专利名称：一种阵列基板及其制备方法和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制备方法和液晶显示器。
背景技术：
传统的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD,Thin-FilmTechnology Liquid CrystalDisplay)以其低功耗低辐射的特点，在平板显示器市场上占据了主导地位。TFT-IXD的核心部件是薄膜晶体管TFT电极，由于多晶硅TFT电极制备工艺复杂，不能大面积制备等缺点，目前TFT-LCD使用的绝大多数为氢化非晶硅薄膜晶体管。 但是氢化非晶硅TFT特性较差，尤其是开态电流(Ion)偏低，导致液晶显示器的Ion特性较差，且液晶显示器的充电速度较慢；并且氢化非晶硅对光照很敏感，稳定性不高，为保障TFT特性，氢化非晶硅的开口率较低，由此导致在液晶显示器的单元象素内，实际可透光区的面积与单元象素总面积的比率较低，使得液晶显示器的亮度受到影响。综上所述，需要寻求新的结构来提高液晶显示器的性能。
发明内容
本发明实施例提供一种阵列基板及其制备方法和液晶显示器，用以解决现有的LCD的Ion特性较差、充电速度较慢以及亮度较低的问题。—种阵列基板，该阵列基板包括基板；由靠近基板到远离基板的方向，在基板上依次沉积有控制电极层、巨磁电阻层、绝缘层、像素电极层和信号电极层，其中，控制电极层、巨磁电阻层和绝缘层共同构成巨磁电阻有源矩阵；针对每个像素区域，信号电极层与巨磁电阻层相连，像素电极层与巨磁电阻层相连；所述巨磁电阻层由靠近基板到远离基板的方向，依次包括反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层，反铁磁钉扎层和铁磁被钉扎层之间是反铁磁耦合，铁磁被钉扎层和软磁层之间是铁磁性耦合。一种阵列基板的制备方法，该方法包括在基板上沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成控制电极层图形，并将所述控制电极层图形晶化；在带有控制电极层图形的基板上依次沉积反铁磁钉扎层，铁磁被钉扎层，非磁隔离层和软磁层，并形成巨磁电阻层图形；在带有控制电极层图形和巨磁电阻层图形的基板上沉积绝缘层，针对每个像素区域，在所述绝缘层上形成两个过孔；在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层的基板上继续沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成像素电极层图形，针对每个像素区域，像素电极层通过绝缘层上的一个过孔与巨磁电阻层相连，并将所述像素电极层图形晶化；在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层、像素电极层图形的基板上沉积信号电极层，并形成信号电极，针对每个像素区域，信号电极层通过绝缘层上的另一个过孔与巨磁电阻层相连。本发明实施例还提供一种包括本发明提供的阵列基板的液晶显示器。根据本发明实施例提供的方案，利用巨磁电阻在不同磁矩方向下电阻差异较大的特性，构建包括反铁磁耦合关系和铁磁性耦合关系的巨磁电阻层，从而可以通过控制磁矩的方向，改变巨磁电阻层的电阻大小，将巨磁电阻层作为开关使用，相对于包括TFT阵列基板的液晶显示器，利用本发明提供的包括巨磁电阻层的阵列基板取代现有液晶显示器中的TFT阵列基板后，可以有效提闻液晶显不器的Ion特性、加快充电速度以及提闻売度。
图I为本发明实施例一提供的阵列基板的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的阵列基板针对一个像素区域的剖面示意图；图3(a)为本发明实施例一提供的巨磁电阻层的工作原理示意图；图3(b)为本发明实施例一提供的巨磁电阻层的工作原理示意图；图4为本发明实施例二提供的一种阵列基板的制备方法的步骤流程图。
