JPS6040751B2 - 強誘電体画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は熱的画像表示装置に関係し、より詳しく改良さ
れた強議電体画像表示装置に関係する。

従来技術従来、強議電体画像表示装置はしンズ装置、検
出器マトリックス、滋動読出し電子装置、画像処理装置
、タイミングコントロール装置および表示手段を含んで
いた。

検出器マトリックスは強議電体材料の対向する主表面上
にそれぞれ形成された直交するりードパターンを備えた
強議解体材料スラブを含む。謙竜体となる強議電体材料
と共にプレートを構成する直交するりードパターンの交
点は検出器マトリックスを構成するコンデンサ型素子と
なる。コンデンサは温度依存性があり強議電体変換器の
基礎である。そのように製造された検出器マトリックス
の検出器素子は行列状にある。検出器マトリックスはハ
ウジング内に配置され、１行を除いて全部の行がレンズ
装置の前にありそこを通過する赤外線エネルギーを受け
とる。その残りの行は窓を通過する赤外線エネルギーか
らしやへいれ、基準検出器素子の行となる。検出器マト
リックスは駆動議出し電子装置に結合される。

駆動電子装置は走査マルチプレクサと一対の正弦波信号
発振器を含む。検出器素子の基準の行は第１の正弦波信
号発振器に結合され、検出器素子の残りの行は第２の正
弦波信号発振器にスウィツチおよびマルチプレクサを介
して結合されている。議出し電子装置は検出器素子の列
に結合された前置増幅器を含み、その出力は信号マルチ
プレクサに結合されている。信号マルチプレクサは表示
装置に結合された画像処理装置に結合されている。上記
の配列で、赤外線レンズ装置は検出器マトリックスに赤
外画像を集東させる。

それから、タイミングコントロール装置の指令によって
駆動走査マルチプレクサは第２の正弦波信号発振器を検
出器素子の行に連続的に結合する。その発振器の出力は
検出器素子の各行を順々に充電する。各行の各々の検出
器素子の電荷はそこに入ってくる熱エネルギーの強さに
より変化される。検出器素子の列に結合された基準検出
器素子は発振器により充電される。タイミングコントロ
ール装置の指令によって議出し電子装置の信号マルチプ
レクサは１つの行の検出器素子の各素子を画像処理装置
に連続的に結合する。基準検出器素子の出力信号は検出
器素子の行の出力に結合され、電荷の差に等しい信号が
発生され前贋増幅器により増幅されデコーダにより符号
化されて画像処理装置に入れられる。議出しマルチプレ
クサはブラウン管に表示する画像を表わす画像信号を発
生するように検出器の素子を連続的に結合する。ここで
説明した強議電体画像表示装置は１９７７年５月１３日
付米国出願第７９６，７８５号により詳しく説明されて
いる。従来技術の欠点従来の技術による装置は多くの欠
点を持っている。

欠点の例として、検出器素子の任意列に沿ってしかもア
ドレス指定されていない行にある各々の素子の電気容量
のために検出器素子のその列に存在するシャント電気容
量、素子から素子への電気容量均一性のために存在する
固定パターンノイズ、保護熱的インピーダンスが存在し
ないために検出器素子と基板との間に存在する熱的短絡
などがある。別の欠点がなおあり、コンデンサ上部表面
が感知ラインとして用いられる時、検出器上部表面を個
々のプリアンプまたは個々のスウイツチにボールボンデ
イッグされなければならない。

マルチボールボンディングは生産量および技術上の複雑
さのために好ましくない。また前層増幅器の数を減少さ
せるためにただ１つの前畳増幅器を共有することは寄生
電気容量の大きさのため好ましくない。さらに感知ライ
ンを形成する導通性ストリップは伝送線の電気特性を持
っており、この特性は任意の１つのラインまたは検出器
がアドレス指定される速度を制限する。発明が解決しよ
うとする問題点 したがって、改良された強議電体画像表示装置を提供す
ることが本発明の目的である。

本発明の他の目的は製造するのに容易でかつコンパクト
で経済的である強該電体画像表示装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は検出器素子の任意の列に沿って存在
するシャント電気容量を減少し、実質的に固定パターン
ノイズを減少することである。

さらに本発明の他の目的は検出器マトリックスとその基
板すなわち支持材料との間に存在する熱的短絡の可能性
を実質的になくし、もって誤信号の発生を防止すること
である。さらに本発明の他の目的は感知ラインを前層増
幅器に結合するマルチボールボンディングの必要性をな
くすことである。

さらに本発明の目的は任意の１つのラインすなわち検出
器をアドレス指定する速度を増すことである。

問題点を解決するための手段 簡単に説明すると、本発明はチョツパ、レンズ装置、窓
付のハウジング、温度制御ヒ−トシンク、シリコンスウ
ィッチマトリックス、異方性強誘電体ヒートシンク、お
よび改良された検出器マトリックス装置を含む改良され
た強議電体画像表示装置である。

窓はチョッパとしンズ装置に光学的に整合されてハウジ
ングの一方の端に装着されている。温度制御ヒートシン
クはハウジングの窓付端部に対向したハウジングの端部
にマウントされている。温度制御ヒートシンクはハウジ
ング内においてシリコンスイッチングマトリックスを支
持し、シリコンマトリックスの上部には異方性ヒートシ
ンクが形成され、該異方性ヒートシンクは、検出器マト
リックスを該検出器マトリックスが窓に対して一定の間
隔を置くように支持している。強議電体ウェハーと窓と
の間の空間は真空かまたは乾燥不活性ガスを含む。本発
明の特徴と考えられる真の特徴は添付した特許請求の範
囲で説明されている。

