CN106960683B - 一种应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法。该动态随机存储器为一具有迟滞效应的薄膜晶体管，该方法包括：固定薄膜晶体管的源极和漏极之间的电压为第一电压；向栅极施加待存电压以使动态随机存储器处于对应的存储状态；向栅极施加第三电压以读取流经漏极的漏极电流；根据漏极电流读取动态随机存储器的存储状态。通过上述方式，本发明的动态随机存储器不需要额外增加电容即可实现存取功能，从而保证了液晶显示器的显示效果；另外，本发明使用现有的薄膜晶体管来实现动态随机存储器，不需要额外的制程以及占用额外的面积，从而降低了液晶显示器的生产复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及一种应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法。
背景技术
传统的动态随机存储器需要使用1T1C，也即一个晶体管和一个电容。当传统的动态随机存储器应用到液晶显示器中时，由于液晶显示器的分辨率越来越高，对于RC延迟和开口率的要求越来越高，而动态随机存储器中引入的额外的电容会造成RC延迟增大以及开口率下降，从而降低液晶显示器的显示效果。另外，采用传统的动态随机存储器，还需要额外的制程并占用较大的面积，从而增大了液晶显示器的生产复杂度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法，不需要额外增加电容即可实现动态存取之功能，从而保证了液晶显示器的显示效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种应用于液晶显示器的动态随机存储器的存取方法，该动态随机存储器为一具有迟滞效应的薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括一栅极、一源极和一漏极，该方法包括：固定薄膜晶体管的源极和漏极之间的电压为第一电压；向栅极施加待存电压以使动态随机存储器处于对应的存储状态，其中，存储状态包括第一状态和第二状态；向栅极施加第三电压以读取流经漏极的漏极电流；根据漏极电流读取动态随机存储器的存储状态，其中，漏极电流包括第一电流和第二电流，第一电流小于第二电流。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种应用于液晶显示器的动态随机存储器，该动态随机存储器为一具有迟滞效应的薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括一栅极、一源极和一漏极；其中，源极和漏极之间固定为第一电压；其中，向栅极施加第二正电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第一状态；向栅极施加第二负电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第二状态；其中，当动态随机存储器的存储状态为第一状态或第二状态时，向栅极施加第三电压，读取流经漏极的漏极电流；其中，当漏极电流为第一电流时，定义读取出的动态随机存储器为第一状态；当漏极电流为第二电流时，定义读取出的动态随机存储器为第二状态；其中，第一电流小于第二电流。
本发明的有益效果是：本发明的应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法通过采用具有迟滞效应的薄膜晶体管，其中，向栅极施加第二正电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第一状态；向栅极施加第二负电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第二状态；当动态随机存储器的存储状态为第一状态或第二状态时，向栅极施加第三电压，读取流经漏极的漏极电流；其中，当漏极电流为第一电流时，定义读取出的动态随机存储器为第一状态；当漏极电流为第二电流时，定义读取出的动态随机存储器为第二状态。通过上述方式，本发明的应用于液晶显示器的动态随机存储器不需要额外增加电容，从而保证了液晶显示器的显示效果；另外，本发明使用现有的薄膜晶体管来实现动态随机存储器，不需要额外的制程以及占用额外的面积，从而降低了液晶显示器的生产复杂度。
附图说明
图1是本发明实施例的应用于液晶显示器的动态随机存储器的结构示意图；
图2是图1所示动态随机存储器的迟滞效应的特征曲线图；
图3是本发明实施例的应用于液晶显示器的动态随机存储器的一具体结构示意图；
图4是本发明实施例的应用于液晶显示器的动态随机存储器的存取方法的流程图；
