(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの外部からかけられる磁界によって変更されることができる磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルのアレイを有するデジタイジングタブレットであって、前記各メモリセルは、前記外部からかけられる磁界をかけると向きが変更される磁気ビットを有し、前記アレイに電界がかけられると前記ビットの向きに基づいて電気信号が生成される、デジタイジングタブレットと、
カラー画素のアレイを有するディスプレイであって、前記各カラー画素は２つ以上のカラータイプから選択され、前記ＭＲＡＭセルのうちの１つに結合され、該ＭＲＡＭセルは、該ＭＲＡＭセルによって生成される前記電気信号に応答して、前記結合されたカラー画素を起動する、ディスプレイと、
を備えている、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項２】
前記各カラー画素が、等しい比率の赤色画素、青色画素あるいは緑色画素のいずれかから選択される、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項３】
前記磁界が固定の磁界である、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項４】
前記磁界が、ＭＲＡＭセルとの相互作用中に、変わることができる、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項５】
前記外部からかけられる磁界を生成する第１の先端部を有するスタイラスをさらに備えている、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの外部からかけられる磁界と同時に、第２の外部からかけられる磁界が前記ＭＲＡＭセルアレイと相互作用することができる、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項７】
前記スタイラスが前記デジタイジングタブレットと相互作用して、実行されるべき動作を指示することができる、請求項５に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項８】
前記スタイラスが、前記ＭＲＡＭセルアレイと相互作用するための電流搬送コイルを含んでいる、請求項５に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項９】
前記カラー画素のアレイが、ＴＦＴディスプレイセルから形成され、前記ＭＲＡＭセルアレイ上に配置される、請求項１に記載の、一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ。
【請求項１０】
ユーザ入力を画像データに変換する方法であって、
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルとカラー画素とを一体化したアレイを配設するステップであって、前記各ＭＲＡＭセルは磁界をかけると向きが変更される磁気ビットを有し、前記各セルは１つのカラー画素にさらに結合され、該画素を起動する、前記配設するステップと、
前記ＭＲＡＭセルの少なくとも一部の前記磁気ビットの向きを変更するために、前記アレイに磁界をかけるステップと、
前記アレイに入力電気信号を印加するステップと、
前記影響を受けたＭＲＡＭセルに結合された前記カラー画素を起動し、画像を表示するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記カラー画素が、前記ＭＲＡＭセルのアレイと一致するアレイを形成し、前記カラー画素が前記ＭＲＡＭセルのアレイによって直接制御されるビデオディスプレイとして機能する、請求項１０に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１２】
前記第１の磁界と無関係に第２の磁界をかけて、前記ＭＲＡＭセルの少なくとも第２の部分の前記磁気ビットの向きを変更するステップをさらに含む、請求項１０に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１３】
前記磁界をかけるステップが、かけている間、前記磁界を選択的に変化させて、前記ＭＲＡＭセルの少なくとも一部の前記磁気ビットの向きに影響を与えるステップをさらに含む、請求項１０に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１４】
ユーザによって実行される動作を検知するステップと、
前記検知された動作に関連する機能を実行するステップと、
をさらに含む、請求項１０に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１５】
各セルにおける前記磁気ビットの向きが、リフレッシュなしに保持される、請求項１０に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１６】
ディスプレイ装置を前記ＭＲＡＭアレイに係合するステップをさらに含み、前記表示される画像は、前記磁界が前記ＭＲＡＭアレイにかけられる場所の近接位置に対応する、請求項１１に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１７】
