JP3330394B2

JP3330394B2 - 電子ビーム発生装置

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Publication number: JP3330394B2
Application number: JP25015192A
Authority: JP
Inventors: 日出夫安達
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH06103886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子ビーム発生装置に
関し、とりわけ強誘電体の分極反転現象を利用した電子
ビーム発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ノート型パー
ソナルコンピュータ、携帯型ゲームの旺盛な需要に支え
られて、固体画像表示素子の生産、販売が急激に伸びて
いる。特に、液晶は低消費電力性から、他の固体画像素
子を凌いでいる。

【０００３】液晶ディスプレイは、一般に、図２０に示
された単純マトリクス型と、図２１に示されたアクティ
ブマトリクス型に大別される。前者はその構造の簡単さ
から高密度化に有利とされたが、非選択セルへのクロス
トークが悪く、高密度化の目的である分解能の向上は図
れなかった。これに対し、１ピクセルに１つのスイッチ
ングトランジスタを含んだ、後者のアクティブマトリク
ス型は、非選択セルへのクロストークの問題点が無く、
高分解能の画像が得られ、大幅な画質の改善が図られ
る。このように、液晶ディスプレイは、近年大量に利用
されるようにになってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶ディスプレイに於いても、以下のような問題が
ある。第１に、液晶ディスプレイが自己発光型のディス
プレイではないということが挙げられる。これに対して
は、バックライトＥＬや、バックライト蛍光管を用いて
改善を図っているが、寿命や消費電力の問題がある。ま
た、他のディスプレイに比べ視野角が狭く、時間応答性
も悪い。

【０００５】また、特にアクティブマトリクスタイプ
は、製造工程が複雑で製造コストが高いという問題があ
った。

【０００６】これらの欠点は、今後、情報産業分野に大
量に必要とされる画像表示装置としては不満足な点であ
り、これらの課題が改良された画像表示装置が必要であ
った。ブラウン管を用いた画像表示装置は、視野角、時
間応答性、分解能で優れてはいるが真空管装置であり、
携帯性に乏しく、消費電力も大きい。

【０００７】以上のように、従来の画像表示素子は改良
はされつつあるが、画像分解能、時間応答性、視野角、
自己発光性、消費電力、コストという点を同時に満足す
ることのできる画像表示装置は無く、これらの要件を満
足する画像表示装置が望まれていた。

【０００８】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、画像分解能、時間応答性、視野角、自己発光性、消
費電力、コストという点を同時に満足することのできる
電子ビーム発生装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、強
誘電体薄膜と、上記強誘電体薄膜の上面に設けられ開口
を有する上部電極と、上記強誘電体薄膜の下面に設けら
れた下部電極とを有する電子ビーム発生素子と、上記上
部電極及び下部電極に接続されて、上記強誘電体薄膜の
分極反転に伴う束縛電荷の放出を行わせるべく電圧を選
択的に供給するスイッチング素子とを具備し、上記電子
ビーム発生素子及びスイッチング素子を２次元的に複数
個配列することを特徴とする。

【００１０】またこの発明は、強誘電体の分極反転時に
伴う束縛電荷の放出を行う電子ビーム発生素子と、この
電子ビーム発生素子に接続されて、上記束縛電荷の放出
を行わせるべく電圧を選択的に供給するスイッチング素
子から成り、２次元的に複数個配列された電子ビーム発
生手段と、この電子ビーム発生手段のスイッチング素子
に接続されて上記電子ビーム発生素子を選択し、電圧を
印加する駆動手段と、上記電子ビーム発生手段の強誘電
体の反転信号を入力して電圧を発生する反転手段と、こ
の反転手段の動作タイミングを制御する反転タイミング
制御手段とを具備することを特徴とする。

【００１１】

【作用】この発明による画像表示装置にあっては、その
基本構成はマトリクス状に配列された、新しい原理によ
る電子ビーム発生セルアレイと、電子ビームの入射によ
って発光する蛍光体を塗布したスクリーンから成る。電
子ビームの走査は、電子ビーム発生セルアレイを順次動
作させることによる。したがって、この発明による画像
表示装置は、電子ビームによって蛍光体を発光させると
いう点ではブラウン管と同じであるが、電子ビームの走
査は電子ビーム発生セルアレイを順次動作させることに
よるので、電子ビームの走査はブラウン管のようにセク
タ走査させる必要がなく、リニア走査であるので、その
ためのスペースが不要で小型化、薄型化が可能である。
また、電子ビームは垂直に短飛距離で蛍光体面に入射す
るので、蛍光体の蛍光にじみが少なく、高分解能で大画
面の画像表示が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。

