CN111552148B - 一种光罩结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种光罩结构，包括设置在透明基板上的光罩图案；所述光罩图案至少包括：第一纳米材料图案、第二纳米材料图案及透明绝缘层；所述第一纳米材料图案与所述第二纳米材料图案错位分布；其中，所述第一纳米材料图案和/或所述第二纳米材料图案通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用。本申请将多种光罩图案制作在同一光罩结构上，有效的减少了光罩数量，降低了生产成本，在后续图案化制程中，简化了图形对准工艺，提高了生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种光罩结构。
背景技术
近年来，显示产品作为直接参与人们日常生活的电子产品得到迅速发展，显示产品越来越高阶，对集成电路或彩膜基板定义的特征尺寸大小也开始有所变化，因此在制作时所使用的光罩尺寸大小也不同。为满足产品要求，得到不同的电路图形或彩膜基板，所用到的光罩数量就会增多，而光罩本身价格昂贵且维护成本高，每次光刻都要相互套准，这就增大了生产成本，降低了工作效率。鉴于以上问题，有必要提供一种光罩结构及其制作方法，以降低生产成本，提高工作效率。
发明内容
本申请实施例提供一种光罩结构，以解决集成电路或彩膜基板在制作过程中，使用光罩数量多，生产成本高的问题。将多种图案制作在同一光罩结构上，以减少光罩数量，达到降低生产成本，提高工作效率的目的。
本申请提供一种光罩结构及其制造方法，所述光罩结构包括：透明基板，以及设置在所述透明基板上的光罩图案；
所述光罩图案至少包括：
阵列分布的第一纳米材料图案，各所述第一纳米材料图案之间电性连接；
透明绝缘层，至少覆盖所述第一纳米材料图案和所述电性连接处；
阵列分布的第二纳米材料图案，各所述第二纳米材料图案之间电性连接；所述第二纳米材料图案设置于所述透明绝缘层上；
所述第一纳米材料图案与所述第二纳米材料图案错位分布；
其中，所述第一纳米材料图案和/或所述第二纳米材料图案通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用。
在一些实施例中，所述透明基板为石英玻璃。
在一些实施例中，所述第一纳米材料图案和所述第二纳米材料图案的材料为银纳米颗粒或银纳米线的一种或两种的组合。
所述第一纳米材料图案和所述第二纳米材料图案通过纳米压印或真空蒸镀工艺沉积在所述透明基板上，膜层厚度为0.5～10μm；所述第一纳米材料图案和所述第二纳米材料图案由无数个微小的银纳米颗粒或银纳米线组成，在不加电时这些微小的银纳米颗粒或银纳米线分散排列，宏观上表现为透明状态；当加电后银纳米颗粒或银纳米线会发生运动，彼此靠拢，宏观上表现为不透明状态。
在一些实施例中，所述第一纳米材料图案之间、所述第二纳米材料图案之间分别通过导线实现电性连接，所述导线分别引出，并经汇聚后布置于所述光罩结构边缘区域，所述导线由真空镀膜或涂布工艺制得。
在一些实施例中，所述导线均采用透明金属材料，所述透明金属材料选择为ITO、石墨烯、导电有机高分子材料的一种或两种以上的组合，厚度优选小于对应的所述第一纳米材料图案或所述第二纳米材料图案的膜层厚度。
在一些实施例中，所述透明绝缘层采用真空镀膜或涂布工艺制得，材料优选但不局限于氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氧化铝(AI2O3)，所述透明绝缘层的膜层厚度大于且厚度优选大于其底部所覆盖膜层的厚度。
在一些实施例中，所述光罩图案包括用于在彩膜基板上形成黑矩阵的第一纳米材料图案阵列、用于形成第一色阻层的第二纳米材料图案阵列、用于形成第二色阻层的第三纳米材料图案阵列、用于形成第三色阻层的第四纳米材料图案阵列；所述第一纳米材料图案阵列、所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列以及所述第四纳米材料图案阵列分别独立或组合实现光罩功能。
在一些实施例中，所述第一纳米材料图案阵列优选但不局限于目字形、田字形、口字形的框形结构，所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列配合所述透明绝缘层层叠设置，且分别对应位于所述框形结构的投影中。
在一些实施例中，所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列分别与所述第一纳米材料图案阵列在水平方向设置有间隔。
在一些实施例中，所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列优选但不局限于条形矩阵、带形矩阵或岛形矩阵的一种或混合形式。
本申请还提供一种光罩结构的制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一块用于制作所述光罩结构的透明基板；
