(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を検出するための装置であって、
ガラス基板と、
第１の電極層であり、前記ガラス基板上に配設された第１の部分と、前記ガラス基板上に吊るされた第２の部分とを有する第１の電極層と、
前記第１の電極層上に配設された第１の圧電層と、
前記第１の圧電層上に配設された第２の電極層と、
前記第２の電極層上に配設された第２の圧電層と、
前記第２の圧電層上に配設された第３の電極層と、
前記第３の電極層の少なくとも一部分上に配設された弾性層と
を備え、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、前記第１の圧電層中の第１の歪みと、前記第２の圧電層中の第２の歪みとを発生させるように構成され、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、パドル領域と音波に応答して屈曲するように構成された屈曲領域とを含み、前記パドル領域の幅が前記屈曲領域の幅よりも大きい、装置。
【請求項２】
前記弾性層が、前記第１の電極層と、前記第１の圧電層と、前記第２の電極層と、前記第２の圧電層と、前記第３の電極層との中立面を変更する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記弾性層が、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ケイ素、ケイ素、窒化アルミニウム、金属、およびポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の圧電層の厚さまたは前記第２の圧電層の厚さのうちの少なくとも１つが、約０．２５〜５マイクロメートルである、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の電極層の厚さ、前記第２の電極層の厚さ、または前記第３の電極層の厚さのうちの少なくとも１つが、約５０〜３００ナノメートルである、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の圧電層および前記第２の圧電層のうちの少なくとも１つが、窒化アルミニウムを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の電極層、前記第２の電極層、または前記第３の電極層が、銅、白金、モリブデン、タングステン、ルテニウム、金、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項１０から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
音を検出するための装置であって、
ガラス基板と、
第１の電極層であり、前記ガラス基板上に取り付けられた第１の部分と、前記ガラス基板から切り離された第２の部分とを有する第１の電極層と、
前記第１の電極層上に配設された第１の圧電層と、
前記第１の圧電層上に配設された第２の電極層と、
前記第２の電極層上に配設された弾性層と、
前記弾性層上に配設された第３の電極層と、
前記第３の電極層上に配設された第２の圧電層と、
前記第２の圧電層上に配設された第４の電極層と
を備え、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、前記第１の圧電層中の第１の歪みと、前記第２の圧電層中の第２の歪みとを発生させるように構成され、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、パドル領域と音波に応答して屈曲するように構成された屈曲領域とを含み、前記パドル領域の幅が前記屈曲領域の幅よりも大きい、装置。
【請求項１４】
前記弾性層が、前記第１の電極層と、前記第１の圧電層と、前記第２の電極層と、前記第３の電極層と、前記第２の圧電層と、前記第４の電極層との中立面を変更する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
音を検出するための装置であって、
ガラス基板と、
第１の電極層であり、前記ガラス基板上に配設された第１の部分と、前記ガラス基板から切り離された第２の部分とを有する第１の電極層と、
前記第１の電極層上に配設された第１の圧電層と、
前記圧電層上に配設された第２の電極層と、
前記第２の電極層の少なくとも一部分上に配設された第２の圧電層であり、前記第１の圧電層および前記第２の圧電層は同じ圧電材料を含む、第２の圧電層と
を備え、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、前記第１の圧電層中の歪みを発生させるように構成され、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、パドル領域と音波に応答して屈曲するように構成された屈曲領域とを含み、前記パドル領域の幅が前記屈曲領域の幅よりも大きい、装置。
【請求項１６】
前記第２の圧電層が、前記第１の電極層と、前記第１の圧電層と、前記第２の電極層との中立面を変更する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に配設された第１の電極層と、
第２の電極層であり、前記ガラス基板上に配設された第１の部分と、前記第１の電極層および前記ガラス基板上に吊るされた第２の部分とを有する第２の電極層と、
前記第２の電極層上に配設された圧電層と、
前記圧電層上に配設された第３の電極層と、
前記第３の電極層の少なくとも一部分上に配設された弾性層と
を備え、
前記第２の電極層の前記第２の部分が、前記圧電層中の歪みを発生させるように、かつ、前記第２の電極層と前記第１の電極層との間の距離を変化させるように構成され、
前記第２の電極層の前記第２の部分が、パドル領域と音波に応答して屈曲するように構成された屈曲領域とを含み、前記パドル領域の幅が前記屈曲領域の幅よりも大きい、装置。
【請求項１８】
前記弾性層が、前記第２の電極層と、前記第１の圧電層と、前記第３の電極層との中立面を変更する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の電極層および前記第１の電極層が、前記第２の電極層と前記第１の電極層との間の前記距離の変化に応答して、容量性信号を発生させるように構成される、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の電極層と前記第１の電極層との間の前記距離が、前記第２の電極層と前記第１の電極層との間に印加されたバイアス電圧によって変化させられるように構成される、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
音響マイクロフォンを形成する方法であって、
ガラス基板上に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層上および前記ガラス基板上に第１の電極層を形成するステップと、
前記第１の電極層上に第１の圧電層を形成するステップと、
前記第１の圧電層上に第２の電極層を形成するステップであり、前記第１の電極層および前記第２の電極層は、前記第１の圧電層中で誘起された歪みによって発生させられた電圧を感知するように構成されるステップと、
前記第２の電極層上に第２の圧電層を形成するステップと、
前記第１の電極層の第１の部分が前記ガラス基板上に残り、かつ前記第１の電極層の第２の部分が前記ガラス基板上に吊るされるように、前記犠牲層を除去するステップと
を含み、
前記第１の電極層の前記第２の部分が、パドル領域と音波に応答して屈曲するように構成された屈曲領域とを含み、前記パドル領域の幅が前記屈曲領域の幅よりも大きい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年８月３０日に出願された「ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ  ＯＮ  ＧＬＡＳＳ」と題する米国特許出願第１３／２２１，７９１号（代理人整理番号ＱＵＡＬＰ０５３Ｂ／１０１７１８Ｕ２）の優先権を主張する。本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年８月３０日に出願された「ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ  ＯＮ  ＧＬＡＳＳ」と題する米国特許出願第１３／２２１，６７６号（代理人整理番号ＱＵＡＬＰ０５３Ａ／１０１７１８Ｕ１）に関連する。
【０００２】
本開示は、電気機械システムデバイスに関し、より詳細には、電気機械マイクロフォンデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素（たとえば、ミラー）と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００４】
１つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００５】
別のタイプの電気機械システムデバイスは、マイクロフォンである。マイクロフォンは、音波を電気信号に変換するデバイスである。いくつかの実施態様では、マイクロフォンの構成要素が音波と相互作用し、この相互作用が電気信号を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１３／０４８，７６８号
【特許文献２】米国特許出願第１３／０４８，７９８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。
【０００８】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、音を検出するための装置を含む。この装置は、ガラス基板と、第１の電極層とを含む。第１の電極層の第１の部分は、ガラス基板上に配設され、第１の電極層の第２の部分は、ガラス基板上に吊るされる。第１の電極層上に第１の圧電層が配設される。第１の圧電層上に第２の電極層が配設される。第２の電極層上に第２の圧電層が配設される。第２の圧電層上に第３の電極層が配設される。第３の電極層の少なくとも一部分上に弾性層が配設される。第１の電極層の第２の部分は、第１の圧電層中の第１の歪みと、第２の圧電層中の第２の歪みとを発生させるように構成される。
【０００９】
本開示で説明する主題の別の発明的態様もまた、ガラス基板と第１の電極層とを含む、音を検出するための装置において実施され得る。第１の電極層の第１の部分は、ガラス基板上に取り付けられ、第１の電極層の第２の部分は、ガラス基板から切り離される。第１の電極層上に第１の圧電層が配設される。第１の圧電層上に第２の電極層が配設される。第２の電極層上に弾性層が配設される。弾性層上に第３の電極層が配設される。第３の電極層上に第２の圧電層が配設される。第２の圧電層上に第４の電極層が配設される。第１の電極層の第２の部分は、第１の圧電層中の第１の歪みと、第２の圧電層中の第２の歪みとを発生させるように構成される。
【００１０】
本開示で説明する主題の別の発明的態様もまた、ガラス基板と第１の電極層とを含む、音を検出するための装置において実施され得る。第１の電極層の第１の部分は、ガラス基板上に配設され、第１の電極層の第２の部分は、ガラス基板から切り離される。第１の電極層上に第１の圧電層が配設される。圧電層上に第２の電極層が配設される。第２の電極層の少なくとも一部分上に第２の圧電層が配設される。第１の圧電層および第２の圧電層は、同じ圧電材料を含む。第１の電極層の第２の部分は、第１の圧電層中の歪みを発生させるように構成される。
【００１１】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ガラス基板と、ガラス基板上に配設された第１の電極層と、第２の電極層とを含む装置において実施され得る。第２の電極層の第１の部分は、ガラス基板上に配設され、第２の電極層の第２の部分は、ガラス基板上に吊るされる。第２の電極層上に圧電層が配設される。圧電層上に第３の電極層が配設される。第３の電極層の少なくとも一部分上に弾性層が配設される。第２の電極層の第２の部分は、圧電層中の歪みを発生させるように、かつ、第２の電極層と第１の電極層との間の距離を変化させるように構成される。
【００１２】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ガラス基板上に犠牲層を形成するステップを含む、音響マイクロフォンを形成する方法において実施され得る。犠牲層上およびガラス基板上に第１の電極層が形成される。第１の電極層上に第１の圧電層が形成される。第１の圧電層上に第２の電極層が形成される。第１の電極層および第２の電極層は、第１の圧電層中で誘起された歪みによって発生させられた電圧を感知するように構成される。第２の電極層上に第２の圧電層が形成される。犠牲層が除去される。第１の電極層の第１の部分は、ガラス基板上に残り、第１の電極層の第２の部分は、ガラス基板上に吊るされる。
【００１３】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す図である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。
【図３】図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す図である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示す図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す図である。
【図６Ａ】図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示す図である。
【図６Ｂ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図である。
【図６Ｃ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図である。
【図６Ｄ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図である。
【図６Ｅ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例を示す図である。
【図７】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図である。
【図８Ａ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例を示す図である。
【図９Ａ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図９Ｂ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ａおよび図９Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォンとともに使用され得る、代替カバーガラスの一例を示す図である。
【図１０Ａ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１０Ｂ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１１Ａ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１１Ｂ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１２Ａ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１２Ｂ】カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの一例を示す図である。
【図１３】ガラスカプセル化マイクロフォンのための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す図である。
