集成的数字化写字板和显示设备以及操作方法
专利名称：集成的数字化写字板和显示设备以及操作方法
在题为“采用磁随机存取存储器阵列的基于触笔的输入装置”的共同未决美国专利申请号＿＿＿(HP档案号10019665-1)以及题为“集成的数字化写字板和彩色显示设备以及操作方法”的共同未决美国专利申请号＿＿＿(HP档案号100200450-1)中描述了磁随机存取存储器阵列方面的另外两个申请，这里通过引用将其公开内容结合到本文中。
集成的数字化仪-显示系统仅在它们是共面的并在装在共同装置中的意义上是集成的。它们的集成并非是由于需要信号处理器将数字化仪所产生的信号转换成与显示器兼容的显示信号而进行的。因此，即使在用于在数字化仪所在的同一显示表面上进行直接输入的集成数字化仪-显示系统的最简单形式中，也涉及了附加电路和复杂性。
先有技术中存在若干种触笔输入数字化装置。其中一类涉及触笔尖与电容-电阻阵列的直接接触。在将诸如金属笔尖或者即使是用户的手指的触笔尖放置在数字化垫板的所选区域附近时，垫板中的电容-电阻电路检测触笔的位置，并根据众所周知的基于栅格阵列的数学公式来计算其位置。电容-电阻阵列通常用于诸如便携式数字化仪屏幕或指压鼠标垫等装置中的较小区域。
第二种先有技术系统采用了电磁数字化仪，在用户输入数据或执行所希望动作的过程中，它与磁笔尖触笔或电磁场发生触笔进行交互作用。触笔尖与数字化仪中的磁场配合以传递来自用户的信息和数据。交线栅格通常产生一个磁场，该磁场能够由触笔所产生的磁场主动或被动地进行修改。交叉线能够检测到笔尖的磁场，以便产生响应信号，或者能够在交互作用过程中产生由触笔改变的磁场。
另一个实施例是这样一种触笔，它具有RF发射机，以便向数字化阵列发送信号，然后它利用阵列中的接收电路来检测所发射的信号。或者，垫板位置可以加上涂层，从而触笔所产生的RF信号与阵列交互作用并由触笔中的接收机接收。
此外，备选实施例可以结合一个诸如可见光或红外光的光源，将其放置在触笔尖中以从垫板反射回来。触笔使用诸如CCD(电荷耦合器件)照相机的成像装置，从而以光学方式检测返回信号，从而检测触笔与数字化仪交互作用的位置。然后，系统对所接收信号及位置进行处理并解码，以便确定适当的信息。
这些系统中的每一个都有其可取之处，不过，它们都存在一些局限，使其难以或不希望得到使用。例如，直接接触技术在正常操作期间易产生擦伤及磨损，并且比其它技术的耐用性要低。
线栅电磁技术的实现是昂贵的，并且较大分辨率要求许多独立的导线。另外，电磁数字化仪在线栅传感器后面通常需要平面磁性材料来对系统进行杂散磁效应屏蔽。在便携式使用中，它使实现这种技术的系统的技术超过所需重量。在基于光的系统，触笔需要连线到数字化仪阵列，并必须将产生光源所需的复杂电子线路以及CCD摄像机结合进来并扩展来实现这种触笔。
各种先有技术数字化技术共同的一个缺点在于数字化阵列必须始终加电，以便保持用户的触笔与数字化仪的交互作用。此外，用户还必须将信息保存到长期存储器、例如计算机系统的硬盘驱动器中，以便保存用户触笔会话的内容。另外，在便携式装置中，用户的输入同样也必须存储在长期存储器中而不能保持在通常被显示系统覆盖的数字化仪上，以便使用户能够在重新启动设备时保持最近的信息，除非提供了电源将信息保存在存储器中。
数字化阵列与显示系统配合工作，以便提供同时拖动并查看结果的便捷方法。例如，数字化阵列可以用氧化铟锡显示面板覆盖，从而在用户使用触笔与数字化仪接触时，图像在用户与其交互作用时立即显示在触笔之下。它使用户能够与屏幕交互作用，好象与实时数据在进行交互或者用笔在真正的书写板上书写一样。这些技术始终要求使用输入信号处理器，该处理器与数字化仪配合，通过电磁脉冲、光脉冲、电阻交互作用或者所用的系统来接收用户输入，以便对信号进行处理，从而显示在显示设备部分。
因此，所需要的是一种改进的数字化设备，它具有优于先有技术系统的分辩率，更易于制造，并且在实际使用中更为耐用。此外，所需要的是一种数字化仪设备，它能够与显示装置集成，并能够采用相同的处理方法和技术与显示器一起作为场致发光设备制造。
本发明还包括一种在本发明的集成的数字化写字板及显示器中将用户输入转换为图像数据的方法。这样，所述方法包括提供集成的MRAM单元和像素单元阵列，每个MRAM单元具有一个磁位，该磁位在施加磁场时改变方向，并且每个单元还与一个像素单元连接；将磁场施加到阵列上，以改变至少一部分MRAM单元的磁位方向；将输入电信号施加到阵列上；以及激活连接到受影响MRAM单元的像素单元来显示图像。该方法还包括施加独立于第一磁场的第二磁场，以改变至少第二部分MRAM单元的磁位方向，从而提供更大的灵活性或者使第二用户能够与第一用户一起协调地与显示数字化部件进行交互。可以彼此独立地施加及处理两个以上的磁场。
本发明的一个附加实施例包括集成的数字化及显示单元。这种集成单元包括工作时连接到显示像素单元的MRAM单元，其中，MRAM单元的功能直接控制显示单元的功能，不需要对MRAM单元内容进行其它处理。
从以下结合附图的说明中，本领域的技术人员将会清楚本发明的特点和优点，其中图1说明了根据本发明的具有显示单元的数字化系统的示意图。
图2说明了触笔交互作用而在图1所示磁随机存取存储器(MRAM)数字化垫板上留下的轨迹的示意图；图3说明了由读出线及位线所控制的MRAM单元阵列的示意图。
图4说明了与根据图2所示写字板的数字化仪写字板交互作用的触笔的剖面侧视图。
图5是利用输入信息以在本发明的MRAM数字化仪系统中显示的方法步骤图。
图6说明了根据本发明由显示设备覆盖的数字化仪的示意图。
图7说明了根据本发明的MRAM数字化仪写字板与放置在其表面的显示器一起的操作的剖面侧视图。
图8说明了根据本发明所采用的提供了MRAM单元的电路阵列的示意图。
图9说明了根据图7的示意图用场致发光像素制造的MRAM单元的剖面图。
图10说明了与场致发光像素交互作用的MRAM单元的备选实施例，其中MRAM单元位于像素下方。
图11说明了根据本发明采用MRAM激活像素的备选实施例的示意图。
图12说明了根据本发明采用存储单元激活像素的备选实施例的示意图。
