JP5107395B2 - Display device - Google Patents
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Description
本発明はメモリ素子に関する。より詳しくは、アクティブマトリクス型の表示装置の画素駆動に好適なメモリ素子に関する。また、この様なメモリ素子を各画素に形成したアクティブマトリクス型の表示装置に関する。 The present invention relates to a memory device. More specifically, the present invention relates to a memory element suitable for pixel driving of an active matrix display device. The present invention also relates to an active matrix display device in which such a memory element is formed in each pixel.
アクティブマトリクス型の表示装置は、行状のゲート線と、列状のデータ線と、両者が交差する部分に配された画素とを備えている。各画素には液晶セルによって代表される電気光学素子と、これを駆動する薄膜トランジスタなどのアクティブ素子とが形成されている。薄膜トランジスタのゲートはゲート線に接続され、ソースはデータ線に接続され、ドレインは電気光学素子に接続されている。アクティブマトリクス型の表示装置は、ゲート線を線順次走査する一方、これに合わせて列状のデータ線に映像信号(データ)を供給することで、画素アレイに映像信号に応じた画像を表示する。 An active matrix display device includes a row-like gate line, a column-like data line, and pixels arranged at a portion where the two intersect. Each pixel is formed with an electro-optical element typified by a liquid crystal cell and an active element such as a thin film transistor for driving the element. The thin film transistor has a gate connected to the gate line, a source connected to the data line, and a drain connected to the electro-optic element. An active matrix display device scans gate lines line-sequentially, and supplies an image signal (data) to a column-shaped data line accordingly, thereby displaying an image corresponding to the image signal on a pixel array. .
アクティブマトリクス型の表示装置は、1フィールドごとにゲート線を線順次走査し、これに合わせてデータ線に映像信号を供給している。動画表示の場合、1フィールドごとに画面が切換るため、データ線は1フィールドごとに映像信号の充放電を繰り返す必要がある。アクティブマトリクス型の表示装置のパネルを駆動する際、消費電力の大半がデータ線の充放電に費やされる。 In an active matrix display device, gate lines are scanned in sequence for each field, and video signals are supplied to data lines in accordance with the scanning. In the case of moving image display, since the screen is switched for each field, the data line needs to repeat charging / discharging of the video signal for each field. When driving a panel of an active matrix display device, most of the power consumption is spent on charging / discharging data lines.
この分の消費電力を抑えるためには、画像の書き換え周波数(フィールド周波数)を落とすことが有効である。しかしながら、フィールド周波数を30〜60Hz以下に下げると、フリッカと呼ばれるちらつきが画面に発生し、表示特性が落ちることがよく知られている。そこで従来からフィールド周波数を下げることなく消費電力を節約する手段として、各画素内にメモリ機能を持たせることで、充放電回数を下げる方式が提案されている。例えば以下の特許文献1や非特許文献1に記載がある。
In order to suppress this amount of power consumption, it is effective to lower the image rewriting frequency (field frequency). However, it is well known that when the field frequency is lowered to 30 to 60 Hz or less, flicker called flicker occurs on the screen and the display characteristics deteriorate. Therefore, conventionally, as a means for saving power consumption without lowering the field frequency, a method of reducing the number of times of charging / discharging by providing a memory function in each pixel has been proposed. For example, there are descriptions in
静止画を表示している場合など、入力映像信号が変化しないときには、画素内のメモリ機能で保持したデータを表示し続けることで、データ線の充放電回数を減らし、低消費電力化する技術の研究が進んでいる。 When the input video signal does not change, such as when a still image is displayed, the data held in the memory function in the pixel continues to be displayed, reducing the number of times the data line is charged and discharged and reducing power consumption. Research is progressing.
例えば液晶パネルの画素内にメモリ機能を組み込むため、SRAMメモリ素子を各画素に集積形成する方式が提案されている。しかしながら、SRAMメモリ素子は、1ビット当たり少なくとも6個のトランジスタを使用する。したがって1画素当たり6ビッドの64階調表示とする場合、画素当たり6×6=36個のトランジスタを集積形成する必要があり、その分画素の有効開口面積を圧迫する。表示に必要なバックライトの光を透過できる画素開口面積が減るため、明るい画面が得られない。よって、従来のメモリ素子をそのまま画素に組み込もうとすると、多ビット化が困難となり高精細の多階調表示に制約が生じ、解決すべき課題となっている。 For example, in order to incorporate a memory function in a pixel of a liquid crystal panel, a method has been proposed in which SRAM memory elements are integrated in each pixel. However, SRAM memory devices use at least 6 transistors per bit. Therefore, in order to display 64 gradations of 6 bits per pixel, it is necessary to integrally form 6 × 6 = 36 transistors per pixel, and the effective opening area of the pixel is pressed accordingly. Since the pixel aperture area through which the backlight light necessary for display can pass is reduced, a bright screen cannot be obtained. Therefore, if a conventional memory element is incorporated in a pixel as it is, it is difficult to increase the number of bits, and restrictions are imposed on high-definition multi-gradation display, which is a problem to be solved.
