(57)【要約】【課題】  メモリアレイとディスプレイシステムを提供する。【解決手段】  ホットキャリアストレスを用いてデータを保存する少なくとも２つのデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイを含むディスプレイシステムであって、前記データ蓄積ユニットは、第１端子と、第２端子と、第３端子とを含み、前記第２と第３端子間の第１交差電圧が第１スレッショルド電圧に近いか、または第１スレッショルド電圧を超え、且つ前記第１と第３端子間の第２交差電圧が第２スレッショルド電圧を超えた時、前記データ蓄積ユニットは、第１書き込み操作にあるディスプレイシステム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットキャリアストレスを用いてデータを保存する少なくとも２つのデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイを含むディスプレイシステムであって、
前記データ蓄積ユニットは、第１端子と、第２端子と、第３端子とを含み、前記第２と第３端子間の第１交差電圧が第１スレッショルド電圧に近いか、または第１スレッショルド電圧を超え、且つ前記第１と第３端子間の第２交差電圧が第２スレッショルド電圧を超えた時、前記データ蓄積ユニットは、第１書き込み操作にあるディスプレイシステム。
【請求項２】
前記第１と第２端子間の第１反転交差電圧が前記第１スレッショルド電圧に近いか、または前記第１スレッショルド電圧を超え、且つ前記第１と第３端子間の前記第２交差電圧が前記第２スレッショルド電圧を超えた時、前記データ蓄積ユニットは、第２書き込み操作にあり、前記データ蓄積ユニットが第１読み取り操作にある時、前記データ蓄積ユニットの前記第１交差電圧は、第１電圧であり、且つ前記データの前記第３から前記第１端子に流れる第１電流が検出され、前記データ蓄積ユニットが第２読み取り操作にある時、前記第１と第２端子間の第１反転交差電圧は、第２電圧であり、且つ前記データの前記第１から前記第３端子に流れる第２電流が検出される請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
前記データ蓄積ユニットが２ビットを保存した時、前記第３端子から前記第１端子に流れる第１電流を前記第１端子から前記第３端子に流れる第２電流と比較するか、または前記第１電流と前記第２電流を基準電流と比較して、前記データ蓄積ユニットの保存状態を判断する請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
前記第３端子から前記第１端子に流れる前記第１電流は、ストレスを印加されていない電流によって分割され、前記データ蓄積ユニットがストレスを印加されたかどうかを判断し、前記第１端子から前記第３端子に流れる前記第２電流は、ストレスを印加されていない電流によって分割され、前記データ蓄積ユニットがストレスを印加されたかどうかを判断する請求項２に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記データ蓄積ユニットが２ビットを保存した時、前記データ蓄積ユニットは、前記第１書込み操作と前記第２書込み操作によって実行される請求項２に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
前記データ蓄積ユニットは、マトリクスメモリアレイを形成し、前記マトリクスメモリアレイは、複数の列ラインと複数の行ラインを含み、各データ蓄積ユニットは、前記列ラインと、前記行ラインと、共通電極とに接続され、前記行ラインは、第１金属層上に形成され、前記列ラインと前記共通電極は、第２金属層上に形成され、隣接のデータ保存ユニットは、１つの共通電極ラインを共有して共通電極を接続する請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記データ蓄積ユニットと複数のスイッチ素子は、マトリクスメモリアレイを形成し、前記マトリクスメモリアレイは、複数の列ラインと複数の行ラインとを含み、各スイッチ素子は、対応する列ラインと、対応する行ラインと、対応するデータ蓄積ユニットに接続され、各データ蓄積ユニットは、前記対応するスイッチ素子と共通電極に接続され、各データ蓄積ユニットは、２つの隣接の列ラインの間に接続され、隣接の列にある２つのデータ蓄積ユニットのゲートは、もう１つの行ラインに接続される請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記データ蓄積ユニットは、軽ドープドレインのトランジスタである請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