图1中说明了根据本发明连接到显示系统的数字化设备。所公开的数字化仪100采用磁随机存储器(MRAM)单元阵列作为基于触笔的输入装置。数字化仪100连接到信号处理器102，后者又连接到显示系统104。信号处理器102从数字化仪100接收信号，并对它们进行处理以便在视频显示器104上显示。数字化仪100还包括控制逻辑105，后者被用来在诸如阵列读取、阵列写入以及阵列清除等操作中控制数字化仪100，这是本领域的技术人员所熟悉的。
图2中更详细地说明了数字化仪100，图中显示了触笔尖在数字化仪100表面上的轨迹。数字化仪100包括存储单元106阵列。每个存储单元根据单元108中得到的磁位的方向而具有至少两种状态可能性。当出现触笔与数字化仪100表面交互作用的轨迹时，单元中的位被重新定向，使存储单元106的状态发生改变，如单元108所示。轨迹110说明了触笔所取的路径。随后，电信号作为读取信号被施加到单元106的阵列上，以产生由位变化所修改的那些单元的读输出。随后，作为由所改变位的位置引起的修改电信号的读输出信号被发送给图1所示信号处理器102，在其中根据用户所画的图案进行处理。然后，将轨迹110显示在显示部件104上。
MRAM单元的出现代替了长期存储器，并且MRAM单元具有类似于半导体存储器快速存取的特性。由于它们具有无限期地存储信息的能力，因此可用作长期存储装置。MRAM单元根据放置在被组成图案的薄膜磁性元件中的磁化的磁定向来存储信息位。这个磁膜经过设计，使其具有两个稳定且不同的磁状态。稳定的磁状态定义了二进制一(1)或二进制零(0)。尽管将数字信息存储在磁薄膜中，但多层非常严格控制的磁和介电层与存储元件相关联。
MRAM单元的一个例示利用旋转隧道效应并被称作旋转隧道装置。图3说明了这样一种MRAM单元106的示意图。MRAM单元106包括隧道阻挡层300、数据存储或读出层302以及基准膜或固定层304。固定层304具有固定磁定向，从而在所关注范围内出现施加的磁场时不会旋转。读出层302具有可在符合固定层304的状态和不符合固定层304的状态之间变化的磁定向。这些方向分别对应于低阻状态和高阻状态。绝缘隧道阻挡层300夹在磁固定层304和磁读出层302之间。绝缘隧道阻挡层300允许在读出层302和固定层304之间出现量子力学隧道。该隧道是与电子自转相关的，使存储单元的电阻随读出层和固定层的磁化的相对取向而变化。
所选存储单元106的磁状态可以通过向字线308和位线310相交的所选存储单元106施加电流来改变。电流产生两个正交磁场，这两个磁场结合时会在相符合与不相符状态、又分别被称作平行和反平行状态之间切换所选存储单元100的磁方向。其它未选存储单元仅从字线或位线交叉的未选存储单元接收磁场。单磁场的强度不足以改变未选单元的磁定向，因此，它们仍保持其磁定向。当将具有磁尖的触笔放置在靠近单元的位置时，则施加了一个足够磁场，使该单元的磁状态发生改变。这就在平行和反平行状态之间产生了方向改变。
采用不同于先有技术的MRAM单元的一个优点在于MRAM单元无限期地保持其方向，不需对它们施加任何外力。这就是说，并非必须向MRAM单元施加任何电场或电流来保持其磁位的磁化方向。因此，如果断开了该装置，将会永远保持上次记在单元中的方向。一旦重新激励该系统，读出操作会发出信号，表明已经保持了这种状态，因此保持了方向。这就允许向信号处理器发送一个信号表示，从而将断电之前上次用户在数字化仪阵列上绘制的轨迹显示在显示装置上。
在一个实施例中，系统采用具有磁尖的触笔，它能够在数字化仪阵列上被扫描。在垫板表面之下放置了与上述MRAM体系结构极为相似的MRAM单元阵列。当触笔移动时，由触笔尖中的磁铁产生磁场，使在触笔移动的路径中的位翻转，并留下轨迹，如图2所示。MRAM阵列不断地读取并扫描其中记录的位图案的变化。随着触笔在阵列上的移动，轨迹改变该图案，同时其路径显示在显示器上。
在一个实施例中，图4所示的触笔尖包括产生已知磁场的永久磁铁。磁铁可以放置在用来与写字板交互作用的笔尖中，或者可以在触笔上涂上一层产生能够影响MRAM存储单元的磁场的磁性材料。数字化仪中有支持驱动电子线路，它们是本领域技术人员已知的。首先，驱动电子线路将存储单元阵列中的所有位设置为第一方向。随着触笔尖在阵列上移动，磁场使某个位改变为与其原始对齐相反的方向。驱动电子线路可以定期地或者在用户指示时，将所有位恢复为其原始方向。
在备选实施例中，触笔尖112可采用载流线圈来产生变化磁场。由于可以通过改变电流的方向及强度来改变电流，因此，存储单元中受影响的位将被放置在特有图案中，因为它们已在空间和时间上发生了变化，以响应于用户用触笔所选的电流图案。可通过可表示诸如在鼠标类型的指示装置上的按下按钮操作的用户向下朝阵列按压笔尖、或者可表示诸如鼠标中选择右、左或中按键的不同按键点击的选择触笔上一个或多个按钮，来改变电流图案。在另一实施例中，变化的电流图案还可以表示变化的色彩，下面将会进行更详细说明。
此外，由于MRAM单元独立于其它单元及触笔进行工作，因此还可使用一个以上触笔。因此，可使用多个触笔，每个触笔均独立于其它进行工作，就像它们所影响的单元也是相互独立地工作。因此，所述一个触笔的使用只是本发明的例示而不是限制。例如，可以实现多指输入系统。可以在手套阵列中实现多指输入装置，其中每个手指都有一个独特编码触笔来产生有别于其它信号的选择信号。多指输入系统使一个用户能够在根据本发明的基础MRAM传感器上产生多个轨迹。
磁单元阵列对磁场敏感。选择触笔所产生的磁场强度，使其足以在不直接接触的情况下被阵列检测到。它允许在MRAM单元的上表面放置覆盖物，从而可以直接在垫板进行书写，而不用担心划伤或损坏下面的屏幕或阵列表面。
图5说明了将MRAM单元阵列用作根据本发明的数字化仪装置的方法的流程图，首先，如框500所示，形成这些存储单元的阵列。存储单元包括附加控制逻辑，以标识触笔作用的数字化仪板上的特定位置。对改变所选单元中位方向的触笔作用的检测允许将信号发送给信号处理单元，然后再使轨迹显示在根据本发明的显示设备上。一旦获得了MRAM单元阵列，用户则通过触笔将磁场施加到阵列中的单元上，如框502所示，以便在显示器上产生轨迹线。