しかし本発明そのものは発明の他の目的および利点と同
様に添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読めば
最もよく理解されうる。実施例 ここで第１図を参照すると、熱的画像表示装置は赤外線
エネルギーチョッパ１０、レンズ装置１２、検出器アセ
ンブリ１４、駆動読出し電子装置１６、画像処理装置１
８、タイミングコントｏ−ル装置２０および表示手段２
２を包合する。

チョッパー川ま具体的には赤外線エネルギーが検出器ア
センブリ１４の検出器マトリックスの表面に流れるのを
さまたげるための機械的チョッパである。レンズ装置１
２は具体的には対物レンズ、補正レンズおよび画像（図
示されていない）から出る熱エネルギーを集東させるた
めの集東レンズを含み、熱エネルギーはチョツパ１川こ
よりチョップされ検出器アセンブリ１４の検出器マトリ
ックスに集東される。所望の光学機能を実行できる種種
の型のチョッパおよびレンズ装置が存在することは当業
者には理解できるであろう。検出器アセンブリ１４の検
出器マトリックスは画像処理装置１８に対するセンサ上
に入射する熱エネルギーを表わす電気的信号を発生する
ための複数個の熱エネルギーセンサを含む。検出器アセ
ンブリ１４の検出器マトリックスはこの後でより充分に
説明される。画像処理袋直１８は表示手段２２による表
示のために画像を表わす信号を表示信号に処理する。表
示手段２２は具体的にはブラウン管でよく、画像処理装
置１８は電気信号をＴＶ形成に処理するために使用され
る装置である。駆動議出し電子装置１６は熱的センサに
バイアスをかけ画像を表わす電気信号を謙出すための検
出器アセンブリ１４の検出器マトリックスに結合されて
いる。タイミングコントロール装置２川まチョッパ１０
、駆動読出し電子装置１６および画像処理装置１８の作
用を管理し、選択的に表示装置２２による表示に好まし
い形式で画像の信号を発生する。強議電体画像表示装置
に用いられる検出器アセンブリ１４の説明のため第２図
を参照すると、検出器アセンブリ１４は１つの主表面に
形成された窓２８を備えた例えばステンレス鋼のハウジ
ング２６を含む。熱エネルギーのための窓はたとえば種
々のガラスたとえば近赤外線からガンマ線を透過するシ
リコン、カルゴゲン化物等、およびそれぞれ８〜１４ミ
クロンおよび３５ミクロンの赤外線波長のものを透過す
るゲルマニウムまたはィンヂウムで製造してよい。窓２
８は検出器マトリックス２４への光または熱の行路に配
置される。たとえば酸化ベリリウムのセラミック基板で
できているヒートシンク３０はハウジング２６のもう一
方の端を閉じている。加熱素子３２はヒートシンク３０
の温度を制御するために電源（図示されていない）に結
合される。具体的にはシリコンでできているスウィッチ
ングマトリツクス３４は温度制御ヒートシンク３０上に
装着される。異方性ヒートシンク３６はシリコンスウイ
ツチングマトリツクス３４上に形成され、検出器配列す
なわちマトリックス２４はその異方性ヒートシンク３６
上に装着される。真空もしくは乾燥不活性ガスのどちら
であってもよい空間４０が検出器マトリックス２４と窓
２８の中間に提供される。シリコンスウィッチマトリッ
クス３４、異方性ヒートシンク３６および検出器マトリ
ックス２４はこれから後で詳細に説明される。１つの実
施例において、シリコンスウィッチマトリックス３４（
第２図）は具体的には電界効果トランジスター（ＦＥＴ
）でよい複数個の固体スウィッチ４２（第３図）を含む
。

ＦＥＴスウィッチ４２（第４図）は検出器マトリックス
２４の各素子４４毎に提供される。ＦＥＴスウイツチ４
２のシリコンスゥィッチマトリックスは各スウィッチ毎
に対してドレィン４６とソース４８と呼ばれる２つのＮ
−領域をＰ型シリコンスライス５０の中に並行して拡散
することにより製造される。酸化シリコン５２の層はそ
の表面上に成長される。金属化のパッド５４とストリッ
プ５６は酸化物５２の窓を介してシリコン５０１こ接触
するように製造される。第３の金属ストリップ５８すな
わちゲートは酸化物５２の上部でかつＮ−領域間のギャ
ップ上にわたって存在する。もう１つの実施例ではゲー
ト５８はデュアルゲート５８と５８′であり、その末端
は第４図の点線である。そのように構成されたＦＥＴは
ェンハンスメント型で、ゲ−トに印加された制御電圧に
より動作電流が増加する。すなわち電圧がゲートに印加
されるまでスウイッチはオフにされる。ドレインパツド
５４は異万性ヒートシンクの導通ロッド‘こ対するベー
スを形成する。マトリックス形成でＦＥＴスウィツチを
製造する方法は当業者にはよく知られているので、その
技術をより詳細には説明しない。第５ａ図〜第５ｃ図に
示された異方性ヒートシンク３６（第２図）はＦＥＴス
ウイツチ４２のドレィンパッド５４上に形成された複数
個の離隔した導体ロッド６０をとりかこむ真空を含む。

