(57)【要約】  本開示は、１つまたは複数の音響特性または電気機械的特性の選択的なチューニングを可能にするための複合変換層を含む音響共振器に関連するシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、共振器構造体は、１つまたは複数の第１の電極と、１つまたは複数の第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置された変換層とを含む。変換層は、複数の構成層を含む。いくつかの実装形態では、構成層は、１つまたは複数の第１の圧電層および１つまたは複数の第２の圧電層を含む。変換層は、第１および第２の電極に提供される信号に応答して、ｚ軸に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第１の振動モードと、ｘ軸およびｙ軸の平面に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第２の振動モードとを提供するように構成される。
2015537439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電層と、
１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電層と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置され、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有し、複数の構成層を含む変換層であって、前記複数の構成層は、
圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第１の圧電層の第１の組と、
圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する第２の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第２の圧電層の第２の組と
を含む、変換層と
を含む、共振器構造体であって、
前記変換層は、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、前記ｚ軸に沿った変位成分を有する前記変換層の少なくとも第１の振動モードと、前記ｘ軸および前記ｙ軸の平面に沿った変位成分を有する前記変換層の少なくとも第２の振動モードとを提供するように構成される、共振器構造体。
【請求項２】
前記構成層は、前記ｙ軸および前記ｚ軸に沿った前記変換層の中央平面に対して対称に配置される３つ以上の構成層を含む、請求項１に記載の共振器構造体。
【請求項３】
前記構成層は、前記ｘ軸に沿って周期的に交互になる、請求項１または２に記載の共振器構造体。
【請求項４】
前記構成層は、「ＡＢＡ」パターン、「ＡＢＡＢＡ」パターン、および「ＡＢＡＢＡＢＡ」パターンのうちの少なくとも１つで配置され、「Ａ」は前記第１の組からの第１の圧電層を表し、「Ｂ」は前記第２の組からの第２の圧電層を表す、請求項３に記載の共振器構造体。
【請求項５】
前記構成層は、剛性係数の第３の組を有する第３の材料から各々が形成された１つまたは複数の層の第３の組を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項６】
前記構成層は、前記構成層のうちの隣接する構成層間に１つまたは複数のギャップまたは空隙部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項７】
前記構成層の各々は、前記ｚ軸に沿って実質的に同じ高さを有し、前記ｙ軸に沿って実質的に同じ長さを有し、前記構成層の各々の上面は、前記構成層のうちの他の構成層の上面に実質的に水平に揃えられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項８】
前記第１の圧電材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）もしくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）であるか、またはそれらを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項９】
前記第２の圧電材料は、ジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）であるか、またはそれを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１０】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記変換層の前記厚さと、剛性係数の前記第１の組と、剛性係数の前記第２の組とによって少なくとも部分的に決定される、請求項１から９のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１１】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記第１の圧電材料および前記第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度によって少なくとも部分的に決定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１２】
前記共振器構造体の共振周波数は、圧電係数の前記第１の組および圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１３】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記共振器構造体の作製中に、前記第２の圧電層のすべての組み合わせた幅と前記変換層の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る、請求項１から１２のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１４】
前記変換層の電気機械的結合度は、圧電係数の前記第１の組および圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって決定される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１５】
１つまたは複数の共振器構造体の複数の組を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の共振器構造体のアレイ
を含む、デバイスであって、
各共振器構造体の前記変換層の厚さは、共振器構造体の前記アレイ内のすべての他の共振器構造体内の前記変換層の厚さに実質的に等しく、
共振器構造体の各組における各共振器構造体の前記変換層の第１および第２の圧電係数と第１および第２の剛性係数との有効な組合せは、前記組の他の共振器構造体における組合せと実質的に同じであり、共振器構造体の前記アレイ内のすべての他の組の他の共振器構造体における組合せと異なる、
デバイス。
【請求項１６】
１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電手段と、
１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電手段と、
前記第１の導電手段と前記第２の導電手段との間に配置され、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有し、２つ以上の構成層を含む変換手段であって、前記２つ以上の構成層は、
圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第１の圧電手段の第１の組と、
圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する第２の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第２の圧電手段の第２の組と
を含む、変換手段と
を含む、デバイスであって、
前記変換手段は、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、前記ｚ軸に沿った変位成分を有する前記変換手段の少なくとも第１の振動モードと、前記ｘ軸および前記ｙ軸の平面に沿った変位成分を有する前記変換手段の少なくとも第２の振動モードとを提供するための手段を含む、デバイス。
【請求項１７】
前記構成層は、前記ｙ軸および前記ｚ軸に沿った前記変換層の中央平面に対して対称に配置される３つ以上の構成層を含む、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記構成層は、前記ｘ軸に沿って周期的に交互になる、請求項１６または１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記構成層の各々は、前記ｚ軸に沿って実質的に同じ高さを有し、前記構成層の各々の上面は、前記構成層のうちの他の構成層の上面に実質的に水平に揃えられる、請求項１６から１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスの共振周波数は、前記変換手段の前記厚さと、剛性係数の前記第１の組と、剛性係数の前記第２の組とによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から１９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記デバイスの共振周波数は、前記第１の圧電材料および前記第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度によって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記デバイスの共振周波数は、圧電係数の前記第１の組および圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記デバイスの共振周波数は、前記デバイスの作製中に、前記第２の圧電手段のすべての組み合わせた幅と前記変換手段の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る、請求項１６から２２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記変換手段の電気機械的結合度は、圧電係数の前記第１の組および圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２３のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権データ
本開示は、参照によりその全体がすべての目的のために本明細書に組み込まれている、２０１２年１０月２２日に出願された、Ｚｕｏらによる「ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＤＩＬＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＥ  ＲＥＳＯＮＡＴＯＲＳ」と題する、同時係属米国特許出願第１３／６５７６５３号（代理人整理番号第１２１３６５／ＱＵＡＬＰ１５８号）の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、概して、電気機械音響デバイスに関し、より詳細には、複合変換層を含む音響共振器に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システム（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ，ＥＭＳ）は、電気的および機械的な素子を有するデバイスと、アクチュエータおよびセンサなどのトランスデューサと、（ミラーを含む）光学的構成要素と、電子回路とを含む。ＥＭＳ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（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ，ＭＥＭＳ）デバイスは、約１マイクロメートルから数百マイクロメートル以上に及ぶサイズを有する構造体を含むことができる。ナノ電気機械システム（ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ，ＮＥＭＳ）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マイクロメートルよりも小さいサイズを有する構造体を含むことができる。電気機械素子は、堆積、エッチング、リソグラフィ、あるいは、基板もしくは堆積された材料層の一部をエッチング除去するか、または層を追加して電気デバイス、機械デバイス、および電気機械デバイスを形成する、他の微細加工プロセスを使用して作成することができる。
【０００４】
弾性（または音響）波デバイスは、周波数制御用途を含む、様々な用途で利用される。たとえば、音響波デバイスは、他の例示的な用途のうちで、送信機、受信機、トランシーバ、フィルタ、クロック発振器、遅延線、遅延線発振器に利用され得る。いくつかの実装形態では、音響波デバイスは、１つまたは複数の共振周波数を有する、音響波共振デバイスまたは「共振器」である。そのような音響波デバイス（電気機械音響波デバイスとしても知られる）の多くの実装形態では、電気エネルギーが機械エネルギー（たとえば、振動または弾性波）に変換され、その逆も同様である。
【０００５】
音響波共振器および他の音響波デバイスは、フィルタリング用途でも典型的なものである。たとえば、民生用モバイルハンドセットなどのワイヤレスデバイスに採用される無線アーキテクチャでは、周波数帯域フィルタが利用される。現代のハンドセットは、複数の通信規格および複数の周波数帯域にわたって動作し得る。これらの要望により、そのようなハンドセットまたは他のワイヤレスデバイスの無線周波数フロントエンドモジュール（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｆｒｏｎｔ−ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ，ＲＦ−ＦＥＭ）内の複数の個別のフィルタの統合が必要とされてきた。必要な性能仕様を満たすために、これらのフィルタは、表面音響波（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ，ＳＡＷ）デバイス、薄膜バルク音響波共振器（ｆｉｌｍ  ｂｕｌｋ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ＦＢＡＲ）、およびバルク音響波（ｂｕｌｋ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ，ＢＡＷ）共振器などの電気機械デバイス「構成ブロック」から統合されてきた。従来のＳＡＷデバイス、ＦＢＡＲデバイス、およびＢＡＷデバイスは、本質的には個別のデバイスである。利用される帯域の数が増えるとき、ますます多くの必要な個別のフィルタ構成要素および他の構成要素を単一のシステムインパッケージ（ｓｙｓｔｅｍ−ｉｎ−ｐａｃｋａｇｅ，ＳｉＰ）に統合することは、モジュールのコストおよびサイズ、ならびにシステム設計およびサプライチェーンマネジメントの複雑性の面からますます困難な試みとなる。
【０００６】