ディスプレイ装置および前記ＭＲＡＭアレイへの電力の停止時において、電力が戻ると、前記ＭＲＡＭアレイ内の前記ＭＲＡＭセルの前記磁気ビットの向きに基づいて前記画像を再表示するステップをさらに含む、請求項１１に記載の、ユーザ入力を画像データに変換する方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの外部からかけられる磁界によって変更されることができ、前記外部からかけられる磁界をかけると向きが変更される磁気ビットを有し、前記ＭＲＡＭセルに読出し信号が印加されると前記ビットの向きに基づいて電気信号が生成される磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルと、
２つ以上のカラータイプから選択され、前記ＭＲＡＭセルに結合されたカラー画素であって、前記ＭＲＡＭセルは該ＭＲＡＭセルによって生成される前記電気信号に応答して前記カラー画素を起動する、カラー画素と、
を備えている、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項１９】
前記デジタイジングおよびディスプレイセルのフォームファクタが１マイクロメートル未満である、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２０】
前記磁界が固定の磁界である、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２１】
前記磁界が、前記ＭＲＡＭセルとの相互作用中に、変わることができる、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２２】
前記外部からかけられる磁界を生成する第１の先端部を有するスタイラスをさらに備えている、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２３】
前記スタイラスが前記ＭＲＡＭセルと相互作用して、実行されるべき動作を指示することができる、請求項２２に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２４】
前記画素がＴＦＴディスプレイ画素である、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２５】
前記画素が、赤色、緑色、あるいは青色のカラータイプから選択される、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【請求項２６】
前記画素が、シアン、マゼンタ、あるいはイエローのカラータイプから選択される、請求項１８に記載の、一体型デジタイジングおよびディスプレイセル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般にデジタイジング入力装置に関し、より詳細には、デジタイザ装置内のデジタイジングアレイとして磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）素子を用いることに関する。
同じ譲受人に譲渡され、同時係属中の「STYLUS BASED INPUT DEVICES UTILIZING A MAGNETIC RANDOM ACCESS MEMORY ARRAY」と題する米国特許出願第１０／０３８，４８５号、ならびに同時係属中の「AN INTEGRATED DIGITIZING TABLET AND DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF OPERATION」と題する米国特許出願第１０／０３８，４６６号において、磁気ランダムアクセスメモリアレイの２つのさらなる応用形態が記載されている。
【０００２】
【従来の技術】
デジタイザシステムは当業者によく知られている。典型的には、ユーザが文字や図を書いたり、デジタイザアレイに対してスタイラスの位置を指示したりすることにより格子上に直にデータを入力し、種々のコンピュータ機能を制御するために用いられるスタイラスに対して、電磁アレイあるいは他のタイプのシステムが応答することができる。ある実施形態では、モニタ上に直にデジタイザを配置する。他の実施形態では、２つの装置は分離される。一般に、モニタ画面のような表示装置の大きさに比べて大きな作業表面が必要とされる場合に、個別のデジタイザが利用される。可搬性および大きさが重要な場合には、一体型のデジタイザおよびディスプレイ装置が用いられる。それゆえ、種々のタイプのコンピュータシステムがスタイラスによる技術を利用しており、そのようなコンピュータシステムには携帯システム、デスクトップシステム、可搬システムあるいは端末型システムが含まれ得る。
【０００３】
一体型のデジタイザ−ディスプレイシステムは、それらが同一平面上に位置し、ともに共通の装置に取り付けられるという意味でのみ一体化される。それらは、デジタイザによって生成される信号をディスプレイに適合性のある表示信号に変換するために信号プロセッサが必要とされるという点では一体化されていない。したがって、デジタイザが配置されるのと同じディスプレイ表面上に直に入力するために一体化されたデジタイザ−ディスプレイシステムの最も簡単なものであっても、回路が追加され、複雑なシステムになる。
【０００４】
従来技術においていくつかのタイプのスタイラス入力デジタイジング装置が存在する。１つのタイプは、容量性−抵抗性アレイに対してスタイラスの先端部を直に接触させることを含む。金属製の先端部、あるいはユーザの指のようなスタイラス先端部がデジタイジングパッドの選択された領域の近くに置かれるとき、パッド内の容量性−抵抗性回路が、スタイラスが置かれたことを検出し、格子を基にしたアレイに関する既知の数式にしたがってその位置を計算する。一般的に、容量性−抵抗性アレイは、携帯型デジタイザ画面あるいは指検出式マウスパッドのような装置内の小さな領域上で用いられる。
