阵列基板及其制作方法、显示装置与流程

本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、显示装置。

背景技术：

液晶显示器的基本原理是利用液晶分子在电场中传播的各向异性，对光的传输进行控制，从而达到画面显示的效果。但是现有的技术存在缺陷，其中液晶分子的光学各向异性使得显示器具有一定的视角范围；液晶材料具有一定的毒性，有泄漏风险；同时由于液晶材料分子在其粘性和机械电磁特性方面的诸多限制，动态响应速度较慢。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种阵列基板及其制作方法、显示装置，解决由液晶带来的动态响应速度慢等问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阵列基板，包括交叉设置的栅线和数据线，所述栅线和数据线限定出像素区域，所述像素区域内设置有像素电极和被像素电极驱动的显示单元，还包括：位于所述像素电极上、用于改变所述显示单元的出射光的角度的磁光薄膜。

可选的，还包括与所述栅线同层设置的公共电极，所述公共电极与所述像素电极连接，所述薄膜晶体管包括源极、漏极和栅极，所述漏极与所述像素电极连接，所述源极与所述数据线连接，所述栅极与所述栅线连接，

所述栅线输入高电平，所述数据线的信号经过所述薄膜晶体管传输至所述像素电极、以对所述像素电极和所述公共电极形成的像素电容充电，由所述像素电极上的电流产生的磁场使得所述磁光薄膜产生磁光效应、以改变所述阵列基板的出射光的强度。

可选的，所述像素电极为狭缝电极，所述狭缝电极的形状为直线形或者曲线形。

本发明还提供一种阵列基板的制作方法，用于制作上述的阵列基板，包括以下步骤：

在衬底基板上形成栅极和栅线、以及公共电极；

在所述栅极和所述栅线上形成覆盖整个所述衬底基板的栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上形成源极和漏极、以及与所述栅线垂直交叉的数据线；

形成钝化层，并在所述漏极的上方开设钝化层过孔；

形成像素电极，像素电极位于所述栅线和数据线交叉形成的像素区域，且像素电极通过钝化层上的第一过孔与所述漏极连接，像素电极通过钝化层上的第二过孔与所述公共电极连接；

在所述像素电极上形成磁光薄膜。

可选的，所述像素电极为狭缝电极，所述狭缝电极的形状为直线形或者曲线形。

本发明还提供一种显示装置，包括：

第一偏光元件，用于将光线转换为线偏振光；

上述的阵列基板，用于将所述第一偏光元件出射的线偏振光的偏振方向的角度进行偏转；

第二偏光元件，用于遮挡或透过所述阵列基板出射的线偏振光。

可选的，所述第一偏光元件为偏振片。

可选的，所述第二偏光元件为偏振片，且所述第二偏光元件的透光轴方向与所述第一偏光元件的透光轴方向相垂直。

可选的，还包括设置于所述阵列基板和所述第二偏光元件之间的彩色滤光片。

本发明的有益效果是：利用磁光薄膜的磁光效应对线偏振光进行偏转角度的控制，取代了传统的利用液晶实现光线偏转的目的，具有环保、节能。轻薄化、高开口率等优点，且可以提高动态响应速度。

附图说明

图1表示本发明实施例中阵列基板结构示意图；

图2表示本发明实施例中驱动电路原理示意图；

图3表示本发明实施例中一实施方式中的像素电极的形状示意图；

图4表示本发明实施例中另一实施方式中的像素电极的形状示意图；

图5表示本发明实施例中显示装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对液晶分子的光学各向异性使得显示器具有一定的视角范围；液晶材料具有一定的毒性，有泄漏风险；同时由于液晶材料分子在其粘性和机械电磁特性方面的诸多限制，动态响应速度较慢等问题，本实施例提供一种阵列基板，利用磁光薄膜的磁光效应对线偏振光进行偏转角度的控制，取代了传统的利用液晶实现光线偏转的目的，具有环保、节能。轻薄化、高开口率等优点，且可以提高动态响应速度。

如图1所示，一种阵列基板，包括交叉设置的栅线10和数据线20，所述栅线10和数据线20限定出像素区域，所述像素区域内设置有像素电极5和被像素电极5驱动的显示单元，还包括：位于所述像素电极5上、用于改变所述显示单元的出射光的角度的磁光薄膜4。

采用上述方案，利用磁光薄膜4的磁光效应对线偏振光进行偏转角度的控制，取代了传统的利用液晶实现光线偏转的目的，从而避免了由于液晶导致的倒台响应速度慢等问题，具有环保、节能。轻薄化、高开口率等优点，且可以提高动态响应速度。

