專利名稱：集成的數(shù)字化寫字板和顯示設(shè)備以及操作方法
在題為“采用磁隨機存取存儲器陣列的基于觸筆的輸入裝置”的共同未決美國專利申請?zhí)枺撸撸?HP檔案號10019665-1)以及題為“集成的數(shù)字化寫字板和彩色顯示設(shè)備以及操作方法”的共同未決美國專利申請?zhí)枺撸撸?HP檔案號100200450-1)中描述了磁隨機存取存儲器陣列方面的另外兩個申請，這里通過引用將其公開內(nèi)容結(jié)合到本文中。
集成的數(shù)字化儀-顯示系統(tǒng)僅在它們是共面的并在裝在共同裝置中的意義上是集成的。它們的集成并非是由于需要信號處理器將數(shù)字化儀所產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換成與顯示器兼容的顯示信號而進行的。因此，即使在用于在數(shù)字化儀所在的同一顯示表面上進行直接輸入的集成數(shù)字化儀-顯示系統(tǒng)的最簡單形式中，也涉及了附加電路和復(fù)雜性。
先有技術(shù)中存在若干種觸筆輸入數(shù)字化裝置。其中一類涉及觸筆尖與電容-電阻陣列的直接接觸。在將諸如金屬筆尖或者即使是用戶的手指的觸筆尖放置在數(shù)字化墊板的所選區(qū)域附近時，墊板中的電容-電阻電路檢測觸筆的位置，并根據(jù)眾所周知的基于柵格陣列的數(shù)學(xué)公式來計算其位置。電容-電阻陣列通常用于諸如便攜式數(shù)字化儀屏幕或指壓鼠標(biāo)墊等裝置中的較小區(qū)域。
第二種先有技術(shù)系統(tǒng)采用了電磁數(shù)字化儀，在用戶輸入數(shù)據(jù)或執(zhí)行所希望動作的過程中，它與磁筆尖觸筆或電磁場發(fā)生觸筆進行交互作用。觸筆尖與數(shù)字化儀中的磁場配合以傳遞來自用戶的信息和數(shù)據(jù)。交線柵格通常產(chǎn)生一個磁場，該磁場能夠由觸筆所產(chǎn)生的磁場主動或被動地進行修改。交叉線能夠檢測到筆尖的磁場，以便產(chǎn)生響應(yīng)信號，或者能夠在交互作用過程中產(chǎn)生由觸筆改變的磁場。
另一個實施例是這樣一種觸筆，它具有RF發(fā)射機，以便向數(shù)字化陣列發(fā)送信號，然后它利用陣列中的接收電路來檢測所發(fā)射的信號?；蛘撸瑝|板位置可以加上涂層，從而觸筆所產(chǎn)生的RF信號與陣列交互作用并由觸筆中的接收機接收。
此外，備選實施例可以結(jié)合一個諸如可見光或紅外光的光源，將其放置在觸筆尖中以從墊板反射回來。觸筆使用諸如CCD(電荷耦合器件)照相機的成像裝置，從而以光學(xué)方式檢測返回信號，從而檢測觸筆與數(shù)字化儀交互作用的位置。然后，系統(tǒng)對所接收信號及位置進行處理并解碼，以便確定適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?br> 這些系統(tǒng)中的每一個都有其可取之處，不過，它們都存在一些局限，使其難以或不希望得到使用。例如，直接接觸技術(shù)在正常操作期間易產(chǎn)生擦傷及磨損，并且比其它技術(shù)的耐用性要低。
線柵電磁技術(shù)的實現(xiàn)是昂貴的，并且較大分辨率要求許多獨立的導(dǎo)線。另外，電磁數(shù)字化儀在線柵傳感器后面通常需要平面磁性材料來對系統(tǒng)進行雜散磁效應(yīng)屏蔽。在便攜式使用中，它使實現(xiàn)這種技術(shù)的系統(tǒng)的技術(shù)超過所需重量。在基于光的系統(tǒng)，觸筆需要連線到數(shù)字化儀陣列，并必須將產(chǎn)生光源所需的復(fù)雜電子線路以及CCD攝像機結(jié)合進來并擴展來實現(xiàn)這種觸筆。