【００１３】初めに、この発明の根幹をなす、新しい原
理による電子ビーム発生素子について説明する。

【００１４】強誘電体の分極反転に伴う電子ビーム放出
については、Ｇ．Ｉ．Ｒｏｓｅｎｍａｎｅｔａ
ｌ．；Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，１９９０，ｖｏ
ｌ．１１０，ｐｐ．９９〜１１２、及び浅野肇等；強誘
電体応用会議，１９９２，予稿集，ｐｐ．６９の研究が
ある。これらの要旨は、以下に記すようなものである。

【００１５】図４は、周知の強誘電体の印加電圧−分極
特性である。同図から、印加電圧除去後、その分極状況
は印加電圧の極性によって、異なる極性の残留分極値Ｐ
ｒ、−Ｐｒを有する。

【００１６】図５は、この発明による電子ビーム発生装
置に用いる強誘電体の電子ビーム発生原理を説明する図
である。図５（ａ）は、強誘電体１に残留分極状態Ｐｒ
２が形成されている状態を示している。このような系で
エネルギー的な安定状態は、強誘電体１の表面に束縛電
荷３及び４を生じ、且つ残留分極２と反対向きに反電界
（図示していない）が作用することによって安定する。

【００１７】いま、温度、圧力、外部電界等の作用で、
図５（ｂ）に示されるように、残留分極状態Ｐｒ２が変
化（減少）して図中５のようになると、束縛状態の束縛
電荷３及び４の一部が束縛を解かれ、自由電荷状態６及
び７となって電極上に浮遊する。この電荷は外部から検
出可能で、温度に対しては焦電電荷、圧力に対しては圧
電電荷、外部電界に対しては変位電荷として検出するこ
とができる。尚、電極が存在しない場合は、強誘電体１
の表面に漂着する。

【００１８】この自由電荷は、束縛電荷が束縛状態を解
かれ、電極表面または強誘電体表面に移動してきたもの
であり、その力８が働くが、この力８は残留分極の時間
的変化速度に比例する。したがって、図５（ｃ）に示さ
れるように、残留分極が図中９のように反転した時、電
荷が束縛状態を解かれて電極表面または強誘電体表面に
移動する力は最大となり、電荷６は強誘電体１の表面に
留まらず、軌跡１０を経て真空中に放出される力８を作
用される。

【００１９】このような現象は、既に上述したＧ．Ｉ．
Ｒｏｓｅｎｍａｎ及び浅野によって、種々の強誘電体に
於いて確認されている（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｓ，１９９０．Ｖｏｌ．１１０ＰＰ９９−１１２）。

【００２０】次に、実際の素子構成を用いて説明する。

【００２１】図６はこの発明による電子ビーム発生装置
に用いられる強誘電体の電子ビーム発生素子の基本構造
図、図７は図６の電子ビーム発生素子の構造の印加電圧
極性と分極反転、電子ビーム発生の関係を示した図であ
る。

【００２２】図６（ａ）は、上記電子ビーム発生素子の
構造を示す平面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。この電子ビーム発生素子は、強
誘電体薄板または薄膜１１を上下の電極１２及び１３で
挟み、且つ上部電極１２には電子ビーム放出孔１４が形
成された構造となっている。尚、１５は強誘電体薄板ま
たは薄膜１１用の基板であり、１６は放出された電子ビ
ームの軌跡である。

【００２３】電子ビーム放出は、上下の電極１２、１３
間に分極反転するような極性を有したステップ、または
パルス状電圧を印加することによって得られる。この場
合、電子ビーム放出孔１４には電極が存在しないので、
この部分に直接電界は作用しないが、周囲の電極が存在
する部分に於ける分極反転の影響を受けて分極反転す
る。したがって、該電子ビーム放出孔１４の面積が大き
すぎると、電子ビーム放出孔部の分極反転は不十分とな
り、電子ビームが放出されなくなる。

