專利名稱：一種陣列基板及其制備方法和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列基板及其制備方法和液晶顯示器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD,Thin-FilmTechnology Liquid CrystalDisplay)以其低功耗低輻射的特點，在平板顯示器市場上占據(jù)了主導地位。TFT-IXD的核心部件是薄膜晶體管TFT電極，由于多晶硅TFT電極制備工藝復雜，不能大面積制備等缺點，目前TFT-LCD使用的絕大多數(shù)為氫化非晶硅薄膜晶體管。 但是氫化非晶硅TFT特性較差，尤其是開態(tài)電流(Ion)偏低，導致液晶顯示器的Ion特性較差，且液晶顯示器的充電速度較慢；并且氫化非晶硅對光照很敏感，穩(wěn)定性不高，為保障TFT特性，氫化非晶硅的開口率較低，由此導致在液晶顯示器的單元象素內(nèi)，實際可透光區(qū)的面積與單元象素總面積的比率較低，使得液晶顯示器的亮度受到影響。綜上所述，需要尋求新的結(jié)構(gòu)來提高液晶顯示器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種陣列基板及其制備方法和液晶顯示器，用以解決現(xiàn)有的LCD的Ion特性較差、充電速度較慢以及亮度較低的問題?！N陣列基板，該陣列基板包括基板；由靠近基板到遠離基板的方向，在基板上依次沉積有控制電極層、巨磁電阻層、絕緣層、像素電極層和信號電極層，其中，控制電極層、巨磁電阻層和絕緣層共同構(gòu)成巨磁電阻有源矩陣；針對每個像素區(qū)域，信號電極層與巨磁電阻層相連，像素電極層與巨磁電阻層相連；所述巨磁電阻層由靠近基板到遠離基板的方向，依次包括反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層，反鐵磁釘扎層和鐵磁被釘扎層之間是反鐵磁耦合，鐵磁被釘扎層和軟磁層之間是鐵磁性耦合。一種陣列基板的制備方法，該方法包括在基板上沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成控制電極層圖形，并將所述控制電極層圖形晶化；在帶有控制電極層圖形的基板上依次沉積反鐵磁釘扎層，鐵磁被釘扎層，非磁隔離層和軟磁層，并形成巨磁電阻層圖形；在帶有控制電極層圖形和巨磁電阻層圖形的基板上沉積絕緣層，針對每個像素區(qū)域，在所述絕緣層上形成兩個過孔；在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層的基板上繼續(xù)沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成像素電極層圖形，針對每個像素區(qū)域，像素電極層通過絕緣層上的一個過孔與巨磁電阻層相連，并將所述像素電極層圖形晶化；在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層、像素電極層圖形的基板上沉積信號電極層，并形成信號電極，針對每個像素區(qū)域，信號電極層通過絕緣層上的另一個過孔與巨磁電阻層相連。本發(fā)明實施例還提供一種包括本發(fā)明提供的陣列基板的液晶顯示器。根據(jù)本發(fā)明實施例提供的方案，利用巨磁電阻在不同磁矩方向下電阻差異較大的特性，構(gòu)建包括反鐵磁耦合關(guān)系和鐵磁性耦合關(guān)系的巨磁電阻層，從而可以通過控制磁矩的方向，改變巨磁電阻層的電阻大小，將巨磁電阻層作為開關(guān)使用，相對于包括TFT陣列基板的液晶顯示器，利用本發(fā)明提供的包括巨磁電阻層的陣列基板取代現(xiàn)有液晶顯示器中的TFT陣列基板后，可以有效提聞液晶顯不器的Ion特性、加快充電速度以及提聞売度。


圖I為本發(fā)明實施例一提供的陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一提供的陣列基板針對一個像素區(qū)域的剖面示意圖；圖3(a)為本發(fā)明實施例一提供的巨磁電阻層的工作原理示意圖；圖3(b)為本發(fā)明實施例一提供的巨磁電阻層的工作原理示意圖；圖4為本發(fā)明實施例二提供的一種陣列基板的制備方法的步驟流程圖。