各種先有技術(shù)數(shù)字化技術(shù)共同的一個缺點在于數(shù)字化陣列必須始終加電，以便保持用戶的觸筆與數(shù)字化儀的交互作用。此外，用戶還必須將信息保存到長期存儲器、例如計算機系統(tǒng)的硬盤驅(qū)動器中，以便保存用戶觸筆會話的內(nèi)容。另外，在便攜式裝置中，用戶的輸入同樣也必須存儲在長期存儲器中而不能保持在通常被顯示系統(tǒng)覆蓋的數(shù)字化儀上，以便使用戶能夠在重新啟動設(shè)備時保持最近的信息，除非提供了電源將信息保存在存儲器中。
數(shù)字化陣列與顯示系統(tǒng)配合工作，以便提供同時拖動并查看結(jié)果的便捷方法。例如，數(shù)字化陣列可以用氧化銦錫顯示面板覆蓋，從而在用戶使用觸筆與數(shù)字化儀接觸時，圖像在用戶與其交互作用時立即顯示在觸筆之下。它使用戶能夠與屏幕交互作用，好象與實時數(shù)據(jù)在進行交互或者用筆在真正的書寫板上書寫一樣。這些技術(shù)始終要求使用輸入信號處理器，該處理器與數(shù)字化儀配合，通過電磁脈沖、光脈沖、電阻交互作用或者所用的系統(tǒng)來接收用戶輸入，以便對信號進行處理，從而顯示在顯示設(shè)備部分。
因此，所需要的是一種改進的數(shù)字化設(shè)備，它具有優(yōu)于先有技術(shù)系統(tǒng)的分辯率，更易于制造，并且在實際使用中更為耐用。此外，所需要的是一種數(shù)字化儀設(shè)備，它能夠與顯示裝置集成，并能夠采用相同的處理方法和技術(shù)與顯示器一起作為場致發(fā)光設(shè)備制造。
本發(fā)明還包括一種在本發(fā)明的集成的數(shù)字化寫字板及顯示器中將用戶輸入轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)的方法。這樣，所述方法包括提供集成的MRAM單元和像素單元陣列，每個MRAM單元具有一個磁位，該磁位在施加磁場時改變方向，并且每個單元還與一個像素單元連接；將磁場施加到陣列上，以改變至少一部分MRAM單元的磁位方向；將輸入電信號施加到陣列上；以及激活連接到受影響MRAM單元的像素單元來顯示圖像。該方法還包括施加獨立于第一磁場的第二磁場，以改變至少第二部分MRAM單元的磁位方向，從而提供更大的靈活性或者使第二用戶能夠與第一用戶一起協(xié)調(diào)地與顯示數(shù)字化部件進行交互?？梢员舜霜毩⒌厥┘蛹疤幚韮蓚€以上的磁場。
本發(fā)明的一個附加實施例包括集成的數(shù)字化及顯示單元。這種集成單元包括工作時連接到顯示像素單元的MRAM單元，其中，MRAM單元的功能直接控制顯示單元的功能，不需要對MRAM單元內(nèi)容進行其它處理。


從以下結(jié)合附圖的說明中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會清楚本發(fā)明的特點和優(yōu)點，其中圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的具有顯示單元的數(shù)字化系統(tǒng)的示意圖。
圖2說明了觸筆交互作用而在圖1所示磁隨機存取存儲器(MRAM)數(shù)字化墊板上留下的軌跡的示意圖；圖3說明了由讀出線及位線所控制的MRAM單元陣列的示意圖。
圖4說明了與根據(jù)圖2所示寫字板的數(shù)字化儀寫字板交互作用的觸筆的剖面?zhèn)纫晥D。
圖5是利用輸入信息以在本發(fā)明的MRAM數(shù)字化儀系統(tǒng)中顯示的方法步驟圖。
圖6說明了根據(jù)本發(fā)明由顯示設(shè)備覆蓋的數(shù)字化儀的示意圖。
圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的MRAM數(shù)字化儀寫字板與放置在其表面的顯示器一起的操作的剖面?zhèn)纫晥D。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明所采用的提供了MRAM單元的電路陣列的示意圖。
圖9說明了根據(jù)圖7的示意圖用場致發(fā)光像素制造的MRAM單元的剖面圖。
圖10說明了與場致發(fā)光像素交互作用的MRAM單元的備選實施例，其中MRAM單元位于像素下方。
