为20至50μm。
具体地,所述基板层41通过光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、去胶形成;所述TFT阵列43经过蒸镀电极、沉积Oxide-TFT材料及退火工艺形成;所述OLED器件44通过沉积空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层形成。
具体应用中,柔性显示屏层4也可以通过其它合适的方式成型,本实施例中,柔性显示屏层4制作工艺流程可参考图8所示,大致分为复合膜结构柔性PI衬底制作、AMOLED器件44制备、柔性器件封装和器件与载体基板1剥离。
一、复合膜结构柔性基板制备:
复合膜结构由超薄层(剥离隔层3)和基板层41组成,采用聚酰亚胺(Polyimide,PI)材料制作,具有很高的透明度且耐温性能好。载体基板1可选硅片、金属、玻璃等刚性载板,采用S2S工艺,载体基板1可以方便循环利用,避免污染和浪费,本实施中以玻璃为例进行说明。
首先,载体基板1(玻璃)以电子级的清洗工艺进行洁净处理,可以选择氮气、氩气等惰性气体对载体基板1表面进行等离子处理,如图8中S101,提高基板表面能,增加超薄层(剥离隔层3)与载体基板1(玻璃)之间的粘接力,避免在后续工艺过程中,超薄层与玻璃剥离、脱落。
然后,结合刮刀涂覆(Doctor Blade)和旋转涂布(Spin coating)在载体基板1(玻璃)上制作超薄层(剥离隔层3),如图1(a)、图1(b)所示。利用旋转涂布(Spin coating)工艺准确控制超薄层(剥离隔层3)厚度和均匀性,以2μm-5μm为较合适的厚度,然后将超薄层的PI溶液以辐射法固化成膜,如图8中S102。
接着,采用狭缝涂布法(Slot die coating)方式在超薄层上制备基板层41,如图8中S103,并如图2(a)、图2(b)所示,以20~50μm为较合适的厚度。采用辐射法成膜工艺,真空条件下加热固化成膜,完成复合膜结构PI柔性基板的制作。
二、AMOLED器件44制备:
采用Oxide-TFT高温工艺在复合膜结构PI柔性基板上制作TFT阵列43,复合膜结构PI柔性基板经过光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、去胶等工艺步骤,且柔性基板不会脱落、剥离;经过蒸镀电极、沉积各层Oxide-TFT材料、及350℃退火工艺,柔性基板无皱缩、翘曲、剥落等问题,保证了TFT阵列43的性能。
然后,在Oxide-TFT阵列43上制作OLED器件44,分别沉积空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层,完成AMOLED器件44制备,如图3(a)所示,如图8中S104。
三、柔性器件封装:
柔性器件封装采用原子层沉积(Atomic layer deposition,ALD)方式制备致密的无机薄膜(如SiNx、SiO2等)作为水氧阻隔层45,并制作保护层,防止外力对水氧阻隔层45的损伤。然后,采用层压机贴覆带有除湿剂的封装保护膜,进一步阻隔水汽、氧气的渗透,绑定驱动芯片,完成柔性AMOLED器件44封装和IC绑定,如图8中S105,如图3(b)所示。水氧阻隔层45可作为封装层。
四、柔性器件(柔性显示屏层4)与载体基板1剥离
柔性器件与载体基板1剥离大致分为4步,如图4(a)至图6(b)所示,所示。
可在层压机的结构上,增加一组高度、宽度可调的切刀22,用于切割柔性显示屏层4;增加一根直径可根据实际情况更换的精细铜丝(剥离丝),用于将柔性显示屏层4(柔性器件衬底)与载体基板1分离。
首先,将支撑膜5固定在层压机的滚动轴21上,调节滚动轴21上切刀22的高度,使切刀22正好切割在基板层41与超薄层之间,按照柔性器件的尺寸调节切刀22的宽度,使切刀22能沿着前进方向将器件上下两条边缘切割开,切刀22沿着柔性显示屏层4的一侧将衬底切割开,如图8中S106。
然后,柔性显示屏层4(柔性衬底)的基板层41随着层压机的滚动轴21转动,与超薄层开始分离,此时,依据柔性衬底的弯曲半径和柔性器件的精密程度选择不同直径的铜丝(剥离丝),并将铜丝置于基板层41和超薄层之间,辅助柔柔性显示屏层4与玻璃载体基板1的剥离。
最后,待柔性显示屏层4与载体基板1完全剥离,此时柔性显示屏层4完全贴覆于层压机滚轴上,沿着柔性显示屏层4的另一侧将柔性显示屏层4切割开,将柔性显示屏层4从层压机的滚动轴21上除下,支撑膜5可以转移至柔性显示屏层4,即完成了支撑膜5在柔性显示屏层4的贴覆,同时完成了柔性器件与载体基板1的剥离,如图8中S107。
本实施例中,柔性显示屏层4由滚动轴21前方的切刀22慢慢切割开,并在滚动轴21的压力作用下将支撑膜5贴覆于柔性显示屏层4上,防止了柔性显示屏层4残余应力的突然释放。由精细铜丝配合将柔性显示屏层4与载体基板1分离,然后由滚动轴21将柔性显示屏层4完全从载体基板1上剥离下来,避免柔性显示屏层4在剥离过程中因剥离半径过大,从而防止造成柔性显示屏的损坏撕裂,产品合格率高、成本低。