リソグラフィで画定された面内寸法によって実質的に決定される動作周波数を有する輪郭モード共振器（ｃｏｎｔｏｕｒ  ｍｏｄｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ＣＭＲ）と、シャドーマスキングまたは埋込みエッチング停止層を含む多重構造層ＦＢＡＲの実装形態と、リソグラフィで画定された「チューニングパターン」を載せられたＦＢＡＲ様構造体とを含む、より高いレベルの多周波数統合体を可能にするために、解決策の概念の他の例が提案されてきた。
【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、各々いくつかの革新的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、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、１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電層と、１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電層と、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された変換層とを含む共振器構造体に実装され得る。変換層は、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有する。変換層は、複数の構成層を含む。いくつかの実装形態では、複数の構成層は、圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第１の圧電層の第１の組を含む。いくつかの実装形態では、複数の構成層は、圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する第２の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第２の圧電層の第２の組をさらに含む。いくつかの実装形態では、変換層は、第１の電極および第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、ｚ軸に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第１の振動モードと、ｘ軸およびｙ軸の平面に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第２の振動モードとを提供するように構成される。
【０００９】
いくつかの実装形態では、構成層は、ｙ軸およびｚ軸に沿った変換層の中央平面に対して対称に配置される３つ以上の構成層を含み得る。いくつかのそのような実装形態では、構成層は、中央平面からｘ軸に沿って周期的に交互になる（ａｌｔｅｒｎａｔｅ）ことができる。いくつかの実装形態では、構成層は、「ＡＢＡ」パターン、「ＡＢＡＢＡ」パターン、または「ＡＢＡＢＡＢＡ」パターンで配置され得るが、「Ａ」は第１の組からの第１の圧電層を表し、「Ｂ」は第２の組からの第２の圧電層を表す。いくつかの実装形態では、構成層は、剛性係数の第３の組を有する第３の材料から各々が形成された１つまたは複数の層の第３の組を含み得る。いくつかの実装形態では、構成層は、構成層のうちの隣接する構成層間に１つまたは複数のギャップまたは空隙部を含み得る。様々な実装形態では、構成層の各々は、ｚ軸に沿った実質的に同じ高さと、ｙ軸に沿った実質的に同じ長さとを有することができる。そのような実装形態では、構成層の各々の上面は、構成層のうちの他の構成層の上面に実質的に水平に揃えられ得る。
【００１０】
いくつかの実装形態では、共振器構造体の共振周波数は、変換層の少なくとも厚さと、剛性係数の第１の組と、剛性係数の第２の組との関数であり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、第１の圧電材料および第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度の関数でもあり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、圧電係数の第１の組および圧電係数の第２の組のうちの少なくとも１つの関数でもあり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、デバイスの作製中に、第２の圧電層のすべての組み合わせた幅と変換層の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る。いくつかの実装形態では、変換層の電気機械的結合度は、圧電係数の第１の組および圧電係数の第２の組のうちの少なくとも１つの関数であり得る。
【００１１】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、共振器構造体のアレイを含むデバイス中に実装され得る。共振器構造体のアレイは、１つまたは複数の共振器構造体の複数の組を含む。各共振器構造体は、１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電層と、１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電層と、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された変換層とを含む。変換層は、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有する。変換層は、実質的に同一平面の上面を有する複数の構成層を含む。いくつかの実装形態では、複数の構成層は、圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第１の圧電層の第１の組と、圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する第２の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第２の圧電層の第２の組とを含む。いくつかの実装形態では、変換層は、第１の電極および第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、ｚ軸に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第１の振動モードと、ｘ軸およびｙ軸の平面に沿った変位成分を有する変換層の少なくとも第２の振動モードとを提供するように構成される。いくつかの実装形態では、各共振器構造体の変換層の厚さは、共振器構造体のアレイ内のすべての他の共振器構造体内の変換層の厚さに実質的に等しい。いくつかのそのような実装形態では、共振器構造体の各組における各共振器構造体の変換層の第１および第２の圧電係数と第１および第２の剛性係数との有効な組合せは、その組の他の共振器構造体における組合せと実質的に同じであり、共振器構造体のアレイ内のすべての他の組の他の共振器構造体における組合せと異なる。
【００１２】
いくつかの実装形態では、各共振器構造体の各変換層の構成層は、ｙ軸およびｚ軸に沿った変換層の中央平面に対して対称に配置される３つ以上の構成層を含み得る。いくつかのそのような実装形態では、構成層は、中央平面からｘ軸に沿って周期的に交互になることができる。いくつかの実装形態では、構成層は、剛性係数の第３の組を有する第３の材料から各々が形成された１つまたは複数の層の第３の組を含み得る。いくつかの実装形態では、構成層は、構成層のうちの隣接する構成層間に１つまたは複数のギャップまたは空隙部を含み得る。
【００１３】
いくつかの実装形態では、各共振器構造体の共振周波数は、共振器構造体の変換層の少なくとも厚さと、共振器構造体の剛性係数の第１の組と、共振器構造体の剛性係数の第２の組との関数であり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、第１の圧電材料および第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度の関数でもあり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、デバイスの作製中に、第２の圧電層のすべての組み合わせた幅と変換層の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る。いくつかの実装形態では、変換層の電気機械的結合度は、圧電係数の第１の組および圧電係数の第２の組のうちの少なくとも１つの関数であり得る。
【００１４】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、デバイス中に実装され得る。デバイスは、１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電手段と、１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電手段と、第１の導電手段と第２の導電手段との間に配置された変換手段とを含む。変換手段は、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有する。変換手段は、２つ以上の構成層を含む。いくつかの実装形態では、２つ以上の構成層は、圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第１の圧電手段の第１の組と、圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する第２の圧電材料から各々が形成された１つまたは複数の第２の圧電手段の第２の組とを含む。いくつかの実装形態では、変換手段は、第１の電極および第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、ｚ軸に沿った変位成分を有する変換手段の少なくとも第１の振動モードと、ｘ軸およびｙ軸の平面に沿った変位成分を有する変換手段の少なくとも第２の振動モードとを提供するための手段を含む。
【００１５】
いくつかの実装形態では、構成層は、ｙ軸およびｚ軸に沿った変換層の中央平面に対して対称に配置される３つ以上の構成層を含み得る。いくつかのそのような実装形態では、構成層は、中央平面からｘ軸に沿って周期的に交互になることができる。いくつかの実装形態では、構成層の各々は、ｚ軸に沿った実質的に同じ高さを有することができる。いくつかのそのような実装形態では、構成層の各々の上面は、構成層のうちの他の構成層の上面に実質的に水平に揃えられ得る。
【００１６】
いくつかの実装形態では、デバイスの共振周波数は、変換手段の少なくとも厚さと、剛性係数の第１の組と、剛性係数の第２の組との関数であり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、第１の圧電材料および第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度の関数でもあり得る。いくつかの実装形態では、共振周波数は、デバイスの作製中に、第２の圧電手段のすべての組み合わせた幅と変換手段の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る。いくつかの実装形態では、変換手段の電気機械的結合度は、圧電係数の第１の組および圧電係数の第２の組のうちの少なくとも１つの関数であり得る。
【００１７】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。本開示で提供される例のいくつかは、ＥＭＳおよびＭＥＭＳベースのディスプレイに関して記載される場合があるが、本明細書で提供される概念は、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなどの他のタイプのディスプレイに適用される場合がある。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】
【００１８】
【図１】複合変換層を含む断面膨張モード共振器（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  ｄｉｌａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ＸＤＭＲ）構造体の一部の断面斜視図である。
【図２】例示的なＸＤＭＲ構造体における、２次元モード周波数（ＭＨｚ）と、パーセンテージとして表される、第２の圧電層の幅ｗ２と変換層の全幅Ｗとの比との間の関係を示すプロット図である。
【図３】例示的なＸＤＭＲ構造体における、パーセンテージとして表される電気機械的結合度ｋｔ２と、同様にパーセンテージとして表される、第２の圧電層の幅ｗ２と変換層の全幅Ｗとの比との間の関係を示すプロット図である。
【図４】例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図５Ａ】図４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図５Ｂ】図４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図６】従来の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図７Ａ】図６の例示的な構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図７Ｂ】図６の例示的な構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図８】例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図９Ａ】図８の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図９Ｂ】図８の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図１０】例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１０の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図１１Ｂ】図１０の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図１２】例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図１３Ａ】図１２の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図１３Ｂ】図１２の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図１４】従来の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。
【図１５Ａ】図１４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさを示すプロット図である。
【図１５Ｂ】図１４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの位相を示すプロット図である。
【図１６】音響波デバイスのアレイを形成するためのプロセスを示す流れ図の一例である。