具体实施例方式磁性金属和合金一般都有磁电阻现象，所谓磁电阻是指在一定磁场下电阻改变的现象，人们把这种现象称为磁电阻,在隧道结的磁电阻结构中，磁电阻效应可以达到100%甚至更多。所谓巨磁电阻就是指在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值约高10余倍。1988年法国巴黎大学的肯特教授研究小组首先在铁/铬(Fe/Cr)多层膜中发现了巨磁电阻效应，在国际上引起了很大的反响。20世纪90年代，人们在铁/铜(Fe/Cu)，铁/铝(Fe/Al)，铁/金(Fe/Au)，钴/铜(Co/Cu)，钴/银(Co/Ag)和钴/金(Co/Au)等纳米结构的多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。除了电荷以外，电子还有一个被称为“自旋”的固有秉性，即均匀带电球体绕某一轴向旋转。球体上任意一点的旋转轨迹是一个圆，圆所在的平面垂直于旋转轴。如果将电子看成是均勻带电的球体，则球体旋转时相当于电流圈。因电子带负电，电流的方向同旋转方向相反。通电电流圈会产生磁场，因此自旋运动对应于一个磁矩。传统的半导微电子器件仅利用了电子的电荷，作为电子另一禀性的自旋则被忽略。巨磁电阻就是利用电子的自旋效应，由于电子的自旋平均自由程比较长，电子在穿越一定厚度的薄膜或这多层膜过程中仍然可以保持其自旋取向，只有在遇到相反的磁矩的薄膜时才会发生散射。通过改变多层膜中磁矩的方向，可以控制电子在多层膜中的散射与否。发生多次散射与不发生散射的电子相比，前者电子遇到的阻碍较大，从而电阻较大。通过控制巨磁电阻中自旋的电子是否发生散射，可以控制巨磁电阻的电阻大小。本发明提供的方案就是基于巨磁电阻的这种特性，将巨磁电阻应用到液晶显示器中作为开关使用，以提高液晶显示器的亮度，并增大开态电流，改善液晶显示器的Ion特性。同时，由于巨磁电阻充电速度较快，在一定程度上还可以提高液晶显示器的充电特性。、
本发明实施例涉及的反铁磁耦合是指铁磁材料和反铁磁材料之间存在强烈的交换偏置作用，使得铁磁材料的磁矩与反铁磁材料界面磁矩相反，需要较大的矫顽力才能将铁磁材料的磁矩翻转，矫顽力是指破坏磁体磁化状态所需之力。即反铁磁材料通过反铁磁耦合将铁磁层的磁矩钉扎(即固定)在固定方向上。本发明实施例涉及的铁磁性耦合是指铁磁材料和铁磁材料之间由于固有磁矩的相互耦合作用，两层磁矩的方向趋于相同，随着两层距离的变化耦合作用的强弱会发生变化。铁磁耦合的强度较反铁磁钉扎耦合强度要弱，受到外加磁场的作用磁矩会发生偏转。下面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。实施例一、
本发明实施例一提供一种阵列基板，该阵列基板的结构示意图如图I所示，图I中具体示出了该阵列基板中针对一个像素区域的结构示意图。该阵列基板针对图I所示的一个像素区域的剖面示意图如图2所示。 该阵列基板包括基板I，在由靠近基板I到远离基板I的方向在基板I上依次沉积有控制电极层2、巨磁电阻层3、绝缘层4、像素电极层5和信号电极层6，其中，控制电极层
2、巨磁电阻层3和绝缘层4共同构成巨磁电阻有源矩阵。针对每个像素区域，所述绝缘层4上设置有两个过孔，信号电极层6通过一个过孔与巨磁电阻层3相连，像素电极层5通过另一个过孔与巨磁电阻层3相连。具体的，如图2所示，针对图I中所示出的一个像素区域，信号电极层6可以通过过孔A与巨磁电阻层3相连，像素电极层5可以通过过孔A’与巨磁电阻层3相连。所述巨磁电阻层3由靠近基板I到远离基板I的方向，依次包括反铁磁钉扎层31、铁磁被钉扎层32、非磁隔离层33和软磁层34，反铁磁钉扎层31和铁磁被钉扎层32之间是反铁磁耦合，铁磁被钉扎层32和软磁层34之间是铁磁性耦合。在受到外加磁场的作用，如电磁场的作用时，由于反铁磁钉扎层31和铁磁被钉扎层32之间的强烈的交换偏置作用，铁磁被钉扎层32的磁矩被钉扎住而很难翻转。