圖11說明了根據(jù)本發(fā)明采用MRAM激活像素的備選實施例的示意圖。
圖12說明了根據(jù)本發(fā)明采用存儲單元激活像素的備選實施例的示意圖。
圖1中說明了根據(jù)本發(fā)明連接到顯示系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)備。所公開的數(shù)字化儀100采用磁隨機存儲器(MRAM)單元陣列作為基于觸筆的輸入裝置。數(shù)字化儀100連接到信號處理器102，后者又連接到顯示系統(tǒng)104。信號處理器102從數(shù)字化儀100接收信號，并對它們進行處理以便在視頻顯示器104上顯示。數(shù)字化儀100還包括控制邏輯105，后者被用來在諸如陣列讀取、陣列寫入以及陣列清除等操作中控制數(shù)字化儀100，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的。
圖2中更詳細地說明了數(shù)字化儀100，圖中顯示了觸筆尖在數(shù)字化儀100表面上的軌跡。數(shù)字化儀100包括存儲單元106陣列。每個存儲單元根據(jù)單元108中得到的磁位的方向而具有至少兩種狀態(tài)可能性。當(dāng)出現(xiàn)觸筆與數(shù)字化儀100表面交互作用的軌跡時，單元中的位被重新定向，使存儲單元106的狀態(tài)發(fā)生改變，如單元108所示。軌跡110說明了觸筆所取的路徑。隨后，電信號作為讀取信號被施加到單元106的陣列上，以產(chǎn)生由位變化所修改的那些單元的讀輸出。隨后，作為由所改變位的位置引起的修改電信號的讀輸出信號被發(fā)送給圖1所示信號處理器102，在其中根據(jù)用戶所畫的圖案進行處理。然后，將軌跡110顯示在顯示部件104上。
MRAM單元的出現(xiàn)代替了長期存儲器，并且MRAM單元具有類似于半導(dǎo)體存儲器快速存取的特性。由于它們具有無限期地存儲信息的能力，因此可用作長期存儲裝置。MRAM單元根據(jù)放置在被組成圖案的薄膜磁性元件中的磁化的磁定向來存儲信息位。這個磁膜經(jīng)過設(shè)計，使其具有兩個穩(wěn)定且不同的磁狀態(tài)。穩(wěn)定的磁狀態(tài)定義了二進制一(1)或二進制零(0)。盡管將數(shù)字信息存儲在磁薄膜中，但多層非常嚴格控制的磁和介電層與存儲元件相關(guān)聯(lián)。
MRAM單元的一個例示利用旋轉(zhuǎn)隧道效應(yīng)并被稱作旋轉(zhuǎn)隧道裝置。圖3說明了這樣一種MRAM單元106的示意圖。MRAM單元106包括隧道阻擋層300、數(shù)據(jù)存儲或讀出層302以及基準(zhǔn)膜或固定層304。固定層304具有固定磁定向，從而在所關(guān)注范圍內(nèi)出現(xiàn)施加的磁場時不會旋轉(zhuǎn)。讀出層302具有可在符合固定層304的狀態(tài)和不符合固定層304的狀態(tài)之間變化的磁定向。這些方向分別對應(yīng)于低阻狀態(tài)和高阻狀態(tài)。絕緣隧道阻擋層300夾在磁固定層304和磁讀出層302之間。絕緣隧道阻擋層300允許在讀出層302和固定層304之間出現(xiàn)量子力學(xué)隧道。該隧道是與電子自轉(zhuǎn)相關(guān)的，使存儲單元的電阻隨讀出層和固定層的磁化的相對取向而變化。
所選存儲單元106的磁狀態(tài)可以通過向字線308和位線310相交的所選存儲單元106施加電流來改變。電流產(chǎn)生兩個正交磁場，這兩個磁場結(jié)合時會在相符合與不相符狀態(tài)、又分別被稱作平行和反平行狀態(tài)之間切換所選存儲單元100的磁方向。其它未選存儲單元僅從字線或位線交叉的未選存儲單元接收磁場。單磁場的強度不足以改變未選單元的磁定向，因此，它們?nèi)员３制浯哦ㄏ?。?dāng)將具有磁尖的觸筆放置在靠近單元的位置時，則施加了一個足夠磁場，使該單元的磁狀態(tài)發(fā)生改變。這就在平行和反平行狀態(tài)之間產(chǎn)生了方向改變。