【図１７Ａ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｂ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｃ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｄ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｅ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｆ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１７Ｇ】たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図である。
【図１８Ａ】干渉変調器（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ＩＭＯＤ）表示デバイスの表示素子のシリーズまたはアレイの中の２つの隣接するＩＭＯＤ表示素子を示す等角図である。
【図１８Ｂ】ＩＭＯＤ表示素子の３つの素子アレイによる３つの素子を含むＩＭＯＤベースの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である。
【図１９Ａ】複数のＩＭＯＤ表示素子を含む表示デバイスを示すシステムブロック図である。
【図１９Ｂ】複数のＩＭＯＤ表示素子を含む表示デバイスを示すシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法において適用できることは、当業者は容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いていようと（ビデオなど）静止していようと（静止画像など）、および文字であろうと図であろうと絵であろうと、画像を表示するように構成可能ないかなるデバイス、装置、またはシステムでも実装され得る。より具体的には、説明する実装形態は、携帯電話、マルチメディアインターネットに対応したセルラー電話、携帯型テレビ受像機、無線デバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄａｔａ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ，ＰＤＡ）、無線電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノート型コンピュータ、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、全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（ＭＰ３プレーヤなど）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子書籍端末（たとえば電子書籍リーダー）、コンピュータ用モニタ、自動車のディスプレイ（走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなどを含む）、コックピット制御装置および／またはディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ（乗り物の後方監視カメラのディスプレイなど）、電子写真、電子広告板または電光サイン、プロジェクタ、建築構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはカセットプレーヤ、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、包装（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アプリケーションを含む電気機械システム（ＥＭＳ）アプリケーションならびに非ＥＭＳアプリケーションにおいてなど）、芸術的構造（宝石または衣服への画像の表示など）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどであるがこれらに限定されない様々な電子デバイスに含まれても、関連付けられもよいことが企図されている。本明細書における教示は、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き検知デバイス、磁力計、民生用電子機器の慣性構成要素、民生用電子機器製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動スキーム、製造プロセス、および電子検査機器などであるがこれらに限定されない、ディスプレイ以外の用途でも使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００２１】
開示する実装形態は、電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスを含む音響（または「弾性波」）デバイスの構造および構成の例を含む。関連する装置、システム、ならびに製造プロセスおよび製造技法も開示される。いくつかの実装形態では、音響デバイスは、膨張モード共振器（ＤＭＲ）として構成される。具体的には、いくつかの実装形態は、共振器構造体の１つまたは複数の断面において１つまたは複数の２次元（２Ｄ）の振動モードを有する断面ＤＭＲ（ＸＤＭＲ）に関する。すなわち、共振器構造体の厚さおよび共振器構造体の横方向の幅または長さに沿った変位および変形がある。いくつかの他の実装形態は、共振器構造体の厚さ−幅断面と厚さ−長さ断面の両方に沿った変位および変形を有する、３次元（３Ｄ）の振動モードを有するＤＭＲに関する。いくつかの実装形態は、複数の構成層を含む複合変換層を含むＸＤＭＲまたは他の音響デバイスに関する。いくつかの実装形態では、複合変換層の複数の構成層は、各々が第１の圧電材料から形成された１つまたは複数の第１の圧電層の第１の組を含む。いくつかの実装形態では、複合変換層の複数の構成層は、各々が第２の圧電材料から形成された１つまたは複数の第２の圧電層の第２の組も含む。いくつかの実装形態では、構成層の上面は、同一平面にある。いくつかのそのような実装形態では、複数のそのようなＸＤＭＲもしくは他の音響デバイスまたはそれらのアレイは、単一の基板上に作製され、規定の音響的特性または他の電気機械的特性を選択的に有しながら、均一の高さも有することができる。
【００２２】
いくつかの実装形態は、１つまたは複数の２Ｄまたは３Ｄの振動モードの１つまたは複数の特性などの、そのようなＸＤＭＲまたは他の音響デバイスの１つまたは複数の音響的特性または電気機械的特性を選択的に規定またはチューニングするための方法、プロセス、または技法の例も含む。たとえば、本明細書で説明する、ＸＤＭＲおよび他の音響デバイスの１つまたは複数の音響的特性または他の電気機械的特性は、第１の圧電材料を選択し、第２の圧電材料を選択し、第１および第２の圧電層を選択的に配置することによって選択的に規定され得る。たとえば、所望の音響的特性または他の電気機械的特性を実現するために、１つまたは複数の第１の圧電層のそれぞれの幅、１つまたは複数の第２の圧電層のそれぞれの幅、第１の圧電層の数、第２の圧電層の数ならびに第１および第２の圧電層の周期性が選択され得る。いくつかの他の実装形態では、所望の音響的特性または他の電気機械的特性を実現するために、１つまたは複数の他の材料層または空隙部が第１および第２の圧電層とともに配置され得る。
【００２３】
本開示で説明する主題の特定の実装形態は、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。いくつかの実装形態は、別個に、または場合によっては選択的に規定された音響的特性または他の電気機械的特性を有する多重薄膜音響波デバイスの単一の基板上へのバッチレベルの作製または基板レベルの作製を可能にする。いくつかの実装形態は、各々が本明細書で説明する１つまたは複数のＸＤＭＲまたは他の音響デバイスを組み込む、複数の別個の周波数を扱うが同じ均一の高さを共有する音響波フィルタのアレイを、同じ基板上に共に作成することを可能にする。たとえば、いくつかの実装形態では、各デバイスの共振周波数は、デバイスの作製中に、圧電層の第１の組または圧電層の第２の組のいずれかの圧電層のすべての組み合わせた幅と変換層の全幅との比を選択的に調整することによって規定またはチューニングされ得る。一般に、多くの実装形態は、構成要素数の低減および統合の機会における大幅な改善を可能にする。加えて、開示するＸＤＭＲは、いくつかの従来の共振器によって可能となるものよりも高い電気機械的結合度ｋｔ２も提供する。
【００２４】
変換層内で、電気エネルギーが機械エネルギー（たとえば、振動または弾性波）に変換され、その逆も同様である。いくつかのそのような実装形態では、電気機械変換機構は、圧電機構であり得る。他のそのような実装形態では、電気機械変換機構は、静電機構（静電的に変換されたシリコン（Ｓｉ）など）であり得る。いくつかの他の実装形態で使用され得る他の変換機構の例は、他の機構のうち、電磁機構、光電機構、および熱電機構を含む。
【００２５】
本明細書で説明するデバイスの音響的特性および電気機械的特性は、材料特性およびデバイス寸法によって決定され得る。たとえば、薄膜音響波共振器の固有共振周波数は、その構成層の材料特性と１つまたは複数の特徴的な幾何学的寸法の両方によって決定される。たとえば、材料特性は、一般に、変換または伝搬が起こる、圧電材料または他の構造材料を通る弾性（「音響」）波の伝搬速度を決定する際に比較的大きく寄与する。他方では、１つまたは複数の特徴的な幾何学的寸法は、一般に、いかなる波長において波が圧電材料層または他の構造材料層の定常波パターンを形成し得るか（デバイスの「共振周波数」に対応する波長）を決定する際に比較的大きく寄与する。ＸＤＭＲでは、特徴的な寸法は、一般に、変換層の厚さおよび幅である。追加または代替として、長さも特徴的な寸法であり得る。
【００２６】
本明細書で説明するＸＤＭＲ、ＤＭＲ、または他の音響デバイスの様々な実装形態では、一般に、電極が、変換層に接触して、またはそれに近接して配設される。たとえば、電極は、変換層の１つまたは複数の圧電層または他の層と同一面上または反対面上に配置され得る。電極間に加えられる電界が、圧電材料内で機械的ひずみに変換される。たとえば、時間的に変化する電気信号がＤＭＲの入力電極に与えられ、対応して時間的に変化する機械的運動に変換され得る。この機械エネルギーの一部は、入力電極においてまたは出力電極において電気エネルギーに再び転換され得る。変換層内の機械的変位の最大の実質的増幅を生み出す入力電気信号の周波数は、一般に、ＤＭＲの共振周波数と呼ばれる。一般に、変換層の振動モードは、変換層の剛性係数（すなわち、等方性媒体におけるヤング率）、圧電係数、質量密度、および１つまたは複数の特徴的な寸法によって規定される。
【００２７】
垂直ひずみを垂直応力に関係付ける剛性係数は、圧縮された表記法を使用してｃ１１、ｃ２２、およびｃ３３として表され得る。たとえば、ｃ１１は、水平の「１」すなわち「ｘ」方向に沿った（たとえば、圧電層の幅に沿った）垂直応力と、ｘ方向に沿った垂直ひずみとの比を定量化する。同様に、ｃ２２は、水平の「２」すなわち「ｙ」方向に沿った（たとえば、圧電層の長さに沿った）垂直応力と、ｙ方向に沿った垂直ひずみとの比を定量化する。同様に、ｃ３３は、垂直の「３」すなわち「ｚ」方向に沿った（たとえば、圧電層の厚さに沿った）垂直応力と、ｚ方向に沿った垂直ひずみとの比を定量化する。いくつかの場合には、非等方性媒体の特定の方向に沿った弾性応答は、等価な剛性係数またはヤング率を使用して表され得る。
【００２８】
同様に、圧電係数は、圧縮された表記法を使用して表され得る。たとえば、圧電係数ｄ３３は、ｚ方向に印加された電界に応答した、垂直の３すなわちｚ方向の垂直ひずみを定量化する。同様に、圧電係数ｄ３１は、ｚ方向に印加された電界に応答した、水平の１すなわちｘ方向の（たとえば、圧電層の幅に沿った）垂直ひずみを定量化するが、圧電係数ｄ３２は、ｚ方向に印加された電界に応答した、水平の２すなわちｙ方向の（たとえば、圧電層の長さに沿った）垂直ひずみを定量化する。いくつかの他の圧電係数は、係数ｄ２４（ｙ方向に印加された電界に応答した、ｙｚせん断力変位に関連する）と、係数ｄ１５（ｘ方向に印加された電界に応答した、ｘｚせん断力変位に関連する）とを含む。
【００２９】
図１は、複合変換層１０２を含むＸＤＭＲ構造体１００の一部の断面斜視図を示す。構造体１００は、１つまたは複数の第１の電極を含む第１の（または上側）導電層１０４を含む。構造体１００は、Ｚ軸に沿って上側導電層１０４からオフセットする１つまたは複数の第２の電極を含む第２の（または下側）導電層１０６も含む。変換層１０２は、上側導電層１０４と下側導電層１０６との間に配設される。この例では、変換層１０２は、上面１０８と、上面１０８に対向する下面１１０とを有する。この例では、変換層１０２の上面１０８は、上側導電層１０４に接触しており、変換層１０２の下面１１０は、下側導電層１０６に接触している。
【００３０】
変換層１０２は、ｘ軸に沿って向けられた幅Ｗと、ｘ軸に垂直なｙ軸に沿って向けられた長さＬと、ｘ軸およびｙ軸に垂直なｚ軸に沿った厚さＴとを含む寸法を有する。図１の変換層１０２は、上記で説明したようにｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のそれぞれに沿って向けられた寸法を有する直方体または立方体として表されているが、この表示は説明のためにすぎないことを理解されたい。幅Ｗおよび長さＬは、全体的にｘ軸およびｙ軸に沿った平面内にある横方向距離Ｄの例である。厚さＴと横方向距離Ｄとの比Ｔ／Ｄは、上側および下側導電層１０４および１０６の電極の１つまたは複数に与えられる信号に応答して、ｚ軸に沿った垂直変位と、ｚ軸に垂直な横方向平面に沿った横方向変位とを有する、変換層１０２の２Ｄ振動モードを提供するように構成され得る。たとえば、横方向変位は、いくつかの例ではｘ軸に沿っており、いくつかの他の例ではｙ軸に沿っており、またはｘ軸およびｙ軸からオフセットする方向に沿っている場合がある。たとえば、構造体１００を共振周波数で振動させる周波数を有する入力ＡＣ信号１１２が、上側導電層１０４の１つもしくは複数の電極および／または下側導電層１０６の１つもしくは複数の電極に与えられ得る。共振周波数を有する得られた出力信号１１４は、上側導電層１０４の１つもしくは複数の電極および／または下側導電層１０６の１つもしくは複数の電極によって感知され得る。
【００３１】
いくつかの実装形態では、上側および下側導電層１０４および１０６の一方または両方は、それぞれ、導電層が配設される、上面および下面１０８および１１０のかなりの部分を覆う。図１の例では、１つまたは複数の電極の上側導電層１０４が、変換層１０２の上面１０８のかなりの部分を覆い、１つまたは複数の電極の下側導電層１０６が、変換層１０２の下面１１０のかなりの部分を覆う。いくつかの実装形態では、それぞれの面１０８または１１０の５０％を超え約１００％に達する表面積が、それぞれの導電層の電極によって覆われる。たいていの場合、面１０８または１１０が導電層によって覆われるほど、電気機械的結合度ｋｔ２は大きくなる。
【００３２】
図１のＸＤＭＲ構造体１００は２ポート共振器であり、すなわち、入力信号１１２が上側導電層１０４で表される入力端子に送達され、出力信号１１４が下側導電層１０６で表される出力端子に与えられるが、本明細書で説明するのと同じまたは同様の２Ｄおよび３Ｄの振動モードが、１ポート共振器を用いて達成され得る。たとえば、代替実装形態では、下側導電層１０６がアースに結合され、上側導電層１０４が、入力信号が送達されるとともに出力信号が感知される信号端子として働く。そのような実装形態では、上側導電層１０４は、入力信号を送達する１つまたは複数の電極と、出力信号が感知される１つまたは複数の他の電極とを含み得る。
【００３３】