【００２４】また、一度分極反転させると、同一極性の
電圧を印加しても分極反転が起こらず、従って電子ビー
ム放出が起こらないことになる。更に、逆極性の電圧を
印加しても、正電荷の放出が起きても電子ビームではな
いので、蛍光体を発光させることはできない。尚。次の
最初と同極性の電圧印加を待つ方法もあるが、この方法
では時間応答性が悪くなる。これに対して、図８に示さ
れる電極配置では、このような欠点がなく、電圧印加１
回毎に放出が可能となる。

【００２５】図８は、上記電子ビーム発生装置に用いる
強誘電体の電子ビーム発生素子の他の構造例を示した図
で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は同図（ａ）のＢ
−Ｂ線に沿った断面図である。図８に於いて、１７は強
誘電体であり、この強誘電体１７を挟むように、上部電
極１８ａ、１８ｂと下部電極１９が形成されている。上
部電極１８ａ、１８ｂは互いに分離されており、各々に
電子ビーム放出孔２０ａ、２０ｂが設けられている。す
なわち、この電極構造は３端子構造となっていて、電圧
印加は電極１８ａと１８ｂの間で行われる。尚、２１は
強誘電体薄板または薄膜１７を設けるための基板であ
る。

【００２６】図９は、印加電圧極性と、残留分極方向、
電子ビーム放出側の関係について示した図である。先
ず、図９（ａ）に示されるように、電子ビーム発生素子
２２は、初期状態が左側電極１８ａ部で下向き、右側電
極１８ｂ部では上向きの残留分極状態にあるとする。次
いで、図９（ｂ）に示されるように、右側電極１８ｂに
正電圧＋Ｖを与え、左側電極１８ａを接地し、分極が反
転するようにする。これによって、右側電極１８ｂから
は電子ビーム２３ｂが放出される。左側電極１８ａ部も
分極反転するが、ここからは上述したように、電子ビー
ムは放出されない。次に、図９（ｃ）に示されるよう
に、左側電極１８ａに正電圧を与え、右側電極１８ｂを
接地状態にして電圧を印加すると再び分極反転を越し、
今度は左側電極１８ａから電子ビーム２３ａが放出さ
れ、右側電極１８ｂからは放出されない。

【００２７】このように、図８に示されるような電極配
置にし、正負のパルス電圧を交互に電極１８ａ、１８ｂ
の間に印加することによって、全ての電圧パルスに対応
して絶え間なく電子ビームを放出することができるよう
になる。

【００２８】図１は、この発明による電子ビーム発生装
置の回路構成図である。電子ビーム発生セル２４は、ス
イッチングトランジスタ２５と、電子ビーム発生素子２
２を有している。そして、この電子ビーム発生セル２４
は、スイッチングトランジスタ２５のソースと、電子ビ
ーム発生素子２２の上部電極の一方１８ａを接続した構
成となっている。

【００２９】また、スイッチングトランジスタ２５のゲ
ートにはワード線ＷＬが、スイッチングトランジスタ２
５のドレインにはドライブラインＤＬが接続されてお
り、更に、電子ビーム発生素子２２の上部電極の他方１
８ｂにはビットラインＢＬが接続されている。そして、
上記それぞれのラインへの電圧印加タイミングによっ
て、２次元に配列された電子ビーム発生セル２４が順次
走査される。

【００３０】図２は、この発明による電子ビーム発生装
置の走査系の回路構成図である。同図に於いて、Ｘ方向
デコーダドライバ２６で、２７₁、２７₂、２７₃、
…、２７_n、…等で構成されるＸ方向配列線２７のうち
の一本を選択し、ビット線デコーダ２８でも同じＸ方向
配列線を選択するよう、ＡＤＤ端子２９に命令を入力す
る。

【００３１】このような状態で、Ｙ方向デコーダドライ
バ３２で、３３₁、３３₂、…、３３_n、…等で構成さ
れるＹ方向配列線３３のうちの一本を選択し、スイッチ
ングトランジスタ２５をオン状態にして電子ビーム発生
素子２２の両上部電極間に電圧が加わるようにする。

