TWI500979B - 奈米模基底及使用其之奈米模的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係主張關於2011年07月15日申請之韓國專利案號No.10-2011-0070186之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於奈米模製造技術領域,特別是關於一種奈米模基底及使用其之奈米模的製造方法。
一偏光板(polarizer)或一偏光元件(polarization element)係為一光學元件,可自非偏光光線(non-polarized light)(如自然光(natural light))來取得具有特定振動之線性偏光。一般而言,當金屬線排列(metal line arrangement)之週期小於一入射電磁波(electromagnetic wave)之波長之一半時,與一金屬線平行之偏光元件(橫波,S波(s-waves))係被反射,而與該金屬線相垂直之偏光元件(縱波,P波(P wave))係被傳輸。當上述現象係被利用時,可製造出具有絕佳偏光效率(polarization efficiency)、高透射率、以及一寬廣視角之一平面偏光板(planar polarizer)。如此之一元件係被稱為一線格柵偏光板(line grid polarizer)或一線柵偏光板(wire grid polarizer)。
近來,有一種使用一奈米壓印方法(nano imprint process)來製造如上所述之線柵偏光板之技術被提出。
該奈米壓印方法係為一種技術,其係使用一模具,以一壓印的形式形成一奈米級圖案(nano-scale pattern);又,與一傳統光學微影法(photo-lithography process)相比,該奈米壓印方法係可經由一較為簡單的製程,來形成一格柵圖案。另外,當使用一具有奈米級寬度之模具來形成格柵圖案時,因為可使用奈米壓印方法來形成傳統光學微影法無法形成的奈米級格柵圖案,故其具有優勢在於:可改善生產力(productivity),並減少生產成本。
為了使用如此之奈米壓印方法來形成格柵圖案,首先,需製造具有所需形狀圖案之模具。目前,主要使用例如韓國專利案號No.10-0670835所揭示之電子束微影方法(beam lithography),來作為具有一奈米線寬之一模具之一製造方法。在此方法中,很難實施奈米線寬,且該方法具有缺點在於:其生產效率低落,製造成本又高。另,如果需要增加形成於模具之上的圖案高度,則需要重新製造另一個模具。
本發明實施例提供一種奈米模基底及使用其之奈米模的製造
方法。該奈米模基底係包括:一模具格柵層(mold grid layer),至少一第一格柵圖案係形成於其上;以及至少一第二格柵圖案,形成於該第一格柵圖案之上。將一樹脂塗覆在奈米模基底之上並將其硬化,可製造一奈米模;此方法可以一較為簡單的方式,製造出具有一較高的寬高比(aspect ratio)之奈米模。
根據本發明之一方面,提供一種奈米模基底。該奈米模基底係包括:一模具格柵層,至少一第一格柵圖案係形成於其上;以及至少一第二格柵圖案,形成於該第一格柵圖案之上。
該第一格柵圖案可由下列材料:一金屬(metal)、一矽(silicon)、及一聚合物(polymer)其中至少一者所製成。
該第一格柵圖案可具有一蛾眼結構(moth-eye structure)。
該第一格柵圖案之一截面形狀可包括下述形狀:一三角形(triangular shape)、一梯形(trapezoidal shape)、一矩形(rectangular shape)、以及一半圓形(semicircular shape)其中至少一者。
該第二格柵圖案可由一金屬或一金屬氧化物(metal oxide)形成。
該奈米模基底可進一步包括:一補償層(complementary layer),其係整體地或局部地形成於該第二格柵圖案之一表面上。
