JPH08262996A

JPH08262996A - ２次元ディスプレイ

Info

Publication number: JPH08262996A
Application number: JP7065791A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yoshimori; 博之由森
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、画像分解能の優れた強誘電体を用い
た電子ビーム発生装置を利用した２次元ディスプレイを
提供することを目的とする。【構成】本発明は、発光体面１４の一方の面に第１スト
ライプ電極３と第２ストライプ電極４に対し、そのどち
らとも平行しないように斜めに、且つ全素子上にストラ
イプ状のディスプレイの視認性を全く損なうことがな
い、ＩＴＯ等からなる透明の第３のストライプ電極１３
を形成し（但し、前記面は電子ビーム発生素子５に対面
する面ではない方の面とする）、第１ストライプ電極３
と前記第２ストライプ電極４に前記強誘電体２の抗電圧
Ｖc より大きな駆動パルス８を印加すると同時に、前記
第３ストライプ電極１３に正の第１バイアスパルス１５
を印加する、２次元ディスプレイである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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よる２次元ディス
プレイに関する。

【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、携帯型ゲーム等の表示に用いられ
る固体画像表示素子が多量に生産されている。この固体
画像表示素子のうち、特に液晶は低消費電力性を持つこ
とから、他の固体画像素子に比較して多用されている。

【０００３】一般的な液晶ディスプレイには、図１５
（ａ）に示すような、一対のストライプ状電極１０１、
１０２が液晶を挟んで相互にほぼ直交するように配し
て、その交差領域を画素とする単純マトリクス型と、図
１５（ｂ）に示すような、２画素内にさらに薄膜トラン
ジスタからなるスイッチ１０５を設けたアクティブマト
リクス型がある。

【０００４】前記単純マトリクス型は、非常に簡単な構
造であり、高密度化が期待されている。その反面、選択
しない非選択セルへ影響を及ぼすクロストークが問題と
なり、分解能を上げることができず高密度化を図ること
が困難である。

【０００５】一方、前記アクティブマトリクス型は、各
画素１０４にスイッチ１０５を設けて駆動するため、選
択しない非選択セルへのクロストークの問題が解決さ
れ、高分解能の画像が得られ、大幅な画質の改善が図ら
れるようになり、現在では、後者のアクティブマトリッ
クス型でのみ製品化されている。

【０００６】しかしながら、このような液晶ディスプレ
イにおいては、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こと
が挙げられる。これに対して、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較べて
視野角が狭く、時間応答性も悪い。アクティブマトリク
ス型においては薄膜トランジスターからなるスイッチ１
０５の形成など、製造工程が複雑で製造コストが高いと
いう問題点がある。

【０００７】こうした欠点を有する液晶ディスプレイで
は、今後、情報分野に大量に必要とされる低コスト、高
分解能、高視認性、小型・軽量などの特性を兼ね備えた
画像表示装置を実現することができない。これらの課題
が改良された画像表示装置が必要である。また、現在、
家庭用ＴＶとして広く普及しているディスプレイである
ブラウン管を用いた画像表示装置は、視野角、時間応答
性分解能という点では優れているが、携帯性に乏しく、
消費電力も大きい。

【０００８】そこで、画像分解能、時間応答性視野角、
自己発光性、消費電力、コストなどを同時に満足するこ
とのできる強誘電体を用いた電子ビーム発生装置を利用
した２次元ディスプレイが期待されている。また、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．Ｒｏｓｅｎｍａｎｅｔａｌ；Ｆｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，１９９０，ｖｏｌ１１０，ｐ９７
−１１２」、及び「Ｊｐｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ，ｖｏｌ．３
２（１９９３），浅野純一他、ｐ３９６−３９８」など
の研究がある。

【０００９】これらの要旨を、図１６，図１７を参照し
て説明する。図１６は、周知の強誘電体１０６の印加電
圧−分極特性である。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２つの異なる極性の残留分極
値、Ｐr １０７ａ、−Ｐr １０７ｂを有する。

【００１０】図１７は、強誘電体の電子ビームの発生原
理を説明する図である。図１７（ａ）は、強誘電体１０
６に残留分極状態Ｐr １０７が形成されている状態を示
す。このような系でエネルギー的に安定な状態は、強誘
電体１０６の表面に束縛電荷１０８、１０９を生じ、か
つ、残留分極Ｐr １０７と反対向きに反電界（図示せ
ず）が作用することによって安定する。いま、温度、圧
力、外部電界等の作用で図１７（ｂ）に示されるよう、
残留分極Ｐr １０７が変化（減少）し、図中の残留分極
１１０のようになると、束縛状態の束縛電荷１０８、１
０９の一部が束縛を解かれ、自由電荷状態１１１、１１
２となって、電極上に浮遊する。電極が存在しない場合
は、強誘電体１０６上に浮遊する。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１１３が働く
が、この力１１３は残留分極の時間的変化速度に比例す
る。