具體實施例方式磁性金屬和合金一般都有磁電阻現(xiàn)象，所謂磁電阻是指在一定磁場下電阻改變的現(xiàn)象，人們把這種現(xiàn)象稱為磁電阻,在隧道結(jié)的磁電阻結(jié)構(gòu)中，磁電阻效應可以達到100%甚至更多。所謂巨磁電阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小，一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值約高10余倍。1988年法國巴黎大學的肯特教授研究小組首先在鐵/鉻(Fe/Cr)多層膜中發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應，在國際上引起了很大的反響。20世紀90年代，人們在鐵/銅(Fe/Cu)，鐵/鋁(Fe/Al)，鐵/金(Fe/Au)，鈷/銅(Co/Cu)，鈷/銀(Co/Ag)和鈷/金(Co/Au)等納米結(jié)構(gòu)的多層膜中觀察到了顯著的巨磁電阻效應。除了電荷以外，電子還有一個被稱為“自旋”的固有秉性，即均勻帶電球體繞某一軸向旋轉(zhuǎn)。球體上任意一點的旋轉(zhuǎn)軌跡是一個圓，圓所在的平面垂直于旋轉(zhuǎn)軸。如果將電子看成是均勻帶電的球體，則球體旋轉(zhuǎn)時相當于電流圈。因電子帶負電，電流的方向同旋轉(zhuǎn)方向相反。通電電流圈會產(chǎn)生磁場，因此自旋運動對應于一個磁矩。傳統(tǒng)的半導微電子器件僅利用了電子的電荷，作為電子另一稟性的自旋則被忽略。巨磁電阻就是利用電子的自旋效應，由于電子的自旋平均自由程比較長，電子在穿越一定厚度的薄膜或這多層膜過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時才會發(fā)生散射。通過改變多層膜中磁矩的方向，可以控制電子在多層膜中的散射與否。發(fā)生多次散射與不發(fā)生散射的電子相比，前者電子遇到的阻礙較大，從而電阻較大。通過控制巨磁電阻中自旋的電子是否發(fā)生散射，可以控制巨磁電阻的電阻大小。本發(fā)明提供的方案就是基于巨磁電阻的這種特性，將巨磁電阻應用到液晶顯示器中作為開關(guān)使用，以提高液晶顯示器的亮度，并增大開態(tài)電流，改善液晶顯示器的Ion特性。同時，由于巨磁電阻充電速度較快，在一定程度上還可以提高液晶顯示器的充電特性。、
本發(fā)明實施例涉及的反鐵磁耦合是指鐵磁材料和反鐵磁材料之間存在強烈的交換偏置作用，使得鐵磁材料的磁矩與反鐵磁材料界面磁矩相反，需要較大的矯頑力才能將鐵磁材料的磁矩翻轉(zhuǎn)，矯頑力是指破壞磁體磁化狀態(tài)所需之力。即反鐵磁材料通過反鐵磁耦合將鐵磁層的磁矩釘扎(即固定)在固定方向上。本發(fā)明實施例涉及的鐵磁性耦合是指鐵磁材料和鐵磁材料之間由于固有磁矩的相互耦合作用，兩層磁矩的方向趨于相同，隨著兩層距離的變化耦合作用的強弱會發(fā)生變化。鐵磁耦合的強度較反鐵磁釘扎耦合強度要弱，受到外加磁場的作用磁矩會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下面結(jié)合說明書附圖和各實施例對本發(fā)明方案進行說明。實施例一、

本發(fā)明實施例一提供一種陣列基板，該陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，圖I中具體示出了該陣列基板中針對一個像素區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖。該陣列基板針對圖I所示的一個像素區(qū)域的剖面示意圖如圖2所示。 該陣列基板包括基板I，在由靠近基板I到遠離基板I的方向在基板I上依次沉積有控制電極層2、巨磁電阻層3、絕緣層4、像素電極層5和信號電極層6，其中，控制電極層
2、巨磁電阻層3和絕緣層4共同構(gòu)成巨磁電阻有源矩陣。針對每個像素區(qū)域，所述絕緣層4上設(shè)置有兩個過孔，信號電極層6通過一個過孔與巨磁電阻層3相連，像素電極層5通過另一個過孔與巨磁電阻層3相連。具體的，如圖2所示，針對圖I中所示出的一個像素區(qū)域，信號電極層6可以通過過孔A與巨磁電阻層3相連，像素電極層5可以通過過孔A’與巨磁電阻層3相連。所述巨磁電阻層3由靠近基板I到遠離基板I的方向，依次包括反鐵磁釘扎層31、鐵磁被釘扎層32、非磁隔離層33和軟磁層34，反鐵磁釘扎層31和鐵磁被釘扎層32之間是反鐵磁耦合，鐵磁被釘扎層32和軟磁層34之間是鐵磁性耦合。