图5为本发明实施例的动态随机存储器的耐用性测试的存取时序图；
图6是本发明实施例的动态随机存储器的耐用性的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件，所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例的应用于液晶显示器的动态随机存储器的结构示意图。如图1所示，动态随机存储器10为一具有迟滞效应的薄膜晶体管11，该薄膜晶体管11包括一栅极111、一源极112和一漏极113。
其中，源极112和漏极113之间固定为第一电压。
其中，向栅极111施加第二正电压的待存电压时，动态随机存储器10的存储状态为第一状态；向栅极111施加第二负电压的待存电压时，动态随机存储器10的存储状态为第二状态。优选地，在本实施例中，第一状态为二进制数中的“1”，第二状态为二进制数中的“0”。
其中，当动态随机存储器10的存储状态为第一状态或第二状态时，向栅极111施加第三电压，读取流经漏极113的漏极电流。
其中，当漏极电流为第一电流时，定义读取出的动态随机存储器10为第一状态；当漏极电流为第二电流时，定义读取出的动态随机存储器10为第二状态；其中，第一电流小于第二电流。
优选地，在本实施例中，第一电压为10V，第二正电压为+25V，第二负电压为-25V，第三电压为-3V。
换个角度来说，在本实施例中，动态随机存储器10进行存取工作时：源极和漏极之间的电压是10V；当对栅极111施加+25V的第二正电压时，相当于对动态随机存储器10写入二进制数中的“1”，再次对栅极111施加-3V的第三电压时，读取流经漏极113的漏极电流为比较小的第一电流，相当于读取动态随机存储器10中存储的二进制数“1”；当对栅极111施加-25V的第二负电压时，相当于对动态随机存储器10写入二进制数中的“0”，再次对栅极111施加-3V的第三电压时，读取流经漏极113的漏极电流为比较大的第二电流，相当于读取动态随机存储器10中存储的二进制数“0”。
本领域的技术人员可以理解，为了更好地区分动态随机存储器10中存储的二进制数“1”和“0”，需要第一电流远远小于第二电流。优选地，在本实施例中，第一电流比第二电流小1～2个数量级。
另外，本领域的技术人员可以理解,传统的动态随机存储器有电容结构，会漏电，所以在使用过程中需要不断的刷新。而本发明的动态随机存储器中没有电容，因此不需要刷新，使用起来更方便。
请一并参考图2，图2是图1所示动态随机存储器的迟滞效应的特征曲线图。如图2所示，横轴代表施加在栅极上的栅极电压(Gate Voltage)，纵轴为流经漏极的漏极电流(Drain Current)。对栅极施加从第二负电压也即-25V到第二正电压也即+25V的电压信号实现正向扫描(Forward Sweep)，继而在栅极上施加从第二正电压也即+25V到第二负电压-25V的电压信号以实现反向扫描(Reverse Sweep)，当正向扫描和反向扫描获得的栅极电压与漏极电流的曲线不重合时，两条曲线之间会形成一迟滞窗口，借此迟滞窗口实现记忆效果，实现动态随机存储器的存取功能。
动态随机存储器的迟滞效应形成的原理是：当薄膜晶体管的栅极于负电压操作时，电洞累积于靠近源极(source)端，而造成电压往负偏压飘移，而当薄膜晶体管的栅极于正电压操作时，电子会复合靠近source端的电洞，因而回复至原本的电性曲线，因而达到记忆窗口。
在实施例中，关于第三电压的选取，第三电压优选为在正向扫描和反向扫描所形成的曲线中，漏极电流的差值(也即第一电流和第二电流的差值)最大处所对应的栅极电压也即-3V。
另外，在实际使用的过程中，迟滞效应的特征曲线图中的迟滞窗口随着温度的变高越明显，也即，第二电流和第一电流的差值随着薄膜晶体管的温度的升高而变大。优选地，在本实施例中，薄膜晶体管的温度最高为450开尔文。
在本实施例中，薄膜晶体管具体为具有迟滞效应的非晶硅薄膜晶体管或金属氧化物薄膜晶体管。
图3是本发明实施例的动态随机存储器的一具体结构示意图，如图3所示，当动态随机存储器中的薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管时，非晶硅薄膜晶体管包括：基板21，设于基板21上的栅极22，设于基板21和栅极22上的栅极绝缘层23，设于栅极绝缘层23上的主动层24，设于主动层24上的源极25与漏极26；其中，主动层24包括未掺杂非晶硅层241及间隔设置于未掺杂非晶硅层241上的第一掺杂非晶硅层242和第二掺杂非晶硅层243，源极25、漏极26分别与第一掺杂非晶硅层242、第二掺杂非晶硅层243相接触。优选地，栅极22、源极25和漏极26为单层铝结构、单层钼结构或者两层钼夹设一层铝的三层结构。优选地，第一掺杂非晶硅层242和第二掺杂非晶硅层243为N型掺杂非晶硅层。