【００１１】従って、図１７（ｃ）に示されるように、
残留分極１１４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１１１は強誘電体表面に留まらず、
軌跡１１５を経て真空中に放出される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した液晶
ディスプレイは、自己発光型のディスプレイではないこ
とから、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ため、寿命の短命化や消費電力が大
きい。また、他のディスプレイに較べて視野角が狭く、
時間応答性も悪い。さらには、アクティブマトリクス型
のため、薄膜トランジスターからなるスイッチ１０５の
形成など、製造工程が複雑で製造コストが高い。また、
電子ビーム発生素子においては、その原理の開示はある
が、具体的なディスプレイへの応用は、全く考えられて
いない。そこで本発明は、画像分解能の優れた強誘電体
を用いた電子ビーム発生装置を利用した２次元ディスプ
レイを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ストライプ形状に形成された複数の第１ス
トライプ電極と、前記第１ストライプ電極と対向し、か
つ、交差する方向に形成される複数のストライプ形状の
第２ストライプ電極と、前記第１ストライプ電極と前記
第２ストライプ電極との各交差領域で、これら第１，第
２の両ストライプ電極間に挟持されて、単純マトリック
ス的に複数個配列された電子ビーム発生素子と、前記電
子ビーム発生素子上方で前記第１，第２のストライプ電
極のいずれか一方の電極面上に形成され、所定電圧の印
加、若しくは電子を受け取ることによって発光する材料
からなる発光体と、前記第１ストライプ電極と前記第２
ストライプ電極のそれぞれと交差するように設けられ、
前記電子ビーム発生素子から発生した電子を加速するよ
うに電圧を印加するための複数のストライプ形状の第３
ストライプ電極と、前記第１，第２，第３ストライプ電
極のそれぞれを選択することにより、所望の電子ビーム
発生素子を選択し、この電子ビーム発生素子に駆動パル
スを印加する駆動手段とで構成される２次元ディスプレ
イを提供する。

【００１４】そして、前記第１ストライプ電極と前記第
２ストライプ電極とが、互いに直交するように９０度の
角度に交差して設けられ、これら第１，２ストライプ電
極のいずれの電極に対しても平行しないように、前記第
３ストライプ電極を、それぞれの電極に対して、４５度
の角度で交差するように設けた２次元ディスプレイを提
供する。

【００１５】さらに、前記第３ストライプ電極が、導電
酸化物からなる高光透過性の透明電極からなり、前記電
子ビーム発生素子と発光体の上方に設けられた２次元デ
ィスプレイを提供する。

【００１６】

【作用】以上のような構成の２次元ディスプレイ及びそ
の駆動方法は、単純マトリックス構成の電子ビーム発生
素子マトリックスにおいて、クロストークにより、非選
択の電子ビーム発生素子Ｃx 、Ｃy に電圧が印加され、
何らかの電子ビームが発生したとしても、非選択の画素
の状態を変化させず、第１ストライプ電極、第２ストラ
イプ電極及び第３ストライプ電極により選択した画素だ
けが発光し、且つ第１バイアスパルスの大きさＶn によ
り所望の階調が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１乃至図１０を参照して、本発明による
第１実施例としての２次元ディスプレイについて説明す
る。

【００１８】まず、図１に示した実施例の説明に先立
ち、図８に基づき、２次元ディスプレイの概略について
説明する。図８（ａ）は、マトリックスサイズｎ×ｎの
単純マトリックス構成の電子ビーム発生部１の構成を簡
単に示した図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の円で
囲んだ部分の断面を示す図である。この電子ビーム発生
部１は、強誘電体２が、ストライプ状の第１ストライプ
電極３とこの第１ストライプ電極３にほぼ直交するよう
に設けられた第２ストライプ電極４とに挟持されて形成
された電子ビーム発生素子５が２次元マトリックス状に
複数個配置されたものである。

【００１９】図２は、この２次元ディスプレイの等価回
路を示す。ここで、第１ストライプ電極３のｉ番目（以
後、選択第１ラインと称する）と、第２ストライプ電極
４のｊ番目（以後、選択第２ラインと称する）を適切な
選択回路（不図示）にて選択し、電子ビーム発生素子５
Ｃs の交差領域Ｃijに電圧Ｖa を印加すると、図２に示
されるように、電子ビーム発生素子５の非選択部分Ｃx
，Ｃy ，Ｃxyが容量結合されているために何等かの電
圧が印加されてしまう。強誘電体２は、その分極状態に
よって容量値Ｃが異なるが、ここでは全素子が同じ大き
さを有するものとする。

【００２０】図３（ａ）には、各電子ビーム発生素子５
に印加される電圧値を示す。通常、マトリックスサイズ
ｎ×ｎが大きくなればなるほど、非選択の電子ビーム発
生素子５の内、図２に示すように、Ｃxyに印加される電
圧は“０”に近づく。一方、選択された素子Ｃijと第１
ストライプ電極３（選択第１ライン）が共通に接続され
ているＣx 、第２ストライプ電極４（選択第２ライン）
に接続されているＣyに印加される電圧は、共にＶa ／
２に近づく。図３（ａ）に示す式に代入すれば、ほぼ図
３（ｂ）に示す値になる。