導体ロッドすなわちリード線６０の電気抵抗は４・さく
なければならないが、その−方では熱抵抗は大きくなけ
ればならない。これはＦＥＴスウィツチ４２が形成され
るシリコンの熱伝導率が大きく熱インピーダンスが提供
されないと検出器素子４４間で熱的短絡をするように働
くので必要である。したがって、導体ロッド６０の熱抵
抗は重要さでは主要な要素である。熱伝導率は表面への
垂直な熱の流れにより定義され、すなわちＨ；ＫＡ鷲 Ｈ＝熱 Ｋ＝伝導率 Ａ＝導体ロッドの断面稀 妻＝表面の温豚ぅ配 説明上、この表現はつぎのように簡単にされる。

Ｈ＝−Ｋ△Ｔ ここで、Ｋは素子の熱コンダクタンスでありＫ＝ＫＡ／
Ｌであたえられ、Ｌは温度差が計測される導体ロッドの
長さであり、△Ｔは温度差である。

技後の公式から、有効な低熱コンダクタンスを得るには
２つの方法があることは明らかである。

第１は材料を選択することによりＫを小さくすることで
あり、第２は縦横比Ａ／Ｌを製造技術により小さくする
ことである。Ｋの値の範囲は電気伝導率と製造技術のた
めむしろ制限されているので、第２の方法が好ましい。
この結論は全伝導率公式によっても支持され、Ｋｅ＝Ｋ
ｃ十Ｋｉ＝Ｋｃ（ＡＣ／Ｌ） 十Ｋｉ（Ａｅ−ＡＣ／Ｃ）／Ｌ ここで添字ｅ，ｃおよびｉはそれぞれ全検出素子領域、
伝導領域および絶縁領域である。

ＫｉはＫｃよりずっと小さいものにされるので、縦横比
Ａｃ／Ｌを非常に小さくすることによりＫｅを小さくす
る要求が最も実現される。したがって、導体ロッドの断
面積を長さ１こ比べて小さくすることにより、各検出器
素子の導体ロッドの縦横比が小さくなる。たとえば異方
性ヒートシンクが真空中にあり、検出器の中心から中心
までの間隔が１０．１６×１０‐３弧である場合、長さ
が２．払×１０‐３仇で断面積が１．０３×１０‐６仇
の導体ロッドの熱コンダクタンスＫｃは１／１００に減
少する。第６ａ図を参照すると、ドレィンパッド５４、
ゲ−ト５８およびソースパッドには導体ロッドを決める
適当な材料６２たとえばＥ．１．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅ
ｍｏｕ岱 ＆ Ｃｏｍｐａｎｙによって商標ＲＩＳＴＯ
ＮＭ８１１で販売されているフオトレジストが被着され
ている。

次にマスク６４（第６ｂ図）がフオトレジスト６２の層
の上に配置され、フオトレジストは紫外光に露光される
。露光の後に、マスクの像は現像され、露光されなかっ
たフオトレジストの領域は取り除かれ、それらの領域の
ドレィンパツド５４はむき出しにされる。つぎにニクロ
ム、ニッケルまたは金のような導体ロッド６０（第６ｃ
図）は真空蒸着かまたは電気メッキかにより形成される
。所定の動作のための高さが小さくたとえば０．１２７
×１０‐３奴であるとき、真空蒸着が用いられる。しか
しこの高さでも多くの動作を必要とし空所が生ずる可能
性が大きくなる。このことから、導体ロッドの材料を選
択する余地ごは減少しドレィンパツド５４に負のポテン
シャルを印加するのが困難になるが、電気メッキが望ま
しい。電気メッキの場合、水槽のポテンシャルに対して
負のポテンシャルが抵抗をオンにすることによりパッド
５４に印加される。もう１つの方法はドレィンを形成す
るパッド５４の代りに交互の金属マスクを用いることで
ある。この技術ではチップのエッヂで接触する電極を形
成するようにフオトレジストを印加するのに先立って表
面全体が金属化される。それからフオトレジストパター
ンがおかれロッドが電気メッキにより形成される。ロッ
ド端すなわちパッド６６（第６ｄ図）は必要に応じてよ
り滑らかにしより均一な高さにするようにみがかれ、フ
オトレジストは取り除かれる。金属表面電極技術が用い
られる時、導体ロッド６０の間の金属はエッチングされ
る。この製造法はロッドの厚さが検出器構造を支持する
のに必要な機械的強度を提供する場合は都合がよい。導
体ロッド６０の長さがフオトレジストパタ−ンが所定の
ロッドパッド直径で製造できないようなものである時、
多重被着が使用される（第６ｅ図）。

付加したロッドセグメント６８各々に対してロッドパッ
ド６６（第６ｄ図）が取り除かれ、フオトレジストの付
加層が付着される。層７川まマスク７２でマスクされる
。ロッドパターンの整合を容易にするために、マスクロ
ッドの直径は導体ロッド６０の端部よりもわずかに大き
くされる。したがって、整合された時はロッドを形成す
るりングが一方の内部に１つ見える。それからフオトレ
ジスト７０は紫外光により露光され、露光されたフオト
レジストはロッドセグメント６８に対してパターンを形
成するように取り除かれる。ロッドセグメント６８（第
６ｆ図）はその後で先に説明した電気メッキにより形成
される。チップすなわちパッド７４（第６ｇ図）はそれ
から必要な際は滑らかになりかつ均一な高さになるよう
にみがかれる。みがいた後にフオトレジストは取り除か
れる。導体ロッド６０の機械的強度が検出器マトリック
ス２４を支えるのに充分でない場合、ガラス充填フオト
レジスト７６（第６ｈ図）が導体ロッド６０の周囲のバ
ックフィル（舷ｃｋｍｌ）の時用いられる。