随后，系统将读出电信号施加到阵列上，如框504所示，以便确定用户已经通过应用触笔所改变的存储单元。这个由受影响单元修改的电信号被转发给信号处理器，并由信号处理器对其进行处理，以便标识那些已经修改的单元。一旦标识了单元，则激活屏幕上与数字化仪的单元位置对应的像素，以便在显示器上再现轨迹。在触笔与数字化仪板的交互作用中，系统确定用户是否已经执行了特定的动作，如框506所示。如果用户只是将磁场施加到MRAM阵列，则如框508所示，该系统从各单元读取输出信号。否则，如果系统检测到用户已经执行了所希望的动作，则如框510所示，系统执行用户所请求的动作。这些动作通常与用户可能用诸如鼠标或轨迹球(roller ball)之类的指示装置进行的动作相似。这些动作可包括鼠标左、右或中键点击。执行程序或打开网页也可以方便地定位在用户所实现的触笔的工作范围内。
最后，一旦对阵列施加了其电信号，并且已经从各单元读出了输出信号，则如框512所示，信号处理器对输出电信号进行处理，并在显示器上显示对应于从输出电信号识别的图像数据的图像。应当注意，正如本发明所设计的那样，输出电信号可以提供任何时间在数字化仪上执行的一个以上轨迹的输出，以及可将不同的色彩用于不同的轨迹或触笔动作。
图6说明本发明的备选实施例。在图6所示的示意图中说明物理上与数字化MRAM阵列100配合的显示板104。显示器104放置在数字化仪100上，这样，随着用户在显示器104的表面上移动触笔，磁场与下面的阵列100交互作用，从而使画出的轨迹正好是触笔与显示板交互作用的地方。信号被发送给信号处理器102，然后再被发送到显示板104进行显示。它的优点在于将数字化设备100与诸如被用于膝上型计算机和个人数字助理(PDA)装置等的显示设备104进行集成。
如图7所示，本发明的另一个实施例将显示设备104与数字化仪设备100配合，使采用MRAM单元的数字化仪工作时控制显示板104中的显示像素。这种类型的系统中所用的显示板通常采用诸如有源矩阵中的晶体管，并且是本领域的技术人员众所周知的。根据本发明，阵列中的MRAM单元与所选晶体管配合，以激活显示器中的像素。
图8说明了集成在单数字化仪-显示系统200中的存储单元所控制的像素阵列示意图。各像素202由位于虚线框中的内容表示，并且还包含像素启用线206、第一行存储单元电压线208以及第二行存储单元电压线210。
各显示像素202包括MRAM单元212，MRAM单元设置在两条行存储单元电压线208和210之间。电压单元线210还连接到开关装置214，如场效应晶体管，晶体管的源极连接到像素启用线206。晶体管214控制像素二极管216。在本例中，像素二极管216产生红色光，同时在相邻像素中提供红、绿和蓝色素系列，以便提供彩色显示并描述通过使用触笔控制彩色设备及提供独特色彩选择的MRAM阵列数字化仪的实现。各像素216连接到电容器218，在像素216有效时向其提供恒定电源。
图8所示阵列200说明了选自红、绿和蓝(RGB)的三个像素。阵列实际包括多个像素，其中在包含单色像素和单个MRAM的单个单元中三种颜色被组合到一起。因此，阵列包括RGB矩阵中形成的多个颜色像素。虽然对各颜色的等量像素进行了说明，但应当注意，各颜色的亮度级一般也应是相等的。因此，设计人员会将一种颜色的多余像素加在另一个上，以便取得相等的颜色亮度。或者，各颜色像素的亮度可以由另一存储单元来控制，从而每种颜色只设计一个像素。
阵列可以包括从X及Y方向中的数个像素到提供传统尺寸的显示设备所需的大小的任何规格。这种显示器通常应在X和Y维度上具有超过一千线以上。
图9说明了以半导体材料实现的单元202的剖视图。MRAM单元212以半导体材料制成，与发光像素216相邻。开关214包括源极连接218和漏极连接220，开关214连接到像素216用于激活。在MRAM单元216之下形成栅极222。单元还包括使MRAM单元和显示像素形成图像以及制造它们所需的适当绝缘及导电层。
图9还说明了控制单元部分放置在与显示单元216相邻的位置。磁开关单元通常远远小于显示像素。因此，可以在显示像素附近制造MRAM单元，因为显示像素一般大于MRAM单元约一个数量级例如，MRAM单元具有0.2至2.0微米的波形因数，而显示像素则具有4或5微米或更大的波形因数。因此，附加控制开关因其尺寸原因而可被采用，并且可以用于亮度控制等需要。
与将存储单元放置在像素之下相比，将存储单元放置在像素附近使用更大的半导体表面积。因此，图10给出了将存储单元212放置在像素显示单元216之下的备选实施例。这使得在图9所示像素阵列相同的表面积中，能够实现更高的分辨率和更大密度。存储单元被放置在像素之后或之下的少许距离处。这个距离正好使触笔在数字化显示器表面上移动时能够与存储单元交互作用。如果采用将开关与像素放置在同一衬底中的其它技术，这种增加的像素密度是不可能的。这种位移还使磁单元较不容易受到外部磁场的影响，这种磁场通常在影响给定存储单元中的位方向向之前会衰减。
图11说明了如本发明所设想的，直接激活显示像素216的备选实施例，其中，存储单元212控制开关晶体管214的源极，不同于图8所示的直接连接到栅极。阵列包括与存储单元212并联的第一列存储电压控制线232和第二列存储电压线234。像素行控制线236连接到晶体管214的栅极。当信号施加到电压线232时，电流按照其中的位定向流经存储单元212。如果定向允许电流通过该单元，则由控制线236激活的开关214使像素216激活并显示。提供了附加单元来形成本发明所设想的单元阵列。
图12说明了另一备选实施例，它在改进电路中采用存储单元212，以控制显示像素216的激活。一对存储单元212控制开关晶体管214的激活。该存储单元对212被放置在差分读出放大器电路中，以采用传统装置确定激活或者非激活存储单元的信号强度。第一单元212接收第一信号，以及第二单元接收补充第一信号的第二信号。补充单元的使用只是例示性的，并将其用于改善读出电子线路的信噪比。或者，可采用单个单元，它不依靠补充单元得到改进的噪声降低或改进的精确度。
此外，单元大小可依靠所希望的精确度以及集成在数字化系统中的显示装置进行调整。例如，目前的处理技术在存储阵列应用中产生0.1微米至0.3微米的单元大小。对于显示器及数字化仪系统中的应用，与显示像素和开关电路大小相当的单元大小是可接受的，它提供从微米到几十微米尺寸的大小。这种可伸缩性提供了优于先有技术的另一优点。