ディスプレイパネルを更に含み、前記メモリアレイが前記ディスプレイパネルの一部を形成する請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項１０】
電子装置を更に含み、前記電子装置は、
前記ディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルに接続されて電力を供給する電力供給装置とを含み、前記電子装置は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、航空機用ディスプレイ、またはポータブルＤＶＤプレーヤーなどである請求項１に記載のディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリアレイのデータ蓄積ユニットに関し、特に、ホットキャリアストレス（ｈｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ）を用いてデータを保存するデータ蓄積ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクスディスプレイでは、ディスプレイの操作と関連したデータを保存する必要がある。例えば、ディスプレイが必要な駆動電圧、または液晶材料の特性に関する情報などである。アクティブマトリクスディスプレイが別のメモリ装置を必要とすることなく、データを保存することができれば、コストは減少されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
メモリアレイとディスプレイシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
メモリアレイの実施例が提供される。メモリアレイは、ホットキャリアストレスを用いてデータを保存する少なくとも２つのデータ蓄積ユニットを含む。データ蓄積ユニットは、第１端子と、第２端子と、第３端子とを含む。第２と第３端子間の第１交差電圧が第１スレッショルド電圧に近いか、または第１スレッショルド電圧を超え、且つ第１と第３端子間の第２交差電圧が第２スレッショルド電圧を超えた時、データ蓄積ユニットは、第１書き込み操作にある。
【０００５】
ディスプレイシステムのもう１つの実施例が提供される。ディスプレイシステムは、メモリアレイを含む。メモリは、ホットキャリアストレスを用いてデータを保存する少なくとも２つのデータ蓄積ユニットを含む。データ蓄積ユニットは、第１端子と、第２端子と、第３端子とを含む。第２と第３端子間の第１交差電圧が第１スレッショルド電圧に近いか、または第１スレッショルド電圧を超え、且つ第１と第３端子間の第２交差電圧が第２スレッショルド電圧を超えた時、データ蓄積ユニットは、第１書き込み操作にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のメモリアレイのデータ蓄積ユニットによれば、アクティブマトリクスディスプレイが別のメモリ装置を必要とすることなく、データを保存することができるため、コストを減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施例に基づいたストレス（書き込み操作）と測定（第１読み取り操作）中のトランジスタＴ１である。トランジスタＴ１は、特に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスタのＭＯＳトランジスタであり、ホットキャリアストレスを受けることができる。トランジスタＴ１は、デジタル情報を非揮発性のフォームに保存する手段として用いられる。書き込み操作の間（ホットキャリアストレス）、交差電圧（ゲートとソース間の電圧）ＶＧＳは、第１スレッショルド電圧に近いか、または第１スレッショルド電圧を超え、交差電圧（ドレインとソース間の電圧）ＶＤＳは、第２スレッショルド電圧を超える。例えば、交差電圧ＶＧＳは、２．５Ｖであり、交差電圧ＶＤＳは、１６Ｖであり、トランジスタＴ１は、書き込み操作中である。読み取り操作の間、交差電圧ＶＧＳは、第１スレッショルド電圧を超える。例えば、読み取り回路の操作に基づいて、トランジスタＴ１の交差電圧ＶＧＳは、３Ｖまたは５Ｖであることができ、トランジスタＴ１の交差電圧ＶＤＳは、０Ｖ〜５Ｖであることができる。
【０００９】
図２は、本発明のもう１つの実施例に基づいた第１読み取り操作でのトランジスタＴ１の交差電圧ＶＤＳとドレイン電流ＩＤＳの関係図である。ストレス前のトランジスタＴ１のドレイン電流ＩＤＳが三角形印で示され、ストレス後のドレイン電流ＩＤＳが円形印で示される。ストレス後、ドレイン電流ＩＤＳは、大幅に減少され、特に交差電圧（ドレインとソース間の電圧）ＶＤＳが小さい値の時に減少される。
【００１０】