上述のように、本明細書で説明する複合変換層は、１つまたは複数の圧電層を含む複数の構成層を含む。図１に示す例示的な実装形態では、変換層１０２は、３つの構成圧電層を含むように作製される。変換層１０２は、第１の圧電材料から形成された第１の層１１６と、第２の圧電材料から形成された第２の層１１８と、第１の圧電材料から形成された第３の層１２０とを含む。構成層１１６、１１８、および１２０のすべては、ほぼ同一平面の上面を有する。第１の圧電材料は、剛性係数の第１の組、圧電係数の第１の組、および第１の質量密度によって特徴付けられる。第２の圧電材料は、剛性係数の第２の組、圧電係数の第２の組、および第２の質量密度によって特徴付けられる。たとえば、第１の圧電材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）であり得る。いくつかのそのような実装形態では、第２の圧電材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であり得る。
【００３４】
いくつかの実装形態では、ＸＤＭＲ構造体１００の振動モードおよび共振周波数は、変換層１０２の作製中に、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比を選択的に設計または構成することによって制御される。より詳細には、変換層１０２の振動モードおよび共振周波数は、変換層１０２全体の有効剛性係数、有効圧電係数、および有効質量密度、厚さＴ、ならびにいくつかの実装形態では全幅Ｗに依存する（ＦＢＡＲなどのいくつかの他の厚さモード実装形態では、幅Ｗは振動モードおよび共振周波数における因子でない場合がある）。変換層１０２全体の有効剛性係数、有効圧電係数、および質量密度は、今度は、構成層１１６、１１８、および１２０の相対体積に依存し、場合によっては、これらの体積の構成に依存する。図１に示す例では、構成層１１６、１１８、および１２０のすべての長さがＬに等しいので、また構成層１１６、１１８、および１２０のすべての厚さがＴに等しいので、結果として、変換層１０２全体の有効剛性係数、有効圧電係数、および有効質量密度は、構成層１１６、１１８、および１２０それぞれの相対幅ｗ１、ｗ２、およびｗ３にそれぞれ依存する。したがって、図１に示す例では、第２の圧電層１１８の剛性係数、圧電係数、および質量密度が、第１および第３の圧電層１１６および１２０の剛性係数、圧電係数、および質量密度と異なるので、変換層１０２全体の有効剛性係数、有効圧電係数、および有効質量密度は、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比を構成することによって選択的に調整され得る。このように、ＸＤＭＲ構造体１００の振動モードおよび共振周波数は、作製中に選択的に規定され得る。加えて、電気機械的結合度ｋｔ２が、ｄ３１およびｄ３３などの、変換層１０２全体の有効圧電係数によって決定されるので、電気機械的結合度ｋｔ２はまた、作製中またはマスク設計中に、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比を構成することによって選択的に規定され得る。
【００３５】
図２は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、２Ｄモード周波数（ＭＨｚ）と、パーセンテージとして表される、第２の圧電層の幅ｗ２と変換層の全幅Ｗとの比との間の関係を示すプロット図を示す。たとえば、ＸＤＭＲ構造体は、上述のＸＤＭＲ構造体１００と同様であり得る。図２のプロット図（および本明細書に示す続くプロット図）は、第２の圧電材料がＡｌＮで、第１の圧電材料がＺｎＯである関係を表す。図３は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、パーセンテージとして表される電気機械的結合度ｋｔ２と、同様にパーセンテージとして表される、第２の圧電層の幅ｗ２と変換層の全幅Ｗとの比との間の関係を示すプロット図を示す。また、ＸＤＭＲ構造体は、上述のＸＤＭＲ構造体１００と同様であり得る。他の周波数と電気機械的結合度ｋｔ２との関係は、他の圧電材料、または後で説明する他の構成を使用して実現され得る。
【００３６】
図４は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状４２２の一例を示す。たとえば、ＸＤＭＲ構造体は、上述のＸＤＭＲ構造体１００と同様であり得、したがって、図４および続く図について説明する目的で、図１のいくつかの素子が参照され得る。具体的には、図４は、図１の線Ａ−Ａに沿って取られた、変換層１０２の正面断面図を示す。２Ｄの膨張モード形状４２２を示す目的で、図４では、矩形形状４２４は、励振および変形前の変換層１０２の断面形状を示す。図４では、ｚ軸が、変換層１０２を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、変換層１０２を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した２Ｄ膨張モード形状４２２は、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比が８０％になる際に実現される。２Ｄ膨張モード形状４２２は、ｚ軸に沿った変位およびｘ軸に沿った変位を含む。いくつかの他の実装形態では、選択される圧電材料および寸法に依存する、ｙ軸に沿った変位が存在する場合もある。図４の例では、幅Ｗは１．５マイクロメートル（μｍ）であり、厚さＴは２μｍである。
【００３７】
変換層１０２内の変位は、断面内の位置に応じて変化する。たとえば、ｘ軸とｚ軸との交点を含む、変換層１０２の断面の第１の領域４２６では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域４２８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域４２６より大きい変位である。ｘ軸とｚ軸との交点から離れて領域４３０、４３２、および４３４に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、断面の隅の領域４３６において最大変位が生じる。変換層１０２の変位は、図示した２Ｄモードがｚ軸に対して対称形状を有する程度である。この例では、変位は、ｘ軸に対しても対称である。しかしながら、厚さ方向（この例ではｚ方向）の変位は、概して均一ではなく、その理由は、ｚ方向の変位の量が、ｘ軸に沿って変化するからである。同様に、幅方向（この例ではｘ方向）の変位は、概して均一ではなく、その理由は、ｘ方向の変位の量が、ｚ軸に沿って変化するからである。この例では、２Ｄ断面内の変位は、ｘ方向およびｚ方向に強い成分を有し、ｚ軸およびｘ軸に沿った不均一な形状に寄与しており、高い電気機械的結合ｋｔ２をもたらしている。
【００３８】
図５Ａおよび図５Ｂは、図４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図５Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１６９５ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図５Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約８．６１％である。ｆｓとｆｐとの間の領域で、位相が、約９０度から約−９０度まで低下し、そのことが、共振器に、誘導的特性を示させ得る。この領域の外側では、共振器は、その電気的応答において容量的特性を示し得る。
【００３９】
図６は、従来の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状６２２の一例を示す。膨張モード形状６２２を示す目的で、図６では、矩形形状６２４は、励振および変形前の圧電層の断面形状を示す。図６では、ｚ軸が、圧電層を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、圧電層を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した膨張モード形状６２２は、ＡｌＮから形成された単一の単位圧電層を用いて実現される。膨張モード形状６２２は、主に、ｘ軸に沿った垂直変位にほとんど変化がない、ｚ軸に沿った垂直変位からなる。図６の例では、幅Ｗは同様に１．５μｍであり、厚さＴは同様に２μｍである。
【００４０】
図７Ａおよび図７Ｂは、図６の例示的な構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図７Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１９８９ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図７Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約１０．０６％である。
【００４１】
図８は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状８２２の一例を示す。矩形形状８２４は、励振および変形前の変換層１０２の断面形状を示す。図８では、ｚ軸が、変換層１０２を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、変換層１０２を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した２Ｄ膨張モード形状８２２は、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比が６０％になる際に実現される。２Ｄ膨張モード形状８２２は、ｚ軸に沿った変位およびｘ軸に沿った変位を含む。同様に、いくつかの他の実装形態では、選択される圧電材料および寸法に依存する、ｙ軸に沿った変位が存在する場合もある。図８の例では、幅Ｗは同様に１．５μｍであり、厚さＴは同様に２μｍである。
【００４２】
図４に示す例と同様に、変換層１０２内の変位は、断面内の位置に応じて変化する。たとえば、ｘ軸とｚ軸との交点を含む、変換層１０２の断面の第１の領域８２６では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域８２８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域８２６より大きい変位である。ｘ軸とｚ軸との交点から離れて領域８３０、８３２、および８３４に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、断面の隅の領域８３６において最大変位が生じる。変換層１０２の変位は、図示した２Ｄモードがｚ軸およびｘ軸に対して対称形状を有する程度である。比ｗ２／Ｗが８０％であった図４の例と比較して、異なる変位プロファイル、したがって、異なる電気機械的結合度ｋｔ２が存在する。
【００４３】
図９Ａおよび図９Ｂは、図８の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図９Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１４５６ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図９Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約９．８９％である。比ｗ２／Ｗが８０％であった図４の例と比較して、直列共振周波数ｆｓは減少するが、電気機械的結合度ｋｔ２は増加する。
【００４４】
図１０は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状１０２２の一例を示す。矩形形状１０２４は、励振および変形前の変換層１０２の断面形状を示す。図１０では、ｚ軸が、変換層１０２を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、変換層１０２を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した２Ｄ膨張モード形状１０２２は、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比が４０％になる際に実現される。２Ｄ膨張モード形状１０２２は、ｚ軸に沿った変位およびｘ軸に沿った変位を含む。同様に、いくつかの他の実装形態では、選択される圧電材料および寸法に依存する、ｙ軸に沿った変位が存在する場合もある。図１０の例では、幅Ｗは同様に１．５μｍであり、厚さＴは同様に２μｍである。
【００４５】
図４および図８に示す例と同様に、変換層１０２内の変位は、断面内の位置に応じて変化する。たとえば、ｘ軸とｚ軸との交点を含む、変換層１０２の断面の第１の領域１０２６では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域１０２８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域１０２６より大きい変位である。ｘ軸とｚ軸との交点から離れて領域１０３０、１０３２、および１０３４に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、断面の隅の領域１０３６において最大変位が生じる。変換層１０２の変位は、図示した２Ｄモードがｚ軸およびｘ軸に対して対称形状を有する程度である。比ｗ２／Ｗが６０％であった図８の例と比較して、異なる変位プロファイル、したがって、異なる電気機械的結合度ｋｔ２が存在する。
【００４６】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１０の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図１１Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１３０７ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図１１Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約１２．２４％である。比ｗ２／Ｗが６０％であった図８の例と比較して、直列共振周波数ｆｓは減少するが、電気機械的結合度ｋｔ２は増加する。
【００４７】
図１２は、例示的なＸＤＭＲ構造体における、変換層の断面の幾何学的振動モード形状１２２２の一例を示す。矩形形状１２２４は、励振および変形前の変換層１０２の断面形状を示す。図１２では、ｚ軸が、変換層１０２を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、変換層１０２を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した２Ｄ膨張モード形状１２２２は、第２の圧電層１１８の幅ｗ２と変換層１０２の全幅Ｗとの比が２０％になる際に実現される。２Ｄ膨張モード形状１２２２は、ｚ軸に沿った変位およびｘ軸に沿った変位を含む。同様に、いくつかの他の実装形態では、選択される圧電材料および寸法に依存する、ｙ軸に沿った変位が存在する場合もある。図１２の例では、幅Ｗは同様に１．５μｍであり、厚さＴは同様に２μｍである。
【００４８】