根據本發明之另一方面,提供一種奈米模製造方法。該奈米模製造方法係包括:準備一模具格柵層,其係包括複數個第一格柵圖案;形成一第二格柵圖案於該第一格柵圖案之一上部分上;以及藉由將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之一上部分上,來形成一奈米模。
該第一格柵圖案可由下列材料:一金屬、一矽、及一聚合物其中至少一者所製成。
該第一格柵圖案可具有一蛾眼結構。
該第一格柵圖案之一截面形狀可包括下述形狀:一三角形、一梯形、一矩形、以及一半圓形其中至少一者。
形成第二格柵圖案之步驟係可包括:將一第二格柵圖案材料沉積於該第一格柵圖案之上,來形成一第二格柵基底層;以及在第二格柵基底層上之對應於該第一格柵圖案之間的一空間之一區域進行蝕刻(etching),來形成一第二格柵圖案。
該第二格柵圖案材料可包括一金屬或一金屬氧化物。
可使用下述方法:一濺鍍法(sputtering method)、一化學氣相沉積法(chemical vapor deposition method)、以及一蒸鍍法(evaporation method)其中至少一者來沉積該第二格柵圖案材料。
形成奈米模之步驟係可包括:將一樹脂塗覆於該第二格柵圖
案之上,來形成一奈米模樹脂層,其係具有一結構,係埋覆了該第一格柵圖案與第二格柵圖案;硬化該奈米模樹脂層;以及將該奈米模樹脂層與該第一及第二格柵圖案分離。
將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之上之步驟係可由下述塗覆方法:一旋轉塗覆法(spin coating method)、一模具式塗佈法(die coating method)、一滾筒式塗佈法(roll coating method)、以及一浸漬塗覆法(dip coating method)其中至少一者來進行。
該樹脂可為一光硬化樹脂(photocurable resin),且硬化該奈米模樹脂層之步驟係可包括:用紫外光照射該奈米模樹脂層,以硬化該樹脂。
此方法可進一步包括下列步驟:在形成該第二格柵圖案之步驟與形成該奈米模之步驟之間,形成一補償層於該第二格柵圖案之上。
配合以下所附圖示,以及關於本發明較佳實施例之詳細說明,可更清楚地顯示關於本發明之上述與其他功能與優點。在所有圖示中,相同參考符號指定相同元件。在圖示中,尺寸與比例並不一定精確,而是以清楚繪示本發明之主旨為原則。
在下文中,將配合圖示詳細說明本發明之實施例。然而,本發明之揭示可以根據本發明的精神和範疇以不同形式實施,且實施例並不用以限制本發明。本發明所揭示之實施例係用以使熟習此項技術者可輕易實現本發明之內容。在圖示中,為求清晰和便利,各層及區域的尺寸可能會被放大。
在下文中,將配合圖示,詳細描述與說明本發明之特定實施例。
圖1係根據本發明,繪示有一種奈米模製造方法之流程圖。
參閱圖1,根據本發明之奈米模製造方法可包括下列步驟:步驟S1,準備一模具格柵層,其係包括一第一格柵圖案;步驟S3,形成一第二格柵圖案於該模具格柵層之該第一格柵圖案上;以及步驟S5,將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之上,以形成一奈米模。另外,根據本發明之奈米模製造方法可進一步包括下列步驟:在形成第二格柵圖案之步驟S3進行以後,形成一補償層於該第二格柵圖案之上。
步驟S1中所準備之該模具格柵層係包括了複數個具有一固定週期(constant cycle)之第一格柵圖案。在此處,該第一格柵圖案係為包括突出圖案,以及形成於相對突出圖案之間的溝槽;而「週期」指的是一第一格柵圖案與鄰近之第一格柵圖案之間的一
距離。
該模具格柵層所包括之第一格柵圖案係可具有各種不同形狀,如一線型格柵形狀及一蛾眼結構形狀。另外,該第一格柵圖案之一截面形狀可包括各種不同形狀,例如一矩形、一三角形、以及一半圓形等等,且其亦可包括一金屬線格柵形狀,以一三角形、一矩形、一正弦波形(sinusoidal wave)等等之形式形成於該模具格柵層之上。也就是說,所有具有一固定週期之結構,不論其截面形狀為何,均可被用作為本發明中之第一格柵圖案。