それからフオトレジストが紫外光により露光されフオト
レジストはガラス粒子７８をそこに残して取り除かれる
。その後にガラス粒子７８はオーブンで焼くことにより
競結され、導体ロッド６０（第６ｉ図）をぎっしりと取
り囲み検出器機造を支えるのに必要な機械的強度を提供
する。検出器マトリックス２４（第７ｂ図）は対向する
主表面上に蒸着／エッチング技術により形成された縦の
１」ードパターン８２（第７ａ図）とパッド８４（第７
ｃ図）を備えた強姦電体材料のウェハー８０を含んでい
る。リード線８２は強議電体ウェハー８０の上部表面に
形成された列リード線であり、パッド８４は強議電体ウ
ェーハ８０の下部表面上に形成されたりード線である。
パッド８４およびリードパターン８２の交差位置は強謎
電体材料８０と一体となって検出器マトリックス２４の
素子を形成する。その結果検出器マトリックス２４は第
７ｂ図の方形で表わされるような複数個のコンデンサ型
熱センサ４４である。強議電体ウェーハ８０すなわち誘
電性を備える材料は周囲温度（００から１５０ｑｏ）近
くにキュリー温度をもつものが望ましく、たとえばチタ
ン酸バリウム（ＢａＴｉ０３）、硫酸三グリシン（ＴＧ
Ｓ）、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛、
第‐１燐酸カリウム、およびロッシヱル塩のようなもの
である。

キュリー温度が約１２５００であるチタン酸バリウムが
望ましい。どのような強議電体材料８０を選んだとして
も、それのキュリー温度すなわちその温度の上では強叢
電体材料は自発分極しなくなる温度近くで用いなければ
ならない。

キュリー温度の上では、チタン酸バリウムは強く分極に
感知する立体格子の結晶構造をもつ。したがって、その
誘電率は温度に強く依存する関数である。一方キュリー
温度以下の温度では強議電体材料は自発分極を示す。自
発分極によって内部電場が発生しそれから表面電荷がそ
の内部電場を抑制するように蓄積する。分極の大きさは
温度に依存するので、キュリー温度以下での動作は本発
明の一部をなしていないパィロ電気ビジコンの基礎とな
っている。第８ａ図〜第８ｃ図を参照すると、検出器マ
トリックス２４のもう１つの実施例が示されている。

この実施例では第７ｂ図のものでもよいが電磁的ウェハ
ー８川ま金属導体８６（第８ａ図）でメッキされた上部
表面を持つ。金属導体８６は母線バイアスリード線８８
および９０と電気的接触をする。バイアスリード線８８
および９０は上部プレート８６をチャージするためのバ
イアス電流電源に結合するようにプレート８６の対向す
るエッヂに隣接して配置される。金属パッド９２（第８
ｃ図）は強議蟹体ウェハー８０の下部表面に配燈される
。金属パッド９２は強誘電体ウェハ−８０と上部プレー
ト８６と一体になって検出器マトリックスの素子４４を
形成する。（第８ｂ図）第１の実施例の検出器マトリッ
クス２４、異方性ヒートシンク３６およびスウィッチマ
トリックス３４を組み合せたものが第９図に示されてい
る。異方性ヒートシンク３６の導体ロッド６川まスウイ
ツチマトリツクスのスウイツチ４２のドレィンパッド５
４の上に延びている。導体ロッド６０の端部すなわちパ
ッド６６は検出器マトリックス２４の下部パッド８４に
たとえばバンプボンドによりとりつけられる。感知ライ
ンも形成するストリップ８２は増幅器の入力にたとえば
ボールボンドで結合される。第３図を参照すると、各行
のＦＥＴスウィツチ４２はリード線５５により行ｙアド
レス回路９４に結合されたゲート５８とりード線９６に
よりバイアス（Ｖバイアス）電極に結合されたソース４
８をもつ。

ＦＥＴスウィッチ４２は検出器マトリックス２４を形成
する強議電体コンデンサ４４の下部リード線ストリップ
すなわちプレート８４に異万性ヒートシンク結合ロッド
６川こより結合されたドレィン４６をもつ。下部リード
線８４の各々はコンデンサの列を相互結合する。コンデ
ンサ４４の各列の上部リード線ストリップすなわちプレ
ート８２は前置増幅器１００に結合されているリード線
９８にポールボンドされる。前贋増幅器１０川ま各コン
デンサ４４の増幅された電気的信号を謙出すようにｘア
ドレス回路９５により画像処理装置１８に多重送信され
る。画像処理装置１８の出力は１′−ド線１０２により
表示手段２２に結合されている。原理上、ｙアドレス回
路９４は１つの行のスウィッチ４２のゲート５８に高い
電圧を提供しスウィッチの残りの他の行のゲートには低
い電圧を提供する。