换个角度来说，非晶硅薄膜晶体管的形成过程为：在背沟道蚀刻结构之下，沉积Ti/Al/Ti作为栅极材料，进而沉积栅极绝缘层，沉积主动层，接着同样沉积Ti/Al/Ti作为源极与漏极，定义出源极与漏极之形状与蚀刻。
另外，当薄膜晶体管为金属氧化物薄膜晶体管时，金属氧化物薄膜晶体管包括：基板，设于基板上的栅极，设于基板和栅极上的栅极绝缘层，设于栅极绝缘层上的氧化物半导体层，间隔设于氧化物半导体层上的源极与漏极。优选地，栅极、源极、漏极为单层铝结构、单层钼结构或者两层钼夹设一层铝的三层结构。优选地，氧化物半导体层的材料为铟镓锌氧化物(IGZO)。
换个角度来说，当薄膜晶体管为金属氧化物薄膜晶体管时，将图3所示的主动层24更换为氧化物半导体层即可。
图4是本发明实施例的动态随机存储器的存取方法的流程图，该方法基于图1所示的薄膜晶体管。如图4所示，该方法包括步骤：
步骤S101：固定薄膜晶体管的源极和漏极之间的电压为第一电压。
在步骤S101中，薄膜晶体管为具有迟滞效应的非晶硅薄膜晶体管或金属氧化物薄膜晶体管。在本实施例中，第一电压优选为10V。
步骤S102：向栅极施加待存电压以使动态随机存储器处于对应的存储状态。
在步骤S102中，向栅极施加待存电压以使动态随机存储器处于对应的存储状态的步骤包括：向所述栅极施加第二正电压的所述待存电压以使所述动态随机存储器处于第一状态；或者向所述栅极施加第二负电压的所述待存电压以使所述动态随机存储器处于第二状态。
也就是说，当待存电压为第二正电压时，动态随机存储器为第一状态，当待存电压为第二负电压时，动态随机存储器为第二状态。
在本实施例中，第二正电压优选为+25V，第二负电压优选为-25V。在本实施例中，第一状态为二进制数中的“1”，第二状态为二进制数中的“0”。
步骤S103：向栅极施加第三电压以读取流经漏极的漏极电流。
在步骤S102中，第三电压为在迟滞效应中，正向扫描和反向扫描所形成的曲线中，漏极电流的差值最大处所对应的栅极电压。在本实施例中，第三电压优选为-3V。
步骤S104：根据漏极电流读取动态随机存储器的存储状态。
在步骤S104中，当漏极电流为第一电流时，也即栅极电压由第二正电压变化为第三电压时，读取出的动态随机存储器的存储状态为第一状态；当漏极电流为第二电流时，也即栅极电压由第二负电压变化为第三电压时，读取出的动态随机存储器的存储状态为第二状态。
其中，第一电流小于第二电流。优选地，第一电流比第二电流小1～2个数量级，以更好地区分动态随机存储器中存储的二进制数“1”和“0”。
请一并参考图5和图6，图5为本发明实施例的动态随机存储器的耐用性测试的存取时序图，图6是本发明实施例的动态随机存储器的耐用性的示意图。如图5所示，对动态随机存储器进行连续的写读操作，具体来说，将栅极电压给予-25V，作为写入第二状态操作，接着将栅极电压给予-3伏，作为读取操作，将栅极电压给予+25V，作为写入第一状态操作，接着将栅极电压给予-3伏，作为读取操作，……，以此循环操作。如图6所示，对动态随机存储器进行连续操作，在操作次数(Operation number)达到700次时，动态随机存储器的读取第一状态对应的第一电流和读取第二状态对应的第二电流都保持恒定并相差1～2order(1～2个数量级)，迟滞窗口还存在，说明动态随机存储器很耐用。
另外，本发明的动态随机存储器为薄膜晶体管，在液晶显示领域，动态随机存储器可以同时兼具显示像素以及记忆之功能，可有效应用于Memory-in-Pixel显示器之中，减少电路复杂度。
本发明的有益效果是：本发明的应用于液晶显示器的动态随机存储器及其存取方法通过采用具有迟滞效应的薄膜晶体管，其中，向栅极施加第二正电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第一状态；向栅极施加第二负电压的待存电压时，动态随机存储器的存储状态为第二状态；当动态随机存储器的存储状态为第一状态或第二状态时，向栅极施加第三电压，读取流经漏极的漏极电流；其中，当漏极电流为第一电流时，定义读取出的动态随机存储器为第一状态；当漏极电流为第二电流时，定义读取出的动态随机存储器为第二状态。通过上述方式，本发明的动态随机存储器不需要额外增加电容，从而保证了液晶显示器的显示效果；另外，本发明使用现有的薄膜晶体管来实现动态随机存储器，不需要额外的制程以及占用额外的面积，从而降低了液晶显示器的生产复杂度。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种应用于液晶显示器的动态随机存储器的存取方法，其特征在于，所述动态随机存储器为一具有迟滞效应的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括一栅极、一源极和一漏极，所述方法包括：