【図１４Ａ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１４Ｂ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１５Ａ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１５Ｂ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１６Ａ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１６Ｂ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１７Ａ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１７Ｃ】電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の一例を示す図である。
【図１８】感知素子を形成する方法を示す流れ図の一例を示す図である。
【図１９Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。
【図１９Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
【００１６】
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より具体的には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（たとえば、オドメータディスプレイなど）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメーター、パッケージング（たとえば、電気機械システム（ＥＭＳ）、ＭＥＭＳおよび非ＭＥＭＳ）、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、運動感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００１７】
本明細書で説明するいくつかの実施態様は、ガラスカプセル化マイクロフォンに関する。いくつかの実施態様では、ガラスカプセル化マイクロフォンは、ガラス基板と、電気機械マイクロフォンデバイスと、集積回路デバイスと、カバーガラスとを含む。カバーガラスは、エポキシ、ガラスフリット、または金属ボンドリング（ｍｅｔａｌ  ｂｏｎｄ  ｒｉｎｇ）などの接着剤を用いてガラス基板に結合され得る。
【００１８】
カバーガラスは、いくつかの構成のいずれかを有し得る。たとえば、カバーガラスは、カバーガラスがガラス基板の表面に結合されるとき、キャビティを形成する凹部を含み得る。凹部はまた、ガラスカプセル化マイクロフォンの縁部に開口を形成し得、この開口は、音波が電気機械マイクロフォンデバイスと相互作用することを可能にし得る開口部を設ける。別の例として、カバーガラスは、カバーガラスがガラス基板の表面に結合されるとき、２つのキャビティを形成する２つの凹部を含み得る。一方のキャビティは、集積回路デバイスを収容し得、一方のキャビティは、電気機械マイクロフォンデバイスを収容し得る。カバーガラスのさらなる構成については、本明細書で説明する。
【００１９】
本明細書で説明するいくつかの実施態様は、電気機械マイクロフォンデバイスのための圧電感知素子に関する。いくつかの実施態様では、圧電感知素子は、ガラス基板と、電極層と、圧電層と、弾性層とを含む。圧電感知素子中の圧電層は、圧電層中で歪みを生じる音波に応答して電圧を発生させ得る。圧電感知素子は、音波を電気信号に変換し得る。弾性層は、圧電感知素子の中立面を変更するように働き得る。
【００２０】
圧電感知素子は、任意の数の様々な構成を含み得る。たとえば、圧電感知素子は、第１の電極層と、第１の電極層上の第１の圧電層と、第１の圧電層上の第２の電極層と、第２の電極層上の第２の圧電層とを含み得る。第１の圧電層は、音波からの誘起歪みに応答して電圧を発生させ得る。第２の圧電層は、第１の圧電層が電圧を発生させ得るように、圧電感知素子の中立面を変更するように働き得る。ハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、圧電感知素子のさらなる構成については、本明細書で説明する。
【００２１】
本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実施され得る。一般に、ガラスカプセル化マイクロフォンは、低コスト、小型、ロープロファイル、および低消費電力のマイクロフォンを提供し得る。いくつかの実施態様では、ガラスカプセル化マイクロフォンは、指向性マイクロフォン、または周囲雑音に反応しないマイクロフォンであり得る。いくつかの実施態様では、ガラスカプセル化マイクロフォンは、電気機械マイクロフォンデバイスがなお音を感知可能であるように、集積回路デバイスを周囲の状態から隔離し得る。
【００２２】
一般に、圧電感知素子をもつ電気機械マイクロフォンデバイスは、他の電気機械マイクロフォンデバイスと比較して、機械的頑強さ、より低コスト、および向上した性能を提供し得る。本明細書で説明する圧電感知素子の実施態様は、線形応答、増加したダイナミックレンジ、向上した感度、および作製しやすさを提供し得る。
【００２３】
さらに、ガラス基板上に作製されるマイクロフォンは、同じくガラス基板上に作製されるディスプレイおよび他のデバイスに適合し得、その理由は、マイクロフォンが他のデバイスと一緒に作製され、または別個のデバイスとして取り付けられ得、その組合せが調和した熱膨張特性を有するからである。採用される材料は、リフローはんだ付けまたはウェーブはんだ付けでデバイスをプリント回路板に取り付けることを可能にする、高いサーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｕｄｇｅｔ）を生じ得る。圧電感知素子をもつマイクロホニックセンサーは、部分的には、マイクロフォンに当たる音響音波が、好適な電子回路を用いて容易に増幅され得る電荷を発生させるので、低電力の利点を提供し得る。いくつかの実施態様では、電子回路がシリコンから作製され、シリコンダイが薄くされ、圧電感知素子がその上に形成されたガラス基板に取り付けられ、感知素子のための短い信号経路がもたらされる。いくつかの他の実施態様では、ガラスカバーがマイクロホニック感知素子およびシリコンダイの上に配置され、音がガラスカバー中の部分を貫通することを可能にしながら、感知素子およびシリコンダイのための保護がもたらされる。
【００２４】
説明する実施態様が適用され得る好適な電気機械システム（ＥＭＳ）またはＭＥＭＳデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
【００２５】
図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
【００２６】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲外の光（たとえば、赤外光）を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００２７】
図１中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖ０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ１２の両端間に印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
【００２８】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光を示す矢印１３と、左側のＩＭＯＤ１２から反射する光１５とを用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ＩＭＯＤ１２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長を決定することになる。
【００２９】
光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その（１つまたは複数の）層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム（Ｃｒ）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、より伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで運ぶ（ｂｕｓ）ように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または伝導性／吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００３０】
いくつかの実施態様では、光学スタック１６の（１つまたは複数の）層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００３１】
いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のＩＭＯＤ１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ＩＭＯＤ１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００３２】
図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００３３】
プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示したＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。
【００３４】
図３は、図１の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。ＭＥＭＳ干渉変調器の場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込みプロシージャが、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、たとえば、約１０ボルトの電位差を必要とし得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図１に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくＩＭＯＤピクセルに流れ込まない。
【００３５】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００３６】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ピクセルの両端間の電位差）は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００３７】
図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧（ｒｅｌｅａｓｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照。開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【００３８】
高い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｈまたは低い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｌなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤは緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｎｇ）、すなわち、高いＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００３９】
高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈまたは低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳＨの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳＬの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳＨは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳＬは変調器の状態に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００４０】
いくつかの実施態様では、常に変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番（すなわち、書込みプロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００４１】
図５Ａは、図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図２の３×３アレイに印加され得、これは、図５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図５Ａ中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００４２】
第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣＲＥＬ−緩和、およびＶＣＨＯＬＤ＿Ｌ−安定）、セグメントライン１、２および３に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
【００４３】
第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。
【００４４】
第３のライン時間６０ｃ中に、コモンライン１は、コモンライン１上に高いアドレス電圧７４を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および２に沿って印加されるので、変調器（１，１）および（１，２）の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく（すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた）、変調器（１，１）および（１，２）は作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメントライン３に沿って印加されるので、変調器（１，３）の両端間のピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００４５】
第４のライン時間６０ｄ中に、コモンライン１上の電圧は、高い保持電圧７２に戻り、コモンライン１に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン２上の電圧は低いアドレス電圧７８に減少される。高いセグメント電圧６２がセグメントライン２に沿って印加されるので、変調器（２，２）の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部（ｌｏｗｅｒ  ｅｎｄ）を下回り、変調器（２，２）が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および３に沿って印加されるので、変調器（２，１）および（２，３）は緩和位置にとどまる。コモンライン３上の電圧は、高い保持電圧７２に増加し、コモンライン３に沿った変調器を緩和状態のままにする。
【００４６】
最後に、第５のライン時間６０ｅ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２にとどまり、コモンライン２上の電圧は低い保持電圧７６にとどまり、コモンライン１および２に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン３上の電圧は、コモンライン３に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧７４に増加する。低いセグメント電圧６４がセグメントライン２および３上に印加されるので、変調器（３，２）および（３，３）は作動するが、セグメントライン１に沿って印加された高いセグメント電圧６２は、変調器（３，１）が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第５のライン時間６０ｅの終わりに、３×３ピクセルアレイは、図５Ａに示す状態にあり、他のコモンライン（図示せず）に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００４７】