【００２１】一般的にマトリックスサイズｎ×ｎは、必
要とされる画面の大きさにより画素数が決まるが、現行
のＴＶ放送方式であるＮＴＳＣ方式、あるいは、将来本
格的な放送が始められるであろうＨＤＴＶ方式を考慮す
ると、少なくとも２０００〜４０００個程度は必要であ
る。

【００２２】次に図４には、一方向に完全分極させた最
も著名な強誘電体２としてのＰｂ（Ｚｒ_0.4 Ｔｉ_0.6 ）
Ｏ₃ （以後、ＰＺＴと称する）に、単一の矩形パルスを
印加した場合の分極の変化量ΔＰを示す。

【００２３】この変化量ΔＰが１／２となる印加電圧Ｖ
c を抗電圧と称する。抗電圧Ｖc とは、＋から−へ、あ
るいは、その逆の−から＋へと分極を反転するのに必要
な印加電圧の大きさと定義される。しかし、一般に、Ｖ
c の大きさでは、分極を一方向に完全反転させるには不
十分である。完全反転（ΔＰ＝１）させるには、その強
誘電体２の特性に依存するが、大体Ｖc の２倍〜２．５
倍の大きさが必要である。図８（ｂ）に示した前記電子
ビーム発生素子５で、図５に示すように構成して、第２
ストライプ電極４をＧＮＤとし、第１ストライプ電極３
を介して図６に示す正負１サイクルからなる駆動パルス
８を駆動パルス電源８ａから印加する。その時、第２ス
トライプ電極４から離間された位置に導電体からなるコ
レクタ９を配置しておき、図５に示すよう結線し、雰囲
気全体を１０^-2Ｔorr 程度の真空状態にして、オシロス
コープ１０を用いて信号検出を行う。

【００２４】前記強誘電体２のＶc の２倍の大きさを有
する駆動パルス８を印加した場合、電子ビーム発生素子
５から発生した電子ビームはコレクタ９に達し、図７に
示す信号ｌ２がオシロスコープ１０にて検出される。こ
こで、雰囲気全体の真空度は、電子の平均自由工程の長
さと電子ビーム発生素子５とコレクタ９との距離の相対
的な関係に依存し、必ずしも真空状態にまで排気するこ
とは必須ではない。また、必要な場合には、必要な真空
度に排気すればよい。駆動パルス８の大きさをＶc と同
じ大きさとした場合の検出される信号は、図７に比べ、
約半分の大きさが実験にて検出されており、図４から判
るように検出される信号は、変化する分極量にほぼ比例
していることがわかる。

【００２５】従って、図３（ｂ）及び図７により、図３
（ｃ）のように整理される。図３（ｃ）からわかるよう
に、電子ビーム発生素子５の非選択部の内Ｃxyについて
は、ほとんど電圧が印加されず、少なくとも強誘電体２
のＶc に比べてはるかに小さな電圧しか印加されないた
め、全くといっていいほど電子ビームは発生しない。

【００２６】しかし、単純マトリックス構成の場合に
は、選択したＣijから得られる電子ビーム発生量Ｌ1 の
半分に相当するＬ2 の電子ビームが、素子間のクロスト
ークにより、非選択の素子Ｃx 、Ｃy から発生すること
になる。従って、このような単純マトリックス構成の電
子ビーム発生素子マトリックス１に、対向させて発光体
（発光体面）１４を配した自己発光型ディスプレイを構
成したとしても、所望の選択した画素以外の非選択の画
素をも発光させてしまう。

【００２７】図１（ａ）は、上記クロストークの問題を
解決する手段を施した第１実施例としての２次元ディス
プレイ（電子ビーム発生素子マトリックス）の概略的な
構成を示す図である。図１（ｂ）にはその断面を示す。

【００２８】発光体面１４における、図１（ｂ）に示す
ような電子ビーム発生素子５に対面する面の反対面（以
下、面Ａ）上で、全素子上にかかるように、且つ第１ス
トライプ電極３と第２ストライプ電極４の両ストライプ
方向に平行しないような斜め方向に、ストライプ状の複
数の第３ストライプ電極１３を形成する。また、第３ス
トライプ電極１３はＩＴＯ等の導電酸化物からなる透明
電極である。このように透明電極を用いることで、第３
ストライプ電極１３を電子ビーム発生素子５（画素）上
に形成してもディスプレイの視認性を全く損なうことが
ない。

【００２９】この第３ストライプ電極１３の作用・効果
の理解を容易にするために単一の電子ビーム発生素子５
について、再度説明する。図５に示した構成で、コレク
タ９から正のバイアス電圧を印加する。すると、電子ビ
ーム発生素子５から発生した電子は、勿論、負の電荷で
あるから正の電位を有するコレクタ９に引き付けられ、
エネルギーの大きな電子ビームがコレクタ９に達する。
例えば、前述した図７に示す実測データに対して、同じ
系でコレクタ９に２０Ｖ印加すると、図９（ｂ）に示す
ように、検出した信号の電流は図９（ａ）に示す検出信
号に比べて、１．６倍大きくなっている。