而铁磁被钉扎层32和软磁层34之间的铁磁性耦合作用较弱，在外磁场的影响下软磁层34的磁矩能够发生偏转，软磁层34的磁矩方向将和外磁场方向一致。当软磁层34的磁矩方向和铁磁被钉扎层32的磁矩方向相同时，为了便于说明，可以设定此时巨磁电阻层3为第一模式，如图3(a)所示(图中的e表示电子)，由于电子的自旋极化方向和铁磁被钉扎层32的磁矩方向相同，电子传输时，可以穿越软磁层34、非磁隔离层33、铁磁被钉扎层32而不受到自旋散射，电子传输受到的阻碍较小，电子运动的平均自由程较长；当软磁层34的磁矩方向和铁磁被钉扎层32的磁矩方向不同时，为了便于说明，可以设定此时巨磁电阻层3为第二模式，如图3(b)所示(图中的e表示电子)，在非磁隔离层33和铁磁被钉扎层32的界面处，由于电子的自旋极化方向和铁磁被钉扎层32的磁矩方向相反，电子将受到自旋散射，电子传输受到的阻碍较大，电子传输仅可以穿越软磁层34、非磁隔离层33，因此导致电子运动的平均自由程较短。第一模式下，电子传输受到的阻碍小，巨磁电阻层3电阻较小；第二模式下，电子传输过程中遇到较多的阻碍，巨磁电阻层3电阻较大。当信号电极层6中的电压信号通过过孔加到巨磁电阻层3时，第一模式下巨磁电阻层3的电压降较少，第二模式下巨磁电阻层3的电压降较多。由于像素电极层通过过孔与巨磁电阻层3相连，若设信号电极的电势为VO，第一模式下像素电极层的电势为Vl，第二模式下像素电极层的电势为V2，则VO-Vl >V0-V2。本实施例提供的阵列基板与彩膜对盒，并在阵列基板与彩膜之间充入液晶，可以形成液晶显示器。在该液晶显示器进行显示时，选择性地接通控制电极层2中包括的控制电极(可以理解为控制电极层2中包括多个控制电极，一个控制电极对应至少一个像素区域)，在接通的控制电极周围将产生电磁场，与接通的控制电极相交的像素区域中，巨磁电阻层3受 到该电磁场的影响，软磁层34的磁矩方向将偏转到和该电磁场方向相同，改变控制电极中的电流方向，即可改变控制电极周围的电磁场方向，从而可以改变软磁层34的磁矩方向。因此，可以通过控制接通的控制电极中的电流方向，使得与接通的控制电极相交的像素区域中，软磁层34的磁矩方向与铁磁被钉扎层32的磁矩方向相反。信号电极层6中包括信号电极，像素电极层5中包括像素电极，针对每个像素区域，可以视为信号电极通过一个过孔与巨磁电阻层相连，像素电极通过另一个过孔与巨磁电阻层相连。则，针对每个像素，信号电极施加电压V0，与接通的控制电极相交的像素区域中，像素电极的电势为V2，未与接通的控制电极相交的像素区域中，像素电极的电势为Vl。在确定了阵列基板上各像素电极的电势之后，可以调整彩膜上的像素电极(彩膜像素电极)的电势为VI，则与接通的控制电极相交的像素区域中，像素电极与彩膜像素电极电势差为V1-V2，未与接通的控制电极相交的像素区域中，像素电极与彩膜像素电极的电势差为0，从而与接通的控制电极相交的像素区域处，阵列基板与彩膜之间的液晶发生偏转，未与接通的控制电极相交的像素区域处，阵列基板与彩膜之间的液晶不发生偏转。基于以上原理，可以利用电路和程序控制液晶发生偏转的顺序和区域，实现画面的显示。具体的，所述控制电极层的材料可以为透明导电材料，如氧化铟锡ΙΤ0。所述反铁磁钉扎层的材料可以为反铁磁材料,如猛化铱IrMn、猛化镍NiMn、氧化镍NiO、猛化铁FeMn,所述反铁磁钉扎层的材料也可以为合成反铁磁或混合反铁磁材料；所述铁磁被钉扎层的材料可以为软磁材料，如铁化钴CoFe、钴Co、铁Fe、铁化镍NiFe或钴化镍NiCo ;所述非磁隔离层的材料可以为非磁材料，如铝Al、三氧化二铝A1203、钽Ta、铜Cu或铬Cr ；所述软磁层的材料可以为软磁材料，如铁化钴CoFe、钴Co、铁Fe、铁化镍NiFe或钴化镍 NiCo。所述绝缘层的材料可以为绝缘材料，如二氧化硅SiO2、氮化硅SiNx或氮化铝A1N。