図５Ｂのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ（すなわち、ライン時間６０ａ〜６０ｅ）は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると（また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると）、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００４８】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ａ〜図６Ｅは、可動反射層１４とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図６Ａは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層１４が、基板２０から直角に延在する支持体１８上に堆積される、図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図６Ｂでは、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図６Ｃに示す実施態様は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００４９】
図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）１４ａを含む、ＩＭＯＤの別の例を示している。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるように、下側静止電極（すなわち、図示のＩＭＯＤにおける光学スタック１６の一部）からの可動反射層１４の分離を可能にする。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る伝導性層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、伝導性層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配設され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａは、伝導性であることがあり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと伝導性層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で伝導性層１４ａ、１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａおよび伝導性層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００５０】
図６Ｄに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造２３をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において（たとえば、ピクセル間にまたはポスト１８の下に）形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造２３は、光吸収器として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ２層と、反射体およびバス層として働く、アルミニウム合金とを含み、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さである。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ２層の場合は、カーボンテトラフルオロメタン（ＣＦ４）および／または酸素（Ｏ２）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク２３はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層３５が、ブラックマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００５１】
図６Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤの別の例を示している。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実施態様は支持ポスト１８を含まない。代わりに、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック１６は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
【００５２】
図６Ａ〜図６Ｅに示す実施態様などの実施態様では、ＩＭＯＤは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板２０の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図６Ｃに示す変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａ〜図６Ｅの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００５３】
図７は、干渉変調器のための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａ〜図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス８０は、図７に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図１および図６に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実施され得る。図１、図６および図７を参照すると、プロセス８０はブロック８２において開始し、基板２０上への光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０上で形成されたそのような光学スタック１６を示している。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック１６の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図８Ａでは、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の金属層（たとえば、１つまたは複数の反射層および／または伝導性層）上に堆積された副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００５４】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６上への犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で（たとえば、ブロック９０において）除去され、したがって、犠牲層２５は、図１に示した得られた干渉変調器１２には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６上で形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック１６上での犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図１および図８Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理蒸着（ＰＶＤ、たとえば、スパッタリング）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、熱化学蒸着（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００５５】
プロセス８０はブロック８６において続き、支持構造、たとえば、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８の形成を伴う。ポスト１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングすることと、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト１８を形成するために開口中に材料（たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素）を堆積させることとを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト１８の下側端部が図６Ａに示すように基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在することがある。代替的に、図８Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５は通るが、光学スタック１６は通らないで、延在することがある。たとえば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５上に支持構造材料の層を堆積させることと、パターニングして犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分を除去することとによって形成され得る。支持構造は、図８Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００５６】
プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図６および図８Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングプロセスとともに、１つまたは複数の堆積プロセス、たとえば、反射層（たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金）堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層１４は、図８Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実施態様では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放（ｕｎｒｅｌｅａｓｅｄ）」ＩＭＯＤと呼ばれることもある。図１に関して上記で説明したように、可動反射層１４は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００５７】
プロセス８０はブロック９０において続き、キャビティ、たとえば、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９の形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体ＸｅＦ２から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層２５をさらすことによって、除去され得る。エッチング可能な犠牲材料およびエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングによる他の組合せも使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【００５８】
電気機械システムデバイスの別の例は、マイクロフォンである。上述したように、マイクロフォンは、一般に、音波を電気信号に変換するデバイスである。いくつかの実施態様では、ワイドダイナミックレンジと、人間が聞き取れる周波数に及ぶ周波数応答とを有する、小型のマイクロフォンが使用され得る。いくつかの実施態様では、１つ、２つ、または複数のマイクロフォンが、ＩＭＯＤディスプレイデバイスなど、１つまたは複数のＥＭＳデバイスに搭載、接合、または場合によっては接続され得る。いくつかの実施態様では、１つ、２つ、または複数のマイクロフォンが、ＩＭＯＤディスプレイデバイスの一部として作製され得る。
【００５９】
図９Ａおよび図９Ｂは、カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの例を示す。図９Ａは、ガラスカプセル化マイクロフォンの分解図の一例を示す。図９Ｂは、図９Ａに示すガラスカプセル化マイクロフォンの概略等角図の一例を示す。明快のために、図９Ａに示すいくつかの構成要素が、図９Ｂに示されていない。
【００６０】
図９Ａおよび図９Ｂの例に示すガラスカプセル化マイクロフォン９００は、カバーガラス９０２と、集積回路デバイス９０４と、ガラス基板９０６と、電気機械マイクロフォンデバイス９０８と、接合リング９１０とを含む。カバーガラス９０２およびガラス基板９０６を、関連する図において透明であるように示すが、カバーガラスおよびガラス基板は、透過であっても不透明であってもよい。たとえば、カバーガラスおよびガラス基板は、つや消しされ、ペイントされ、またはそれ以外で不透明にされてもよい。
【００６１】
カバーガラスは、一般に、２つの大きい実質的に平行な表面と、１つまたは複数の凹部とを有する、平面基板である。カバーガラス９０２は、図９Ａに示すように、凹部９１２を含む。カバーガラス９０２がガラス基板９０６に結合されるとき、図９Ｂに示すように、キャビティ９１３が形成される。ガラスカプセル化マイクロフォンに関して、キャビティは、ガラスカプセル化マイクロフォンの様々な構成要素を収容し得る、ガラスカプセル化マイクロフォン中の開いた容積である。キャビティ９１３は、集積回路デバイス９０４と電気機械マイクロフォンデバイス９０８とを収容する。カバーガラス９０２の凹部９１２の一部分はまた、カバーガラスの縁部にもある。カバーガラス９０２がガラス基板９０６に結合されるとき、開口９１１が形成される。開口９１１は、音波が電気機械マイクロフォンデバイス９０８と相互作用することを可能にする。いくつかの実施態様では、開口９１１は、ガラスカプセル化マイクロフォン９００によって感知されるべき周波数レンジ中の音波に対する音響遮断（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｃｕｔｏｆｆ）として働かないように設計される。たとえば、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、マイクロフォンデバイスの上の音響キャビティが音波の波長と比較して小さくなるときに発生し得る低周波音の減衰を低減するために、カバーガラス９０２の側面または縁部に近い凹部９１２に位置し得る。
【００６２】
図９Ｂに示すように、開口９１１は、ガラスカプセル化マイクロフォン９００の単一の側面にある。いくつかの実施態様では、このことは、ある程度の指向性をガラスカプセル化マイクロフォン９００に与える。たとえば、ガラスカプセル化マイクロフォン９００は、開口９１１がほぼ音の音源の方向に向いているとき、その音により反応し得る。そのような構成はまた、電気機械マイクロフォンデバイス９０８によって感知される周囲雑音をも低減し得る。いくつかの他の実施態様では、複数の開口が、ガラスカプセル化マイクロフォンの２つ以上の側面に形成され得る。
【００６３】
いくつかの実施態様では、カバーガラスの長さおよび幅は、ガラス基板の長さおよび幅と同じ、またはほぼ同じであり得る。たとえば、カバーガラスの長さは約１〜５ミリメートルであり得、カバーガラスの幅は約１〜５ミリメートルであり得る。いくつかの実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、長方形または正方形であり得る。いくつかの他の実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、円形、卵形、または別の形状であり得る。様々な実施態様では、カバーガラスは、約１００〜７００マイクロメートルの厚さ、またはより具体的には、約１００〜３００マイクロメートルの厚さ、約３００〜５００マイクロメートルの厚さ、もしくは約５００マイクロメートルの厚さであり得る。カバーガラス９０２がガラス基板９０６に結合されるとき、開口９１１は、いくつかの実施態様では、約１００〜３００マイクロメートルの高さであり得る。開口幅は、いくつかの実施態様では、カバーガラスの幅の約１／３〜１／２であり得る。たとえば、いくつかの実施態様では、開口は、約１ｍｍ幅であり得る。いくつかの実施態様では、開口は、約２０マイクロメートル幅であり得る。いくつかの他の実施態様では、開口の他の寸法もまた使用され得る。