図４、図８、および図１０に示す例と同様に、変換層１０２内の変位は、断面内の位置に応じて変化する。たとえば、ｘ軸とｚ軸との交点を含む、変換層１０２の断面の第１の領域１２２６では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域１２２８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域１２２６より大きい変位である。ｘ軸とｚ軸との交点から離れて領域１２３０、１２３２、および１２３４に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、断面の隅の領域１２３６において最大変位が生じる。変換層１０２の変位は、図示した２Ｄモードがｚ軸およびｘ軸に対して対称形状を有する程度である。比ｗ２／Ｗが４０％であった図１０の例と比較して、異なる変位プロファイル、したがって、異なる電気機械的結合度ｋｔ２が存在する。
【００４９】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、図１２の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図１３Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１１９７ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図１３Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約１５．２％である。比ｗ２／Ｗが４０％であった図１０の例と比較して、直列共振周波数ｆｓは減少するが、電気機械的結合度ｋｔ２は増加する。
【００５０】
図１４は、従来の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状１４２２の一例を示す。膨張モード形状１４２２を示す目的で、図１４では、矩形形状１４２４は、励振および変形前の圧電層の断面形状を示す。図１４では、ｚ軸が、圧電層を、その幅に沿って二等分し、ｘ軸が、圧電層を、その厚さに沿って二等分する。この例では、図示した膨張モード形状１４２２は、ＺｎＯから形成された単一の単位圧電層を用いて実現される。しかしながら、図１４の例は、図６の例と同様に単一の単位圧電層の一例でもあるが、膨張モード形状が主に１Ｄであった（完全にＡｌＮから形成された）図６の例とは異なり、２Ｄ膨張モード形状１４２２は、ｚ軸およびｘ軸に沿った変位を含む。図１４の例では、幅Ｗは同様に１．５μｍであり、厚さＴは同様に２μｍである。
【００５１】
他の図に示す例と同様に、変換層１０２内の変位は、断面内の位置に応じて変化する。たとえば、ｘ軸とｚ軸との交点を含む、変換層１０２の断面の第１の領域１４２６では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域１４２８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域１４２６より大きい変位である。ｘ軸とｚ軸との交点から離れて領域１４３０、１４３２、および１４３４に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、断面の上面および下面の領域１４３６においてｚ軸に沿って最大変位が生じる。変換層１０２の変位は、図示した２Ｄモードがｚ軸およびｘ軸に対して対称形状を有する程度である。
【００５２】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１４の例示的なＸＤＭＲ構造体に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に対するアドミタンスの大きさおよび位相をそれぞれ示すプロット図を示す。図１５Ａでは、構造体の共振周波数は、この例では１０４８ＭＨｚの周波数ｆｓとｆｐとの間で発生する。図１５Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。電気機械的結合度ｋｔ２は、約１８．３２％である。比ｗ２／Ｗが２０％であった図１２の例と比較して、直列共振周波数ｆｓは減少するが、電気機械的結合度ｋｔ２は増加する。
【００５３】
したがって、一般に、ＺｎＯの割合が増加し、ＡｌＮの割合が減少するとき、振動モードの形状は変化し、共振周波数は減少し、電気機械的結合度ｋｔ２は増加する。他の材料または構成を使用したいくつかの他の実装形態は、一般に、電気機械的結合度ｋｔ２を犠牲にすることなく（実際に電気機械的結合度ｋｔ２を増加させる可能性がある）、共振周波数または他の音響的特性もしくは電気機械的特性のチューニングを可能にすると言われ得る。いくつかの他の実装形態では、たとえば、狭帯域フィルタ用途に使用するために低い電気機械的結合度ｋｔ２および高い品質（Ｑ）係数の共振器を実現するのに、同様の技法が使用され得る。そのような実装形態では、重要な利点は、複合材料の有効ｋｔ２およびＱを処理することである。
【００５４】
このように、説明した実装形態は、ＤＭＲ、特にＸＤＭＲにかなり焦点を合わせてきたが、多重構成層を有する複合変換層の使用は、他のタイプの音響波デバイスに適用可能である。たとえば、多くの実装形態は、任意のタイプの「厚さモード」デバイス、すなわち、デバイスの共振モードおよび共振周波数を決定する少なくとも１つの特徴的な寸法が、デバイスの厚さ、またはより詳細には変換層の厚さであるデバイスに好適である。たとえば、他の厚さモードデバイスは、係数ｄ３３の結果としてのｚ方向にのみ沿った振動を従来から有するＦＢＡＲを含む。いくつかの実装形態では、説明した技法および構造体は、任意の厚さモードデバイスの共振周波数を選択的に規定するために使用され得る。いくつかの実装形態では、説明した技法および構造体は、共振器構造体における変換層の有効剛性係数、有効圧電係数、および有効質量密度を選択的に構成することにより、ｘ方向、ｙ方向、またはｚ方向のいずれかに沿った振動モードを変化させることによって、任意の厚さモードデバイスのモード形状および共振周波数を選択的に規定するために使用され得る。説明した技法および構造体は、ＣＭＲまたは他の非厚さモードデバイスを用いて実施することもできる。ＣＭＲを用いる場合、特徴的な寸法は、一般に、電極の横方向幅またはピッチである。
【００５５】
加えて、上述の実装形態などのいくつかの実装形態は、３つの構成圧電層１１６、１１８、および１２０から構成された変換層を含むが、いくつかの他の実装形態では、４つ以上の圧電層が利用され得る。たとえば、図１に示す変換層１０２は、「ＡＢＡ」として説明され得るが、「Ａ」は、層１１６および１２０が材料「Ａ」（ＺｎＯなど）から形成されることを示し、「Ｂ」は、層１１８が材料「Ｂ」（ＡｌＮなど）から形成されることを示す。いくつかの他の実装形態では、変換層内の構成層のパターンは、層の他の適切な数、構成、またはパターンのうち、（幅およびｘ軸に沿って左から右に動きながら）ＢＡＢ、ＡＢＡＢＡ、ＢＡＢＡＢ、ＡＢＡＢＡＢＡ、およびＢＡＢＡＢＡＢであり得る。いくつかの他の実装形態では、変換層は、第３の圧電材料または他の材料、第４の圧電材料または他の材料、第５の圧電材料または他の材料、ならびに場合によってはさらに多くの圧電材料層および他の材料層を含み得る。たとえば、変換層内の構成層のパターンは、他の可能性のうち、ＡＢＣＢＡ、ＢＣＡＣＢ、ＣＢＡＢＣ、またはＡＢＣＤＣＢＡＢＣＤＣＢＡであり得るが、Ｃは、実現されるべき所望の特性に応じて圧電材料であるか、またはそうでない場合がある第３の材料を表す。各場合において、構成層を形成する材料の弾性係数、圧電係数、および質量密度、ならびにそのような層の幅およびさらに構成の組合せが、変換層全体の「有効」剛性係数、有効圧電係数、および有効質量密度を決定する。加えて、いくつかの実装形態では、他の非圧電層の他の材料特性は、変換層の有効剛性係数または他の有効材料特性の変化をもたらすために利用することもできる。加えて、いくつかの実装形態では、構成変換層のうちの１つまたは複数は、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３、ここで０≦ｘ≦１）すなわち「ＰＺＴ」などの他の圧電材料、または、たとえばシリコン（Ｓｉ）、金属、およびポリマーなどの非圧電材料から形成される。いくつかの他の実装形態では、ギャップ、スペース、または他の幾何学的空隙部もしくはパターンは、変換層の圧電層または他の構成層のうちの１つまたは複数内に、またはそれらの間に導入または配置され得る。加えて、様々な実装形態において、一般に、各次元に沿って（ＢＡＡＢＡとは対照的なＡＢＡＢＡなどの）対称性を有することが望ましい場合がある。対称的なモード形状および最大電気機械的結合度ｋｔ２を実現するために、構成層の側壁が垂直であることが望ましい場合もある。
【００５６】
図１６は、音響波デバイスのアレイを形成するためのプロセスを示す流れ図の一例を示す。図１７Ａ〜図１７Ｇは、たとえば、図１６を参照しながら説明するプロセスの例示的なステージの断面概略図を示す。いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、図１７Ａが示すように、下側電極１４２の複数の組を形成するために基板１４０上に下側導電層１０６を堆積させパターニングする、ブロック１６０１で開始する。いくつかの実装形態では、基板１４０は、誘電材料または半導体材料から形成され得る。たとえば、開示する共振器構造体は、いくつかの実装形態では、本明細書で説明する支持構造体の少なくとも一部を形成する、低コスト、高性能、大面積の絶縁基板上に作製され得る。いくつかの実装形態では、開示する共振器構造体が形成される絶縁基板は、ディスプレイ級ガラス（アルカリ土類ボロアルミノシリケート（ａｌｋａｌｉｎｅ  ｅａｒｔｈ  ｂｏｒｏ−ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ））またはソーダ石灰ガラスから作製され得る。絶縁基板が作製され得る他の適切な絶縁材料には、アルカリ土類アルミノシリケート、ボロシリケート、モディファイドボロシリケート、他などのケイ酸塩ガラスが含まれる。また、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、および窒化ガリウム（ＧａＮｘ）などのセラミック材料が、絶縁基板材料として使用され得る。いくつかの他の実装形態では、絶縁基板は、高抵抗シリコンから形成される。いくつかの実装形態では、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、リン化インジウム（ＩｎＰ）基板、およびたとえばフレキシブル電子機器に関連するプラスチック（ポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレート）基板もまた使用され得る。基板は、たとえば、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチの従来の集積回路（ＩＣ）ウエハ形態、または大面積パネル形態であってよい。たとえば、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、９２０ｍｍ×７３０ｍｍ、および２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍなどの寸法を有するフラットパネルディスプレイ基板が使用され得る。
【００５７】
下側導電層１０６（およびプロセス中の後で堆積される上側導電層１０４）は、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、ドープ多結晶シリコン、ドープアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）化合物、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ドープ導電性酸化亜鉛（ＺｎＯ）、およびそれらの組合せを含む様々な導電性金属、合金、および他の材料から作製され得る。様々な実装形態では、上側導電層１０４および下側導電層１０６は、同じ導電材料または異なる導電材料を含み得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の第１の層は、下側導電層の前に堆積される。たとえば、以下で説明するように、下側導電層１０６または上側導電層１０４を堆積させる前に、１つまたは複数のシード層（たとえば、ＡｌＮ）が堆積され得る。いくつかの実装形態では、下側導電層１０６および上側導電層１０４は、たとえばスパッタリングを含む任意の適切な技法によって堆積され得る。
【００５８】
加えて、３つのデバイス領域１４６のみが図１７Ａ〜図１７Ｇに示されているが、他の実装形態では、基板１４０は、同数のＸＤＭＲ１００または他の音響波デバイスの基板１４０上への作製を可能にする、デバイス領域１４６の数十、数百、数千、またはそれより多いアレイを含み得る。加えて、各デバイス１４６は、１つまたは複数の電極１４２を含み得る。
【００５９】
いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、図１７Ｂが示すように、下側導電層１０６上に薄膜圧電層１４８を堆積させる、ブロック１６０３に進む。圧電層１４８は、第１の圧電材料から形成され、各々が対応するデバイス領域１４６を有する占有面積に対応する複数の領域を含む。圧電層１４８を形成するために使用され得る圧電材料は、たとえば、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、石英、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ＰＺＴ、ジルコニウム酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）系の部材、ドープ窒化アルミニウム、およびそれらの組合せを含む。いくつかの他の実装形態では、層１４８は、Ｓｉまたは別の誘電材料もしくは半導体材料から形成され得る。いくつかの実装形態では、圧電層１４８は、スパッタリングを含む、１つまたは複数の適切な物理気相堆積技法のいずれかを用いて堆積され得る。いくつかの実装形態では、厚さＴは、たとえば、約０．１μｍ〜約４μｍの範囲にあり得る。いくつかの他の実装形態では、圧電層１４８は、比較的小さいまたは比較的大きい厚さを有し得る。たとえば、プロセス１００が音響共振器を作製する、いくつかの実装形態では、音響共振器の動作周波数範囲は、圧電層１４８の厚さに反比例する。
【００６０】
いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、図１７Ｃが示すように、複数の空隙部１５０および複数の圧電部分１１８ａ、１１８ｂ、および１１８ｃを作製するために薄膜圧電層１４８の一部を除去するのに、マスキングおよびエッチングを含む様々なリソグラフィ技法（写真感光など）を使用する、ブロック１６０５に進む。図１７Ｃに示す実装形態では、左端の圧電層１１８ａは、得られた変換層の全幅Ｗの４０％である幅ｗ２を有し、中間の圧電層１１８ｂは、得られた変換層の全幅Ｗの６０％である幅ｗ２を有し、右端の圧電層１１８ｃは、得られた変換層の全幅Ｗの８０％である幅ｗ２を有する。しかしながら、圧電部分１１８ａ、１１８ｂ、および１１８ｃの幅ｗ２は、所望の音響的特性または他の電気機械的特性に基づいて変化するが、圧電部分のすべての厚さＴは、同じである。加えて、この実装形態では、得られた各デバイスの幅Ｗは、他のデバイスと同じである。
【００６１】
いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、次いで、図１７Ｄが示すように、圧電部分１１６ａ、１１６ｂ、および１１６ｃ、ならびに圧電部分１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃを作製するために別の圧電層を堆積させる、ブロック１６０７に進む。いくつかの実装形態では、圧電部分１１６ａ、１１６ｂ、および１１６ｃ、ならびに圧電部分１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃは、第１の圧電材料と異なる、第２の圧電材料または他の材料をスパッタリングすることによって形成される。たとえば、上述のように、第１の圧電材料がＡｌＮであるとき、第２の圧電材料はＺｎＯであり得る。いくつかの他の実装形態では、ＰＺＴは、圧電部分１１６ａ、１１６ｂ、および１１６ｃ、ならびに圧電部分１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃを形成するために使用され得る。いくつかのそのような実装形態では、ＰＺＴ材料は、たとえば、スクリーン印刷または他の液体もしくはペースト適用技法によって適用しやすくする、ゾルゲル、液体、またはペースト形態で適用され得る。いくつかのそのような実装形態では、ＰＺＴを使用する場合、ＰＺＴは、ゾルゲル形態で適用された後、ＰＺＴを結晶化させるために加熱され得る。
【００６２】
いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、次いで、１つまたは複数の平坦化工程を実行する、ブロック１６０９に進む。平坦化工程は、圧電部分１１８ａ、１１８ｂ、および１１８ｃの各々の上面が、圧電部分１１６ａ、１１６ｂ、および１１６ｃの各々の上面と同一平面になり、圧電部分１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃの各々の上面と同一平面になることを確実にする。これは、たとえば、対称なモード形状および電気機械的結合度ｋｔ２の増加を有する共振器構造体を作製するのに望ましい場合がある。
【００６３】
いくつかの実装形態では、デバイス領域１４６の境界に沿った圧電層１４８の他の部分は、図１７Ｅが示すように、得られた変換層１０２を物理的に互いに離隔させるために、ブロック１６１１において除去される。たとえば、変換層１０２を分離させるために、反応性イオンエッチングが使用され得る。いくつかの実装形態では、得られた隣接するデバイス間のスペースは、約１０μｍ〜約１０００μｍの範囲にある。しかしながら、他の実装形態では、他のスペースが望まれ得る。
【００６４】
いくつかの実装形態では、プロセス１６００は、次いで、図１７Ｆが示すように、上側電極１４４の複数の組を形成するために変換層１０２上に上側導電層を堆積させパターニングする、ブロック１６１３に進む（いくつかの他の実装形態では、ブロック１６１１でデバイスを離隔または分離させる前に、上側導電層が適用され得る）。下側電極１４２の各組と同様に、上側電極１４４の各組は、下側電極１４２を形成するための上述の材料の１つまたは複数から形成された１つまたは複数の上側電極１４４を含むこともできる。１つまたは複数の他の層は、上側導電層の前または後に堆積させることもできる。
【００６５】
いくつかの実装形態では、各変換層１０２の下の基板１４０の一部は、次いで、図１７Ｇが示すように、変換層１０２を音響的に離隔させるために、各変換層１０２の下のエアギャップまたはキャビティ１５２を画定するのに、ブロック１６１５において除去される。いくつかの実装形態では、キャビティ１５２は、たとえば、デバイス１００が刺激（たとえば、電磁気、静電気、熱、光、磁気など）に応答して自由に振動することを可能にするために、基板１４０の一部またはデバイス１００の各々の下の犠牲層の一部を除去することによってエッチングまたは場合によっては作製され得る。たとえば、得られた音響波デバイス１００は、下側または上側の電極１４２および１４４のうちの電極に電気信号を適切に印加することによって刺激され、その結果、デバイス１００の変換層１０２内に電界が生成され得る。このように、音響波デバイス１００のアレイ（ＸＤＭＲのアレイなど）は、選択的に規定された共振周波数もしくは動作周波数、または他の所望の音響的特性もしくは電気機械的特性をさらに有する同じ厚さの単一の基板上にバッチレベルで作製され得る。
【００６６】
図１８Ａは、干渉変調器（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ＩＭＯＤ）表示デバイスの表示素子のシリーズまたはアレイの中の２つの隣接するＩＭＯＤ表示素子を示す等角図を示す。ＩＭＯＤ表示デバイスは、ＭＥＭＳ表示素子などの、１つまたは複数の干渉ＥＭＳ表示素子を含む。これらのデバイスでは、干渉ＭＥＭＳ表示素子は、明状態または暗状態のいずれかで構成可能である。明（「緩和」、「開」、または「オン」など）状態では、表示素子は、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」など）状態では、表示素子は、入射可視光をほとんど反射しない。ＭＥＭＳ表示素子は、主に光の特定の波長で反射するように構成可能であり、黒色および白色に加えてカラー表示を可能にする。いくつかの実装形態では、複数の表示素子を使用することによって、原色の様々な強度および灰色の濃淡を実現することができる。
【００６７】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、行と列に配置される場合があるＩＭＯＤ表示素子のアレイを含み得る。アレイ内の各表示素子は、エアギャップ（光学ギャップ、キャビティ、または光共振キャビティとも呼ばれる）を形成するために互いに可変および制御可能な距離に配置された可動反射層（すなわち、機械層とも呼ばれる可動層）および固定部分反射層（すなわち固定層）などの反射層および半反射層の少なくとも１対を含み得る。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。たとえば、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のある距離に配置され得る。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く配置され得る。２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置および入射光の波長に応じて強め合うようにおよび／または弱め合うように干渉し、各表示素子について全反射状態または非反射状態のいずれかを作り出すことができる。いくつかの実装形態では、表示素子は、作動されていないとき反射状態にあり、可視スペクトル内で光を反射することができ、かつ作動されているとき暗状態にあり、可視域内で光を吸収および／または弱め合うように干渉することができる。しかしながら、いくつかの他の実装形態では、ＩＭＯＤ表示素子は、作動されていないときは暗状態になり、作動されているとき反射状態になることができる。いくつかの実装形態では、印加電圧の導入により、表示素子を駆動して状態を変更させることができる。いくつかの他の実装形態では、電荷の印加により、表示素子を駆動して状態を変更させることができる。
【００６８】
図１８Ａ内のアレイの図示した部分は、ＩＭＯＤ表示素子１２の形態で２つの隣接する干渉ＭＥＭＳ表示素子を含む。（図示された）右側の表示素子１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、光学スタック１６に隣接する、または光学スタック１６に接触する作動位置に示されている。右側の表示素子１２にわたって印加された電圧Ｖｂｉａｓは、移動するのに十分であり、可動反射層１４を作動位置に維持するのにも十分である。（図示された）左側の表示素子１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む光学スタック１６から（設計パラメータに基づいてあらかじめ決定される場合がある）距離を置いた緩和位置に示されている。左側の表示素子１２にわたって印加された電圧Ｖ０は、右側の表示素子１２の作動位置のような作動位置への可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。
【００６９】
図１８Ａでは、ＩＭＯＤ表示素子１２の反射特性が、概して、ＩＭＯＤ表示素子１２に入射する光１３と、左側の表示素子１２から反射する光１５とを示す矢印を用いて示されている。表示素子１２に入射する光１３の大部分は、透明基板２０を通り光学スタック１６に向かって伝達される場合がある。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の部分反射層を通って伝達される場合があり、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を通って伝達された光１３の一部分は、可動反射層１４から反射される場合があり、透明基板２０に向かって（かつそれを通って）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（強め合うおよび／または弱め合う）干渉は、デバイスの表示側または基板側の表示素子１２から反射される光１５の波長の強度を部分的に決定することになる。いくつかの実装形態では、透明基板２０は、（時々ガラスプレートまたはガラスパネルと呼ばれる）ガラス基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英、パイレックス（登録商標）、もしくは他の適切なガラス材料であり得るし、またはそれらを含む場合がある。いくつかの実装形態では、ガラス基板は、０．３、０．５、または０．７ミリメートルの厚さを有する場合があるが、いくつかの実装形態では、ガラス基板は、比較的厚い（数１０ミリメートルなど）か、または比較的薄い（０．３ミリメートル未満など）場合がある。いくつかの実装形態では、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、またはポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒ  ｋｅｔｏｎｅ，ＰＥＥＫ）の基板などの非ガラス基板を使用することができる。そのような実装形態では、非ガラス基板は、０．７ミリメートル未満の厚さを有する可能性があるが、基板は設計の考察に応じて比較的厚い場合がある。いくつかの実装形態では、金属箔またはステンレス鋼ベースの基板などの不透明基板を使用することができる。たとえば、固定反射層と部分透過および部分反射である可動層を含む反転ＩＭＯＤベースのディスプレイは、図１８Ａの表示素子１２とは反対側の基板から見られるように構成される場合があり、不透明基板によって支持される場合がある。
【００７０】
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。それらの層は、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。いくつかの実装形態では、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、クロムおよび／またはモリブデン）、半導体、および誘電体などの、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。いくつかの実装形態では、光学スタック１６のいくつかの部分は、部分的光吸収体と導電体の両方として機能する、金属または半導体の単一の半透明の厚さ部分（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、または表示素子の他の構造体の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分は、ＩＭＯＤ表示素子間で信号をバス伝達するように機能することができる。光学スタック１６は、１つもしくは複数の導電層または導電性／部分的吸収層を覆う、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層を含むこともできる。
【００７１】
いくつかの実装形態では、光学スタック１６の層のうちの少なくともいくつかは、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターン化することができ、表示デバイス内の行電極を形成することができる。当業者によって理解されるように、「パターン化」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。いくつかの実装形態では、アルミニウム（Ａｌ）などの高い伝導性および反射性の材料が可動反射層１４に使用される場合があり、これらのストリップは表示デバイス内の列電極を形成することができる。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、図示されたポスト１８などの担体の上に堆積された列と、ポスト１８間に配置された介在する犠牲材料とを形成することができる。犠牲材料がエッチング除去されたとき、画定されたギャップ１９または光キャビティを、可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成することができる。いくつかの実装形態では、ポスト１８間のスペースは約１μｍ〜１０００μｍであり得るが、ギャップ１９は約１００００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００７２】
いくつかの実装形態では、各ＩＭＯＤ表示素子は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、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と見なされ得る。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１８Ａ内の左側の表示素子１２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との間にギャップ１９が存在する。しかしながら、電位差すなわち電圧が、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、対応する表示素子にある行電極と列電極との交点に形成されたキャパシタは帯電し、静電気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た場合、可動反射層１４は変形し、光学スタック１６の近くに、またはその反対方向に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）は、図１８Ａ内の右側の作動表示素子１２によって示されるように、層１４と層１６との間の短絡を防止し、分離距離を制御することができる。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じであり得る。いくつかの事例では、アレイ内の一連の表示素子が「行」または「列」と呼ばれる場合があるが、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、行は列と見なすことができ、列は行であると見なすことができる。いくつかの実装形態では、行は「コモン」ラインと呼ばれる場合があり、列は「セグメント」ラインと呼ばれる場合があり、逆の場合もあり得る。さらに、表示素子は、直交する行および列に一様に配置される（「アレイ」）か、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る（「モザイク」）場合がある。「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す場合がある。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、その素子自体は、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いが、非対称形状および不均等に分布された素子を有する配置を含む場合がある。
