CN105988258A - 显示器面板 - Google Patents

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CN105988258A
CN105988258A CN201610162670.2A CN201610162670A CN105988258A CN 105988258 A CN105988258 A CN 105988258A CN 201610162670 A CN201610162670 A CN 201610162670A CN 105988258 A CN105988258 A CN 105988258A
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conductive layer
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electric capacity
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CN201610162670.2A
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陈建宏
萧舒展
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Innolux Corp
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Innolux Display Corp
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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Abstract

一种显示器面板的一电容结构包含一第一金属层、一第一绝缘层、一第二金属层、一第二绝缘层、一导电层、一第三绝缘层、一透明导电层。第一金属层位于透光基板上。第一绝缘层位于第一金属层上。第二金属层位于第一绝缘层上，并与第一金属层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠。第二绝缘层位于第二金属层上。导电层位于第二绝缘层上，并与第二金属层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠。第三绝缘层位于导电层上。透明导电层与导电层在空间上绝缘且在垂直投影方向上与导电层部分重叠，透明导电层电连接第二金属层。本发明的显示器面板能在提升存储电容的电容值的情况下，仍维持一定的开口率，甚至使开口率提升，进而提升显示效能。

Description

显示器面板
技术领域
本发明关于一种显示器面板。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display Apparatus,LCD Apparatus)以其耗电量低、发热量少、重量轻以及非辐射性等等优点，已经被使用于各式各样的电子产品中，并且逐渐地取代传统的阴极射线管显示装置(Cathode Ray Tube Display Apparatus,CRTDisplay Apparatus)。
一般而言，液晶显示装置主要包含一液晶显示面板(LCD Panel)以及一背光模块(Backlight Module)。其中，液晶显示面板主要具有一薄膜晶体管基板、一彩色滤光基板以及一夹设于两基板间的液晶层，且两基板与液晶层形成多个阵列设置的像素。背光模块可将一光源的光线均匀地分布到液晶显示面板，并经由各像素显示色彩而形成图案。
其中，在单一像素结构中，液晶的转动主要由液晶电容及存储电容两端的跨压来控制。但由于存储电容是由两个不透光电极层相对设置而形成，因此存储电容实际上会导致像素开口率下降。而且，在高解析度显示面板中，单一像素结构的面积越来越小，也就是液晶电容越来越小，但为了防止像素结构中的晶体管关闭时，栅-漏电容(Cgd)所造成的回踢电压(kick-back voltage)值变大，所以存储电容也需要对应变大，以致像素开口率进一步下降。