特許文献1では、画素に組み込むメモリ機能を実現する方式として、強誘電体を用いた例が記載されている。各画素にはトランジスタなどの回路素子を形成する必要がないので、開口面積を圧迫する恐れはないが、メモリ機能を備えた強誘電体に適切な材料が乏しく、実用レベルに至っていない。データを繰り返し書き換えると、強誘電体特性や絶縁性が変化しやすく、メモリ機能の信頼性確保が困難といわれている。
In
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は画素に組み込むことが可能な超小型のメモリ素子を組み込んだアクティブマトリクス型の表示装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明にかかる表示装置は、行状のゲート線と、列状のデータ線と、両者が交差する部分に配された画素とを備え、画素は、電気光学素子と複数のメモリ素子とを含み、複数のメモリ素子は多階調データの各ビットに対応して設けられ、各メモリ素子は、データ線から供給された多階調データの各ビットに対応するデータを記憶するとともに、ゲート線から供給された信号に応じてデータを読み出し、電気光学素子は、複数のメモリ素子から読み出された多階調データに応じた輝度を呈し、メモリ素子は、薄膜トランジスタと抵抗変化素子との電気的な並列接続からなり、薄膜トランジスタは、チャネル領域と入力端と出力端とが形成された半導体薄膜、及び絶縁膜を介してチャネル領域に重なるゲート電極を有し、抵抗変化素子は、入力端側に電気的に接続された一方の導電層、出力端側に電気的に接続された他方の導電層及び一方の導電層と他方の導電層の間に配され、入力端に印加される電圧に応じて低抵抗状態と高抵抗状態とで変化する材料からなる少なくとも一層の酸化膜層を有し、複数のメモリ素子が、ゲート線から供給される信号に応じてデータを読み出す読み出し時間は、複数のメモリ素子の各メモリ素子が対応する多階調データのビットごとに異なり、メモリ素子を構成する酸化膜層は、SiO x からなり、一方の導電層と他方の導電層の何れか一方は、不純物がドープされたSiからなる。 In view of the problems of the prior art described above, the present invention aims to provide a display device of active matrix type elaborate viewing set ultra small memory device that can be incorporated into the pixel. In order to achieve this purpose, the following measures were taken. That is, a display device according to the present invention includes a row-shaped gate line, a column-shaped data line, and a pixel arranged at a portion where the two intersect, and the pixel includes an electro-optic element and a plurality of memory elements. The plurality of memory elements are provided corresponding to each bit of the multi-gradation data, and each memory element stores data corresponding to each bit of the multi-gradation data supplied from the data line and from the gate line. Data is read according to the supplied signal, the electro-optical element exhibits luminance according to the multi-gradation data read from the plurality of memory elements, and the memory element is electrically connected to the thin film transistor and the resistance change element. The thin film transistor includes a semiconductor thin film in which a channel region, an input end, and an output end are formed, and a gate electrode that overlaps the channel region through an insulating film. One conductive layer electrically connected to the end side, the other conductive layer electrically connected to the output end side, and between one conductive layer and the other conductive layer, applied to the input end A read time for reading data in response to a signal supplied from a gate line by a plurality of memory elements having at least one oxide film layer made of a material that changes between a low resistance state and a high resistance state according to a voltage is Each of the plurality of memory elements is different for each bit of the corresponding multi-gradation data, and the oxide film layer constituting the memory element is made of SiO x , and one of the one conductive layer and the other conductive layer Is made of Si doped with impurities .
本発明によれば、メモリ素子は薄膜トランジスタ(TFT)と抵抗変化素子(ReRAM)との並列接続からなる。従来のSRAMに比べ回路規模は非常に単純化されており、小型化している。また、酸化膜層をSIO x とし、片方の導電層をドープトSiとすることで、メモリ素子の長寿命化が図れる。このように小型化されたメモリ素子は、画素内に複数個組み込むことが容易であり、多ビット構成のメモリを小面積で画素に内蔵できる。従って実用的な画素サイズで多階調表示が可能なアクティブマトリクス型の表示装置が実現できる。 According to the present invention, the memory element comprises a parallel connection of a thin film transistor (TFT) and a resistance change element (ReRAM). Compared with the conventional SRAM, the circuit scale is greatly simplified and the size is reduced. Further, the life of the memory element can be extended by using the oxide film layer as SIO x and one of the conductive layers as doped Si. A plurality of such miniaturized memory elements can be easily incorporated in a pixel, and a multi-bit memory can be incorporated in a pixel with a small area. Therefore, an active matrix display device capable of multi-gradation display with a practical pixel size can be realized.
多ビットメモリを画素に内蔵可能なことから、バックライト以外のパネル消費電力の大半を占めるデータ線の充放電に要する消費電力を削減できる。よって低消費電力で駆動可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置パネルが可能になる。このような液晶パネルを携帯機器のモニタに組み込むことで、バッテリーの充電間隔の延長化のみならず、バッテリー容積の縮小が可能となり、携帯機器をより小型化することができる。 Since a multi-bit memory can be built in a pixel, it is possible to reduce power consumption required for charging / discharging data lines that occupy most of the panel power consumption other than the backlight. Accordingly, an active matrix liquid crystal display device panel that can be driven with low power consumption can be realized. By incorporating such a liquid crystal panel in a monitor of a portable device, not only can the battery charging interval be extended, but the battery volume can be reduced, and the portable device can be further miniaturized.