【００３２】ビット線ＢＬに接続してある反転回路３４
は、電子ビーム発生素子２２の分極反転を検出し、Ｙ方
向配列線（ＤＬ）の駆動電圧が０になった直後にビット
線側が正の電圧を発生するようにさせる回路である。こ
れは、ＤＲＡＭ等の半導体メモリで構成されるもので、
一般的に用いられているセンスアンプ回路と同じであ
る。分極反転の判定は、基準電圧３５との比較による。

【００３３】反転タイミング回路３６は、上記分極反転
の検出を、いかなる時刻に於いて実施するかを決める回
路である。この回路も、センスアンプと同様にＤＲＡＭ
等の半導体メモリでセンスアンプと共に、一般的に用い
られているセンスタイミング制御回路と同等の役割を果
たすものである。これらの回路に対する動作命令はＣＥ
端子３０及び３１を通して行う。

【００３４】図３は、以上の動作を表すタイムチャート
である。図３（ａ）はワードラインＷＬ、同図（ｂ）は
ドライブラインＤＬ、そして同図（ｃ）はビットライン
ＢＬの電圧のタイムチャートを示している。

【００３５】次に、この発明の電子ビーム発生装置の第
１の実施例を説明する。

【００３６】図１０及び図１１はこの発明による電子ビ
ーム発生装置に用いられる強誘電体の電子ビーム発生素
子の構造を示すもので、図１０は正面図、図１１は図１
０のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。また、図１２はこ
の強誘電体の電子ビーム発生素子を製造するプロセスを
示した図である。

【００３７】先ず、フィールド酸化膜３７、拡散部（ド
レイン領域）３８、拡散部（ソース領域）３９が形成さ
れた半導体基板４０上に、ゲート電極４１、層間絶縁膜
４２が施される（図１２（ａ））。

【００３８】そして、フィールド酸化膜３７上に白金等
の電極４３が形成される（図１２（ｂ））。

【００３９】更に、その上にチタン酸バリウムＢａＴｉ
Ｏ₃、ジルコンチタン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃（以
下ＰＺＴと略記する）、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ₃（以下
ＰＴと略記する）、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂等Ｂｉ層状構造強
誘電体（以下ＢＬＳＦと略記する）等の強誘電体薄膜４
４が、スパッタ、ゾルゲルスピンオン、ＣＶＤ等で形成
され、下部電極、強誘電体薄膜がイオンビームミリン
グ、ＲＩＥ等で島状にエッチングされる。この後、エッ
チングされて形成された島状膜４５、４６の断面をカバ
ーするように、第２の層間絶縁膜４７が形成される（図
１２（ｃ））。

【００４０】そして、拡散領域３８、３９とのコンタク
トを取るため、コンタクトホール４８、４９を設けた
後、配線電極兼上部電極（配線電極５０、５１、５２、
５３、上部電極５４）が形成される。この後、電子ビー
ム放出孔５５と、上部電極５４及び配線電極５０、５
１、５２、５３を残してエッチングされる（図１２
（ｄ））。尚、５７₁及び５７₂は、ワード線である。

【００４１】この実施例の電子ビーム発生装置の動作回
路は、上述した図２の回路に示されたものと同じである
ので、重複を避けるため、ここでは説明を省略する。

【００４２】次に、この発明の第２の実施例について説
明する。

【００４３】図１３は、第２の実施例を示したもので、
画像記憶型の電子ビーム発生装置の回路構成図である。

【００４４】すなわち、電子ビーム発生セルを同時に記
憶セルとしても用いるものでセル構成は、上述した第１
の実施例と全く同じであり、周辺回路のみメモリ動作用
としたものである。

【００４５】記憶状態は上記図９（ａ）を図４の−Ｐｒ
の状態に対応させて「１」の記憶状態に、また図９
（ｂ）を図４のＰｒの状態に対応させて「０」の記憶状
態とする。

【００４６】強誘電体は、図４に示された如く、電圧印
加なしで記憶状態を保持できるという特徴を有してお
り、不揮発性メモリとすることができる。スイッチング
トランジスタ２５はアクセストランジスタとして機能
し、メモリ回路に対して選択信号を受けたとき、強誘電
体キャパシタと直列接続となっている。