【００３０】勿論、このコレクタ９に印加した電圧２０
Ｖの電圧値は絶対的ものではない。この実験系では、電
子ビーム発生素子５とコレクタ９との距離は、１０ｍｍ
としている。従って、電界２０Ｖ／ｃｍで１．６倍の電
流が得られる。コレクタ９の替わりに、発光体面１４を
置いた場合を考える。

【００３１】この発光体面１４を発光させるためには、
電子ビームの量が多いだけでは不十分であり、そのエネ
ルギーが発光させるに必要な大きさでなければならな
い。例えば、ディスプレイを一例として、最適な発光強
度を得るのに必要な電子ビームのエネルギーをＥb とす
る。また、発光させたくない画素の発光強度を得るのに
必要な電子ビームのエネルギーをＥo とする。発光させ
たくない画素が、例え物理学的に発光したとしても人間
工学的に発光していなければ良い。すなわち、黒を表現
する画素が黒と視認されれば、物理学的に発光していた
としてもディスプレイとしては全く問題はない。そのエ
ネルギーをＥo とする。

【００３２】従って、発光させたい画素にはＥb のエネ
ルギーを有する電子ビームを照射し、発光させたくない
画素に照射される電子ビームのエネルギーは、Ｅo 以下
とすれば良い。このエネルギーは、図９に示したよう
に、コレクタに印加したバイアス電圧により制御するこ
とができる。エネルギーをより大きくするには、より大
きな正の電界を印加すれば良いし、小さくしたい場合に
は、より小さな正の電界を印加するか、全く印加しなけ
れば良い。

【００３３】以上、「最適な発光強度…」及び、「黒を
表現…」と２階調で説明したが、説明で明らかなように
Ｅb とＥo の間の電界を印加すれば、グレーが表現され
るし、また電子ビームの量を駆動パルス８の大きさでコ
ントロールしても、同様な結果が得られるため、必要な
階調のディスプレイを容易に実現することができる。

【００３４】また、図１における説明に戻る。選択回路
（不図示）にて発光させたい画素に対応する電子ビーム
発生素子５を第１ストライプ電極３、および、第２スト
ライプ電極４により選択し、強誘電体２の抗電圧Ｖc の
２倍の大きさＶd を有する駆動パルス８を印加する。こ
の時、選択した電子ビーム発生素子５Ｃijには大きさＶ
d の電圧が印加され、前述したように、第１ライン、第
２ラインに接続された非選択の電子ビーム発生素子５Ｃ
y 、Ｃx にはＶd ／２（＝Ｖc ）が印加される。

【００３５】また、非選択の電子ビーム発生素子５Ｃxy
（図１０中の斜線部分）には、ほとんど電圧は印加され
ない。従って、前記電子ビーム発生素子５Ｃij から
は、前述したように、Ｌ1 の量の電子ビームが発生し対
応する領域の発光体面１４Ｇs(以降、画素と称する）に
照射される。また、電子ビーム発生素子５Ｃx 、Ｃy か
らはＬ2 が発生し、対応する画素Ｇusに照射される。こ
のＧusは第１ストライプ電極３及び、第２ストライプ電
極４に並行した発光体面１４の領域であることは先の説
明から一義的に定められる。

【００３６】さらに、Ｃxyに対応した画素には、電子ビ
ームが照射されない。駆動パルス８を時間軸上で適切に
第１ストライプ電極３、および、第２ストライプ電極４
を選択回路（不図示）で走査しながら印加することで、
２次元ディスプレイが構成される。この時、同期させて
第３ストライプ電極１３を選択し正の第１バイアスパル
ス１５を印加する。例えば、図１に示す構成において、
電子ビーム発生素子５Ｃijを選択した場合、第３ストラ
イプ電極１３ｋを選択する。こうすると、選択した電子
ビーム発生素子５と発光体面１４、および、第３ストラ
イプ電極１３の関係は、図５に示した構成と等価とな
り、正の前記第１バイアスパルス１５が印加された電子
ビーム発生素子５が構成される。

【００３７】一方、第３ストライプ電極１３は第１及
び、第２ストライプ電極３，４は、並行していないた
め、電子ビーム発生素子５Ｃx 、Ｃy には、正のバイア
スが印加されない。また、電子ビーム発生素子５Ｃxy
中、第３ストライプ電極１３と並行する画素に対応する
電子ビーム発生素子には正のバイアスが印加されるが、
この時、前述したように、この電子ビーム発生素子５
は、電子ビームを全くといっていいほど発生しないた
め、バイアスの印加の有無に関わらず、バイアスの影響
は全くない。