因此，已证明可结合采用MRAM单元阵列的数字化装置，以便与显示装置交互作用，以及数字化仪装置实际上可以与采用薄膜晶体管单元的显示器结合，使存储单元直接激活有源矩阵显示器中的像素。结果就是数字化仪-显示器几乎不需要其它数字化仪-显示器装置所需的信号处理逻辑。因此，当用户直接在显示器上书写轨迹时，该轨迹直接显示在屏幕上，并且几乎不需要任何中间处理。
此外，由于MRAM单元阵列用作可寻址存储阵列，因此简化了先有技术系统通常需要的驱动电子线路。另外，显示图像/图形或者规定信息因MRAM单元的上述特性而能够以永久性的方式进行存储。由于MRAM单元永久地保持上一次所选的存储位的方向，因此，当显示系统断电然后再通电时，不会发生信息丢失。显示器作为可写和可再用纸介质，而不是那种始终要求将数据保存到长期存储器而非直接存储在数字化仪本身中的传统数字化仪写字板。
虽然在本发明的特定实施例中说明了薄膜晶体管(TFT)单元，但也可以采用其它显示单元。另外，所公开的MRAM单元采用了隧道磁阻(TMR)效应，但也可考虑其它MRAM单元。它们包括基于磁阻(MR)效应、巨磁阻(GMR)效应、磁性隧道结(MTJ)效应或者超巨磁阻(CMR)效应的单元。
有四种产生不同类型MR的非常不同的物理效应AMR(各向异性)、GMR(巨)、TMR(隧道)以及CMR(超巨)。隧道式磁阻(TMR)或隧道式磁阻效应(TMR效应)是在磁性隧道结(MTJ，有时又称作SDT结)中可见到的自旋相关隧道(SDT)的物理效应所产生的电阻变化。
为便于说明，基于MTJ的单元表现为具有高阻态及低阻态两种状态的电阻。存储单元连接到晶体管开关216的栅极，同时存储单元电阻经过选择，使驱动电压将根据存储单元212的状态接通或断开像素或开关214。当开关214接通(断开)时，它使向列液晶显示器阻止光线通过它(或使光线通过它传递)。单元212的状态由位于触笔尖中的磁场中的触笔从外部改变。它还使开关214断开或接通，从而使像素断开或接通。
另外，开关和传送电子线路也被结合到设计中，使整个存储单元阵列可以被刷新或删除，或者可以对单个单元进行接通、断开或刷新。此外，如果需要保存并清除阵列中的内容，从而执行另外的写入，则电子线路还允许将单元中的信息存储到长期存储装置中。
通过创建不同灵敏度的存储单元，可以得到色彩到存储单元阵列的应用。这就是说，红色单元可以对不同于蓝或绿像素的特定场强的向列(neumatic)场敏感，反之亦然。这就允许用户通过主动地选择应在任何时候激活一、二或全部三个像素所希望的场强等级来选择修改未工作的颜色，以获得期望颜色结果。
应当知道，上述配置只是对本发明原理的应用进行说明。本领域的技术人员可以设计大量修改和替代配置，并不违背本发明的精神和范围，以及所附权利要求意在涵盖这些修改和配置。因此，虽然在附图中结合目前认为是本发明最可行的最佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员清楚地知道，可以进行包括但不限于大小、材料、形状、构造、功能以及工作方式、安装及使用等方面的大量修改，而没有背离权利要求书所提出的本发明的原理及概念。
权利要求
1.一种集成的数字化写字板和显示器，它包括数字化写字板，它包括磁随机存取存储器(MRAM)单元阵列，所述各MRAM单元响应于外部施加的磁场，所述每个存储单元具有这样一种磁位，它在应用外部施加磁场时改变方向，从而在将第二电场施加到所述阵列上时，根据所述位的所述方向来产生电信号；以及显示器，它包括像素阵列，其中各像素连接到所述MRAM单元之一，并由其所连接的所述MRAM单元产生的所述电信号激活。
2.如权利要求1所述的集成的数字化写字板和显示器，其特征在于还包括触笔，所述触笔具有第一笔尖，产生所述外部施加磁场。
3.如权利要求1所述的集成的数字化写字板和显示器，其特征在于第二外部施加磁场能够同时与至少一个外部施加磁场一起与所述MRAM阵列进行交互作用。
4.如权利要求1所述的集成数字化写字板和显示器，其特征在于所述像素阵列包括TFT显示单元并被放置在所述MRAM单元阵列之上。
5.一种将用户输入转换为图像数据的方法，所述方法包括提供集成的磁随机存取存储单元和像素阵列，各MRAM单元具有这样一种磁位，它在应用磁场时改变方向，并且每个单元还连接到一个像素；将磁场施加到所述阵列上，以改变至少一部分所述MRAM单元的所述磁位方向；将输入电信号施加到所述阵列上；激活与所述受影响MRAM单元连接的所述像素，以显示图像。
6.如权利要求5所述的将用户输入转换为图像数据的方法，其特征在于所述像素形成与所述MRAM单元阵列一致的阵列，以及其中所述像素用作直接由所述MRAM单元阵列控制的视频显示。
7.如权利要求5所述的将用户输入转换为图像数据的方法，其特征在于保持所述各单元的所述磁位方向，无需刷新。
8.一种集成的数字化和显示单元，它包括磁随机存取存储器(MRAM)单元，它响应于外部施加磁场，并具有这样一种磁位，它在应用电场或所述外部施加磁场时改变方向，从而在将读信号施加到所述单元时，根据所述位的所述方向产生电信号；以及显示像素，它连接到所述MRAM单元并由所述电信号激活。
9.如权利要求8所述的集成的数字化和显示单元，其特征在于所述磁场可以在与MRAM单元交互作用期间改变。
10.如权利要求8所述的集成的数字化和显示单元，其特征在于所述像素是TFT显示像素。
全文摘要
公开了一种集成的数字化写字板及显示设备200。该设备的数字化写字板部分100包括磁随机存取存储器(MRAM)单元212阵列，其中各MRAM单元212响应于外部施加的磁场112。各存储单元212具有在应用外部施加磁场时改变方向的磁位，以在将第二电场施加到阵列时根据位的方向产生电信号。显示器104包括像素单元216阵列，并且各像素单元216连接到MRAM单元212之一。MRAM单元212通过其产生的电信号激活像素单元216。因此，所实现的是一种集成的数字化写字板和显示器200，它具有不需要附加处理器而直接控制显示单元216的数字化单元212。
文档编号G09F9/30GK1430127SQ031009
公开日2003年7月16日 申请日期2003年1月2日 优先权日2002年1月2日
发明者M·沙马 申请人:惠普公司
