CN103913904A - 像素结构、tft阵列基板、液晶显示面板和液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种像素结构、TFT阵列基板、液晶显示面板和液晶显示装置,该像素结构在现有的FFS像素基础上对像素的结构进行了优化,将IPS与FFS结构进行整合,增强液晶的横向驱动电场,提高刷新率,降低功耗。该像素结构,形成于一基板上,所述像素结构包括:相互绝缘且位于不同层的第一电极和第二电极;与所述第一电极具有相同电位,且位于不同层的第三电极;所述第一电极、所述第三电极分别与所述第二电极形成平行于所述基板的电场。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域,尤其涉及一种像素结构、包含该像素结构的TFT阵列基板,以及包含该TFT阵列基板的液晶显示面板和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示面板和液晶显示装置是目前主流显示面板之一。其显示模式主要有TN(Twisted Nematic)型、VA(Virtical Alignment)型、IPS(In Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型等。其中,IPS/FFS型液晶显示面板由于具有优越的广视角等特性,得到广泛的应用。
现有的FFS型液晶显示面板通常包括相对设置的彩膜基板和TFT阵列基板,以及设置于二者之间的液晶层。图1为现有技术的一种FFS型TFT阵列基板的俯视结构示意图。从图1中可以看出,现有技术的FFS型TFT阵列基板包括基板100以及位于基板100上的像素阵列。像素阵列包括多条扫描线101;与扫描线101绝缘交叉的多条数据线102;位于扫描线101和数据线102交叉处的TFT103;设置于相邻扫描线101与相邻数据线102围城的像素区域内的像素结构。该像素结构的具体结构可以参考图1和图2a,图2a为图1中A-A’的剖视图。结合图1和图2a可以看出,该像素结构包括多个条形像素电极104、片状公共电极105以及设置于像素电极104和公共电极105之间使二者绝缘的绝缘层106;像素电极104和公共电极105之间产生平行于基板100的电场。当然,也可以是像素电极104为片状并位于绝缘层106下侧,公共电极105为条形位于绝缘层106上侧;也可以是像素电极104和公共电极105均为条形,并且交错排列(如图2b所示)。
现有技术的FFS型像素内部横向电场Ex较弱,要达到同样的显示效果,功耗较高、刷新率较低。中国专利(申请号为CN201120313955.4)公开了一种通过更改像素高度等方法以增强横向电场的技术,但其工艺制作难度较大,成本较高。
发明内容
本发明的实施例所要解决的一个技术问题是,现有技术的IPS/FFS型像素内部横向电场Ex较弱,功耗较高、刷新率较低。
为了解决上述技术问题的至少一个,本发明的实施例提供了一种像素结构,形成于一基板上,所述像素结构包括:相互绝缘且位于不同层的第一电极和第二电极;与所述第一电极具有相同电位,且位于不同层的第三电极;所述第一电极、所述第三电极分别与所述第二电极形成平行于所述基板的电场。
作为第一个优选实施方式,所述像素结构还包括第一绝缘层;所述第一电极为片状,位于所述绝缘层下侧;所述第二电极为条形,位于所述第一绝缘层上侧;所述第三电极为条形,位于所述第一绝缘层上侧。
优选的,所述第二电极有多个,所述第三电极有多个,二者交错排列。
优选的,所述第三电极与所述第二电极位于同一层。
优选的,所述第三电极与所述第二电极位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层。其中,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第二电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间;或者所述第二电极位于所述第二绝缘层上,所述第三电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间。
作为第二个优选的实施方式,所述像素结构还包括第一绝缘层;所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均为条形;所述第一电极位于所述第一绝缘层的一侧,所述第二电极和所述第三电极均位于所述第一绝缘层的另一侧。
优选的,所述第一电极、第二电极和第三电极均有多个;所述第一电极和第三电极正对设置;所述第一电极和第二电极交错排列。
优选的,所述第二电极与所述第三电极位于同一层。其中,所述第二电极和第三电极位于所述第一绝缘层上侧,所述第一电极位于所述第一绝缘层下侧;或者所述第二电极和第三电极位于所述第一绝缘层下侧,所述第一电极位于所述第一绝缘层上侧。
优选的,所述第三电极与所述第二电极位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层。
优选的,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第二电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第一电极位于所述第一绝缘层下;
或者,所述第二电极位于所述第二绝缘层上,所述第三电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第一电极位于第一绝缘层下。