以下図面を参照して、発明を実施するための最良の形態(実施形態と云う)について説明する。なお説明は以下の順序で行う。
第一実施形態
第二実施形態
応用形態
第三実施形態
The best mode for carrying out the invention (referred to as embodiment) will be described below with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
First embodiment
Second embodiment
Application form
Third embodiment
〈第一実施形態〉
[全体構成]
図1は、本発明にかかるメモリ素子及び表示装置の実施形態を示す模式図である。この模式図は、アクティブマトリクス型の表示装置の1画素分を示す回路図である。画素10にメモリ素子1が含まれている。
<First embodiment>
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a memory element and a display device according to the present invention. This schematic diagram is a circuit diagram showing one pixel of an active matrix display device. The
図示するように、メモリ素子1は、薄膜トランジスタ(TFT)と抵抗変化素子(ReRAM)との並列接続からなる。TFTは、チャネル領域及びその両側に位置する入力端及び出力端(ソース及びドレイン)が形成された半導体薄膜と、絶縁膜を介してチャネル領域に重なり、制御端になるゲート電極とを有する。ReRAMは、TFTの入力端側に接続する一方の導電層と、TFTの出力端側に接続する他方の導電層と、両導電層の間に配された少なくとも1層の酸化膜層とからなる。制御端(ゲート電極)に印加される電圧に応じてTFTがオフ状態にあるとき、ReRAMは、入力端から印加される電圧に応じて、低抵抗状態(LRS)と高抵抗状態(HRS)とで変化し、対応する二値データが書き込まれる。図示の例では、TFTとReRAMとの並列接続を複数段(1)〜(6)直列接続し、各段のTFTの制御端に印加する電圧を制御して、各段のReRAMに書き込まれた二値データの読み出しを行う。
As shown in the figure, the
続いて表示装置の構成を説明する。アクティブマトリクス型の表示装置は、行状のゲート線GATEと列状のデータ線SIGと両者が交差する部分に配された画素10とを備えている。図は、1個の画素10のみを表している。この画素10は、メモリ素子1と電気光学素子とを含んでいる。図示の例では、電気光学素子は液晶セルLCである。液晶セルLCは、画素電極と対向電極と両電極の間に保持された液晶層からなる。対向電極は全画素で共通の対向電位VCOMに接続されている一方、画素電極はメモリ素子1に接続している。
Next, the configuration of the display device will be described. The active matrix display device includes a row-like gate line GATE and a column-like data line SIG, and
メモリ素子1は、データ線SIGから供給されたデータを記憶すると共に、ゲート線GATEから供給された信号に応じてデータを読み出す。電気光学素子である液晶セルLCは、記憶されたデータに応じた輝度を呈する。
The
前述したように、メモリ素子1は、TFTとReRAMとの並列接続からなる。TFTは、チャネル領域及びその両側に位置する入力端及び出力端(ソース及びドレイン)が形成された半導体薄膜と、絶縁膜を介してチャネル領域に重なり制御端になるゲート電極とを有する。ReRAMは、TFTの入力端側に接続する一方の導電層と、TFTの出力端側に接続する他方の導電層と、両導電層の間に配された少なくとも1層の酸化膜層とからなる。ゲート線GATEから制御端(ゲート電極)に印加される信号に応じてTFTがオフ状態にあるとき、ReRAMは、データ線SIGから入力端に印加されるデータに応じて、低抵抗状態LRSと高抵抗状態HRSとで変化し、このデータを記憶する。
As described above, the
本実施形態では、画素10は、データ線SIGと液晶セルLCとの間に直列接続された複数のメモリ素子(1)〜(6)を含む。各メモリ素子(1)〜(6)に対応した複数のゲート線GATE1〜GATE6により各メモリ素子(1)〜(6)を時分割的に制御して多階調に対応した多ビットデータを書き込む。さらに書き込まれた多ビットデータに応じて液晶セルLCを時分割駆動し、以って液晶セルLCの輝度を多階調制御する。
In the present embodiment, the
引き続き図1を参照して、本表示装置の動作を説明する。画素10の動作は、大別して多ビットデータ書き込み動作と多ビットデータ読み出し動作に分けられる。書き込み動作を行うため、画素10はスイッチSWを備えている。このスイッチSWも薄膜トランジスタ(TFT)からなり、一方の電流端がメモリ素子1の直列接続に連なる一方、他方の電流端には所定の基準電位Vrefが印加されている。スイッチSWの制御端(ゲート電極)には書き込み用の制御線Resetが接続されている。
With continued reference to FIG. 1, the operation of the display device will be described. The operation of the
本画素10はメモリ素子1を6個接続した6ビットメモリを用いている。具体的には6個のTFTの各々に対して並列に6個のReRAMをつなげている。各ReRAMを高抵抗状態HRSと低抵抗状態LRSとで切換えることにより、各ビットデータを記憶する。まず全てのReRAMを例えば高抵抗状態(HRS)に初期化してから、最初のメモリ素子(1)にビットデータを書き込む。具体的には、ゲート線GATE1をローレベル(Lo)にしてTFTを閉じる一方、他のメモリ素子(2)〜(6)のゲート線GATE2〜GATE6は全てハイレベル(Hi)にし、各TFTをオン状態とする。また書き込み制御線ResetもハイレベルにしてスイッチSWをオンする。これにより、最初のメモリ素子(1)のReRAMは、入力端側にはデータ線SIGからビットデータが印加され、出力端はオン状態にある後段のTFT及びSWを介して基準電位Vrefが印加されている。データ線SIGから印加されるビットデータが基準電位Vrefに対して高いレベルにあるとき(換言すると正極性の信号電圧が印加されたとき)ReRAMは高抵抗状態HRSから低抵抗状態LRSに変化する。これにより、ビットデータ1がメモリ素子(1)に書き込まれる。逆にデータ線SIGから負のデータ電圧が供給されたとき、メモリ素子(1)のReRAMは高抵抗状態HRSをそのまま維持する。即ち負極性の信号電圧が印加されると、メモリ素子(1)はビットデータ0が書き込まれたことになる。
The
続いて2番目のメモリ素子(2)にビットデータを書き込むときには、メモリ素子(2)のTFTをオフにする一方、残りのメモリ素子のTFTとSWは全てオンする。この状態で、データ線SIGから基準電位Vrefに対し正極性の信号電圧(ビットデータ1)を印加すると、メモリ素子(2)のReRAMはLRSとなりビットデータ1が書き込まれることになる。逆にデータ線SIGから供給される信号電圧がVrefに対して負極性のとき(即ちビットデータ0が供給されたとき)メモリ素子(2)のReRAMはHRSを維持し、ビットデータ0が書き込まれたことになる。この様にして以下順にメモリ素子(3)〜(6)まで、ゲート線GATE及び制御線Resetを時分割制御して、順次対応するビットデータを書き込んでいく。この様にビットデータの書き込み対象となるメモリ素子のTFTをオフ状態とする一方、残りのメモリ素子のTFTをオン状態とすることで、ビットデータを対象となるメモリ素子に書き込むことができる。
Subsequently, when writing bit data to the second memory element (2), the TFT of the memory element (2) is turned off, while the TFTs and SW of the remaining memory elements are all turned on. In this state, when a positive signal voltage (bit data 1) is applied from the data line SIG to the reference potential Vref, the ReRAM of the memory element (2) becomes LRS and the
次に多ビットデータの読み出し動作(即ち画素10の点灯動作)を説明する。読み出し動作では、書き込み用のスイッチSWはオフ状態としておく。これにより、画素10は、データ線SIGと液晶セルLCとの間に直列接続された6個のメモリ素子(1)〜(6)を含むことになる。各メモリ素子(1)〜(6)に対応した複数のゲート線GATE1〜GATE6により各メモリ素子(1)〜(6)を時分割的に制御して、多ビットデータを読み出し、これに応じて液晶セルを駆動し、以って液晶セルLCの輝度を多階調制御している。本実施形態の場合、ワンビットメモリ素子1を6個使っているので、液晶セルLCの輝度を2の6乗=64階調で制御できる。
Next, a multi-bit data read operation (that is, a lighting operation of the pixel 10) will be described. In the read operation, the write switch SW is turned off. Thereby, the