因此，现在急需提供一种显示器面板，能具备创新设计，以致在提升存储电容的情况下，仍维持一定的开口率，甚至使开口率提升，进而提升显示效能。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的一目的在于提供一种显示器面板，其具备创新设计，以致在提升存储电容的情况下，仍维持一定的开口率，甚至使开口率提升，进而提升显示效能。
为达上述目的，依本发明的一种显示器面板包括一主动阵列基板，主动阵列基板具有一透光基板并于其上设有多个电容结构，这些电容结构中的至少一个包含一第一金属层、一第一绝缘层、一第二金属层、一第二绝缘层、一导电层、一第三绝缘层、一透明导电层。第一金属层位于透光基板上。第一绝缘层位于第一金属层上。第二金属层位于第一绝缘层上，并与第一金属层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠。第二绝缘层位于第二金属层上。导电层位于第二绝缘层上，并与第二金属层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠。第三绝缘层位于导电层上。透明导电层与导电层在空间上绝缘且在透光基板的垂直投影方向上与导电层部分重叠，透明导电层电连接第二金属层。
在一实施例中，导电层与第一金属层连接一共同电位。
在一实施例中，显示器面板包括一通孔，通孔贯穿第二绝缘层与第三绝缘层，透明导电层经由通孔电连接第二金属层。
在一实施例中，导电层的一第一开口大于第二绝缘层的一第二开口。
在一实施例中，第一金属层、第二金属层与导电层的材质分别选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，且第一金属层、第二金属层与导电层分别是单层或是多层的结构。
在一实施例中，显示器面板更包含一平坦层，其位于透明导电层与第三绝缘层之间或导电层与第二绝缘层之间。
在一实施例中，第一金属层与第二金属层部分重叠之处形成一第一电容，导电层与透明导电层部分重叠之处形成一第二电容，第二电容的电容值与第一电容的电容值的比值大于1且小于5。
在一实施例中，第二金属层与导电层部分重叠之处形成一第三电容，第一电容的电容值、第二电容的电容值与第三电容的电容值的三者的总合形成各电容结构的电容值。
在一实施例中，显示器面板包括一彩色滤光基板(color filter substrate)，彩色滤光基板与主动阵列基板相对设置，且彩色滤光基板与主动阵列基板之间有一液晶层。主动阵列基板具有多个像素单元，各像素单元对应的该液晶层具有一液晶电容值，且各电容结构的电容值(Cst)与液晶电容值(Clc)的比值大于1.5。
在一实施例中，主动阵列基板具有多个像素单元，各像素单元具有一像素开口区(area of aperture)，导电层的面积与像素开口区的面积的比值小于0.8。
在一实施例中，透明导电层至少部分重叠第二金属层。
在一实施例中，平坦层的厚度大于第一绝缘层的厚度3倍以上。
在一实施例中，显示器面板包括一彩色滤光基板，彩色滤光基板与主动阵列基板相对设置，且与主动阵列基板之间有一液晶层。其中，彩色滤光基板的至少一侧上设有一电容式触控结构。
承上所述，在本发明的显示器面板中，除了传统的第一金属层、第二金属层与透明导电层之外，更设有一导电层，通过导电层与透明导电层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠而加大存储电容的电容值，并且由于存储电容的电容值通过导电层而加大，就可使原有的第一金属层与第二金属层所形成的电容的电容值减少，也就是提升像素开口率。如此，本发明的显示器面板能在提升存储电容的电容值的情况下，仍维持一定的开口率，甚至使开口率提升，进而提升显示效能。
附图说明
图1A为本发明第一实施例的显示器面板的一像素单元的示意图。
图1B为本发明第一实施例的显示器面板的一电容结构的剖面示意图，其沿图1A的A-A’线的剖面。
图2为本发明第二实施例的电容结构的示意图。
图3为本发明第三实施例的电容结构的示意图。
图4A、图4B、图4C为本发明第四实施例的显示器面板的一像素单元的示意图。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一显示器面板，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