作为第三个优选的实施方式,所述像素结构还包括第一绝缘层和第二绝缘层;所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均为条形;所述第一电极位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间,所述第二电极、第三电极分别位于所述第一绝缘层、第二绝缘层外侧。
优选的,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第一电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第二电极位于所述第一绝缘层下;或者所述第二电极位于所述第一绝缘层上,所述第一电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第三电极位于所述第二绝缘层下。
上述实施例中,所述条形为直条形或V形或折线形。
上述实施例中,所述第一电极和所述第三电极为像素电极,所述第二电极为公共电极。或者,所述第一电极和所述第三电极为公共电极,所述第二电极为像素电极。
本发明的实施例还提供了一种TFT阵列基板,包括像素阵列,每一像素包括上述实施例所述的像素结构。通常,所述TFT阵列基板还包括多条扫描线;与所述扫描线绝缘交叉的多条数据线;位于所述扫描线和数据线交叉处的TFT;所述像素结构设置于相邻扫描线与相邻数据线围城的像素区域内。
本发明的实施例还提供了一种液晶显示面板,包括上述的TFT阵列基板;与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板;以及设置于所述TFT阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
本发明的实施例还提供了一种液晶显示装置,包括上述液晶显示面板。
相对于现有技术而言,本发明的实施例所提供的像素结构、TFT阵列基板、液晶显示面板和液晶显示装置,在现有的FFS像素基础上对像素的结构进行了优化,将IPS与FFS结构进行整合,增强液晶的横向驱动电场,可提高刷新率,降低功耗。
附图说明
图1为现有技术的现有技术的一种FFS型TFT阵列基板的俯视结构示意图;
图2a为图1中A-A’的一种剖视图;
图2b为图1中A-A’的另一种剖视图;
图3为本发明实施例一提供的液晶显示面板的剖视结构示意图;
图4为本发明实施例二提供的TFT阵列基板的俯视结构示意图;
图5为图4中B-B’的一种剖视图;
图6为图4中B-B’的另一种剖视图;
图7为图4中B-B’的第三种剖视图;
图8为本发明实施例四提供的像素结构的俯视结构示意图;
图9a为图8中C-C’的一种剖视图;
图9b为图8中C-C’的另一种剖视图;
图10为图8中C-C’的第三种剖视图;
图11为图8中C-C’的第四种剖视图;
图12为图8中C-C’的第五种剖视图;
图13为图8中C-C’的第六种剖视图;
图14为图5所示的像素结构的横向电场分布于与图2b所示的像素结构的横向电场的分布对比示意图;
图15为图10、11所示的像素结构的横向电场分布于与图2a所示的像素结构的横向电场的分布对比示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是在现有的FFS像素基础上对像素的结构进行了优化,将IPS与FFS结构进行整合,增强液晶的横向驱动电场,提高刷新率,降低功耗。
实施例一
本发明实施例一提供的液晶显示面板的剖视结构示意图如图3所示。该液晶显示面板包括TFT阵列基板11;与该TFT阵列基板11相对设置的彩膜基板12;以及设置于TFT阵列基板11和彩膜基板12之间的液晶层13。
本发明实施例一还提供一种液晶显示装置,包括实施例图3所示的液晶显示面板。
本发明实施例一中的TFT阵列基板11的结构,及其所包含的像素的结构可以采用下述实施例二、三、四、五中所述的像素结构。
实施例二
本发明实施例二提供的TFT阵列基板的俯视结构示意图如图4所示。该TFT阵列基板11包括基板110以及位于基板110上的像素阵列。像素阵列包括多条扫描线111;与扫描线111绝缘交叉的多条数据线112;位于扫描线111和数据线112交叉处的TFT113;设置于相邻扫描线111与相邻数据线112围城的像素区域内的像素结构。TFT113的栅极与扫描线111电连接,TFT113的源极与数据线112电连接,TFT113的漏极与像素结构中的像素电极电连接。
该像素结构的具体结构可以参考图4和图5,图5为图4中B-B’的剖视图。结合图4和图5可以看出,该像素结构包括片状第一电极(即像素电极)115和条形第二电极(即公共电极)117(通常有多个),二者相互绝缘且位于不同层;位于第一电极115和第二电极117之间并使二者绝缘的第一绝缘层116。片状第一电极115位于第一绝缘层116下侧,条形第二电极117位于第一绝缘层116上侧。第一电极115和第二电极117之间产生平行于基板110的电场,使得液晶层13中的液晶分子在平行于基板110的平面内旋转。需要说明的是,本申请文件中,“平行”的概念并不限于绝对平行,还应当适当扩展到基本平行。第一电极115和第二电极117之间所产生的电场通常并不绝对平行于基板110,包括横向电场分量和垂向电场分量。