【００７３】
図１８Ｂは、ＩＭＯＤ表示素子の３つの素子アレイによる３つの素子を含むＩＭＯＤベースの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、または任意の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。
【００７４】
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、表示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とを含み得る。図１８Ａに示したＩＭＯＤ表示デバイスの断面が、図１８Ｂでは線１−１によって示されている。図１８Ｂは、明快のためにＩＭＯＤ表示素子の３×３アレイを示しているが、表示アレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤ表示素子を含んでいる場合があり、列内のＩＭＯＤ表示素子の数とは異なる数のＩＭＯＤ表示素子を行内に有する場合があり、逆の場合もあり得る。
【００７５】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、複数のＩＭＯＤ表示素子を含む表示デバイス４０を示すシステムブロック図を示す。表示デバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。しかしながら、表示デバイス４０の同じ構成要素またはそのわずかな変形形態はまた、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイス、およびポータブルメディアデバイスなどの様々なタイプの表示デバイスを示す。
【００７６】
表示デバイス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。
【００７７】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明するように、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、もしくはＴＦＴ  ＬＣＤなどの、フラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の管デバイスなどの、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。加えて、ディスプレイ３０は、本明細書で説明するように、ＩＭＯＤベースのディスプレイを含み得る。
【００７８】
表示デバイス４０の構成要素は、図１９Ａに概略的に示されている。表示デバイス４０は、ハウジング４１を含み、そ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、表示デバイス４０はネットワークインターフェース２７を含んでおり、ネットワークインターフェース２７はアンテナ４３を含んでおり、アンテナ４３はトランシーバ４７に結合され得る。ネットワークインターフェース２７は、表示デバイス４０に表示される場合がある画像データのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ２１および入力デバイス４８は、画像ソースモジュールとして機能することもできる。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、（信号をフィルタリングするか、または別の方法で操作するなど）信号を調整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４５およびマイクロフォン４６に接続され得る。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にも接続され得る。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合することができ、アレイドライバ２２は、次いで表示アレイ３０に結合され得る。図１９Ａに明示されていない要素を含む、表示デバイス４０における１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、電源５０は、特定の表示デバイス４０の設計における実質的にすべての構成要素に電力を提供することができる。
【００７９】
ネットワークインターフェース２７は、表示デバイス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およびトランシーバ４７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。いくつかの実装形態では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、もしくは（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、またはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実装形態に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装形態では、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、符号分割多元接続（ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ，ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ，ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ，ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭ（登録商標）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、拡張データＧＳＭ（登録商標）環境（ＥＤＧＥ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、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（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ，ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ，ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ，ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋：Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇ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他の既知の信号を受信するように設計され得る。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号を、プロセッサ２１によって受信でき、さらにプロセッサ２１によって操作できるように前処理することができる。トランシーバ４７は、プロセッサ２１から受信された信号を、アンテナ４３を介して表示デバイス４０から送信できるように処理することもできる。
【００８０】
いくつかの実装形態では、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、いくつかの実装形態では、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、表示デバイス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、圧縮された画像データなどのデータを、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受信し、そのデータを処理し、生の画像データに、または生の画像データに容易に処理され得るフォーマットにする。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、通常、画像内の各位置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。
【００８１】
プロセッサ２１は、表示デバイス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み得る。調整ハードウェア５２は、信号をスピーカ４５に送信し、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、表示デバイス４０内の離散構成要素であることができるか、またはプロセッサ２１もしくは他の構成要素内に組み込まれ得る。
【００８２】
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、生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、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（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ，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装され得る。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。
【００８３】
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、ディスプレイのｘ−ｙマトリクスの表示素子から来る数百、場合によっては数千（またはそれよりも多く）のリード線に１秒当り多数回適用される波形の並行セットに、ビデオデータを再フォーマットすることができる。
【００８４】
いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、および表示アレイ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かに適している。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（ＩＭＯＤ表示素子コントローラなど）とすることができる。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（ＩＭＯＤ表示素子ドライバなど）とすることができる。さらに、表示アレイ３０は、従来の表示アレイまたは双安定表示アレイ（ＩＭＯＤ表示素子のアレイを含むディスプレイなど）とすることができる。いくつかの実装形態では、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。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、腕時計、または小面積ディスプレイにおいて有用であり得る。
【００８５】
いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザが表示デバイス４０の動作を制御することを可能にするように構成することができる。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、表示アレイ３０と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧膜または感熱膜を含み得る。マイクロフォン４６は、表示デバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、表示デバイス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。
【００８６】
電源５０は、様々なエネルギー蓄積デバイスを含み得る。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池などの充電式電池とすることができる。充電式電池を使用する実装形態では、充電式電池は、たとえば、壁コンセントまたは光起電性デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替として、充電式電池は、ワイヤレス充電可能とすることができる。電源５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池とすることもできる。電源５０は、壁コンセントから電力を受け取るように構成することもできる。
【００８７】
いくつかの実装形態では、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。いくつかの他の実装形態では、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。上述の最適化は、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、ならびに様々な構成において実装され得る。
【００８８】
本明細書で使用する、項目リストの「少なくとも１つ」を参照するフレーズは、単一の部材を含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうち少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含することを意図するものである。
【００８９】
本明細書で開示する実装形態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。
【００９０】
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もしくはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ，ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、また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、また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、もしくは状態機械であり得る。プロセッサは、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つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成などのコンピューティングデバイスの組合せとして実装することもできる。いくつかの実装形態では、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。
【００９１】
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体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体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。本明細書で説明した主題の実装形態は、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装することもできる。