S2：在所述透明基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第一纳米材料图案；
S3：在所述透明基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述第一纳米材料图案的导线，各像素上连接所述第一纳米材料图案的导线分别引出，最终汇聚为一根总的连接所述第一纳米材料图案的导线，得到第一导线；
S4：在所述透明基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第一透明绝缘层；
S5：在步骤S4制作的基板上依照步骤S2～S4的制作工艺制得不同形状的光罩图案。
本申请还提供一种光罩结构制造方法，所述光罩结构包括光罩图案，所述光罩图案包括黑矩阵/色阻层图案，包括以下步骤：
S1：提供一块用于制作所述光罩结构的透明基板；
S2：在所述透明基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第一纳米材料图案阵列，形成黑矩阵图案；
S3：在所述透明基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述黑矩阵图案的导线，各像素上连接所述黑矩阵图案的导线分别引出，最终汇聚为一根总的连接黑矩阵图案的导线，得到第一导线；
S4：在所述透明基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第一透明绝缘层；
S5：在步骤S4制作的基板上依照步骤S2～S4的制作工艺制得色阻层。
进一步地，当色阻层图案为R/G/B色阻层图案时，所述步骤S5具体为：
S51：在S4制作的基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第二纳米材料图案阵列，形成R色阻层图案；
S52：在所述透明基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述R色阻层图案的导线，得到第二导线；
S53：在所述透明基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第二透明绝缘层；
S54：在所述透明基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第三纳米材料图案阵列，形成G色阻层图案；
S55：在所述透明基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述G色阻层图案的导线，得到第三导线；
S56：在所述透明基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第三透明绝缘层；
S57：在所述透明基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第四纳米材料图案阵列，形成B色阻层图案；
S58：在步骤S57制作的基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述B色阻层图案的导线，得到第四导线；
S59：在步骤S58制作的基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第四透明绝缘层。
进一步地，当色阻层图案为R/G/B/W色阻层图案时，所述步骤S5还包括：
S510：在步骤S59制作的基板上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第五纳米材料图案阵列，形成W色阻层图案；
S511：在步骤S510制作的基板上利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述W色阻层图案的导线，得到第五导线；
S512：在步骤S511制作的基板上利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第五透明绝缘层。
本申请还提供一种膜层图案化方法，其中所述膜层的图案化由所述光罩结构制作完成，包括以下步骤：
S1：提供一基板和所述光罩结构；其中，所述基板表面制备有待形成图案的膜层；
S2：在所述基板上涂覆一层光阻；由于光阻有正性光阻和负性光阻，可区分如下：
S21：若所述光阻采用正性光阻时，首先将所述光罩结构覆盖在所述基板上，然后将所述光罩结构上的连接第一纳米材料图案的导线通电，连接其他纳米材料图案的各导线不通电，此时所述光罩结构上的第一纳米材料图案表现出不透明状态，其他纳米材料图案表现出透明状态，之后利用外部光线对所述光罩结构覆盖的光阻表面进行照射，使光阻被光照部分发生反应，用显影剂将曝光部分的光阻清洗掉，最后对所述基板进行高温烘烤和刻蚀工艺，以使所述膜层制成与所述第一纳米材料图案相同的图案，得到图案化的膜层；
