(57)【要約】プレート、例えば、画素電極（７２）及び薄膜トランジスタ（６９）を備えている画素（４−８）のような表示要素と、キャビティ（２８）上方に薄膜層から形成されるマイクロホン、スピーカ又はブザーのような音響トランスジューサ（１０）が上に形成されるガラスプレート（２）を備えている表示基板（１）について記述する。キャビティ（２８）は、ガラスプレート（２）を深さ方向に粉体ブラスチングすることにより形成することができる。集積化した音響トランスジューサ（１０）を有する表示基板（１）は、表示デバイス、例えば液晶表示デバイスに組み込むことができる。絶縁材料製のプレート（１０２）と、該プレート内のキャビティ（１２０）と、前記プレート上に堆積した複数の層と、これらの堆積層から形成され、キャビティ（１２０）の上方に位置する可動部材（１２２）とを具えている個別の音響トランスジューサについても記述する。
2004524574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートと、該プレート上に形成した１つ以上の表示コンポーネントと、キャビティを覆って前記プレート上に形成した音響トランスジューサとを備えていることを特徴とする表示基板。
【請求項２】
前記音響トランスジューサがマイクロホン又はスピーカであり、且つ前記音響トランスジューサが、固定電極と、ダイアフラム電極を含む可動ダイアフラムとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示基板。
【請求項３】
プレートを用立てるステップと、前記プレートに１つ以上の表示コンポーネントを形成するステップと、キャビティを覆って前記プレート上に音響トランスジューサを形成するステップとを備えていることを特徴とする表示基板の形成方法。
【請求項４】
前記音響トランスジューサを形成するステップが、固定電極と、ダイアフラム電極を含む可動ダイアフラムとを備えているマイクロホン又はスピーカを形成するステップを備えていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイアフラム電極を前記１つ以上の表示コンポーネントの少なくとも第１部分と同じ導体層から形成することを特徴とする請求項２に記載の表示基板、又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固定電極を前記１つ以上の表示コンポーネントの少なくとも第２部分と同じ導体層から形成することを特徴とする請求項２又は５に記載の表示基板、又は請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記可動ダイアフラムが絶縁層も含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の表示基板又は方法。
【請求項８】
前記ダイアフラムの絶縁層を前記１つ以上の表示コンポーネントの少なくとも一部と同じ絶縁層から形成することを特徴とする請求項７に記載の表示基板又は方法。
【請求項９】
前記キャビティが前記音響トランスジューサと前記プレートの表面との間にあることを特徴とする請求項１，２又は５〜８のいずれか一項に記載の表示基板、又は請求項３〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャビティを前記プレート内に形成することを特徴とする請求項１，２又は５〜８のいずれか一項に記載の表示基板、又は請求項３〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記キャビティが前記プレートの深さ全体にわたって延在することを特徴とする請求項１０に記載の表示基板又は方法。
【請求項１２】
前記キャビティを粉体ブラスチングによるキャビティとすることを特徴とする請求項請求項１０又は１１に記載の表示基板又は方法。
【請求項１３】
前記表示基板が液晶表示デバイス用の能動マトリックス基板となるように、前記１つ以上の表示コンポーネントが能動マトリックスアレイを形成することを特徴とする請求項請求項１，２又は５〜１２のいずれか一項に記載の表示基板、又は請求項３〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記能動マトリックスアレイが薄膜トランジスタを備え、且つ前記ダイアフラム電極が前記薄膜トランジスタのゲートと同じ導体層から形成されることを特徴とする請求項請求項５に従属する請求項１３に記載の表示基板又は方法。
【請求項１５】
前記能動マトリックスアレイが画素電極を備え、且つ前記固定電極が前記画素電極と同じ導体層から形成されることを特徴とする請求項６に従属する請求項１３又は１４に記載の表示基板又は方法。
【請求項１６】
前記表示基板が液晶表示デバイス用の受動基板となるように、前記１つ以上の表示コンポーネントを共通電極することを特徴とする請求項１，２又は５〜１２のいずれか一項に記載の表示基板、又は請求項３〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
絶縁材料製のプレートと、該プレート内のキャビティと、前記プレート上に堆積した複数の層と、前記堆積層から形成されると共に、前記キャビティを覆って位置付けられる可動部材とを備えていることを特徴とする音響トランスジューサ。