【００９２】
本開示で説明した実装形態に対する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装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実装形態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、最も広い範囲を与えられるべきである。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、たとえば、実施されたＩＭＯＤ表示素子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。
【００９３】
別個の実装形態に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装することもできる。また、逆に、単一の実装形態に関して説明した様々な特徴は、複数の実装形態において別個に、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、最初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。
【００９４】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、またはすべての例示される動作が実行される必要があるとは限らないことは、当業者は容易に認識されよう。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、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態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、他の実装形態は、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実現することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１２  表示素子
１３  入射光
１４  可動反射層
１５  反射光
１６  光学スタック
１８  ポスト
１９  ギャップ
２０  透明基板
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２４  行ドライバ回路
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  表示アレイ
４０  表示デバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカ
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
１００  共振器構造体
１０２  変換層
１０４  上側導電層
１０６  下側導電層
１０８  上面
１１０  下面
１１２  入力信号
１１４  出力信号
１１６  第１の層
１１６ａ  圧電部分
１１６ｂ  圧電部分
１１６ｃ  圧電部分
１１８  第２の層
１１８ａ  圧電部分
１１８ｂ  圧電部分
１１８ｃ  圧電部分
１２０  第３の層
１２０ａ  圧電部分
１２０ｂ  圧電部分
１２０ｃ  圧電部分
１４０  基板
１４２  下側電極
１４４  上側電極
１４６  デバイス領域
１４８  薄膜圧電層
１５０  空隙部
１５２  キャビティ
【図１】
2015537439.tif 000003
【図２】
2015537439.tif 000004
【図３】
2015537439.tif 000005
【図４】
2015537439.tif 000006
【図５Ａ】
2015537439.tif 000007
【図５Ｂ】
2015537439.tif 000008
【図６】
2015537439.tif 000009
【図７Ａ】
2015537439.tif 000010
【図７Ｂ】
2015537439.tif 000011
【図８】
2015537439.tif 000012
【図９Ａ】
2015537439.tif 000013
【図９Ｂ】
2015537439.tif 000014
【図１０】
2015537439.tif 000015
【図１１Ａ】
2015537439.tif 000016
【図１１Ｂ】
2015537439.tif 000017
【図１２】
2015537439.tif 000018
【図１３Ａ】
2015537439.tif 000019
【図１３Ｂ】
2015537439.tif 000020
【図１４】
2015537439.tif 000021
【図１５Ａ】
2015537439.tif 000022
【図１５Ｂ】
2015537439.tif 000023
【図１６】
2015537439.tif 000024
【図１７Ａ】
2015537439.tif 000025
【図１７Ｂ】
2015537439.tif 000026
【図１７Ｃ】
2015537439.tif 000027
【図１７Ｄ】
2015537439.tif 000028
【図１７Ｅ】
2015537439.tif 000029
【図１７Ｆ】
2015537439.tif 000030
【図１７Ｇ】
2015537439.tif 000031
【図１８Ａ】
2015537439.tif 000032
【図１８Ｂ】
2015537439.tif 000033
【図１９Ａ】
2015537439.tif 000034
【図１９Ｂ】
2015537439.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月24日(2014.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電層と、
１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電層と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置され、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有する変換層とを含み、前記変換層は、
圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から形成された少なくとも１つの第１の部分であって、前記第１の導電層に隣接する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の前記第２の導電層に隣接する第２の表面とを有する第１の部分と、
前記第１の圧電材料と異なる第２の圧電材料から形成され、圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する少なくとも１つの第２の部分であって、圧電係数の前記第２の組は圧電係数の前記第１の組と異なり、剛性係数の前記第２の組は剛性係数の前記第１の組と異なり、前記第１の導電層に隣接する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の前記第２の導電層に隣接する第２の表面とを有する第２の部分と
を含み、
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、前記変換層の少なくとも第１の振動モードを提供するように構成される、共振器構造体。
【請求項２】
前記変換層は、２つ以上の第１の部分および１つまたは複数の第２の部分を含む、請求項１に記載の共振器構造体。
【請求項３】
前記第１および第２の部分は、前記ｘ軸に沿って周期的に交互になる、請求項２に記載の共振器構造体。
【請求項４】
前記第１および第２の部分は、前記ｙ軸および前記ｚ軸に沿った前記変換層の中央平面に対して対称に配置される、請求項２に記載の共振器構造体。
【請求項５】
前記変換層は、剛性係数の第３の組を有する第３の材料から形成された第３の部分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項６】
前記変換層は、少なくとも１つの第１の部分と少なくとも１つの第２の部分との間に１つまたは複数のギャップまたは空隙部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項７】
前記第１の振動モードは、前記ｚ軸に沿った変位成分と、前記ｘ軸および前記ｙ軸の平面に沿った少なくとも１つの変位成分とを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項８】
前記第１の圧電材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）もしくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）であるか、またはそれらを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項９】
前記第２の圧電材料は、ジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）であるか、またはそれを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１０】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記変換層の前記厚さと、剛性係数の前記第１の組と、剛性係数の前記第２の組とによって少なくとも部分的に決定される、請求項１から９のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１１】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記第１の圧電材料および前記第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度によって少なくとも部分的に決定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１２】
前記共振器構造体の共振周波数は、圧電係数の前記第１の組のうちの少なくとも１つおよび圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１３】
前記共振器構造体の共振周波数は、前記共振器構造体の作製中に、前記１つまたは複数の第２の部分のすべての組み合わせた幅と前記変換層の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る、請求項１から１２のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１４】
前記変換層の電気機械的結合度は、圧電係数の前記第１の組のうちの少なくとも１つおよび圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって決定される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の共振器構造体。
【請求項１５】
１つまたは複数の共振器構造体の複数の組を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の共振器構造体のアレイ
を含む、デバイスであって、
各共振器構造体の前記変換層の厚さは、共振器構造体の前記アレイ内のすべての他の共振器構造体内の前記変換層の厚さに実質的に等しく、
共振器構造体の各組における各共振器構造体の前記変換層の第１および第２の圧電係数と第１および第２の剛性係数との組合せは、前記組の他の共振器構造体における組合せと実質的に同じであり、共振器構造体の前記アレイ内のすべての他の組の他の共振器構造体における組合せと異なる、
デバイス。
【請求項１６】
１つまたは複数の第１の電極を含む第１の導電手段と、
１つまたは複数の第２の電極を含む第２の導電手段と、
前記第１の導電手段と前記第２の導電手段との間に配置され、ｚ軸に沿った厚さ、ｘ軸に沿った幅、およびｙ軸に沿った長さを有する変換手段とを含み、前記変換手段は、
圧電係数の第１の組および剛性係数の第１の組を有する第１の圧電材料から形成された少なくとも１つの第１の部分であって、前記第１の導電手段に隣接する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の前記第２の導電手段に隣接する第２の表面とを有する第１の部分と、
前記第１の圧電材料と異なる第２の圧電材料から形成され、圧電係数の第２の組および剛性係数の第２の組を有する少なくとも１つの第２の部分であって、圧電係数の前記第２の組は圧電係数の前記第１の組と異なり、剛性係数の前記第２の組は剛性係数の前記第１の組と異なり、前記第１の導電手段に隣接する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の前記第２の導電手段に隣接する第２の表面とを有する第２の部分と
を含み、
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの１つまたは複数の各々に提供される１つまたは複数の信号に応答して、前記変換手段の少なくとも第１の振動モードを提供するための手段を含む、デバイス。
【請求項１７】
前記変換手段は、２つ以上の第１の部分および１つまたは複数の第２の部分を含む、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１および第２の部分は、前記ｘ軸に沿って周期的に交互になる、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１および第２の部分は、前記ｙ軸および前記ｚ軸に沿った前記変換手段の中央平面に対して対称に配置される、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスの共振周波数は、前記変換手段の前記厚さと、剛性係数の前記第１の組と、剛性係数の前記第２の組とによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から１９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記デバイスの共振周波数は、前記第１の圧電材料および前記第２の圧電材料のうちの少なくとも１つの質量密度によって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記デバイスの共振周波数は、圧電係数の前記第１の組のうちの少なくとも１つおよび圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記デバイスの共振周波数は、前記デバイスの作製中に、前記１つまたは複数の第２の部分のすべての組み合わせた幅と前記変換手段の全幅との比を選択的に調整することによってチューニングされ得る、請求項１７から２２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記変換手段の電気機械的結合度は、圧電係数の前記第１の組のうちの少なくとも１つおよび圧電係数の前記第２の組のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に決定される、請求項１６から２３のいずれか一項に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2015537439.tif 000036
2015537439.tif 000037