具体的には、最初のメモリ素子(1)の読み出し時間を1単位とすると、次のメモリ素子(2)の読み出し時間は2倍に設定されている。3番目のメモリ素子(3)の読み出し時間は最初のメモリ素子(1)の4倍である。この様にして読み出し時間が順次倍化され、最後のメモリ素子(6)の読み出し時間は最初のメモリ素子(1)の32倍である。ここで各メモリ素子(1)〜(6)の全てにバイナリデータ1が書き込まれていれば、液晶セルLCには全読み出し時間に渡ってデータ線SIG側から駆動電流が供給され、点灯状態におかれる。逆に全てのメモリ素子(1)〜(6)にバイナリデータ0が書き込まれていると、駆動電流が流れないため液晶セルLCは消灯状態となる。全点灯状態と全消灯状態の間では、メモリ素子(1)〜(6)に書き込まれた多ビットデータに応じ、液晶セルLCはその他ビットデータで表される時間だけ点灯状態と消灯状態が分けられる。この様にして、アクティブマトリクス型の表示装置は、各画素10のメモリ(1)〜(6)に書き込まれた多ビットデータに応じて液晶セルLCを時分割駆動し、以って液晶セルLCの輝度を多階調制御することができる。
Specifically, assuming that the read time of the first memory element (1) is one unit, the read time of the next memory element (2) is set to double. The read time of the third memory element (3) is four times that of the first memory element (1). In this way, the read time is sequentially doubled, and the read time of the last memory element (6) is 32 times that of the first memory element (1). Here, if
メモリ素子1の読み出し動作を説明するため、真理値表を参照する。図示するように、この真理値表は、横欄にゲート線GATEのレベルを取り、縦欄にReRAMの状態を取ってある。ゲート線GATEに印加される信号がハイレベルHiのとき、TFTはオン状態にあるため、ReRAMの状態に関わらず、メモリ素子1は導通状態にあって駆動電流を供給することができる。一方ゲート線GATEの制御信号がローレベルLoのとき、TFTはオフ状態である。このときにはメモリ素子1の導通/非導通は、ReRAMの状態に依存する。即ちReRAMがHRSにあるとき、並列接続したTFT及びReRAM共に高抵抗状態(ハイインピーダンス)にあるので、メモリ素子1は全体としてオフ状態となる。逆にReRAMがLRSであれば、TFTがオフであっても、電流はローインピーダンスのReRAMを通って流れるため、メモリ素子1はオン状態である。このことから、メモリ素子1は対応するTFTのゲート電位をローレベル(Lo)にすることで、メモリ素子1に書き込まれた状態を液晶セルLCに対する駆動電流の形として読み出すようになっている。例えばメモリ素子(1)のビットデータを読み出すときには、ゲート線GATE1をローレベルLoにする一方、残りのゲート線GATE2〜GATE6はハイレベルHiにしておけばよい。この様にすれば、メモリ素子(1)のOFF/ON状態に依存して、液晶セルLCとデータ線SIGとの間の電流路のOFF/ONを切換えることができる。
In order to explain the read operation of the
[抵抗変化素子の構成例1]
図2は、ReRAMの具体的な構成例を示す模式図である。ReRAMの低抵抗状態LRSを左側に示し、高抵抗状態HRSを右側に示してある。図示するように、抵抗変化素子ReRAMは、一対の導電層とその間に配された少なくとも1個の酸化膜層とからなる。図示の例では、一対の導電層はいずれも金属Ptからなり、その間に2層の金属酸化膜PCMO、YBCOが形成されている。即ち本例では酸化膜層が金属酸化物からなる。下側のPt層を基準にして上側のPt層に例えば+18Vの正極性の電圧を印加すると、ReRAMはLRSとなる。逆に下側のPt層を基準として上側のPt層に負極性の電圧を印加すると、ReRAMは状態がLRSからHRSに切換る。
[Configuration example 1 of variable resistance element]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a specific configuration example of the ReRAM. The low resistance state LRS of ReRAM is shown on the left and the high resistance state HRS is shown on the right. As shown in the figure, the resistance change element ReRAM includes a pair of conductive layers and at least one oxide film layer disposed therebetween. In the illustrated example, each of the pair of conductive layers is made of metal Pt, and two layers of metal oxide films PCMO and YBCO are formed therebetween. That is, in this example, the oxide film layer is made of a metal oxide. When a positive voltage of, for example, + 18V is applied to the upper Pt layer with reference to the lower Pt layer, the ReRAM becomes LRS. Conversely, when a negative voltage is applied to the upper Pt layer with reference to the lower Pt layer, the ReRAM switches from LRS to HRS.
図2の下側に、ReRAMの電気特性を示す。このグラフは横軸に印加パルス回数を取り、縦軸に電気抵抗を取ってある。極性を切換えながら振幅が18Vのパルスを印加したとき、一対のPt層の両端に現れる電気抵抗を測定した結果である。グラフから明らかなように、ReRAMは印加パルスの極性に応じて低抵抗状態と高抵抗状態との間で切換る。しかも低抵抗状態及び高抵抗状態は、印加電圧を解除しても、そのまま維持される。例えば正極性のパルスを印加してReRAMがLRSになると、その後印加パルスを解除したあとでも、ReRAMはLRSを維持している。このあと負極性のパルスを印加すると、ReRAMは始めてLRSからHRSに状態が切換る。このあと印加パルスが解除されても、ReRAMはHRSを保持する。 The lower side of FIG. 2 shows the electrical characteristics of ReRAM. In this graph, the horizontal axis represents the number of applied pulses, and the vertical axis represents electric resistance. This is a result of measuring electrical resistance appearing at both ends of a pair of Pt layers when a pulse having an amplitude of 18 V is applied while switching the polarity. As is apparent from the graph, the ReRAM switches between a low resistance state and a high resistance state depending on the polarity of the applied pulse. Moreover, the low resistance state and the high resistance state are maintained as they are even when the applied voltage is released. For example, when a positive pulse is applied and the ReRAM becomes LRS, the ReRAM maintains the LRS even after the applied pulse is released thereafter. Thereafter, when a negative pulse is applied, the ReRAM is switched from LRS to HRS for the first time. Thereafter, even if the applied pulse is released, the ReRAM holds the HRS.
なおReRAMの層構造は図2に示した例に限られない。薄膜積層型の抵抗変化素子としては、Pt/TiO/Pt、Pt/NiO/Pt、Pt/NiO/TiO/Pt、W/GdO/CuTe/W、Ag/PCMO/Pt、TiN/CuO/Cuなどが挙げられる。 The ReRAM layer structure is not limited to the example shown in FIG. Thin film laminated resistance change elements include Pt / TiO / Pt, Pt / NiO / Pt, Pt / NiO / TiO / Pt, W / GdO / CuTe / W, Ag / PCMO / Pt, TiN / CuO / Cu, etc. Is mentioned.