S22：若所述光阻采用负性光阻时，首先将所述光罩结构覆盖在所述基板上，然后将所述光罩结构上的连接第一纳米材料图案的导线不通电，连接其他纳米材料图案的导线通电，此时所述第一纳米材料图案表现出透明状态，其他纳米材料图案表现出不透明状态，之后利用外部光线对所述光罩结构覆盖的光阻表面进行照射，使光阻被光照部分发生反应，用显影剂将未曝光部分多余的光阻清洗掉，最后经高温烘烤和刻蚀工艺将待形成图案的所述膜层制成与所述第一纳米材料图案相同的图案，得到图案化的膜层。
由于其他图案化制程与上述膜层的图案化制程相同，在此不再赘述。
本申请提供一种光罩结构，包括透明基板，以及设置在所述透明基板上的光罩图案；所述光罩图案至少包括：阵列分布的第一纳米材料图案，各所述第一纳米材料图案之间电性连接；透明绝缘层，至少覆盖所述第一纳米材料图案和所述电性连接处；阵列分布的第二纳米材料图案，各所述第二纳米材料图案之间电性连接；所述第二纳米材料图案设置于所述透明绝缘层上；所述第一纳米材料图案与所述第二纳米材料图案错位分布；其中，所述第一纳米材料图案和/或所述第二纳米材料图案通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用。本申请将多种光罩图案制作在同一光罩结构上，有效的减少了光罩数量，降低了生产成本，在后续图案化制程中，简化了图形对准工艺，提高了生产效率。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的光罩结构剖面图；
图2本申请实施例提供的另一种光罩结构示意图。
图3本申请实施例提供的另一种光罩结构示意图；
图4本申请实施例提供的另一种光罩结构示意图。
图5是采用正性光阻时光罩结构实现膜层图案化制程的示意图；
图6是采用负性光阻时光罩结构实现膜层图案化制程的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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。
具体的，请参阅图1，其为本申请实施例提供的光罩结构剖面图，包括：透明基板101；以及设置在所述透明基板101上的光罩图案。其中，所述光罩图案至少包括：阵列分布的第一纳米材料图案103，各所述第一纳米材料图案103之间电性连接；透明绝缘层，至少覆盖所述第一纳米材料图案103和所述电性连接处；阵列分布的第二纳米材料图案106，各所述第二纳米材料图案106之间电性连接；所述第一纳米材料图案103和第二纳米材料图案106的图案错位分布，所述第一纳米材料图案103和/或所述第二纳米材料图案106通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用。
其中，所述透明基板101的制备材料为石英玻璃；所述第一纳米材料图案103和所述第二纳米材料图案106通过纳米压印或真空蒸镀工艺沉积在所述透明基板101上，膜层厚度为0.5～10μm；所述第一纳米材料图案103和所述第二纳米材料图案106由无数个微小的银纳米颗粒或银纳米线组成，在不加电时这些微小的银纳米颗粒或银纳米线分散排列，宏观上表现为透明状态；当加电后银纳米颗粒或银纳米线会发生运动，彼此靠拢，宏观上表现为不透明状态。
各所述第一纳米材料图案103之间通过第一导线104实现电性连接；各所述第二纳米材料图案106之间通过第二导线107实现电性连接。所述第一导线104和所述第二导线107分别引出，并经汇聚后布置于所述光罩结构边缘区域，所述第一导线104和所述第二导线107采用真空镀膜或涂布工艺制得。
所述第一导线104和所述第二导线107均采用透明金属材料，所述透明金属材料选择为ITO、石墨烯、导电有机高分子材料的一种或两种以上的组合，所述第一导线104的厚度优选小于所述第一纳米材料图案103的膜层厚度，所述第二导线107的厚度优选小于所述第二纳米材料图案的膜层厚度。
所述透明绝缘层包括第一透明绝缘层105和第二透明绝缘层102；所述第一透明绝缘层105覆盖所述第一纳米材料图案103和所述第一导线104的；所述第二透明绝缘层102覆盖所述第二纳米材料图案106和所述第二导线107。所述第一透明绝缘层105可用于保证所述第一纳米材料图案103及所述第一导线104的独立运行，所述第二透明绝缘层102可用于保证所述第二纳米材料图案106及所述第二导线107的独立运行，所述第二透明绝缘层102还可实现所述第一纳米材料图案103和第二纳米材料图案106的层间绝缘，进而可实现将多种光罩图案制作在同一光罩结构上，达到节约成本的目的。
所述第一透明绝缘层105和所述第二透明绝缘层102采用真空镀膜或涂布工艺制得，材料优选但不局限于氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氧化铝(AI2O3)，所述第一透明绝缘层105和所述第二透明绝缘层102膜层厚度大于且厚度优选大于其底部所覆盖膜层的厚度。