【００４７】いま、スイッチングトランジスタ２５をオ
ン状態にして、電子ビーム発生素子２２内のキャパシタ
及びトランジスタ２５を経て、駆動線ＤＬ及びビット線
ＢＬの間に直列接続を構成する。この回路は、駆動線Ｄ
Ｌとビット線ＢＬの相対的電圧状態で、強誘電体キャパ
シタの上部電極１８ａ、１８ｂ間に加わる電圧極性を正
及び負の２つの状態をとることができ、Ｐｒ、−Ｐｒの
２つの分極状態を生ずることができる。これは、このメ
モリ回路の書込み機能に対応する。

【００４８】また、駆動線ＤＬに正のパルス及びビット
線ＢＬを接地状態にすることにより、強誘電体キャパシ
タに蓄積された分極状態に対応したデータ信号をビット
線ＢＬに生じ、これによりメモリ回路の読出し機能を生
ずる。

【００４９】図４より、駆動線ＤＬに正のパルス及びビ
ット線ＢＬを接地状態にすると、Ｐｒ（「０」）の状態
にある時はパルス除去後の分極変化量は無く、−Ｐｒ
（「１」）の状態にある時はパルス除去後の分極変化量
は２Ｐｒとなり、これに相当した電荷量が反転回路兼セ
ンスアンプ６１に入力される。

【００５０】このように、−Ｐｒ（「１」）の状態を読
出すということは、読出し動作によって−Ｐｒ
（「１」）の状態からＰｒ（「０」）の状態に反転して
しまい、元の記憶状態が破壊されてしまうことを意味し
ている。したがって、最初の記憶状態に戻すために再書
込み動作が必要である。これは、−Ｐｒ（「１」）の状
態を読出した時に電荷量が反転回路兼センスアンプ６１
に入力されたことにより、駆動線ＤＬの正の印加パルス
除去後に反転回路兼センスアンプ６１からビット線ＢＬ
に正のパルス電圧を供給するという動作を用いる。

【００５１】タイミング制御回路６２は、反転回路兼セ
ンスアンプ６１を動作させるタイミングを決定するため
のもので、タイミングの決定の仕方でＰｒ（「０」）の
状態を読出した時の信号量に差が生じる。すなわち、反
転回路兼センスアンプ６１を動作させるタイミングが駆
動線ＤＬの正の印加パルス時間以内であれば、Ｐｒ
（「０」）の状態にある時の読出し信号は０ではなくな
り、−Ｐｒ（「１」）の状態を読出す時の信号との差が
小さくなる。

【００５２】一方、反転回路兼センスアンプ６１を動作
させるタイミングが駆動線ＤＬの正の印加パルス幅より
長くパルス終了時刻が遅延すると、Ｐｒ（「０」）の状
態にある時の読出し信号は「０」となり、−Ｐｒ
（「１」）の状態を読出す時の信号との差が大きくな
る。何れの場合も、反転回路兼センスアンプ６１には基
準電圧３５との比較によって記憶状態を判別することが
好ましい。

【００５３】尚、データＩ／Ｏ及びデコーダ６３は、反
転回路兼センスアンプ６１の出力と共に、Ｉ／Ｏ端子６
４、ＣＥ端子３１、Ｒ／Ｗ端子６５より動作命令を受け
て動作する。

【００５４】以上、図１３に示されるように電子ビーム
発生装置を構成することで、出力画像を不揮発的に記憶
することができるようになる。

【００５５】尚、上述した第１及び第２実施例の何れに
於いても、画像出力するためには蛍光体を塗布したスク
リーンと真空状態が必要である。

【００５６】図１４は、この蛍光体を塗布したスクリー
ンと真空状態を有した電子ビーム発生装置の断面構造を
示したものである。すなわち、上述した第１の実施例の
電子ビーム発生装置に、電子ビーム放出面側の第２の層
間絶縁膜４７上にスペーサ６６を立てる。そして、この
スペーサ６６の上に、蛍光体６７をその表面に塗布した
スクリーン６８を対向させ、これにより生じる空隙部６
９を１０^-4Ｔｏｒｒ以上の真空状態として、封止する。

【００５７】次に、この発明の第３の実施例を説明す
る。

【００５８】図１５は、この発明による第３の実施例を
示すもので、図１５（ａ）は正面図、図１５（ｂ）は同
図（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図、図１５（ｃ）は同
図（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【００５９】以下、図１６乃至図１９を参照して、動作
を説明する。尚、同実施例では、説明を簡単にするた
め、電子ビーム発生セルが５×５の場合について記載す
る。