【００６４】
いくつかの実施態様では、カバーガラス９０２がガラス基板９０６に結合されるとき、各々が、カバーガラスがガラス基板に結合されるときに形成されるキャビティ９１３の幅全体よりも小さい、複数の開口が形成され得る。たとえば、各々が約２０マイクロメートルから１００マイクロメートル幅である複数の開口が、約１ミリメートルの幅を有するキャビティとともに形成され得る。複数の開口が、カバーガラスの縁部で凹部につながるスリットをもつ、凹部を有するカバーガラスとともに形成され得る。そのようなカバーガラスがガラス基板に結合されるとき、それらのスリットは、複数の開口を形成し得る。いくつかの実施態様では、複数の開口は、格子として配置され得る。各開口は、たとえば、約１ミリメートルの長さにわたって約２０マイクロメートルから１００マイクロメートル幅であり得る。いくつかの実施態様では、いくつかのより小さい開口が、埃、汚れ、または他の環境要素に対する、電気機械マイクロフォンデバイス９０８のための保護をもたらし得る。
【００６５】
集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの出力を感知するように構成され得、ガラス基板９０６上に配設され得る。いくつかの実施態様では、集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８から感知された出力に信号処理を実行し得る。いくつかの実施態様では、集積回路デバイス９０４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり得る。いくつかの実施態様では、集積回路デバイス９０４は、ガラス基板９０６上の適切なボンドパッドにフリップチップまたはワイヤボンドされる。いくつかの他の実施態様では、集積回路デバイス９０４は、ガラス基板９０６の表面上に作製され得る。
【００６６】
ガラス基板９０６は、一般に、２つの実質的に平行な表面である上面９２６ａと底面９２６ｂとを有する、平面基板である。スルーガラスビア９２２は、ガラス基板９０６を通して上面９２６ａと底面９２６ｂとの部分間に伝導性経路をもたらす。上面９２６ａ上の伝導性の上側トレース９２４は、スルーガラスビア９２２を上側ボンドパッド９２７ａに接続し、上側パッド９２７ａが、集積回路デバイス９０４への接続のために使用され得る。底面９２６ｂ上の下側ボンドパッド９２７ｂは、スルーガラスビア９２２への下側電気接続をもたらす。電気機械マイクロフォンデバイス９０８および集積回路デバイス９０４は、ガラス基板９０６上の上側トレース９２４によって直接または間接的にスルーガラスビア９２２のうちの１つまたは複数に電気的に接続され得る。図示の例では、上側トレース９２８は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８をボンドパッド９２９に接続し、ボンドパッド９２９は、集積回路デバイス９０４への接続のために使用され得る。スルーガラスビア９２２は、このようにして、ガラス基板９０６の一方の側面の１つまたは複数のトレース、ボンドパッド、集積回路デバイス、電気機械マイクロフォンデバイス、および／または他の構成要素から、反対の側面の１つまたは複数のトレース、ボンドパッド、および／または他の構成要素への直接的な電気接続をもたらす。
【００６７】
ガラス基板９０６に関連するスルーガラスビア９２２、トレース９２４、ならびにボンドパッド９２７ａおよび９２７ｂの特定の配置は、１つの可能な配置の一例であり、他の配置が可能であることは当業者には容易に理解されよう。図９Ａおよび図９Ｂに示す実施態様では、接合リング９１０が、スルーガラスビア９２２、上側トレース９２４、および上側ボンドパッド９２７ａを囲んでいる。いくつかの他の実施態様では、接合リング９１０は、上側トレース９２７ａのいくつか、および／またはスルーガラスビア９２２のいくつかを覆い得る。ガラス基板および電気伝導性スルーガラスビアのさらなる説明は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年３月１５日に出願された「ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＴＨＲＯＵＧＨ−ＧＬＡＳＳ  ＶＩＡ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１３／０４８，７６８号において発見することができる。
【００６８】
いくつかの実施態様では、外部環境に露出される上面９２６ａ上の伝導性の上側トレース９２４の部分が、パッシベーションされ得る。たとえば、伝導性の上側トレースは、酸化物または窒化物のコーティングなど、パッシベーション層でパッシベーションされ得る。パッシベーション層は、伝導性の上側トレースが酸化されるようになり、場合によってはガラスカプセル化マイクロフォン９００の破損を引き起こすことを防止し得る。パッシベーション層は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスもしくは物理蒸着（ＰＶＤ）プロセス、または当業者によって知られている他の適切な技法で堆積され得る。さらに、ガラスカプセル化マイクロフォン９００の他の露出された金属面もまた、パッシベーションされ得る。
【００６９】
いくつかの実施態様では、ガラス基板９０６の長さは約１〜５ミリメートルであり得、ガラス基板９０６の幅は約１〜５ミリメートルであり得る。様々な実施態様では、ガラス基板９０６は、約１００〜７００マイクロメートルの厚さ、約１００〜３００マイクロメートルの厚さ、約３００〜５００マイクロメートルの厚さ、または約５００マイクロメートルの厚さであり得る。
【００７０】
接合リング９１０は、カバーガラス９０２をガラス基板９０６に結合する。接合リング９１０は、任意の適切な方法で成形され得、一般に、接合されるべきカバーガラス９０２およびガラス基板９０６に対応するように成形かつサイズ決定される。接合リング９１０は、任意の数の様々な結合材料を含み得る。いくつかの実施態様では、接合リング９１０は、接着剤であり得る。たとえば、接合リング９１０は、紫外線（ＵＶ）硬化性エポキシまたは熱硬化性エポキシを含む、エポキシであり得る。いくつかの実施態様では、接合リング９１０は、ガラスフリットボンドリング（ｇｌａｓｓ  ｆｒｉｔ  ｂｏｎｄ  ｒｉｎｇ）であり得る。いくつかの他の実施態様では、接合リング９１０は、金属ボンドリングであり得る。金属ボンドリングは、はんだ付け可能冶金（ｓｏｌｄｅｒａｂｌｅ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）、共晶冶金（ｅｕｔｅｃｔｉｃ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）、はんだペーストなどを含み得る。はんだ付け可能冶金の例には、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）、ニッケル／パラジウム（Ｎｉ／Ｐｄ）、ニッケル／パラジウム／金（Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、および金（Ａｕ）が含まれる。共晶金属結合（ｅｕｔｅｃｔｉｃ  ｍｅｔａｌ  ｂｏｎｄｉｎｇ）は、カバーガラス９０２とガラス基板９０６との間に共晶合金層を形成することを含む。使用され得る共晶合金の例には、インジウム／ビスマス（ＩｎＢｉ）、銅／スズ（ＣｕＳｎ）、および金／スズ（ＡｕＳｎ）が含まれる。これらの共晶合金の融解温度は、ＩｎＢｉ共晶合金で約１５０℃、ＣｕＳｎ共晶合金で約２２５℃、ＡｕＳｎ共晶合金で約３０５℃である。
【００７１】
電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、ガラス基板９０６上に形成され、またはガラス基板９０６に取り付けられ得る。電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、圧電感知素子、容量性感知素子、ならびにハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、任意の数の様々な感知素子を含み得る。電気機械マイクロフォンデバイス中に含まれ得る様々な感知素子については、以下でさらに説明する。動作時、音波が、電気機械マイクロフォンデバイス９０８の感知素子（図示せず）の一部分または複数の部分を変形させ、その変形が集積回路デバイス９０４によって感知され得る。集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの信号を処理し得る。たとえば、集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの信号を増幅し、デジタル化し得る。
【００７２】
いくつかの実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、ガラス基板９０６およびカバーガラス９０２が音響遮断として働かないように、ガラス基板９０６の縁部からある距離をおいて位置する。たとえば、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、ガラス基板９０６の縁部から約１０〜３００マイクロメートルに位置し得る。
【００７３】
図９Ｃは、図９Ａおよび図９Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォンとともに使用され得る、代替カバーガラスの一例を示す。図９Ｃに示すカバーガラス９０３は、凹部９１２と切り欠き９１４とを含む。切り欠き９１４は、ガラスカプセル化マイクロフォン９００の８個の側面のうちの２つで電気機械デバイスデバイス９０８を露出させ、環境への電気機械マイクロフォンデバイス９０８の露出を増す。いくつかの実施態様では、図９Ｃに示すカバーガラス９０３は、音波に対する感度の増大、および／または音響遮断の低減もしくは除去のために使用され得る。
【００７４】
いくつかの実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、静電遮蔽され得る。たとえば、電気機械マイクロフォンデバイス９０８を静電遮蔽することは、ガラスカプセル化マイクロフォン９００が電磁干渉（ＥＭＩ）のある環境で動作中であるとき、重要であり得る。ＥＭＩは、外部ソースから発せられた電磁誘導または電磁放射のいずれかにより、電気回路に影響を及ぼす外乱である。電磁干渉のある環境は、たとえば、セルラーもしくは携帯電話、または他のポータブル電子デバイスを含み得る。
【００７５】
いくつかの実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８とガラス基板９０６との間の金属の層（図示せず）で静電遮蔽され得、この金属の層は典型的には接地される。約０．０１〜１マイクロメートル以上の程度の厚さをもつアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）層などの金属層が、十分な遮蔽をもたらし得る。遮蔽をもたらすために好適な他の材料には、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、および／または金（Ａｕ）が含まれる。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）およびアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）などの透明導電性酸化物、または導電性ポリマーもまた、静電または電磁シールドとして働き得る。いくつかの他の実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８上を覆っているカバーガラス９０２の部分上の金属の層（図示せず）で静電遮蔽され得、この金属の層は典型的には接地される。いくつかの実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８の周囲の領域中のカバーガラス９０２とガラス基板９０６との部分上の金属の層（図示せず）で静電遮蔽され得、この金属の層は典型的には接地される。
【００７６】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの例を示す。図１０Ａは、ガラスカプセル化マイクロフォンの分解図の一例を示す。図１０Ｂは、図１０Ａに示すガラスカプセル化マイクロフォンの概略等角図の一例を示す。明快のために、図１０Ａに示すいくつかの構成要素が、図１０Ｂに示されていない。
【００７７】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォン１０００は、カバーガラス１００２と、集積回路デバイス９０４と、ガラス基板９０６と、電気機械マイクロフォンデバイス９０８と、接合リング９１０とを含む。
【００７８】
カバーガラス１００２は、一般に、２つの大きい実質的に平行な表面と、１つまたは複数の凹部とを有する、平面基板である。カバーガラス１００２は、図１０Ａに示すように、凹部１０１２と凹部１０１４とを含む。カバーガラス１００２がガラス基板９０６に結合されるとき、図１０Ｂに示すように、キャビティ１０１３が凹部１０１２によって形成され、キャビティ１０１５が凹部１０１４によって形成される。キャビティ１０１５は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８を収容する。カバーガラス１００２の凹部１０１４の一部分は、カバーガラスの縁部にある。カバーガラス１００２がガラス基板９０６に結合されるとき、開口１０１１が形成される。いくつかの実施態様では、開口１０１１は、ガラスカプセル化マイクロフォン９００の開口９１１と同様である。開口１０１１は、音波が電気機械マイクロフォンデバイス９０８と相互作用することを可能にする。いくつかの実施態様では、開口１０１１は、ガラスカプセル化マイクロフォン１０００によって感知されるべき周波数レンジ中の音波に対する音響遮断として働かないように設計される。たとえば、電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、マイクロフォンデバイスの上の音響キャビティが音波の波長と比較して小さくなるときに発生し得る低周波音の減衰を低減するために、カバーガラス１００２の側面または縁部に近い凹部１０１４に位置し得る。
【００７９】
いくつかの実施態様では、カバーガラス１００２の長さは約１〜５ミリメートルであり得、カバーガラス１００２の幅は約１〜５ミリメートルであり得る。いくつかの実施態様では、カバーガラス１００２の長さおよび幅は、ガラス基板９０６の長さおよび幅と同じ、またはほぼ同じであり得る。いくつかの実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、長方形または正方形であり得る。いくつかの他の実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、円形、卵形、または別の形状であり得る。様々な実施態様では、カバーガラス１００２は、約１００〜７００マイクロメートルの厚さ、約１００〜３００マイクロメートルの厚さ、約３００〜５００マイクロメートルの厚さ、または約５００マイクロメートルの厚さであり得る。カバーガラス１００２がガラス基板９０６に結合されるとき、開口１０１１は、いくつかの実施態様では、約１００〜３００マイクロメートルの高さであり得る。開口幅は、いくつかの実施態様では、カバーガラス１００２の幅の約１／３〜１／２であり得る。たとえば、いくつかの実施態様では、開口１０１１は、約１ｍｍ幅であり得る。いくつかの実施態様では、開口１０１１は、約２０マイクロメートル幅であり得る。いくつかの他の実施態様では、開口１０１１は、約２０〜１００マイクロメートル幅であり得る１つまたは複数の開口部を含み得る。いくつかの他の実施態様では、開口の他の寸法もまた使用され得る。
【００８０】
