(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによってヒステリシスを有する変位動作を行うアクチュエータ；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を零にした状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とする電流制御素子。
【請求項２】
請求項１記載の電流制御素子において、前記カソードに対する前記プレートの電位を一定に保持したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項３】
請求項１記載の電流制御素子において、前記第１又は第２電極の上に絶縁層を形成し、その絶縁層の上にカソードを形成したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項４】
請求項１記載の電流制御素子において、１個の前記プレートに対応する複数の前記カソードと、これら複数のカソードにそれぞれ対応する複数の前記アクチュエータとを具えることを特徴とする電流制御素子。
【請求項５】
請求項１記載の電流制御素子において、前記振動部をセラミックスによって構成したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項６】
請求項１記載の電流制御素子において、前記振動部及び固定部を一体成形したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項７】
請求項１記載の電流制御素子において、前記振動部及び固定部をセラミックスによって一体成形したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項８】
請求項１記載の電流制御素子において、前記作動部、振動部及び固定部を一体成形したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項９】
請求項１記載の電流制御素子において、前記変形可能層を、圧電材料、電歪材料、反強誘電材料のうちの少なくとも一種類によって構成したことを特徴とする電流制御素子。
【請求項１０】
請求項１記載の電流制御素子を複数具え、かつ、これら電流制御素子を構成する複数のアクチュエータを一体に形成した基板を更に具えることを特徴とする電流制御装置。
【請求項１１】
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによって変位動作を行うアクチュエータ；
前記アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切り替えを行うことによって、前記アクチュエータの変位動作にヒステリシスを付与するスイッチング素子；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を零にした状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とする電流制御素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の電流制御素子において、前記スイッチング素子を、トランジスタと、バリスタと、圧電リレーとのうちの１個としたことを特徴とする電流制御素子。
【請求項１３】
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによってヒステリシスを有する変位動作を行うアクチュエータ；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を可変に制御する駆動回路の電力が零の状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とする電流制御素子。
【請求項１４】
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによって変位動作を行うアクチュエータ；
前記アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切り替えを行うことによって、前記アクチュエータの変位動作にヒステリシスを付与するスイッチング素子；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を可変に制御する駆動回路の電力が零の状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とする電流制御素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジオ、テレビジョン等で使用される四極管や五極管のような多極管として機能する電流制御素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような電流制御素子すなわち多極管は、プレート及びカソードの他に複数のグリッドを更に具える。例えば、四極管の場合には、制御用のグリッドとプレートとの間に遮蔽用のグリッドを配置して、これらの間の静電容量を小さくし、その結果、三極管の場合の高周波における不安定性を除去するとともに、大プレート電流時のプレート電圧降下による出力特性の低下を改善している。
【０００３】
また、五極管の場合には、遮蔽用のグリッドとプレートの間に抑制用のグリッドを配置することによって、遮蔽効果が更に大きくなって動作が安定し、歪みの少ない大出力が得られる。
【０００４】
これら電流制御素子のプレートから電流を取り出すに当たり、プレート電圧を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電流制御素子では、プレート電圧を制御するためにパワーアンプのような素子を必要とし、これは、コストが上昇する一因となっている。また、そのような素子を使用することによって、消費電力が高くなるという不都合も有する。
【０００６】
さらに、従来の電流制御素子は集積化が困難であり、したがって小型化及び高電流の出力に適さない。
【０００７】
本発明の目的は、コスト及び消費電力を低減させることができる電流制御素子を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、小型化及び高電力の出力を可能にする電流制御素子を提供することである。
【０００９】
本発明による電流制御素子は、