【０００５】
第２の従来技術のシステムは、ユーザがデータを入力し、所望の動作を実行する際に磁気先端構造のスタイラスあるいは電磁界発生型のスタイラスと相互作用する電磁デジタイザを用いる。スタイラスの先端部はデジタイザ上の電磁界と相互作用し、ユーザからの情報およびデータを伝達する。一般的に、交差する線からなる格子が、スタイラスによって生成される電磁界によって能動的あるいは受動的に変更されることができる電磁界を生成する。交差する線は、応答信号を生成するためのその先端部の電磁界を検出することができるか、あるいは相互作用している間にスタイラスによって変更される電磁界を生成することができる。
【０００６】
別の実施形態は、デジタイジングアレイに信号を送信するためのＲＦ送信器を備えるスタイラスからなるシステムであり、その後、送信された信号は、デジタイジングアレイ内の受信回路を用いて検出される。別法では、パッド位置がコーティングされる場合があり、スタイラスによって生成されるＲＦ信号がアレイと相互作用し、スタイラス自体の内部にある受信器において受信される。
【０００７】
さらに別の実施形態は、パッドから反射するようにスタイラスの先端部内に配置される可視光源あるいは赤外光源のような光源を組み込む場合がある。スタイラスはＣＣＤカメラのようなイメージング素子を用いて戻り信号、それゆえスタイラスがデジタイザと相互作用する場所を光学的に検出する。その後、そのシステムは、適当な情報を判定するために、受信された信号および位置を処理し、復号化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
それらのシステムはそれぞれある程度の成功を収めてきた。しかしながら、それぞれのシステムには制限があり、利用するのを難しくするか、あるいは望ましくないものにしている。たとえば、直接接触技術は通常の動作中に掻き傷および摩耗の影響を受けやすく、他の技術に比べて耐久性が低い。
【０００９】
ワイヤグリッド電磁界技術は実装するのにコストがかかり、解像度を高めるために数多くの個別の線を必要とする。さらに、電磁デジタイザは一般的に、ワイヤグリッドセンサの背後に平坦な磁性材料を配置し、浮遊磁界の影響からシステムを保護する必要がある。このため、携帯の用途では、そのシステムのための技術は必要以上に重い技術を実装することになる。光を用いるシステムでは、スタイラスはデジタイザアレイにコードで繋がれる必要があり、そのようなスタイラスを実現するためには、光源およびＣＣＤカメラを形成するための複雑な電子回路を組み込む必要があり、スタイラスを大きくしなければならない。
【００１０】
種々のタイプの従来技術のデジタイジング技術の全てに共通の１つの問題点は、ユーザのスタイラスとデジタイザとの相互作用を保持しておくために、デジタイジングアレイに常に電源を供給しなければならないことである。さらに、ユーザのスタイラスセッションの内容を保存するために、ユーザはその情報をコンピューティングシステム上のハードディスクドライブのような長期記憶装置に記憶しなければならない。さらに、携帯装置の場合にも同じことが言え、メモリに情報を保持するための電源が供給されない場合に、装置の再始動時にユーザが最新の情報を保持できるように、ユーザの入力は長期メモリに格納されなければならず、一般的に表示システムが重ねられるデジタイザ上には保持することができない。
【００１１】
結果を同時に描画し、かつ閲覧する容易な方法を提供するために、デジタイジングアレイはディスプレイシステムと係合されている。たとえば、ユーザがデジタイザとのインターフェースとしてスタイラスを用いる場合には、ユーザがスタイラスを用いて作業するのに応じて、画像がスタイラスの真下に表示されるように、デジタイジングアレイは酸化インジウムスズディスプレイパネルを重ねることができる。これにより、実データを用いて作業するか、あるいはペンを用いて実際の筆記用タブレットに書込みを行うかのように、ユーザが画面を用いて作業できるようになる。そのような技術では常に、入力信号プロセッサを用いる必要があり、このプロセッサがデジタイザと協動して、電磁パルス、光パルス、抵抗性の相互作用、あるいは用いられるシステムを介してユーザの入力信号を受信し、表示装置部に表示するために信号を処理する。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、従来技術のシステムよりも高い解像度を有し、容易に製造でき、しかも実際の使用中に、より耐久性のある改善されたデジタイジング装置を提供することである。さらに本発明の目的は、表示装置と一体化させることができ、同じ処理方法および技法を用いてエレクトロルミネセンス装置のようなディスプレイとともに製造することができるデジタイザ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、カラーディスプレイを一体化したデジタイジングタブレットが開示される。一体型デジタイジングタブレットおよびディスプレイ装置のデジタイジングタブレット部は、少なくとも１つの外部からかけられる磁界によって変更されることができる磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルのアレイを含み、各メモリセルは、外部からかけられる磁界をかけると向きが変更される磁気ビットを有し、アレイに電界がかけられるとそのビットの向きに基づいて電気信号が生成される。ディスプレイ部はカラー画素セルのアレイを含み、各カラー画素セルは２つ以上のカラータイプから選択され、ＭＲＡＭセルのうちの１つに接続される。ＭＲＡＭセルは、ＭＲＡＭセルによって生成される電気信号に応答して、接続されたカラー画素セルを起動するように動作する。一般的に、カラー画素セルは概ね等しい比率の赤色、青色および緑色から選択されるか、あるいはシアン、マゼンタおよびイエローを含む補色から選択されて良い。任意の色配合が実装され、単に３つの色に限定されない場合があるか、あるいは３つ以上であることが必要とされる場合がある。