同時,金屬如鋁(aluminum,Al)、鉻(chromium Cr)、銀(silver,Ag)、銅(copper,Cu)、鎳(nickel,Ni)、鈷(cobalt,Co)、及鉬(molybdenum,Mo)、及其合金可被使用作為該第一格柵圖案之材料,或者亦可使用各種金屬氧化物。另外,各種材料如矽晶圓(silicon wafer)或聚合物等均可被使用作為該第一格柵圖案之材料。
此外,較佳地,根據本發明之第一格柵圖案之寬度與高度比係可被實施為1:0.2至5;第一格柵圖案111之寬度與高度係可分別被實施為落在10 nm至200 nm之範圍內以及落在10 nm至500 nm之範圍內。又,該第一格柵圖案之一週期可較佳地實施為落在100 nm至250 nm之範圍內,但不限制於此。其範圍可隨著
第一格柵圖案111之製程來調整。
在步驟S1準備好了包含有第一格柵圖案之模具格柵層以後,步驟S3係形成一第二格柵圖案於該第一格柵圖案之上。在此處,該第二格柵圖案係可被集體定義為形成在該第一格柵圖案之一上部分上的一格柵圖案。且根據本發明之第二格柵圖案係如下述般形成。首先,使用任何現有已發展出的或者任何未來新發展的沉積技術(例如一濺鍍法、一化學氣相沉積法、一蒸鍍法等等),將一第二格柵圖案材料沉積於該第一格柵圖案之上,藉此以形成該第二格柵圖案。此時,較佳地,第二格柵基底層可形成為包括一空間,而非第一格柵圖案之間的空間部分被填滿之一結構;然而,本發明並不限制於此。該第二格柵基底層可形成為在第一格柵圖案之間包括一空間者。這是為了更順利、更簡單地以一後續蝕刻方法(subsequent etching process)來形成該第二格柵圖案。此時,一金屬或一金屬氧化物可被用作為該第二格柵圖案材料,但其材料並不限制於此。在第二格柵基底層形成後,進行該蝕刻製程,藉由蝕刻第一格柵圖案之間的空間來形成該第二格柵圖案。在此處,被蝕刻之部分可為第一格柵圖案之間的空間。另外,必要時,形成於該第一格柵圖案上之該第二格柵基底層之一部分亦可被蝕刻。同時,在上述之蝕刻製程中,該第二格柵圖案之一寬
度與厚度可經由調整濕蝕刻(wet etching)的時間來調整。
根據本發明之第二格柵圖案可包括一結構,其中的微小突出圖案係被排列為具有一固定週期者。任何包含金屬如鋁(aluminum,Al)、鉻(chromium Cr)、銀(silver,Ag)、銅(copper,Cu)、鎳(nickel,Ni)、鈷(cobalt,Co)、及鉬(molybdenum,Mo)、及其合金、及金屬氧化物之材料,均可用以製成該些微小突出圖案。特別是,一微小突出圖案可為一突出結構,藉由一製程(如一沉積方法),來形成於該第一格柵圖案之一上部分上。在此處,「週期」係指一格柵圖案(如第二格柵圖案)與鄰近格柵圖案(如第二格柵圖案)之間的一距離。
同時,該第二格柵圖案之一截面可形成為具有各種不同結構,如一矩形、一三角形、一梯形、以及一半圓形等等,與前述之第一格柵圖案相仿,且亦可被形成為一三角形、一矩形、一正弦波形等形式。也就是說,該第二格柵圖案可形成為在同方向具有一固定週期之形狀,而不論其截面形狀為何均無所謂。同時,根據本發明之第二格柵圖案之一週期可落在100 nm至250 nm之範圍內。另外,在本發明之較佳實施例中,該第二格柵圖案之寬度與高度比係可形成為落在1:0.5至1.5之範圍內。特別是,第一格柵圖案之寬度與第二格柵圖案之寬度之比可落在1:0.2至
1.5之範圍內。特別是,第二格柵圖案之寬度係可被實施為落在2 nm至300 nm之範圍內。
在下文中,包括具有第一格柵圖案之模具格柵層以及該第二格柵圖案之一結構係被定義為一奈米模基底。
在該第二格柵圖案形成以後,進行步驟S5,塗覆一樹脂於該第二格柵圖案之上,以形成一奈米模。在此處,奈米模之形成係如下所述。