采用不同于先有技術(shù)的MRAM單元的一個優(yōu)點在于MRAM單元無限期地保持其方向，不需對它們施加任何外力。這就是說，并非必須向MRAM單元施加任何電場或電流來保持其磁位的磁化方向。因此，如果斷開了該裝置，將會永遠保持上次記在單元中的方向。一旦重新激勵該系統(tǒng)，讀出操作會發(fā)出信號，表明已經(jīng)保持了這種狀態(tài)，因此保持了方向。這就允許向信號處理器發(fā)送一個信號表示，從而將斷電之前上次用戶在數(shù)字化儀陣列上繪制的軌跡顯示在顯示裝置上。
在一個實施例中，系統(tǒng)采用具有磁尖的觸筆，它能夠在數(shù)字化儀陣列上被掃描。在墊板表面之下放置了與上述MRAM體系結(jié)構(gòu)極為相似的MRAM單元陣列。當(dāng)觸筆移動時，由觸筆尖中的磁鐵產(chǎn)生磁場，使在觸筆移動的路徑中的位翻轉(zhuǎn)，并留下軌跡，如圖2所示。MRAM陣列不斷地讀取并掃描其中記錄的位圖案的變化。隨著觸筆在陣列上的移動，軌跡改變該圖案，同時其路徑顯示在顯示器上。
在一個實施例中，圖4所示的觸筆尖包括產(chǎn)生已知磁場的永久磁鐵。磁鐵可以放置在用來與寫字板交互作用的筆尖中，或者可以在觸筆上涂上一層產(chǎn)生能夠影響MRAM存儲單元的磁場的磁性材料。數(shù)字化儀中有支持驅(qū)動電子線路，它們是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。首先，驅(qū)動電子線路將存儲單元陣列中的所有位設(shè)置為第一方向。隨著觸筆尖在陣列上移動，磁場使某個位改變?yōu)榕c其原始對齊相反的方向。驅(qū)動電子線路可以定期地或者在用戶指示時，將所有位恢復(fù)為其原始方向。
在備選實施例中，觸筆尖112可采用載流線圈來產(chǎn)生變化磁場。由于可以通過改變電流的方向及強度來改變電流，因此，存儲單元中受影響的位將被放置在特有圖案中，因為它們已在空間和時間上發(fā)生了變化，以響應(yīng)于用戶用觸筆所選的電流圖案。可通過可表示諸如在鼠標(biāo)類型的指示裝置上的按下按鈕操作的用戶向下朝陣列按壓筆尖、或者可表示諸如鼠標(biāo)中選擇右、左或中按鍵的不同按鍵點擊的選擇觸筆上一個或多個按鈕，來改變電流圖案。在另一實施例中，變化的電流圖案還可以表示變化的色彩，下面將會進行更詳細說明。
此外，由于MRAM單元獨立于其它單元及觸筆進行工作，因此還可使用一個以上觸筆。因此，可使用多個觸筆，每個觸筆均獨立于其它進行工作，就像它們所影響的單元也是相互獨立地工作。因此，所述一個觸筆的使用只是本發(fā)明的例示而不是限制。例如，可以實現(xiàn)多指輸入系統(tǒng)?？梢栽谑痔钻嚵兄袑崿F(xiàn)多指輸入裝置，其中每個手指都有一個獨特編碼觸筆來產(chǎn)生有別于其它信號的選擇信號。多指輸入系統(tǒng)使一個用戶能夠在根據(jù)本發(fā)明的基礎(chǔ)MRAM傳感器上產(chǎn)生多個軌跡。
磁單元陣列對磁場敏感。選擇觸筆所產(chǎn)生的磁場強度，使其足以在不直接接觸的情況下被陣列檢測到。它允許在MRAM單元的上表面放置覆蓋物，從而可以直接在墊板進行書寫，而不用擔(dān)心劃傷或損壞下面的屏幕或陣列表面。
圖5說明了將MRAM單元陣列用作根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字化儀裝置的方法的流程圖，首先，如框500所示，形成這些存儲單元的陣列。存儲單元包括附加控制邏輯，以標(biāo)識觸筆作用的數(shù)字化儀板上的特定位置。對改變所選單元中位方向的觸筆作用的檢測允許將信號發(fā)送給信號處理單元，然后再使軌跡顯示在根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備上。一旦獲得了MRAM單元陣列，用戶則通過觸筆將磁場施加到陣列中的單元上，如框502所示，以便在顯示器上產(chǎn)生軌跡線。