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによってヒステリシスを有する変位動作を行うアクチュエータ；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を零にした状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、アクチュエータの変位動作によってプレートに対するカソードの位置を可変にして、プレートから取り出される電流値を制御する。その結果、カソードに対するプレートの電位を一定に保持することができ、パワーアンプのようなプレート電圧を制御する素子を設ける必要がなくなるので、コストが低下する。
【００１１】
また、オフセット電位によって、プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整することによって、従来の多極管の遮蔽用のグリッドと同一の機能を有することができる。その結果、従来の多極管の機能を損なうことなく遮蔽用のグリッドを省略することができるので、コストを更に低下させることができる。
【００１２】
さらに、第１及び第２電極に印加される電圧はプレート電圧に比べて低く、プレート電圧に比べて低い電圧のみを可変にすることでプレート電流を制御することができるので、消費電力を低減することができる。
【００１３】
第１電極のオフセット電位を調整することによって得られるカソードのオフセット位置によって、プレートから取り出される電流値の制御範囲の調整を容易に行うことができる。カソードは、例えば、第１又は第２電極の上に絶縁層を形成し、その絶縁層の上に形成する。
【００１４】
好適には、１個のプレートに対応する複数のカソードと、これら複数のカソードにそれぞれ対応する複数のアクチュエータとを具える。このようにアクチュエータを高密度に集積することによって、電流制御素子を小型化にすることができるとともに、高電流を出力することができる。
【００１５】
アクチュエータを構成するに当たり、好適には、振動部をセラミックスによって構成し、振動部及び固定部を一体成形又は振動部及び固定部をセラミックスによって一体成形又は作動部、振動部及び固定部を一体成形する。また、変形可能層を、圧電材料、電歪材料、反誘電材料のうちの少なくとも一種類によって構成する。
【００１６】
また、本発明による電流制御素子を複数具え、かつ、これら電流制御素子を構成する複数のアクチュエータを一体に形成した基板とを具える電流制御装置を構成することもできる。この場合、複数の電流制御素子を１個の素子として構成して大電流を出力できる電流制御装置又は各電流制御素子をセル構造で分離して集積した電流制御装置となる。
【００１７】
本発明による他の電流制御素子は、
固定部と、その固定部に振動可能に支持される振動部と、その振動部によって支持され、変形可能層の両面にそれぞれ又は片面に形成された第１及び第２電極を有する作動部とを有し、前記第１電極を所望のオフセット電位に保持するとともに第２電極の電位を可変に制御することによって変位動作を行うアクチュエータ；
前記アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切り替えを行うことによって、前記アクチュエータの変位動作にヒステリシスを付与するスイッチング素子；
そのアクチュエータの上に形成され、かつ、電子を放出するカソード；
そのカソードから放出された電子を受け取るプレート；並びに
前記カソードと前記プレートとの間に配置した少なくとも１個のグリッドを具え、
前記固定部が、前記アクチュエータの対応する位置に空所を有し、前記オフセット電位に対する第２電極の電位差を可変にすることで得られる前記アクチュエータの変位動作によって前記プレートに対する前記カソードの位置を可変にして、前記プレートから取り出される電流値を制御するとともに、前記オフセット電位によって、カソードのオフセット位置を調整することにより前記プレートから取り出される電流値の制御範囲を調整し、
前記第１電極のオフセット電位を所定の値に設定することによって前記第２電極の電位を零にした状態で、取り出される電流値が異なる２つの変位状態を維持することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、第２電極の電位を零近傍にした状態で、前記アクチュエータが変位状態を維持するので、アクチュエータの変位状態を維持するために第２電極に電圧を継続的に印加する必要がなくなる。その結果、電流制御素子又はそれを含む回路の抵抗成分による電力の消費がほとんどなくなり、消費電力を更に低減させることができる。何故ならば、第２電極側にアクチュエータ駆動回路が設けられており、そこでの抵抗成分による電力消費をなくすことができるからである。
【００１９】
好適には、前記アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切替を行うスイッチング素子を更に具える。これによって、アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切替が良好に行うことができるので、アクチュエータの変位状態を維持するために第２電極に電圧を継続的に印加する必要がなくなり、消費電力を更に低減させることができる。また、アクチュエータの変位動作及び変位状態の維持のために課されるアクチュエータ材料の選択の際の制約がなくなるので、アクチュエータ材料の選択の際の制約が緩和される。
【００２０】
例えば、前記スイッチング素子を、トランジスタと、バリスタと、圧電リレーとのうちの１個とする。なお、スイッチング素子としてバリスタを選択した場合、特に良好な切替特性が得られるので、アクチュエータ材料の選択の際の制約が更に緩和される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明による電流制御素子の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による電流制御素子の第１の実施の形態の断面図である。この電流制御素子は、アクチュエータ１ａ，１ｂと、これらアクチュエータ１ａ，１ｂの上にそれぞれ形成され、かつ、電子を放出するカソード２ａ，２ｂと、これらアクチュエータ１ａ，１ｂとカソード２ａ，２ｂとの間にそれぞれ介在する絶縁層３ａ，３ｂと、カソード２ａ，２ｂから放出された電子を受け取る共通のプレート４と、カソード２ａ，２ｂとプレートとの間に配置した共通の制御用グリッド５とを具える。
【００２２】
図示した電流制御素子は、基板６の上に集積され、電流制御装置を構成する。この場合、複数の電流制御素子を１個の素子として構成して大電流を出力するもの又は各電流制御素子をセル構造で分離して集積した回路とすることも好適である。
【００２３】