図３は、本発明のもう１つの実施例に基づいた第１読み取り操作でのストレスの前と後のドレイン電流ＩＤＳの比率の関係図である。図３に示されるように、ストレス前のドレイン電流ＩＤＳと、ストレス後のドレイン電流ＩＤＳとの間の最も小さい比率は、ドレインとソース間の電圧ＶＤＳが低い値の時に生じる。ドレインとソース間の電圧ＶＤＳが増加した時、電流の変化は、大幅に小さく、ストレスの前と後のドレイン電流ＩＤＳの比率は、大きい。よって、トランジスタＴ１がストレスを印加されたかどうかを検出することは、より困難である。図３に示されるように、トランジスタＴ１がストレスを印加されたかどうかの検出は、ドレインとソース間の電圧ＶＤＳの比較的小さい値と、ゲートとソース間の電圧ＶＧＳの比較的大きい値において容易である。トランジスタがストレスを印加されたかどうかを測定するために、メモリトランジスタを通過した電流をいくつかの基準レベルと比較する必要がある。この基準レベルは、プリセットされるか、またはメモリ回路として同時に形成されたトランジスタから得られることができるため、類似の特性を有する。また、データの各ビットは、２つのトランジスタを用いて相補的な形で保存されることができ、この場合、データを保存した２つのトランジスタを比較するだけでよいため、基準レベルを生じる必要がなくなる。
【００１１】
図４は、本発明のもう１つの実施例に基づいたストレス（書込み操作）と反転測定（第２読み取り操作）中のトランジスタＴ１である。電流の測定中のトランジスタＴ１のソース／ドレイン端子への接続は、ストレス中のトランジスタＴ１に比べると、反転される。
【００１２】
図５は、本発明のもう１つの実施例に基づいた第２読み取り操作でのストレスの前と後のドレイン電流の比率の関係図である。ストレス中に生じるホットキャリアダメージは、トランジスタＴ１のドレイン端で局部集中する傾向がある。トランジスタＴ１の接続が測定中反転された場合、ダメージ領域がチャネル領域（印加された電圧によって定義される）のソース端に位置されるため、測定された電流のストレスの影響は、図５に示されたように、ドレインとソース間の電圧でずっと低い依存性を有する。また、図３に比べ、電流値は、同じバイアス電圧で大幅に減少される。この書き込みと読み取り技術の変更によって、読み取り操作中のトランジスタＴ１に印加されたドレインとソース間の電圧ＶＤＳの値は、比較的重要でなくなる。
【００１３】
図６は、本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタ内にデータを書き込む第１書き込み選択を示している。ゲートとソース間の電圧ＶＧＳは、メモリアレイのトランジスタの行または列を選択するのに用いられ、ドレインとソース間の電圧ＶＤＳは、選択されたトランジスタのどちらがデータ１（ストレスが印加された）またはデータ２（ストレスが印加されてない）でプログラムされたかを決定するのに用いられる。
【００１４】
図７は、本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタ内にデータを書き込む第２書き込み選択を示している。ドレインとソース間の電圧ＶＤＳは、メモリアレイの行または列を選択するのに用いられ、ゲートとソース間の電圧ＶＧＳは、選択されたトランジスタのどちらがデータ１（ストレスが印加された）またはデータ０（ストレスが印加されてない）でプログラムされたかを決定するのに用いられる。
【００１５】
図８は、本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタからデータを読み取る第１読み取り操作を示している。トランジスタのドレイン／ソース接続は、書き込みと読み取り中、同じである。
【００１６】
図９は、本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタからデータを読み取る第２読み取り操作を示している。読み取り中のトランジスタのドレイン／ソース接続は、書き込み中の場合と逆である。トランジスタにデータを書き込むのに用いられる電圧値と、トランジスタからデータを読み取るのに用いられる電圧値は、表１のとおりである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
ホットキャリアストレスによって生じるダメージは、トランジスタのチャネルのドレイン端で生じる傾向がある。ドレイン端子は、Ｎチャネルトランジスタに対してより大きな正電圧を有するチャネルの端である。これは、トランジスタの電流電圧特性に非対称を引き起こす。よって、トランジスタには４つの可能な状態がある。第１状態は、トランジスタがストレスを印加されていない状態である。第２状態は、トランジスタの第１ソース／ドレイン端子がより高い電圧に接続され、且つトランジスタの第２ソース／ドレイン端子がより低い電圧に接続された時のトランジスタがストレスを印加されている状態である。第３状態は、トランジスタの第１ソース／ドレイン端子がより低い電圧に接続され、且つトランジスタの第２ソース／ドレイン端子がより高い電圧に接続された時のトランジスタがストレスを印加されている状態である。第４状態は、トランジスタの第１ソース／ドレイン端子がより高い電圧に接続され、且つトランジスタの第２ソース／ドレイン端子がより低い電圧に接続された時の（第１書き込み操作）トランジスタがストレスを印加されている状態であり、トランジスタの第１ソース／ドレイン端子がより低い電圧に接続され、且つトランジスタの第２ソース／ドレイン端子がより高い電圧に接続された時の（第２書き込み操作）トランジスタもストレスを印加されている状態である。