【００３８】次に第３ストライプ電極１３に印加する第
１バイアスパルス１５の大きさＶnを以下の様に定め
る。まず、駆動パルス８の大きさＶd は、少なくともＶ
d ／２の大きさで発生した電子ビームのエネルギーＥus
が、Ｅus＜Ｅo となるように定める。すると当然、Ｖd が印加され発生
した電子ビームのエネルギーＥs は少なくともＥs ≧Ｅus を満足し、このＥs を第１バイアスパルス２１によりＥb ≧Ｅs ≧Ｅo とする。このように規定することで、単純マトリックス
構成の電子ビーム発生素子マトリックス１において、ク
ロストークにより、たとえ、非選択の電子ビーム発生素
子５Ｃx ，Ｃy に電圧が印加され、何らかの電子ビーム
が発生したとしても、第１ストライプ電極３、第２スト
ライプ電極４及び、第３ストライプ電極１３により選択
した画素だけが発光する。しかも、第１バイアスパルス
１５の大きさＶn により所望の階調を得ることができ
る。

【００３９】以上説明したように本実施例では、一対の
電極、下部電極３及び、第２ストライプ電極４により挟
持された強誘電体２からなる電子ビーム発生素子５にお
いて、前記強誘電体２が、前記第１ストライプ電極３を
ストライプ状に形成し、略平行に配列した第１ストライ
プ電極３と、該第１ストライプ電極３と交差する方向に
前記第２ストライプ電極４をストライプ状に形成し、略
平行に配列した第２ストライプ電極４により挟持され、
その第１ストライプ電極３と第２ストライプ電極４との
交差領域を電子ビーム発生素子５とする２次元的に複数
個配列された電子ビーム発生素子マトリックス１と、略
平行に配列されたストライプ状に形成された第３ストラ
イプ電極１３を一方の面に形成された、電子を照射され
ることによって発光する材料が２次元的に形成された発
光体面１４とからなり、前記電子ビーム発生素子マトリ
ックス１と前記発光体面１４を対向させたことを特徴と
する自己発光型ディスプレイとすることで、非常に単純
な構成である単純マトリックス方式で、しかも、高画質
の自己発光型ディスプレイが実現できるため、画像分解
能、時間応答性、視野角、自己発光性、消費電力、コス
トなどを同時に満足することのできるディスプレイを提
供することができる。そして、第３ストライプ電極１３
を導電酸化物などからなる高光透過性の透明電極とする
ことで、視認性を全く妨害しないディスプレイを実現で
きる。

【００４０】また、第３ストライプ電極１３を、ほぼ直
交する第１ストライプ電極３と第２ストライプ電極４の
どちらとも並行しないよう配列することで、選択した画
素にだけバイアスを印加することができるため、選択し
た画素だけを発光することができ、高画質のディスプレ
イが実現できる。

【００４１】さらに、第１ストライプ電極３と前記第２
ストライプ電極４に前記強誘電体２の抗電圧Ｖc より大
きな駆動パルス８を印加すると同時に、前記第３ストラ
イプ電極１３に正の第１バイアスパルス１５を印加する
ことで、非選択の画素の状態を、さらに変化させないた
め、より高画質のディスプレイが実現できる。

【００４２】また、駆動パルス８を少なくとも正負１サ
イクルの波形を有することとすることで、安定して電子
ビームを発生させることができるため、安定した動作の
ディスプレイが実現できる。

【００４３】さらに、第１ストライプ電極３、第２スト
ライプ電極４を順次選択し、駆動パルス８を印加するの
に同期させて、第３ストライプ電極１３を順次選択して
第１バイアスパルス１５を印加することで、選択した画
素にだけバイアス印加することができるため、選択した
画素だけを発光することができ、高画質のディスプレイ
が実現できる。

【００４４】次に図１１、図１２を参照して、本発明に
よる第２実施例としての２次元ディスプレイについて説
明する。前述した第１実施例では、ディスプレイを安定
して動作させるために、正負１サイクルの駆動パルス８
が必須要件であると説明した。すなわち、第１実施例で
は、図６に示したように、正から負へと極性を変化させ
る途中で、一旦「０電位」を有する波形とした。そうで
はなく、図１１に示すように、正から負へと連続して変
化する波形でも良い。しかしながら、図５に示す実験装
置において、同じ大きさを有する図６と図１１に示す駆
動パルス８を第１ストライプ電極３に印加すると、図１
１で示した駆動パルス８の場合には、図１２に示すよう
に不安定だが、図６で示した正から負へと極性を変化さ
せる途中で、一旦「０電位」を有する波形とした方が、
安定して大きな信号が得られる。

【００４５】以上のように第２実施例では、駆動パルス
８が正負と極性を変化せる途中で、０電位を有するパル
スとすることで、安定して大きな電子ビームを発生する
ことができる。

【００４６】次に図１３には、本発明による第３実施例
としての２次元ディスプレイの構成例を示し説明する。
前述した第１実施例では、駆動パルス電源８ａからの駆
動パルス８が印加される第１ストライプ電極３、第２ス
トライプ電極４および、第１バイアスパルス電源１５ａ
からの第１バイアスパルス１５が印加される第３ストラ
イプ電極１３によって選択することで、選択した画素だ
けを発光させることができる。しかも、第１バイアスパ
ルス１５の大きさＶn を変化させることで所望の階調を
持たせることができる。