【００１４】
本発明の特徴および利点は添付の図面を参照して以下に記載される説明を読むことにより当業者には明らかになるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
簡略化し、かつ例示する目的を果たすために、本発明の原理が主にその典型的な実施形態を参照することにより記載される。しかしながら、当業者であれば、同じ原理がディスプレイを有する数多くのタイプのデジタイザシステムに同じく適用できることは容易に理解されよう。
【００１６】
本発明による、ディスプレイシステムに接続されるデジタイジング装置が図１に示される。スタイラスによる入力装置として機能するために磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルのアレイを用いるデジタイザ１００が開示される。デジタイザ１００は信号プロセッサ１０２に接続され、信号プロセッサ１０２はさらにディスプレイシステム１０４に接続される。信号プロセッサ１０２はデジタイザ１００から信号を受信し、ビデオディスプレイ１０４上に表示するためにそれらの信号を処理する。デジタイザ１００はさらに、当業者にはよく知られている、アレイ読出し、アレイ書込みあるいはアレイクリアのような動作中にデジタイザ１００を制御するために用いられる制御ロジック１０５を含む。
【００１７】
図２にはデジタイザ１００がさらに詳細に示されており、デジタイザ１００の表面上のスタイラス先端部の軌跡が示される。デジタイザ１００はメモリセル１０６のアレイから構成される。各メモリセルはセル１０８内に見られる磁気ビットの向きに基づいて、少なくとも２つの状態をとる可能性がある。デジタイザ１００の表面と相互作用するスタイラスの軌跡が生じるとき、セル内のビットは向きを変更され、それによりメモリセル１０６の状態はセル１０８に示されるように変化することができる。軌跡１１０はスタイラスによってとられる経路を示す。その後、読出し信号として電気信号がセル１０６のアレイに加えられ、ビット変化によって変更されたそれらのセルの読出し出力が生成される。読出し出力信号は変更されたビット位置によって引き起こされる変更された電気信号であり、その後図１の信号プロセッサ１０２に送られ、そこで、ユーザによって描かれたパターンに従って処理される。その後、軌跡１１０がディスプレイユニット１０４上に表示される。
【００１８】
ＭＲＡＭセルは長期記憶装置に対する代替として現れたものであり、ＭＲＡＭセルは半導体メモリの高速アクセスと類似の特性を有する。それらは、永久に情報を格納できる能力を有するので、長期記憶装置としての役割を果たすことができる。ＭＲＡＭセルは、パターニングされた薄膜磁気素子内に位置付けられる磁化の磁気的な向きに基づいて１ビットの情報を格納する。この磁性薄膜は、２つの安定した状態と異なる磁気状態とを有するように設計される。安定した磁気状態は２進の１あるいは２進の０を定義する。デジタル情報は１つの磁性薄膜に格納されるが、非常に注意深く制御された磁性層および誘電体層からなる多数の層が１つのメモリ素子に関連付けられる。
【００１９】
ＭＲＡＭセルの一例はスピントンネル効果を利用しており、スピントンネル素子として知られる。図３は、そのようなＭＲＡＭセル１０６の概略図を示す。ＭＲＡＭセル１０６はトンネル障壁層３００と、データ記憶あるいはセンス層３０２と、基準薄膜あるいは固定層（pinned layer）３０４とを含む。固定層３０４は、関心のある範囲内の磁界がかけられる場合でも回転しないように固定された磁気の向きを有する。センス層３０２は、固定層３０４の状態に整列する状態と、固定層３０４の状態に整列しない状態との間で変化することができる磁気の向きを有する。これらの向きはそれぞれ低抵抗状態と高抵抗状態とに対応する。絶縁性トンネル障壁層３００は、磁性固定層３０４と磁性センス層３０２との間に挟まれる。絶縁性トンネル障壁層３００によって、センス層３０２と固定層３０４との間で量子力学的トンネル現象が生じるようになる。トンネル現象は電子スピン依存性であり、それによりメモリセルの抵抗が、センス層および固定層の磁化の相対的な向きの関数として変化できるようになる。
【００２０】
選択されたメモリセル１０６の磁気状態は、選択されたメモリセル１０６を横切るワード線３０８およびビット線３０６に対して電流を加えることにより変更され得る。この電流は２つの直交する磁界を生成し、その磁界が合成されるとき、それぞれ平行および逆平行状態としても知られる整列状態と非整列状態との間で、選択されたメモリセル１０６の磁気の向きが切り替えられることになる。選択されない他のメモリセルは、選択されないメモリセルを横切るワード線あるいはビット線のいずれかからのみ磁界を受ける。片側の磁界は選択されないセルの磁気の向きを変更するほど強くはないため、選択されないセルはその磁気の向きを保持する。磁気先端部を有するスタイラスがセルの近くに置かれるとき、セルの磁気状態が変更されるだけの十分な磁界がかけられる。この結果として、平行状態と逆平行状態との間で向きが変化するようになる。
【００２１】
