TW201917459A - 顯示面板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板的製造方法包括下列步驟：提供包括第一基底、光輔助層以及複數個彩色濾光層的彩色濾光基板；提供對向基板；提供包括複數液晶分子以及複數液晶活性單體的液晶層，位於彩色濾光基板以及對向基板之間；由彩色濾光基板側提供光源，使由光源發出的光透過光輔助層至液晶層，以使液晶活性單體轉變為聚合物牆結構。本發明也提供一種顯示面板。

Description

顯示面板及其製造方法
本發明是有關於一種顯示面板的製造方法，且特別是有關於一種涉及聚合物牆製程的顯示面板及其製造方法。
在顯示面板的技術領域中，有一些實務上的問題需要解決。例如，需要增強觸控面板按壓的信賴性、減少液晶胞(cell)中的間隙體(spacer)的移動以及維持可撓性面板中的液晶胞間隙(cell gap)等問題。因此，以聚合物牆(polymer wall)支撐液晶胞的技術開始受到重視。
在聚合物牆的製程中，會事先將液晶分子與液晶活性單體(reactive monomers)混合之後，再以準直紫外線光源配合光罩局部照射，使聚合物牆形成在特定位置。
然而，若上述局部照射步驟不精準或不充分，則聚合物牆結構不易形成在預定區域或是不易形成預定的聚合物牆結構。
有鑑於此，本發明之一實施例提供一種顯示面板及其製造方法，可以解決上述的曝光範圍不足以及大角度的混色的問題。
本發明之一實施例的顯示面板的製造方法包括：提供彩色濾光基板、提供對向基板、提供包括複數液晶分子以及複數液晶活性單體的液晶層以及由彩色濾光基板側提供光源，使由光源發出的光透過光輔助層至液晶層，以使液晶活性單體轉變為聚合物牆結構。
在本發明的一實施例中，上述的光輔助層的高度大於彩色濾光層的高度。
在本發明的一實施例中，上述的聚合物牆結構的寬度大於光輔助層的寬度。
在本發明的一實施例中，位於上述的光輔助層之兩側的彩色濾光層的顏色相同。
在本發明的一實施例中，上述的聚合物牆結構具有光學等向性。
在本發明的一實施例中，當上述的聚合物牆結構位於上偏光層以及下偏光層之間的狀態下，以光學裝置觀察聚合物牆時，聚合物牆結構係呈現深色。
本發明之一實施例的顯示面板包括：包括複數個彩色濾光層及光輔助層的基板、對向基板、液晶層以及位於液晶層中且實質上與光輔助層至少部分重疊的聚合物牆結構。
在本發明的一實施例中，上述的光輔助層的高度大於彩色濾光層的高度。
在本發明的一實施例中，上述的聚合物牆結構的寬度等於或大於光輔助層的寬度。
在本發明的一實施例中，位於上述的光輔助層之兩側的彩色濾光層的顏色相同。
在本發明的一實施例中，上述的聚合物牆結構具有光學等向性。
在本發明的一實施例中，上述的光輔助層之材料包含固化性樹脂組合物。
在本發明的一實施例中，當上述的聚合物牆結構位於上偏光層以及下偏光層之間的狀態下，以光學裝置觀察聚合物牆時，聚合物牆結構係呈現深色。
基於上述，透過本發明的一實施例的顯示面板及其製造方法，可以解決上述的曝光範圍不足以及大角度的混色的問題。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本文的示意圖僅是用以示意本發明部分的實施例。因此，示意圖中所示之各個元件的形狀、數量及比例大小不應被用來限制本發明。舉例來說，示意圖中之預定區以及畫素區的實際數量、大小以及形狀僅是用來作為示意，並不代表本發明之預定區以及畫素區的實際數量、大小以及形狀一定要如圖中所示。
圖1A是依照本發明的一實施例的顯示面板1的局部上視示意圖。圖1B是圖1A中剖線AA’以及顯示面板的局部周邊區的剖面示意圖。
請同時參考圖1A與圖1B，顯示面板1包括彩色濾光基板10、對向基板20、液晶層30以及聚合物牆結構40。在本實施例中，對向基板20例如為主動元件陣列基板，舉例係為薄膜電晶體畫素陣列基板，但不以此為限。在其他變化例中，對向基板20例如為空白基板，彩色濾光基板10例如為COA(color filter on array)基板，但不以此為限。
彩色濾光基板10包括第一基底12、光輔助層14以及複數個彩色濾光層16。此外，彩色濾光基板10更包括黑色矩陣17。
第一基底12具有預定區122以及複數個畫素區124。在一實施例中，第一基底12之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或其他可以透光的材質。
光輔助層14設置於第一基底12上並實質上位於預定區122內而不位於畫素區124內，亦即光輔助層1完全位於預定區122內或是光輔助層1的絕大部分係位於預定區122內而有小部分超出預定區122。光輔助層14之材質只要能夠符合紫外光可以穿透、適宜用於光微影製程以及熱穩定性高等特點，則沒有特別限制。在一實施例中，光輔助層14之材質包含固化性樹脂組合物。