该像素结构还包括条形第三电极(即像素电极)114(通常有多个),与第一电极115具有相同的电位,且位于不同层。条形第三电极(即像素电极)114位于第一绝缘层116上侧。图中,条形第三电极114与条形第二电极117位于同一层,并彼此绝缘、交错排列。第三电极114通常通过贯穿第一绝缘层116的过孔(图中未示出)与TFT113的漏极电连接。第三电极114与第二电极117也形成平行于基板110的电场。也就是说第一电极115、第三电极114分别与第二电极117形成平行于基板110的电场。第二电极117和第三电极114位于第一电极115的上侧。
另外,本实施例的适当变形,也可以是第一电极115、第三电极114均为公共电极,第二电极117为像素电极。第一电极115与第三电极114的位置可以互换。
实施例一提供的图5所示的像素结构的横向电场分布于与现有技术的图2b所示的像素结构的横向电场的分布对比示意图如图14所示。图14中上图为实施例一提供的图5所示的像素结构的横向电场分布;下图为现有技术的图2b所示的像素结构的横向电场的分布。对比图14的上图和下图可知,实施例提供的像素结构的横向电场的峰值约为1.2e-16;现有技术的像素结构的横向电场的峰值约为0.7*0.5e-16=0.35e-16;前者约是后者的34倍,因此实施例一提供的像素结构的横向电场比现有技术的像素结构的横向电场大大增强。
实施例三
本发明实施例三提供的像素结构的俯视图参照图4,其沿着B-B’的剖视图还可以如图6所示。结合图4和图6可以看出,该像素结构包括片状第一电极(即像素电极)115和条形第二电极(即公共电极)117(通常有多个),二者相互绝缘且位于不同层;位于第一电极115和第二电极117之间并使二者绝缘的第一绝缘层116。片状第一电极115位于第一绝缘层116下侧,条形第二电极117位于第一绝缘层116上侧。第一电极115和第二电极117之间产生平行于基板110的电场,使得液晶层13中的液晶分子在平行于基板110的平面内旋转。需要说明的是,本申请文件中,“平行”的概念并不限于绝对平行,还应当适当扩展到基本平行。第一电极115和第二电极117之间所产生的电场通常并不绝对平行于基板110,包括横向电场分量和垂向电场分量。
该像素结构还包括条形第三电极(即像素电极)114(通常有多个),与第一电极115具有相同的电位,且位于不同层。条形第三电极(即像素电极)114位于第一绝缘层116上侧。图中,条形第三电极114与条形第二电极117位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层118,并交错排列。第三电极114通常通过贯穿第一绝缘层116和第二绝缘层118的过孔(图中未示出)与TFT113的漏极电连接。第三电极114与第二电极117也形成平行于基板110的电场。也就是说第一电极115、第三电极114分别与第二电极117形成平行于基板110的电场。第二电极117和第三电极114位于第一电极115的上侧。
图6中以第三电极114位于第二绝缘层118上,第二电极117位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第一电极115位于第一绝缘层116下;即第三电极114和第一电极115分别位于第二电极117的两侧为例,但也可以是第二电极117位于第二绝缘层118上,第三电极114位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第一电极115位于第一绝缘层116下;即第三电极114和第一电极115均位于第二电极117的下侧(如图7所示)。
另外,本实施例的适当变形,也可以是第一电极115、第三电极114均为公共电极,第二电极117为像素电极。第一电极115与第三电极114的位置可以互换。
实施例四
本发明实施例四提供的像素结构的俯视结构示意图如图8所示,沿C-C’的剖视结构示意图如图9a所示。
结合图8和图9a可以看出,该像素结构包括条形第一电极(即像素电极)115(通常有多个)和条形第二电极(即公共电极)117(通常有多个),二者相互绝缘且位于不同层;第一电极115位于第一绝缘层116的一侧(即下侧),第二电极117位于第一绝缘层116的另一侧(即上侧);第一电极115和第二电极117之间产生平行于基板110的电场,使得液晶层13中的液晶分子在平行于基板110的平面内旋转。需要说明的是,本申请文件中,“平行”的概念并不限于绝对平行,还应当适当扩展到基本平行。第一电极115和第二电极117之间所产生的电场通常并不绝对平行于基板110,包括横向电场分量和垂向电场分量。
该像素结构还包括条形第三电极(即像素电极)114(通常有多个),与第一电极115具有相同的电位,且位于不同层。图中,条形第三电极114位于第一绝缘层116相对第一电极115的另一侧(即上侧);条形第三电极114与条形第二电极117位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层118,并交错排列;条形第一电极115与条形第二电极117交错排列。条形第一电极115与条形第三电极114优选正对设置。第三电极114位于第二绝缘层118上,第二电极117位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第一电极115位于第一绝缘层116下。
第三电极114通常通过贯穿第一绝缘层116和第二绝缘层118的过孔(图中未示出)与TFT113的漏极电连接。第三电极114与第二电极117也形成平行于基板110的电场。也就是说第一电极115、第三电极114分别与第二电极117形成平行于基板110的电场。