ゲート６８に印加された高い電圧によりその行のスゥィ
ッチ４２はオンにされ、強議電体コンデンサ４４は抵抗
Ｒを介して電圧Ｅ（第１０図）までチャージされる。ス
ウイツチがオンにされている時、チョッパ１０（第１図
）は画像から発散しコンデンサ４４にあたる赤外線ェネ
ルギ−を連続的にさまたげる。１つの行のＦＥＴスウィ
ッチ４２（第３図）が連続的にオフされるとチョッパは
連続的に（左から右へ）赤外線エネルギーを強議電体コ
ンデンサ４４に通しそれらの電気容量はそこにあたる赤
外線エネルギー（Ｖｃ）に比例して変化する。

それからチョツパが再び赤外線エネルギーをさまたげる
前に１つの行のスウイツチ４２は閉じ、チョッパと同期
調整されているｘアドレス回路９５は連続的に１つの行
の各コンデンサ４４をアドレス指定する。各コンデンサ
はスウイツチ４２を閉じることにより印加されたバイア
ス電圧に保持された電圧Ｅ（第１０図）まで放電する。
したがって、出力はコンデンサにあたる赤外線エネルギ
ーの強さに等しい。（Ｖ＝Ｅ−Ｖｃ）。Ｖｃはスウイッ
チが閉じる前のＣの電圧なので、ＶＣ＝Ｑ（０）／Ｃ（
Ｔ）、ここでＱ（０）はＣに最初あった電荷で、Ｃ（Ｔ
）は時刻（Ｔ）でのＣ値である。さらに、Ｑ（０）＝Ｅ
Ｃ（０）であり、したがってＶ＝Ｅ一ＥＣ（０）／Ｃ（
Ｔ）すなわちＶ＝Ｅ〔Ｃ（Ｔ）−Ｃ（０）／Ｃ（Ｔ）〕
。

ライン９８の出力は前贋増幅器１００により各々バッフ
ァされ、ｘアドレス回路９５により多重送信され、各コ
ンデンサ４４毎の信号レベルに対応する１つのライン画
像を表示手段２２の表示の行に提供するように画像処理
装置１８で処理される。

この処理は検出器マトリックス２４の各行に対してくり
返される。その結果の単一ライン画・像情報は第１のフ
レームでは正の極性であり第２のフレームでは負の極性
である。外部極性変換装置（図示されていない）がすべ
ての負の極性のフレームの極性を変換するのに用いられ
る。強議電体画像表示装置の検出器アセンブリ１４の第
２の実施例の説明のために第１１図を参照すると検出器
マトリックス２４は第８ａ図〜第８ｃ図に関係して図示
し説明したものである。

検出器マトリックス２４は男方性ヒートシンク３６の導
体ロッド６０の端部すなわちパッド６６または７４にた
とえばボールボンドにより取りつけられる。導体ロット
６０はドレィンパッド５４から延びており、スウイツチ
マトリツクス３４のＦＥＴスゥィッチは検出器マトリッ
クス２４の検出素子に一つ一つ対応して結合されたドレ
ィンをもつ。ＦＥＴスウイツチ４２のゲートはデュアル
ゲート５８および５８′であり、ゲート５８は列により
×アドレス回路９５にゲート５８′は行によりｙアドレ
ス回路９４に結合されている。ＦＥＴスウイッチ４２の
ソース４８はリード線１０６の行によりバッファ増幅器
１０８とプリチャージＦＥＴスウイッチ１１２のドレイ
ン１１０に結合される。プリチャージＦＥＴスウイツチ
１１２のゲート１１４はプリチャージ電圧電源に結合さ
れ、それらスウィッチのソース１１６は基準電圧に結合
される。ハウジング２６と温度制御ヒートシンク３０（
第２図）はまた第１１図に示された実施例で用いられた
ものでありここでは図示していない。第１２ａ図〜第１
２ｃ図を参照すると、強叢電体画像表示装置の第２の実
施例の３つの配置が示されている。

各々の場合、ｘライン９８とｙライン５５は同期してア
ドレス指定され、ｘライン９８は低速度ラインである。
画像から発散する赤外線エネルギーはチョッバ１０（第
１図）によりチョップされる。チョッパェッヂ１０はｘ
方向に動く。チョッパの動作より検出器マトリックス２
４の各検出素子はその特定検出素子に対する画像の輝き
の差にしたがって加熱されるかまたは冷却される。この
加熱または冷却サイクルは感知されるスウィッチマトリ
ックス３４により画像に変換されるべきそのコンデンサ
素子に変化をもたらす。電気容量の変化はチョッパェッ
ヂがその素子を通過する時各素子に対して最大になる。
スウィッチマトリツクスのサンプリングプロセスはチヨ
ツパの通過に同期される。第１２ａ図を参照すると、各
強誘電体コンデンサ４４は左上隅にあるスウィッチ４２
Ａとコンデンサ４４Ａから出発して対応するＦＥＴスウ
ィツチ４２の２つのゲート５８と５８′により×および
ｙアドレス指定される。