アクチュエータ１ａ，１ｂは、基板６の上に形成された固定部としての共通のスペーサ層７と、振動部としての共通のシート層８と、シート層８の上に形成された第２電極としてのアクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂと、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂの上にそれぞれ形成された変形可能層１０ａ，１０ｂと、絶縁層３ａ，３ｂと変形可能層１０ａ，１０ｂとの間にそれぞれ介在する第１電極としてのアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂとを有する。
【００２４】
アクチュエータ１ａ，１ｂ及び基板６の形成については、米国特許番号第５２１０４５５号等に記載があるが、以下、その一例を説明する。
【００２５】
シート層８は、比較的薄肉に形成され、外部応力に対して振動を受けやすい構造となっている。シート層８を、好適には高耐熱性材料で構成する。その理由は、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂをシート層８に接合するに当たり、有機接着剤等の耐熱性の比較的低い材料を使用することなくシート層８が直接支持する構造とする場合、少なくとも変形可能層１０ａ，１０ｂの形成時にシート層８が変質するのを防止するためである。
【００２６】
また、基板６の上に形成されるとともにアクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂに電気的に接続した配線と、同様に基板６の上に形成されるとともにアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂに電気的に接続した配線とを電気的に分離するために、シート層８を電気的な絶縁材料で構成するのが好ましい。
【００２７】
したがって、シート層８を、高耐熱性の金属や、その金属表面をガラスなどのセラミックス材料によって被覆したホーローのような材料によって構成することができるが、セラミックスで構成するのが最適である。
【００２８】
シート層８を構成するセラミックスとしては、例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を使用することができる。その中でも、酸化アルミニウム及び安定化された酸化ジルコニウムが、強度及び剛性の観点から好ましい。安定化された酸化ジルコニウムは、シート層８が薄肉でも機械的強度が比較的高いこと、靭性が比較的高いこと、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ、変形可能層１０ａ，１０ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂとの化学反応が比較的小さいこと等の観点から特に好適である。なお、安定化された酸化ジルコニウムとは、安定化酸化ジルコニウム及び部分安定化酸化ジルコニウムを包含する。安定化された酸化ジルコニウムでは、立方晶などの結晶構造をとるため、相転移が生じない。
【００２９】
一方、酸化ジルコニウムは、１０００℃前後で単斜晶と正方晶との間を相転移し、このような相転移の際にクラックが発生するおそれがある。安定化された酸化ジルコニウムは、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、希土類金属の酸化物等の安定化剤を、１−３０モル％含有する。シート層８の機械的強度を向上させるために、安定化剤が酸化イットリウムを含有するのが好適である。この場合、酸化イットリウムを、好適には１．５−６モル％、更に好適には２−４モル％含有し、更に０．１−５モル％の酸化アルミニウムを含有するのが好ましい。
【００３０】
また、結晶相を、立方晶＋単斜晶の混合相、正方晶＋単斜層の混合相、立方晶＋正方晶＋単斜層の混合相等とすることができるが、その中でも、主たる結晶相を、正方晶又は正方晶＋立方晶の混合相としたものが、強度、靭性及び耐久性の観点から最適である。
【００３１】
シート層８をセラミックスから構成した場合、比較的多数の結晶粒がシート層８を構成するが、シート層８の機械的強度を向上させるために、結晶粒の平均粒径を、好適には０．０５−２μｍとし、更に好適には０．１−１μｍとする。
【００３２】
スペーサ層７は、アクチュエータ１ａ，１ｂの対応する位置にそれぞれ空所１２ａ，１２ｂを有する。このような空所１２ａ，１２ｂを、例えばスクリーン印刷法のような手法によって形成する。
【００３３】
スペーサ層７を、好適にはセラミックスから構成するが、それを、シート層８を構成するセラミックス材料と同一とすることも、それとは異なるセラミックス材料とすることもできる。そのようなセラミックスとしては、シート層８を構成するセラミックス材料と同様に、例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を使用することができる。
【００３４】
基板６、スペーサ層７及びシート層８を構成するセラミックス材料と異なるセラミックス材料としては、酸化ジルコニウムを主成分とする材料、酸化アルミニウムを主成分とする材料、これらの混合物を主成分とする材料等が好適に採用される。その中でも、酸化ジルコニウムを主成分としたものが特に好ましい。なお、燒結助剤として粘土などを添加することもあるが、酸化珪素、酸化ホウ素等のガラス化しやすいものが過剰に含まれないように、助剤成分を調整する必要がある。その理由は、これらガラス化しやすい材料は、変形可能層１０ａ，１０ｂとの接合の観点からは有利であるが、変形可能層１０ａ，１０ｂとの反応を促進し、変形可能層１０ａ，１０ｂが所定の組成を維持することが困難になり、その結果、素子特性を低下させる原因となるからである。
【００３５】
すなわち、基板６、スペーサ層７及びシート層８に含まれる酸化珪素などを、重量比で３％以下、好適には１％以下となるように制限することが好ましい。ここで、主成分とは、重量比で５０％以上の割合で存在する成分をいう。
【００３６】
基板６、スペーサ層７及びシート層８を３層の積層体として構成するのが好適であり、この場合、例えば、一体同時焼成、ガラスや樹脂によって各層を接合一体化又は後付けを行う。なお、４層以上の積層体とすることもできる。
【００３７】
アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂには、図示しない電源から可変電圧が印加される。これらアクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂを、高温酸化雰囲気に対して耐性を有する導体、例えば金属単体、合金、絶縁性セラミックスと金属単体との混合物、絶縁性セラミックスと合金との混合物等によって構成し、好適には、白金、パラジウム、ロジウム等の高融点貴金属や、銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム等の合金を主成分とするものや、白金とセラミックス材料とのサーメット材料によって構成する。更に好適には、白金のみ又は白金系の合金を主成分とする材料によって構成する。なお、電極材料中に添加させる皿ミックス材料の割合は、５−３０体積％程度が好適であり、また、セラミックス材料として圧電材料及び／又は電歪材料を用いる場合、その割合を５−２０体積％程度にするのが好適である。
【００３８】
アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂを形成するに当たり、上記材料を用いて、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等の各種の厚膜形成手法や、スパッタリング、イオンビーム、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ、めっき等の各種の薄膜形成手法による通常の膜形成手法に従って形成することができ、好適には、これら厚膜形成手法によって形成される。
【００３９】
厚膜成形手法によってアクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂを形成する場合、その厚さは、一般的には２０μｍ以下、好適には５μｍ以下になる。
【００４０】
変形可能層１０ａ，１０ｂは、電界が印加されることによって変位動作を行い、圧電材料、電歪材料、反誘電材料のうちの少なくとも一種類によって構成される。圧電材料及び／又は電歪材料を用いる場合、例えば、ジルコン酸鉛（ＰＭＮ系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）を主成分とする材料、亜鉛ニオブ酸鉛を主成分とする材料、マンガンニオブ酸鉛を主成分とする材料、マグネシウムタンタル酸鉛を主成分とする材料、ニッケルタンタル酸鉛を主成分とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分とする材料、チタン酸鉛を主成分とする材料、マグネシウムタングステン酸鉛を主成分とする材料、コバルトニオブ酸鉛を主成分とする材料又はこれらの任意の組合せを含有する複合材料を用いることができ、これらのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスが圧電材料及び／又は電歪材料として最も使用頻度が高い。
【００４１】
圧電材料及び／又は電歪材料をセラミックスとした場合、上記材料に、ランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、タングステン、ニッケル、マンガン、リチウム、ストロンチウム、ビスマス等の酸化物若しくはこれらのいずれかの組合せ又は他の化合物を適切に添加した適切な材料とし、例えばＰＬＺＴ系となるようにその材料に所定の添加物を加えたものも好適に用いられる。
【００４２】
これら圧電材料及び／又は電歪材料の中でも、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛とニッケルタンタル酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、マグネシウムタンタル酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛とチタン酸鉛とからなる成分を主成分とする材料、これらの材料の鉛の一部をストロンチウム及び／又はランタンで置換したもの等が好適に用いられ、上記スクリーン印刷などの厚膜成形手法で変形可能層１０ａ，１０ｂを形成する場合の材料として好適である。
【００４３】
多成分系圧電材料及び／又は電歪材料の場合、成分の組成によって、圧電及び／又は電歪特性が変化するが、本実施の形態で好適に採用されるマグネシウムニオブ酸鉛−ジルコン酸鉛−チタン酸鉛の３成分系材料や、マグネシウムニオブ酸鉛−ニッケルタンタル酸鉛−チタン酸鉛及びマグネシウムタンタル酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛−ジルコン酸鉛−チタン酸鉛の４成分系材料では、擬立方晶−正方晶−菱面体晶の相境界付近の組成が好ましく、特に、マグネシウムニオブ酸鉛：１５−５０モル％、ジルコン酸鉛：１０−４５モル％、チタン酸鉛：３０−４５モル％、の組成や、マグネシウムニオブ酸鉛：１５−５０モル％、ニッケルタンタル酸鉛：１０−４０モル％、ジルコン酸鉛：１０−４５モル％、チタン酸鉛：３０−４５モル％の組成及びマグネシウムニオブ酸鉛：１５−５０モル％、マグネシウムタンタル酸鉛：１０−４０モル％、ジルコン酸鉛：１０−４５モル％、チタン酸鉛：３０−４５モル％の組成が、高圧電定数及び高電気機械結合係数を有する理由から好適に採用される。
【００４４】
また、反強誘電材料を用いる場合、ジルコン酸鉛を主成分とするもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするもの、ジルコン酸鉛に酸化ランタンを添加したもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とから成る成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが好適である。特に、低電圧で駆動させる場合には、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とから成る成分を含む反強誘電材料を用いるのが好適である。この組成は、以下のようになる。
Ｐｂ０．９９Ｎｂ０．０２[（ＺｒｘＳｎ１−ｘ）１−ｙＴｉｙ]０．９８Ｏ３
（０．５＜ｘ＜０．６，０．０５＜ｙ＜０．０６３）
また、反強誘電材料を多孔質にすることもでき、この場合、気孔率を３０％以下にするのが好適である。
【００４５】
変形可能層１０ａ，１０ｂを形成するに当たり、上記厚膜形成手法を用いて形成するのが好適であり、微細な印刷を廉価に行うことができるという理由から、スクリーン印刷法が特に好適に用いられる。なお、変形可能層１０ａ，１０ｂの厚さとしては、低作動電圧で大きな変位を得るなどの理由から、好適には５０μｍ以下とし、更に好適には、３−４０μｍとする。
【００４６】
このような厚膜形成手法によって、平均粒子径が０．０１μｍ−７μｍ程度の、好適には０．０５μｍ−５μｍ程度の例えば圧電性材料及び／又は電歪性セラミック粒子を主成分とするペーストやスラリーを用いて、シート層８の表面上に膜形成することができ、良好な素子特性を得られる。
【００４７】