首先,以一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之上,來形成一奈米模樹脂層;該奈米模樹脂層係具有一結構,其中埋覆了該第一格柵圖案與第二格柵圖案。在此處,當欲將樹脂塗覆於該第二格柵圖案上時,係可使用硬化材料如一熱固性樹脂(thermosetting resin)、一熱塑性樹脂(thermoplastic resin)、及一光硬化樹脂(photocurable resin)、及一光敏性樹脂(photosensitive resin)。然而,因為效率的考量,較佳地會選擇光硬化樹脂作為材料。較佳地,可使用一紫外光硬化樹脂(UV curable resin)。將上述之樹脂塗覆於該第二格柵圖案之上之步驟係可由下述塗覆方法進行:一旋轉塗覆法、一模具式塗佈法、一滾筒式塗佈法、一浸漬塗覆法、一澆鑄法(cast method)、一網印塗覆法(screen printing method)、或一圖樣塗佈法(patterning method)。較佳
地,該樹脂可由旋轉塗覆法、模具式塗佈法、滾筒式塗佈法其中一者來塗覆於該第二格柵圖案之上;但不限制於此。
在塗覆樹脂形成該奈米模樹脂層之後,對該奈米模樹脂層進行一硬化程序。此時,硬化該奈米模樹脂層之方法可根據樹脂之特性,來選擇以加熱或光照射來進行之。舉例而言,當塗覆之樹脂係為一光硬化樹脂,尤其是一紫外光硬化樹脂時,可使用照射紫外光於奈米模樹脂層之方式來硬化該樹脂。
接著,可藉由將該第一及第二格柵圖案與該奈米模樹脂層分離,來取得根據本發明之奈米模。
同時,在如上所述之步驟S3與步驟S5之間,可進一步地進行一形成一補償層於該第二格柵圖案之上的步驟。該補償層係形成以補償形成有第一及第二格柵圖案之一基底層,以及之後形成之一奈米模之間的不規則形狀。該補償層可為局部地或整體地形成於該第二格柵圖案之上。此外,該補償層亦可局部地或整體地形成於該第一格柵圖案之上。舉例而言,根據本發明之補償層可由氣相沈積材料(vapor-depositing material)如一氧化物、一金屬、或一有機材料等等來形成於該第二格柵圖案或該第一格柵圖案之上。據此,在此之後所形成之奈米模之不規則形狀可藉由在格柵圖案間之一空間之不規則形狀來補償之。
如上所述之材料僅係一舉例,而根據本發明之補償層可使用任何能夠被氣相沈積之材料來形成。
根據本發明之奈米模製造方法係具有一較高的寬高比(high aspect ratio)。據此,當一線柵偏光板係使用根據本發明之奈米模來製造時,可提供具有較佳的偏光性質之線柵偏光板這是因為當線柵偏光板中格柵圖案之間的距離係彼此相等,且格柵圖案之寬度係彼此相等時,一格柵圖案之高度越大,偏光特性也會隨之增強。
另外,根據本發明,當製造出具有增加高度之格柵圖案之一奈米模時,第二格柵圖案可進一步形成於一傳統奈米模基底之上,且具有增加高度之一奈米模可經由塗覆與硬化樹脂之製程來製造,而無須另外製造一個模具。因此,本發明之優點在於,奈米模基底可重複使用,可提升一奈米模製程之效率,且亦可降低模具製造成本。
圖2至9係根據本發明一實施例,繪示有一奈米模製造方法之製程圖。
請參閱圖1至9。首先,如圖2所示,一模具格柵層110係被提供,其係有一第一格柵圖案111形成於其上。在此處,第一格柵圖案111可由一金屬、矽、聚合物等等材料其中任一者來形成。
另外,第一格柵圖案111之結構可具有一蛾眼結構、一線柵結構等等,且其截面可具有各種不同形狀如一矩形(圖2所示),或一三角形、一半圓形、一梯形等等,如前述配合圖1說明時所述。接著,如圖3所示,以一濺鍍法、一化學氣相沉積法、一蒸鍍法等等,將一第二格柵圖案材料沉積於第一格柵圖案111之上,以形成一第二格柵基底層120。在此處,被沉積之第二格柵圖案材料可使用一金屬或一金屬氧化物。此時,較佳的,第二格柵基底層120可形成為一結構,其中在第一格柵圖案111之間提供一空間113,以協助接下來一蝕刻製程之進行。在第二格柵基底層120形成以後,進行一蝕刻製程,對第一格柵圖案111之間的該空間進行蝕刻,藉此以形成一第二格柵圖案130,如圖4所示。在此處,具有第一格柵圖案111之模具格柵層110、與形成在第一格柵圖案111之上的第二格柵圖案130可形成根據本發明一實施例之一奈米模基底10。
同時,如圖5所示,在第二格柵圖案130形成以後,可進一步地藉由氣相沉積材料如一氧化物、一金屬、或一有機材料等等其中任一者,局部地或整體地將一補償層140形成於第二格柵圖案130之上。根據本發明之補償層140可扮演補償第一格柵圖案111、第二格柵圖案130、以及之後形成的一奈米模之間的不規則