システム開始の時、ｘ，ライン９８はチョツパが動くに
つれて列ｘ，にあるスウイッチ４２のゲート５８をオン
にすることによりアドレス指定される。これらのゲート
５８が一度オンにされるとｙ，ライン５５がアドレス指
定され、行け，のゲート５８′がオンにされる。このと
きにスウイツチ４２ＡのドレインからラインＩ０６を介
してバッファ増幅器１０８への低抵抗径路がある。この
低抵抗径路がバッファ増幅器にまで形成されると、高速
度プリチャージＦＥＴスウィッチ１１２は感知ライン１
０６に基準電圧Ｖｒｅｒを発生するようにパルス信号を
受ける。このスウィッチング動作により強議電体コンデ
ンサに（Ｖｒｅｆ−Ｖバイアス）の電圧が発生される。
それから高速度プリチャージスウィツチ１１２がオフに
され、ｙ２ライン５５がアドレス指定され、プリチャー
ジスウィッチ動作がコンデンサ４２Ｂに電圧（Ｖｒｅｆ
−Ｖバイアス）を発生するように繰り返される。このｘ
〜ｙアドレス指定の連続はすべてのｙライン５５が活性
化されチョッパのりーディングェツヂがＸ２ライン９８
まで動き終るまで繰り返される。この時Ｘ２ライン９８
がチャージされ、Ｘ２ラインの検出器素子をプリチャー
ジするようにｙライン５５は多重化される。このプロセ
スはすべての検出器素子がプリセットされるまで続けら
れる。すべての検出器素子が順次にプリセットされチョ
ッパの次のＩＪーデンェッヂがＸ，ライン９８に対応す
る位置に到達すると、論出しサイクルが始まる。

Ｘ，ライン９６は多重化され高速度プリチャージスゥィ
ッチ１１２はパルス信号を受ける。これにより感知ライ
ン１０６のすべての寄生電気容量はＶｒｅｆまで充電さ
れる。それから感知ライン１０６を絶縁するように高速
度プリチャージスウイツチはオフにされる。そしてスウ
イツチ４２Ａのドレィンから感知ライン１０６を介して
バッファ増幅器１０８までの低抵抗径路を再び形成する
ようにｙ，ライン５５がアドレス指定される。強諺電体
コンデンサ４４Ａのセッティングとサンプリングの間に
は１つのフィールド時間があったことが認められるであ
ろう。この時間の間第１のチョツパ素子のトレーリング
エッヂはｘライン９８を通過し素子４４Ａは画像からの
赤外線ヱネルギ−で満ちしたがってそれの電気容量が変
化する。検出器素子の電気容量の変化はぶつかる放射線
のために電気容量の変化に比例する変化をバッファ増幅
器１０８への電圧入力に発生させる。チョッパ位置の同
期すなわち閉から関への同期が反転されることが認めら
れる。タイミングコントロール回路２０（第１図）は検
出器アドレス、表示駆動およびチョッパ同期に必要な信
号を発生する。

これを実行する種々の方法がある。１つの方法は基本的
素子として‘１｝発振器、■ピクセル（ｐｉｘｅｌ）ア
ドレスとラインレート（ｌｉｎｅｒａに）信号のために
発振器からクロツク信号を受ける高速度カウントダウン
回路（３’ラインアドレスとフィールドレート信号のた
めの低速度カウントダウン回路、および‘４｝機械的チ
ョツパをフイールドレ−ト信号に同期させるためのフェ
ーズ。

ックループがある。表示の水平および垂直掃引信号がラ
イン信号およびフィールド信号からそれぞれ発生される
。電圧の変化の大きさは装置の電気等価回路から導き出
される。

（第１３図）この回路ではデュアルゲートＦＥＴスウィ
ッチ４２は単一極スウィッチＳＰとして示されおり、高
速度プリチャージＦＥＴスウイツチ１１２はスウイッチ
ＳＰＣとして、検出器素子電気容量はコンデンサＣｏと
して、プリチャージＦＥＴスウイツチ１１２の寄生電気
容量と増幅器入力電気容量はＣＰＧとして、ボンデング
作業により導入された検出器素子パラスティック電気容
量はＣＰｏとして、および感知ライン１０６のパラステ
ィック電気容量はＣＰｓとして示されている。強叢電体
検出器１４のコンデンサ４４がプリチャージされる時、
すべてのスウイツチは閉じている。各コンデンサ上の電
荷（Ｑ（Ｃ））は次式で与えられる。ＱＤ（Ｃ）＝Ｃ。

（Ｃ）（Ｖｒｅｒ一Ｖバイアス）ＱＰ。（Ｃ）＝ＣＰ。
ＶｒＣｒＱＰＧ（Ｃ）＝ＣＰｓＶｒ。

「全電荷ＱＴ（Ｃ）は ＱＴ（Ｃ）＝Ｑ。

（Ｃ）＋ＱＰＤ（Ｃ）＋ＱＰｓ（Ｃ）ここでＣｏ（Ｃ）
はチョツパが閉じている時の検出器素子の電気容量であ
る。それからスウィツチは開かれ、次のフィールドの間
高速度ＦＥＴスウィッチ（ＳＰｃ）は寄生電気容量ＣＰ
。

がＣＰｓＶｒｅｆにリセットされるように開閉される。
電荷ＱＰｏおよびＱｏの値は検出器素子上の電気容量（
Ｃ。）がＣ。（Ｃ）からＣ。（０）に変化する間一定に
保たれる。次にバッファ増幅器１０８に新しい電圧を提
供するように電気容量ＣＯ．ＣＰｏおよびＣＰＧを平衡
状態にさせるようにＦＥＴスウィツチＳＰが閉じられる
。