所述像素电极层的材料可以为透明导电材料，如氧化铟锡ΙΤ0。所述信号电极层的材料可以为导电材料，如铝Al、钥Mo或铜Cu。与本发明实施例一基于同一发明构思，本发明通过实施例二和实施例三提供阵列基板制备方法及液晶显示器。实施例二、本发明实施例二提供一种阵列基板的制备方法，如图4所示为该方法的步骤流程图，该方法包括步骤101、形成控制电极层。 本步骤包括在基板上沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成控制电极层图形，并将所述控制电极层图形晶化，即使得所述控制电极层图形晶体化。较优的，所述透明导电膜的材料可以为氧化铟锡ΙΤ0，可以在清洗过的基板上通过磁控溅射方法沉积透明导电膜，通过曝光刻蚀工序，在所述透明导电膜上形成控制电极层图形，并通过退火工艺，将所述控制电极层图形晶化。步骤102、形成巨磁电阻层。本步骤包括在带有控制电极层图形的基板上依次沉积反铁磁钉扎层，铁磁被钉扎层，非磁隔离层和软磁层，并形成巨磁电阻层图形。
较优的，可以通过磁控溅射方法沉积反铁磁钉扎层，铁磁被钉扎层，非磁隔离层和软磁层。沉积完成后，进行曝光刻蚀工序，形成巨磁电阻层图形。由于控制电极层已经晶化，巨磁电阻层刻蚀液不会刻蚀到控制电极层。步骤103、形成绝缘层。本步骤包括在带有控制电极层图形和巨磁电阻层图形的基板上沉积绝缘层，针对每个像素区域，在所述绝缘层上形成两个过孔。较优的，可以通过等离子化学气相沉积方法，来沉积绝缘层，针对每个像素区域，通过曝光刻蚀工序，在所述绝缘层上形成两个过孔。步骤104、形成像素电极层。本步骤包括在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层的基板上继续沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成像素电极层图形，针对每个像素区域，像素电极层通过绝缘层上的一个过孔与巨磁电阻层相连，并将所述像素电极层图形晶化。较优的，所述透明导电膜材料为可以为氧化铟锡ΙΤ0，通过曝光刻蚀工序，形成像素电极层图形，通过退火工艺，将所述像素电极层图形晶化。步骤105、形成信号电极层。本步骤包括在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层、像素电极层图形的基板上沉积信号电极层，并形成信号电极，针对每个像素区域，信号电极层通过绝缘层上的另一个过孔与巨磁电阻层相连。较优的，通过曝光刻蚀工序，形成信号电极。由于像素电极层已经晶化，因而信号电极层的刻蚀液不会影响到像素电极层。完成上述工序步骤101 步骤105后，阵列基板的单元(Cell)段和模组(Module)段的制备方法与现有技术相同，在此不再赘述。本实施例二中制备的阵列基板可以视为本发明实施例一提供的阵列基板，因此本实施例二中不再赘述阵列基板各层的组成材料，各层的组成材料与实施例一提供的阵列基板对应的各层的组成材料相同。根据本发明实施例一和实施例二提供的阵列基板，不仅可以显著提高充电速度和Ion特性，而且基本不会受到光照影响，可以提高开口率，降低功耗。同时，还具有制作简便的特点，且在部分制作工艺上与现有的TFT-IXD制作工艺兼容。实施例三、本发明实施例三还提供一种包括本发明实施例一提供的阵列基板的液晶显示器。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。
权利要求
1.一种阵列基板，其特征在于，该阵列基板包括基板； 由靠近基板到远离基板的方向，在基板上依次设置有控制电极层、巨磁电阻层、绝缘层、像素电极层和信号电极层，其中，控制电极层、巨磁电阻层和绝缘层共同构成巨磁电阻有源矩阵； 针对每个像素区域，信号电极层与巨磁电阻层相连，像素电极层与巨磁电阻层相连； 所述巨磁电阻层包括由靠近基板到远离基板的方向依次设置的反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层，反铁磁钉扎层和铁磁被钉扎层之间是反铁磁耦合，铁磁被钉扎层和软磁层之间是铁磁性耦合。