先说明的是，本发明的显示器面板可为一液晶显示面板，其中液晶显示面板可例如为垂直配向模态(vertical alignment mode,VA mode)或扭转向列模态(twistednematic mode,TN mode)的显示面板。
请参考图1A与图1B，图1A为本发明第一实施例的显示器面板的一个像素单元的示意图，图1B为图1A中沿着A-A’线的剖面示意图，显示本发明第一实施例的电容结构。如图1A与图1B所示，像素单元1包含图案化的一第一金属层11、一第一绝缘层12、一第二金属层13、一第二绝缘层14、一导电层15、一第三绝缘层16以及一透明导电层17。在本实施例是以一液晶显示面板为例，此液晶显示面板具有一主动阵列基板(active array substrate)，此主动阵列基板具有一透光基板101与设于其上的多个像素单元以构成一个阵列，每一个像素单元1具有一主动元件例如是一薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)、至少一个电容结构10、图案化的第二金属层13所形成的一数据线131、图案化的第一金属层11所形成的一扫描线111。在本实施例中，像素单元1以涵盖液晶显示面板的单一像素(例如次像素)的范围来作说明。如图1A所示，一个薄膜晶体管包含一漏极132、一源极133与一半导体层134，其中此半导体层134可以是非晶硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、微晶硅(microcrystal)或氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)等材质，且扫描线111的线宽可以设计成是大于半导体层134的宽度1微米(μm)以上，其余部分可由本领域技术人员所熟知，故于此不再赘述。
一个电容结构10中，包含有一第一金属层11、一第一绝缘层12、一第二金属层13、一第二绝缘层14、一导电层15、一第三绝缘层16以及一透明导电层17。透光基板101可以是一玻璃基板、一塑料基板或是一高分子薄膜基板(例如是聚酰亚氨，Polyimide)。上述所有的金属层、绝缘层、导电层、透明导电层等可以是经过黄光光刻工艺所图案化的膜层。以下以一个电容结构10的范围进行说明：
图案化的第一金属层11设置于一透光基板101上，形成第一电容C1的下电极。第一金属层11的材质可选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，例如包含铝、铜、银、钼、钨、钽、钛或是这些材质的合金，且第一金属层11可以是由选自上述材质而构成的单层膜层或是多层膜层。此多层膜层可以是单一种材质一层一层堆叠而成，也可以是不同材质的膜层堆叠而成。在主动阵列基板(例如薄膜晶体管基板)上，第一金属层11亦可提供作为扫描线111与薄膜晶体管的栅极。
图案化的第一绝缘层12设置于上述的第一金属层11上，其材质可例如包含氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)或其他绝缘材料。在主动阵列基板上，第一绝缘层12亦可提供作为栅极绝缘层。
图案化的第二金属层13位于上述第一绝缘层12上，并与第一金属层11在透光基板101的垂直投影方向上有至少部分重叠。第一金属层11与第二金属层13于部分重叠之处形成一第一电容C1，此时第一金属层11是第一电容C1的下电极，第二金属层13是第一电容C1的上电极。第二金属层13通过空间上的隔离(spatial insulation)而与第一金属层11电性绝缘。空间上的隔离例如是包含第二金属层13通过第一绝缘层12而与第一金属层11电性绝缘。第二金属层13的材质可选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，例如包含铝、铜、银、钼、钨、钽、钛或是这些材质的合金。第二金属层13可以是由选自上述材质所构成的单层膜层或是多层膜层。此多层膜层可以是单一种材质一层一层堆叠而成，也可以是不同材质的膜层堆叠而成。第二金属层13与第一金属层11可用相同材质形成，以降低制造成本。在主动阵列基板上，第二金属层13亦可提供作为数据线131以及薄膜晶体管的漏极132和源极133。
第二绝缘层14设置于第二金属层13上，其材质可例如包含氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)或其他绝缘材料。