数学的に表すと、Ｑ。

（０）＝Ｃ。（０）（ＶＧ一Ｖバイアス）ＱＰ。（０）
＝ＣＰｏＶＧＱＰＳ（０）＝ＣＰｓＶ。

ここでＱＴ（０）＝Ｑ。

（０）十Ｑｐ。（０）十Ｑｐｓ（〇）ＱＴ（０）こＱＴ
（Ｃ）であり、 ＣＤ（Ｃ）〔ＶＭ−Ｖバイアス〕十ＣｐｏＶｒｅｆ＋Ｃ
ＰＳＶｒｅｒ；Ｃ。

（０）〔ＶＧ−Ｖバイアス〕十Ｃｐ。ＶＧ十ＣＰｓＶＧ
ＶＧ＝〔Ｃｐ（０）一ＣＤ（Ｃ）Ｖバイアス＋〔ＣＤ（
Ｃ）＋ＣＰＤ＋ＣＰＳ〕Ｖｒｅｆ／〔ＣＤ（〇）十ＣＰ
。

十ＣＰＳ〕信号電圧は増幅器入力での電圧の変化であり
、ＶＳｉｇニＶＧ−Ｖｒｅｆニ〔ＣＤ（〇）−Ｃ。

（Ｃ）〕Ｖバイアス十〔Ｃ。（Ｃ）＋Ｃ。ｐ十ＣｐＳ〕
ＶｒＣｒ一〔Ｃ。（〇）一ＣＤＰ十ＣＰ８〕Ｖｒぱ／〔
ＣＤ（〇）十ＣＰＤ＋ＣＰＳ〕ニ〔Ｃ。（Ｃ）−ＣＤ（
０）〔ＶＭ一Ｖバイアス〕／〔Ｃ。（０）十Ｃｐ。十Ｃ
Ｐ３〕信号電圧（ＶＳｉｇ）はチョッパの開閉から発生
する電気容量の変化に比例し画像処理装置１８により感
知されその特定のピクセル素子に対する表示装置２２に
加えられる。

スウィツチ（ＳＰ）が開けられる前に、ＳＰｃは閉じら
れ開けられる。

この動作に検出素子の電荷は次式にセットされる。Ｑ。

（０）＝Ｃ（０）〔Ｖｒｅｒ一Ｖバイアス〕したがって
、つぎのフィールドでこの素子がアドレス指定される時
、信号電圧（Ｖｓｉｇ）は同じ画像に対しては同じ大き
さを持っているが符号は逆である。このため画像処理装
層１８はフィールドからフィールドへの位相反転回路を
含む。コンデンサたとえば４４Ａをリセットすることは
次のコンデンサ４４Ｂを読み出すのに先立って感知ライ
ン１０６をプリチャージすることと同じである。したが
って、プリチヤージスウイツチ１１２（Ｓｐｃ）が開け
られた後に、スウィッチ４２Ａは開かれスウィッチ４２
Ｂは閉じられ、それにより信号はコンデンサ４４Ｂに対
して表示される。この一連の動作はフィールド全体に続
く。フィールドからフィ−ルドへの位相反転装贋の例に
次のものがある。

情報のわくに２つのフィールドが含まれ、１つはチョッ
パ閉に対してのものでありもう１つはチョツパ開に対す
るものである。前に説明したように、信号情報は２つの
フィールドの間で反対の極性をもつ。ＦＬＯおよびＦＬ
Ｄと示されたフィールドレートに対応する１組の信号は
タイミングコントロール回路により発生される。ＦＬＤ
はチョツパ関の間「高一レベルチョッパ閉の間は「低一
レベルをもつ。ＦＬＤ信号は逆の論理意味をもつ。信号
ライン画像は計装増幅器の正および負の入力両方に加え
られ、信号は切換えられる。生成画像は一貫した符号を
もこ）。第１２ｂ図の装置を参照すると、検出器マトリ
ックス２４の強議電体コンデンサ４４をアドレス指定す
るためのスウィッチ４２の２重ゲート５８〜５８′が単
一ゲート５８により置き換えられている。

したがって、行×．がアドレス回路９５によりアドレス
指定される時、それの各スウイッチは閉じられ、対応す
るコンデンサ４４は同時にその感知ライン１０６、プリ
チャージスウィツチ１１２および前層増幅器１０８に結
合される。各前層増幅器１０８の出力はマルチプレクサ
スウィッチ１２０を介してバッファ増幅器１３０の入力
に結合される。ｙ，〜ｙｎのマルチプレクサスウイツチ
のゲート１２２はｙアドレス回路９４の出力ｙ，〜ｙｎ
に結合される。マルチプレクサスウイツチ１２０のドレ
ィン１２４もリード線１２６によりプリチヤージＦＥＴ
スウイツチ１２８のドレインとバッファ増幅器１３川こ
結合される。バッファ増幅器１３０はリード線１３２に
より画像処理装置１８に結合され、画像処理装置は表示
装置２２に結合されている。原理的には、プリチャージ
動作はｘライン走査レートで実行され、各ラインの検出
器コンデンサはそれらの情報を同時に増幅器１０８の出
力に提供する。

それから情報のラインはバッファ増幅器１３０を介して
ｙマルチプレクススウィッチ１２４により多重化される
。第１２ａ図の装置の場合のように、ｙラインは各ｘラ
インの後にＯＮサイクルされる。強議電体画像表示装置
の第２の実施例で第３の装置に対して第１２ｃ図を参照
する。