【００６０】図１５に示される電子ビーム発生装置は、
酸化亜鉛系バリスタセラミクス薄板と、強誘電体セラミ
クス薄板の接合構造になっている。すなわち、両面に銀
等の電極を全面に賦した（但し図では片面（７１）のみ
図示する）酸化亜鉛系、特に酸化亜鉛ＺｎＯ−酸化ビス
マスＢｉ₂Ｏ₃にアンチモンＳｂ、コバルトＣｏ、マン
ガンＭｎを添加したセラミクスバリスタ薄板７２に、両
面に銀等の電極を両面に賦した（但し図では片面（７
３）のみ図示する）ジルコンチタン酸鉛ＰＺＴ等の強誘
電体セラミクス板７４が、銀を含んだ蝋材等で接合され
る。

【００６１】更に、両面から切り溝７５、７６が形成さ
れている。また、強誘電体の上部電極には、電子ビーム
放出孔７７が形成されている。このような両面からの切
り溝構造は、電子ビーム放出セル部のみ厚くなってい
て、その他の部位は薄くなっている。

【００６２】次に、このような構造の電子ビーム放出動
作について説明する。

【００６３】電子ビーム発生セル１つ分の等価回路は、
図１７、図１８に示されるように、強誘電体電子ビーム
発生素子８１と、図１９（ａ）に示されるようなスイッ
チ特性Ｐ₁を有する対称性バリスタ８２との直列接続で
表すことができる。更に、対称性バリスタ８２は、キャ
パシタ８３と可変直流抵抗８４が接続された並列回路で
表すことができる。

【００６４】強誘電体の分極−電圧特性は、単体であれ
ば一般に、例えば図１９（ｂ）に示されるＰ₂（実
線）、Ｐ₃（点線）のように、ロット間、ロット内でば
らつきを示す。このような時、特に問題となることは抗
電界がばらつくということであり、印加電圧の決め方が
極めて難しくなる。

【００６５】しかし、これにスイッチ特性を有する対称
性バリスタ８２を直列接続すると、図１９（ｃ）に示さ
れるＰ₄のように角型性が増し、抗電界も安定する。こ
のように、スイッチ素子が必要なのは図１６に示された
ような、上下に直交したストライプ電極のみでは非選択
セルにも表に示したような電圧が加わり、その電圧によ
って図１９（ｂ）のＰ₂に示されたように、非選択セル
に加わる電圧（１／２）Ｖapp によって、図中Ｆから
Ｆ′へと減極し分極状態が破壊されるからである。

【００６６】図１６（ａ）に示されるように、いま、強
誘電体薄板の両面に直交したストライプ電極（例として
３×３）を配し、例えばＣ₃₂のセルに書込み、読出し電
圧Ｖapp が加わるようにすると、その他の非選択セルに
は、図１６（ｂ）の表に示されるように、（２／５）Ｖ
app 、（１／５）Ｖapp が加わる。また、ｎ×ｎのメモ
リセル容量の場合は、（ｎ−１）／（２ｎ−１）・Ｖap
p 、または１／（２ｎ−１）・Ｖapp の電圧が加わる。
したがって、ｎが大きいときの非選択セルに加わる最大
電圧は１／２・Ｖapp となる。

【００６７】しかし、図１７、図１８に示されるよう
に、強誘電体電子ビーム発生素子８１と図１９（ａ）に
Ｐ₁で示されるようなスイッチ特性を有する対称性バリ
スタ８２との直列接続によって得られる図１９（ｃ）の
ような分極−印加電圧特性を用いれば、非選択セルに加
わる電圧（１／２）Ｖapp によって残留分極値が変化す
ることはない。対称性バリスタは、上述した第１の実施
例に於けるスイッチングトランジスタと同じ理由で入っ
ていると言えるが、構造はこの第３の実施例の方が簡単
である。

【００６８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、画像分
解能、時間応答性、視野角、自己発光性、消費電力、コ
ストという点を同時に満足することのできる電子ビーム
発生装置を提供することができ、これに蛍光体を塗布し
たスクリーンを併用することによって自己発光型の高速
応答高分解能画像表示装置を実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電子ビーム発生装置の回路構成
図である。