如图2所示为本申请提供的另一种光罩结构示意图，包括用于在彩膜基板上形成黑矩阵的第一纳米材料图案阵列201、用于形成第一色阻层的第二纳米材料图案阵列202、用于形成第二色阻层的第三纳米材料图案阵列203、用于形成第三色阻层的第四纳米材料图案阵列204，所述第一纳米材料图案阵列201、所述第二纳米材料图案阵列202、所述第三纳米材料图案阵列203以及所述第四纳米材料图案阵列204分别独立或组合实现光罩功能。
所述第一纳米材料图案阵列201为框形结构，优选但不限于“口”、“田”、“日”字形；所述第二纳米材料图案阵列202、所述第三纳米材料图案阵列203、所述第四纳米材料图案阵列204分别分层布置在所述第一纳米材料图案阵列201的框形结构投影中，并分别与所述第一纳米材料图案阵列201在水平方向留有1～10μm的间隔。
所述第二纳米材料图案阵列202、所述第三纳米材料图案阵列203、所述第四纳米材料图案阵列204优选但不限于条形矩阵、带形矩阵和岛状矩阵，所述第二纳米材料图案阵列202、所述第三纳米材料图案阵列203、所述第四纳米材料图案阵列204的宽度均大于8μm。
所述导线205由所述第一纳米材料图案阵列201、所述第二纳米材料图案阵列202、所述第三纳米材料图案阵列203、所述第四纳米材料图案阵列204分别引出，所述导线205由真空镀膜或涂布工艺制得，所述导线205材料采用透明金属材料，所述透明金属材料选择为ITO、石墨烯、导电有机高分子材料的一种或两种以上的组合，厚度优选小于引出所述引线的纳米材料图案阵列的膜层厚度。
本申请提供一种光罩结构制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一块用于制作所述光罩结构的透明基板301；
S2：在所述透明基板301上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第一纳米材料图案302；
S3：利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述第一纳米材料图案302的导线，各像素上连接所述第一纳米材料图案302的导线分别引出，最终汇聚为一根总的连接所述第一纳米材料图案302导线，得到第一导线303；
S4：利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第一透明绝缘层304，所述第一透明绝缘层304整面覆盖在所述第一纳米材料图案表面，所述第一透明绝缘层304还覆盖所述第一导线303在所述透明玻璃基板301上的区域；
S5：在步骤S4制作的基板上依照步骤S2～S4的制作工艺分别制得第二纳米材料图案305、连接所述第二纳米材料图案的导线306和覆盖所述第二纳米材料图案的透明绝缘层307，得到如图3所示的光罩结构。
当所述光罩图案为黑矩阵/色阻层图案时，本申请的光罩结构如图4所示，包括以下步骤：
S1：提供一块用于制作所述光罩结构的透明基板401；
S2：在所述透明基板401上用纳米压印或真空蒸镀工艺沉积一层纳米涂层，得到第一纳米材料图案阵列，形成黑矩阵图案402；
S3：利用喷墨打印或纳米压印工艺制得连接所述黑矩阵图案402的导线，得到第一导线403；
S4：利用真空镀膜或涂布工艺制得一层透明绝缘层，得到第一透明绝缘层404；
S5：在步骤S4制作的基板上依照步骤S2～S4的制作工艺制得色阻层图案。
进一步地，当色阻层图案为R/G/B色阻层图案时，依照步骤S2～S4的制作工艺分别制得：
R色阻层图案405，连接所述R色阻层图案的第二导线406，覆盖所述R色阻层图案和第二导线的透明绝缘层407；
G色阻层图案408，连接所述G色阻层图案的第三导线409，覆盖所述G色阻层图案和第三导线的透明绝缘层410；
B色阻层图案411，连接所述B色阻层图案的第四导线412，覆盖所述B色阻层图案和第四导线的透明绝缘层413。
当色阻层图案为R/G/B/W色阻层图案时，所需制程与R/G/B色阻层图案制程类似，为节约篇幅，在此不再进行赘述。
所述光罩结构可用于膜层的图案化制程中：
如图5所示为采用正性光阻时，所述光罩结构实现膜层图案化制程的示意图，包括以下步骤：
S1：提供一块基板501和所述光罩结构502；其中，所述基板501表面制备有待形成图案的膜层508；
S2：在所述基板501上涂覆一层光阻503；
S3：将所述光罩结构502覆盖在所述基板501上，然后将所述光罩结构502上的连接第一纳米材料图案506的导线504通电，连接第二纳米材料图案507的导线505不通电，此时所述第一纳米材料图案506表现出不透明状态，第二纳米材料图案507表现出透明状态；之后利用外部光线对所述光罩结构502覆盖的所述光阻503表面进行照射，使所述光阻503被光照部分发生反应，用显影剂将曝光部分多余的光阻清洗掉，最后经高温烘烤和刻蚀工艺将所述膜层508制成与所述第一纳米材料图案506相同的图案，得到图案化的膜层509。
如图6所示为采用负性光阻时，所述光罩结构实现膜层图案化制程的示意图，包括以下步骤：