隨后，系統(tǒng)將讀出電信號施加到陣列上，如框504所示，以便確定用戶已經(jīng)通過應(yīng)用觸筆所改變的存儲單元。這個由受影響單元修改的電信號被轉(zhuǎn)發(fā)給信號處理器，并由信號處理器對其進行處理，以便標(biāo)識那些已經(jīng)修改的單元。一旦標(biāo)識了單元，則激活屏幕上與數(shù)字化儀的單元位置對應(yīng)的像素，以便在顯示器上再現(xiàn)軌跡。在觸筆與數(shù)字化儀板的交互作用中，系統(tǒng)確定用戶是否已經(jīng)執(zhí)行了特定的動作，如框506所示。如果用戶只是將磁場施加到MRAM陣列，則如框508所示，該系統(tǒng)從各單元讀取輸出信號。否則，如果系統(tǒng)檢測到用戶已經(jīng)執(zhí)行了所希望的動作，則如框510所示，系統(tǒng)執(zhí)行用戶所請求的動作。這些動作通常與用戶可能用諸如鼠標(biāo)或軌跡球(roller ball)之類的指示裝置進行的動作相似。這些動作可包括鼠標(biāo)左、右或中鍵點擊。執(zhí)行程序或打開網(wǎng)頁也可以方便地定位在用戶所實現(xiàn)的觸筆的工作范圍內(nèi)。
最后，一旦對陣列施加了其電信號，并且已經(jīng)從各單元讀出了輸出信號，則如框512所示，信號處理器對輸出電信號進行處理，并在顯示器上顯示對應(yīng)于從輸出電信號識別的圖像數(shù)據(jù)的圖像。應(yīng)當(dāng)注意，正如本發(fā)明所設(shè)計的那樣，輸出電信號可以提供任何時間在數(shù)字化儀上執(zhí)行的一個以上軌跡的輸出，以及可將不同的色彩用于不同的軌跡或觸筆動作。
圖6說明本發(fā)明的備選實施例。在圖6所示的示意圖中說明物理上與數(shù)字化MRAM陣列100配合的顯示板104。顯示器104放置在數(shù)字化儀100上，這樣，隨著用戶在顯示器104的表面上移動觸筆，磁場與下面的陣列100交互作用，從而使畫出的軌跡正好是觸筆與顯示板交互作用的地方。信號被發(fā)送給信號處理器102，然后再被發(fā)送到顯示板104進行顯示。它的優(yōu)點在于將數(shù)字化設(shè)備100與諸如被用于膝上型計算機和個人數(shù)字助理(PDA)裝置等的顯示設(shè)備104進行集成。
如圖7所示，本發(fā)明的另一個實施例將顯示設(shè)備104與數(shù)字化儀設(shè)備100配合，使采用MRAM單元的數(shù)字化儀工作時控制顯示板104中的顯示像素。這種類型的系統(tǒng)中所用的顯示板通常采用諸如有源矩陣中的晶體管，并且是本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。根據(jù)本發(fā)明，陣列中的MRAM單元與所選晶體管配合，以激活顯示器中的像素。
圖8說明了集成在單數(shù)字化儀-顯示系統(tǒng)200中的存儲單元所控制的像素陣列示意圖。各像素202由位于虛線框中的內(nèi)容表示，并且還包含像素啟用線206、第一行存儲單元電壓線208以及第二行存儲單元電壓線210。
各顯示像素202包括MRAM單元212，MRAM單元設(shè)置在兩條行存儲單元電壓線208和210之間。電壓單元線210還連接到開關(guān)裝置214，如場效應(yīng)晶體管，晶體管的源極連接到像素啟用線206。晶體管214控制像素二極管216。在本例中，像素二極管216產(chǎn)生紅色光，同時在相鄰像素中提供紅、綠和藍色素系列，以便提供彩色顯示并描述通過使用觸筆控制彩色設(shè)備及提供獨特色彩選擇的MRAM陣列數(shù)字化儀的實現(xiàn)。各像素216連接到電容器218，在像素216有效時向其提供恒定電源。