[製造工程]
図3−1〜図3−3を参照して、本発明にかかるメモリ素子の製造方法を詳細に説明する。図3−1はメモリ素子の製造工程図であり、左側にTFTの製造プロセスを表し、右側にReRAMの製造プロセスを表している。TFT及びReRAMは薄膜プロセスを用いて基板101の上に同時に集積形成されていく。なお本実施形態では、TFTはボトムゲート構造である。
[Manufacturing process]
A method for manufacturing a memory device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3A is a manufacturing process diagram of a memory element, where a TFT manufacturing process is shown on the left side and a ReRAM manufacturing process is shown on the right side. TFTs and ReRAMs are integrated and formed simultaneously on the
まず最初の工程Aで、ガラスなどの絶縁性基板101の上に金属膜102を例えばスパッタ法で90nm成膜する。この金属膜102は所定の形状にパタニングされて、TFTのゲート電極となる。またReRAM側でも金属膜102は接続用の配線となるように確保される。パタニングされた金属膜102を被覆するように絶縁膜103を成膜する。この絶縁膜103はTFT側でゲート絶縁膜となるものである。この絶縁膜103は例えばチッ化シリコン膜50nmと酸化シリコン膜50nmの2層構造からなり、CVDで成膜される。さらにその上にアモルファスシリコンからなる半導体薄膜104を50nmの厚みでプラズマCVD法により成膜する。ゲート絶縁膜103及び半導体薄膜104はプラズマCVD法で連続成膜される。
First, in the first step A, a
工程Bに進み、エキシマレーザを照射してアモルファスシリコン薄膜104をポリシリコン薄膜104に転換する。
Proceeding to Step B, the excimer laser is irradiated to convert the amorphous silicon
工程Cに進み、ポリシリコン膜105に不純物を所定濃度で注入し、ソース領域Sやドレイン領域Dを形成する。この不純物注入は選択的に行われ、ゲート電極の直上に位置するポリシリコン膜105の部分には不純物が注入されずにチャネル領域CHとなる。チャネル領域CHとソース領域Sの間には低濃度不純物領域(LDD)が形成される。同様にチャネル領域CHとドレイン領域Dの間にもLDDが形成される。さらにRTA装置を用いて注入した不純物を活性化させる。続いてポリシリコン膜105を島状にパタニングして、TFTの素子領域とする。その際、ReRAM側はポリシリコン膜は不要であるので、全面的に除去されている。この様にして形成されたボトムゲート構造のTFTを被覆するように層間絶縁膜106が全面的に成膜される。例えば酸化シリコン膜300nmとチッ化シリコン膜300nmからなる2層の絶縁膜106を例えばプラズマCVD法で成膜する。さらにポリシリコン膜105を水素化するため、400℃程度のアニールを行う。
Proceeding to step C, an impurity is implanted into the
続いて図3−2の工程Eに進み、基板101をフォトレジスト110で全面的に被覆する。このフォトレジスト110をフォトリソグラフィでパタニングする。パタニングされたフォトレジスト110を介して絶縁膜103及び106をドライエッチングし、ReRAM側に開口を設ける。さらにフォトレジスト110を残したまま、金属、金属酸化物、金属を順次蒸着し、開口内に多層薄膜構成のReRAM107を作成する。図から明らかなように、ReRAMの下側導体膜は、金属配線102にコンタクトしている。ReRAM107は、例えば図2に示した様にPt/PCMO/YBCO/Ptの4層構成である。
Subsequently, the process proceeds to step E in FIG. 3B, and the
工程Fに進み、使用済みとなったフォトレジスト110を除去する。これにより金属及び金属酸化物の積層は基板101からリフトオフされ、絶縁膜106に開口したコンタクト内のみにReRAM107が残る。
Proceeding to step F, the used
工程Gに進み、絶縁膜103,106を再び別のフォトレジストを用いてドライエッチングし、コンタクトホールを設ける。TFT側では、層間絶縁膜106に、ソース領域Sに連通するコンタクトホールと、ドレイン領域Dに連通するコンタクトホールが開口する。ReRAM側では、金属配線102に連通する追加のコンタクトホールが絶縁膜106,103に形成される。
Proceeding to step G, the insulating
図3−3の工程Hに進み、層間絶縁膜106の上に金属配線となる3層の金属膜が形成される。この3層金属膜は、例えば下層チタン50nm、中層アルミニウム500nm、上層チタン50nmの構成となっている。この金属膜を所定の形状にパタニングして配線108とする。TFT側では、ソース領域Sに接続する配線108と、ドレイン領域Dにコンタクトする配線108が形成される。一方ReRAM側では、上側の導電層にコンタクトする金属配線108と金属配線102を介して下側の導電層に接続する金属配線108が形成される。ここでReRAM107の上側導電層は金属配線108を介してTFTのソースS側の配線108に接続している。一方ReRAMの下側導電層は金属配線102及び108を介して、TFTのドレインD側の金属配線108に接続している。この様にして、TFTとReRAMは互いに並列接続されることになる。その際、TFTとReRAMは、ゲート電極と同層の配線102を介して互いに接続される。換言すると本実施形態では、ゲート電極となる金属層を一部配線に利用することで、ReRAMとTFTを同一の絶縁基板101上で互いに電気接続している。
Proceeding to Step H in FIG. 3C, a three-layer metal film to be a metal wiring is formed on the
なお図示しないが工程Hのあと、TFT及びReRAMを被覆するように有機平坦化膜を成膜する。この有機平坦化膜に、TFTのドレイン領域Dに連通するコンタクトを開口する。そのあと有機平坦化膜の上に透明導電膜ITOを成膜し、所定の形状に加工して画素電極とする。この画素電極は有機平坦化膜に開口したコンタクトを介してTFTのドレインD側に接続する。この様にして、TFTとReRAMの並列接続からなるメモリ素子を画素に内蔵したアクティブマトリクス型表示装置を作成することができる。 Although not shown, after step H, an organic planarizing film is formed so as to cover the TFT and ReRAM. A contact communicating with the drain region D of the TFT is opened in the organic planarizing film. Thereafter, a transparent conductive film ITO is formed on the organic flattening film and processed into a predetermined shape to form a pixel electrode. This pixel electrode is connected to the drain D side of the TFT through a contact opened in the organic planarization film. In this manner, an active matrix display device in which a memory element composed of a parallel connection of TFT and ReRAM is incorporated in a pixel can be produced.
〈第二実施形態〉
[製造工程]
図4−1〜図4−3を参照して本発明にかかる表示装置の製造方法の第二実施形態を説明する。本実施形態は、画素側にメモリ素子を形成すると共に、画素を駆動する周辺回路側にもメモリ素子を形成している。図4−1〜図4−3の工程図では、左側に画素部の形成工程を現し、右側に周辺回路部の作成工程を表してある。但し画素部及び周辺回路部は絶縁基板上で同時に半導体プロセスを用いて形成されていく。なお図3−1〜図3−3に示した先の実施形態と異なり、本実施形態ではトップゲート構造のTFTを形成している。
<Second embodiment>
[Manufacturing process]
A second embodiment of the method for manufacturing a display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a memory element is formed on the pixel side, and a memory element is also formed on the peripheral circuit side for driving the pixel. In the process diagrams of FIGS. 4A to 4C, the pixel part forming process is shown on the left side, and the peripheral circuit part creating process is shown on the right side. However, the pixel portion and the peripheral circuit portion are simultaneously formed on the insulating substrate using a semiconductor process. Unlike the previous embodiment shown in FIGS. 3-1 to 3-3, in this embodiment, a TFT having a top gate structure is formed.