光輔助層14可由固化性樹脂組合物來形成，固化性樹脂組合物可包括：鹼可溶性樹脂、乙烯性不飽和單體、封端多異氰酸酯、光起始劑、多官能環氧化合物和/或其聚合物、添加物以及溶劑。
鹼可溶性樹脂可為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸2-甲基環己酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸二環戊烷酯、甲基丙烯酸二環戊烯酯、甲基丙烯酸二環戊烷酯、丙烯酸1-金剛烷基酯、甲基丙烯酸1-金剛烷酯、乙氧基甲基丙烯酸二環戊烷酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸2-甲基環己酯、乙氧基丙烯酸二環戊烷酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、聚亞醯胺等化合物。此外，單體可僅使用一種，也可使用多種。
基於鹼可溶性樹脂的總含量為100重量份，乙烯性不飽和單體的含量為2至50重量份，較佳為15至45重量份，在上述範圍內，在鹼性水溶液中的溶解度為理想。
基於鹼可溶性樹脂的總含量為100重量份，封端多異氰酸酯的含量為2至50重量份，較佳為15至45重量份。
基於鹼可溶性樹脂的總含量為100重量份，光起始劑的含量為0至1重量份，較佳為0.01至0.5重量份。
多官能環氧化合物和/或其聚合物可列舉：丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸β-甲基縮水甘油酯、甲基丙烯酸β-甲基縮水甘油酯、丙烯酸β-乙基縮水甘油酯、甲基丙烯酸β-乙基縮水甘油酯、丙烯酸3,4-環氧丁酯、甲基丙烯酸3,4-環氧丁酯、丙烯酸6,7-環氧庚酯、甲基丙烯酸6,7-環氧庚酯、α-乙基丙烯酸6,7-環氧庚酯、鄰乙烯基芐基縮水甘油醚、間乙烯基芐基縮水甘油醚、對乙烯基芐基縮水甘油醚、甲基丙烯酸3,4-環氧環己基酯等具有環氧基的乙烯性不飽和化合物，或者該些化合物的聚合物或者共聚物。此外，多官能環氧化合物和/或其聚合物可僅使用一種，也可使用多種。
基於鹼可溶性樹脂的總含量為100重量份，多官能環氧化合物和/或其聚合物的含量為0至10重量份，較佳為2至8重量份。
基於鹼可溶性樹脂的總含量為100重量份，溶劑的含量為20至90重量份，較佳為50至80重量份。
在一實施例中，光輔助層14的高度H1為1.0 μm至10.0 μm，較佳為3.0 μm至5.0 μm。
在一實施例中，光輔助層14的寬度W1為5.0 μm至30.0 μm，較佳為5 μm至20 μm。
彩色濾光層16設置於第一基底12上並位於畫素區124內。在一實施例中，彩色濾光層16可包含紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g。
在一實施例中，光輔助層14的高度H1大於彩色濾光層16的高度H2。彩色濾光層16的高度H2為1 μm至5 μm，較佳為1.2 μm至4 μm。
紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g在畫素區124內的設置方式並無特別限制。在本實施例中，位於光輔助層14之兩側的彩色濾光層16的顏色可相同，舉例來說，以圖1B中最左側的光輔助層14來說，最左側的光輔助層14兩側的彩色濾光層16皆為綠色濾光層16g。如圖1A所示，在兩個畫素區124內分別設置有一個紅色濾光層16r、一個藍色濾光層16b以及一個綠色濾光層16g，且在紅色濾光層16r與藍色濾光層16b之間以及藍色濾光層16b與綠色濾光層16g之間均設置黑色矩陣17。
各個畫素區124內的彩色濾光層16的設置方式無需相同，位於光輔助層14之兩側的彩色濾光層16的顏色可相同，如同圖2A的變形例所示，圖2A與圖1A的差異僅在於：在圖2A的各個畫素區124中，彩色濾光層16的設置方式並不完全相同，但任意兩個相鄰的畫素區124之間，位於光輔助層14之兩側的彩色濾光層16的顏色皆相同。
或者，也可如同圖2B的變形例所示，以在一個畫素區124內設置兩個畫素的方式設置紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g，並以黑色矩陣17區隔各個彩色濾光層。圖2B與圖1A的差異僅在於：在圖2B的畫素區124中，每一畫素區124在X方向上對應兩個畫素的寬度(約為6個子畫素的寬度)，每一畫素區124在Y方向上對應一個畫素的長度。