【００４７】高画質とする１つの要件は、所望としな
い、すなわち、非選択の画素の状態を、できるだけ変え
ないことである。すなわち、単純マトリックス構成が抱
えるクロストークといった問題による非選択の電子ビー
ム発生素子５から発生された電子ビームをできるだけ画
素に照射させないことが必要である。

【００４８】この第３実施例では、第１実施例に比べ
て、より高Ｓ／Ｎの高画質の表示を行うディスプレイの
駆動方法について説明する。図１３において、第１スト
ライプ電極６ｉ、第２ストライプ電極７ｊ、第３ストラ
イプ電極１３ｋを選択することで、画素Ｇs を選択し、
大きさＶd の駆動パルス８、および、大きさＶn の第１
バイアスパルス１５を印加した場合を考える。すると、
画素Ｇs に対応した電子ビーム発生素子５Ｃijには大き
さＶd の駆動パルス８が印加されＬ1 の電子ビームを発
生し、第１バイアスパルス１５により加速されてエネル
ギーＥs となり、画素に照射され、発光する。

【００４９】一方、非選択の画素Ｇusに対応する電子ビ
ーム発生素子５の中でＣx 、Ｃy にはＶd ／２が印加さ
れＬo の電子ビームを発生するが、第１バイアスパルス
１５で加速されないため、そのエネルギーＥusは、Ｅus
＜Ｅo であるため、対応する画素は発光しない。それ
を、より高Ｓ／Ｎで行うために、正の極正を有する第１
バイアスパルス１５を選択した第３ストライプ電極１３
に印加するのに同期させて、他の全ての非選択の第３ス
トライプ電極１３（図１３中、ドットを施した第３スト
ライプ電極１３）に負の極性を有する第２バイアスパル
ス電源１６ａからの第２バイアスパルス１６を印加す
る。

【００５０】この印加において、電子は負の極性を有す
るため、仮に非選択の電子ビーム発生素子５から発生し
た電子ビームのエネルギーが、Ｅus＞Ｅo を満足してし
まうものがあったとしても、同極性の負の第２バイアス
パルス１６により反発させて、画素への到達を防ぐこと
ができる。

【００５１】以上のように、この第３実施例では、第３
ストライプ電極１３を順次選択し、第１バイアスパルス
１５を印加すると同時に、他の第３ストライプ電極１３
には負の第２バイアスパルス１６を印加することで、よ
り高画質のディスプレイが具現できる。

【００５２】次に図１４を参照して、本発明による第４
実施例としての２次元ディスプレイについて説明する。
この第４実施例は、第１バイアスパルス１５及び、第２
バイアスパルス１６の有効的な印加方法について説明す
る。

【００５３】第１，第２の両バイアスパルス印加の目的
は、電子ビーム発生素子５から発生した電子ビームを制
御することであることから、電子ビームが画素に到達後
に印加しても意味はない。また逆に、電子ビームが画素
に照射中、バイアスパルスが除去されても意味はない。

【００５４】従って、少なくとも、駆動パルス８に対し
て、図１４に示すようなタイミングが必要である。すな
わち、駆動パルス８の印加前にバイアスパルスを印加
し、駆動パルス８除去後に、バイアスパルスを除去す
る。そのタイミングは、駆動パルス８を印加して電子ビ
ームが発生するまでの遅延時間、電子ビームが発生して
いる時間、および、画素を走査する時間を考慮して決め
られなければならない。

【００５５】このようにタイミングを調整することで、
確実にバイアスパルスの効果を発揮させることができ、
高画質のディスプレイが実現できる。以上のように第４
実施例では、第１バイアスパルス１５及び前記第２バイ
アスパルス１６を、駆動パルス８よりも、早い時刻で印
加し、遅い時刻に除去することで、確実にバイアスパル
スの効果を発揮させることができ安定した高画質のディ
スプレイが実現できる。

【００５６】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。（１）ストライプ形状に形成された複数の第１ストラ
イプ電極と、前記第１ストライプ電極と対向し、かつ、
交差する方向に形成される複数のストライプ形状の第２
ストライプ電極と、前記第１ストライプ電極と前記第２
ストライプ電極との各交差領域で、これら第１，第２の
両ストライプ電極間に挟持されて、単純マトリックス的
に複数個配列された電子ビーム発生素子と、前記電子ビ
ーム発生素子上方で前記第１，第２のストライプ電極の
いずれか一方の電極面上に形成され、所定電圧の印加、
若しくは電子を受け取ることによって発光する材料から
なる発光体と、前記第１ストライプ電極と前記第２スト
ライプ電極のそれぞれと交差するように設けられ、前記
電子ビーム発生素子から発生した電子を加速するように
電圧を印加するための複数のストライプ形状の第３スト
ライプ電極と、前記第１，第２，第３ストライプ電極の
それぞれを選択することにより、所望の電子ビーム発生
素子を選択し、この電子ビーム発生素子に駆動パルスを
印加する駆動手段と、を具備したことを特徴とする２次
元ディスプレイ。