キャビティ１０１３は、集積回路デバイス９０４を収容し得る。キャビティ１０１３の外周を囲む連続接合リング９１０を介してガラス基板９０６に取り付けられたカバーガラス１００２によって、集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８から物理的に隔離され得る。このことは、集積回路デバイス９０４を環境から保護するように働き得る。
【００８１】
依然として集積回路デバイス９０４を電気機械マイクロフォンデバイス９０８から物理的に隔離しながら、カバーガラス１００２の様々な実施態様が使用され得る。たとえば、カバーガラス１００２は、カバーガラス９０３中の切り欠き９１４と同様に、切り欠きを含み得る。
【００８２】
接合リング９１０は、カバーガラス１００２をガラス基板９０６に結合する。接合リング９１０は、上記で説明したように、任意の数の様々な結合材料を含み得る。いくつかの実施態様では、接合リング９１０がカバーガラス１００２をガラス基板９０６に結合する金属ボンドリングであるとき、集積回路デバイス９０４を電気機械マイクロフォンデバイス９０８に電気的に接続する上側トレース９２８は、金属ボンドリングから電気絶縁され得る。たとえば、上側トレース９２８は、上記で説明したように、パッシベーション層によって電気絶縁され得る。
【００８３】
いくつかの実施態様では、接合リング９１０は、集積回路デバイス９０４の周囲に連続リングを形成する。いくつかの実施態様では、接合リング９１０は、集積回路デバイス９０４を気密シールし得、気密シールは、気体の流れを容易に可能にしないシールである。したがって、集積回路デバイス９０４が接合リング９１０によって気密シールされるとき、集積回路デバイス９０４は、環境中の気体に露出されない。いくつかの実施態様では、金属ボンドリングは、気密シールを形成するために使用され得る。いくつかの他の実施態様では、接合リング９１０は、非気密シールを形成し得る。たとえば、接着剤は、非気密シールを形成し得る。
【００８４】
ガラスカプセル化マイクロフォン１０００の他の構成要素について、本明細書でさらに説明する。集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの出力を感知するように構成され得、ガラス基板９０６上に配設され得る。ガラス基板９０６は、一般に、２つの実質的に平行な表面を有する平面基板であり、スルーガラスビアを含み得る。電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、圧電感知素子、容量性感知素子、ならびにハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、任意の数の様々な感知素子を含み得る。
【００８５】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの例を示す。図１１Ａは、ガラスカプセル化マイクロフォンの分解図の一例を示す。図１１Ｂは、図１１Ａに示すガラスカプセル化マイクロフォンの概略等角図の一例を示す。明快のために、図１１Ａに示すいくつかの構成要素が、図１１Ｂに示されていない。
【００８６】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォン１１００は、カバーガラス１１０２と、集積回路デバイス９０４と、ガラス基板９０６と、電気機械マイクロフォンデバイス９０８と、接合リング９１０とを含む。
【００８７】
カバーガラス１１０２は、一般に、２つの大きい実質的に平行な表面と、１つまたは複数の凹部とを有する、平面基板である。カバーガラス１１０２は、図１１Ａに示すように、凹部１１１２とポート１１１４とを含む。カバーガラス１１０２がガラス基板９０６に結合されるとき、図１１Ｂに示すように、キャビティ１１１３が凹部１１１２によって形成される。キャビティ１１１３は、集積回路デバイス９０４と電気機械マイクロフォンデバイス９０８とを収容し得る。カバーガラス１１０２は、ポート１１１４を含んで、音波が電気機械マイクロフォンデバイス９０８と相互作用することを可能にする。ポート１１１４は、たとえば、複数の穴、テーパー穴、または１つもしくは複数のスロットを含む、いくつかの異なる構成であり得る。ポート１１１４はまた、たとえば、円形、長方形、または三角形を含む、いくつかの異なる形状のいずれかでもあり得る。いくつかの実施態様では、ポート１１１４は、ガラスカプセル化マイクロフォン１１００によって感知されるべき周波数レンジ中の音波に対する音響遮断として働かないように設計される。たとえば、低周波数の音波をロールオフしながら、適度な低、中、および高周波音が通過することを可能にするために、ポート１１１４の各々の直径は十分に大きいものであり得、ポート１１１４の各々の深さは十分に薄いものであり得る。
【００８８】
いくつかの実施態様では、カバーガラス１１０２の長さは約１〜５ミリメートルであり得、カバーガラス１１０２の幅は約１〜５ミリメートルであり得る。いくつかの実施態様では、カバーガラス１１０２の長さおよび幅は、ガラス基板９０６の長さおよび幅と同じ、またはほぼ同じであり得る。いくつかの実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、長方形または正方形であり得る。いくつかの他の実施態様では、カバーガラスおよびガラス基板は、ほぼ同じ寸法を有し得、円形、卵形、または別の形状であり得る。様々な実施態様では、カバーガラス１１０２は、約１００〜７００マイクロメートルの厚さ、約１００〜３００マイクロメートルの厚さ、約３００〜５００マイクロメートルの厚さ、または約５００マイクロメートルの厚さであり得る。
【００８９】
カバーガラス１１０２の様々な実施態様が使用され得る。たとえば、カバーガラス１１０２は、２つのキャビティ、すなわち、集積回路デバイス９０４を収容するための１つのキャビティと、電気機械マイクロフォンデバイス９０８を収容するための１つのキャビティとを含み得、図１０Ａおよび図１０Ｂに示したカバーガラス１００２と同様に、集積回路デバイス９０４が電気機械マイクロフォンデバイス９０８から物理的に隔離されるようにする。さらに、いくつかの実施態様では、カバーガラス１１０２は、いかなるポートを含まなくてもよく、ガラス基板９０６は、ポート１１１４と同様のポートを含み得る。いくつかの他の実施態様では、カバーガラス１１０２とガラス基板９０６の両方が、ポートを含み得る。またさらに、いくつかの実施態様では、カバーガラス１１０２は、上記のように、開口を形成する凹部を含み得、カバーガラス１１０２およびガラス基板９０６のうちの１つまたは複数が、ポートを含む。
【００９０】
ガラスカプセル化マイクロフォン１１００の他の構成要素について、本明細書でさらに説明する。集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの出力を感知するように構成され得、ガラス基板９０６上に配設され得る。接合リング９１０は、カバーガラス１１０２をガラス基板９０６に結合する。接合リング９１０は、任意の数の様々な結合材料を含み得る。ガラス基板９０６は、一般に、２つの実質的に平行な表面を有する平面基板であり、スルーガラスビア９２２を含み得る。電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、圧電感知素子、容量性感知素子、ならびにハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、任意の数の様々な感知素子を含み得る。
【００９１】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、カバーガラスとともにガラス基板上に電気機械マイクロフォンデバイスを含む、ガラスカプセル化マイクロフォンの例を示す。図１２Ａは、ガラスカプセル化マイクロフォンの分解図の一例を示す。図１２Ｂは、図１２Ａに示すガラスカプセル化マイクロフォンの等角図の一例を示す。
【００９２】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォン１２００は、カバーガラス１２０２と、集積回路デバイス９０４と、ガラス基板１２０６と、電気機械マイクロフォンデバイス９０８と、接合リング９１０とを含む。カバーガラス１２０２は、カバーガラス１１０２と同様に、凹部１２１２とポート１１１４とを含む。ガラスカプセル化マイクロフォン１１００と同様に、カバーガラス１２０２がガラス基板１２０６に結合されるとき、キャビティ１２１３が凹部１２１２によって形成される。カバーガラス１２０２の様々な実施態様が、上記で説明したように使用され得る。
【００９３】
ガラス基板１２０６は、一般に、２つの実質的に平行な表面である上面１２２６ａと底面１２２６ｂとを有する、平面基板である。レッジ１２３２は、カバーガラス１２０２によって囲まれた上面１２２６ａの部分への電気接続を可能にする。上面１２２６ａ上の伝導性トレース１２２４は、ボンドパッド１２２７ａをレッジパッド１２２７ｂに接続する。ボンドパッド１２２７ａは、集積回路デバイス９０４への接続のために使用され得る。電気機械マイクロフォンデバイス９０８および集積回路デバイス９０４は、ガラス基板１２０６上のトレース１２２４によって直接または間接的にレッジパッド１２２７ｂのうちの１つまたは複数に電気的に接続され得る。図示の例では、トレース１２２８は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８をボンドパッド１２２９に接続し、ボンドパッド１２２９は、集積回路デバイス９０４への接続のために使用され得る。トレース１２２４および１２２８は、このようにして、１つまたは複数のボンドパッド１２２７ａおよび１２２９、集積回路デバイス９０４、電気機械マイクロフォンデバイス９０８、または、カバーガラス１２０２によって囲まれ得る他の構成要素から、１つまたは複数のレッジパッド１２２７ｂまたは他の構成要素への電気接続をもたらす。ガラス基板１２０６に関連するトレース、ボンドパッド、およびレッジパッドの特定の配置は、１つの可能な配置の一例であり、他の配置が可能であることは当業者には容易に理解されよう。
【００９４】
いくつかの実施態様では、外部環境に露出される上面１２２６ａ上の伝導性トレース１２２８および／または１２２４の部分が、パッシベーションされ得る。たとえば、伝導性トレース１２２８および／または１２２４は、酸化物または窒化物のコーティングなど、パッシベーション層でパッシベーションされ得る。
【００９５】
接合リング９１０は、カバーガラス１２０２をガラス基板１２０６に結合する。接合リング９１０は、上記で説明したように、任意の数の様々な結合材料を含み得る。いくつかの実施態様では、接合リング９１０がカバーガラス１２０２をガラス基板１２０６に結合する金属ボンドリングであるとき、ボンドパッド１２２７ａをレッジパッド１２２７ｂに電気的に接続するトレース１２２４は、金属ボンドリングから電気絶縁され得る。たとえば、トレース１２２４は、上記で説明したように、パッシベーション層によって電気絶縁され得る。
【００９６】
ガラスカプセル化マイクロフォン１２００の他の構成要素について、本明細書でさらに説明する。集積回路デバイス９０４は、電気機械マイクロフォンデバイス９０８からの出力を感知するように構成され、ガラス基板１２０６上に配設される。電気機械マイクロフォンデバイス９０８は、圧電感知素子、容量性感知素子、ならびにハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、任意の数の様々な感知素子を含み得る。
【００９７】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すガラスカプセル化マイクロフォン１２００は、フレックステープ１２４０をさらに含み得る。フレックステープはまた、リボンケーブルまたはフレキシブルフラットケーブルと呼ばれることもある。フレックステープ１２４０は、同じ平坦な平面上で互いに平行に走る、伝導性ワイヤまたはトレースなど、埋込み型の電気接続をもつポリマーフィルムを含み得る。フレックステープ１２４０はまた、一端においてフレックスパッド、および他端においてコンタクトを含み得、伝導性ワイヤまたはトレースは、個々のフレックスパッドを個々のコンタクトに電気的に接続する。フレックスパッドは、フレックステープ１２４０の底面上にあり得、図１２Ａまたは図１２Ｂには図示されない。フレックスパッドは、レッジパッド１２２７ｂと接触するように構成され得る。いくつかの実施態様では、フレックステープ１２４０のフレックスパッドは、異方性導電膜（ＡＣＦ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ）を用いてガラスカプセル化マイクロフォン１２００のレッジパッドに結合され得る。いくつかの他の実施態様では、フレックステープ１２４０のフレックスパッドは、はんだを用いてガラスカプセル化マイクロフォン１２００のレッジパッドに結合され得る。フレックステープ１２４０のコンタクトは、たとえば、プリント回路板または他の電子構成要素への接続のために、ソケットまたは他のコネクタにおいてアセンブルされ得る。
【００９８】
いくつかの実施態様では、フレックステープ１２４０への接続のためにレッジ１２３２をもつガラスカプセル化マイクロフォン１２００は、ガラスカプセル化マイクロフォン１２００がプリント回路板または他の電子構成要素から離れて位置することを可能にし得る。ガラスカプセル化マイクロフォン１２００がプリント回路板または他の電子構成要素から離れて位置するとき、プリント回路板は、耐水エンクロージャ内に密閉され得、ガラスカプセル化マイクロフォンとプリント回路板とを組み込んだ電子デバイスの信頼性を向上させる。さらに、フレックステープ１２４０は、たとえば、携帯電話のマウスピースなど、音が予想されるところの近くにガラスカプセル化マイクロフォン１２００が搭載されることを可能にし得る。フレックステープの使用はまた、ガラス基板を通る電気ビアの必要性をなくし、このことが、ガラスカプセル化マイクロフォン１２００のための作製プロセスを簡略化し得る。
【００９９】
図１３は、ガラスカプセル化マイクロフォンのための製造プロセスを示す流れ図の一例を示す。プロセス１３００のブロック１３０２で、ガラス基板の表面上に電気機械マイクロフォンデバイスを有するガラス基板が設けられる。ガラス基板はまた、ガラス基板の表面上に配設された集積回路デバイスをも有し得る。ガラス基板はまた、ガラス基板９０６と同様に、スルーガラスビアと、上側トレースと、上側ボンドパッドと、下側ボンドパッドとを含み得る。代替的に、ガラス基板はまた、ガラス基板１２０６と同様に、トレースと、ボンドパッドと、レッジパッドとを含み得る。集積回路デバイスは、本明細書で説明するガラスカプセル化マイクロフォンと同様に、電気機械マイクロフォンデバイスからの出力を感知するように構成され得る。
【０１００】
ブロック１３０４で、カバーガラスがガラス基板の表面に結合される。カバーガラス９０２、カバーガラス１００２、カバーガラス１１０２、またはカバーガラス１２０２を含む、カバーガラスのいくつかの例については、上記で説明している。カバーガラス中の凹部は、化学エッチングプロセスまたはサンドブラストプロセスで形成され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、カバーガラスはカバーガラス９０２と同様であり、カバーガラスがガラス基板の表面に結合されるときにキャビティ９１３を形成する、凹部９１２を含む。キャビティ９１３は、電気機械マイクロフォンデバイスを収容するように構成され得る。凹部９１２の一部分は、ガラス基板およびカバーガラスが結合されるときに開口が形成されるように、カバーガラスの縁部にあり得る。
【０１０１】
上記で説明したように、カバーガラスは、任意の数の様々な結合材料を含み得る接合リングを用いて、ガラス基板に結合され得る。いくつかの実施態様では、カバーガラスは、接着剤でガラス基板に結合される。いくつかの実施態様では、カバーガラスは、ＵＶ硬化性エポキシまたは熱硬化性エポキシでガラス基板に結合される。カバーガラスをガラス基板に結合するためにエポキシが使用されるとき、エポキシは、カバーガラスまたはガラス基板の縁部の周囲にスクリーンまたはディスペンスされ得る。次いで、カバーガラスおよびガラス基板が整合され、一緒にプレスされ得、エポキシを硬化させるためにＵＶ光または熱がエポキシに印加され得る。
【０１０２】
いくつかの他の実施態様では、カバーガラスは、ガラスフリットボンドリングでガラス基板に結合される。ガラスフリットは、ディスペンシング、シャドウマスキング、または他の適切な技法を使用して、ガラス基板、カバーガラス、または両方に塗布され得る。カバーガラスをガラス基板に結合するためにガラスフリットボンドリングが使用されるとき、ガラスフリットボンドリングが溶融して２つのガラス片を結合するように、カバーガラス、ガラス基板、およびガラスフリットボンドリングが互いに接触しているとき、熱および圧力がこれらの構成要素に印加され得る。