2.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述控制电极层的材料为氧化铟锡。
3.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述反铁磁钉扎层的材料为锰化铱、锰化镍、氧化镍或锰化铁。
4.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述铁磁被钉扎层的材料为铁化钴、钴、铁、铁化镍或钴化镍。
5.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述非磁隔离层的材料为铝、三氧化二招、组、铜或络。
6.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述软磁层的材料为铁化钴、钴、铁、铁化镍或钴化镍。
7.如权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘层上设置有两个过孔，所述信号电极层通过一个过孔与巨磁电阻层相连，所述像素电极层通过另一个过孔与巨磁电阻层相连。
8.一种液晶显示器，其特征在于，该液晶显示器包括一个如权利要求I 6任一所述的阵列基板。
9.一种阵列基板的制备方法,其特征在于,该方法包括 在基板上沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成控制电极层图形，并将所述控制电极层图形晶化； 在带有控制电极层图形的基板上依次沉积反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层，并形成巨磁电阻层图形； 在带有控制电极层图形和巨磁电阻层图形的基板上沉积绝缘层，针对每个像素区域，在所述绝缘层上形成两个过孔； 在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层的基板上继续沉积透明导电膜，在所述透明导电膜上形成像素电极层图形，针对每个像素区域，像素电极层通过绝缘层上的一个过孔与巨磁电阻层相连，并将所述像素电极层图形晶化； 在带有控制电极层图形、巨磁电阻层图形、具有过孔的绝缘层、像素电极层图形的基板上沉积信号电极层，并形成信号电极，针对每个像素区域，信号电极层通过绝缘层上的另一个过孔与巨磁电阻层相连。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在带有控制电极层图形的基板上依次沉积反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层，具体包括 通过磁控溅射方法，依次沉积反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层。
全文摘要
本发明实施例提供一种阵列基板及制备方法和液晶显示器，该阵列基板包括基板，在基板上依次设置有控制电极层、巨磁电阻层、绝缘层、像素电极层和信号电极层，控制电极层、巨磁电阻层和绝缘层共同构成巨磁电阻有源矩阵；信号电极层与巨磁电阻层相连，像素电极层与巨磁电阻层相连；所述巨磁电阻层包括由靠近基板到远离基板的方向依次设置的反铁磁钉扎层、铁磁被钉扎层、非磁隔离层和软磁层，反铁磁钉扎层和铁磁被钉扎层之间是反铁磁耦合，铁磁被钉扎层和软磁层之间是铁磁性耦合。本发明可以有效提高液晶显示器的Ion特性、加快充电速度以及提高亮度。
文档编号G02F1/1362GK102645805SQ20121004665
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者张金中 申请人:北京京东方光电科技有限公司