本实施例中，所述磁光薄膜4为功能材料薄膜，由在可见光和红外光波段具有磁光效应的光信息功能材料组成，优先选用广泛应用的各种稀土元素掺杂的石榴石，稀土-过渡金属合金薄膜，磁性光子晶体等材料。

使得所述磁光薄膜4产生磁光效应以改变所述显示单元的出射光的角度的具体结构可以有多种，本实施例中可选的，所述阵列基板还包括与所述栅线10同层设置的公共电极6，所述公共电极6与所述像素电极5连接，所述薄膜晶体管包括源极2、漏极3和栅极1，所述漏极3与所述像素电极5连接，所述源极2与所述数据线20连接，所述栅极1与所述栅线10连接，

所述栅线10输入高电平，所述数据线20的信号经过所述薄膜晶体管传输至所述像素电极5、以对所述像素电极5和所述公共电极6形成的像素电容充电，由所述像素电极5上的电流产生的磁场使得所述磁光薄膜4产生磁光效应、以改变所述阵列基板的出射光的强度。

如图1所示，所述栅极1控制薄膜晶体管的开启和关闭，source-drain(源-漏极)主要负责所述像素电极5的充放电。所述像素电极5通过第一过孔11与所述漏极3连接，且所述像素电极5通过第二过孔12与所述公共电极6连接，当所述数据线20提供信号，所述栅极1开启，所述源极2为高电位时，可以向所述像素电极5充电，此时在所述像素电极5和所述公共电极6构成的线路中由于存在电压差将会产生一定方向的电子移动即产生定向电流，图1中的箭头表示出了所述像素电极5、所述公共电极6中的电流走向，本实施例中的电路连接示意图如图2所示(像素电极5图中未示，其中vcom表示连接公共电极的一端)。当所述像素电极5中存在电流通过时，就可以产生相应的磁场对位于所述像素电极5之上的所述磁光薄膜4产生影响，进而达到旋光的目的。

需要说明的是，所述公共电极6接低电平或接地，所述公共电极6的电压可以为零，但并不以此为限，只要可以使得所述像素电极5和所述公共电极6构成的线路中由于存在电压差即可。

所述公共电极6可以为一般结构中的阵列基板上的公共电极6，也可以是在一般结构的阵列基板的基础上额外设置的。

为了便于理解，以下介绍磁光效应的相关原理：

光与具有磁矩的物质相互作用时会产生磁光效应。磁光效应产生的机理是当具有固定磁矩的物质置于磁场中时，在外磁场的作用下物质的电磁特性(如磁导率、磁畴结构、介电常数、磁化强度等)会发生变化，使得光波在物质中的传输特性(如偏振状态、传输方向、相位、频率等)也发生变化，从而产生磁光效应。磁光器件是信息时代非常重要的一种功能器件，研究最多的两种磁光效应是法拉第效应和克尔效应。

本发明实施例中利用了法拉第效应。

1845年，法拉第(faraday)在研究电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，这一现象表明磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。

在法拉第效应中引入法拉第旋转角θf表示单位厚度发生的偏振面旋转的角度，它与磁感应强度h和光作用距离l的乘积成正比，即θf＝hlv。其中v为费得尔常数，单位是rad/(m﹒t)，反映出磁光材料中法拉第效应的大小，是一个重要的参数。

本发明实施例中还利用了电流的磁效应。

1820年7月奥斯特发现电流的磁效应，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应,(即本实施例中所述像素电极5和所述公共电极6构成的线路周围产生一个磁场)，这种效应称为电流的磁效应。其中产生的磁场大小、方向与电流大小、方向密切相关。其中非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同。在通电流的长直导线周围，会有磁场产生，其磁感线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆，且磁场的方向与电流的方向互相垂直。

关于电流产生的磁场强度可以参照毕-萨-拉定律。在真空中，恒定电流元矢量idl在空间一点p产生的磁感应强度db为:

上述公式中dl为载流导线的线元，其方向为电流的方向；r为电流元到p点的径矢；μ0＝4π×10^-7亨利/米(h/m)是真空磁导率，上述公式可以进一步变化为：

其中，θ为dl和r的夹角；db的方向垂直于电流元和径矢构成的平面，由右手螺旋定则确定；i、dl和r、db的单位分别为安培、米、特斯拉。

基于法拉第效应和电流磁效应可以实现通过电流控制磁场，磁场控制光的偏转，从而最终实现电流控制光的偏转，为实现基于磁光效应设计tft显示器提供理论上的可能。

本实施例中，所述像素电极5的一端通过所述漏极3连接所述数据线20，所述像素电极5的另一端通过所述公共电极6连接公共电极6信号线，磁场强度的大小可以根据所述数据线20和所述公共电极6信号线之间的电压差进行调控(电压与电流成正比、电流与磁场强度成正比)，磁场的方向可以通过调控像素电流的方向(如所述像素电极5排布方式等)进行调整，从而达到对磁场大小和方向的控制。