従来技術の記憶装置ではなくＭＲＡＭセルを利用する１つの利点は、外部から全く力を加えることなくＭＲＡＭセルが永久にその向きを保持することである。これは、その磁気ビットの磁化の向きを保持するために、ＭＲＡＭセルに電界あるいは電流を加える必要がないことを意味する。したがって、素子がオフされる場合には、セルに最後に付与された向きが永久に保持されるであろう。一旦システムに再度電源が供給されると、読出し動作によって、その状態が保持されており、それゆえ向きが保存されることがわかるであろう。これにより、信号プロセッサに知らせることになる信号が送信され、電源がオフされる前にユーザによってデジタイザアレイ上に前に作成された描画が表示装置上に表示されることになる。
【００２２】
そのシステムは、デジタイザアレイ上で走査されることができる、一実施形態の磁気先端部を有するスタイラスを用いる。パッドの表面の下には、先に記載されたＭＲＡＭアーキテクチャに非常によく似ているＭＲＡＭセルのアレイが存在する。スタイラスが移動するとき、スタイラスの先端部内の磁石によって磁界が生成され、スタイラスの移動経路内にあるビットが反転するようになり、図２に示されるような軌跡が残される。ＭＲＡＭアレイは、その中に記録されたビットパターン内の変化を検出するために連続して読み出され、走査される。スタイラスがアレイを横切って移動するとき、軌跡がパターンを変更し、その経路がディスプレイ上に表示される。
【００２３】
一実施形態では、図４に示されるスタイラス先端部は、既知の磁界を生成する永久磁石を含む。磁石が、タブレットと相互作用するために用いられる先端部内に配置される場合があるか、あるいはスタイラスが、ＭＲＡＭメモリセルに作用することができる磁界を生成する磁性材料でコーティングされる場合がある。デジタイザ内には駆動電子回路が設けられ、それは当業者によく知られているものと仮定する。最初に、駆動電子回路は、メモリセルのアレイ内の全てのビットを第１の方向に設定する。スタイラス先端部がアレイを横切って移動するとき、磁界が、元の整列状態と反対の方向へのビット変化を引き起こす。駆動電子回路は、定期的に、あるいはユーザによって指示される際に、その元の向きに全てのビットをリセットすることができる。
【００２４】
別の実施形態では、スタイラスの先端部１１２が、電流搬送コイルを用いて、変化する磁界を生成することができる。電流はその方向およびその大きさを変化させることにより変更することができるので、スタイラスを用いてユーザによって電流パターンが選択されるのに応じて、メモリセル内の影響を受けるビットは、それらのビットが空間的および時間的に変更されているような固有のパターンに配置されるであろう。電流パターンは、ユーザが先端部をアレイに対して押下し、マウスタイプのポインティング装置の動作のようなボタン押下動作を指示することにより、あるいはユーザがスタイラス上の１つあるいは複数のボタンを選択し、マウスにおけるクリックが右、左あるいは中央のボタンを選択するように異なるキークリックを指示することにより変更されることができる。さらに別の実施形態では、変化する電流パターンは色を変化させることも指示する場合があり、それは以下にさらに詳細に記載されるであろう。
【００２５】
さらに、ＭＲＡＭセルは他のセルおよびスタイラスとは独立して動作するので、２つ以上のスタイラスが用いられる場合もある。したがって、複数のスタイラスが用いられる場合があり、それらが作用するセルが互いから独立して動作するので、各スタイラスも他のスタイラスから独立して動作することができる。したがって、例示されるような１つのスタイラスを用いることは本発明の典型例ではあるが、制限するものではない。たとえば、多指入力システムが実装されることができ、この多指入力装置は、グローブアレイ内に実装することができ、各指が個別に符号化されるスタイラスを有し、他の信号とは異なる選択信号が生成される。多指入力システムによって、一人のユーザが、下側にある本発明によるＭＲＡＭセンサアレイ上に多数の軌跡を生成できるようになるであろう。
【００２６】
磁気セルアレイは磁界に反応する。スタイラスによって生成される磁界の強さは、直に接触することなく、アレイによって検出されるだけの十分な強さになるように選択される。これにより、画面あるいは下方のアレイ表面を引っ掻いたり、損傷したりする心配なしに、パッドに直に書込みが行われることができるようにＭＲＡＭセルの上側表面上にカバーを置くことができる。
【００２７】
図５は本発明によるデジタイザ装置としてＭＲＡＭセルのアレイを用いる方法の流れ図を示す。最初に、ブロック５００に示されるように、そのようなメモリセルのアレイが形成される。そのメモリセルは、スタイラスが相互作用するデジタイザパネル上の特定の位置を識別するための付加的な制御ロジックを含む。選択されたセル内のビットの向きを変更するスタイラスの相互作用を検出することにより、信号処理ユニットに信号が送信されるようになり、その後、信号処理ユニットによって、本発明による表示装置上にその軌跡が表示されるようになる。一旦ＭＲＡＭセルアレイが得られたなら、ディスプレイ上に軌跡を生成するために、ユーザがスタイラスを用いてブロック５０２に示されるようにアレイ内のセルに磁界をかける。
【００２８】