【図２】この発明による電子ビーム発生装置の走査系の
回路構成図である。

【図３】図２の電子ビーム発生装置の走査系の動作を現
すタイムチャートである。

【図４】一般的な強誘電体の印加電圧−分極特性を示し
た図である。

【図５】この発明による電子ビーム発生装置に用いる強
誘電体の電子ビーム発生原理を説明する図である。

【図６】この発明による電子ビーム発生装置に用いられ
る強誘電体の電子ビーム発生素子の基本構造図である。

【図７】図６の電子ビーム発生素子の構造の印加電圧極
性と分極反転、電子ビーム発生の関係を示した図であ
る。

【図８】この発明の電子ビーム発生装置に用いる強誘電
体の電子ビーム発生素子の他の構造例を示した図であ
る。

【図９】印加電圧極性と、残留分極方向、電子ビーム放
出側の関係について示した図である。

【図１０】この発明の第１の実施例で、電子ビーム発生
装置に用いられる強誘電体の電子ビーム発生素子の構造
を示す正面図である。

【図１１】図１０の強誘電体の電子ビーム発生素子のＣ
−Ｃ線に沿った断面図である。

【図１２】図１０及び図１１の強誘電体の電子ビーム発
生素子を製造するプロセスを示した図である。

【図１３】この発明の第２の実施例を示したもので、画
像記憶型の電子ビーム発生装置の回路構成図である。

【図１４】蛍光体を塗布したスクリーンと真空状態を有
した電子ビーム発生装置の断面構造図である。

【図１５】この発明による第３の実施例を示す電子ビー
ム発生装置の構造図である。

【図１６】図１５の電子ビーム発生装置の構造の理由を
説明する図である。

【図１７】図１５に示した電子ビーム発生装置の等価回
路図である。

【図１８】図１５に示した電子ビーム発生装置の等価回
路図である。

【図１９】図１５の電子ビーム発生装置の特性説明図で
ある

【図２０】従来の液晶を用いた単純マトリクス構造の画
像表示装置の回路構成図である。

【図２１】従来の液晶を用いたアクティブマトリクス構
造の画像表示装置の回路構成図である。

【符号の説明】

１、１７…強誘電体、２、５、９…残留分極状態、３、
４…束縛電荷、６、７…自由電荷状態、８…力、１０…
軌跡、１１…強誘電体薄板または薄膜、１２、１３…電
極、１４、２０ａ、２０ｂ…電子ビーム放出孔、１５…
強誘電体薄板または基板、１６…電子ビームの軌跡、１
８ａ、１８ｂ…上部電極、１９…下部電極、２１…基
板、２２…電子ビーム発生素子、２３ａ、２３ｂ…電子
ビーム、２４…電子ビーム発生セル、２５…スイッチン
グトランジスタ、２６…Ｘ方向デコーダドライバ、２
７、２７₁、２７₂、２７₃、…、２７_n、…Ｘ方向配
列線、２８…ビット線デコーダ、２９…ＡＤＤ端子、３
０、３１…ＣＥ端子、３２…Ｙ方向デコーダドライバ、
３３、３３₁、３３₂、…、３３_n、…Ｙ方向配列線、
３４…反転回路、３５…基準電圧、３６…反転タイミン
グ回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強誘電体薄膜と、上記強誘電体薄膜の上面に設けられ開口を有する上部電
極と、上記強誘電体薄膜の下面に設けられた下部電極とを有す
る電子ビーム発生素子と、上記上部電極及び下部電極に接続されて、上記強誘電体
薄膜の分極反転に伴う束縛電荷の放出を行わせるべく電
圧を選択的に供給するスイッチング素子とを具備し、上記電子ビーム発生素子及びスイッチング素子を２次元
的に複数個配列することを特徴とする電子ビーム発生装
置。
【請求項２】上記上部電極は上記強誘電体薄膜の上面
に互いに分離されて設けられたそれぞれ開口を有する第
１の上部電極と第２の上部電極から成り、上記スイッチ
ング素子はこの第１の上部電極と第２の上部電極の間に
正負のパルス電圧を交互に印加することを特徴とする請
求項１に記載の電子ビーム発生装置。