【０１０３】
いくつかの他の実施態様では、カバーガラスは、金属ボンドリングでガラス基板に結合される。カバーガラスをガラス基板に結合するために金属ボンドリングが使用されるとき、金属ボンドリングが溶融して２つのガラス片を結合するように、カバーガラス、ガラス基板、および金属ボンドリングが互いに接触しているとき、熱がこれらの構成要素に印加され得る。
【０１０４】
プロセス１３００は、１つのガラスカプセル化マイクロフォンのための製造プロセスの一例について説明するが、複数のガラスカプセル化マイクロフォンが、変形有りまたは無しのプロセス１３００で製造され得る。たとえば、基板は、複数の電気機械マイクロフォンデバイスおよび集積回路デバイスを含み得る。同様に、カバーガラスは、複数の凹部を含み得る。カバーガラスは、ガラス基板の表面に結合され、ガラスカプセル化マイクロフォンのシートが形成され得る。それらのガラスカプセル化マイクロフォンは、次いで、互いから分離され得る。それらのガラスカプセル化マイクロフォンは、ダイヤモンドブレードもしくはレーザーを用いたダイシングによって、スクライブおよびブレークプロセス、または、カバーガラスおよびガラス基板を切断するための他の適切な技法によって、互いから分離され得る。
【０１０５】
上述したように、電気機械マイクロフォンデバイスは、圧電感知素子、容量性感知素子、ならびにハイブリッド圧電および容量性感知素子を含む、任意の数の様々な感知素子を含み得る。圧電感知素子において、音波によって引き起こされた感知素子中の曲げ歪みに比例して、電圧が圧電層中で発生させられる。いくつかの実施態様では、圧電層は、圧電材料中に正味電圧を発生させるために、感知素子の曲げ部分の中立面からオフセットされ得る。
【０１０６】
図１４および図１４Ｂは、電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の例を示す。図１４Ａは、感知素子１４００のトップダウン図の一例を示す。図１４Ｂは、図１４Ａの線１−１を通る感知素子１４００の断面概略図の一例を示す。
【０１０７】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示す感知素子１４００は、ガラス基板１４０２と、第１の電極層１４０４と、第１の圧電層１４０６と、第２の電極層１４０８と、第２の圧電層１４１０と、音響キャビティ１４２０とを含む。
【０１０８】
いくつかの実施態様では、ガラス基板１４０２は、たとえば、ガラス基板９０６またはガラス基板１２０６であり得る。すなわち、感知素子１４００は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板上に作製され得る。いくつかの他の実施態様では、感知素子１４００は、ガラス基板上に作製され得、次いで、そのガラス基板が、ガラスカプセル化マイクロフォンに組み込まれ得る。たとえば、感知素子は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成しないガラス基板上に作製され得、次いで、ガラスカプセル化マイクロフォンに付着または場合によっては取り付けられ得る。
【０１０９】
第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、圧電層１４０６によって発生させられた電圧を感知するように働く。第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。たとえば、様々な実施態様では、電極層１４０４および１４０８は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、および／または金（Ａｕ）を含み得る。いくつかの実施態様では、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、それぞれ約５０〜３００ナノメートルの厚さであり得る。
【０１１０】
図１４Ｂに示すように、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に配設、またはガラス基板１４０２に取り付けられ、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされ、ガラス基板１４０２から切り離され、またはガラス基板１４０２と接触していない。いくつかの実施態様では、ガラス基板１４０２から切り離される第１の電極層１４０４の部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされて、感知素子１４００がアンカー領域１４１６中でガラス基板１４０２に取り付けられたままでありながら、音波に応答して屈曲領域１４１２中で屈曲することが可能にされる。感知素子１４００のこの屈曲は、以下でさらに説明するように、圧電層１４０６中で電圧を発生させる。感知素子１４００のパドル領域１４１４は、円形として示される。いくつかの実施態様では、パドル領域１４１４は、直径が約１０〜１０００マイクロメートルであり得る。いくつかの実施態様では、パドル領域１４１４は、長方形、正方形、または卵形であることを含む、任意の数の様々な構成をとり得る。いくつかの実施態様では、様々な構成のパドル領域１４１４の最小寸法および最大寸法は、約１０〜１０００マイクロメートルであり得る。他の実施態様では、パドル領域１４１４の寸法が前述の範囲を越え得ることに留意されたい。いくつかの実施態様では、パドル領域１４１４は、音波に応答して屈曲領域１４１２中でかなりの屈曲を生じるように構成される。いくつかの実施態様では、屈曲領域１４１２は、約２〜１０マイクロメートルの長さ、または約１０〜１０００マイクロメートルの長さであり得る。いくつかの実施態様では、屈曲領域１４１２およびアンカー領域１４１６は、約２〜１０００マイクロメートル幅であり得る。
【０１１１】
図１４Ａに示すように、感知素子１４００は、１つのアンカー領域１４１６を含む。感知素子のための１つのアンカーポイントは、膜残留応力と、熱応力および搭載応力の影響とに対する、感知素子の感度を低下させ得る。いくつかの実施態様では、感知素子１４００は、複数のアンカーポイントを含み得る。
【０１１２】
第１の圧電層１４０６は、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。たとえば、様々な実施態様では、第１の圧電層１４０６は、以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３，  ０≦ｘ≦１）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、および／または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの１つまたは複数を含み得る。水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、および／またはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）を含む単結晶材料が、いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６のために使用され得る。第１の圧電層１４０６は、圧電層１４０６中で歪みを生じる音波に応答して電圧を発生させる。いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６は、約０．２５〜５マイクロメートルの厚さ、または約０．５〜３マイクロメートルの厚さであり得る。
【０１１３】
第１の圧電層１４０６と同様の第２の圧電層１４１０は、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１４１０は、同じ圧電材料を含み得、いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１４１０は、異なる圧電材料を含み得る。しかしながら、一般に、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１４１０は、同じ圧電材料を含み得る。同じ圧電材料が第１の圧電層１４０６と第２の圧電層１４１０の両方のために使用されることは、感知素子１４００の作製を助け得る。たとえば、同じ圧電材料を使用するとき、部分的に作製された感知素子が、両方の圧電層のために同じツール中で２回処理され得、ツーリングおよび材料の必要性が低減される。いくつかの実施態様では、第２の圧電層１４１０は、約０．２５〜５マイクロメートルの厚さ、または約０．５〜３マイクロメートルの厚さであり得る。他の実施態様では、第２の圧電層１４１０は、異なる厚さを有し得る。
【０１１４】
第２の圧電層１４１０は、感知素子１４００の中立面を変更するために弾性層として働き得、この実施態様では、音波に応答して電圧を発生させるために使用されない。中立面は、それに沿って縦応力または縦歪みがない梁または軸の断面における平面である。梁または軸が曲げられるとき、中立面の一方の側の梁の材料は、引張りの状態にあるが、中立面の反対側の梁の材料は、圧縮の状態にある。
【０１１５】
たとえば、感知素子１４００の中立面が、第１の圧電層１４０６の中心を通る場合、第１の圧電層１４０６のこの部分は、圧電層のこのエリア中の歪みの欠如により、音波に応答してはっきりした電圧を発生させ得ない。さらに、第１の圧電層１４０６を通る感知素子１４００の中立面の場合、第１の圧電層１４０６の一部分は引張り状態にあり得、第１の圧電層１４０６の一部分は圧縮状態にあり得る。引張り状態にある第１の圧電層１４０６の部分によって生成された電圧は、圧縮状態にある第１の圧電層１４０６の部分によって生成された電圧に対して反対の極性を有し得る。反対の極性のこれらの２つの電圧は、互いに打ち消し得、第１の圧電層１４０６が音波によって誘起された歪みに応答して電圧を発生させ得ないことを意味する。したがって、中立面は、感知素子１４００では第１の圧電層１４０６を通らないように変更され得る。第２の圧電層１４１０の厚さおよび弾性率と、第１および第２の電極層１４０４および１４０８の厚さおよび弾性率とは、いくつかの実施態様では、中立面がこのようにして変更されるようになり得る。
【０１１６】
たとえば、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１４１０が異なる圧電材料であると仮定すると−第１の圧電層が高い剛性を有し、第２の圧電層が低い剛性を有するとき、第２の圧電層１４１０は、中立面を変更するために厚くなる。反対に、第１の圧電層１４０６が低い剛性を有し、第２の圧電層１４１０が高い剛性を有するとき、第２の圧電層は、中立面を変更するために薄くなる。このようにして、中立面をシフトすることが必要とされた第２の圧電層１４１０の厚さと（剛性を決定し得る）弾性率との間にトレードオフがある。
【０１１７】
いくつかの実施態様では、電気機械マイクロフォンデバイスは、２つ以上の感知素子を含み得る。本明細書で開示する感知素子は、一般に低コストであり、いくつかの実施態様では、複数の感知素子が電気機械マイクロフォンデバイス中に含まれることを可能にする。たとえば、電気機械マイクロフォンデバイスは、たとえば、２、４、または８個の感知素子など、複数の感知素子を含み得る。いくつかの実施態様では、様々な感知素子が、様々な音の周波数に対する感度のために構成される。たとえば、２つの感知素子を含む電気機械マイクロフォンデバイスは、約２０から１０，０００Ｈｚまでの周波数に反応する１つの感知素子と、約１０，０００から２０，０００Ｈｚまでの周波数に反応する１つの感知素子とを含み得、これらの感知素子のこの周波数応答は、通常、約２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚの周波数に制限される、人間にとって聞こえる範囲をカバーする。いくつかの他の実施態様では、指向性センサーおよび能動雑音消去方式を実施するために、複数の感知素子が使用され得る。
【０１１８】
感知素子は、ガラスカプセル化マイクロフォン中で様々な向きに位置し得る。図１４Ａおよび図１４Ｂと、図９Ｂに示したガラスカプセル化マイクロフォン９００とを参照すると、感知素子１４００のアンカー領域１４１６は、たとえば、開口９１１のほうへ向いているか、開口９１１に対して直角であるか、または開口９１１から離れるように向いていてもよい。複数の感知素子が電気機械マイクロフォンデバイス中に含まれるとき、アンカー領域の位置は、たとえば、様々な方法で向けられ、かつ／または千鳥状の向きを有し得る。このことは、たとえば、感知素子間のクロストークを低減し得る。
【０１１９】
図１５Ａから図１７Ｃは、電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の例を示す。図１５Ａは、感知素子１５００のトップダウン図の一例を示す。図１５Ｂは、図１５Ａの線１−１を通る感知素子１５００の断面概略図の一例を示す。
【０１２０】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示す感知素子１５００は、ガラス基板１４０２と、第１の電極層１４０４と、第１の圧電層１４０６と、第２の電極層１４０８と、第２の圧電層１５０２と、第３の電極層１５０４と、弾性層１５０６と、音響キャビティ１５２０とを含む。感知素子１５００のいくつかの要素は、感知素子１４００の要素と同様であり得る。
【０１２１】
いくつかの実施態様では、感知素子１５００は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板上に作製され得る。いくつかの他の実施態様では、感知素子１５００は、ガラス基板上に作製され得、次いで、そのガラス基板が、ガラスカプセル化マイクロフォンに組み込まれ得る。
【０１２２】
第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、第１の圧電層１４０６によって発生させられた電圧を感知するように働く。上記で説明したように、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。
【０１２３】
同様に、第２の電極層１４０８および第３の電極層１５０４は、第２の圧電層１５０２によって発生させられた電圧を感知するように働く。いくつかの実施態様では、第３の電極層１５０４は、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８と同じ金属であり得る。いくつかの実施態様では、第３の電極層１５０４は、約１００〜３００ナノメートルの厚さであり得る。
【０１２４】
図１５Ｂに示すように、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に配設、またはガラス基板１４０２に取り付けられ、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされ、ガラス基板１４０２から切り離され、またはガラス基板１４０２と接触していない。いくつかの実施態様では、ガラス基板１４０２から切り離される第１の電極層１４０４の部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされて、感知素子１５００がアンカー領域１５１６中でガラス基板１４０２に取り付けられたままでありながら、音波に応答して屈曲領域１５１２中で屈曲することが可能にされる。感知素子１５００のこの屈曲は、圧電層１４０６中の電圧と、圧電層１５０２中の電圧とを発生させる。感知素子１５００の屈曲領域１５１２およびアンカー領域１５１６は、上記で説明したような、感知素子１４００の屈曲領域１４１２およびアンカー領域１４１６と同様であり得る。感知素子１５００のパドル領域１５１４もまた、上記で説明したような、感知素子１４００のパドル領域１４１４と同様であり得る。同じく感知素子１４００と同様に、感知素子１５００は、複数のアンカーポイントを含み得る。
【０１２５】