この装置は第１２ａ図と第１２ｂ図の装贋の組み合せで
ある。第３の装置では、第１２ｂ図の前瞳増幅器１０８
とコンデソサ１１８が除外されており、リード線１２６
によりｙアドレススウイッチ１２４に結合されたバッフ
ァ増幅器１３川ま前層増幅器としても働く。本発明のい
くつかの実施例をこれまで説明してきたが、図示および
説明された構造の詳細な部分に対し種々の組み合せおよ
び修正が本発明の範囲から離れないでできることは当業
者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は改良された強議電体画像表示装置のブロック線
図である。 第２図は強養蚕体画像表示装置の検出器装置の断面図で
ある。第３図は強諺蟹体画像表示装置の一実施例を１部
概略して示した図面である。第４図は強姦電体画像表示
装置のスウィッチマトリックスを形成する電界効果トラ
ンジスターの断面図である。第５ａ図〜第５ｃ図は強議
電体画像表示装置の異万性ヒートシンク装置の断面図で
ある。第６ａ図〜第６ｄ図は第５ａ図の異万性ヒートシ
ンクの製造法を示す図面である。第６ｅ図〜第６ｇ図は
第５ｂ図の異万性ヒートシンクの製造法を示す図面であ
る。第６ｈ図〜第６ｉ図は第５ｃ図の異方性ヒートシン
クの製造法を示す図面である。第７ａ図〜第７ｃ図は強
談電体検出器マトリックスの第１の実施例の製造法を示
している。第８ａ図〜第８ｃ図は強談電体検出器マトリ
ックスの第２の実施例の製造法を示している。第９図は
検出器装置の第１の実施例をハウジングを取り除き一部
断面図で示した図面である。第１０図は第９図の検出器
マトリックス実施例の電気等価回路である。第１１図は
検出器装置の第２の実施例をハウジングを取り除き一部
断面図で示した図面である。第１２図ａ図〜第１２ｃ図
は強議電体画像表示装置の第２の実施例の装置を一部湖
略して示した図面である。第１３図は第１１図の検出器
装置の電気等価回路である。参照番号の説明、１０・・
・・・・チョッパ、１２・・・…レンズ装置、１４…・
・・検出器アセンブリ、１６…・・・駆動議出し電子装
置、１８・・・・・・画像処理装置、２０…・・・タイ
ミングコントロール装置、２２……表示手段、２４・・
…・検出器マトリックス、２６…・・・ハウジング、２
８・・・・・・窓、３０・・…・温度制御ヒートシンク
、３２・・・…加熱素子、３４・．．．．．スウィツチ
マトリツクス、３６・・・・・・異方性ヒートシンク、
４２”””ソリツドステートスウイツチ、４６……ドレ
イン、４８……ソース、５０……シリコン、５４……パ
ッド、５６“””ストリップ、５８．．．．．．ゲート
、６０・・・…導体ロッド、６２・・・・・・フオトレ
ジスト、６４““”マスク、６６”””／ぐツド、６８
……ロッドセグメント、７２……マスク、７６・・・・
・・ガラス充填フオトレジスト、７８・・・・・・ガラ
ス粒子、８０…・・・ウェーハ、８２……リードパター
ン、８４“”“／ｆＩンド、８ ６……プレート、８
８および９０・・・・・・／ぐィアスリード線、９２・
・・・・・金属パッド、９４・・・…ｙアドレス回路、
１００・・・・・・別層増幅器、１０８・…・・バッフ
ァ増幅器、１１２・・・…プリチヤージＦＥＴスウイツ
チ、１３０・・・・・・制層増幅器。Ｆ′■９ ／ 〃夕，２ Ｆ／夕，３ Ｆ／９，４ 〃夕．５０ ‘ゆ６ク Ｆ／夕，５ｃ （ータ，６ｏ 「ンタ．６ク ｆンタ，６ｃ Ｆゆ６０ 万枚６ｅ 「汐６′ 〆／夕．６９ ｒノ夕６〃 ‘杉６／ ‘杉スｏ ‘）タス△ （枚スＣ 「妙８０ 斤杉ａ○ ‘杉ａｃ 〃９．９ Ｆノ９．／０ Ｆ／〇／／ Ｆゆけ Ｆゆ′２ｏ Ｆノ９．ノ２０ 斤９ぽＣ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 強誘電体検出器装置を備えた強誘電体画像表示装置
   であつて、該強誘電検出器装置は、（ａ） ハウジング
   、 （ｂ） ハウジングの一方の端に装着された温度制御ヒ
   ートシンク、（ｃ） ハウジング内の温度制御ヒートシ
   ンク上に装着されたソリツドステートスウイツチマトリ
   ツクス、（ｄ） ソリツドステートスウイツチマトリツ
   クスと電気結合してハウジングに装着された異方性ヒー
   トシンク、（ｅ） 異方性ヒートシンクを電気結合して
   ハウジング内の異方性ヒートシンク上に装着された強誘
   電体検出器マトリツクス、および（ｆ） 温度制御ヒー
   トシンクに対向したハウジングの末端に強誘電体検出器
   マトリツクスと光学的に整合されて装着された窓を含み
   、前記強誘電体検出器マトリツクスは赤外線エネルギー
   にさらされる温度制御ヒートシンク、電圧バイアス装置
   およびソリツドステートスウイツチマトリツクスに応答
   して入射赤外線エネルギーを表わす電気信号を発生する
   ように実質的にキユーリー点で動作することを特徴とす
   る強誘電体画像表示装置。