• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieseErfindung stellt eine Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungbereit. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel umfasst dieDigitalisiervorrichtung ein Array von magnetischen Weichreferenz-Speicherzellen.Jede Speicherzelle weist zumindest eine ferromagnetische Erfassungsschichtauf, die durch eine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet ist, wobei die Ausrichtungsich auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest einesextern angelegten Magnetfelds hin verändert, wie dasselbe durch eineSchreibnadel mit magnetischer Spitze bereitgestellt sein kann. JedeSpeicherzelle stellt ferner zumindest eine ferromagnetische Weichreferenzschichtbereit, die eine nicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierung aufweist.Eine Zwischenschicht, die einen magnetischen Tunnelübergangbildet, ist zwischen der Erfassungsschicht und der Weichreferenzschichtplatziert. Die Ausrichtung der Erfassungsschicht ist durch die Weichreferenzschicht nichtwesentlich beeinflusst. Es ist ferner ein verwandtes Verfahren zueiner Verwendung, betreffen eine magnetische Schreibnadel, bereitgestellt.
    公开号:DE102004030544A1
    申请号:DE102004030544
    申请日:2004-06-24
    公开日:2005-06-02
    发明作者:Manish Sunnyvale Sharma
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:G06F3-041
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich allgemein auf Digitalisierer-Eingabevorrichtungenund insbesondere auf die Verwendung eines magnetischen Weichreferenz-Direktzugriffsspeichers(allgemein als „MRAM" bezeichnet; MRAM= Magnetic Random Access Memory) als ein Digitalisierarray.
    [0002] Digitalisierersystemestellen eine alternative Einrichtung einer Benutzereingabe bereitund sind häufigin einer sich stets erhöhendenVielfalt von Computeranwendungen zu finden. Typischerweise sprichtein Erfassungsarray auf eine Schreibnadel an, die durch einen Benutzerverwendet wird, um Daten direkt auf dem Array einzugeben. Die Platzierung und/oderBewegung der Schreibnadel bei einem Zeigen, Schreiben und/oder Zeichnenauf dem Array wird verwendet, um verschiedene Computerfunktionenzu steuern.
    [0003] Beieinigen Ausführungsbeispielenist der Digitalisierer direkt überdem sichtbaren Anzeigemonitor (einem Berührungsbildschirm) vorgesehen,währendbei anderen Ausführungsbeispielender Digitalisierer als ein getrenntes Teil und getrennt von derAnzeige vorgesehen ist (ein Berührungsfeld).Eine Verwendung und eine Anwendung von beiden können bei verschiedenen Typenvon Computersystemen eingesetzt werden, einschließlich Laptops,Heimsysteme, Kiosk oder anderen Systemanzeigen.
    [0004] MehrereTypen von Schreibnadel-Eingabedigitalisiervorrichtungen sind imStand der Technik bekannt. Ein Typ betrifft einen direkten Kontakteiner Schreibnadelspitze gegen ein kapazitiv-resistives Array. Wenndie Spitze der Schreibnadel in der Nähe eines Bereichs der Digitalisieroberfläche platziertist, erfasst eine kapazitiv-resistive Schaltung innerhalb des Feldsdie Platzierung der Schreibnadel und berechnet die Position derselbengemäß gut bekannten mathematischenFormeln, die gitterbasierten Arrays zugeordnet sind.
    [0005] AndereSystemtypen des Stands der Technik verwenden einen HF-Sender, umSignale von dem Digitalisierer zu der Schreibnadel oder umgekehrtzu senden, oder könneneine Lichtquelle (sichtbar oder infrarot) innerhalb der Spitze derSchreibnadel verwenden, die durch den Benutzer auf erwünschte Abschnittedes Digitalisiererfelds gerichtet ist. In derartigen Fällen wirddie Position der Schreibnadel durch einen Prozessor bestimmt, derInformationen von HF- oder Lichtempfängern decodiert. Noch ein andererTyp eines Systems des Stands der Technik verwendet eine Akustische-Oberflächenwelle-Vorrichtung(SAW-Vorrichtung; SAW = Surface-Acoustic Wave). Bei SAW richtenzwei Sender eine akustische Oberflächenwelle auf der Oberfläche desDigitalisierers ein. Die Position eines Fingers einer Person oder eineranderen Schreibnadel wird dadurch erfasst, dass der Finger oderdie Schreibnadel die akustische Welle reflektiert/stört.
    [0006] Einanderer Systemtyp des Stands der Technik verwendet einen elektromagnetischenDigitalisierer. Die Eingabe von Daten durch den Benutzer ist als dasErgebnis eines Magnetfelds realisiert, das von der Schreibnadeldes Benutzers ausstrahlt, die mit dem Magnetfeld oder Magnetfelderndes Digitalisierers in Wechselwirkung steht. Typischerweise erzeugtein Gitter von sich schneidenden Leitungen ein Feld, das durch dasFeld, das von der Schreibnadel ausstrahlt, entweder aktiv oder passivmodifiziert werden kann.
    [0007] Jedesdieser Systeme hatte einigen Erfolg, doch jedes weist ebenfallsBegrenzungen auf, die dieselben schwierig, wenn nicht unerwünscht für eine Verwendungmachen. Zum Beispiel unterliegen Direktkontakt-Technologien Kratzernund einer Abnutzung währendeines normalen Betriebs. Eine Elektromagnetisches-Drahtgitter-Technologieist ziemlich teuer zu implementieren und erfordert oft eine zusätzlichestarke magnetische Abschirmung hinter dem Drahtarray, um das Systemvon einem unerwünschtenmagnetischen Einfluss abzuschirmen. Licht- und HF-Systeme erfordernhochentwickelte Elektronik sowohl für die Quelle als auch für den Empfänger. Zusätzlich erfordertjedes dieser Systeme, dass dem Digitalisiererarray eine kontinuierliche Leistungzugeführtwird, um die Wirkung einer Schreibnadelwechselwirkung beizubehalten.
    [0008] Ineiner Bemühung,einen oder mehrere dieser Nachteile zu überwinden, haben die Anmelder jüngst dieVerwendung eines Arrays von magnetischen Speicherzellen (wobei jedeZelle eine Erfassungsschicht, eine Zwischenschicht und eine festgelegteReferenzschicht aufweist) vorgeschlagen, um einen verbesserten Digitalisiererbereitzustellen. Währenddieselbe in der Tat auf bestimmte Weisen eine Verbesserung ist,zeigt die Verwendung von magnetischen Festgelegt-Referenz-Speicherzellen bestimmte Nachteile.
    [0009] ImAllgemeinen ist das Prinzip, das der Speicherung von Daten in einemmagnetischen Medium zu Grunde liegt, die Fähigkeit, die relative Ausrichtungder Magnetisierung eines Speicherungsdatenbits (d. h. den logischenZustand einer „0" oder einer „1") zu verändern und/oderumzukehren. Die Koerzitivitäteines Materials ist der Pegel einer Demagnetisierungskraft, deran ein magnetisches Partikel angelegt werden muss, um die Magnetisierungdes Partikels zu reduzieren und/oder umzukehren. Je kleiner dasmagnetische Partikel, desto höherist im Allgemeinen die Koerzitivität desselben.
    [0010] Einemagnetische Speicherzelle des Stands der Technik kann eine Tunnel-Magnetowiderstand-Speicherzelle(TMR-Speicherzelle;TMR = Tunneling Magneto-Resistance), eine Riesen-Magnetowiderstand-Speicherzelle(GMR-Speicherzelle; GMR = Giant Magneto-Resistance) oder eine Kolossal-Magnetowiderstand-Speicherzelle(CMR-Speicherzelle; CMR = Colossal Magneto-Resistance) sein. DieseTypen eines Magnetspeichers werden allgemein als ein Magnetischer-Tunnelübergang-Speicher(MTJ-Speicher; MTJ = Magnetic Tunnel Junction) bezeichnet. Ein Magnetischer-Tunnelübergang-Speicherumfasst allgemein eine Erfassungsschicht (auch eine Speicherungsschicht,Datenschicht oder Bitschicht genannt), eine Referenzschicht undeine Zwischenschicht zwischen der Erfassungsschicht und der Referenzschicht.Die Erfassungsschicht, die Referenzschicht und die Zwischenschichtkönnenaus einer oder mehreren Schichten eines Materials hergestellt sein.