図4−1に示すように、最初の工程Aでまず絶縁性の基板201の上にバッファ層202及びアモルファスシリコン層203をプラズマCVD方で連続成膜する。アモルファスシリコン膜203は例えば50nmの厚みを有する。このアモルファスシリコン膜203にエキシマレーザを照射してポリシリコン膜203に転換する。
As shown in FIG. 4A, in the first step A, first, a
工程Bに進み、ポリシリコン膜203をゲート絶縁膜204で被覆する。このゲート絶縁膜204は、例えばシリコン酸化膜あるいはシリコンチッ化膜からなる。
Proceeding to Step B, the
工程Cに進み、ゲート絶縁膜204の上に導電膜205を成膜する。この導電膜205は高融点金属材料もしくは導電性ポリシリコン膜からなる。
Proceeding to Step C, a
工程Dに進み、導電膜205を所定の形状にパタニングして、ゲート電極に加工する。図示するように、ゲート電極205は、画素領域と周辺回路領域の両方に形成される。なお絶縁基板201の左側は画素が形成される領域であり、右側は周辺回路が形成される領域となっている。これを明らかにするため、絶縁基板201の中央を境界線で分けてある。
Proceeding to step D, the
図4−2の工程Eに進み、ゲート電極205をマスクとして絶縁膜204を介し、ポリシリコン膜203に不純物を選択的に注入する。これにより、ポリシリコン膜203に、ソース領域S及びドレイン領域Dが形成される。またゲート電極205の直下には不純物が注入されないチャネル領域CHが形成される。加えてチャネル領域CHとソース領域Sの間には不純物が低濃度で注入されたLDD領域が設けられる。またチャネル領域CHとドレイン領域Dの間にもLDD領域が設けられる。この様にして、トップゲート構造のTFTが、絶縁性基板201の素子領域側及び周辺回路領域側に集積形成される。なおポリシリコン膜203は個々のTFTの素子領域の形状に合わせて島状にパタニングされる。
Proceeding to step E in FIG. 4B, impurities are selectively implanted into the
工程Fに進みTFTを層間絶縁膜206で被覆する。この層間絶縁膜206は、例えば酸化シリコン膜300nmとチッ化シリコン膜300nmの積層からなり、プラズマCVD法で成膜される。続いて400℃程度のアニールを行い、ポリシリコン膜203を水素化する。
Proceeding to Step F, the TFT is covered with the
工程Gに進み、層間絶縁膜206の上にフォトレジスト210を塗布し、フォトリソグラフィで所定の形状にパタニングする。パタニングされたフォトレジスト210をマスクとして層間絶縁膜206をドライエッチングし、コンタクトホールを開口する。このコンタクトホールは、TFTのドレイン領域Dに連通している。さらにフォトレジスト210を残したまま金属膜と金属酸化物膜の積層を連続成膜してReRAM207をコンタクトホール内に形成する。図示するように、ReRAM207の下側導電層は、TFT205のドレイン領域Dとコンタクトしている。なお工程Gで形成されるReRAM207は、例えばPt/TiO/Pt、Pt/NiO/Pt、Pt/NiO/TiO/Pt、W/GdO/CuTe/W、Ag/PCMO/Pt、TiN/CuO/Cuなどからなる。
Proceeding to Step G, a
工程Hに進み、使用済みとなったフォトレジスト210を除去したあと、新しいフォトレジスタ210’を塗布する。このフォトレジスト210’をフォトリソグラフィでパタニングする。パタニングされたフォトレジスト210’をマスクとして再び層間絶縁膜206及びゲート絶縁膜204をドライエッチングし、TFTのソース領域Sに連通するコンタクトホールを開口する。
Proceeding to Step H, after removing the used
図4−3の工程Iに進み、使用済みとなったフォトレジスト210’を除去したあと、層間絶縁膜206の上に金属膜208を積層する。この金属膜208は、例えば下層チタン50nm、中層アルミニウム500nm及び上層チタン50nmの積層構造からなる。この金属膜を所定の形状にパタニングして、金属配線208とする。図示するように、この金属配線208によって、ReRAMの上側導電層はTFTのソース領域Sに接続される。一方ReRAM207の下側導電層は直接TFTのドレイン領域Dにコンタクトしている。この様に本実施形態では、TFTとReRAMとが、チャネル領域CHが形成された半導体薄膜203と同層の配線(即ちドレイン領域D)を介して互いに接続されている。
Proceeding to Step I in FIG. 4C, the used
同一基板201の上で画素領域にTFTとReRAMの並列接続からなるメモリ素子が形成されると共に、周辺回路領域にもTFTとReRAMの並列接続からなるメモリ素子が形成される。この周辺回路は、画素側に形成されたゲート線及びデータ線を駆動するための駆動回路を含んでいる。この駆動回路は回路素子として上述したTFTとReRAMの並列接続からなるメモリ素子を含んでいる。このメモリ素子は例えば駆動回路内部で階調データの保持に使われる。
On the
図5は、本発明の効果を示すグラフである。横軸に画素数を取り、縦軸に消費電力を取ってある。画素数が120×60のパネルの場合、画素メモリを使用しないとその消費電力は20mW程度になる。このパネルに画素メモリを本発明にしたがって組み込むと、その消費電力は0.1mW以下となり、大きな低消費電力化が達成でき、携帯機器のディスプレイなどの用途に好適である。同様に170×220画素のパネルでも、画素メモリ使用による消費電力の節約分は非常に大きなものであり、このことはQVGA規格のパネルでも同様である。 FIG. 5 is a graph showing the effect of the present invention. The horizontal axis represents the number of pixels, and the vertical axis represents power consumption. In the case of a panel having 120 × 60 pixels, the power consumption is about 20 mW if the pixel memory is not used. When a pixel memory is incorporated in this panel according to the present invention, the power consumption is 0.1 mW or less, and a large reduction in power consumption can be achieved, which is suitable for applications such as displays for portable devices. Similarly, even in a panel of 170 × 220 pixels, the power saving due to the use of the pixel memory is very large, and this is the same in the panel of the QVGA standard.