上記で説明したように、第１の圧電層１４０６は、以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３，  ０≦ｘ≦１）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、および／または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの１つまたは複数を含む、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。第１の圧電層１４０６と同様の第２の圧電層１５０２もまた、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。一般に、同じ圧電材料が、上記で説明したように、作製プロセスを助けるために第１の圧電層１４０６と第２の圧電層１５０２の両方のために使用される。第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１５０２はともに、圧電層１４０６および１５０２中で歪みを生じる音波に応答して電圧を発生させる。いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１５０２は、それぞれ約０．２５〜５マイクロメートルの厚さ、または約０．５〜５マイクロメートルの厚さであり得る。他の実施態様では、第２の圧電層１５０２は、異なる厚さを有し得る。
【０１２６】
弾性層１５０６は、たとえば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属、またはポリマーを含む、いくつかの異なる材料を含み得る。いくつかの実施態様では、弾性層１５０６は、約０．２５〜５マイクロメートルの厚さであり得る。弾性層１５０６は、上記で説明したように、感知素子１５００の中立面を変更する。いくつかの実施態様では、電極層１４０４、１４０８、および１５０４、圧電層１４０６および１５０２、ならびに弾性層１５０６の厚さおよび弾性率は、中立面が第２の電極層１４０８を通るように指定される。第２の電極層１４０８を通る中立面の場合、第１の圧電層１４０６が圧縮状態にあるとき、第２の圧電層１５０２は引張り状態にあり、その逆も同様である。この構成では、音波に応答して、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１５０２中で、電圧が発生させられることになる。いくつかの実施態様では、弾性層１５０６はまた、第３の電極層１５０４を酸化から、または周囲環境から保護し得る。
【０１２７】
いくつかの実施態様では、感知素子１５００は、第２の弾性層（図示せず）を含む。これらの実施態様では、第２の弾性層は、第１の電極層１４０４の下になり得る。第２の弾性層は、第１の弾性層と同様であり得、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ、ＡｌＮ、金属、またはポリマーを含む、いくつかの異なる材料を含み得る。弾性層１５０６と同様に、第２の弾性層は、感知素子１５００の中立面を変更し得、また、第１の電極層１４０４を酸化から、または周囲環境から保護し得る。
【０１２８】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の例を示す。図１６Ａは、感知素子１６００のトップダウン図の一例を示す。図１６Ｂは、図１６Ａの線１−１を通る感知素子１６００の断面概略図の一例を示す。
【０１２９】
図１６Ａおよび図１６Ｂに示す感知素子１６００は、ガラス基板１４０２と、第１の電極層１４０４と、第１の圧電層１４０６と、第２の電極層１４０８と、弾性層１６０２と、第３の電極層１６０４と、第２の圧電層１６０６と、第４の電極層１６０８と、音響キャビティ１６２０とを含む。感知素子１６００のいくつかの要素は、図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１５Ａ、図１５Ｂにそれぞれ示した感知素子１４００および１５００の要素と同様であり得る。
【０１３０】
いくつかの実施態様では、感知素子１６００は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板上に作製され得る。いくつかの他の実施態様では、感知素子１６００は、ガラス基板上に作製され得、次いで、そのガラス基板が、ガラスカプセル化マイクロフォンに組み込まれ得る。
【０１３１】
第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、第１の圧電層１４０６によって発生させられた電圧を感知するように働く。上記で説明したように、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。
【０１３２】
同様に、第３の電極層１６０４および第４の電極層１６０８は、第２の圧電層１６０６によって発生させられた電圧を感知するように働く。第３の電極層１６０４および第４の電極層１６０８は、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８と同様であり得、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。第３の電極層１６０４および第４の電極層１６０８は、たとえば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、および／または金（Ａｕ）を含み得る。いくつかの実施態様では、第３の電極層１６０４および第４の電極層１６０８は、それぞれ約１００〜３００ナノメートルの厚さであり得る。
【０１３３】
図１６Ｂに示すように、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に配設、またはガラス基板１４０２に取り付けられ、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされ、ガラス基板１４０２から切り離され、またはガラス基板１４０２と接触していない。いくつかの実施態様では、ガラス基板１４０２から切り離される第１の電極層１４０４の部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされて、感知素子１６００がアンカー領域１６１６中でガラス基板１６０２に取り付けられたままでありながら、音波に応答して屈曲領域１６１２中で屈曲することが可能にされる。感知素子１６００のこの屈曲は、第１の圧電層１４０６中の電圧と、第２の圧電層１６０６中の電圧とを発生させる。感知素子１６００の屈曲領域１６１２およびアンカー領域１６１６は、上記で説明したような、感知素子１４００の屈曲領域１４１２およびアンカー領域１４１６と同様であり得る。感知素子１６００のパドル領域１６１４もまた、上記で説明したような、感知素子１４００のパドル領域１４１４と同様であり得る。同じく感知素子１４００と同様に、感知素子１６００は、複数のアンカーポイントを含み得る。
【０１３４】
上記で説明したように、第１の圧電層１４０６は、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。第１の圧電層１４０６と同様の第２の圧電層１６０６もまた、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。いくつかの実施態様では、同じ圧電材料が、上記で説明したように、感知素子１６００の作製を簡略化するために、第１の圧電層と第２の圧電層の両方のために使用される。第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１６０６はともに、圧電層中で歪みを生じる音波に応答して電圧を発生させる。いくつかの実施態様では、第１の圧電層および第２の圧電層は、それぞれ約０．２５〜５マイクロメートルの厚さ、またはより具体的には、約０．５〜３マイクロメートルの厚さであり得る。
【０１３５】
弾性層１６０２は、たとえば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属、またはポリマーを含む、いくつかの異なる材料を含み得る。いくつかの実施態様では、弾性層１６０２は、約０．２５〜５マイクロメートルの厚さであり得る。弾性層１６０２は、いくつかの実施態様では、第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１６０６を、弾性層１６０２を通る中立面から離れるように変位させるように働く。第１の圧電層１４０６および第２の圧電層１６０６を中立面から離れるように変位させることによって、これらの圧電層は、音波に応答してより大きい歪みを経験し、より大きい電圧を発生させ得る。いくつかの実施態様では、このことは、感知素子１６００の信号対雑音比を向上させ得る。いくつかの実施態様では、弾性層１６０２は、低い弾性率を有する材料を含み、厚く、このことが圧電層中に大きい歪みを誘起することになる。
【０１３６】
図１７Ａから図１７Ｃは、電気機械マイクロフォンデバイスの感知素子の例を示す。図１７Ａは、感知素子１７００のトップダウン図の一例を示す。図１７Ｂは、図１７Ａの線１−１を通る感知素子１７００の断面概略図の一例を示す。図１７Ｃは、感知素子１７００の基板のトップダウン図の一例を示す。
【０１３７】
図１７Ａから図１７Ｃに示す感知素子１７００は、ガラス基板１４０２と、基板電極層１７０４と、第１の電極層１４０４と、第１の圧電層１４０６と、第２の電極層１４０８と、弾性層１７０２と、音響キャビティ１７２０とを含む。感知素子１７００のいくつかの要素は、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂ、および図１６Ａ、図１６Ｂにそれぞれ示した感知素子１４００、１５００、および１６００の要素と同様であり得る。
【０１３８】
いくつかの実施態様では、感知素子１７００は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板上に作製され得る。いくつかの他の実施態様では、感知素子１７００は、ガラス基板上に作製され得、次いで、そのガラス基板が、ガラスカプセル化マイクロフォンに組み込まれ得る。
【０１３９】
いくつかの実施態様では、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、第１の圧電層１４０６によって発生させられた電圧を感知するように働く。上記で説明したように、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。
【０１４０】
図１７Ｂに示すように、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に配設、またはガラス基板１４０２に取り付けられ、第１の電極層１４０４の少なくとも一部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされ、ガラス基板１４０２から切り離され、またはガラス基板１４０２と接触していない。いくつかの実施態様では、ガラス基板１４０２から切り離される第１の電極層１４０４の部分は、ガラス基板１４０２上に吊るされて、感知素子１７００がアンカー領域１７１６中でガラス基板１４０２に取り付けられたままでありながら、音波に応答して屈曲領域１７１２中で屈曲することが可能にされる。感知素子１７００のこの屈曲は、圧電層１４０６中で電圧を発生させる。感知素子１７００の屈曲領域１７１２およびアンカー領域１７１６は、上記で説明したような、感知素子１４００の屈曲領域１４１２およびアンカー領域１４１６と同様であり得る。感知素子１７００のパドル領域１７１４もまた、上記で説明したような、感知素子１４００のパドル領域１４１４と同様であり得る。同じく感知素子１４００と同様に、感知素子１７００は、複数のアンカーポイントを含み得る。
【０１４１】
上記で説明したように、第１の圧電層１４０６は、いくつかの異なる圧電材料を含み得る。第１の圧電層１４０６は、圧電層中で歪みを生じる音波に応答して電圧を発生させる。
【０１４２】
弾性層１７０２は、たとえば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属、またはポリマーを含む、いくつかの異なる材料を含み得る。いくつかの実施態様では、弾性層１７０２は、約０．２５〜５マイクロメートルの厚さであり得る。弾性層１７０２は、上記で説明した第２の圧電層１４１０と同様に、感知素子１７００の中立面を変更するように働く。
【０１４３】
図１７Ｃに示すように、ガラス基板１４０２は、基板電極層１７０４を含む。いくつかの実施態様では、基板電極層１７０４は、パドル領域１７１４とほぼ同じ表面積を有し得る。いくつかの他の実施態様では、基板電極層１７０４は、パドル領域１７１４よりも大きい表面積、またはパドル領域１７１４よりも小さい表面積を有し得る。
【０１４４】
いくつかの実施態様では、基板電極層１７０４は、いくつかの異なる金属のうちの１つまたは複数、およびその組合せを含み得る。たとえば、基板電極層１７０４は、たとえば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、および／または金（Ａｕ）を含み得る。いくつかの実施態様では、基板電極層１７０４は、約５０〜３００ナノメートルの厚さであり得る。
【０１４５】
基板電極層１７０４を伴ういくつかの実施態様では、感知素子１７００はまた、基板電極層１７０４と第１の電極層１４０４との間の距離を変化させる音波に応答して、容量性信号を発生させ得る。いくつかの他の実施態様では、基板電極層１７０４と第１の電極層１４０４との間の距離を変化させるバイアスが、これらの２つの電極層間に印加され得る。このバイアスは、音響キャビティ１７２０の寸法を変化させ得、感知素子１７００を、ある周波数音波により反応するように、またはより反応しないようにさせ得る。たとえば、バイアスが基板電極層１７０４と第１の電極層１４０４との間の距離を減少させるとき、感知素子１７００は、より低い周波数音波により反応しなくなり得る。
【０１４６】
感知素子１４００、１５００、１６００、および１７００の要素は、図示のように、または異なる構成を有する感知素子を生成するために、感知素子内で組み合わせられ、かつ／または置換され得る。たとえば、感知素子１５００、１６００、および１７００のいずれかにおける１つまたは複数の弾性層は、圧電層であり得る。別の例として、弾性層１５０６は、電極層を酸化から、または周囲環境から保護するために、感知素子１４００、１６００、または１７００のいずれか中に含まれ得る。
【０１４７】
さらに、本明細書で説明する感知素子中の材料層は、同一の広がりをもつものとして示される。しかしながら、材料層の他の構成が可能である。たとえば、感知素子１４００のいくつかの実施態様では、第２の圧電層１４１０は、感知素子１４００のパドル領域１４１４上に形成され得、屈曲領域１４１２またはアンカー領域１４１６上に形成されなくてもよい。別の例として、感知素子１７００のいくつかの実施態様では、第１の電極層１４０４および第２の電極層１４０８は、感知素子１７００の屈曲領域１７１２およびアンカー領域１７１６上に形成され得、パドル領域１７１４上に形成されなくてもよい。異なる材料層が形成される感知素子のこれらの領域（すなわち、アンカー領域、屈曲領域、またはパドル領域）は、中立面の所望の配置に依存する。異なる材料層が形成される感知素子のこれらの領域はまた、当業者に知られているように、材料層（たとえば、圧電材料、伝導性材料、絶縁性材料）の機能にも依存する。
【０１４８】
いくつかの実施態様では、感知素子は、感度、周波数応答、線形性について、かつ寄生容量を低減するために最適化され得る。感知素子の感度を高めるために、感知素子中の１つまたは複数の圧電層によって発生させられる信号の相対量が、感知素子の周囲の他の雑音源と比較して増大され得る。このことは、音波に応答する屈曲領域中の屈曲の量を増すことによって行われ得る。しかしながら、屈曲領域中の変形が多すぎると、圧電層からの信号中に非線形性を生じ得る。したがって、感知素子の音響キャビティおよび感知素子自体が、屈曲領域が屈曲しすぎないように設計され得る。寄生容量を低減するために、電極層の面積は、音波に応答して屈曲する感知素子の部分まで低減され得る。感知素子の全体的な寸法、および音響キャビティのサイズは、感知素子の周波数応答を変化させるために変更され得る。
【０１４９】
図１８は、感知素子を形成する方法を示す流れ図の一例を示す。より具体的には、図１８は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す感知素子１４００を形成する方法を示す、流れ図の一例を示す。方法１８００の動作は、本明細書で開示する感知素子のいずれかを形成するために、組み合わせられ、かつ／または並べ替えられ得る。また、以下で説明するように、異なる層のパターニングおよびエッチングが、感知素子の異なる領域中で異なる層のパターンを達成するために実行され得る。方法１８００の動作は、約４００℃までの室温で実行され得る（すなわち、この方法のプロセスは、約４００℃以下で実行され得る）ので、方法１８００は、ガラスおよびフラットパネルディスプレイガラス技術に適合する。