    [0011] DieErfassungsschicht ist gewöhnlicheine Schicht eines magnetischen Materials, die ein Bit von Datenals eine Ausrichtung einer Magnetisierung M2 speichert, die ansprechendauf das Anlegen eines externen magnetischen Felds oder von externenmagnetischen Feldern geändertwerden kann. Genauer gesagt kann die Ausrichtung einer Magnetisierung M2der Erfassungsschicht, die den logischen Zustand darstellt, voneiner ersten Ausrichtung, die einen logischen Zustand von „0" darstellt, zu einer zweitenAusrichtung, die einen logischen Zustand von „1" darstellt, und/oder umgekehrt gedreht(umgeschaltet) werden.
    [0012] DieReferenzschicht ist eine Schicht eines magnetischen Materials, beider eine Ausrichtung einer Magnetisierung M1 in eine vorbestimmteRichtung „festgelegt" (pinned) ist, wiein befestigt. Oft sind mehrere Schichten eines magnetischen Materialserforderlich und wirken als eine, um eine stabile festgelegte Referenzschichtzu bewirken. Die Richtung ist vorbestimmt und durch Mikroelektronikverarbeitungsschritteeingerichtet, die bei der Herstellung der magnetischen Speicherzelleeingesetzt werden.
    [0013] Typischerweisehängt derlogische Zustand (eine „0" oder eine „1") einer magnetischenSpeicherzelle von den relati ven Ausrichtungen einer Magnetisierungin der Erfassungsschicht und der Referenzschicht ab. Wenn z. B.eine elektrische Potentialvorspannung über die Erfassungsschicht unddie Referenzschicht bei einem MTJ angelegt wird, wandern Elektronenzwischen der Erfassungsschicht und der Referenzschicht durch dieZwischenschicht. Die Zwischenschicht ist typischerweise eine dünne dielektrischeSchicht, die häufigals eine Tunnelbarriereschicht bezeichnet wird. Die Phänomene,die die Wanderung von Elektronen durch die Barriereschicht bewirken,könnenals quantenmechanisches Tunneln oder Spintunneln bezeichnet werden.
    [0014] Derlogische Zustand kann durch ein Messen des Widerstandswerts derSpeicherzelle bestimmt werden. Falls z. B. die Gesamtausrichtungder Magnetisierung in der Erfassungsschicht parallel zu der festgelegtenAusrichtung einer Magnetisierung in der Referenzschicht ist, istdie magnetische Speicherzelle in einem Zustand eines niedrigen Widerstandswerts.Falls die Gesamtgausrichtung der Magnetisierung in der Erfassungsschichtantiparallel (entgegengesetzt) zu der festgelegten Ausrichtung einerMagnetisierung in der Referenzschicht ist, ist die magnetische Speicherzellein einem Zustand eines hohen Widerstandswerts.
    [0015] Eineideale Einstellung der Ausrichtung des veränderbaren Magnetfelds in derErfassungsschicht wäreentweder parallel oder antiparallel mit Bezug auf das Feld der Referenzschicht.Wenn die Erfassungsschicht und die Referenzschicht allgemein beideaus ferromagnetischen Materialien hergestellt sind und in naherpermanenter Nähezueinander positioniert sind, kann die im Allgemeinen stärkere Referenzschichtdie Ausrichtung der Erfassungsschicht beeinflussen. Genauer gesagtkann die Magnetisierung der Referenzschicht ein Demagnetisierungsfeld erzeugen,das sich von der Referenzschicht in die Erfassungsschicht erstreckt.
    [0016] DasErgebnis dieses Demagnetisierungsfelds von der Referenzschicht istein Versatz bei dem Koerzitivschaltfeld.
    [0017] DieserVersatz kann in einer Asymmetrie bei den Schaltcharakteristika desBits resultieren: die Größe einesSchaltfelds, die benötigtwird, um das Bit von einem parallelen zu einem antiparallelen Zustandumzuschalten, ist unterschiedlich von dem Schaltfeld, das benötigt wird,um das Bit von einem antiparallelen Zustand zu einem parallelenZustand umzuschalten. Um zuverlässigeSchaltcharakteristika aufzuweisen und um die Lese/Schreib-Schaltung zuvereinfachen, ist es erwünscht,diesen Versatz auf so nahe an Null wie möglich reduziert aufzuweisen.
    [0018] DerMagnetowiderstand ΔR/Rkann als einem Signal-zu-Rauschen-Verhältnis S/Nsehr ähnlichbeschrieben werden. Ein höheresS/N resultiert in einem stärkerenSignal, das erfasst werden kann, um den Zustand des Bits in derErfassungsschicht zu bestimmen. Somit ist zumindest ein Nachteileiner Tunnelübergang-Speicherzelle,die eine festgelegte Referenzschicht in naher und festgelegter Nähe zu derErfassungsschicht aufweist, eine Potentialreduzierung bei dem Magnetowiderstand ΔR/R, dieaus der Winkelverschiebung resultiert.
    [0019] Umdie Referenzschicht währendeines Herstellens festzulegen, muss die Referenzschicht bei einemAusheilschritt auf eine erhöhteTemperatur erwärmtwerden. Der Ausheilschritt erfordert typischerweise Zeit, vielleichteine Stunde oder mehr. Wenn die Referenzschicht lediglich ein Teildes Speichers ist, der hergestellt wird, muss der gesamte Speicher Temperaturenunterzogen sein, die zwischen 100 und 300 Grad Celsius liegen, während derselbeunter dem Einfluss eines konstanten und fokussierten Magnetfeldsist. Derartige Herstellungsbelastungen können ermöglichen, dass die Referenzschicht nicht-festgelegtwird und die eingestellte Ausrichtung derselben verliert, fallsder Speicher späterhohen Temperaturen unterzogen ist. Zusätzlich können die Charakteristika derErfassungsschicht währendeiniger Herstellungsprozesse durch eine Wärme, ohne es zu wissen, beeinflusstwerden.
    [0020] Umein Einrichten einer festgelegten Referenzschicht zu ermöglichen,ist es nicht ungewöhnlich,dass die Referenzschicht mehrere Schichten eines Materials umfasst.Währendein Verwenden mehrerer Schichten sicherstellen helfen kann, dass dieReferenzschicht festgelegt bleibt, erhöht dasselbe ferner die Herstellungskomplexität jederSpeicherzelle, die in dem magnetischen Speicher vorhanden ist.
    [0021] Wenndieselben bei einem Digitalisiererarray eingesetzt werden, sinddie magnetischen Speicherzellen initialisiert, derart, dass jedeErfassungsschicht in eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet ist.Wenn der Benutzer die Schreibnadel über das Array bewegt, richtetdas Magnetfeld, das von der Schreibnadel ausstrahlt, die Erfassungsschichtenam nächstenzu der Schreibnadel neu aus. Die benutzerangewiesene Neuausrichtungwird durch das System registriert, wenn das Digitalisiererarrayabgetastet wird. Um die nächsteBewegung des Benutzers der Schreibnadel zu registrieren, wird dasDigitalisiererarray reinitialisiert. Wenn das Abtasten und Reinitialisierenalle paar Mikrosekunden durchgeführt wird,werden die Bewegungen der Schreibnadel durch den Benutzer durchdas System erkannt.
    [0022] Wegendes stets vorliegenden Magnetfelds der festgelegten Referenzschichtmuss die Koerzitivitätder Erfassungsschicht bei einem Minimum größer als der Versatz bei demKoerzitivschaltfeld sein, der oben beschrieben ist. Genauer gesagtist die minimale Koerzitivitätder Erfassungsschicht zumindest zum Teil durch die Versatzkraftdiktiert, die durch die festgelegte Referenzschicht erzeugt wird.Wenn zusätzlichdas Magnetfeld der Referenzschicht konstant ist, muss die Koerzitivität der Erfassungsschichtgroß genugsein, dass die Erfassungsschicht eine Ausrichtung beibehält, zumindestbis das System eine Leseabtastoperation zyklisch durchläuft. Einederartige Langlebigkeit einer Ausrichtung und ein erhöhter Pegeleiner Koerzitivitäterfordern direkt, dass höhere Pegeleines Stroms das Digitalisiererarray durchlaufen. Die Größe der Leistungsversor gungund der Stromleiter muss an sich größer sein, als es im Übrigen alseine Frage eines Raums und von Herstellungskosten erwünscht seinkönnte.