圖8所示陣列200說明了選自紅、綠和藍(RGB)的三個像素。陣列實際包括多個像素，其中在包含單色像素和單個MRAM的單個單元中三種顏色被組合到一起。因此，陣列包括RGB矩陣中形成的多個顏色像素。雖然對各顏色的等量像素進行了說明，但應(yīng)當(dāng)注意，各顏色的亮度級一般也應(yīng)是相等的。因此，設(shè)計人員會將一種顏色的多余像素加在另一個上，以便取得相等的顏色亮度?；蛘撸黝伾袼氐牧炼瓤梢杂闪硪淮鎯卧獊砜刂?，從而每種顏色只設(shè)計一個像素。
陣列可以包括從X及Y方向中的數(shù)個像素到提供傳統(tǒng)尺寸的顯示設(shè)備所需的大小的任何規(guī)格。這種顯示器通常應(yīng)在X和Y維度上具有超過一千線以上。
圖9說明了以半導(dǎo)體材料實現(xiàn)的單元202的剖視圖。MRAM單元212以半導(dǎo)體材料制成，與發(fā)光像素216相鄰。開關(guān)214包括源極連接218和漏極連接220，開關(guān)214連接到像素216用于激活。在MRAM單元216之下形成柵極222。單元還包括使MRAM單元和顯示像素形成圖像以及制造它們所需的適當(dāng)絕緣及導(dǎo)電層。
圖9還說明了控制單元部分放置在與顯示單元216相鄰的位置。磁開關(guān)單元通常遠遠小于顯示像素。因此，可以在顯示像素附近制造MRAM單元，因為顯示像素一般大于MRAM單元約一個數(shù)量級例如，MRAM單元具有0.2至2.0微米的波形因數(shù)，而顯示像素則具有4或5微米或更大的波形因數(shù)。因此，附加控制開關(guān)因其尺寸原因而可被采用，并且可以用于亮度控制等需要。
與將存儲單元放置在像素之下相比，將存儲單元放置在像素附近使用更大的半導(dǎo)體表面積。因此，圖10給出了將存儲單元212放置在像素顯示單元216之下的備選實施例。這使得在圖9所示像素陣列相同的表面積中，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率和更大密度。存儲單元被放置在像素之后或之下的少許距離處。這個距離正好使觸筆在數(shù)字化顯示器表面上移動時能夠與存儲單元交互作用。如果采用將開關(guān)與像素放置在同一襯底中的其它技術(shù)，這種增加的像素密度是不可能的。這種位移還使磁單元較不容易受到外部磁場的影響，這種磁場通常在影響給定存儲單元中的位方向向之前會衰減。
圖11說明了如本發(fā)明所設(shè)想的，直接激活顯示像素216的備選實施例，其中，存儲單元212控制開關(guān)晶體管214的源極，不同于圖8所示的直接連接到柵極。陣列包括與存儲單元212并聯(lián)的第一列存儲電壓控制線232和第二列存儲電壓線234。像素行控制線236連接到晶體管214的柵極。當(dāng)信號施加到電壓線232時，電流按照其中的位定向流經(jīng)存儲單元212。如果定向允許電流通過該單元，則由控制線236激活的開關(guān)214使像素216激活并顯示。提供了附加單元來形成本發(fā)明所設(shè)想的單元陣列。
圖12說明了另一備選實施例，它在改進電路中采用存儲單元212，以控制顯示像素216的激活。一對存儲單元212控制開關(guān)晶體管214的激活。該存儲單元對212被放置在差分讀出放大器電路中，以采用傳統(tǒng)裝置確定激活或者非激活存儲單元的信號強度。第一單元212接收第一信號，以及第二單元接收補充第一信號的第二信號。補充單元的使用只是例示性的，并將其用于改善讀出電子線路的信噪比?；蛘撸刹捎脝蝹€單元，它不依靠補充單元得到改進的噪聲降低或改進的精確度。
此外，單元大小可依靠所希望的精確度以及集成在數(shù)字化系統(tǒng)中的顯示裝置進行調(diào)整。例如，目前的處理技術(shù)在存儲陣列應(yīng)用中產(chǎn)生0.1微米至0.3微米的單元大小。對于顯示器及數(shù)字化儀系統(tǒng)中的應(yīng)用，與顯示像素和開關(guān)電路大小相當(dāng)?shù)膯卧笮∈强山邮艿?，它提供從微米到幾十微米尺寸的大小。這種可伸縮性提供了優(yōu)于先有技術(shù)的另一優(yōu)點。