本实施例中，所述像素电极5为狭缝电极，所述狭缝电极的形状为直线形或者曲线形，图3和图4中表示出了所述像素电极5的两种形状，其中箭头表示像素电极中的电流方向，表示磁场方向，100表示所述像素电极5用于接收数据线10传输的信号的第一端，200表示所述像素电极5用于接收公共电极6传输的信号的第二端。

需要说明的是，所述像素电极5的形状并不限于上述形式，也可以为其他形状，可以根据实际需要设定，以达到最佳的磁场效应。

本发明还提供一种阵列基板的制作方法，用于制作上述的阵列基板，包括以下步骤：

在衬底基板上形成栅极1和栅线10、以及公共电极6；

在所述栅极1和所述栅线10上形成覆盖整个所述衬底基板的栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上形成源极2和漏极3、以及与所述栅线10垂直交叉的数据线20；

形成钝化层，并在所述漏极3的上方开设钝化层过孔；

形成像素电极5，像素电极5位于所述栅线10和数据线20交叉形成的像素区域，且像素电极5通过钝化层上的第一过孔与所述漏极3连接，像素电极5通过钝化层上的第二过孔与所述公共电极6连接；

在所述像素电极5上形成磁光薄膜4。

可选的，所述像素电极5为狭缝电极，所述狭缝电极的形状为直线形或者曲线形，图3和图4中表示出了所述像素电极5的两种形状，其中箭头表示像素电极中的电流方向，表示磁场方向。

需要说明的是，所述像素电极5的形状并不限于上述形式，也可以为其他形状，可以根据实际需要设定，以达到最佳的磁场效应。

本发明还提供一种显示装置，如图5所示，包括：

第一偏光元件7，用于将光线转换为线偏振光；

上述的阵列基板，用于将所述第一偏光元件7出射的线偏振光的偏振方向的角度进行偏转；

第二偏光元件8，用于遮挡或透过所述阵列基板出射的线偏振光。

可选的，所述第一偏光元件7为偏振片，但并不以此为限。

可选的，所述第二偏光元件8为偏振片，且所述第二偏光元件8的透光轴方向与所述第一偏光元件7的透光轴方向相垂直。

图5中，所述第一偏光元件7上的箭头表示所述第一偏光元件7的透光轴方向，所述磁光薄膜4上的实线箭头表示经过所述磁光薄膜的磁光效应偏转θ角度后的光线的偏振方向，所述彩色滤光片9上的箭头表示经过所述彩色滤光片9的光线的偏振方向，所述第二偏光元件8上的实线箭头表示入射至所述第二偏光元件8上的光线的偏振方向，所述第二偏光元件8上的虚线箭头表示所述第二偏光元件8的透光轴方向，所述第一偏光元件7下方的粗箭头表示入射至所述第一偏光元件7的光，所述第二偏光元件8上方的粗箭头表示从所述第二偏光元件出射的光。

所述第一偏光元件7的透光轴方向和所述第二偏光元件8的透光轴方向相互垂直，所述显示装置的背光源发出的光经过所述第一偏光元件7后转换成线偏振光，在无外加磁场的情况下，所述磁光薄膜4不会产生磁光效应，经过所述第一偏光元件7形成的线偏振光不发生偏转，不能从所述第二偏光片透出；在有外加磁场的情况下，所述磁光薄膜4在外加磁场的作用下产生磁光效应，经过所述磁光薄膜4的线偏振光会偏转一定的角度，从而经过偏转后的线偏振光不会全部被所述第二偏光元件8挡住，至少部分光线会从所述第二偏光元件8中透过，从而达到控制光强的目的。

外加磁场的磁场强度不同，讲过所述磁光薄膜4后的线偏振光的偏转角度不同，从而从所述第二偏光元件8透光的光的光强不同。

可选的，所述显示装置还包括设置于所述阵列基板和所述第二偏光元件之间的彩色滤光片9，可以实现彩色显示。

所述显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板，在今后ar(增强现实，augmentedreality)/vr(虚拟实境，virtualreality)等领域具有应用价值。

本实施例中显示装置的优点主要有以下几点：

1.采用的是磁光薄膜作为新型光偏转材料，具有体积小、光偏转效应更高的优势，有利于显示器件的进一步小型化趋势；

2.结合目前主流的tft设计思路，针对像素电极进行特殊排布设计，具有与现有技术兼容性好的优势、有利于实际量产；

3.达到取代液晶的效果，成为一种无液晶型的新型显示技术。

以上实施例为本发明较佳实施例，需要说明的是，对应于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。