    [0023] Wiees oben angemerkt ist, könnenDigitalisierer als Berührungsfelderexistieren, die mit einer entfernten Anzeige verbunden sind, oderals Berührungsbildschirme,die Informationen unter der Schreibnadel unmittelbar anzeigen. Dieoben angemerkten Nachteile sind ebenfalls bei derartigen Berührungsbildschirmanzeigenvorhanden. Wenn zusätzlicheine Berührungsbildschirmanwendungerfordert, dass sowohl die Elemente der Anzeige als auch die Elementedes Digitalisierers naheliegend positioniert sind, sind die Punkteeiner Größe und eines Raumszwischen Komponenten sogar noch größer.
    [0024] Daherbesteht ein Bedarf nach einem verbesserten magnetischen Digitalisierspeicherzellarray,das einen oder mehrere der oben identifizierten Nachteile überwindet.Die vorliegende Erfindung befriedigt eines oder mehrere dieser Bedürfnisse.
    [0025] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungund ein Verfahren zum Verwenden einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungmit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
    [0026] DieseAufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch4 oder Anspruch 10 und ein Verfahren gemäß Anspruch 16, Anspruch 21oder Anspruch 26 gelöst.
    [0027] DieseErfindung stellt eine Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungzu einer Verwendung bei einer Berührungsfeld-/Berührungsbildschirm-Vorrichtungbereit.
    [0028] Gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung stellt diese Erfindung insbesondere undlediglich durch ein Beispiel eine Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungbereit, die folgende Merkmale umfasst: ein Array von magnetischenWeichreferenz-Speicherzellen,die jeweils durch eine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet sind, wobei dieAusrichtung sich auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindesteines extern angelegten Magnetfelds hin ändert, wie dasselbe durch eineSchreibnadel mit magnetischer Spitze angelegt wird.
    [0029] Außerdem kanndie Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispielderselben ein Verfahren zum Verwenden einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungbereitstellen, die ein Array von magnetischen Speicherzellen, wobeijede Speicherzelle durch zumindest eine ferromagnetische Erfassungsschichtgekennzeichnet ist, die durch eine veränderbare Ausrichtung einerMagnetisierung gekennzeichnet ist, wobei sich die Ausrichtung aufdas im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest eines externangelegten Magnetfelds hin ändert;und zumindest eine ferromagnetische Weichreferenz-Schicht aufweist,die eine nicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierung aufweist;wobei die veränderbareAusrichtung der Erfassungsschicht durch die Weichreferenzschichtnicht wesentlich beeinflusst ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:Anlegen eines externen Magnetfelds an zumindest einen Abschnittdes Arrays, um die magnetische Ausrichtung zumindest einer Erfassungsschicht zuverändern;Lesen des Arrays durch ein Anlegen eines Erfassungsstroms an diemagnetischen Speicherzellen und Lesen des Widerstandswerts jeder Zelle,wobei der Erfassungsstrom ferner ausreichend ist, um ein Magnetfeldeinzurichten, um die Weichreferenzschicht während der Leseoperation auszurichten;und Auffrischen des Arrays durch ein Anlegen eines Auffrischstroms,der ausreichend ist, um im Wesentlichen alle Erfassungsschichtenzu einer vorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [0030] Dieseund andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile des bevorzugten Verfahrensund der Vorrichtung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibungin Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungenersichtlich, die durch ein Beispiel die Prinzipien der Erfindungdarstellen. Es zeigen:
    [0031] 1 einschematisches Diagramm einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung;
    [0032] 2A eineeinfache Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung,die in 1 gezeigt ist;
    [0033] 2B eineperspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung,die in 1 gezeigt ist;
    [0034] 3 eineeinfache Querschnittsansicht eines Abschnitts der Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtungvon 1, die ferner eine integrierte Anzeige umfasst;
    [0035] 4 einschematisches Diagramm einer magnetischen Weichreferenz-Speicherzelle,die in 3 gezeigt ist und ein Anzeigepixel steuert; und
    [0036] 5 einFlussdiagramm des Betriebs der Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung,die in den obigen Figuren gezeigt ist.
    [0037] Bevormit der detaillierten Beschreibung fortgefahren wird, sei daraufhingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendungoder Anwendung mit einem spezifischen Typ eines Magnetspeichersbegrenzt ist. Obwohl die vorliegende Erfindung für die Zweckmäßigkeiteiner Erläute rung mitBezug auf typische exemplarische Ausführungsbeispiele gezeigt undbeschrieben ist, ist somit klar, dass diese Erfindung mit anderenTypen eines Magnetspeichers angewendet werden kann.
    [0038] Unterjetziger Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1,ist konzeptionell ein Abschnitt einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung 100 gezeigt,die ein Array 102 von Weichreferenz-Magnetischer-Tunnelübergang-Speicherzellen 104 (MTJ)aufweist, die als ein schreibnadelbasiertes Eingabegerät fungieren. Wennder Digitalisierer als ein Berührungsfeldwirksam ist, kann derselbe mit einem Prozessor gekoppelt sein, derInformationen von dem Digitalisierer 100 empfängt undeine geeignete Ausgabe auf eine Anzeige 106 richtet. Wennder Digitalisierer als ein Berührungsbildschirmwirksam ist, ist derselbe direkt mit der Anzeige gekoppelt, derart,dass der Zustand der Speicherzellen 104 die Anzeige 106 ohneeinen Bedarf nach einem dazwischenliegenden Prozessor direkt treibt.Der Digitalisierer 100 umfasst ferner eine Steuerlogik 108,die verwendet wird, um den Digitalisierer 100 während Operationenzu steuern, wie beispielsweise Lesen-Array und Initialisieren-Array,die Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt sind und unten weitererörtertsind.
    [0039] DieMTJ-Zellen 104 sind zu einem Speichern von zumindest zweimagnetischen Zustandsmöglichkeitenin der Lage. Um dieser Erörterungwillen ist, wenn derselbe initialisiert ist, der Anfangszustandeiner magnetischen Ausrichtung, die innerhalb jeder MTJ-Zelle 104 gespeichertist, zu der Rechten ausgerichtet. Eine Schreibnadel 110 miteiner magnetischen Spitze, die ein Magnetfeld außerhalb der MTJ-Zellen 104 bereitstellt,ist ebenfalls gezeigt. Wenn die Schreibnadel 110 über dieOberflächedes Digitalisierers 100 bewegt wird (als eine Spurlinie 11.2 gezeigt),ist das Magnetfeld, das von der Spitze der Schreibnadel 110 ausstrahlt,ausreichend, um das Feld der MTJ-Zellen 114 neu auszurichten,die im Wesentlichen in der Näheder Spitze der Schreibnadel 110 sind.
    [0040] Beizumindest einem Ausführungsbeispielist die Spitze der Schreibnadel 110 durch einen Permanentmagnetgekennzeichnet, der ein bekanntes Feld bereitstellt. Bei einem alternativenAusführungsbeispielist die Spitze der Schreibnadel 110 durch eine stromführende Spulegekennzeichnet. Es ist ferner klar, dass die Größe der MTJ-Zellen 104 relativzu der Größe der Spitzeder Schreibnadel 110 derart sein kann, dass eine Platzierungund Bewegung der Schreibnadel 110 stets mehr als eine MTJ-Zelle 104 zueiner Zeit beeinflusst. Bei zumindest einem Ausführungsbeispiel liefert dieVielzahl von MTJ-Zellen 104 in der Nähe der Spitze der Schreibnadel 110 eine verbesserteGranularitätbei einem Bestimmen der Position und Bewegung der Schreibnadel 110.Die Granularitätoder das Verhältnisder MTJ-Zellen 104 zu der Schreibnadel kann gemäß der spezifischen Anwendungeingestellt werden, die fürden Digitalisierer 100 erwünscht ist.