或者，也可如同圖2C的變形例所示，以在一個畫素區124內設置呈現陣列排列的四個畫素的方式設置紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g，並以黑色矩陣17區隔各個彩色濾光層。圖2C與圖1A的差異僅在於：在圖2C的畫素區124中，每一畫素區124在X方向上對應兩個畫素的寬度(約為6個子畫素的寬度)，每一畫素區124在Y方向上對應兩個畫素的長度(約為2個子畫素的長度)。
或者，也可如同圖2D的變形例所示，以在一個畫素區124內設置呈現陣列排列的四個畫素的方式設置紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g，並以黑色矩陣17區隔各個彩色濾光層。圖2D與圖2C的差異僅在於：Y方向上的彩色濾光層16之顏色的排列方式與圖2C不同，但任意兩個相鄰的畫素區124之間，位於光輔助層14之兩側的彩色濾光層16的顏色仍然相同。
在一實施例中，黑色矩陣17的寬度W2與光輔助層14的寬度W1大致上相同。黑色矩陣17的寬度W2為1 μm至20 μm，較佳為3 μm至15 μm。
液晶層30設置於彩色濾光基板10以及對向基板20之間，液晶層30包括複數液晶分子以及複數液晶活性單體(圖1B中未繪示)。
液晶分子可列舉：可被水平電場轉動或切換的液晶分子或者是可被垂直電場轉動或切換的液晶分子，但不限於此。
液晶活性單體可列舉由下列式(1)至式(7)所示的化合物：式(1)式(2)式(3)式(4)式(5) 式(1)至式(5)中，R表示氫(H)、氟(F)、氯(Cl)、氰(CN)、SCN、-SF5 H、NO2 、具有1至12個碳原子的單鏈或支鏈烷基、或-X2 -Sp2 -P2 。X1 與X2 各自獨立表示-O-、-S-、-OCH2 -、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-N0 R-、-N0 R-CO-、-SCH2 -、-CH2 S-、-CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-或單鍵。P1 與P2 各自獨立表示一聚合基團；Sp1 表示一間隔基團(spacer group)或一單一基團；m≧1；n≧1。m個L各自獨立表示氟、氯、氰或具有1至7個碳原子的烷基、烷羰基(alkylcarbonyl)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl)或烷羰氧基(alkylcarbonyloxy)。G1 、G2 各自獨立表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCH2 -、-SCH2 -、-CH2 S-、-CH=CH-COO-、-OOC-CH=CH-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CF2 S-、-SCF2 -、-C2 H4 -、-CF2 CH2 -、-CH2 CF2 -、-CF2 CF2 -、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-或單鍵。此外，當R為具有1至12個碳原子的單鏈或支鏈烷基時，其中一至二個不相鄰的CH2 基團可另外由-O-、-S-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-S-CO-、-CO-S-或-C≡C-(alkyne)所置換，且O及/或S原子不直接彼此鍵結。當L為具有1至7個碳原子的烷基、烷羰基、烷氧羰基或烷羰氧基時，其一或多個H原子可另外被F或Cl所置換。式(6)式(7) 式(7)中，R’各自獨立表示具有1至12個碳原子的經取代或未經取代的烷基、或者具有1至12個碳原子的經取代或未經取代的烷氧基。
此處所謂「聚合基團」可包含丙烯酸酯基或者甲基丙烯酸酯基等等。
在本發明的較佳實施例中，液晶活性單體可列舉由下列式(8)或式(9)所示的化合物：式(8)式(9)
此外，在本發明的較佳實施例中，光起始劑更可包含選自氧苯酮、二苯甲酮、苯並三唑、1-羥基環己基苯基酮、艷佳固(Irgacure)651、3690、819(皆為商品名，汽巴(Ciba)公司製造)以及該些化合物的衍生物的光起始劑。
基於液晶分子的總使用量為100重量份，液晶活性單體的總使用量為大於0且小於或等於30重量份，較佳為3至20重量份。
聚合物牆結構40位於液晶層30中，且聚合物牆結構40實質上與光輔助層14至少部分重疊。聚合物牆結構40是透過由彩色濾光基板10側提供一光源，使由光源發出的光透過光輔助層14至液晶層30，以使液晶層30中的液晶活性單體轉變為聚合物牆結構40。
在一實施例中，聚合物牆結構40的寬度W3大於光輔助層14的寬度W1。聚合物牆結構40的寬度W3為1 μm至40 μm，較佳為5 μm至30 μm。