電気泳動法は、高密度かつ高い形状制度で膜を形成でき、技術文献「ＤＥＮＫＩ  ＫＡＧＡＫＵ  ５３，Ｎｏ．１（１９８５），ｐ６３−６８  安斎和夫著」や、「第１回電気泳動法によるセラミックスの高次成形法  研究討論会  予稿集（１９９８），ｐ５−６，ｐ２３−２４」に記載されているような特徴を有する。したがって、要求精度、信頼性などを考慮して、各種手法を適切に選択して用いるのが好適である。
【００４８】
変形可能層１０ａ，１０ｂを圧電材料によって構成した場合、電界が加えられない状態では、変形可能層は、１０ａのように平坦形状である。それに対して、電界が加えられると、電界誘起歪が発生し、その横効果によって、変形可能層は、１０ｂのように凹状に屈曲変位する。
【００４９】
一方、変形可能層１０ａ，１０ｂをに反強誘電材料よって構成した場合、電界が加えられない状態では、変形可能層は平坦形状であり、電界が加えられると、変形可能層が凸状に屈曲変位する。
【００５０】
アクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂは、所望のオフセット電位に保持され、各アクチュエータ１ａ，１ｂに対して共通配線され、図示しないスルーホールを通じて基板６の裏面から配線として引き出される。
【００５１】
アクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂは、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂと同様な材料及び手法によって形成されるが、好適には上記厚膜形成手法によって形成する。アクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂの厚さも、一般的には２０μｍ以下、好適には５μｍ以下になる。
【００５２】
これらアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂは、所望のオフセット電位を調整することによってカソード２ａ，２ｂ電子の量を制御することによって遮蔽用のグリッドの役割を果たすので、遮蔽用のグリッドを設けることなく四極管の機能を有することができ、その結果、四極管の機能を有する電流制御素子を低コストで構成することができる。
【００５３】
なお、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ、変形可能層１０ａ，１０ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂ全体の厚さを、一般的には１００μｍ以下、好適には５０μｍ以下とする。
【００５４】
既に説明したように、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ、変形可能層１０ａ，１０ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂをそれぞれ形成する度に熱処理すなわち焼成して、シート層８と一体構造にすることができ、また、これらアクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ、変形可能層１０ａ，１０ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂを形成した後、同時に熱処理すなわち焼成して、これらを同時にシート層８に一体に結合することもできる。
なお、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂの形成手法によっては、一体化のための熱処理すなわち焼成を必要としない場合もある。
【００５５】
シート層８と、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ、変形可能層１０ａ，１０ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂとを一体化させるための熱処理すなわち焼成温度としては、一般に５００−１４００℃の範囲とし、好適には、１０００−１４００℃の範囲とする。さらに、膜状の変形可能層１０ａ，１０ｂを熱処理する場合、高温時に変形可能層１０ａ，１０ｂの組成が不安定にならないように、変形可能層１０ａ，１０ｂの蒸発源とともに雰囲気制御を行いながら熱処理すなわち焼成を行うのが好ましく、また、変形可能層１０ａ，１０ｂを適切な部材によってカバーし、変形可能層１０ａ，１０ｂの表面が焼成雰囲気に直接露出しないようにして焼成する手法を採用するのが好ましい。この場合、カバーする部材としては、基板６及びスペーサ層７と同様な材料を用いることとなる。
【００５６】
絶縁層３ａ，３ｂを、基板６及びスペーサ層７を構成する材料と同様な材料によって構成される。カソード２ａ，２ｂを、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂと同様な材料及び手法によって形成し、図示しないスルーホールを通じて基板６の裏面から配線として引き出される。
【００５７】
本実施の形態の動作を説明する。アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂに可変電圧ＶＤを印加するとともに、アクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂにオフセット電圧ＶＣを印加すると、カソード２ａ，２ｂは、プレート４すなわちグリッド５から距離ｄＧＫだけ遠ざかる。
【００５８】
アクチュエータ１ａ，１ｂに圧電材料を使用すると、ＶＤ−ＶＣが正の場合、図２に実線で示すように、可変電圧ＶＤとオフセット電圧ＶＣとの差が大きくなるに従って、距離ｄＧＫが長くなる。また、ＶＤ−ＶＣが、抗電界を発現する電圧Ｖｍｉｎより大きく、かつ、負電圧である場合、距離ｄＧＫが電圧無印加時よりも小さくなる。すなわち、カソード２ａ，２ｂはグリッド５に近づく。したがって、距離ｄＧＫを、可変電圧ＶＤとオフセット電圧ＶＣとの差を制御することによって変更される。ここで、可変電圧ＶＤの制御範囲はＶｍｉｎ＋ＶＣ以上である。なお、図２において、縦軸では、カソード２ａ，２ｂがグリッド５から遠ざかる方向を正にとり、横軸では、変形可能層１０ａ，１０ｂの分極方向を正にとっている。
【００５９】
図３に実線で示すように、プレート電流ＩＰは、可変電圧ＶＤとオフセット電圧ＶＣとの差に従って変化する。なお、図３に示す例では、プレート電流ＩＰの制御を容易にするために、プレート電圧ＶＰを一定にし、グリッド電圧ＶＧを、０Ｖから−２．５Ｖの間で−０．５Ｖずつ変化させている。
【００６０】