次に、スタイラスを用いてユーザが変更したのがどのメモリセルであるかを判定するために、そのシステムはブロック５０４に示されるようにアレイに読出し電気信号を加える。影響を受けたセルによって変更されるようなこの電気信号は信号プロセッサに転送され、変更されているそのセルを識別するように処理される。一旦セルが識別されたなら、その後、デジタイザ上のセル位置に対応する画面上の画素が起動され、ディスプレイ上に軌跡が再現される。スタイラスとデジタイザパネルとの相互作用中に、システムはブロック５０６に示されるように、ユーザが特定の動作を実行したか否かを判定する。ユーザがＭＲＡＭアレイに単に磁界をかけている場合には、ブロック５０８に示されるように、システムは各信号から出力信号を読み出す。そうではなく、ユーザが所望の動作を実行したことをシステムが検出する場合には、ブロック５１０に示されるように、システムはユーザによって要求される動作を実行する。一般的に、これらの動作は、ユーザがマウスあるいはローラボールのようなポインティング装置を用いて行うことができる動作に類似である。その動作は右または左マウスクリック、あるいは中央マウスクリックを含むことができる。ユーザによって実施されるようなスタイラスの動作範囲内に、プログラムの実行あるいはウエブページを開くことを便宜的に配置することもできる。
【００２９】
最後に、一旦アレイが電気信号を加えられており、各セルから出力信号が読み出されたなら、ブロック５１２に示されるように、信号プロセッサが出力電気信号を処理して、その出力電気信号から認識される画像データに対応する画像をディスプレイ上に表示する。出力電気信号が、任意の時点においてデジタイザ上で実行される２つ以上の軌跡のための出力を与えることができること、ならびに種々の色が、本発明の範囲内に含まれるような種々の軌跡あるいはスタイラス動作のために用いられる場合があることに留意されたい。
【００３０】
本発明の別の実施形態が図６に示される。デジタイジングＭＲＡＭアレイ１００と物理的に係合するディスプレイパネル１０４が図６の概略図に示される。ディスプレイ１０４がデジタイザ１００上に配置され、ユーザがディスプレイ１０４の表面にわたってスタイラスを用いて描画し、磁界が下のアレイ１００と相互作用し、厳密にスタイラスがディスプレイパネルと相互作用する場所に軌跡が描画されるようになる。信号プロセッサ１０２に信号が送信され、その後信号は表示するためにディスプレイパネル１０４に送信される。これは、ラップトップコンピュータおよび携帯情報端末（ＰＤＡ）等において用いられるような表示装置１０４とデジタイジング装置１００との一体化に関して有利である。
【００３１】
図７に示されるような本発明の別の実施形態では、ＭＲＡＭセルを用いるデジタイザがディスプレイパネル１０４内に見られるディスプレイ画素を能動的に制御するように、表示装置１０４とデジタイザ装置１００とが係合される。このタイプのシステムにおいて用いられるディスプレイパネルは一般的にアクティブマトリクスの場合のようなトランジスタを利用しており、当業者にはよく知られている。本発明によれば、アレイ内のＭＲＡＭセルは選択されたトランジスタと係合され、ディスプレイ内の画素を起動する。
【００３２】
図８はシングルデジタイザ−ディスプレイシステム２００において一体化されるようなメモリセルによって制御される画素のアレイの概略図である。各画素２０２は破線で囲まれたブロック内に配置された要素で表され、画素イネーブル線２０６と、第１の行メモリセル電圧線２０８と、第２の行メモリセル電圧線２１０とをさらに含む。
【００３３】
各ディスプレイ画素２０２は、２つの行メモリセル電圧線２０８と２１０との間に固定されるＭＲＡＭセル２１２を含む。セル電圧線２１０はその後さらに、画素イネーブル線２０６に接続されるソースを有する電界効果トランジスタのようなスイッチング素子２１４に接続される。トランジスタ２１４は画素ダイオード２１６を制御する。この例示では、画素ダイオード２１６は赤色の光を生成するが、カラーディスプレイを提供するために、またカラー装置を制御し、かつスタイラスを利用することにより個別の色の選択を提供するＭＲＡＭアレイデジタイザの実装形態を表すために、隣接する画素内に一連の赤色、緑色および青色顔料が配設されている。画素２１６が動作状態であるときにその画素に一定の電源を供給するために、各画素２１６はキャパシタ２１８に接続される。
【００３４】
図８のアレイ２００は、赤色、緑色および青色（ＲＧＢ）から選択される３つの画素を示す。そのアレイは実際には複数の画素を含み、３つの色は、１つのカラー画素と１つのＭＲＡＭとを含む個別のセルにグループ化される。こうして、そのアレイは、ＲＧＢマトリクス内に形成される複数のカラー画素を含む。各色に対して同じ数の画素が示されているが、各色の輝度レベルが全体として等しくなることが意図されることに留意されたい。その場合に、設計者は、等しい色の輝度を達成するために、ある色の付加的な画素を次々に追加するであろう。あるいは、１つの色当たり１つの画素のみが配置されるように、各カラー画素の輝度が別のメモリセルによって調整されることができる。
【００３５】
そのアレイは、ＸおよびＹ方向にわずか数画素しか含まないものから、従来のサイズの表示装置を供給するために必要とされるのと同じ大きなものまでのあらゆる大きさを含むことができる。そのようなディスプレイはＸおよびＹ両方の次元に１０００本以上の線を有するであろう。
【００３６】
図９は半導体材料内に実装されるようなセル２０２の断面図を示す。ＭＲＡＭセル２１２は、発光画素２１６に隣接する半導体材料内に形成される。スイッチ２１４は、ソース接続２１８およびドレイン接続２２０を含んでおり、起動のため画素２１６に接続される。ゲート２２２は、ＭＲＡＭセル２１２の下に形成される。またセルは、ＭＲＡＭセルおよびディスプレイ画素をパターニングし、製造するために必要とされる適当な分離層および導電層も含む。
【００３７】