在受到外加磁場的作用，如電磁場的作用時，由于反鐵磁釘扎層31和鐵磁被釘扎層32之間的強烈的交換偏置作用，鐵磁被釘扎層32的磁矩被釘扎住而很難翻轉(zhuǎn)。而鐵磁被釘扎層32和軟磁層34之間的鐵磁性耦合作用較弱，在外磁場的影響下軟磁層34的磁矩能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)，軟磁層34的磁矩方向?qū)⒑屯獯艌龇较蛞恢?。當軟磁?4的磁矩方向和鐵磁被釘扎層32的磁矩方向相同時，為了便于說明，可以設(shè)定此時巨磁電阻層3為第一模式，如圖3(a)所示(圖中的e表示電子)，由于電子的自旋極化方向和鐵磁被釘扎層32的磁矩方向相同，電子傳輸時，可以穿越軟磁層34、非磁隔離層33、鐵磁被釘扎層32而不受到自旋散射，電子傳輸受到的阻礙較小，電子運動的平均自由程較長；當軟磁層34的磁矩方向和鐵磁被釘扎層32的磁矩方向不同時，為了便于說明，可以設(shè)定此時巨磁電阻層3為第二模式，如圖3(b)所示(圖中的e表示電子)，在非磁隔離層33和鐵磁被釘扎層32的界面處，由于電子的自旋極化方向和鐵磁被釘扎層32的磁矩方向相反，電子將受到自旋散射，電子傳輸受到的阻礙較大，電子傳輸僅可以穿越軟磁層34、非磁隔離層33，因此導致電子運動的平均自由程較短。第一模式下，電子傳輸受到的阻礙小，巨磁電阻層3電阻較?。坏诙Ｊ较?，電子傳輸過程中遇到較多的阻礙，巨磁電阻層3電阻較大。當信號電極層6中的電壓信號通過過孔加到巨磁電阻層3時，第一模式下巨磁電阻層3的電壓降較少，第二模式下巨磁電阻層3的電壓降較多。由于像素電極層通過過孔與巨磁電阻層3相連，若設(shè)信號電極的電勢為VO，第一模式下像素電極層的電勢為Vl，第二模式下像素電極層的電勢為V2，則VO-Vl >V0-V2。本實施例提供的陣列基板與彩膜對盒，并在陣列基板與彩膜之間充入液晶，可以形成液晶顯示器。在該液晶顯示器進行顯示時，選擇性地接通控制電極層2中包括的控制電極(可以理解為控制電極層2中包括多個控制電極，一個控制電極對應至少一個像素區(qū)域)，在接通的控制電極周圍將產(chǎn)生電磁場，與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，巨磁電阻層3受 到該電磁場的影響，軟磁層34的磁矩方向?qū)⑵D(zhuǎn)到和該電磁場方向相同，改變控制電極中的電流方向，即可改變控制電極周圍的電磁場方向，從而可以改變軟磁層34的磁矩方向。因此，可以通過控制接通的控制電極中的電流方向，使得與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，軟磁層34的磁矩方向與鐵磁被釘扎層32的磁矩方向相反。信號電極層6中包括信號電極，像素電極層5中包括像素電極，針對每個像素區(qū)域，可以視為信號電極通過一個過孔與巨磁電阻層相連，像素電極通過另一個過孔與巨磁電阻層相連。則，針對每個像素，信號電極施加電壓V0，與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，像素電極的電勢為V2，未與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，像素電極的電勢為Vl。在確定了陣列基板上各像素電極的電勢之后，可以調(diào)整彩膜上的像素電極(彩膜像素電極)的電勢為VI，則與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，像素電極與彩膜像素電極電勢差為V1-V2，未與接通的控制電極相交的像素區(qū)域中，像素電極與彩膜像素電極的電勢差為0，從而與接通的控制電極相交的像素區(qū)域處，陣列基板與彩膜之間的液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，未與接通的控制電極相交的像素區(qū)域處，陣列基板與彩膜之間的液晶不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?；谝陨显?，可以利用電路和程序控制液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)的順序和區(qū)域，實現(xiàn)畫面的顯示。具體的，所述控制電極層的材料可以為透明導電材料，如氧化銦錫ΙΤ0。