    [0041] DieFähigkeiteiner gegebenen MTJ-Zelle 104, auf das im Wesentlichennaheliegende Anlegen der magnetischen Schreibnadel 110 anzusprechen, wirdmit Bezug auf 2A und 2B vollständiger ersichtlich,die eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts des Digitalisierers 100 (2A)und eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Digitalisierers 100 (2B)darstellen. Wenn die Wechselwirkung zwischen der Schreibnadel 110 undden MTJ-Zellen 104 von Magnetfeldern herrührt, istein physischer Kontakt nicht erforderlich. Folglich kann das Array 102 vonMTJ-Speicherzellen 104 schutzmäßig unterder äußeren Oberfläche 200 desDigitalisierers 100 positioniert sein. Außerdem kannbei Berührungsbildschirmanwendungender Digitalisierer 100 hinter der Anzeige (wie beispielsweiseeiner Flüssigkristallanzeige)positioniert sein.
    [0042] Wiees gezeigt ist, weist die MTJ-Zelle: 104 zumindest eineferromagnetische Erfassungsschicht 202, eine Zwischenschicht 204 undzumindest eine Weichreferenzschicht 206 auf. Die ferromagnetische Erfassungsschicht 202 istdurch eine veränderbare Ausrichtungeiner Magnetisierung M2 gekennzeichnet. Die Ausrichtung einer MagnetisierungM2 wird auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest einesextern angelegten Magnetfelds 202 hin verändert. Einfachergesagt „erfasst" die Erfassungsschichtdas Vorhandensein eines externen Magnetfelds 212 und kannsich selbst entsprechend neu ausrichten. Die Zwischenschicht 204 weistgegenüberliegendeSeiten auf, derart, dass die Erfassungsschicht 202 in Kontaktmit einer Seite in einer vertikalen Ausrichtung mit und im Wesentlicheneinheitlich beabstandet von der Weichreferenzschicht in Kontaktmit der zweiten Seite der Zwischenschicht 204 ist.
    [0043] DieWeichreferenzschicht 206 wird so genannt, weil die Richtungeiner Ausrichtung einer Magnetisierung M1 dynamisch zu einer bekanntenRichtung gesetzt werden kann. Ein derartiges dynamisches Setzenkann durch Magnetfelder erreicht werden, die durch einen externzugeführtenStrom bereitgestellt werden, der durch die Zeile 208 unddie Spalte 210 fließt,die sich bei der MTJ-Zelle 104 schneiden. Genauer gesagterzeugt der Strom, der durch die Zeile 208 fließt, einerstes Magnetfeld und der Strom, der durch die Spalte 210 fließt, erzeugtein zweites Magnetfeld. Die zwei Felder sind orthogonal und verbindensich im Wesentlichen bei dem Koppelpunktschnittbereich derselben.
    [0044] Wenndie MTJ-Zellen 104 bei Koppelpunktschnittbereichen positioniertsind, ermöglichtein derartiges System die einzelne Auswahl einer gegebenen MTJ-Zelle 104.In diesem Fall ist der Strombetrag, der an die Zeile 208 unddie Spalte 210 angelegt wird, um die Magnetisierung M1der Weichreferenzschicht 206 zu einer bekannten Richtungzu setzen, relativ klein. Dieser Strom wird den MagnetisierungszustandM2 der Erfassungsschicht 202 oder andere nicht-ausgewählte Speicherzellennicht verändern, diemeistens der Hälftedes kombinierten Felds unterzogen sind. Bei dem Nichtvorhandenseindieses Stroms, der an die Zeile 208 und die Spalte 210 angelegtwird, ist die Ausrichtung von M1 wirksam freigegeben.
    [0045] Allgemeinist ein Ausrichten der Weichreferenzschicht 206 ein Ereignis,das währendeines Lesezyklus auftritt, wenn die Magnetisierung M1 der Weichreferenzschicht 206 zueiner bekannten Richtung gesetzt wird und dann mit der Richtungvon M2 der Erfassungsschicht 202 verglichen wird, um den „0"- oder „1"-Zustand der Speicherbitzellezu bestimmen. Dieselbe wird „weich" genannt, weil dieselbe allgemeinMaterialien aufweist, die magnetisch weich sind und nicht von dengewöhnlichenhartfestgelegten Materialien sind, die für herkömmlichere Festgelegt-Referenz-Schichtenverwendet werden. Wenn eine Weichreferenzschicht verwendet wird,wird allgemein eine Übereinkunft übernommen,auf welche Weise M1 ausgerichtet sein wird.
    [0046] DerVergleich von M1 und M2 wird durch ein Messen eines Widerstandswertsder MTJ-Zelle 104 erreicht. Das Phänomen, das den Widerstandswert inder MTJ-Zelle 104 bewirkt, ist auf dem Gebiet von Magnetspeichernsehr klar und ist fürTMR-Speicherzellen sehr klar. GMR- und CMR-Speicherzellen weisenein ähnlichesmagnetisches Verhalten auf, aber der Magnetowiderstand derselbenentsteht aus unterschiedlichen physikalischen Wirkungen, da die elektrischenLeitungsmechanismen unterschiedlich sind. Bei einer TMR-basiertenSpeicherzelle z. B. wird das Phänomenals ein quantenmechanisches Tunneln oder ein spinabhängiges Tunnelnbezeichnet. Bei einer TMR-Speicherzelle ist die Zwischenschicht 204 einedünne Barriereaus dielektrischem Material, durch die Elektronen quantenmechanisch zwischender Erfassungsschicht 202 und der Weichreferenzschicht 206 tunneln.
    [0047] Beieiner GMR-Speicherzelle ist die Zwischenschicht 204 einedünne Abstandhalterschicht auseinem nicht magnetischen aber leitenden Material. Hier ist die Leitungeine spinabhängigeStreuung von Elektronen, die zwischen der Erfassungsschicht 202 undder Weichreferenzschicht 206 die Zwischenschicht 204 durchlaufen.In jedem Fall wird sich der Widerstandswert zwischen der Erfassungsschicht 202 undder Weichreferenzschicht 206 abhängig von den relativen Ausrichtungender Magnetfelder M1 und M2 erhöhenoder verringern. Es ist dieser Unterschied bei einem Widerstandswert,der erfasst wird, um zu bestimmen, ob die Erfassungsschicht 202 einenlogischen Zustand von „0" oder einen logischen Zustandvon „1" speichert.
    [0048] Beizumindest einem Ausführungsbeispiel weistdie ferromagnetische Erfassungsschicht 202 eine höhere Koerzitivität als dieWeichreferenzschicht 206 auf und kann aus einem Materialhergestellt sein, das folgendes umfasst, aber nicht begrenzt daraufist: Nickel-Eisen (NiFe), Nickel-Eisen-Kobalt(NiFeCo), Kobalt-Eisen (CoFe) und Legierungen derartiger Metalle.Zusätzlichkönnensowohl die Weichreferenzschicht 206 als auch die Erfassungsschicht 202 ausmehreren Schichten von Materialien gebildet sein. Zu einer konzeptionellen Einfachheitund einfachen Erörterungjedoch ist jede Schichtkomponente hierin als eine einzige Schicht erörtert.
    [0049] Beizumindest einem Ausführungsbeispielist die Zwischenschicht 204 eine Tunnelschicht, die aus einemelektrisch isolierenden Material (einem Dielektrikum) hergestelltist, das die Erfassungsschicht 202 von der Weichreferenzschicht 206 trenntund elektrisch isoliert. Geeignete dielektrische Materialien für die dielektrischeZwischenschicht 204 könnenfolgendes umfassen, aber sind nicht darauf begrenzt: Siliziumoxid(SiO2), Magnesiumoxid (MgO), Siliziumnitrid(SiNx) , Aluminiumoxid (Al2O3) , Aluminiumnitrid (AlNx)und Tantaloxid (TaOx).
    [0050] Beizumindest einem anderen Ausführungsbeispielist die Zwischenschicht 204 eine Tunnelschicht, die auseinem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wie beispielsweiseeinem 3d-, einem 4d- oder einem 5d-Übergangsmetall, das in derTabelle des Periodensystems der Elemente aufgelistet ist. Geeignetenicht-magnetische Materialien füreine nicht-magnetische Zwischenschicht 204 können folgendesumfassen, aber sind nicht darauf begrenzt: Kupfer (Cu), Gold (Au)und Silber (Ag). Währenddie tatsächlicheDicke der Zwischenschicht 204 von den Materialien, dieausgewähltsind, um die Zwischenschicht 204 zu erzeugen, und dem erwünschtenTyp einer Tunnelspeicherzelle abhängig ist, kann die Zwischenschicht 204 allgemeineine Dicke von in etwa 0,5 nm bis in etwa 5,0 nm aufweisen.