图案化的导电层15位于第二绝缘层14上，并与第二金属层13在透光基板101的垂直投影方向上有至少部分重叠。第二金属层13与导电层15于部分重叠之处形成一第三电容C3，此时第二金属层13是第三电容C3的下电极，导电层15是第三电容C3的上电极。导电层15通过空间上的隔离(spatial insulation)而与第二金属层13电性绝缘，空间上的隔离例如是包含导电层15通过第二绝缘层14而与第二金属层13电性绝缘。导电层15的材质可例如选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，例如包含铝、铜、银、钼、钨、钽、钛或是这些材质的合金。金属氧化物例如是透明导电氧化物(transparent conducting oxides,TCO)。且导电层15可以是由选自上述材质所构成的单层膜层或是多层膜层。此多层膜层可以是单一种材质一层一层堆叠而成，也可以是不同材质的膜层堆叠而成另外，在本实施例中，第一金属层11与导电层15是连接一共同电位(common voltage level)。
图案化的第三绝缘层16设置于导电层15上，其材质可例如包含氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)或其他绝缘材料。
另外，本实施例的液晶像素结构可还包含一平坦层18，平坦层18位于透明导电层17与第三绝缘层16之间。平坦层18的材质例如包含低介电光刻胶材料。另外，平坦层18的厚度可大于第一绝缘层12的厚度3倍以上。
图案化的透明导电层17与导电层15在空间上绝缘(spatial insulation)且在透光基板101的垂直投影方向上与导电层15部分重叠。另外，透明导电层17可更可在透光基板101的垂直投影方向上至少部分重叠第二金属层13。透明导电层17与导电层15于部分重叠之处形成一第二电容C2，此时导电层15是第二电容C2的下电极，透明导电层17是第二电容C2的上电极。透明导电层17通过空间上的隔离(spatialinsulation)而与导电层15电性绝缘，空间上的隔离例如是包含透明导电层17通过第三绝缘层16而与导电层15电性绝缘。在本实施例中，透明导电层17更通过平坦层18而与导电层15电性绝缘。在主动阵列基板上，透明导电层17作为像素电极(pixelelectrode)并例如与薄膜晶体管的漏极132电连接。透明导电层17的材质包含透明导电氧化物，透明导电氧化物例如但不限于为铟锡氧化物(indium-tin oxide,ITO)或铟锌氧化物(indium-zinc oxide,IZO)。另外，显示器面板还包括一通孔102，其贯穿第二绝缘层14与第三绝缘层16，透明导电层17经由通孔102电连接第二金属层13。于此，通孔102还贯穿平坦层18。另外，如图1B所示，导电层15的一第一开口151大于第二绝缘层14的一第二开口141，因此透明导电层17与导电层15在空间上是电性绝缘。
在本实施例中，第一电容C1的电容值、第二电容C2的电容值与第三电容C3的电容值的三者的总合形成各电容结构10的电容值。另外，如图1B所示，显示器面板可还包括一彩色滤光基板(color filter substrate)CF，其是与主动阵列基板相对设置，且彩色滤光基板CF与主动阵列基板之间有一液晶层LC。另外，一滤光层103设置于彩色滤光基板CF上，且彩色滤光基板CF的至少一侧上设有一电容式触控结构104以提供触控功能，于此电容式触控结构104以设置于彩色滤光基板CF远离液晶层LC的一侧为例。其中，主动阵列基板具有多个像素单元1，各像素单元1对应的液晶层LC具有一液晶电容值，且各电容结构10的电容值(Cst)与液晶电容值(Clc)的比值大于1.5。图1B所示的电容式触控结构104是以设置在彩色滤光基板CF的上表面为例子，但在另一实施例也可以设置在滤光层103与彩色滤光基板CF之间，或是在彩色滤光基板CF的上下两侧上都可以设置有电容式触控结构104(未绘示)。电容式触控结构104的材质可以采用例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、石墨烯(graphene)、硅烯(Silicene)、纳米金属丝、金属(图案化成金属网格细线，光穿透的开口率大于90％，金属细线宽度介于0.08微米～8微米)等。