【００１９】
電流I１は、トランジスタの第１ソース／ドレイン端子を通過する電流がトランジスタの第２ソース／ドレイン端子を通過する電流より大きい電流として定義される。電流I２は、トランジスタの第２ソース／ドレイン端子を通過する電流がトランジスタの第１ソース／ドレイン端子を通過する電流より大きい電流として定義される。I１とI２は、飽和領域でトランジスタが操作されている時に測定されることが好ましい。線形領域ではI１とI２間の差異は、小さい可能性がある。第１状態は、電流I１と電流I２の両方が基準電流ＩＲより大きい。第２状態は、電流I１が電流Ｉ２より大幅に大きい。第３状態は、電流I２が電流Ｉ１より大幅に大きい。第４状態は、電流I１と電流I２の両方が基準電流ＩＲより小さい。
【００２０】
第１、第２、第３と、第４状態は、本発明の他の実施例に基づいたデータ００、データ０１、データ１０と、データ１１にそれぞれ対応することができる。これらの４つの状態は、制限された再書き込み能力を提供するのに用いられることもできる。例えば、メモリの各データ蓄積ユニットは、２回の機会でデータに書かれることができる。データ書き込みの第１回の機会では、第１状態はデータ０を表すことができ、第２状態はデータ１を表すことができる。本発明の他の実施例に基づくと、データ書き込みの第２回の機会では、第１状態と第２状態はデータ０を表すことができ、第３状態と第４状態はデータ１を表すことができる。第２状態と第３状態のみを用いて各トランジスタに１ビットの情報を保存することもできる。第２状態と第３状態のみを用いる利点は、基準電流が必要とされないことである。例えば、電流I１が電流I２より大きい場合、保存されたビットはデータ１であり、電流I２が電流I１より大きい場合、保存されたビットはデータ０である。
【００２１】
図１０は、本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイ１０００である。各トランジスタは、列ライン（ｃｏｌｕｍｎ  ｌｉｎｅ）と行ライン（ｒｏｗ  ｌｉｎｅ）の交差点に形成され、列ラインと、行ラインと、共通電極Ｖｃｏｍとに接続される。メモリは、複数の列ライン（Ｃｏｌ  １、Ｃｏｌ  ２、Ｃｏｌ  Ｎ）と複数の行ライン（Ｒｏｗ  １、Ｒｏｗ  ２、Ｒｏｗ  Ｎ）とを含む。
【００２２】
図１１は、本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイ１１００の実際のレイアウトを示している。行ラインＮと、Ｎ＋１と、Ｎ＋２は、第１金属層上に形成される。列ラインＣｏｌ  Ｍと、Ｃｏｌ  Ｍ＋１と、Ｃｏｌ  Ｍ＋２と、Ｃｏｌ  Ｍ＋３と、共通電極Ｖｃｏｍは、第２金属層上に形成される。トランジスタは、行ラインＣｏｌ  Ｍに接続され、Ｃｏｌ  Ｍ＋１は、１つの共通電極ラインを共有して共通電極Ｖｃｏｍを接続する。
【００２３】
図１２は、本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたメモリアレイ１２００である。ホットキャリアストレスは、トランジスタの漏れ電流を増加させる可能性がある。漏れ電流が大き過ぎた場合、アレイ内の個々のトランジスタの電流を測定する能力を減少する可能性がある。複数のスイッチ素子（スイッチトランジスタ）Ｓｗとデータ蓄積ユニット（メモリトランジスタ）Ｓｄは、マトリクスメモリアレイ１２００を形成する。マトリクスメモリアレイ１２００は、複数の列ラインＣｏｌ  １、Ｃｏｌ  ２、Ｃｏｌ  Ｎと複数の行ラインＲｏｗ  １、Ｒｏｗ  ２、Ｒｏｗ  Ｎとを含む。各スイッチ素子Ｓｗは、１つの列ラインと、１つの行ラインと、１つの対応するデータ蓄積ユニットＳｄに接続される。各データ蓄積ユニットＳｄは、１つの対応するスイッチ素子Ｓｗと、共通ゲート電極Ｖｓｄ＿ｇａｔｅと共通電極Ｖｃｏｍに接続される。
【００２４】
図１３は、本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイ１３００である。各データ蓄積ユニットは、２つの隣接の列ラインの間に接続される。メモリアレイ１３００は、共通電極を必要としないが、別の行ラインを必要とする。隣接の列にある２つのデータ蓄積ユニットのゲートは、もう１つの行ラインに接続される。トランジスタの行からのデータの書き込みと読み取りは、１行のトランジスタの半分のみが同時にアドレス指定されることができる時、２つの順次ステップで行われる必要がある。