因此，已證明可結(jié)合采用MRAM單元陣列的數(shù)字化裝置，以便與顯示裝置交互作用，以及數(shù)字化儀裝置實際上可以與采用薄膜晶體管單元的顯示器結(jié)合，使存儲單元直接激活有源矩陣顯示器中的像素。結(jié)果就是數(shù)字化儀-顯示器幾乎不需要其它數(shù)字化儀-顯示器裝置所需的信號處理邏輯。因此，當(dāng)用戶直接在顯示器上書寫軌跡時，該軌跡直接顯示在屏幕上，并且?guī)缀醪恍枰魏沃虚g處理。
此外，由于MRAM單元陣列用作可尋址存儲陣列，因此簡化了先有技術(shù)系統(tǒng)通常需要的驅(qū)動電子線路。另外，顯示圖像/圖形或者規(guī)定信息因MRAM單元的上述特性而能夠以永久性的方式進行存儲。由于MRAM單元永久地保持上一次所選的存儲位的方向，因此，當(dāng)顯示系統(tǒng)斷電然后再通電時，不會發(fā)生信息丟失。顯示器作為可寫和可再用紙介質(zhì)，而不是那種始終要求將數(shù)據(jù)保存到長期存儲器而非直接存儲在數(shù)字化儀本身中的傳統(tǒng)數(shù)字化儀寫字板。
雖然在本發(fā)明的特定實施例中說明了薄膜晶體管(TFT)單元，但也可以采用其它顯示單元。另外，所公開的MRAM單元采用了隧道磁阻(TMR)效應(yīng)，但也可考慮其它MRAM單元。它們包括基于磁阻(MR)效應(yīng)、巨磁阻(GMR)效應(yīng)、磁性隧道結(jié)(MTJ)效應(yīng)或者超巨磁阻(CMR)效應(yīng)的單元。
有四種產(chǎn)生不同類型MR的非常不同的物理效應(yīng)AMR(各向異性)、GMR(巨)、TMR(隧道)以及CMR(超巨)。隧道式磁阻(TMR)或隧道式磁阻效應(yīng)(TMR效應(yīng))是在磁性隧道結(jié)(MTJ，有時又稱作SDT結(jié))中可見到的自旋相關(guān)隧道(SDT)的物理效應(yīng)所產(chǎn)生的電阻變化。
為便于說明，基于MTJ的單元表現(xiàn)為具有高阻態(tài)及低阻態(tài)兩種狀態(tài)的電阻。存儲單元連接到晶體管開關(guān)216的柵極，同時存儲單元電阻經(jīng)過選擇，使驅(qū)動電壓將根據(jù)存儲單元212的狀態(tài)接通或斷開像素或開關(guān)214。當(dāng)開關(guān)214接通(斷開)時，它使向列液晶顯示器阻止光線通過它(或使光線通過它傳遞)。單元212的狀態(tài)由位于觸筆尖中的磁場中的觸筆從外部改變。它還使開關(guān)214斷開或接通，從而使像素斷開或接通。
另外，開關(guān)和傳送電子線路也被結(jié)合到設(shè)計中，使整個存儲單元陣列可以被刷新或刪除，或者可以對單個單元進行接通、斷開或刷新。此外，如果需要保存并清除陣列中的內(nèi)容，從而執(zhí)行另外的寫入，則電子線路還允許將單元中的信息存儲到長期存儲裝置中。
通過創(chuàng)建不同靈敏度的存儲單元，可以得到色彩到存儲單元陣列的應(yīng)用。這就是說，紅色單元可以對不同于藍或綠像素的特定場強的向列(neumatic)場敏感，反之亦然。這就允許用戶通過主動地選擇應(yīng)在任何時候激活一、二或全部三個像素所希望的場強等級來選擇修改未工作的顏色，以獲得期望顏色結(jié)果。
應(yīng)當(dāng)知道，上述配置只是對本發(fā)明原理的應(yīng)用進行說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計大量修改和替代配置，并不違背本發(fā)明的精神和范圍，以及所附權(quán)利要求意在涵蓋這些修改和配置。因此，雖然在附圖中結(jié)合目前認為是本發(fā)明最可行的最佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚地知道，可以進行包括但不限于大小、材料、形狀、構(gòu)造、功能以及工作方式、安裝及使用等方面的大量修改，而沒有背離權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的原理及概念。