本发明实施例基于上述柔性显示屏的制造方法,提供了一种柔性显示屏的制造设备,包括用于承托载体基板1的托盘91、用于在所述载体基板1上形成剥离隔层3的剥离隔层成型部件92、用于在所述剥离隔层3上形成柔性显示屏层4的柔性显示屏层成型部件,所述柔性显示屏的制造设备还包括剥离器件2,所述剥离器件2的表面设置有用于粘附所述柔性显示屏层4以将将所述柔性显示屏层4自所述剥离隔层3剥离的支撑膜5。剥离过程可将支撑膜5贴覆于柔性显示屏层4上,防止了柔性显示屏层4残余应力的突然释放,避免剥离过程中薄膜残余应力突然释放造成的器件卷曲、撕裂,产品合格率高、成本低。
具体地,所述剥离器件2为可以自转并移动的滚动轴21,所述滚动轴21上设置有一组高度和间距可调的切刀22,所述柔性显示屏的制造设备还包括可随所述滚动轴21移动并位于所述柔性显示屏层4与所述剥离隔层3之间的剥离丝。剥离丝可为直径可变换的铜丝、钢丝、塑胶杆、塑胶绳等。
本发明实施例所提供的柔性显示屏的制造方法和柔性显示屏的制造设备,通过在剥离器件2的表面设置可以粘附柔性显示屏层4的支撑膜5,剥离过程可将支撑膜5贴覆于柔性显示屏层4上,防止了柔性显示屏层4残余应力的突然释放,避免剥离过程中薄膜残余应力突然释放造成的器件卷曲、撕裂,可通过层压机(Laminator)原理,在层压机的滚动轴21前增加一组切刀22,用于AMOLED显示区域分割;增加精细铜丝用于AMOLED器件44与载体基板1分离。在支撑膜5贴覆于柔性显示屏层4的同时将器件与载体基板1分离,同时完成器件支撑处理和剥离工艺,防止柔性器件不同材料之间热膨胀系数、弹性模量等因素积累的薄膜残余应力突然释放造成柔性器件卷曲、撕裂或其他影响器件性能的问题,实现了无损剥离,产品合格率高、成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性显示屏的制造方法,其特征在于,包括以下步骤,制备载体基板和剥离器件,于所述载体基板上设置剥离隔层,于所述剥离隔层上设置柔性显示屏层,于所述剥离器件的表面设置用于粘附所述柔性显示屏层的支撑膜,通过驱动所述剥离器件并使所述支撑膜粘附所述柔性显示屏层并将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离。
2.如权利要求1所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,于将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离前,先通过切刀按设定的宽度将所述柔性显示屏层切断至剥离隔层处。
3.如权利要求1所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,所述剥离器件为可以转动及移动的滚动轴,所述支撑膜环套所述滚动轴的表面;或者,剥离器件为可以转动的弧形板。
4.如权利要求2所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,所述切刀设置有至少两把,且所述切刀凸出于所述滚动轴表面的高度且相邻切刀之间的距离可以调节。
5.如权利要求1所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,于所述剥离器件通过所述支撑膜粘附所述柔性显示屏层并剥离所述柔性显示屏层时,通过位于所述柔性显示屏层与所述剥离隔层之间且随剥离方向运动的剥离丝进行辅助剥离。
6.如权利要求1至5中任一项所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,设置柔性显示屏层包括以下步骤,于所述剥离隔层上设置基板层,于所述基板层上设置TFT阵列,于所述TFT阵列上制作OLED器件并进行柔性器件的封装。
7.如权利要求6所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,所述剥离隔层采用PI溶液通过刮刀涂覆和旋转涂布于所述载体基板并通过辐射固化成膜,所述基板层采用狭缝涂布法于所述剥离隔层上并通过辐射法在真空条件下加热固化形成,所述基板层为复合膜结构PI柔性基板层。
8.如权利要求6所述的柔性显示屏的制造方法,其特征在于,所述基板层通过光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、去胶形成;所述TFT阵列经过蒸镀电极、沉积Oxide-TFT材料及退火工艺形成;所述OLED器件通过沉积空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层形成。
9.一种柔性显示屏的制造设备,其特征在于,包括用于承托载体基板的托盘、用于在所述载体基板上形成剥离隔层的剥离隔层成型部件、用于在所述剥离隔层上形成柔性显示屏层的柔性显示屏层成型部件,所述柔性显示屏的制造设备还包括剥离器件,所述剥离器件的表面设置有用于粘附所述柔性显示屏层以将将所述柔性显示屏层自所述剥离隔层剥离的支撑膜。
10.如权利要求9所述的柔性显示屏的制造设备,其特征在于,所述剥离器件为可以自转并移动的滚动轴,所述滚动轴上设置有一组高度和间距可调的切刀,所述柔性显示屏的制造设备还包括可随所述滚动轴移动并位于所述柔性显示屏层与所述剥离隔层之间的剥离丝。
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