    [0051] DieVerwendung einer Weichreferenzschicht weist mehrere Vorteile beider MTJ-Zelle 104 auf. Wenn eine Weichreferenzschicht ineiner Ausrichtung nicht wesentlich festgelegt ist, ist es eventuell nichtnotwendig, die MTJ-Zelle 104 während eines Herstellens hohenTemperaturen zu unterziehen, wie dasselbe oft erforderlich ist,um eine Feste-Referenz-Schichteinzurichten. Ferner zieht ein Erreichen einer Festgelegte-Referenz-Schichtoft komplexe Herstellungsprozeduren nach sich, die mehrere Schichtenvon spezialisierten Materialien betreffen. Zusätzlich reduziert das Fehleneines wesentlichen und konstanten Magnetfelds bei der Weichreferenzschicht 206 dieWahrscheinlichkeit, dass ein Demagnetisierungsfeld von der Weichreferenzschicht 206 aufdie Erfassungsschicht 202 wirkt, wobei so der Versatz beidem Koerzitivschaltfeld reduziert, wenn nicht eliminiert wird.
    [0052] Diewesentliche Eliminierung des Versatzfeldes ist ziemlich vorteilhaft.Als ein direktes Ergebnis muss, wenn die Koerzitivität für die Erfassungsschicht 202 ausgewählt wird,der Punkt des Versatzfeldes betrachtet werden. Solange die Koerzitivität der Erfassungsschicht 202 größer alsdie Koerzitivität derWeichreferenzschicht 206 ist und klar ist, dass die Weichreferenzschicht 206 lediglichwährendeiner Lese-Operation eine zweckmäßige Ausrichtungaufweisen muss, kann das Vorhandensein eines Magnetfelds innerhalbder Weichreferenzschicht 206 selbst weitgehend unberücksichtigtgelassen werden, wenn die erwünschteKoerzitivitätder Erfassungsschicht 202 ausgewählt wird.
    [0053] Mitanderen Worten kann die Koerzitivität der Erfassungsschichten 202 erheblichniedriger als die Koerzitivitätbei Erfassungsschichten von Digitalisiervorrichtungen des Standsder Technik sein. Ein Reduzieren der Koerzitivität bei der Erfassungsschicht 202 reduziertvorteilhafterweise den Strombedarf, der zu einem Initialisierender MTJ-Zelle 104 erforderlich ist, und könnte daherermöglichen,dass eine kleinere Leistungsquelle und/oder ein kleinerer Transistorverwendet wird. Wenn sich zusätzlichdie Koerzitivitätder Erfassungsschicht 202 verringert, kann ferner die Intensität des Magnetfelds 212,das von der Schreibnadel 110 ausstrahlt, verringert sein.Ein Reduzieren des erforderlichen Magnetfelds 212 der Schreibnadel 110 reduziertvorteilhafterweise eine magnetische Abschirmung, die erforderlichsein kann, wo der Digitalisierer in der Nähe anderer empfindlicher Elektronikist.
    [0054] Esist zu erkennen, dass die MTJ-Zellen 104, die das Array 102 aufweisen,unabhängigvoneinander und von der Schreibnadel wirksam sein können. Ansich kann mehr als eine Schreibnadel 110 verwendet werden,von denen jede unabhängigvon der anderen wirksam ist, wie beispielsweise in dem Fall einesMehrfinger-Schreibnadelhandschuhs.
    [0055] Wiees oben dargelegt ist, weist die Steuerlogik 108 innerhalbder Anzeige Operationen an, wie beispielsweise Lesen-Array und Initialisieren-Array. DieseAufgaben werden mit unterstützenderTreiberelektronik innerhalb des Digitalisierers durchgeführt, dieFachleuten auf dem Gebiet gut bekannt ist. Eine Bewegung der Schreibnadel 110 inder Näheeiner MTJ-Zelle 104 bewirkt, dass die Erfassungsschicht 202 eineAusrichtung von der initialisierten Position derselben umschaltet.Um diese Umschaltung zu registrieren, ist bei zumindest einem Ausführungsbeispieldie Steuerlogik 108 in Zyklen wirksam. Bei einem erstenZyklus wird ein niedriger Lesestrom systematisch zu jeder MTJ-Zelle 104 indem Array 102 durch eine systematische Auswahl einer Zeile 208 undeiner Spalte 210 gerichtet und der erfasste Widerstandswertwird notiert. Bei einem zweiten Zyklus wird ein höherer Initialisierungsstromzu jeder Zelle gerichtet, um die Ausrichtung jeglicher und allerErfassungsschichten 202 rückzusetzen, die eventuell neuausgerichtet wurden. Wenn die Initialisierungsoperation auf alleMTJ-Zellen 104 in dem Array 102 angewendet wird,kann dieselbe im Wesentlichen simultan auf alle MTJ-Zellen 104 ohneein spezifisches Adressieren einer Zeile 208 und einerSpalte 210 angewendet werden. Um eine hohe Wahrscheinlichkeit einesErfassens des Vorhandenseins und der Position der Schreibnadel sicherzustellen,beträgtdie Zykluszeit in etwa 0,1 bis 5 Millisekunden. Außerdem ist dieZykluszeit gesetzt, um schneller zu sein als ein Benutzer wahrscheinlichdie Schreibnadel 110 bewegt.
    [0056] Beizumindest einem Ausführungsbeispiel kannder Lesezyklus ein aktiver Zustand sein. Genau gesagt durchläuft derDigitalisierer 100 zyklisch zwischen dem Lesezustand unddem Initialisierungszustand, derart, dass zu im Wesentlichen allenZeiten ein Strom durch das Array 102 von MTJ-Zellen 104 fließt. Beieinem alternativen Ausführungsbeispiel kannder Lesezyklus passiv sein. Genau gesagt durchläuft der Digitalisierer 100 aucheinen „Aus"-Zustand, d. h. Lesen,Auffrischen, Aus und dann wieder Lesen, Auffrischen. Der Einschlusseines Ruhezustands kann fürdie Einsparung einer Leistung erwünscht sein.
    [0057] Wennder Zustand der Erfassungsschicht 202 lediglich einen Lesezyklushindurch beibehalten werden muss, kann bei zumindest einem Ausführungsbeispieldie Koerzitivitätder Erfassungsschicht 202 so niedrig sein, dass, nichtwie bei einer herkömmlichenMTJ-Zelle 104 des Stands der Technik, die Erfassungsschicht 202 denZustand derselben nicht im Wesentlichen unbegrenzt hält. Angesichts derreduzierten Herstellungskosten und -komplexitäten, einer erheblichen Reduzierungbei Leistungserfordernissen (physische Größe und Stromstärke), reduziertenMagnetfeldern der Schreibnadel 110 und der Initialisierungund einer Absicht, die MTJ-Zellen 104 inregelmäßigen Intervallenzu reinitialisieren, ist die herkömmliche Langlebigkeit bei vielenAnwendungen eine unnötigeund überflüssige Bedingung.
    [0058] Wiees in 3 gezeigt ist, ist zumindest bei einem Ausführungsbeispieleine Anzeige 300 zumindest teilweise mit dem Array 102 vonMTJ-Zellen 104 integriert. Die Anzeige 300 istdurch ein Array von Pixeln 302 gekennzeichnet. Vor einemderartigen Hintergrund ist ferner jede MTJ-Zelle 202 mitzumindest einem Pixel 302 gekoppelt, derart, dass die MTJ-Zellen 104 desDigitalisierers 100 die Pixel 302 der Anzeige 300 aktivsteuern, wobei so ein Berührungsbildschirmbereitgestellt ist. Anzeigetafeln, die bei derartigen Berührungsbildschirmanwendungenverwendet werden, setzen typischerweise Transistoren in einer aktivenMatrix ein und sind Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt. Hiersind die MTJ-Zellen 104 des Arrays 102 mit demArray von Transistoren in zumindest einer Eins-zu-Eins-Beziehungpassend gekoppelt. Der Zustand der Erfassungsschicht 201 injeder MTJ-Zelle 202 wird dadurch verwendet, um die Pixel 302 derAnzeige 300 zu steuern.