【０１５０】
ブロック１８０２で、ガラス基板上に犠牲層が形成される。上記で説明したように、ガラス基板は、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板、または、ガラスカプセル化マイクロフォンを形成するガラス基板に結合され得るガラス基板であり得る。ガラス基板上に犠牲層を形成するより前に、クロム（Ｃｒ）または金（Ａｕ）金属被覆がガラス基板上に堆積されて、伝導性トレース、ボンドパッド、および／またはレッジパッドが形成され得る。いくつかの実施態様では、ＣｒまたはＡｕ金属被覆がガラス基板上に堆積されるとき、酸化物または窒化物がＣｒまたはＡｕ金属被覆上に堆積されて、金属がパッシベーションされ得る。
【０１５１】
いくつかの実施態様では、銅（Ｃｕ）層が犠牲層として使用される。Ｃｕ層は、ガラス基板上にスパッタリング、蒸着、または電気めっきされ得る。Ｃｕ層は、様々な実施態様では、約０．１〜２０マイクロメートルの厚さであり得る。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）層が犠牲層として使用される。Ａｌ層は、ガラス基板上にスパッタリング、または蒸着され得る。Ａｌ層は、様々な実施態様では、約０．１〜１０マイクロメートルの厚さであり得る。さらなる実施態様では、モリブデン（Ｍｏ）層またはアモルファスシリコン（Ｓｉ）層が犠牲層として使用される。Ｍｏ層またはアモルファスＳｉ層は、ガラス基板上にスパッタリング、または蒸着され得る。モリブデン層またはアモルファスシリコン層は、様々な実施態様では、約０．１〜１０マイクロメートルの厚さであり得る。
【０１５２】
いくつかの実施態様では、犠牲層が次いでパターニングおよびエッチングされる。犠牲層は、当業者に知られているように、集積回路製造において使用されるフォトレジストでパターニングされ、次いでエッチングされ得る。Ｃｕは、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）ベースのエッチャントを使用する、またはアンモニウム過硫酸ナトリウム溶液（ａｍｍｏｎｉｃａｌ  ｓｏｄｉｕｍ  ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を使用する、ウェットエッチングプロセスでエッチングされ得る。Ａｌは、アルカリベースのエッチャントを使用する、ウェットエッチングプロセスでエッチングされ得る。アルカリベースのエッチャントは、たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む。ＭｏまたはアモルファスＳｉは、フッ素ベースのプラズマを使用する、ドライリアクティブエッチング（ｄｒｙ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスでエッチングされ得る。
【０１５３】
ブロック１８０４で、ガラス基板および犠牲層上に第１の電極層が形成される。いくつかの実施態様では、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、および／または金（Ａｕ）の第１の電極層が、スパッタリングプロセスまたは蒸着プロセスで形成され得る。いくつかの実施態様では、第１の電極層が次いでパターニングおよびエッチングされる。第１の電極層は、当業者に知られているように、集積回路製造において使用されるプロセスを使用して、パターニングおよびエッチングされ得る。
【０１５４】
ブロック１８０６で、第１の電極層上に第１の圧電層が形成される。いくつかの実施態様では、第１の圧電層は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３，  ０≦ｘ≦１）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または他の適切な材料を含み得、反応性イオンスパッタリングプロセス、直流電流（ＤＣ）スパッタリングプロセス、または他の適切なプロセスで形成され得る。いくつかの実施態様では、圧電層が次いでパターニングおよびエッチングされる。圧電層は、当業者に知られているように、集積回路製造において使用されるプロセスを使用して、パターニングおよびエッチングされ得る。
【０１５５】
ブロック１８０８で、圧電層上に第２の電極層が形成される。第２の電極層は、第１の電極層を形成するために使用されたプロセスと同様のプロセスで形成され得る。第２の電極層は、当業者に知られているように、集積回路製造において使用されるプロセスを使用して、パターニングおよびエッチングされ得る。
【０１５６】
ブロック１８１０で、第２の電極層上に第２の圧電層が形成される。第２の圧電層は、第１の圧電層を形成するために使用されたプロセスと同様のプロセスで形成され得る。第２の圧電層は、当業者に知られているように、集積回路製造において使用されるプロセスを使用して、パターニングおよびエッチングされ得る。
【０１５７】
ブロック１８１２で、犠牲層が除去される。犠牲層がＣｕ層である場合、Ｃｕ層は、上記で説明したように、エッチャントを使用するウェットエッチングプロセスで除去され得る。犠牲層がＡｌ層である場合、Ａｌ層は、アルカリベースのエッチャントを使用するウェットエッチングプロセスで除去され得る。犠牲層がＭｏ層またはアモルファスＳｉ層である場合、これらの層は、フッ素ベースのプラズマを使用するドライリアクティブエッチングプロセスで除去され得る。
【０１５８】
非圧電弾性層を含む感知素子の実施態様では、たとえば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属、またはポリマーを含む弾性層は、当業者に知られているように、適切な処理技法を使用して形成され得る。たとえば、弾性層は、スパッタリングプロセス、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセス、または電気めっきプロセスで形成され得る。
【０１５９】
電気機械デバイス中の異なる材料の層の形成に関するさらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年３月１５日に出願された「ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＤＥＶＩＣＥ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  Ａ  ＭＥＴＡＬ  ＰＲＯＯＦ  ＭＡＳＳ  ＡＮＤ  Ａ  ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ」と題する米国特許出願第１３／０４８，７９８号において与えられる。
【０１６０】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図の例を示している。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはディスプレイデバイス４０の軽微な変形も、テレビジョン、電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１６１】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【０１６２】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【０１６３】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１９Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタ処理する）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべての構成要素に電力を与えることができる。
【０１６４】
ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇまたはｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇまたは４Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【０１６５】
いくつかの実施態様では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１６６】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１６７】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。
【０１６８】
アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も適用される。
【０１６９】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（たとえば、ＩＭＯＤコントローラ）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（たとえば、ＩＭＯＤディスプレイドライバ）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（たとえば、ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイ）であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【０１７０】
いくつかの実施態様では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１７１】
電源５０は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１７２】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１７３】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１７４】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１７５】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１７６】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたＩＭＯＤの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１７７】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１７８】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１７９】
１２  干渉変調器、ＩＭＯＤ、ピクセル
１３、１５  光
１４  可動反射層、層、反射層
１４ａ  反射副層、伝導性層、副層
１４ｂ  支持層、誘電支持層、副層
１４ｃ  伝導性層、副層
１６  光学スタック、層
１６ａ  吸収層、光吸収体、副層、導体／吸収体副層
１６ｂ  誘電体、副層
１８  ポスト、支持体、支持ポスト
１９  ギャップ、キャビティ
２０  透明基板、基板
２１  プロセッサ、システムプロセッサ
２２  アレイドライバ
２３  ブラックマスク構造
２４  行ドライバ回路
２５  犠牲層、犠牲材料
２６  列ドライバ回路
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ、パネル、ディスプレイ
３２  テザー
３４  変形可能層
３５  スペーサ層
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカー
４６  マイクロフォン
４７  トランシーバ
４８  入力デバイス
５０  電源
５２  調整ハードウェア
６０ａ  第１のライン時間、ライン時間
６０ｂ  第２のライン時間、ライン時間
６０ｃ  第３のライン時間、ライン時間
６０ｄ  第４のライン時間、ライン時間
６０ｅ  ライン時間、第５のライン時間
６２  高いセグメント電圧
６４  低いセグメント電圧
７０  開放電圧
７２  高い保持電圧
７４  高いアドレス電圧
７６  低い保持電圧
７８  低いアドレス電圧
９００、１０００、１１００、１２００  ガラスカプセル化マイクロフォン
９０２、９０３、１００２、１１０２、１２０２  カバーガラス
９０４  集積回路デバイス
９０６、１２０６  ガラス基板
９０８  電気機械マイクロフォンデバイス
９１０  接合リング、連続接合リング
９１１、１０１１  開口
９１２、１０１２、１０１４、１１１２、１２１２  凹部
９１３、１０１３、１０１５、１１１３、１２１３  キャビティ
９１４  切り欠き
９２２  スルーガラスビア
９２４  伝導性の上側トレース、上側トレース
９２６ａ、１２２６ａ  上面
９２６ｂ、１２２６ｂ  底面
９２７ａ  上側ボンドパッド
９２７ｂ  下側ボンドパッド
９２８  上側トレース
９２９、１２２７ａ、１２２９  ボンドパッド
１１１４  ポート
１２２４、１２２８  伝導性トレース、トレース
１２２７ｂ  レッジパッド
１２３２  レッジ
１２４０  フレックステープ
１４００、１５００、１６００、１７００  感知素子
１４０２  ガラス基板
１４０４  第１の電極層、電極層
１４０６  第１の圧電層、圧電層
１４０８  第２の電極層、電極層
１４１０、１６０６  第２の圧電層
１４１２、１５１２、１６１２、１７１２  屈曲領域
１４１４、１５１４、１６１４、１７１４  パドル領域
１４１６、１５１６、１６１６、１７１６  アンカー領域
１４２０、１５２０、１６２０、１７２０  音響キャビティ
１５０２  第２の圧電層、圧電層
１５０４  第３の電極層、電極層
１５０６、１６０２、１７０２  弾性層
１６０４  第３の電極層
１６０８  第４の電極層
１７０４  基板電極層
【図１】
0005926383.tif 000002
【図２】
0005926383.tif 000003
【図３】
0005926383.tif 000004
【図４】
0005926383.tif 000005
【図５Ａ】
0005926383.tif 000006
【図５Ｂ】
0005926383.tif 000007
【図６Ａ】
0005926383.tif 000008
【図６Ｂ】
0005926383.tif 000009
【図６Ｃ】
0005926383.tif 000010
【図６Ｄ】
0005926383.tif 000011
【図６Ｅ】
0005926383.tif 000012
【図７】
0005926383.tif 000013
【図８Ａ】
0005926383.tif 000014
【図８Ｂ】
0005926383.tif 000015
【図８Ｃ】
0005926383.tif 000016
【図８Ｄ】
0005926383.tif 000017
【図８Ｅ】
0005926383.tif 000018
【図９Ａ】
0005926383.tif 000019
【図９Ｂ】
0005926383.tif 000020
【図９Ｃ】
0005926383.tif 000021
【図１０Ａ】
0005926383.tif 000022
【図１０Ｂ】
0005926383.tif 000023
【図１１Ａ】
0005926383.tif 000024
【図１１Ｂ】
0005926383.tif 000025
【図１２Ａ】
0005926383.tif 000026
【図１２Ｂ】
0005926383.tif 000027
【図１３】
0005926383.tif 000028
【図１４Ａ】
0005926383.tif 000029
【図１４Ｂ】
0005926383.tif 000030
【図１５Ａ】
0005926383.tif 000031
【図１５Ｂ】
0005926383.tif 000032
【図１６Ａ】
0005926383.tif 000033
【図１６Ｂ】
0005926383.tif 000034
【図１７Ａ】
0005926383.tif 000035
【図１７Ｂ】
0005926383.tif 000036
【図１７Ｃ】
0005926383.tif 000037
【図１８】
0005926383.tif 000038
【図１９Ａ】
0005926383.tif 000039
【図１９Ｂ】
0005926383.tif 000040