図３に示す可変電圧ＶＤの制御範囲Ａ及び制御範囲Ｂは、幅が同一であるが、制御範囲Ａにおけるオフセット電圧ＶＣの方が、制御範囲Ｂの場合に比べて大きい。これは、オフセット電圧ＶＣを調整することで、図２において、ＶＤ−ＶＣが０Ｖのときの距離ｄＧＫすなわちカソード２ａ，２ｂのオフセット位置を調整できることから、プレート電流ＩＰを調整することができ、プレート電流ＩＰの制御・調整範囲を拡大できる。
【００６１】
本実施の形態によれば、アクチュエータ１ａ，１ｂの変位動作によってプレート４に対するカソード２ａ，２ｂの位置を可変にして、プレート４から取り出される電流ＩＰを制御しているので、パワーアンプのようなプレート電圧ＶＰを制御する素子を設ける必要がなくなり、コストが低下する。
【００６２】
また、アクチュエータ１ａ，１ｂを高密度に集積することによって、電流制御素子を小型化にすることができるとともに、高電流を出力することができる。
【００６３】
さらに、アクチュエータ駆動電極９ａ，９ｂ及びアクチュエータ・コモン電極１１ａ，１１ｂに印加される電圧はプレート電圧に比べて低く、プレート電圧に比べて低い電圧のみを可変にすることでプレート電流を制御することができるので、消費電力を低減することができる。
【００６４】
図４は、本発明による電流制御素子の第２の実施の形態の断面図である。本実施の形態では、アクチュエータ駆動電極２１ａ，２１ｂ及びアクチュエータ・コモン電極２２ａ，２２ｂは、櫛歯形状に対向した形状でシート層２３と変形可能層２４ａ，２４ｂとの間にそれぞれ介在し、カソード２５ａ，２５ｂが、変形可能層２４ａ，２４ｂの上にそれぞれ直接形成される。
【００６５】
図５は、本発明による電流制御素子の第３の実施の形態の断面図である。本実施の形態では、アクチュエータ駆動電極３１ａ，３１ｂ及びアクチュエータ・コモン電極３２ａ，３２ｂは、櫛歯形状に対向した形状で変形可能層３３ａ，３３ｂと絶縁層３４ａ，３４ｂとの間にそれぞれ介在する。
【００６６】
図６は、本発明による電流制御素子の第４の実施の形態の断面図である。本実施の形態では、カソード６１ａ，６１ｂが共に絶縁層６２の上に形成されている。また、変形可能層６３ａ，６３ｂを反強誘電材料によって構成し、アクチュエータ・コモン電極６４ａ，６４ｂには所定の電圧ＶＣが印加され、アクチュエータ駆動電極６５ａ，６５ｂには可変電圧ＶＤが印加される。
【００６７】
図７は、アクチュエータ駆動電極の電圧とアクチュエータ・コモン電極の電圧との差と、アクチュエータの変位量ｘ３との間の関係を示す図である。図示したように、電圧ＶＤと電圧ＶＣとの差をＶＤＡより小さい範囲で変化させた場合、変位量ｘ３が変化する個所が存在し（領域Ａ）、電圧ＶＤと電圧ＶＣとの差をＶＤＡとＶＤＢの間で変化させた場合、変位量ｘ３は一定のままであり（領域Ｂ）、電圧ＶＤと電圧ＶＣとの差をＶＤＢより大きく変化させた場合、変位量ｘ３が変化する個所が存在する（領域Ｃ）。
【００６８】
領域Ａの変位量ｘ３が変化する個所では、カソード６１ａ，６１ｂがグリッド６６から離間して、プレート電流が減少する。領域Ｂでは、アクチュエータは変位状態を維持する。領域Ｃの変位量ｘ３が変化する個所では、カソード６１ａ，６１ｂがグリッド６６に接近して、プレート電流が増大する。
【００６９】
したがって、電圧ＶＤと電圧ＶＣとの差をＶＤＡとＶＤＢの間に設定する、例えば、電圧ＶＣを−ＶＤＸに設定して電圧ＶＤが零近傍の値となるようにすると、アクチュエータは、アクチュエータ駆動電極６５ａ，６５ｂに電圧を継続的に印加することなく変位状態を維持する。その結果、アクチュエータ又はそれを含む回路の抵抗成分による電力の消費がほとんどなくなり、消費電力を更に低減させることができる。何故ならば、アクチュエータ・コモン電極側は、一定電圧を保持する為の回路であり、電圧ＶＣを−ＶＤＸに保持しても、それによる消費電力の増加はないことに加え、アクチュエータ駆動電極側は、トランジスタ等の部品で主に構成される駆動回路であり、この部分では、電力を消費する抵抗成分が多く含まれるので、電圧ＶＤを零近傍にすることが消費電力の低減となるからである。
【００７０】
なお、電界が加えられると凹状に屈曲変位する圧電材料によって変形可能層６３ａ，６３ｂを構成した場合についても、同様な特性を得ることができるが、この場合、領域Ａでは、カソード６１ａ，６１ｂがグリッド６６に接近して、プレート電流が増大し、かつ、領域Ｃでは、カソード６１ａ，６１ｂがグリッド６６から離間して、プレート電流が減少する。
【００７１】
図６及び７を用いて説明したような特徴を有する電流制御素子は、アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切替を行うスイッチング素子を更に具えることが好ましく、これによって、アクチュエータの変位動作と変位状態の維持との切替が良好に行うことができるので、アクチュエータの変位状態を維持するために第２電極に電圧を継続的に印加する必要がなくなり、消費電力を更に低減させることができる。また、アクチュエータの変位動作及び変位状態の維持のために課されるアクチュエータ材料の選択の際の制約がなくなるので、アクチュエータ材料の選択の際の制約が緩和される。以下、スイッチング素子を更に具える場合について説明する。
【００７２】
図８は、スイッチング素子を具える電流制御素子を行列配置した例を示す図である。これは、スイッチング素子を具える電流制御素子のアレイ７１と、ワード線駆動回路７２と、データ線駆動回路７３と、電源部７４と、ワード線駆動回路７２及びデータ線駆動回路７３に制御信号を供給する信号制御回路７５とを具える。
【００７３】
ワード線駆動回路７２は、行数に対応する本数のワード線７６に選択的に駆動信号を供給して、１行単位に電流制御素子のアクチュエータを順次選択する。データ線駆動回路７３は、列数に対応する本数のデータ線７７にパラレルにデータ信号を出力して、ワード線駆動回路７２で選択された行のスイッチング素子にそれぞれデータ信号を供給する。
【００７４】
電源部７４は、ワード線駆動回路７２に対して、その内部の論理回路における演算用の論理電源電圧と、２種類のワード線用電源電圧とを供給し、データ線駆動回路７３に対して、上記論理電源電圧と、２種類のデータ線用電源電圧とを供給する。
【００７５】
図９は、スイッチング素子としてトランジスタを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図であり、図１０は、スイッチング素子としてトランジスタを使用した電流制御素子の上面図である。この場合、電流制御素子８１の各々は、アクチュエータ８２と、トランジスタ８３とを有する。
【００７６】
図１０において、実線で示すようなアクチュエータ駆動電極８４の平面形状、一点鎖線で示すような変形可能層８５の平面形状及び破線で示すようなアクチュエータ・コモン電極８６の外周形状を矩形とする。この場合、変形可能層８５の平面形状の面積を、アクチュエータ・コモン電極８６の外周形状の面積よりも大きくするとともに、アクチュエータ駆動電極８４の平面形状の面積よりも小さくする。