図９はさらに、制御セル部がディスプレイセル２１６に隣接して配置されることを示す。磁気スイッチングセルは一般的にディスプレイ画素よりもはるかに小さい。それゆえ、ディスプレイ画素はＭＲＡＭセルよりも概して少なくとも１桁だけ大きいため、ＭＲＡＭセルはディスプレイ画素に隣接して形成されることができる。たとえば、ＭＲＡＭセルは、０．２ないし２．０μｍの範囲内のフォームファクタを有し、一方ディスプレイ画素は４あるいは５μｍ以上のフォームファクタを有する。その場合に、それらのサイズ故、付加的な制御スイッチを用いることができ、特に輝度制御用として機能させることができる。
【００３８】
画素に隣接してメモリセルを配置することは、画素の下側にメモリセルを配置する場合よりも大きな半導体表面積を使用する。したがって、画素ディスプレイセル２１６の下側にメモリセル２１２を配置する別の実施形態が図１０に示される。これにより、図９に示される画素アレイと同じ表面積において、より高い解像度とより高い密度とが達成できるようになる。メモリセルは動かされるが、画素の背後あるいは下側へのわずかな距離に過ぎない。その距離は、デジタイジングディスプレイの上側表面にわたって移動する際に、スタイラスが依然としてメモリセルと相互作用できるほど十分に短い。このように高い画素密度は、画素と同じ基板内にスイッチを配置する他の技術を用いて実現することはできない。またこの移動によって、磁気セルは外部磁界の影響をほとんど受けないようになる。外部磁界は一般的に所与のメモリセル内のビットの向きに影響を及ぼす前に減衰するであろう。
【００３９】
図１１は、本発明に意図されるような、直接起動されるディスプレイ画素２１６のさらに別の実施形態を示しており、メモリセル２１２は、図８に示されたようにゲートに直に接続されるのとは対照的に、スイッチングトランジスタ２１４のソースを制御する。そのアレイは、第１の列メモリ電圧制御線２３２と第２の列メモリ電圧制御線２３４とを含み、それらはメモリセル２１２と並列に接続される。画素行制御線２３６はトランジスタ２１４のゲートに接続される。電圧線２３２に信号が加えられるとき、その中のビットの向きに応じて、メモリセル２１２内に電流が流れる。その向きによってセル内に電流が流れるようになる場合には、制御線２３６によって起動されるスイッチ２１４により、画素２１６が起動され、表示できるようになる。本発明に意図されるようなセルのアレイを形成するために、さらに別のセルが設けられる。
【００４０】
図１２はディスプレイ画素２１６の起動を制御するための改善された回路においてメモリセル２１２を利用するさらに別の実施形態を示す。一対のメモリセル２１２がスイッチングトランジスタ２１４の起動を制御する。その一対のメモリセル２１２は、従来の手段を用いて、起動されたメモリセルあるいは起動されないメモリセルのいずれかの信号強度を判定するために差動センスアンプ回路内に配置される。第１のセル２１２は第１の信号を受信し、第２のセルは第１の信号と相補的な第２の信号を受信する。相補的なセルを用いることは代表的なものにすぎず、検出用電子回路の信号対雑音比を改善する際に用いられる。別法では、雑音の低減あるいは精度を改善するために相補的なセルには基づかずに１つのセルを用いることができる。
【００４１】
さらに、セルサイズは、所望の精度ならびにデジタイジングシステム内に一体化される表示装置に応じて拡大縮小することができる。たとえば、現時点の処理技法によれば、メモリアレイの応用形態において０．１ないし０．３μｍの範囲のセルサイズを作り出すことができる。ディスプレイおよびデジタイザシステムの応用形態の場合、ディスプレイ画素およびスイッチング回路のサイズに適合するセルサイズが許容可能であり、１μｍないし数十μｍのサイズが実現される。このように拡大縮小できることにより、従来技術より優れた別の利点が提供される。
【００４２】
こうして、ＭＲＡＭセルのアレイを利用するデジタイジング装置を表示装置と相互作用するように組み込むことができること、および薄膜トランジスタセルを用いてデジタイザ装置が実際にディスプレイと組み合わせられ、メモリセルがアクティブマトリクスディスプレイ内の画素を直接起動できることが示されてきた。その結果として、もしあったとしても、他のデジタイザ−ディスプレイユニットにおいて必要とされるような信号処理ロジックをほとんど必要としないデジタイザ−ディスプレイが形成される。こうして、ユーザがディスプレイ上に直に軌跡を書き込む際に、もしあったとしてもほとんど中間処理することなく、軌跡が画面上に直に表示される。
【００４３】
さらに、ＭＲＡＭセルアレイはアドレス指定可能なメモリアレイとして機能するので、これは、従来技術のシステムにおいて一般的に必要とされる駆動電子回路を簡略化する。さらに、表示される画像／グラフィックス、あるいは他に規定される情報は、上記のようなＭＲＡＭセルの特性に起因して不揮発性の状態で格納することができる。ＭＲＡＭセルはメモリビットの最後に選択された向きを永久に保持するので、ディスプレイシステムがオフされ、その後再びオンされるときでも情報の損失は生じない。そのディスプレイは、デジタイザ自体の内部にデータを直接保管するのではなく、通常は長期メモリにデータを保管する必要があった従来のデジタイザタブレットとは異なり、書込み可能および再利用可能な紙媒体として機能する。
【００４４】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）セルが本発明の特定の実施形態において示されてきたが、別のディスプレイセルが用いられる場合もある。さらに、開示されるＭＲＡＭセルはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用してきたが、他のＭＲＡＭセルが意図される場合もある。これは、磁気抵抗（ＭＲ）効果、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）効果、あるいはコロッサル磁気抵抗（ＣＭＲ）効果に基づくセルを含むであろう。