在题为“采用磁随机存取存储器阵列的基于触笔的输入装置”的共同未决美国专利申请号＿＿＿(HP档案号10019665-1)以及题为“集成的数字化写字板和彩色显示设备以及操作方法”的共同未决美国专利申请号＿＿＿(HP档案号100200450-1)中描述了磁随机存取存储器阵列方面的另外两个申请，这里通过引用将其公开内容结合到本文中。
集成的数字化仪-显示系统仅在它们是共面的并在装在共同装置中的意义上是集成的。它们的集成并非是由于需要信号处理器将数字化仪所产生的信号转换成与显示器兼容的显示信号而进行的。因此，即使在用于在数字化仪所在的同一显示表面上进行直接输入的集成数字化仪-显示系统的最简单形式中，也涉及了附加电路和复杂性。
先有技术中存在若干种触笔输入数字化装置。其中一类涉及触笔尖与电容-电阻阵列的直接接触。在将诸如金属笔尖或者即使是用户的手指的触笔尖放置在数字化垫板的所选区域附近时，垫板中的电容-电阻电路检测触笔的位置，并根据众所周知的基于栅格阵列的数学公式来计算其位置。电容-电阻阵列通常用于诸如便携式数字化仪屏幕或指压鼠标垫等装置中的较小区域。
第二种先有技术系统采用了电磁数字化仪，在用户输入数据或执行所希望动作的过程中，它与磁笔尖触笔或电磁场发生触笔进行交互作用。触笔尖与数字化仪中的磁场配合以传递来自用户的信息和数据。交线栅格通常产生一个磁场，该磁场能够由触笔所产生的磁场主动或被动地进行修改。交叉线能够检测到笔尖的磁场，以便产生响应信号，或者能够在交互作用过程中产生由触笔改变的磁场。
另一个实施例是这样一种触笔，它具有RF发射机，以便向数字化阵列发送信号，然后它利用阵列中的接收电路来检测所发射的信号。或者，垫板位置可以加上涂层，从而触笔所产生的RF信号与阵列交互作用并由触笔中的接收机接收。
此外，备选实施例可以结合一个诸如可见光或红外光的光源，将其放置在触笔尖中以从垫板反射回来。触笔使用诸如CCD(电荷耦合器件)照相机的成像装置，从而以光学方式检测返回信号，从而检测触笔与数字化仪交互作用的位置。然后，系统对所接收信号及位置进行处理并解码，以便确定适当的信息。
这些系统中的每一个都有其可取之处，不过，它们都存在一些局限，使其难以或不希望得到使用。例如，直接接触技术在正常操作期间易产生擦伤及磨损，并且比其它技术的耐用性要低。
线栅电磁技术的实现是昂贵的，并且较大分辨率要求许多独立的导线。另外，电磁数字化仪在线栅传感器后面通常需要平面磁性材料来对系统进行杂散磁效应屏蔽。在便携式使用中，它使实现这种技术的系统的技术超过所需重量。在基于光的系统，触笔需要连线到数字化仪阵列，并必须将产生光源所需的复杂电子线路以及CCD摄像机结合进来并扩展来实现这种触笔。
各种先有技术数字化技术共同的一个缺点在于数字化阵列必须始终加电，以便保持用户的触笔与数字化仪的交互作用。此外，用户还必须将信息保存到长期存储器、例如计算机系统的硬盘驱动器中，以便保存用户触笔会话的内容。另外，在便携式装置中，用户的输入同样也必须存储在长期存储器中而不能保持在通常被显示系统覆盖的数字化仪上，以便使用户能够在重新启动设备时保持最近的信息，除非提供了电源将信息保存在存储器中。
数字化阵列与显示系统配合工作，以便提供同时拖动并查看结果的便捷方法。例如，数字化阵列可以用氧化铟锡显示面板覆盖，从而在用户使用触笔与数字化仪接触时，图像在用户与其交互作用时立即显示在触笔之下。它使用户能够与屏幕交互作用，好象与实时数据在进行交互或者用笔在真正的书写板上书写一样。这些技术始终要求使用输入信号处理器，该处理器与数字化仪配合，通过电磁脉冲、光脉冲、电阻交互作用或者所用的系统来接收用户输入，以便对信号进行处理，从而显示在显示设备部分。
因此，所需要的是一种改进的数字化设备，它具有优于先有技术系统的分辩率，更易于制造，并且在实际使用中更为耐用。此外，所需要的是一种数字化仪设备，它能够与显示装置集成，并能够采用相同的处理方法和技术与显示器一起作为场致发光设备制造。
本发明还包括一种在本发明的集成的数字化写字板及显示器中将用户输入转换为图像数据的方法。这样，所述方法包括提供集成的MRAM单元和像素单元阵列，每个MRAM单元具有一个磁位，该磁位在施加磁场时改变方向，并且每个单元还与一个像素单元连接；将磁场施加到阵列上，以改变至少一部分MRAM单元的磁位方向；将输入电信号施加到阵列上；以及激活连接到受影响MRAM单元的像素单元来显示图像。该方法还包括施加独立于第一磁场的第二磁场，以改变至少第二部分MRAM单元的磁位方向，从而提供更大的灵活性或者使第二用户能够与第一用户一起协调地与显示数字化部件进行交互。可以彼此独立地施加及处理两个以上的磁场。
本发明的一个附加实施例包括集成的数字化及显示单元。这种集成单元包括工作时连接到显示像素单元的MRAM单元，其中，MRAM单元的功能直接控制显示单元的功能，不需要对MRAM单元内容进行其它处理。
从以下结合附图的说明中，本领域的技术人员将会清楚本发明的特点和优点，其中图1说明了根据本发明的具有显示单元的数字化系统的示意图。
图2说明了触笔交互作用而在图1所示磁随机存取存储器(MRAM)数字化垫板上留下的轨迹的示意图；图3说明了由读出线及位线所控制的MRAM单元阵列的示意图。
图4说明了与根据图2所示写字板的数字化仪写字板交互作用的触笔的剖面侧视图。
图5是利用输入信息以在本发明的MRAM数字化仪系统中显示的方法步骤图。
图6说明了根据本发明由显示设备覆盖的数字化仪的示意图。
图7说明了根据本发明的MRAM数字化仪写字板与放置在其表面的显示器一起的操作的剖面侧视图。
图8说明了根据本发明所采用的提供了MRAM单元的电路阵列的示意图。
图9说明了根据图7的示意图用场致发光像素制造的MRAM单元的剖面图。
图10说明了与场致发光像素交互作用的MRAM单元的备选实施例，其中MRAM单元位于像素下方。
图11说明了根据本发明采用MRAM激活像素的备选实施例的示意图。
图12说明了根据本发明采用存储单元激活像素的备选实施例的示意图。
图1中说明了根据本发明连接到显示系统的数字化设备。所公开的数字化仪100采用磁随机存储器(MRAM)单元阵列作为基于触笔的输入装置。数字化仪100连接到信号处理器102，后者又连接到显示系统104。信号处理器102从数字化仪100接收信号，并对它们进行处理以便在视频显示器104上显示。数字化仪100还包括控制逻辑105，后者被用来在诸如阵列读取、阵列写入以及阵列清除等操作中控制数字化仪100，这是本领域的技术人员所熟悉的。