所述反鐵磁釘扎層的材料可以為反鐵磁材料,如猛化銥IrMn、猛化鎳NiMn、氧化鎳NiO、猛化鐵FeMn,所述反鐵磁釘扎層的材料也可以為合成反鐵磁或混合反鐵磁材料；所述鐵磁被釘扎層的材料可以為軟磁材料，如鐵化鈷CoFe、鈷Co、鐵Fe、鐵化鎳NiFe或鈷化鎳NiCo ;所述非磁隔離層的材料可以為非磁材料，如鋁Al、三氧化二鋁A1203、鉭Ta、銅Cu或鉻Cr ；所述軟磁層的材料可以為軟磁材料，如鐵化鈷CoFe、鈷Co、鐵Fe、鐵化鎳NiFe或鈷化鎳 NiCo。所述絕緣層的材料可以為絕緣材料，如二氧化硅SiO2、氮化硅SiNx或氮化鋁A1N。所述像素電極層的材料可以為透明導電材料，如氧化銦錫ΙΤ0。所述信號電極層的材料可以為導電材料，如鋁Al、鑰Mo或銅Cu。與本發(fā)明實施例一基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明通過實施例二和實施例三提供陣列基板制備方法及液晶顯示器。實施例二、本發(fā)明實施例二提供一種陣列基板的制備方法，如圖4所示為該方法的步驟流程圖，該方法包括步驟101、形成控制電極層。 本步驟包括在基板上沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成控制電極層圖形，并將所述控制電極層圖形晶化，即使得所述控制電極層圖形晶體化。較優(yōu)的，所述透明導電膜的材料可以為氧化銦錫ΙΤ0，可以在清洗過的基板上通過磁控濺射方法沉積透明導電膜，通過曝光刻蝕工序，在所述透明導電膜上形成控制電極層圖形，并通過退火工藝，將所述控制電極層圖形晶化。步驟102、形成巨磁電阻層。本步驟包括在帶有控制電極層圖形的基板上依次沉積反鐵磁釘扎層，鐵磁被釘扎層，非磁隔離層和軟磁層，并形成巨磁電阻層圖形。
較優(yōu)的，可以通過磁控濺射方法沉積反鐵磁釘扎層，鐵磁被釘扎層，非磁隔離層和軟磁層。沉積完成后，進行曝光刻蝕工序，形成巨磁電阻層圖形。由于控制電極層已經(jīng)晶化，巨磁電阻層刻蝕液不會刻蝕到控制電極層。步驟103、形成絕緣層。本步驟包括在帶有控制電極層圖形和巨磁電阻層圖形的基板上沉積絕緣層，針對每個像素區(qū)域，在所述絕緣層上形成兩個過孔。較優(yōu)的，可以通過等離子化學氣相沉積方法，來沉積絕緣層，針對每個像素區(qū)域，通過曝光刻蝕工序，在所述絕緣層上形成兩個過孔。步驟104、形成像素電極層。本步驟包括在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層的基板上繼續(xù)沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成像素電極層圖形，針對每個像素區(qū)域，像素電極層通過絕緣層上的一個過孔與巨磁電阻層相連，并將所述像素電極層圖形晶化。較優(yōu)的，所述透明導電膜材料為可以為氧化銦錫ΙΤ0，通過曝光刻蝕工序，形成像素電極層圖形，通過退火工藝，將所述像素電極層圖形晶化。步驟105、形成信號電極層。本步驟包括在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層、像素電極層圖形的基板上沉積信號電極層，并形成信號電極，針對每個像素區(qū)域，信號電極層通過絕緣層上的另一個過孔與巨磁電阻層相連。較優(yōu)的，通過曝光刻蝕工序，形成信號電極。由于像素電極層已經(jīng)晶化，因而信號電極層的刻蝕液不會影響到像素電極層。完成上述工序步驟101 步驟105后，陣列基板的單元(Cell)段和模組(Module)段的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。本實施例二中制備的陣列基板可以視為本發(fā)明實施例一提供的陣列基板，因此本實施例二中不再贅述陣列基板各層的組成材料，各層的組成材料與實施例一提供的陣列基板對應的各層的組成材料相同。根據(jù)本發(fā)明實施例一和實施例二提供的陣列基板，不僅可以顯著提高充電速度和Ion特性，而且基本不會受到光照影響，可以提高開口率，降低功耗。同時，還具有制作簡便的特點，且在部分制作工藝上與現(xiàn)有的TFT-IXD制作工藝兼容。實施例三、本發(fā)明實施例三還提供一種包括本發(fā)明實施例一提供的陣列基板的液晶顯示器。