    [0059] 4 stelltein schematisches Diagramm eines Abschnitts eines Arrays von Pixelndar, das durch eine MTJ-Zelle 104 gesteuert ist, die ineinem Einzel-Berührungsbildschirm-Anzeige-System integriertist. Es sind ein Pixel 400 (als die Inhalte innerhalb dergepunkteten Linie dargestellt), eine Pixelfreigabeleitung 402,eine Zeilenspannungsleitung 404 und eine Spaltenspannungsleitung 406 gezeigt.Eine MTJ-Zelle 104 istzwischen der Zeilenspannungsleitung 404 und der Spaltenspannungsleitung 406 befestigt.Die Spannungsleitung 406 ist dann ferner mit einem Feldeffekttransistor 408 odereiner anderen geeigneten Schaltvorrichtung gekop pelt. Die Leistungsquellefür denTransistor 408 ist mit der Pixelfreigabeleitung 402 gekoppelt.Der Transistor 408 steuert dadurch eine Pixeldiode 410 gemäß dem Zustandder MTJ-Zelle 104. Jede Pixeldiode 410 ist mit einemKondensator 412 gekoppelt, um eine konstante Leistungsquellefür diePixeldiode 410 bereitzustellen, wenn dieselbe aktiv ist.
    [0060] Dasgezeigte einzige Schema kann fürrote, grüneund blaue Pixel wiedergegeben werden, wodurch ermöglicht wird,dass die Anzeige eine Farbe als eine RGB-Matrix liefert. Fernerist anzumerken, dass, um eine Farbintensität auszugleichen, mehr Pixeleiner Farbe gegenübereiner anderen Farbe bereitgestellt sein können. Alternativ kann die Farbintensität durcheine andere Speicherzelle gesteuert sein.
    [0061] Nachdemdie physische Struktur des magnetischen Weichreferenz-Digitalisierers 100 beschriebenwurde, wird nun ein Verfahren zum Betreiben desselben mit Bezugauf das Flussdiagramm beschrieben, das in 5 bereitgestelltist. Es ist klar, dass das beschriebene Verfahren nicht in der Reihenfolgedurchgeführtwerden muss, in der dasselbe hierin beschrieben ist, sondern dassdiese Beschreibung lediglich exemplarisch für ein Verfahren zum Verwendeneines magnetischen Weichreferenz-Digitalisierers 100 ist.
    [0062] AmAnfang wird, wie es bei einem Block 500 gezeigt ist, einmagnetischer Weichreferenz-Digitalisierer 100, wie derselbeoben beschrieben ist, gebildet und dem Benutzer bereitgestellt.Abhängigdavon, wie der Digitalisierer bereitgestellt ist, kann es angemessensein, die Erfassungsschicht 202 jeder MTJ-Zelle 104 indem Array 102 zu initialisieren, um im Wesentlichen alleErfassungsschichten zu einer vorbestimmten Ausrichtung auszurichten,wie es bei einem Block 502 gezeigt ist.
    [0063] DerBenutzer legt ein externes Magnetfeld 212 über dieVerwendung einer Schreibnadel an, wie es bei einem Block 504 angegebenist und wie es in der Spurlinie 112 von 1 dargestelltist. Die Erfassungsschichten 202 von MTJ-Zellen 104 inder Nähe desMagnetfelds 212 der Schreibnadel 110 werden sichselbst gemäß der Wirkungdes Magnetfelds 212 der Schreibnadel 110 neu ausrichten.
    [0064] Inzyklischen Intervallen wird die Steuerlogik 108 des Digitalisierers 100 systematischeinen Erfassungsstrom an die MTJ-Zellen 104 des Arrays 102 anlegen,wie es bei einem Block 506 gezeigt ist. Der Erfassungsstromist ausreichend, um die Weichreferenzschicht 206 in einevorbestimmte Ausrichtung auszurichten. Der Widerstandswert der MTJ-Zelle wirddann gemessen und ausgewertet, um zu bestimmen, ob die Erfassungsschicht 202 vonder ursprünglichenvorbestimmten Ausrichtung derselben verändert wurde.
    [0065] Falls,wie es bei einem Entscheidungsblock 508 gezeigt ist, dieAuswertung des Widerstandswerts keine Veränderung angibt, wird die Steuerlogik 108 durchdie verbleibenden MTJ-Zellen 104 des Arrays 102 fortfahren.Falls die Auswertung des Widerstandswerts angibt, dass die Erfassungsschicht 202 sichin der Tat veränderthat, wird die Steuerlogik die Durchführung eines bestimmten Ereignissesanweisen, wie es bei einem Block 510 angegeben ist. Bei zumindesteinem Ausführungsbeispielwird dieses Ereignis die Anzeige eines Bilds auf einer Anzeige sein,die der Spur der magnetischen Schreibnadel 110 auf demDigitalisierer 100 entspricht. Es können auch zusätzlicheund alternative Ereignisse durchgeführt werden, wie beispielsweiseein Signal von dem Digitalisierer zu einem Computersystem, um einerwünschtesEreignis durchzuführen,wie beispielsweise den Start einer Anwendung.
    [0066] Inbestimmten Fällenkann der Digitalisierer als eine Berührungsbildschirm-Vorrichtungbereitgestellt sein. Gemäß der obigenBeschreibung einer Pixelsteuerung, die an den Zustand der MTJ-Zellen 104 gebundenist, werden die Pixel 400 der Anzeige ein visuelles Bildbereitstellen, das der Position in der Nähe davon entspricht, wo derBenutzer das Magnetfeld 212 angelegt hat.
    [0067] Nachdem Beginn des Ereignisses bei dem Block 510 wird die Steuerlogik 108 durchdie verbleibenden MTJ-Zellen 104 des Arrays 102 fortfahren. Nachder Leseabtastung des Arrays 102 wird die Steuerlogik 108 dasArray 102, wie es bei einem Block 512 gezeigtist, durch ein Anlegen eines Auffrischstroms auffrischen, der ausreichendist, um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten innerhalb des Arrays 102 zueiner vorbestimmten Ausrichtung auszurichten. Bei zumindest einemAusführungsbeispielwird die Auffrischen-Array-Operationin einem systematischen Prozess eines Zugreifens auf eine MTJ-Zelle 104 zueiner Zeit durchgeführt.Bei einem alternativen Ausführungsbeispielwird die Auffrischen-Array-Operation durch ein Zugreifen auf eine Mehrzahlvon MTJ-Zellen 104 im Wesentlichen simultan durchgeführt.
    [0068] Falls,wie es bei einem Entscheidungsblock 514 gezeigt ist, erwünscht ist,einen Betrieb des magnetischen Weichreferenz-Digitalisierers 100 fortzusetzen,kehrt das Verfahren zu dem Block 504 zurück, beidem der Benutzer wiederum ein externes Magnetfeld 212 mitder Schreibnadel 110 bereitstellt.
    [0069] Esist ferner klar und ersichtlich, dass die Steuerlogik 108 verbessertwerden kann, um den Wunsch eines Benutzers zu erkennen, ein Ereignis aufzurufen,wie beispielsweise durch eine verlängerte stationäre Platzierungder Schreibnadel 110. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel,wie beispielsweise bei dem die Schreibnadel 110 eine Feldspuleverwendet, um das Magnetfeld 212 bereitzustellen, kannein Niederdrückender Schreibnadel 110 gegen die Oberfläche 200 des Digitalisierers 100 dasMagnetfeld 212 kurz intensivieren und somit einen größeren Radiusvon MTJ-Zellen 104 beeinflussen.
    [0070] Wiees oben angemerkt ist, kann der Digitalisierer 100 mehrals eine einzige Schreibnadel 110 aufnehmen. In derartigenSituationen kann und wird die Steuerlogik die MTJ-Zellen 104 ordnungsgemäß zuordnen,die durch die mehreren Schreibnadeln 110 beeinflusst sind.
    [0071] Während dieErfindung mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschriebenwurde, ist Fachleuten auf dem Gebiet klar, dass verschiedene Änderungen,Veränderungenund Verbesserungen vorgenommen werden können und die Elemente derselbenund Schritte derselben durch Äquivalente ersetztwerden können,ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Zusätzlich können vieleModifikationen vorgenommen werden, um die Lehren der Erfindung aneine spezielle Situation oder ein Material anzupassen, ohne vondem wesentlichen Schutzbereich derselben abzuweichen. Derartige Änderungen,Veränderungen,Modifikationen und Verbesserungen sind, obwohl dieselben nicht ausdrücklich obenbeschrieben sind, dennoch beabsichtigt und impliziert, um innerhalbdes Schutzbereichs und der Wesensart der Erfindung zu sein. Deshalbsoll die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsbeispieleals dem besten betrachteten Modus zum Ausführen dieser Erfindung begrenztsein, sondern die Erfindung wird alle Ausführungsbeispiele umfassen, diein den Schutzbereich der beigefügtenAnsprüchefallen.