另外,本实施例的适当变形,也可以是第一电极115、第三电极114均为公共电极,第二电极117为像素电极。第一电极115与第三电极114的位置可以互换。实施例四中以第二电极117和第三电极114位于第一绝缘层116上侧,第一电极115位于第一绝缘层116下侧为例;但也可以是第二电极117和第三电极114位于第一绝缘层116下侧,第一电极115位于第一绝缘层116上侧(如图9b所示),具体可以为第二电极117位于第二绝缘层上,所述第三电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第一电极位于第一绝缘层下。
实施例五
本发明实施例五提供的像素结构的俯视图参照图8,其沿着C-C’的剖视图还可以如图10所示。结合图8和图10可以看出,该像素结构包括条形第一电极(即像素电极)115(通常有多个)和条形第二电极(即公共电极)117(通常有多个),二者相互绝缘且位于不同层;第一绝缘层116和第二绝缘层118;条形第三电极(即像素电极)114(通常有多个),与第一电极115具有相同的电位,且位于不同层。第一电极115位于第一绝缘层116和第二绝缘层118之间,第二电极117、第三电极114分别位于第一绝缘层116、第二绝缘层118外侧。
第一电极115和第二电极117之间产生平行于基板110的电场,使得液晶层13中的液晶分子在平行于基板110的平面内旋转。需要说明的是,本申请文件中,“平行”的概念并不限于绝对平行,还应当适当扩展到基本平行。第一电极115和第二电极117之间所产生的电场通常并不绝对平行于基板110,包括横向电场分量和垂向电场分量。
图中,条形第三电极114与条形第一电极115位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层118;二者优选正对设置;条形第一电极115与条形第二电极117交错排列。即第三电极114位于第二绝缘层118上,第二电极117位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第一电极115位于第一绝缘层116下。第三电极114通常通过贯穿第一绝缘层116和第二绝缘层118的过孔(图中未示出)与TFT113的漏极电连接。第三电极114与第二电极117也形成平行于基板110的电场。也就是说第一电极115、第三电极114分别与第二电极117形成平行于基板110的电场。第一电极115和第三电极114均位于第二电极117的上侧。
图10中以第三电极114位于第二绝缘层118上,第一电极115位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第二电极117位于第一绝缘层116下为例,但也可以是第二电极117位于第一绝缘层116上,第一电极位于第二绝缘层118和第一绝缘层116之间,第三电极114位于第二绝缘层118下(如图11所示)。
另外,本实施例的适当变形,也可以是第一电极115、第三电极114均为公共电极,第二电极117为像素电极。第一电极115与第三电极114的位置可以互换。
实施例五提供的图10、11所示的像素结构的横向电场分布于与现有技术的图2a所示的像素结构的横向电场的分布对比示意图如图15所示。图15中上图为实施例一提供的图10、11所示的像素结构的横向电场分布;下图为现有技术的图2b所示的像素结构的横向电场的分布。对比图15的上图和下图可知,实施例提供的像素结构的横向电场的峰值约为1.0e-16;现有技术的像素结构的横向电场的峰值约为0.5*0.5e-16=0.25e-16;前者约是后者的4倍,因此实施例一提供的像素结构的横向电场比现有技术的像素结构的横向电场大大增强。
实施例六
本发明实施例六提供的像素结构的俯视图参照图8,其沿着C-C’的剖视图还可以如图12所示。结合图8和图12可以看出,该像素结构包括条形第一电极(即像素电极)115(通常有多个)和条形第二电极(即公共电极)117(通常有多个),二者相互绝缘且位于不同层;位于第一电极115和第二电极117之间并使二者绝缘的第一绝缘层116;第一电极115和第二电极117之间产生平行于基板110的电场,使得液晶层13中的液晶分子在平行于基板110的平面内旋转。需要说明的是,本申请文件中,“平行”的概念并不限于绝对平行,还应当适当扩展到基本平行。第一电极115和第二电极117之间所产生的电场通常并不绝对平行于基板110,包括横向电场分量和垂向电场分量。
该像素结构还包括条形第三电极(即像素电极)114(通常有多个),与第一电极115具有相同的电位,且位于不同层。图中,条形第三电极114与条形第一电极115位于不同层,二者优选正对设置;条形第三电极114与条形第二电极117位于同一层;条形第一电极115与条形第二电极117交错排列;条形第三电极114与条形第二电极117交错排列。第三电极114通常通过贯穿第一绝缘层116的过孔(图中未示出)与TFT113的漏极电连接。第三电极114与第二电极117也形成平行于基板110的电场。也就是说第一电极115、第三电极114分别与第二电极117形成平行于基板110的电场。
图12中以第三电极114和第二电极117位于第一绝缘层116上侧,第一电极115位于第一绝缘层116下侧为例,但也可以是第三电极114和第二电极117位于第一绝缘层116下侧,第一电极115位于第一绝缘层116上侧(如图13所示)。
另外,本实施例的适当变形,也可以是第一电极115、第三电极114均为公共电极,第二电极117为像素电极。第一电极115与第三电极114的位置可以互换。
上述实施例中,条形可以为直条形或V形或折线形等。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (21)