【００２５】
図１４は、本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイ１４００である。各データ蓄積ユニットは、軽ドープドレインのトランジスタである。
【００２６】
図１５は、画像を表示するシステムのもう１つの実施例を概略的に示しており、この場合、ディスプレイパネル４００または電子装置６００として実現される。図１５に示されるように、ディスプレイパネル４００は、図１０のメモリアレイ１０００を含む。ディスプレイパネル４００は、さまざまな電子装置（この場合、電子装置６００）の一部を形成することができる。通常、電子装置６００は、ディスプレイパネル４００と電力供給装置７００を含むことができる。ディスプレイパネル４００の基板（ｂａｓｅｂｏａｒｄ）上、またはその他の外部回路に設置されたメモリアレイ１０００は、ディスプレイパネル４００のいくつかの設定データまたはデフォルトデータ（ｄｅｆａｕｌｔ  ｄａｔａ）を保存することができる。また、電力供給装置７００は、ディスプレイパネル４００に動作可能に接続され、ディスプレイパネル４００に電力を提供する。電子装置６００は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、航空機用ディスプレイ、またはポータブルＤＶＤプレーヤーなどであることができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することが可能である。従って、本発明が請求する保護範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に基づいたストレスと測定中のトランジスタである。
【図２】本発明のもう１つの実施例に基づいた第１読み取り操作でのトランジスタのドレインとソース間の電圧とドレイン電流の関係図である。
【図３】本発明のもう１つの実施例に基づいた第１読み取り操作でのストレスの前と後のドレイン電流の関係図である。
【図４】本発明のもう１つの実施例に基づいたストレスと反転測定中のトランジスタである。
【図５】本発明のもう１つの実施例に基づいた第２読み取り操作でのストレスの前と後のドレイン電流の比率の関係図である。
【図６】本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタ内にデータを書き込む第１書き込み選択を示している。
【図７】本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタ内にデータを書き込む第２書き込み選択を示している。
【図８】本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタからデータを読み取る第１読み取り操作を示している。
【図９】本発明のもう１つの実施例に基づいてトランジスタからデータを読み取る第２読み取り操作を示している。
【図１０】本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイである。
【図１１】本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイの実際のレイアウトである。
【図１２】本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたメモリアレイである。
【図１３】本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイである。
【図１４】本発明のもう１つの実施例に基づいてデータを保存するホットキャリアストレスを用いたデータ蓄積ユニットを含むメモリアレイである。
【図１５】画像を表示するシステムのもう１つの実施例を概略的に示している。
【符号の説明】
【００２９】
１０００、１３００  メモリアレイ
Ｒｏｗ  １〜Ｒｏｗ  Ｎ、Ｒｏｗ  Ｎ＋１、Ｒｏｗ  Ｎ＋２  行ライン
Ｃｏｌ  １〜Ｃｏｌ  Ｎ、Ｃｏｌ  Ｍ、Ｃｏｌ  Ｍ＋１、Ｃｏｌ  Ｍ＋２、Ｃｏｌ  Ｍ＋３  列ライン
Ｖｃｏｍ  共通電極
Ｓｗ  スイッチング装置
Ｓｄ  データ蓄積ユニット
１２００  マトリクスメモリアレイ
４００  ディスプレイパネル
６００  電子装置
７００  電力供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009157375.tif 000012
【図１０】
2009157375.tif 000013
【図１１】
2009157375.tif 000014
【図１２】
2009157375.tif 000015
【図１３】
2009157375.tif 000016
【図１４】
2009157375.tif 000017
【図１５】
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