图2中更详细地说明了数字化仪100，图中显示了触笔尖在数字化仪100表面上的轨迹。数字化仪100包括存储单元106阵列。每个存储单元根据单元108中得到的磁位的方向而具有至少两种状态可能性。当出现触笔与数字化仪100表面交互作用的轨迹时，单元中的位被重新定向，使存储单元106的状态发生改变，如单元108所示。轨迹110说明了触笔所取的路径。随后，电信号作为读取信号被施加到单元106的阵列上，以产生由位变化所修改的那些单元的读输出。随后，作为由所改变位的位置引起的修改电信号的读输出信号被发送给图1所示信号处理器102，在其中根据用户所画的图案进行处理。然后，将轨迹110显示在显示部件104上。
MRAM单元的出现代替了长期存储器，并且MRAM单元具有类似于半导体存储器快速存取的特性。由于它们具有无限期地存储信息的能力，因此可用作长期存储装置。MRAM单元根据放置在被组成图案的薄膜磁性元件中的磁化的磁定向来存储信息位。这个磁膜经过设计，使其具有两个稳定且不同的磁状态。稳定的磁状态定义了二进制一(1)或二进制零(0)。尽管将数字信息存储在磁薄膜中，但多层非常严格控制的磁和介电层与存储元件相关联。
MRAM单元的一个例示利用旋转隧道效应并被称作旋转隧道装置。图3说明了这样一种MRAM单元106的示意图。MRAM单元106包括隧道阻挡层300、数据存储或读出层302以及基准膜或固定层304。固定层304具有固定磁定向，从而在所关注范围内出现施加的磁场时不会旋转。读出层302具有可在符合固定层304的状态和不符合固定层304的状态之间变化的磁定向。这些方向分别对应于低阻状态和高阻状态。绝缘隧道阻挡层300夹在磁固定层304和磁读出层302之间。绝缘隧道阻挡层300允许在读出层302和固定层304之间出现量子力学隧道。该隧道是与电子自转相关的，使存储单元的电阻随读出层和固定层的磁化的相对取向而变化。
所选存储单元106的磁状态可以通过向字线308和位线310相交的所选存储单元106施加电流来改变。电流产生两个正交磁场，这两个磁场结合时会在相符合与不相符状态、又分别被称作平行和反平行状态之间切换所选存储单元100的磁方向。其它未选存储单元仅从字线或位线交叉的未选存储单元接收磁场。单磁场的强度不足以改变未选单元的磁定向，因此，它们仍保持其磁定向。当将具有磁尖的触笔放置在靠近单元的位置时，则施加了一个足够磁场，使该单元的磁状态发生改变。这就在平行和反平行状态之间产生了方向改变。
采用不同于先有技术的MRAM单元的一个优点在于MRAM单元无限期地保持其方向，不需对它们施加任何外力。这就是说，并非必须向MRAM单元施加任何电场或电流来保持其磁位的磁化方向。因此，如果断开了该装置，将会永远保持上次记在单元中的方向。一旦重新激励该系统，读出操作会发出信号，表明已经保持了这种状态，因此保持了方向。这就允许向信号处理器发送一个信号表示，从而将断电之前上次用户在数字化仪阵列上绘制的轨迹显示在显示装置上。
在一个实施例中，系统采用具有磁尖的触笔，它能够在数字化仪阵列上被扫描。在垫板表面之下放置了与上述MRAM体系结构极为相似的MRAM单元阵列。当触笔移动时，由触笔尖中的磁铁产生磁场，使在触笔移动的路径中的位翻转，并留下轨迹，如图2所示。MRAM阵列不断地读取并扫描其中记录的位图案的变化。随着触笔在阵列上的移动，轨迹改变该图案，同时其路径显示在显示器上。
在一个实施例中，图4所示的触笔尖包括产生已知磁场的永久磁铁。磁铁可以放置在用来与写字板交互作用的笔尖中，或者可以在触笔上涂上一层产生能够影响MRAM存储单元的磁场的磁性材料。数字化仪中有支持驱动电子线路，它们是本领域技术人员已知的。首先，驱动电子线路将存储单元阵列中的所有位设置为第一方向。随着触笔尖在阵列上移动，磁场使某个位改变为与其原始对齐相反的方向。驱动电子线路可以定期地或者在用户指示时，将所有位恢复为其原始方向。
在备选实施例中，触笔尖112可采用载流线圈来产生变化磁场。由于可以通过改变电流的方向及强度来改变电流，因此，存储单元中受影响的位将被放置在特有图案中，因为它们已在空间和时间上发生了变化，以响应于用户用触笔所选的电流图案。可通过可表示诸如在鼠标类型的指示装置上的按下按钮操作的用户向下朝阵列按压笔尖、或者可表示诸如鼠标中选择右、左或中按键的不同按键点击的选择触笔上一个或多个按钮，来改变电流图案。在另一实施例中，变化的电流图案还可以表示变化的色彩，下面将会进行更详细说明。
此外，由于MRAM单元独立于其它单元及触笔进行工作，因此还可使用一个以上触笔。因此，可使用多个触笔，每个触笔均独立于其它进行工作，就像它们所影响的单元也是相互独立地工作。因此，所述一个触笔的使用只是本发明的例示而不是限制。例如，可以实现多指输入系统。可以在手套阵列中实现多指输入装置，其中每个手指都有一个独特编码触笔来产生有别于其它信号的选择信号。多指输入系统使一个用户能够在根据本发明的基础MRAM传感器上产生多个轨迹。
磁单元阵列对磁场敏感。选择触笔所产生的磁场强度，使其足以在不直接接触的情况下被阵列检测到。它允许在MRAM单元的上表面放置覆盖物，从而可以直接在垫板进行书写，而不用担心划伤或损坏下面的屏幕或阵列表面。
图5说明了将MRAM单元阵列用作根据本发明的数字化仪装置的方法的流程图，首先，如框500所示，形成这些存储单元的阵列。存储单元包括附加控制逻辑，以标识触笔作用的数字化仪板上的特定位置。对改变所选单元中位方向的触笔作用的检测允许将信号发送给信号处理单元，然后再使轨迹显示在根据本发明的显示设备上。一旦获得了MRAM单元阵列，用户则通过触笔将磁场施加到阵列中的单元上，如框502所示，以便在显示器上产生轨迹线。