    权利要求:
    Claims (30)
    [1] Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), die folgende Merkmale aufweist: ein Array (102)von magnetischen Weichreferenz-Speicherzellen(104), die jeweils durch eine veränderbare Ausrichtung einerMagnetisierung gekennzeichnet sind, wobei die Ausrichtung sich auf dasim Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest eines extern angelegtenMagnetfelds (212) hin verändert, wie dasselbe durch eineSchreibnadel (110) mit magnetischer Spitze angelegt wird.
    [2] Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), die folgende Merkmale aufweist: ein Array (102)von magnetischen Weichreferenz-Speicherzellen(104), die jeweils durch eine veränderbare Ausrichtung der Magnetisierunggekennzeichnet sind, wobei die Ausrichtung sich auf das im Wesentlichennaheliegende Anlegen zumindest eines extern angelegten Magnetfelds(212) hin verändert;und zumindest eine Schreibnadel (110) mit magnetischer Spitzezum Anlegen zumindest eines externen Magnetfelds (212)an die zumindest eine magnetische Speicherzelle (104) desArrays (102).
    [3] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch2, der ferner eine Anzeige (106) aufweist, die mit demArray (102) von magnetischen Speicherzellen (104)gekoppelt ist, derart, dass die Ausrichtung einer gegebenen Speicherzellelokal innerhalb der Anzeige (106) verwendet wird, um dieInformationen zu bestimmen, die auf der Anzeige (106) inder Nähe dergegebenen Speicherzelle angezeigt werden.
    [4] Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), die folgende Merkmale aufweist: ein Array (102)von magnetischen Weichreferenz-Speicherzellen(104), wobei jede Speicherzelle (104) folgendeMerkmale umfasst: zumindest eine ferromagnetische Erfassungsschicht (202),die durch eine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet ist, wobei die Ausrichtungsich auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest einesextern angelegten Magnetfelds (212) hin verändert; zumindesteine ferromagnetische Weichreferenzschicht (206), die einenicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierung aufweist; und zumindesteine Zwischenschicht (204), die einen magnetischen Tunnelübergangzwischen der Erfassungsschicht (202) und der Weichreferenzschicht (206)bildet, wobei die veränderbareAusrichtung der Erfassungsschicht (202) durch die Weichreferenzschicht(206) nicht wesentlich beeinflusst ist; und zumindesteine Schreibnadel (110) mit magnetischer Spitze zum Anlegenzumindest eines externen Magnetfelds (212) an zumindesteine magnetische Speicherzelle (104) des Arrays (102).
    [5] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch4, bei dem die Erfassungsschicht (202) eine höhere Koerzitivität als dieWeichreferenzschicht (206) aufweist.
    [6] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch4 oder 5, bei dem die magnetische Spitze der Schreibnadel (110)ein Permanentmagnet ist.
    [7] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch4 oder 5, bei dem die magnetische Spitze der Schreibnadel (110)eine stromführendeSpule ist.
    [8] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß einemder Ansprüche4 bis 7, der ferner eine Anzeige (106) aufweist, die mitdem Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)gekoppelt ist, derart, dass die Ausrichtung einer gegebenen Erfassungsschicht(202) lokal innerhalb der Anzeige (106) verwendetwird, um die Informationen zu bestimmen, die auf der Anzeige (106)in der Näheder gegebenen Erfassungsschicht (202) angezeigt werden.
    [9] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß einemder Ansprüche4 bis 8, der ferner eine Anzeige (106) aufweist, die durchein Array von Pixeln gekennzeichnet ist, wobei die Anzeige (106)zumindest teilweise mit dem Array (102) von magnetischen Speicherzellen(104) integriert ist, wobei jede Speicherzelle (104)ferner mit zumindest einem Pixel gekoppelt ist.
    [10] Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), die folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahlvon magnetischen Speicherzellen (104), wobei jede Speicherzelle(104) folgende Merkmale umfasst: zumindest eine ferromagnetischeErfassungsschicht (202), die durch eine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet ist, wobei die Ausrichtungsich auf das im Wesentlichen na heliegende Anlegen zumindest einesextern angelegten Magnetfelds (212) hin verändert; eineZwischenschicht (204) in Kontakt mit der Erfassungsschicht(202); und zumindest eine ferromagnetische Weichreferenzschicht(206), die eine nicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierungaufweist; wobei sich die Referenzschicht (206) in Kontaktmit der Zwischenschicht (204) gegenüber der Erfassungsschicht (202)befindet, wobei die veränderbareAusrichtung der Erfassungsschicht (202) durch die Weichreferenzschicht(206) nicht wesentlich beeinflusst ist; und zumindesteine Schreibnade31 (210) mit magnetischer Spitze zum Anlegenzumindest eines externen Magnetfelds (212) an zumindesteine magnetische Speicherzelle (104) des Arrays (102).
    [11] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch10, bei dem die Erfassungsschicht (202) eine höhere Koerzitivität als dieWeichreferenzschicht (206) aufweist.
    [12] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch10 oder 11, bei dem die magnetische Spitze der Schreibnadel (110)ein Permanentmagnet ist.
    [13] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß Anspruch10 oder 11, bei dem die magnetische Spitze der Schreibnadel (110)eine stromführendeSpule ist.
    [14] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß einemder Ansprüche10 bis 13, der ferner eine Anzeige (106) aufweist, diemit dem Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)gekoppelt ist, derart, dass die Ausrichtung einer gegebenen Erfassungsschicht(202) lokal innerhalb der Anzeige (106) verwendetwird, um die Informationen zu bestimmen, die auf der Anzeige (106)in der Näheder gegebenen Erfassungsschicht (202) angezeigt werden.
    [15] Weichreferenz-Digitalisierer (100) gemäß einemder Ansprüche10 bis 14, der ferner eine Anzeige (106) aufweist, diedurch ein Array von Pixeln gekennzeichnet ist, wobei die Anzeige(106) zumindest teilweise mit dem Array (102)von magnetischen Speicherzellen (104) integriert ist, wobeijede Speicherzelle (104) ferner mit zumindest einem Pixelgekoppelt ist.
    [16] Verfahren zum Verwenden einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), das folgende Schritte aufweist: Bereitstelleneines Arrays (102) von magnetischen Weichreferenz-Speicherzellen(104), die jeweils durch eine Erfassungsschicht (102),die eine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung aufweist, und eine Weichreferenzschicht(206) gekennzeichnet sind, wobei die Ausrichtung der Erfassungsschicht(206) sich auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegenzumindest eines extern angelegten Magnetfelds (212) hinverändert;und Anlegen eines externen Magnetfelds (212) an zumindesteinen Abschnitt des Arrays (102), um die magnetische Ausrichtungzumindest einer Speicherzelle (104) zu verändern; Lesendes Arrays (102) durch ein Anlegen eines Erfassungsstromsan die magnetischen Speicherzellen (104) und Lesen desWiderstandswerts jeder Zelle, wobei der Erfassungsstrom ferner ausreichendist, um ein Magnet feld einzurichten, um die Weichreferenzschicht(206) währendder Leseoperation auszurichten; und Auffrischen des Arrays(102) durch ein Anlegen eines Auffrischstroms, der ausreichendist, um im Wesentlichen alle Speicherzellen (104) zu einervorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [17] Verfahren gemäß Anspruch16, das ferner ein Initialisieren des Arrays (102) durchein Anlegen eines Initialisierungsstroms umfasst, der ausreichend ist,um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten (202) zu einervorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [18] Verfahren gemäß Anspruch16 oder 17, das ferner ein Anzeigen eines Bilds auf einer Anzeige (106)aufweist, wobei das Bild dem angelegten externen Magnetfeld (212)entspricht, wie dasselbe durch den Widerstandswert jeder Zelle (104)innerhalb des Arrays (102) bestimmt ist.