【００５７】この２次元ディスプレイは、選択回路（不
図示）にて発光させたい画素に対応する電子ビーム発生
素子を第１ストライプ電極、および、第２ストライプ電
極により選択し、強誘電体の抗電圧Ｖc の２倍の大きさ
Ｖd を有する駆動パルスを印加する。該駆動パルスを時
間軸上で適切に第１ストライプ電極及び、第２ストライ
プ電極を選択回路（不図示）で走査しながら印加するこ
とで２次元ディスプレイが構成される。この時、同期さ
せて第３ストライプ電極を選択し正の第１バイアスパル
スを印加する。例えば、図８においてＣs を選択した場
合、第３ストライプ電極１３ｋを選択する。

【００５８】従って、単純マトリックス構成の電子ビー
ム発生素子マトリックスにおいて、クロストークによ
り、たとえ、非選択の電子ビーム発生素子Ｃx 、Ｃy に
電圧が印加され、何らかの電子ビームが発生したとして
も、第１ストライプ電極、第２ストライプ電極、およ
び、第３ストライプ電極により選択した画素だけが発光
する。しかも、第１バイアスパルスの大きさＶn により
所望の階調を得ることができる。

【００５９】（２）前記第１ストライプ電極と前記第
２ストライプ電極とが、互いに直交するように９０度の
角度に交差して設けられ、これら第１，２ストライプ電
極のいずれの電極に対しても平行しないように、前記第
３ストライプ電極を、それぞれの電極に対して、４５度
の角度で交差するように設けたことを特徴とする前記
（１）記載の２次元ディスプレイ。

【００６０】従って、第３ストライプ電極を、ほぼ直交
する第１ストライプ電極と第２ストライプ電極のどちら
とも並行しないよう配列し、選択した画素にだけ第１バ
イアスパルス及び、第２バイアスパルスを印加する。

【００６１】従って、選択した画素だけを発光すること
ができ、高画質のディスプレイが実現できる。よって、
選択した画素だけを発光することができ、高画質のディ
スプレイが実現できる。

【００６２】（３）前記第３ストライプ電極が、導電
酸化物からなる高光透過性の透明電極からなり、前記電
子ビーム発生素子と発光体の上方に設けられたことを特
徴とする前記（１）記載の２次元ディスプレイ。

【００６３】従って、視認性を全く妨害しないデスプレ
イを実現できる。（４）前記駆動手段が、前記第１ストライプ電極と前
記第２ストライプ電極に前記強誘電体の抗電圧Ｖc より
大きな駆動パルスを印加すると同時に、前記第３ストラ
イプ電極に正の第１バイアスパルスを印加することを特
徴とする前記（１）記載の２次元ディスプレイの駆動方
法。

【００６４】この２次元ディスプレイは、第１ストライ
プ電極と第２ストライプ電極に強誘電体の抗電圧Ｖc よ
り大きな駆動パルスを印加すると同時に、前記第３スト
ライプ電極に正の第１バイアスパルスを印加する。

【００６５】従って、非選択の画素の状態を、さらに変
化させないため、より高画質のディスプレイが実現でき
る。（５）前記２次元ディスプレイの駆動方法において、
前記駆動パルスが少なくとも正負１サイクルの波形を有
することを特徴とする請求項４記載の２次元ディスプレ
イの駆動方法。

【００６６】この２次元ディスプレイの駆動方法では、
正負１サイクルの波形を有する駆動パルスを電子ビーム
発生素子に印加し、電子ビームを発生させる。従って、
安定して電子ビームを発生させることができるため、安
定した動作のディスプレイが実現できる。

【００６７】（６）前記２次元ディスプレイの駆動方
法において、前記駆動パルスが正負と極性を変化させる
途中で、０電位を有するパルス信号であることを特徴と
する前記（５）記載の２次元ディスプレイの駆動方法。

【００６８】この２次元ディスプレイの駆動方法は、図
６で示した正から負へと極性を変化させる途中で、一
旦、０電位を有する波形からなる駆動パルスを印加し、
電子ビームを発生させる。

【００６９】従って、安定して大きな信号が得られる。（７）前記２次元ディスプレイの駆動方法において、
前記第１ストライプ電極、前記第２ストライプ電極を順
次選択し、前記駆動パルスを印加するのに同期させて、
前記第３ストライプ電極を順次選択して、前記第１バイ
アスパルスを印加することを特徴とする前記（４）乃至
（６）記載の２次元ディスプレイの駆動方法。

【００７０】この２次元ディスプレイの駆動方法は、第
１ストライプ電極、第２ストライプ電極を順次選択し、
駆動パルスを印加するのに同期させて、第３ストライプ
電極を順次選択して第１バイアスパルスを印加する。

【００７１】従って、選択した画素にだけバイアスを印
加することができるため、選択した画素だけを発光する
ことができ、高画質のディスプレイが実現できる。（８）前記２次元ディスプレイの駆動方法において、
前記第３ストライプ電極を順次選択し、前記第１バイア
スパルスを印加するのと同時に、他の第３ストライプ電
極には負の第２バイアスパルスを印加することを特徴と
する請求項７記載の２次元ディスプレイの駆動方法。