S1：提供一基板601和所述光罩结构602；其中，所述基板601表面制备有待形成图案的膜层608；
S2：在所述基板上涂覆一层光阻603；
S3：将所述光罩结构602覆盖在所述基板上，然后将所述光罩结构602上的连接第一纳米材料图案606的导线604不通电，连接其他纳米材料图案的导线605通电，此时所述第一纳米材料图案606表现出透明状态，其他纳米材料图案607表现出不透明状态，之后利用外部光线对所述光罩结构602覆盖的所述光阻603表面进行照射，使所述光阻603被光照部分发生反应，用显影剂将未曝光部分的光阻清洗掉，最后经高温烘烤和刻蚀工艺将待形成图案的所述膜层608制成与所述第一纳米材料图案606相同的图案，得到图案化的膜层609。
由于制作其他图案所需的制程与上述图案制程一致，为节约篇幅，在此不再进行赘述。
本申请实施例提供一种光罩结构，包括透明基板，以及设置在所述透明基板上的光罩图案；所述光罩图案至少包括：阵列分布的第一纳米材料图案，各所述第一纳米材料图案之间电性连接；透明绝缘层，至少覆盖所述第一纳米材料图案和所述电性连接处；阵列分布的第二纳米材料图案，各所述第二纳米材料图案之间电性连接；所述第二纳米材料图案设置于所述透明绝缘层上；所述第一纳米材料图案与所述第二纳米材料图案错位分布；其中，所述第一纳米材料图案和/或所述第二纳米材料图案通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用。本申请将多种光罩图案制作在同一光罩结构上，有效的减少了光罩数量，降低了生产成本，在后续图案化制程中，简化了图形对准工艺，提高了生产效率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供光罩结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种光罩结构，其特征在于，包括透明基板，以及设置在所述透明基板上的光罩图案；
所述光罩图案至少包括：
阵列分布的第一纳米材料图案，各所述第一纳米材料图案之间电性连接；
透明绝缘层，至少覆盖所述第一纳米材料图案和所述电性连接处；
阵列分布的第二纳米材料图案，各所述第二纳米材料图案之间电性连接；所述第二纳米材料图案设置于所述透明绝缘层上；
所述第一纳米材料图案与所述第二纳米材料图案错位分布；
其中，所述第一纳米材料图案和/或所述第二纳米材料图案通过施加电压，可实现透光和遮光的光罩作用；
其中，所述光罩图案包括用于在彩膜基板上形成黑矩阵的第一纳米材料图案阵列、用于形成第一色阻层的第二纳米材料图案阵列、用于形成第二色阻层的第三纳米材料图案阵列、用于形成第三色阻层的第四纳米材料图案阵列；所述第一纳米材料图案阵列、所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列以及所述第四纳米材料图案阵列分别独立或组合实现光罩功能；所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列分别与所述第一纳米材料图案阵列在水平方向上设置有间隔。
2.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述透明基板为石英玻璃。
3.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述第一纳米材料图案和所述第二纳米材料图案的材料为银纳米颗粒或银纳米线的一种或两种的组合。
4.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述第一纳米材料图案之间、所述第二纳米材料图案之间分别通过导线实现电性连接，所述导线分别引出，并经汇聚后布置于所述光罩结构边缘区域。
5.根据权利要求4所述的光罩结构，其特征在于，所述导线均采用透明金属材料，所述透明金属材料选择为ITO、石墨烯、导电有机高分子材料的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述透明绝缘层的材料为氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氧化铝(AI2O3)的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述第一纳米材料图案阵列为目字形、口字形或田字形的框形结构，所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列配合所述透明绝缘层层叠设置，且分别对应位于所述框形结构的投影中。
8.根据权利要求1所述的光罩结构，其特征在于，所述第二纳米材料图案阵列、所述第三纳米材料图案阵列、所述第四纳米材料图案阵列为条形矩阵、带形矩阵或岛形矩阵的一种或混合形式。
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