    [19] Verfahren gemäß Anspruch18, bei dem die Anzeige (106) aus einem Array von Pixelngebildet ist, wobei die Anzeige (106) zumindest teilweisemit dem Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)integriert ist, wobei jede magnetische Speicherzelle (104)ferner mit zumindest einem Pixel gekoppelt ist.
    [20] Verfahren gemäß einemder Ansprüche16 bis 19, bei dem der Zustand der Digitalisiervorrichtung (100)kontinuierlich zyklisch zwischen einem Lesen und einem Auffrischenwechselt.
    [21] Verfahren zum Verwenden einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), die ein Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)aufweist, wobei jede Speicherzelle (104) durch zumindesteine ferromagnetische Erfassungsschicht (202), die durcheine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet ist, wobei sichdie Ausrichtung auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindesteines extern angelegten Magnetfelds (212) hin verändert; undzumindest eine ferromagnetische Weichreferenzschicht (206)gekennzeichnet ist, die eine nicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierungaufweist; wobei die veränderbare Ausrichtungder Erfassungsschicht (202) durch die Weichreferenzschicht(206) nicht wesentlich beeinflusst ist, wobei das Verfahrenfolgende Schritte aufweist: Anlegen eines externen Magnetfelds(212) an zumindest einen Abschnitt des Arrays (102),um die magnetische Ausrichtung zumindest einer Erfassungsschicht(202) zu verändern; Lesendes Arrays (102) durch ein Anlegen eines Erfassungsstromsan die magnetischen Speicherzellen (104) und Lesen desWiderstandswerts jeder Zelle, wobei der Erfassungsstrom ferner ausreichendist, um ein Magnetfeld einzurichten, um die Weichreferenzschicht(206) währendder Leseoperation auszurichten; und Auffrischen des Arrays(102) durch ein Anlegen eines Auffrischstroms, der ausreichendist, um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten (202)zu einer vorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [22] Verfahren gemäß Anspruch21, das ferner ein Initialisieren des Arrays (102) durchein Anlegen eines Initialisierungsstroms umfasst, der ausreichend ist,um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten (202) zu einervorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [23] Verfahren gemäß Anspruch21 oder 22, das ferner ein Anzeigen eines Bilds auf einer Anzeige (106)aufweist, wobei das Bild dem angelegten externen Magnetfeld (212)entspricht, wie dasselbe durch den Widerstandswert jeder Zelle innerhalbdes Arrays (102) bestimmt ist.
    [24] Verfahren gemäß Anspruch23, bei dem die Anzeige (106) aus einem Array von Pixelngebildet ist, wobei die Anzeige (106) zumindest teilweisemit dem Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)integriert ist, wobei jede Speicherzelle (104) ferner mitzumindest einem Pixel gekoppelt ist.
    [25] Verfahren gemäß einemder Ansprüche21 bis 24, bei dem der Zustand der Digitalisiervorrichtung (100)kontinuierlich zyklisch zwischen einem Lesen und einem Auffrischenwechselt.
    [26] Verfahren zum Verwenden einer Weichreferenz-Magnetspeicher-Digitalisiervorrichtung(100), das folgende Schritte aufweist: Bereitstelleneines Arrays (102) von magnetischen Speicherzellen (104),wobei jede Speicherzelle (104) folgende Merkmale umfasst: zumindesteine ferromagnetische Erfassungsschicht (202), die durcheine veränderbareAusrichtung einer Magnetisierung gekennzeichnet ist, wobei die Ausrichtungsich auf das im Wesentlichen naheliegende Anlegen zumindest einesextern angelegten Magnetfelds (212) hin verändert; eineZwischenschicht (204) in Kontakt mit der Erfassungsschicht(202); und zumindest eine ferromagnetische Weichreferenzschicht(206), die eine nicht-festgelegte Ausrichtung einer Magnetisierungaufweist; wobei die Referenz-Schicht (206) sich in einemKontakt mit der Zwischenschicht (204) gegenüber derErfassungsschicht (202) befindet; wobei die veränderbareAusrichtung der Erfassungsschicht (202) durch die Weichreferenzschicht(206) nicht wesentlich beeinflusst ist; Anlegen einesexternen Magnetfelds (212) an zumindest einen Abschnittdes Arrays (102), um die magnetische Ausrichtung zumindesteiner Erfassungsschicht (202) zu verändern; Lesen des Arrays(102) durch ein Anlegen des Erfassungsstroms an die magnetischenSpeicherzellen (104) und Lesen des Widerstandswerts jederZelle, wobei der Erfassungsstrom ferner ausreichend ist, um einMagnetfeld einzurichten, um die Weichreferenzschicht (206)währendder Leseoperation auszurichten; und Auffrischen des Arrays(102) durch ein Anlegen eines Auffrischstroms, der ausreichendist, um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten (202)zu einer vorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [27] Verfahren gemäß Anspruch26, das ferner ein Initialisieren des Arrays (102) durchein Anlegen eines Initialisierungsstroms umfasst, der ausreichend ist,um im Wesentlichen alle Erfassungsschichten (202) zu einervorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
    [28] Verfahren gemäß Anspruch26 oder 27, das ferner ein Anzeigen eines Bilds auf einer Anzeige (106)aufweist, wobei das Bild dem angelegten externen Magnetfeld (212)entspricht, wie dasselbe durch den Widerstandswert jeder Zelle innerhalbdes Arrays (102) bestimmt ist.
    [29] Verfahren gemäß Anspruch28, bei dem die Anzeige (106) aus einem Array von Pixelngebildet ist, wobei die Anzeige (106) zumindest teilweisemit dem Array (102) von magnetischen Speicherzellen (104)integriert ist, wobei jede Speicherzelle (104) ferner mitzumindest einem Pixel gekoppelt ist.
    [30] Verfahren gemäß einemder Ansprüche26 bis 29, bei dem der Zustand der Digitalisiervorrichtung (100)kontinuierlich zyklisch zwischen einem Lesen und einem Auffrischenwechselt.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9324940B2|2016-04-26|Storage element, memory and electronic apparatus
    US20180006211A1|2018-01-04|Memory element and memory device
    CN104813472B|2017-11-28|具有增强稳定性的垂直自旋转移扭矩存储器|器件以及其形成方法
    Prinz1999|Magnetoelectronics applications
    KR101391640B1|2014-05-07|스핀 토크 자성 집적 회로 및 그 디바이스
    JP5634422B2|2014-12-03|電流によって誘起されたスピンモーメント移行をベースとした高速かつ低電力の磁気デバイス
    US9041083B2|2015-05-26|Flux-closed STRAM with electronically reflective insulative spacer
    CN104011862B|2017-07-18|平衡垂直磁隧道结中的状态之间的能垒
    US5768181A|1998-06-16|Magnetic device having multi-layer with insulating and conductive layers
    US8508004B2|2013-08-13|Magnetic element having reduced current density
    US6480411B1|2002-11-12|Magnetoresistance effect type memory, and method and device for reproducing information from the memory
    US7486545B2|2009-02-03|Thermally assisted integrated MRAM design and process for its manufacture
    US7310265B2|2007-12-18|Magnetic memory device
    US6593608B1|2003-07-15|Magneto resistive storage device having double tunnel junction
    TW535284B|2003-06-01|Semiconductor memory
    JP5496911B2|2014-05-21|個別の読み出しおよび書き込みパスを備えた磁気トンネル接合装置
    US6909129B2|2005-06-21|Magnetic random access memory
    US6777730B2|2004-08-17|Antiparallel magnetoresistive memory cells
    US5946227A|1999-08-31|Magnetoresistive random access memory with shared word and digit lines
    JP2784439B2|1998-08-06|磁気抵抗記憶素子、アレイおよび装置
    EP1046049B1|2006-08-16|Anordnung mit einer ersten und einer zweiten ferromagnetischen schicht getrennt durch eine nicht-magnetische abstandschicht
    US7508042B2|2009-03-24|Spin transfer MRAM device with magnetic biasing
    US6778426B2|2004-08-17|Magnetic random access memory including memory cell unit and reference cell unit
    US6385111B2|2002-05-07|Reference signal generation for magnetic random access memory devices
    US6728132B2|2004-04-27|Synthetic-ferrimagnet sense-layer for high density MRAM applications
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7027320B2|2006-04-11|
    US20050083728A1|2005-04-21|
    JP2005149486A|2005-06-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-06-02| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-04-19| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]