形狀。在此處,根據本發明另一實施例之一奈米模基底20可包括具有第一格柵圖案111之模具格柵層110、形成在第一格柵圖案111之上的第二格柵圖案130、以及局部地或整體地形成於第二格柵圖案130之一表面之上的補償層140。同時,雖然補償層140係形成於整個第二格柵圖案130之上,如圖5所示,但此僅係為一舉例。因此,除此之外,補償層140形成於第一格柵圖案111之局部或整體之上。
在此之後,以一樹脂塗覆於該第二格柵圖案130之上,來形成一奈米模樹脂層210,且一補償層140係進一步地形成於第二格柵圖案130之上,如圖6所示。補償層140之形成已如上述配合圖5說明之。此時,奈米模樹脂層210係具有一結構,其中埋覆了第一格柵圖案111與第二格柵圖案130,且該塗覆樹脂可為一紫外光硬化樹脂,但不限制於此,如前文圖1所述。
然後,對該奈米模樹脂層進行一硬化程序。同時,當塗覆之樹脂係為一紫外光硬化樹脂時,可使用照射紫外光於奈米模樹脂層210之方式來硬化奈米模樹脂層210,如圖7所示。
另外,當將奈米模樹脂層210和第一格柵圖案111與第二格柵圖案130分離時,如圖8所示,可取得如圖9所示之一奈米模230。
根據本發明,可取得具有增加高度之格柵圖案之奈米模;據此,藉由形成第二格柵圖案於具有格柵圖案之模具格柵層之上,可重複使用習知技藝中的一模具格柵層或一奈米模基底。也因此,本發明之優點在於,不需要製造額外的模具,故可降低生產成本;且不需要使用複雜的製程如傳統光學微影法,即可製造出具有較佳之寬高比的奈米模。此外,當需要時,可經由一簡單程序來調整奈米模之寬高比。
圖10係根據本發明一實施例,繪示有一奈米模基底之一實際影像圖。更詳細來說,圖10係顯示了如圖2至9所述之形成有一補償層之一奈米模基底之一實際影像圖。
參閱圖10,根據本發明,一奈米模基底可具有一結構,其係包括:一第一格柵圖案111;一第二格柵圖案130,形成於第一格柵圖案111之上;以及一補償層140,形成於第二格柵圖案130之一表面上,如圖10之(a)、(b)、(c)所示。在此處,第一格柵圖案111之截面形狀可為一梯形,如圖10(a)所示,或者一矩形,如圖10(b)所示。另外,第一格柵圖案111之截面形狀可為一半圓形,如圖10(c)所示,或者可為任何目前能夠被實施之形狀。
因此,根據本發明,因為第二格柵圖案能夠進一步的形成於具有傳統奈米模基底之一模具格柵層之上,且奈米模可由塗覆、
硬化一樹脂來形成(無須進行複雜製程),故本發明之優點在於,奈米模基底可重複使用,可提升一奈米模製程之效率,且亦可降低奈米模製造成本。
此外,根據本發明,還具有優點在於:可省去製造額外模具的成本;可製造具有較佳寬高比的奈米模;以及可提供具有改良偏光性質之線柵偏光板。
又,根據本發明,當需要時,可經由一簡單程序來調整奈米模之寬高比。
綜上所述,乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已,並非用來限定本發明專利實施之範圍。雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例,但應理解,熟習此項技術者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。因此,所有落入本發明範疇之修改及實施例均應被理解為被包括於本發明申請範疇之內。在申請範圍中,方法加上功能之條款意欲涵蓋能進行上述功能之結構,且不僅包括結構性等價,亦包括等價結構。
10、20‧‧‧奈米模基底
110‧‧‧模具格柵層
111‧‧‧第一格柵圖案
113‧‧‧空間
120‧‧‧第二格柵基底層
130‧‧‧第二格柵圖案
140‧‧‧補償層
210‧‧‧奈米模樹脂層
230‧‧‧奈米模
S1、S3、S5‧‧‧步驟
圖1係根據本發明,繪示有一種奈米模製造方法之流程圖;
圖2至9係根據本發明一實施例,繪示有一奈米模製造方法之製程圖;以及圖10係根據本發明一實施例,繪示有一奈米模基底之一實際影像圖。