【００４５】
種々のタイプのＭＲ、すなわちＡＭＲ（異方性）、ＧＭＲ（巨大）、ＴＭＲ（トンネル現象）およびＣＭＲ（コロッサル）を生成する４つの非常に異なる物理的な効果が存在する。トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）あるいはトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ、ＳＤＴ接合と呼ばれる場合もある）に見られるスピン依存トンネル現象（ＳＤＴ）の物理的な効果によって生成される抵抗の変化である。
【００４６】
たとえば、ＭＴＪを用いるセルは、高抵抗状態と低抵抗状態とを有する２つの状態を持つ抵抗として挙動する。メモリセルはトランジスタスイッチ２１４のゲートに接続され、メモリセル抵抗は、メモリセル２１２の状態に応じて駆動電圧が画素あるいはスイッチ２１４をオンあるいはオフするように選択される。一旦スイッチ２１４がオン（あるいはオフ）したなら、それによりネマティック（neumatic）液晶ディスプレイが光を遮断できる（あるいは通過させることができる）ようになる。セル２１２の状態は、スタイラスが存在することにより、スタイラスの先端部内に存在する磁界において外部から変更される。これによりさらに、スイッチ２１４がオフあるいはオンできるようになり、結果として画素がオフあるいはオンする。
【００４７】
さらに、スイッチングおよび伝達用の電子回路は、メモリセルアレイ全体をリフレッシュあるいは消去することができるか、個々のセルをオンまたはオフ、あるいはリフレッシュすることができるような設計にも組み込まれる。さらに、アレイ内の内容が保管される必要があるが、さらに書込みを行うことができるように消去される必要もある場合には、電子回路によってセル内の情報が長期メモリ素子に格納されるようになる。
【００４８】
メモリセルアレイに対するカラーの応用形態は、感度のレベルが異なるメモリセルを形成することにより得られる。これは、赤色のためのセルが青色あるいは緑色の画素とは離れた特定の電界強度のネマティック電界に反応する場合があり、その逆も成り立つことを意味する。これにより、ユーザはオプションで、所望のような着色された結果を達成するために任意の時点で１つ、２つあるいは３つ全ての画素を起動することになる所望の電界強度のレベルを能動的に選択することにより、動作中に色を変更できるようになる。
【００４９】
上記の構成は本発明の原理のための応用形態の例示にすぎないことは理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更形態および別の構成が当業者によって考案される場合があり、添付の特許請求の範囲はそのような変更形態および構成を網羅することを意図している。したがって、本発明は、現時点で本発明の最も実用的で好ましい実施形態であると思われるものに関連して図示され、特徴および細部とともに先に十分に説明されてきたが、特許請求の範囲に記載されるような本発明の原理および概念から逸脱することなく、限定はしないが、サイズ、材料、形状、形態、動作の機能および態様、アセンブリならびに用途の変更を含む種々の変更がなされる場合があることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、ディスプレイユニットを有するデジタイジングシステムの概略図である。
【図２】図１からのデジタイジングシステムの磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）デジタイジングパッド上に軌跡を残すスタイラス相互作用の概略図である。
【図３】センス線およびビット線によって制御されるようなＭＲＡＭセルのアレイの概略図である。
【図４】図２のタブレットにしたがってデジタイザタブレットと相互作用するスタイラスの側断面図である。
【図５】本発明のＭＲＡＭデジタイザシステム内のディスプレイのための情報を入力するのに用いる方法ステップの流れ図である。
【図６】本発明による表示装置によって重ねられるデジタイザの概略図である。
【図７】表面上に配置されるディスプレイとともに本発明によるＭＲＡＭデジタイザタブレットの動作を示す側断面図である。
【図８】ＭＲＡＭセルが設けられる、本発明にしたがって用いられる電気回路アレイの概略図である。
【図９】図７の概略図にしたがってエレクトロルミネセンス画素を用いて形成されるＭＲＡＭセルの断面図である。
【図１０】ＭＲＡＭセルが画素の下側に配置される、エレクトロルミネセンス画素と相互作用するＭＲＡＭセルの別の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明にしたがって画素を起動するためにＭＲＡＭを用いる別の実施形態の概略図である。
【図１２】本発明にしたがって画素を起動するために実装されるメモリセルの別の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
２００：デジタイザ−ディスプレイシステム
２０２：画素
２０６：画素イネーブル線
２０８：第１の行メモリセル電圧線
２１０：第２の行メモリセル電圧線
２１２：ＭＲＡＭセル
２１４：スイッチング素子
２１６：画素ダイオード
２１８：キャパシタ
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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