【００７７】
アクチュエータ駆動電極８４は、コンタクト部８８を通じてトランジスタ８３のソース／ドレイン領域８７Ａに接続される。ワード線７６は、コンタクト部８９を通じてトランジスタ８３のゲート電極に接続される。データ線７７は、コンタクト部９０を通じてドレイン／ソース領域８７Ｂに接続される。また、ワード線７６とデータ線７７との交差部には、これらワード線７６とデータ線７７とを絶縁するためにシリコン酸化膜、ガラス膜、樹脂膜等から構成した絶縁膜９１が介在している。
【００７８】
ワード線駆動回路７２によって１行が選択されると、その行に関するトランジスタ８３が全てオンになり、これによって、データ線駆動回路７３を通じて供給されたデータ信号は、トランジスタ８３のチャネル領域を通じてアクチュエータ駆動電極８４に供給される。
【００７９】
スイッチング素子としてトランジスタを用いた場合、上記２種類のワード線用電源電圧は、トランジスタ８３をオンにするための電圧（以下、「オン電圧」と称する。）及びそれをオフするための電圧（以下、「オフ電圧」と称する。）となる。
【００８０】
また、上記２種類のデータ線用電源電圧は、アクチュエータ８２を屈曲変位させるのに十分な電圧（以下、「動作電圧」と称する。）及びそれを元の状態に戻すのに十分な電圧（以下、「リセット電圧」と称する。）となる。なお、アクチュエータ８２の選択時に印加する動作電圧を２種類以上用意して、プレートに対するカソードの位置を複数種類設定可能にすることにより、所望のプレート電流量を得ることができる。
【００８１】
したがって、ワード線駆動回路７２及びデータ線駆動回路７３として、電圧の２値レベル（“Ｈ”又は“Ｌ”）を切り替えるだけの簡単な構成の回路、例えば、図１４Ａに示すような２個のＭＯＳＦＥＴを直列接続することによって構成したプッシュプル回路又は図１１Ｂに示すような２個のプッシュプル回路を組み合わせた回路をチャネル数と同一個数だけ有するシリアル−パラレルコンバータを用いることができる。図１１Ｂのようにデータ線駆動回路を形成することで、リセット電圧の他に２種類の動作電圧が印加可能となる。
【００８２】
図１２は、スイッチング素子としてバリスタを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図であり、図１３は、スイッチング素子としてバリスタを使用した電流制御素子の上面図である。この場合、電流制御素子１０１の各々は、アクチュエータ１０２と、バリスタ１０３とを有する。
【００８３】
図１３に示すように、ワード線７６は、アクチュエータ・コモン電極１０４に接続される。データ線７７は、破線で示したアクチュエータ駆動電極１０５に接続される。アクチュエータ・コモン電極１０４とアクチュエータ駆動電極１０５との間に、一点鎖線で示した変形可能層１０６が存在する。なお、アクチュエータ駆動電極１０５とデータ線７７との電気的な接続はスルーホール１０７を通じて行われる。
【００８４】
バリスタ１０３は、印加電圧の変化に応じて抵抗値が非線形的に変化する抵抗素子であり、例えばＳｉＣバリスタ、Ｓｉのｐｎｐバリスタ、ＺｎＯを主体としたバリスタ等によって構成され、その両端の電圧が高くなるに従って抵抗値が減少する負特性を有する。
【００８５】
ここで、バリスタ１０３の好適な特性について説明する。
先ず、オフ抵抗を、リーク電流（放電）が生じる際のアクチュエータ１０２に対する印加電圧の変動の割合が５％以内となるように設定する。オフ抵抗が非常に小さい場合、アクチュエータ１０２に蓄積された電荷が放電され、アクチュエータ１０２が変位状態を維持することができなくなる。アクチュエータ１０２に対する印加電圧の変動の割合は、バリスタ１０３の静電容量の分圧による変動の割合（５％）とリーク電流に起因する放電による変動の割合との和によって表される。
【００８６】
オフ抵抗をこのように設定することによって、ＣＲ時定数が比較的大きくなり、それに伴うローパスフィルタ効果によって、アクチュエータ１０２に対する印加電圧は、平滑化されてほぼ一定値に維持される。その結果、アクチュエータ１０２は変位状態を維持する。
【００８７】
一方、バリスタ１０３のオン抵抗は、アクチュエータ１０２に対する印加電圧が規定の電圧の９５％まで立ち上がる値に設定される。バリスタ１０３の一方の電極にオン信号が供給されると、アクチュエータ１０２への印加電圧は、急峻に立ち上がって、規定の電圧の９５％まで瞬時に到達する。したがって、アクチュエータ１０２は、瞬時に一方向へ屈曲変位する。
【００８８】
図１３に示す例では、アクチュエータ１０２、バリスタ１０３及びワード線７６を、基板の表面上に形成し、その裏面にデータ線７７を形成するが、図１４Ａ及び１４Ｂに示すように、アクチュエータ１０２及びワード線７６を、基板の表面上に形成し、その裏面にバリスタ１０３及びデータ線７７を形成することもできる。
【００８９】
図１５に示す構成を有する場合、図示しない複数のアクチュエータを一方の面上に形成した第１基板１１１と、両面に電極１１２ａ，１１２ｂを形成した第２基板１１３とを設ける。第１基板１１１の一方の面から他方の面まで貫通したスルーホールを複数のアクチュエータに対してそれぞれ形成し、これらスルーホールに対する他方の面に電極パッド１１４をそれぞれ設ける。すなわち、これら電極パッド１１４は、一方の面に設けられたアクチュエータに対応した位置に設けられる。
【００９０】
電極パッド１１４は、電極１１２の対応する位置にそれぞれ形成される。第２基板１１３を構成する材料を適切に選択することによって、第１基板１１１に形成されたアクチュエータに対応したバリスタの機能を有することができる。
【００９１】
第２基板１１３に設けられた電極のうち、バリスタ機能を必要としない電極１１５、例えばワード線７６の取出し電極１１５は、スルーホール１１６を用いて第１基板１１１の他方の面に形成されたワード線７７の取出し用の電極パッド１１７に接続される。
【００９２】
電極パッド１１４を設けた第１基板１１１の面を、電極１１２ｂを設けた第２基板１１３の面に張り合わせるに当たり、電極パッド１１４及びそれに対応する電極１１２ｂを、半田、導電性樹脂等を用いて貼り合わせる。これによって、アクチュエータのアクチュエータ駆動電極及びデータ線７７は、バリスタ１０３を通じて電気的に接続される。
【００９３】
第２基板１１３の厚さは、要求されるバリスタ電圧に応じて決定され、バリスタ１０３の電極の表面積は、要求される静電容量及び電流容量から決定される。
【００９４】