權(quán)利要求
1.一種集成的數(shù)字化寫字板和顯示器，它包括數(shù)字化寫字板，它包括磁隨機存取存儲器(MRAM)單元陣列，所述各MRAM單元響應(yīng)于外部施加的磁場，所述每個存儲單元具有這樣一種磁位，它在應(yīng)用外部施加磁場時改變方向，從而在將第二電場施加到所述陣列上時，根據(jù)所述位的所述方向來產(chǎn)生電信號；以及顯示器，它包括像素陣列，其中各像素連接到所述MRAM單元之一，并由其所連接的所述MRAM單元產(chǎn)生的所述電信號激活。
2.如權(quán)利要求1所述的集成的數(shù)字化寫字板和顯示器，其特征在于還包括觸筆，所述觸筆具有第一筆尖，產(chǎn)生所述外部施加磁場。
3.如權(quán)利要求1所述的集成的數(shù)字化寫字板和顯示器，其特征在于第二外部施加磁場能夠同時與至少一個外部施加磁場一起與所述MRAM陣列進行交互作用。
4.如權(quán)利要求1所述的集成數(shù)字化寫字板和顯示器，其特征在于所述像素陣列包括TFT顯示單元并被放置在所述MRAM單元陣列之上。
5.一種將用戶輸入轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括提供集成的磁隨機存取存儲單元和像素陣列，各MRAM單元具有這樣一種磁位，它在應(yīng)用磁場時改變方向，并且每個單元還連接到一個像素；將磁場施加到所述陣列上，以改變至少一部分所述MRAM單元的所述磁位方向；將輸入電信號施加到所述陣列上；激活與所述受影響MRAM單元連接的所述像素，以顯示圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的將用戶輸入轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述像素形成與所述MRAM單元陣列一致的陣列，以及其中所述像素用作直接由所述MRAM單元陣列控制的視頻顯示。
7.如權(quán)利要求5所述的將用戶輸入轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)的方法，其特征在于保持所述各單元的所述磁位方向，無需刷新。
8.一種集成的數(shù)字化和顯示單元，它包括磁隨機存取存儲器(MRAM)單元，它響應(yīng)于外部施加磁場，并具有這樣一種磁位，它在應(yīng)用電場或所述外部施加磁場時改變方向，從而在將讀信號施加到所述單元時，根據(jù)所述位的所述方向產(chǎn)生電信號；以及顯示像素，它連接到所述MRAM單元并由所述電信號激活。
9.如權(quán)利要求8所述的集成的數(shù)字化和顯示單元，其特征在于所述磁場可以在與MRAM單元交互作用期間改變。
10.如權(quán)利要求8所述的集成的數(shù)字化和顯示單元，其特征在于所述像素是TFT顯示像素。
全文摘要
公開了一種集成的數(shù)字化寫字板及顯示設(shè)備200。該設(shè)備的數(shù)字化寫字板部分100包括磁隨機存取存儲器(MRAM)單元212陣列，其中各MRAM單元212響應(yīng)于外部施加的磁場112。各存儲單元212具有在應(yīng)用外部施加磁場時改變方向的磁位，以在將第二電場施加到陣列時根據(jù)位的方向產(chǎn)生電信號。顯示器104包括像素單元216陣列，并且各像素單元216連接到MRAM單元212之一。MRAM單元212通過其產(chǎn)生的電信號激活像素單元216。因此，所實現(xiàn)的是一種集成的數(shù)字化寫字板和顯示器200，它具有不需要附加處理器而直接控制顯示單元216的數(shù)字化單元212。
文檔編號G09F9/30GK1430127SQ031009
公開日2003年7月16日 申請日期2003年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月2日
發(fā)明者M·沙馬 申請人:惠普公司