聚合物牆結構40具有光學等向性(即其折射率異向性（Δn）的值為0)，因此，當聚合物牆結構40位於一上偏光層以及一下偏光層之間(未繪示)的狀態下，以一光學裝置觀察聚合物牆結構40時，聚合物牆結構40係呈現深色，而能夠與黑色矩陣17起到相同或類似的作用。
本實施例利用顯示面板1中的光輔助層14以及彩色濾光層16的特定設置方式，而能夠維持彩色濾光層之間的間隙。因此，能解決在部分區域出現曝光範圍不足的問題，且能避免大角度的光所產生的混色問題。在另一方面，無須透過COA製程也能夠做出適宜的聚合物牆結構。
圖3A至圖3以及圖4A、圖4B為本發明之一實施例的顯示面板的製造方法的流程圖。在此必須說明的是，圖3A至圖3E沿用圖1A、圖1B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
首先，請參照圖3A，在第一基底12上定義第一基底12的預定區122與畫素區124，以設置光輔助層14。光輔助層14的設置可以透過塗佈如上述的固化性樹脂組合物於第一基底12上之後，再以具有特定圖案的光罩進行曝光、顯影，以使位於預定區122上的固化性樹脂組合物硬化，並除去位於畫素區124上的固化性樹脂組合物，以獲得光輔助層14。
接著，請參照圖3B，在第一基底12的畫素區124上設置黑色矩陣17。
然後，請參照圖3C，在第一基底12的畫素區124上分別設置紅色濾光層16r、藍色濾光層16b以及綠色濾光層16g。
之後，請參照圖3D，可在彩色濾光層16的表面塗佈配向膜(未繪示)之後，在配向膜的特定位置上設置間隙體(spacer)18。
其後，請參照圖3E，在對向基板20的表面塗佈配向膜(未繪示)之後，在彩色濾光基板10與對向基板20之間配置液晶層30，以製造液晶胞。為了製造液晶胞，可以列舉例如以下兩種方法。
第一種方法：首先，將彩色濾光基板10與對向基板20隔著間隙體18相對配置；使用密封劑將彩色濾光基板10與對向基板20的周邊部位接合在一起以形成胞間隙；經由注入孔於胞間隙內注入液晶分子32以及液晶活性單體34；並且封閉注入孔，如此可以製造液晶胞。
第二種方法：被稱作為滴注(One Drop Fill，ODF)方式的方法。首先，在形成配向膜的彩色濾光基板10或對向基板20上的規定部位，塗布例如紫外線固化性密封材料；在配向膜面上滴下液晶分子32以及液晶活性單體34之混合物；然後，接合彩色濾光基板10與對向基板20。
最後，請參照圖4A，在彩色濾光基板10側(即第一基底12之外側)提供光罩50，並由彩色濾光基板10側(即第一基底12之外側)提供光源，使由光源發出的光hv通過光罩50之透光部(未標示)以及光輔助層14至液晶層30，以使液晶活性單體34轉變為聚合物牆結構40。
或者，也可如同圖4B的變形例所示，在本變形例中所採用的液晶活性單體35會在暴露於特定波長的光的情況下(例如313 nm)反應，而該特定波長的光無法穿透彩色濾光層16但可穿透光輔助層14。如此，彩色濾光層16本身即可達到光罩的作用，即不需要在彩色濾光基板10側額外提供光罩50，使由光源發出的光hv’透過光輔助層14至液晶層30，以使液晶活性單體35轉變為聚合物牆結構42。
綜上所述，本發明之一實施例的顯示面板及其製造方法中，因彩色濾光基板中設置有光輔助層，且光輔助層兩側的彩色濾光層顏色相同，故可以解決在聚合物牆製程中，曝光範圍不足以及大角度的混色的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧顯示面板
10‧‧‧彩色濾光基板
12‧‧‧第一基底
122‧‧‧預定區
124‧‧‧畫素區
14‧‧‧光輔助層
16‧‧‧彩色濾光層
16r‧‧‧紅色濾光層
16b‧‧‧藍色濾光層
16g‧‧‧綠色濾光層
17‧‧‧黑色矩陣
18‧‧‧間隙體
20‧‧‧對向基板
30‧‧‧液晶層
32‧‧‧液晶分子
34、35‧‧‧液晶活性單體
40、42‧‧‧聚合物牆結構
50‧‧‧光罩
H1、H2‧‧‧高度
W1、W2、W3‧‧‧寬度
hv、hv’‧‧‧光