【００７２】この２次元ディスプレイの駆動方法は、第
３ストライプ電極を順次選択し、第１バイアスパルスを
印加するのと同時に、他の第３ストライプ電極には正の
第２バイアスパルスを印加する。

【００７３】従って、より高画質のディスプレイが具現
できる。（９）前記２次元ディスプレイの駆動方法において、
前記第１バイアスパルス及び、前記第２バイアスパルス
は、前記駆動パルスよりも、早いタイミングで印加し、
遅いタイミングに除去することを特徴とする前記（７）
乃び前記（８）記載の２次元ディスプレイの駆動方法。

【００７４】この２次元ディスプレイの駆動方法は、第
１バイアスパルス及び、第２バイアスパルスを駆動パル
スよりも、早い時刻で印加し、遅い時刻に除去する。従
って、確実にバイアスパルスの効果を発揮させることが
でき安定した高画質のディスプレイが実現できる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、画
像分解能の優れた強誘電体を用いた電子ビーム発生装置
を利用した２次元ディスプレイを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例としての２次元ディス
プレイ（電子ビーム発生素子マトリックス）の概略的な
構成を示す図である。

【図２】図１に示した構成例の等価回路を示す図であ
る。

【図３】電子ビーム発生素子と印加電圧との関係を示す
図である。

【図４】単一の矩形パルスを印加した場合の分極の変化
量ΔＰを示す図である。

【図５】電子ビーム発生素子の一構成例を示す図であ
る。

【図６】正負１サイクルからなる駆動パルスの一例を示
す図である。

【図７】駆動パルスと電子ビーム発生素子から検出した
信号の波形を示す図である。

【図８】２次元ディスプレイ（電子ビーム発生素子マト
リックス）の概略的な構成を示す図である。

【図９】駆動パルスとコレクタに正のバイアスを印加し
た場合に検出した信号の波形とを示す図である。

【図１０】電子ビーム発生素子マトリックスにおける非
選択の電子ビーム発生素子Ｃxyを示す図である。

【図１１】本発明による第２実施例としての２次元ディ
スプレイを駆動する駆動パルスを示す図である。

【図１２】図１１に示す駆動パルスと、該駆動パルスの
印加により検出される信号の波形を示す図である。

【図１３】本発明による第３実施例としての２次元ディ
スプレイ（電子ビーム発生素子マトリックス）の構成例
を示す図である。

【図１４】本発明による第４実施例としての２次元ディ
スプレイを駆動する駆動パルスを示す図である。

【図１５】従来の単純マトリクス型とアクティブマトリ
クス型の構成を示す図である。

【図１６】強誘電体の印加電圧一分極特性を示す図であ
る。

【図１７】強誘電体の電子ビームの発生原理を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…電子ビーム発生素子部、２…強誘電体、３…第１ス
トライプ電極、４…第２ストライプ電極、５…電子ビー
ム発生素子、８…駆動パルス、９…コレクタ、１０…オ
シロスコープ、１３…第３のストライプ電極、１４…発
光体面、１５…第１バイアスパルス、１５ａ…第１バイ
アスパルス電源、１６…第２バイアスパルス、１６ａ…
第２バイアスパルス電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストライプ形状に形成された複数の第１
ストライプ電極と、前記第１ストライプ電極と対向し、かつ交差する方向に
形成される複数のストライプ形状の第２ストライプ電極
と、前記第１ストライプ電極と前記第２ストライプ電極との
各交差領域で、これら第１，第２の両ストライプ電極間
に挟持されて、単純マトリックス的に複数個配列された
電子ビーム発生素子と、前記電子ビーム発生素子上方で前記第１，第２のストラ
イプ電極のいずれか一方の電極面上に形成され、所定電
圧の印加、若しくは電子を受け取ることによって発光す
る材料からなる発光体と、前記第１ストライプ電極と前記第２ストライプ電極のそ
れぞれと交差するように設けられ、前記電子ビーム発生
素子から発生した電子を加速するように電圧を印加する
ための複数のストライプ形状の第３ストライプ電極と、前記第１，第２，第３ストライプ電極のそれぞれを選択
することにより、所望の電子ビーム発生素子を選択し、
この電子ビーム発生素子に駆動パルスを印加する駆動手
段と、を具備したことを特徴とする２次元ディスプレ
イ。
【請求項２】前記第１ストライプ電極と前記第２スト
ライプ電極とが、互いに直交するように９０度の角度に
交差して設けられ、これら第１，２ストライプ電極のい
ずれの電極に対しても平行しないように、前記第３スト
ライプ電極を、それぞれの電極に対して、４５度の角度
で交差するように設けたことを特徴とする請求項１記載
の２次元ディスプレイ。
【請求項３】前記第３ストライプ電極が、導電酸化物
からなる高光透過性の透明電極からなり、前記電子ビー
ム発生素子と発光体の上方に設けられたことを特徴とす
る請求項１記載の２次元ディスプレイ。