另外，在本实施例中，由于液晶的驱动主要由共同电极与像素电极所形成的液晶电容来控制，若位于像素电极之下并耦接共同电压的导电层的面积大太则会影响液晶的驱动。因此，如图1A所示，在本实施例中，导电层15的面积与像素单元1的一像素开口区(area of aperture)105的面积的比值小于0.8。此外，在透光基板101的垂直方向上，导电层15是由透明导电层17所覆盖，如此亦可达到上述的功效。需注意，上述两个条件不需同时成立。
图2为本发明第二实施例的电容结构20的示意图，电容结构20设置于一透光基板201上，且包含一第一金属层21、一第一绝缘层22、一第二金属层23、一第二绝缘层24、一导电层25、一第三绝缘层26、一透明导电层27以及一平坦层28。由于电容结构20的特征大部分与第一实施例的电容结构10相同，以下主要说明两者的相异处。
如图2所示，与第一实施例的电容结构10主要不同在于，电容结构20的平坦层28设置于第二绝缘层24上并位于第二绝缘层24与导电层25之间。此外，导电层25的材质为透明导电氧化物例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)，或是石墨烯(graphene)、硅烯(Silicene)等透明导电材质。在本实施例中，第一金属层21与第二金属层23部分重叠之处形成一第一电容C1，导电层25与透明导电层27部分重叠之处形成一第二电容C2，且第二电容C2的电容值与第一电容C1的电容值的比值大于1且小于5。再者，如同第一实施例，导电层25的面积与像素单元1的一像素开口区105的面积的比值小于0.8。第二金属层23与导电层25于部分重叠之处形成一第三电容C3，此时第二金属层23是第三电容C3的下电极，导电层25是第三电容C3的上电极。第一电容C1的电容值、第二电容C2的电容值与第三电容C3的电容值的三者的总合形成一个电容结构20的电容值。
图3为本发明第三实施例的电容结构30的示意图，电容结构30设置于一透光基板301上，且包含一第一金属层31、一第一绝缘层32、一第二金属层33、一第二绝缘层34、一导电层35、一第三绝缘层36以及一透明导电层37。由于电容结构30的特征大部分与第一实施例的电容结构10相同，以下主要说明两者的相异处。
如图3所示，与上述实施例的电容结构10主要不同在于，电容结构30并无设置平坦层。此外，导电层35的材质为透明导电氧化物例如氧化铟锡、氧化铟锌，或是石墨烯、硅烯等透明导电材质。在本实施例中，第一金属层31与第二金属层33部分重叠之处形成一第一电容C1，导电层35与透明导电层37部分重叠之处形成一第二电容C2，且第二电容C2的电容值与第一电容C1的电容值的比值大于1且小于5。另外，本实施例的透明导电层37经由一通孔302电连接第二金属层33。于此，通孔302贯穿第三绝缘层36及第二绝缘层34。第二金属层33与导电层35于部分重叠之处形成一第三电容C3，此时第二金属层33是第三电容C3的下电极，导电层35是第三电容C3的上电极。第一电容C1的电容值、第二电容C2的电容值与第三电容C3的电容值的三者的总合形成一个电容结构30的电容值。
图4A、图4B、图4C为本发明第四实施例的显示器面板的一像素单元的示意图，此实施例是应用于一垂直配向型(VA)液晶显示面板，像素单元包含一第一区及一第二区，通过提供第一区及第二区不同的电压，可改善画面的侧视效果。在本实施例中以第一区为一亮区，第二区为一暗区作为例子。图4A绘示透光基板401、第一金属层41、导电层45、第一区48及第二区49，第一金属层41设置在透光基板401上。图4B与图4A的差别在于图4B更绘示了第二金属层43、第一通孔50及第二通孔50’，图案化的第二金属层43形成一数据线431、第一漏极432及第二漏极432’，图案化的第一金属层41形成一第一扫描线411与一第二扫描线411’。图4C更绘示了第一透明导电层47及第二透明导电层47’。通过在不同时间分别提供驱动信号至第一扫描线411与第二扫描线411’，数据线431上的数据分别通过第一漏极432及第一通孔50传递至第一透明导电层47，以及通过第二漏极432’及第二通孔50’传递至第二透明导电层47’，因而改善画面的侧视效果。