随后，系统将读出电信号施加到阵列上，如框504所示，以便确定用户已经通过应用触笔所改变的存储单元。这个由受影响单元修改的电信号被转发给信号处理器，并由信号处理器对其进行处理，以便标识那些已经修改的单元。一旦标识了单元，则激活屏幕上与数字化仪的单元位置对应的像素，以便在显示器上再现轨迹。在触笔与数字化仪板的交互作用中，系统确定用户是否已经执行了特定的动作，如框506所示。如果用户只是将磁场施加到MRAM阵列，则如框508所示，该系统从各单元读取输出信号。否则，如果系统检测到用户已经执行了所希望的动作，则如框510所示，系统执行用户所请求的动作。这些动作通常与用户可能用诸如鼠标或轨迹球(roller ball)之类的指示装置进行的动作相似。这些动作可包括鼠标左、右或中键点击。执行程序或打开网页也可以方便地定位在用户所实现的触笔的工作范围内。
最后，一旦对阵列施加了其电信号，并且已经从各单元读出了输出信号，则如框512所示，信号处理器对输出电信号进行处理，并在显示器上显示对应于从输出电信号识别的图像数据的图像。应当注意，正如本发明所设计的那样，输出电信号可以提供任何时间在数字化仪上执行的一个以上轨迹的输出，以及可将不同的色彩用于不同的轨迹或触笔动作。
图6说明本发明的备选实施例。在图6所示的示意图中说明物理上与数字化MRAM阵列100配合的显示板104。显示器104放置在数字化仪100上，这样，随着用户在显示器104的表面上移动触笔，磁场与下面的阵列100交互作用，从而使画出的轨迹正好是触笔与显示板交互作用的地方。信号被发送给信号处理器102，然后再被发送到显示板104进行显示。它的优点在于将数字化设备100与诸如被用于膝上型计算机和个人数字助理(PDA)装置等的显示设备104进行集成。
如图7所示，本发明的另一个实施例将显示设备104与数字化仪设备100配合，使采用MRAM单元的数字化仪工作时控制显示板104中的显示像素。这种类型的系统中所用的显示板通常采用诸如有源矩阵中的晶体管，并且是本领域的技术人员众所周知的。根据本发明，阵列中的MRAM单元与所选晶体管配合，以激活显示器中的像素。
图8说明了集成在单数字化仪-显示系统200中的存储单元所控制的像素阵列示意图。各像素202由位于虚线框中的内容表示，并且还包含像素启用线206、第一行存储单元电压线208以及第二行存储单元电压线210。
各显示像素202包括MRAM单元212，MRAM单元设置在两条行存储单元电压线208和210之间。电压单元线210还连接到开关装置214，如场效应晶体管，晶体管的源极连接到像素启用线206。晶体管214控制像素二极管216。在本例中，像素二极管216产生红色光，同时在相邻像素中提供红、绿和蓝色素系列，以便提供彩色显示并描述通过使用触笔控制彩色设备及提供独特色彩选择的MRAM阵列数字化仪的实现。各像素216连接到电容器218，在像素216有效时向其提供恒定电源。
图8所示阵列200说明了选自红、绿和蓝(RGB)的三个像素。阵列实际包括多个像素，其中在包含单色像素和单个MRAM的单个单元中三种颜色被组合到一起。因此，阵列包括RGB矩阵中形成的多个颜色像素。虽然对各颜色的等量像素进行了说明，但应当注意，各颜色的亮度级一般也应是相等的。因此，设计人员会将一种颜色的多余像素加在另一个上，以便取得相等的颜色亮度。或者，各颜色像素的亮度可以由另一存储单元来控制，从而每种颜色只设计一个像素。
阵列可以包括从X及Y方向中的数个像素到提供传统尺寸的显示设备所需的大小的任何规格。这种显示器通常应在X和Y维度上具有超过一千线以上。
图9说明了以半导体材料实现的单元202的剖视图。MRAM单元212以半导体材料制成，与发光像素216相邻。开关214包括源极连接218和漏极连接220，开关214连接到像素216用于激活。在MRAM单元216之下形成栅极222。单元还包括使MRAM单元和显示像素形成图像以及制造它们所需的适当绝缘及导电层。
图9还说明了控制单元部分放置在与显示单元216相邻的位置。磁开关单元通常远远小于显示像素。因此，可以在显示像素附近制造MRAM单元，因为显示像素一般大于MRAM单元约一个数量级例如，MRAM单元具有0.2至2.0微米的波形因数，而显示像素则具有4或5微米或更大的波形因数。因此，附加控制开关因其尺寸原因而可被采用，并且可以用于亮度控制等需要。
与将存储单元放置在像素之下相比，将存储单元放置在像素附近使用更大的半导体表面积。因此，图10给出了将存储单元212放置在像素显示单元216之下的备选实施例。这使得在图9所示像素阵列相同的表面积中，能够实现更高的分辨率和更大密度。存储单元被放置在像素之后或之下的少许距离处。这个距离正好使触笔在数字化显示器表面上移动时能够与存储单元交互作用。如果采用将开关与像素放置在同一衬底中的其它技术，这种增加的像素密度是不可能的。这种位移还使磁单元较不容易受到外部磁场的影响，这种磁场通常在影响给定存储单元中的位方向向之前会衰减。
图11说明了如本发明所设想的，直接激活显示像素216的备选实施例，其中，存储单元212控制开关晶体管214的源极，不同于图8所示的直接连接到栅极。阵列包括与存储单元212并联的第一列存储电压控制线232和第二列存储电压线234。像素行控制线236连接到晶体管214的栅极。当信号施加到电压线232时，电流按照其中的位定向流经存储单元212。如果定向允许电流通过该单元，则由控制线236激活的开关214使像素216激活并显示。提供了附加单元来形成本发明所设想的单元阵列。
图12说明了另一备选实施例，它在改进电路中采用存储单元212，以控制显示像素216的激活。一对存储单元212控制开关晶体管214的激活。该存储单元对212被放置在差分读出放大器电路中，以采用传统装置确定激活或者非激活存储单元的信号强度。第一单元212接收第一信号，以及第二单元接收补充第一信号的第二信号。补充单元的使用只是例示性的，并将其用于改善读出电子线路的信噪比。或者，可采用单个单元，它不依靠补充单元得到改进的噪声降低或改进的精确度。
此外，单元大小可依靠所希望的精确度以及集成在数字化系统中的显示装置进行调整。例如，目前的处理技术在存储阵列应用中产生0.1微米至0.3微米的单元大小。对于显示器及数字化仪系统中的应用，与显示像素和开关电路大小相当的单元大小是可接受的，它提供从微米到几十微米尺寸的大小。这种可伸缩性提供了优于先有技术的另一优点。