〈応用形態〉
図6は本発明が適用されたテレビであり、フロントパネル12、フィルターガラス13等から構成される映像表示画面11を含み、本発明の表示装置をその映像表示画面11に用いることにより作製される。
<Application form>
FIG. 6 shows a television to which the present invention is applied, which includes a
図7は本発明が適用されたデジタルカメラであり、上が正面図で下が背面図である。このデジタルカメラは、撮像レンズ、フラッシュ用の発光部15、表示部16、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター19等を含み、本発明の表示装置をその表示部16に用いることにより作製される。
FIG. 7 shows a digital camera to which the present invention is applied, in which the top is a front view and the bottom is a rear view. This digital camera includes an imaging lens, a
図8は本発明が適用されたノート型パーソナルコンピュータであり、本体20には文字等を入力するとき操作されるキーボード21を含み、本体カバーには画像を表示する表示部22を含み、本発明の表示装置をその表示部22に用いることにより作製される。
FIG. 8 shows a notebook personal computer to which the present invention is applied. The
図9は本発明が適用された携帯端末装置であり、左が開いた状態を表し、右が閉じた状態を表している。この携帯端末装置は、上側筐体23、下側筐体24、連結部(ここではヒンジ部)25、ディスプレイ26、サブディスプレイ27、ピクチャーライト28、カメラ29等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイ26やサブディスプレイ27に用いることにより作製される。本発明の表示装置は、多ビットメモリを画素に内蔵可能なことから、バックライト以外のパネル消費電力の大半を占めるデータ線の充放電に要する消費電力を削減できる。よって低消費電力で駆動可能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置パネルが可能になる。このような液晶パネルを携帯端末機器のモニタに組み込むことで、バッテリーの充電間隔の延長化のみならず、バッテリー容積の縮小が可能となり、携帯端末機器をより小型化することができる。
FIG. 9 shows a portable terminal device to which the present invention is applied. The left side shows an open state and the right side shows a closed state. The portable terminal device includes an
図10は本発明が適用されたビデオカメラであり、本体部30、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ34、撮影時のスタート/ストップスイッチ35、モニター36等を含み、本発明の表示装置をそのモニター36に用いることにより作製される。
FIG. 10 shows a video camera to which the present invention is applied. The video camera includes a
〈第三実施形態〉
[抵抗変化素子の構成例2]
図11−1は、抵抗変化素子ReRAMの他の構成例を示す模式図である。図示するように、抵抗変化素子ReRAMは、一対の導電層とその間に配された少なくとも1個の酸化膜層とからなる。本例では、上側の導電層が、Ti/Al/Ti/CuTeの四層構造になっている。このうち、Ti/Al/Tiの三層は、通常の薄膜半導体装置などで配線層として多用されている複合金属膜である、四層目のCuTe合金層が抵抗変化素子の機能層となる。
<Third embodiment>
[Configuration example 2 of variable resistance element]
FIG. 11A is a schematic diagram illustrating another configuration example of the variable resistance element ReRAM. As shown in the figure, the resistance change element ReRAM includes a pair of conductive layers and at least one oxide film layer disposed therebetween. In this example, the upper conductive layer has a four-layer structure of Ti / Al / Ti / CuTe. Of these, the third layer of Ti / Al / Ti is a composite metal film frequently used as a wiring layer in an ordinary thin film semiconductor device or the like, and the fourth CuTe alloy layer is a functional layer of the resistance change element.
一方、下側の導電層(電極層)は、金属Moからなる。高融点金属であるMoは通常の薄膜トランジスタ製造プロセスで、例えばゲート電極やゲート配線として多用されている。なお、上側電極及び下側電極の区別は便宜上であって、実際の構造では上下の関係は図示の例に限定されない。 On the other hand, the lower conductive layer (electrode layer) is made of metal Mo. Mo, which is a refractory metal, is often used as a gate electrode or a gate wiring in a normal thin film transistor manufacturing process. Note that the distinction between the upper electrode and the lower electrode is for convenience, and the vertical relationship is not limited to the illustrated example in the actual structure.
上下の導電層に挟まれた中間の酸化膜層は、GdOxからなる。この金属酸化物は、通常の薄膜半導体プロセスではなじみのない材料である。かかる構成で図示のように、下側の導電層を基準にして上側の導電層に正極性のセット電圧Eを印加すると、ReRAMは低抵抗状態LRSにセットされる。すなわち、導電層CuTeに含まれるCu原子がセット電圧に応じて酸化膜層GdOxに移動し、微細な電流路(フィラメント)を形成する。これにより酸化膜層GdOxの電気抵抗が低下し、低抵抗状態LRSになる。 The intermediate oxide film layer sandwiched between the upper and lower conductive layers is made of GdO x . This metal oxide is an unfamiliar material in a normal thin film semiconductor process. With this configuration, as shown in the figure, when a positive set voltage E is applied to the upper conductive layer with reference to the lower conductive layer, the ReRAM is set to the low resistance state LRS. That is, Cu atoms contained in the conductive layer CuTe move to the oxide film layer GdO x in accordance with the set voltage, thereby forming a fine current path (filament). As a result, the electrical resistance of the oxide film layer GdO x is lowered to the low resistance state LRS.
一方、上下の導電層に印加する電圧の極性を反転すると、酸化膜層GdOx中に移動したCu原子が導電層CuTe中に戻り、微細な電流路は解消する。この負極性のリセット電圧の印加により、抵抗変化素子ReRAMはリセットされ、高抵抗状態HRSになる。しかしながら、実際にはリセット電圧の印加により、下側の導電層から金属Mo原子が酸化膜層GdOx中に拡散しその電気抵抗を下げてしまう。この金属Moのマイグレレーションは、セット/リセット動作の繰り返しにより進行し、やがてLRSからHRSへのリセットが不能になって寿命が尽きる。又、酸化物GdOxは通常の薄膜半導体プロセスにおいて他の材料と整合性が乏しく、又加工性にも難がある。 On the other hand, when the polarity of the voltage applied to the upper and lower conductive layers is reversed, the Cu atoms moved into the oxide film layer GdO x return to the conductive layer CuTe, and the fine current path is eliminated. By applying this negative reset voltage, the variable resistance element ReRAM is reset to a high resistance state HRS. However, in reality, application of the reset voltage causes metal Mo atoms to diffuse into the oxide film layer GdO x from the lower conductive layer and lower its electrical resistance. This migration of the metal Mo proceeds by repeating the set / reset operation, and eventually the reset from the LRS to the HRS becomes impossible and the life ends. In addition, the oxide GdO x has poor consistency with other materials in a normal thin film semiconductor process, and has difficulty in workability.