電極１１２ａ，１１２ｂとそれに近接する同一面上の電極１１２ａ，１１２ｂとの間のリーク電流を低減するとともに、電極１１２ａ，１１２ｂの配置の自由度を高めるために、例えば、電極１１２ａ，１１２ｂとそれに近接する同一面上の電極１１２ａ，１１２ｂとの間に溝を形成し、又は第２基板１１３を構成する材料の粒径を小さくして、第２基板１１３の厚さを小さくする。
【００９５】
電極１１２ａ，１１２ｂとそれに近接する同一面上の電極１１２ａ，１１２ｂとの間に溝を形成した場合、電極１１２ａ，１１２ｂとそれに近接する同一面上の電極１１２ａ，１１２ｂとの間の距離が実質的に増大し、バリスタ電圧が高くなる。それに対して、第２基板１１３を構成する材料の粒径を小さくして第２基板１１３の厚さを小さくした場合、電極１１２ａと電極１１２ｂとの間で所定のバリスタ電圧を維持しながら、電極１１２ａ，１１２ｂとそれに近接する同一面上の電極１１２ａ，１１２ｂとの間のバリスタ電圧が高くなる。
【００９６】
このように、アクチュエータ１０２を形成した第１基板１１１の他に、バリスタ１０３を構成するための第２基板１１３を設け、第１基板１１１を第２基板１１３に貼り合わせるようにしているので、アクチュエータ１０２とデータ線７７との間にバリスタ１０３を接続するための配線構造が非常に簡単になり、装置全体のサイズを小さくできるとともに、歩留まりの向上、製造コストの低減等の観点から非常に有利なものとなる。
【００９７】
なお、スイッチング素子としてバリスタを用いた場合、図３及び４に示したような電極構造を採用することができる。
【００９８】
図１６は、スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図であり、図１７は、スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子の断面図であり、図１８は、スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子の上面図である。この場合、電流制御素子１１１の各々は、アクチュエータ１１２と、圧電リレー１１３とを有する。
【００９９】
図１７及び１８に示すように、アクチュエータ１１２に隣接した位置に圧電リレー１１３が配置され、アクチュエータ１１２の基板の内部には、アクチュエータ１１２を構成するためにスペース１１４の他に、圧電リレー１１３を構成するためのスペース１１５が設けられている。スペース１１５も、図示しない貫通孔を通じて外部と連通している。
【０１００】
この場合、スペース１１５が形成されている部分の厚さを、それ以外の部分よりも小さくし、その結果、スペース１１５が形成されている部分は、外部応力に対して振動を受けやすい構造となっており、圧電リレー１１３の振動部として機能し、それ以外の部分は、圧電リレー１１３の振動部を支持する圧電リレー１１３の固定部として機能する。
【０１０１】
圧電リレー１１３は、図１７及び１８に示すように、変形可能層１１６と、その下に形成された電極１１７と、ワード線７６に接続するための電極１１８と、その上に形成された絶縁層１１９と、その上に形成された電極１２０と、それに対向する接地電極１２１とを具える。なお、これらの電極のうち、電極１１７は、アクチュエータ駆動電極としての役割も果たし、電極１２０は、アクチュエータ・コモン電極としての役割も果たす。
【０１０２】
図１９は、スイッチング素子として圧電リレーを使用した他の電流制御素子の断面図である。本例は、基板１２２の一方の面にアクチュエータ１１２を形成するとともに、他方の面に圧電リレー１１３を形成する。
【０１０３】
この場合、アクチュエータ１１２及び圧電リレー１１３に対応する個所にスペース１２３及び１２４をそれぞれ形成する。また、スイッチング専用のデータ線１２５を、基板１２２の他方の面に更に設ける。さらに、圧電リレー１１３の上に形成される電極１２６を、基盤１２２に形成されたスルーホール１２７を通じて配線し、電極１２６に選択的に接触する接地電極１２８を、基板１２２の下方に配置されたプリント配線基板１２９に形成する。
【０１０４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、本発明による電流制御素子は、サイリスタなどの大出力電流用スイッチとしても使用することができる。また、他の種類の多極管を構成することもでき、例えば、五極管を構成する場合、従来の五極管に対してグリッドの個数を１個省略した構造によって構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電流制御素子の第１の実施の形態の断面図である。
【図２】電極の電圧差とカソードーグリッド間距離との関係を示す図である。
【図３】電極の電圧差とプレート電流との関係を示す図である。
【図４】本発明による電流制御素子の第２の実施の形態の断面図である。
【図５】本発明による電流制御素子の第３の実施の形態の断面図である。
【図６】本発明による電流制御素子の第４の実施の形態の断面図である。
【図７】アクチュエータ駆動電極の電圧とアクチュエータ・コモン電極の電圧との差と、アクチュエータの変位量との間の関係を示す図である。
【図８】スイッチング素子を具える電流制御素子を行列配置した例を示す図である。
【図９】スイッチング素子としてトランジスタを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図である。
【図１０】スイッチング素子としてトランジスタを使用した電流制御素子の上面図である。
【図１１】ワード線駆動回路及びデータ線駆動回路で使用される回路の例を示す図である。
【図１２】スイッチング素子としてバリスタを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図である。
【図１３】スイッチング素子としてバリスタを使用した電流制御素子の上面図である。
【図１４】スイッチング素子としてバリスタを使用した他の電流制御素子の上面図である。
【図１５】図１４Ａ又は１４Ｂに示す電流制御素子を構成する方法を説明するための図である。
【図１６】スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子のアレイの一例を示す図である。
【図１７】スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子の断面図である。
【図１８】スイッチング素子として圧電リレーを使用した電流制御素子の上面図である。
【図１９】スイッチング素子として圧電リレーを使用した他の電流制御素子の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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