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)， 則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陣列基板，其特征在于，該陣列基板包括基板； 由靠近基板到遠離基板的方向，在基板上依次設(shè)置有控制電極層、巨磁電阻層、絕緣層、像素電極層和信號電極層，其中，控制電極層、巨磁電阻層和絕緣層共同構(gòu)成巨磁電阻有源矩陣； 針對每個像素區(qū)域，信號電極層與巨磁電阻層相連，像素電極層與巨磁電阻層相連； 所述巨磁電阻層包括由靠近基板到遠離基板的方向依次設(shè)置的反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層，反鐵磁釘扎層和鐵磁被釘扎層之間是反鐵磁耦合，鐵磁被釘扎層和軟磁層之間是鐵磁性耦合。
2.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述控制電極層的材料為氧化銦錫。
3.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述反鐵磁釘扎層的材料為錳化銥、錳化鎳、氧化鎳或錳化鐵。
4.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述鐵磁被釘扎層的材料為鐵化鈷、鈷、鐵、鐵化鎳或鈷化鎳。
5.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述非磁隔離層的材料為鋁、三氧化二招、組、銅或絡(luò)。
6.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述軟磁層的材料為鐵化鈷、鈷、鐵、鐵化鎳或鈷化鎳。
7.如權(quán)利要求I所述的陣列基板，其特征在于，所述絕緣層上設(shè)置有兩個過孔，所述信號電極層通過一個過孔與巨磁電阻層相連，所述像素電極層通過另一個過孔與巨磁電阻層相連。
8.一種液晶顯示器，其特征在于，該液晶顯示器包括一個如權(quán)利要求I 6任一所述的陣列基板。
9.一種陣列基板的制備方法,其特征在于,該方法包括 在基板上沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成控制電極層圖形，并將所述控制電極層圖形晶化； 在帶有控制電極層圖形的基板上依次沉積反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層，并形成巨磁電阻層圖形； 在帶有控制電極層圖形和巨磁電阻層圖形的基板上沉積絕緣層，針對每個像素區(qū)域，在所述絕緣層上形成兩個過孔； 在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層的基板上繼續(xù)沉積透明導電膜，在所述透明導電膜上形成像素電極層圖形，針對每個像素區(qū)域，像素電極層通過絕緣層上的一個過孔與巨磁電阻層相連，并將所述像素電極層圖形晶化； 在帶有控制電極層圖形、巨磁電阻層圖形、具有過孔的絕緣層、像素電極層圖形的基板上沉積信號電極層，并形成信號電極，針對每個像素區(qū)域，信號電極層通過絕緣層上的另一個過孔與巨磁電阻層相連。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在帶有控制電極層圖形的基板上依次沉積反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層，具體包括 通過磁控濺射方法，依次沉積反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種陣列基板及制備方法和液晶顯示器，該陣列基板包括基板，在基板上依次設(shè)置有控制電極層、巨磁電阻層、絕緣層、像素電極層和信號電極層，控制電極層、巨磁電阻層和絕緣層共同構(gòu)成巨磁電阻有源矩陣；信號電極層與巨磁電阻層相連，像素電極層與巨磁電阻層相連；所述巨磁電阻層包括由靠近基板到遠離基板的方向依次設(shè)置的反鐵磁釘扎層、鐵磁被釘扎層、非磁隔離層和軟磁層，反鐵磁釘扎層和鐵磁被釘扎層之間是反鐵磁耦合，鐵磁被釘扎層和軟磁層之間是鐵磁性耦合。本發(fā)明可以有效提高液晶顯示器的Ion特性、加快充電速度以及提高亮度。
文檔編號G02F1/1362GK102645805SQ20121004665
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者張金中 申請人:北京京東方光電科技有限公司