1.一种像素结构,形成于一基板上,所述像素结构包括:
相互绝缘且位于不同层的第一电极和第二电极;
与所述第一电极具有相同电位,且位于不同层的第三电极;
所述第一电极、所述第三电极分别与所述第二电极形成平行于所述基板的电场。
2.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构还包括第一绝缘层;所述第一电极为片状,位于所述绝缘层下侧;所述第二电极为条形,位于所述第一绝缘层上侧;所述第三电极为条形,位于所述第一绝缘层上侧。
3.根据权利要求2所述的像素结构,其特征在于,所述第二电极有多个,所述第三电极有多个,二者交错排列。
4.根据权利要求2所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极与所述第二电极位于同一层。
5.根据权利要求2所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极与所述第二电极位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层。
6.根据权利要求5所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第二电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间;或者所述第二电极位于所述第二绝缘层上,所述第三电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间。
7.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构还包括第一绝缘层;所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均为条形;所述第一电极位于所述第一绝缘层的一侧,所述第二电极和所述第三电极均位于所述第一绝缘层的另一侧。
8.根据权利要求7所述的像素结构,其特征在于,所述第一电极、第二电极和第三电极均有多个;所述第一电极和第三电极正对设置;所述第一电极和第二电极交错排列。
9.根据权利要求7所述的像素结构,其特征在于,所述第二电极与所述第三电极位于同一层。
10.根据权利要求9所述的像素结构,其特征在于,所述第二电极和第三电极位于所述第一绝缘层上侧,所述第一电极位于所述第一绝缘层下侧;或者所述第二电极和第三电极位于所述第一绝缘层下侧,所述第一电极位于所述第一绝缘层上侧。
11.根据权利要求7所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极与所述第二电极位于不同层,二者之间设置有第二绝缘层。
12.根据权利要求7所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第二电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第一电极位于所述第一绝缘层下;
或者,所述第二电极位于所述第二绝缘层上,所述第三电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第一电极位于第一绝缘层下。
13.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构还包括第一绝缘层和第二绝缘层;所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均为条形;所述第一电极位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间,所述第二电极、第三电极分别位于所述第一绝缘层、第二绝缘层外侧。
14.根据权利要求13所述的像素结构,其特征在于,所述第三电极位于所述第二绝缘层上,所述第一电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第二电极位于所述第一绝缘层下;或者所述第二电极位于所述第一绝缘层上,所述第一电极位于所述第二绝缘层和所述第一绝缘层之间,所述第三电极位于所述第二绝缘层下。
15.根据权利要求2-14任一项所述的像素结构,其特征在于,所述条形为直条形或V形或折线形。
16.根据权利要求1-14任一项所述的像素结构,其特征在于,所述第一电极和所述第三电极为像素电极,所述第二电极为公共电极。
17.根据权利要求1-14任一项所述的像素结构,其特征在于,所述第一电极和所述第三电极为公共电极,所述第二电极为像素电极。
18.一种TFT阵列基板,包括像素阵列,每一像素包括如权利要求1-17任一项所述的像素结构。
19.根据权利要求18所述的TFT阵列基板,其特征在于,所述TFT阵列基板还包括多条扫描线;与所述扫描线绝缘交叉的多条数据线;位于所述扫描线和数据线交叉处的TFT;所述像素结构设置于相邻扫描线与相邻数据线围城的像素区域内。
20.一种液晶显示面板,包括如权利要求18所述的TFT阵列基板;与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板;以及设置于所述TFT阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
21.一种液晶显示装置,包括利要求20所述的液晶显示面板。
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