S1、S3、S5‧‧‧步驟
Claims (17)
- 一種奈米模基底包括:一模具格柵層,其係包括至少一第一格柵圖案;以及至少一第二格柵圖案,形成於該第一格柵圖案之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之奈米模基底,其中該第一格柵圖案係由下列材料:一金屬、矽、及聚合物其中至少一者所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之奈米模基底,其中該第一格柵圖案具有一蛾眼結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之奈米模基底,其中該第一格柵圖案之一截面形狀係包括下述形狀:一三角形、一梯形、一矩形、以及一半圓形其中至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之奈米模基底,其中該第二格柵圖案可由一金屬或一金屬氧化物製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之奈米模基底,其進一步包括:一補償層,其係整體地或局部地形成於該第二格柵圖案之一表面上。
- 一種奈米模製造方法包括:準備一模具格柵層,其係包括複數個第一格柵圖案;形成一第二格柵圖案於該第一格柵圖案之一上部分上;以 及藉由將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之一上部分上,來形成一奈米模。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其中該第一格柵圖案係由下列材料:一金屬、矽、及聚合物其中至少一者所製成。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其中該第一格柵圖案具有一蛾眼結構。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其中該第一格柵圖案之一截面形狀係包括下述形狀:一三角形、一梯形、一矩形、以及一半圓形其中至少一者。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其中該形成該第二格柵圖案之步驟係包括:將一第二格柵圖案材料沉積於該第一格柵圖案之上,來形成一第二格柵基底層;以及在第二格柵基底層上之對應於該第一格柵圖案之間的一空間之一區域進行蝕刻,來形成一第二格柵圖案。
- 如申請專利範圍第11項所述之奈米模製造方法,其中該第二格柵圖案材料可包括一金屬或一金屬氧化物。
- 如申請專利範圍第11項所述之奈米模製造方法,其中係使用下述方法:一濺鍍法、一化學氣相沉積法、以及一蒸鍍法其中至少一者,來沉積該第二格柵圖案材料。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其中該形成該奈米模之步驟係包括:將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案之上,來形成一奈米模樹脂層,該奈米模樹脂層係具有一結構,其中埋覆了該第一格柵圖案與第二格柵圖案;硬化該奈米模樹脂層;以及將該奈米模樹脂層與該第一及第二格柵圖案分離。
- 如申請專利範圍第14項所述之奈米模製造方法,其中該將一樹脂塗覆於該第二格柵圖案上之步驟,係由下述塗覆方法其中至少一者來進行:一旋轉塗覆法、一模具式塗佈法、一滾筒式塗佈法、以及一浸漬塗覆法。
- 如申請專利範圍第14項所述之奈米模製造方法,其中該樹脂可為一光硬化樹脂,且該硬化該奈米模樹脂層之步驟係包括:用紫外光照射該奈米模樹脂層,以硬化該樹脂。
- 如申請專利範圍第7項所述之奈米模製造方法,其進一步包括下列步驟: 在該形成該第二格柵圖案之步驟與該形成該奈米模之步驟之間,形成一補償層於該第二格柵圖案之上。
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