如同前述第一实施例至第三实施例，在第四实施例中，第一区及第二区皆设置有至少一对应的电容结构，电容结构包含一第一绝缘层(未绘示)设置于第一金属层41与第二金属层43之间，第二金属层43与第一金属层41在透光基板401的垂直投影方向上部分重叠，一第二绝缘层(未绘示)位于第二金属层43上与导电层45之间，且导电层45与第二金属层43在该透光基板401的垂直投影方向上部分重叠；一第三绝缘层(未绘示)位于导电层45上与第一透明导电层47(第二透明导电层47’)之间，第一透明导电层47(第二透明导电层47’)与导电层45在空间上绝缘，且第一透明导电层47(第二透明导电层47’)与导电层45在透光基板401的垂直投影方向上部分重叠，其中导电层45连接至一共同电位(common voltage level)，在此实施例中，导电层45还介于第一透明导电层47(第二透明导电层47’)与第二金属层43之间。相较于已知技术，本发明的设计可提升开口率。
综上所述，在本发明的显示器面板中的电容结构，除了传统的第一金属层、第二金属层与透明导电层之外，更设有一导电层，通过导电层与透明导电层在透光基板的垂直投影方向上部分重叠而加大存储电容的电容值，并且由于存储电容的电容值通过导电层而加大，就可使原有的第一金属层与第二金属层所形成的电容的电容值减少，也就是第二金属层的面积可适度的缩小，进而提升像素开口率。如此，本发明的显示器面板能在提升存储电容的电容值的情况下，仍维持一定的开口率，甚至使开口率提升，进而提升显示效能。前述所有实施例的第一金属层、第二金属层与导电层的材质可以分别选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，且第一金属层、第二金属层与导电层可以分别是单层或是多层的结构。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims (10)

1.一种显示器面板，其特征在于，包括：
一主动阵列基板，包含一透光基板与多个电容结构，所述电容结构设于该透光基板上且所述电容结构中的至少一个包含：
一第一金属层，位于该透光基板上；
一第一绝缘层，位于该第一金属层上；
一第二金属层，位于该第一绝缘层上，并与该第一金属层在该透光基板的垂直投影方向上部分重叠；
一第二绝缘层，位于该第二金属层上；
一导电层，位于该第二绝缘层上，并与该第二金属层在该透光基板的垂直投影方向上部分重叠；
一第三绝缘层，位于该导电层上；以及
一透明导电层，与该导电层在空间上绝缘且在该透光基板的垂直投影方向上与该导电层部分重叠，该透明导电层电连接该第二金属层。
2.如权利要求1所述的显示器面板，其特征在于，该导电层与该第一金属层连接一共同电位。
3.如权利要求2所述的显示器面板，其特征在于，包括一通孔，贯穿该第二绝缘层与该第三绝缘层，该透明导电层经由该通孔电连接该第二金属层。
4.如权利要求3所述的显示器面板，其特征在于，该导电层的一第一开口大于该第二绝缘层的一第二开口。
5.如权利要求1所述的显示器面板，其特征在于，该第一金属层、该第二金属层与该导电层的材质分别选自金属、合金、金属氧化物、石墨烯、硅烯的至少其中之一，且该第一金属层、该第二金属层与该导电层分别是单层或是多层的结构。
6.如权利要求1所述的显示器面板，其特征在于，还包含：
一平坦层，其位于该透明导电层与该第三绝缘层之间或该导电层与该第二绝缘层之间。
7.如权利要求1所述的显示器面板，其特征在于，该第一金属层与该第二金属层部分重叠之处形成一第一电容，该导电层与该透明导电层部分重叠之处形成一第二电容，该第二电容的电容值与该第一电容的电容值的比值大于1且小于5。
8.如权利要求7所述的显示器面板，其特征在于，该第二金属层与该导电层部分重叠之处形成一第三电容，该第一电容的电容值、该第二电容的电容值与该第三电容的电容值的三者的总合形成各所述电容结构的电容值。
9.如权利要求8所述的显示器面板，其特征在于，包括：
一彩色滤光基板，与该主动阵列基板相对设置，该彩色滤光基板与该主动阵列基板之间有一液晶层；
其中该主动阵列基板具有多个像素单元，各所述像素单元对应的该液晶层具有一液晶电容值，且各所述电容结构的电容值与该液晶电容值的比值大于1.5。
10.如权利要求1所述的显示器面板，其特征在于，该主动阵列基板具有多个像素单元，各所述像素单元具有一像素开口区，该导电层的面积与该像素开口区的面积的比值小于0.8。
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