[抵抗変化素子の構成例3]
図11−2は、抵抗変化素子ReRAMの別の構成例を示す模式図である。基本的には図11−1に示した例に類似しているが、中間の酸化膜層と下側の導電層の構成が異なる。本例では、中間の酸化膜層はGdOxに代えてSiOxを用いている。SiOxは、薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜やパシベーション膜として広く使われている。また下側の導電層は、高融点金属Moに代えて不純物を高濃度にドーピングして導電性を持たせたシリコンSi(ドープトSi)を用いている。ドープトSiは、TFTのソース/ドレイン電極や配線材料として広く用いられている。
[Configuration Example 3 of Resistance Change Element]
FIG. 11B is a schematic diagram illustrating another configuration example of the variable resistance element ReRAM. Basically, it is similar to the example shown in FIG. 11A, but the structure of the intermediate oxide film layer and the lower conductive layer is different. In this example, the intermediate oxide film layer uses SiO x instead of GdO x . SiO x is widely used as a gate insulating film or a passivation film of the thin film transistor TFT. The lower conductive layer is made of silicon Si (doped Si) doped with impurities at a high concentration to give conductivity instead of the refractory metal Mo. Doped Si is widely used as a source / drain electrode and wiring material of TFT.
本例では酸化膜層をSiOxとし、下側の導電層をドープトSiとすることで、ReRAMの長寿命化を図っている。本例の構成では、下側の導電層から中間の酸化膜層へのマイグレーションが起こりにくい。仮にSi原子が酸化膜層SiOxに拡散しても、酸化膜層の低抵抗化は起こりにくい。これにより、図11−1に示した例よりも寿命を長くできる。 In this example, the life of the ReRAM is extended by using SiO x as the oxide film layer and doped Si as the lower conductive layer. In the configuration of this example, migration from the lower conductive layer to the intermediate oxide film layer hardly occurs. Even if Si atoms diffuse into the oxide film layer SiO x , the resistance of the oxide film layer is hardly lowered. Thereby, a lifetime can be made longer than the example shown to FIGS.
[メモリ素子の構成]
図11−3は、本発明にかかるメモリ素子の第三実施形態を示す模式的な断面図である。基本的には、図4−3に示した第二実施形態と類似している。異なる点は、抵抗変化素子207の構成である。本実施形態は、抵抗変化素子207として図11−2に示した構成を採用している。すなわち、抵抗変化素子207は、上側導電層として、Ti/Al/Tiの三層構造からなる金属膜208とCuTeの合金層とを重ねた積層となっている。ここで、Ti/Al/Tiの三層構造からなる金属膜208は、TFT205の配線として使われており、TFTプロセスでは多用されている。
[Configuration of memory element]
FIG. 11C is a schematic cross-sectional view showing the third embodiment of the memory element according to the present invention. Basically, it is similar to the second embodiment shown in FIG. The difference is the configuration of the
一方、下側の導電層は、ポリシリコン膜203で形成されている。このポリシリコン膜203は不純物を高濃度でドープして導電性を付与したものである。本例では、この下側導電層は、TFTのドレイン領域を構成するポリシリコン膜203の延長部分に相当する。このように、TFTのドレイン電極をReRAMの電極層と共用することで、メモリ素子の集積密度を上げることができる。
On the other hand, the lower conductive layer is formed of a
中間の酸化膜層は、SiOxからなる。このSiOxは、例えばポリシリコン膜203の表面を熱酸化して得られる。あるいは、ポリシリコン膜203の上にPECVD(プラズマ化学気相成長法)もしくはスパッタリングで形成する。これらの成膜方法は、TFTプロセスで広く用いられている。以上の説明から明らかなように、本実施形態の抵抗変化素子は、CuTeを除く全ての材料が通常のTFTプロセスで広く使われており、TFTとReRAMの組み合わせからなるメモリ素子を集積形成する上で好適な材料である。
The intermediate oxide film layer is made of SiO x . This SiO x is obtained, for example, by thermally oxidizing the surface of the
1・・・メモリ素子、10・・・画素、TFT・・・薄膜トランジスタ、ReRAM・・・抵抗変化素子、LC・・・液晶セル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記画素は、電気光学素子と複数のメモリ素子とを含み、
前記複数のメモリ素子は多階調データの各ビットに対応して設けられ、各メモリ素子は、前記データ線から供給された前記多階調データの各ビットに対応するデータを記憶するとともに、前記ゲート線から供給された信号に応じて前記データを読み出し、
前記電気光学素子は、前記複数のメモリ素子から読み出された前記多階調データに応じた輝度を呈し、
前記メモリ素子は、薄膜トランジスタと抵抗変化素子との電気的な並列接続からなり、
前記薄膜トランジスタは、チャネル領域と入力端と出力端とが形成された半導体薄膜、及び絶縁膜を介して前記チャネル領域に重なるゲート電極を有し、
前記抵抗変化素子は、前記入力端側に電気的に接続された一方の導電層、前記出力端側に電気的に接続された他方の導電層及び前記一方の導電層と前記他方の導電層の間に配され、前記入力端に印加される電圧に応じて低抵抗状態と高抵抗状態とで変化する材料からなる少なくとも一層の酸化膜層を有し、
前記複数のメモリ素子が、前記ゲート線から供給される信号に応じて前記データを読み出す読み出し時間は、前記複数のメモリ素子の各メモリ素子が対応する前記多階調データのビットごとに異なり、
前記メモリ素子を構成する前記酸化膜層は、SiO x からなり、前記一方の導電層と前記他方の導電層の何れか一方は、不純物がドープされたSiからなる、
表示装置。 A row-shaped gate line, a column-shaped data line, and a pixel arranged at a portion where both intersect,
The pixel includes an electro-optic element and a plurality of memory elements,
Said plurality of memory elements is provided corresponding to each bit of the multi-tone data, each memory element may store data corresponding to each bit of the multi-tone data supplied from the data line, wherein Read the data according to the signal supplied from the gate line,
The electro-optic element exhibits luminance according to the multi-gradation data read from the plurality of memory elements ,
The memory element comprises an electrically parallel connection of a thin film transistor and a resistance change element,
The thin film transistor includes a semiconductor thin film in which a channel region, an input end, and an output end are formed, and a gate electrode that overlaps the channel region through an insulating film,
The variable resistance element includes one conductive layer electrically connected to the input end side, the other conductive layer electrically connected to the output end side, and the one conductive layer and the other conductive layer. disposed between, having at least one layer of oxide film layer made of varying materials and the low resistance state and high resistance state in response to a voltage applied to said input terminal,
Said plurality of memory elements, before reading time for reading the data in accordance with a signal supplied from Kige over preparative lines for each bit of the multi-tone data each memory element of said plurality of memory elements corresponding Differently
The oxide film layer constituting the memory element is made of SiO x , and one of the one conductive layer and the other conductive layer is made of Si doped with impurities,
Display device.
前記不純物がドープされた導電層の不純物濃度は、前記酸化膜層の不純物濃度よりも高い、請求項1から請求項3の何れか一項に記載の表示装置。 4. The display device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the conductive layer doped with the impurity is higher than an impurity concentration of the oxide film layer. 5.
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