因此，已证明可结合采用MRAM单元阵列的数字化装置，以便与显示装置交互作用，以及数字化仪装置实际上可以与采用薄膜晶体管单元的显示器结合，使存储单元直接激活有源矩阵显示器中的像素。结果就是数字化仪-显示器几乎不需要其它数字化仪-显示器装置所需的信号处理逻辑。因此，当用户直接在显示器上书写轨迹时，该轨迹直接显示在屏幕上，并且几乎不需要任何中间处理。
此外，由于MRAM单元阵列用作可寻址存储阵列，因此简化了先有技术系统通常需要的驱动电子线路。另外，显示图像/图形或者规定信息因MRAM单元的上述特性而能够以永久性的方式进行存储。由于MRAM单元永久地保持上一次所选的存储位的方向，因此，当显示系统断电然后再通电时，不会发生信息丢失。显示器作为可写和可再用纸介质，而不是那种始终要求将数据保存到长期存储器而非直接存储在数字化仪本身中的传统数字化仪写字板。
虽然在本发明的特定实施例中说明了薄膜晶体管(TFT)单元，但也可以采用其它显示单元。另外，所公开的MRAM单元采用了隧道磁阻(TMR)效应，但也可考虑其它MRAM单元。它们包括基于磁阻(MR)效应、巨磁阻(GMR)效应、磁性隧道结(MTJ)效应或者超巨磁阻(CMR)效应的单元。
有四种产生不同类型MR的非常不同的物理效应AMR(各向异性)、GMR(巨)、TMR(隧道)以及CMR(超巨)。隧道式磁阻(TMR)或隧道式磁阻效应(TMR效应)是在磁性隧道结(MTJ，有时又称作SDT结)中可见到的自旋相关隧道(SDT)的物理效应所产生的电阻变化。
为便于说明，基于MTJ的单元表现为具有高阻态及低阻态两种状态的电阻。存储单元连接到晶体管开关216的栅极，同时存储单元电阻经过选择，使驱动电压将根据存储单元212的状态接通或断开像素或开关214。当开关214接通(断开)时，它使向列液晶显示器阻止光线通过它(或使光线通过它传递)。单元212的状态由位于触笔尖中的磁场中的触笔从外部改变。它还使开关214断开或接通，从而使像素断开或接通。
另外，开关和传送电子线路也被结合到设计中，使整个存储单元阵列可以被刷新或删除，或者可以对单个单元进行接通、断开或刷新。此外，如果需要保存并清除阵列中的内容，从而执行另外的写入，则电子线路还允许将单元中的信息存储到长期存储装置中。
通过创建不同灵敏度的存储单元，可以得到色彩到存储单元阵列的应用。这就是说，红色单元可以对不同于蓝或绿像素的特定场强的向列(neumatic)场敏感，反之亦然。这就允许用户通过主动地选择应在任何时候激活一、二或全部三个像素所希望的场强等级来选择修改未工作的颜色，以获得期望颜色结果。
应当知道，上述配置只是对本发明原理的应用进行说明。本领域的技术人员可以设计大量修改和替代配置，并不违背本发明的精神和范围，以及所附权利要求意在涵盖这些修改和配置。因此，虽然在附图中结合目前认为是本发明最可行的最佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员清楚地知道，可以进行包括但不限于大小、材料、形状、构造、功能以及工作方式、安装及使用等方面的大量修改，而没有背离权利要求书所提出的本发明的原理及概念。
权利要求
1.一种集成的数字化写字板和显示器，它包括数字化写字板，它包括磁随机存取存储器(MRAM)单元阵列，所述各MRAM单元响应于外部施加的磁场，所述每个存储单元具有这样一种磁位，它在应用外部施加磁场时改变方向，从而在将第二电场施加到所述阵列上时，根据所述位的所述方向来产生电信号；以及显示器，它包括像素阵列，其中各像素连接到所述MRAM单元之一，并由其所连接的所述MRAM单元产生的所述电信号激活。
2.如权利要求1所述的集成的数字化写字板和显示器，其特征在于还包括触笔，所述触笔具有第一笔尖，产生所述外部施加磁场。
3.如权利要求1所述的集成的数字化写字板和显示器，其特征在于第二外部施加磁场能够同时与至少一个外部施加磁场一起与所述MRAM阵列进行交互作用。
4.如权利要求1所述的集成数字化写字板和显示器，其特征在于所述像素阵列包括TFT显示单元并被放置在所述MRAM单元阵列之上。
5.一种将用户输入转换为图像数据的方法，所述方法包括提供集成的磁随机存取存储单元和像素阵列，各MRAM单元具有这样一种磁位，它在应用磁场时改变方向，并且每个单元还连接到一个像素；将磁场施加到所述阵列上，以改变至少一部分所述MRAM单元的所述磁位方向；将输入电信号施加到所述阵列上；激活与所述受影响MRAM单元连接的所述像素，以显示图像。
6.如权利要求5所述的将用户输入转换为图像数据的方法，其特征在于所述像素形成与所述MRAM单元阵列一致的阵列，以及其中所述像素用作直接由所述MRAM单元阵列控制的视频显示。
7.如权利要求5所述的将用户输入转换为图像数据的方法，其特征在于保持所述各单元的所述磁位方向，无需刷新。
8.一种集成的数字化和显示单元，它包括磁随机存取存储器(MRAM)单元，它响应于外部施加磁场，并具有这样一种磁位，它在应用电场或所述外部施加磁场时改变方向，从而在将读信号施加到所述单元时，根据所述位的所述方向产生电信号；以及显示像素，它连接到所述MRAM单元并由所述电信号激活。
9.如权利要求8所述的集成的数字化和显示单元，其特征在于所述磁场可以在与MRAM单元交互作用期间改变。
10.如权利要求8所述的集成的数字化和显示单元，其特征在于所述像素是TFT显示像素。
全文摘要
公开了一种集成的数字化写字板及显示设备200。该设备的数字化写字板部分100包括磁随机存取存储器(MRAM)单元212阵列，其中各MRAM单元212响应于外部施加的磁场112。各存储单元212具有在应用外部施加磁场时改变方向的磁位，以在将第二电场施加到阵列时根据位的方向产生电信号。显示器104包括像素单元216阵列，并且各像素单元216连接到MRAM单元212之一。MRAM单元212通过其产生的电信号激活像素单元216。因此，所实现的是一种集成的数字化写字板和显示器200，它具有不需要附加处理器而直接控制显示单元216的数字化单元212。
文档编号G09F9/30GK1430127SQ031009
公开日2003年7月16日 申请日期2003年1月2日 优先权日2002年1月2日
发明者M·沙马 申请人:惠普公司
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