圖1A是依照本發明的一實施例的顯示面板的局部上視示意圖。 圖1B是圖1A中剖線AA’以及顯示面板的局部周邊區的剖面示意圖。 圖2A是本發明的顯示面板的變形例的上視示意圖。 圖2B是本發明的顯示面板的變形例的上視示意圖。 圖2C是本發明的顯示面板的變形例的上視示意圖。 圖2D是本發明的顯示面板的變形例的上視示意圖。 圖3A至圖3E為本發明的顯示面板的製造方法的流程圖。 圖4A為本發明的顯示面板的製造方法的流程圖。 圖4B為本發明的顯示面板的製造方法的變形例的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種顯示面板的製造方法，包括： 提供一彩色濾光基板，包括： 一第一基底，具有一預定區以及複數個畫素區； 一光輔助層，位於所述第一基底上並實質上位於所述預定區內而不位於所述畫素區內；以及 複數個彩色濾光層，分別位於所述畫素區內； 提供一對向基板； 提供一液晶層，位於所述彩色濾光基板以及所述對向基板之間，所述液晶層包括複數液晶分子以及複數液晶活性單體；以及 由彩色濾光基板側提供一光源，使由所述光源發出的光透過所述光輔助層至所述液晶層，以使所述液晶活性單體轉變為一聚合物牆結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述光輔助層的高度大於所述彩色濾光層的高度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述光輔助層的高度為1.0 μm至10.0 μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述聚合物牆結構的寬度大於所述光輔助層的寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述聚合物牆結構的寬度為1 μm至40 μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中位於所述光輔助層之兩側的所述彩色濾光層的顏色相同。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述聚合物牆結構具有光學等向性。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的顯示面板的製造方法，其中所述光輔助層之材料包含固化性樹脂組合物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中所述液晶活性單體包括選自由具有丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基的化合物所組成的群組中的至少一種化合物。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的顯示面板的製造方法，其中基於所述液晶分子的總使用量為100重量份，所述液晶活性單體的總使用量為大於0且小於或等於30重量份。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板的製造方法，其中當所述聚合物牆結構位於一上偏光層以及一下偏光層之間的狀態下，以一光學裝置觀察所述聚合物牆結構時，所述聚合物牆結構係呈現深色。
  12. 一種顯示面板，包括： 一彩色濾光基板，包括： 一第一基底，具有一預定區以及複數個畫素區； 一光輔助層，位於所述第一基底上並實質上位於所述預定區內而不位於所述畫素區內；以及 複數個彩色濾光層，分別位於所述畫素區內； 一對向基板； 一液晶層，位於所述彩色濾光基板以及所述對向基板之間；以及 一聚合物牆結構，位於所述液晶層中，所述聚合物牆結構實質上與所述光輔助層至少部分重疊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中所述光輔助層的高度大於所述彩色濾光層的高度。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中所述光輔助層的高度為1.0 μm至10.0 μm。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中所述聚合物牆結構的寬度大於所述光輔助層的寬度。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中所述聚合物牆結構的寬度為1 μm至40 μm。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中位於所述光輔助層之兩側的所述彩色濾光層的顏色相同。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中所述聚合物牆結構具有光學等向性。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的顯示面板，其中所述光輔助層之材料包含固化性樹脂組合物。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的顯示面板，其中當所述聚合物牆結構位於一上偏光層以及一下偏光層之狀態下，以一光學裝置觀察所述聚合物牆結構時，所述聚合物牆結構係呈現深色。
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