固定所述薄膜晶体管的所述源极和所述漏极之间的电压为第一电压；
向所述栅极施加第二正电压或第二负电压的待存电压以使所述动态随机存储器处于对应的存储状态，其中，所述存储状态包括第一状态和第二状态；
向所述栅极施加第三电压以读取流经所述漏极的漏极电流,其中所述第三电压为在正向扫描和反向扫描所形成的曲线中，漏极电流的差值最大处所对应的栅极电压；其中所述正向扫描即所述源极和所述漏极之间的电压为第一电压时，对栅极施加从第二负电压到第二正电压的电压信号；所述反向扫描即所述源极和所述漏极之间的电压为第一电压时，对栅极施加从第二正电压到第二负电压的电压信号；
根据所述漏极电流读取所述动态随机存储器的所述存储状态，其中，所述漏极电流包括第一电流和第二电流，所述第一电流小于所述第二电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述栅极施加待存电压以使所述动态随机存储器处于对应的存储状态的步骤包括：
向所述栅极施加所述第二正电压的所述待存电压以使所述动态随机存储器处于所述第一状态；或者
向所述栅极施加所述第二负电压的所述待存电压以使所述动态随机存储器处于所述第二状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述漏极电流读取所述动态随机存储器的所述存储状态的步骤包括：
当所述漏极电流为第一电流时，读取所述动态随机存储器的所述存储状态为所述第一状态；当所述漏极电流为第二电流时，读取所述动态随机存储器的所述存储状态为所述第二状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一状态为二进制数中的“1”，所述第二状态为二进制数中的“0”。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电流比所述第二电流小1～2个数量级。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电流和所述第一电流的差值随着所述薄膜晶体管的温度升高而变大。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管或金属氧化物薄膜晶体管。
8.一种应用于液晶显示器的动态随机存储器，其特征在于，所述动态随机存储器为一具有迟滞效应的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括一栅极、一源极和一漏极；
其中，所述源极和所述漏极之间固定为第一电压；
其中，向所述栅极施加第二正电压的待存电压时，所述动态随机存储器的存储状态为第一状态；向所述栅极施加第二负电压的待存电压时，所述动态随机存储器的存储状态为第二状态；
其中，当所述动态随机存储器的所述存储状态为所述第一状态或所述第二状态时，向所述栅极施加第三电压，读取流经所述漏极的漏极电流，所述第三电压为在正向扫描和反向扫描所形成的曲线中，漏极电流的差值最大处所对应的栅极电压；其中所述正向扫描即所述源极和所述漏极之间的电压为第一电压时，对栅极施加从第二负电压到第二正电压的电压信号；所述反向扫描即所述源极和所述漏极之间的电压为第一电压时，对栅极施加从第二正电压到第二负电压的电压信号；
其中，当所述漏极电流为第一电流时，定义读取出的所述动态随机存储器为所述第一状态；当所述漏极电流为第二电流时，定义读取出的所述动态随机存储器为所述第二状态；
其中，所述第一电流小于所述第二电流。
9.根据权利要求8所述的动态随机存储器，其特征在于，所述第一状态为二进制数中的“1”，所述第二状态为二进制数中的“0”。
10.根据权利要求8所述的动态随机存储器，其特征在于，所述薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管或金属氧化物薄膜晶体管。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: No.9-2 Tangming Avenue, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: TCL China Star Optoelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: No.9-2 Tangming Avenue, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co.,Ltd. |
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