【請求項１８】
前記音響トランスジューサがさらに、前記可動部材に対向する固定電極も備え、前記可動部材が第１金属層から形成した可動電極を備え、前記第１金属層を前記複数の層の１つとし、前記絶縁層を前記複数の層のうちの他の１つとし、且つ前記固定電極を第２金属層から形成し、該第２金属層を前記複数の層のうちのさらに別の層とすることを特徴とする請求項１７に記載の音響トランスジューサ。
【請求項１９】
絶縁材料製のプレートを用立てるステップと、前記プレート上に複数の層を堆積するステップと、前記プレートにキャビティを形成するステップと、前記堆積層から、前記キャビティを覆って位置付けられる可動部材を形成するステップとを備えていることを特徴とする音響トランスジューサの形成方法。
【請求項２０】
前記可動部材に対向する固定電極を形成するステップも備え、且つ前記可動部材を、前記複数の層の１つである第１金属層と、前記複数の層のうちの、他の１つである絶縁層とから形成し、且つ前記固定電極を、前記複数の層のうちのさらに他の層である第２金属層から形成することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャビティを粉体ブラスチングにより形成することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示基板及び表示デバイス、例えば表示基板を内蔵する液晶表示デバイスに関するものである。本発明は音響トランスジューサにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの電気製品、例えば、ポータブルコンピュータ、パーソナルオーガナイザー及び携帯電話は、１つ以上の表示デバイスと１つ以上の音響トランスジューサとを備えている。
【０００３】
従来の表示デバイスには、液晶、プラズマ、ポリマ発光ダイオード、有機発光ダイオード及び電界放出型の表示デバイスがある。このようなデバイスは一般に、２つの対向する表示基板を、これら基板間における電気的に制御可能な光変調層又はアレイと一緒に備えている。光変調層又はアレイは、一方の表示基板の上か、又は２つの表示基板間のギャップ内に設けられる。表示基板の１つが薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動マトリックスを有している代表的な液晶表示デバイスが米国特許第5,130,829号に開示されている。
【０００４】
通常用いられる音響トランスジューサの例には、マイクロホン、スピーカ、圧電ブザーがある。電気製品には２つ以上の音響トランスジューサを必要とするものがよくある。例えば、携帯電話は一般に、音声入力用のマイクロホンと、オーディオ出力用のスピーカと、ユーザの注意を促すブザーとを必要とする。
【０００５】
電気製品に対しては、それらの機能性のレベルを高める傾向があり、このために、これら製品のユーザにはより多くの情報を表示させる必要がある。従って、大面積の表示デバイスが要求される。しかしながら、これとは逆に、特に携帯機器の場合には、これらの製品を小形化する傾向にある。しかし、例えば携帯電話を小形化しても、テキストメッセージ及びインターネットの内容を表示するために、大きめの表示デバイスが必要である。
【０００６】
従って、表示デバイスも含む製品にとっては、音響トランスジューサの如きコンポーネントに利用できるスペースがますます不足することになる。このような問題を軽減するための従来の解決策は、小形の音響トランスジューサを形成して使用することにある。しかし、一般にこのようなコンポーネントのサイズを小さくすると、それらの製造単価が高くなる。また、最終製品へのそれらコンポーネントのアセンブリ、接続及び試験がより厄介なものとなる。
【０００７】
小形の音響トランスジューサの形成を表示デバイスとは別にすると、音響トランスジューサの分野（音響トランスジューサを表示デバイスと一緒に使用する考えとは全く別）では、シリコンウェハ上に堆積した薄膜層を用いて音響トランスジューサユニットを形成することは既知である。このような音響トランスジューサについては、Quanbo Zou外による論文、“Design and Fabrication of Silicon Condenser Microphone Using Corrugated Diaphragm Technique”, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 5, No. 3, 1996年9月；Seung S. Lee外による論文、“Piezoelectric Cantilever Microphone and Microspeaker”, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 5, No. 4, 1996年12月；及びEP-A-0 979 992に開示されている。多数の音響トランスジューサは、慣例のバッチ処理法にて各シリコンウェハに形成し、その後、ウェハをスライスすることにより個々の音響トランスジューサを形成するようにして形成することができ。これに伴なう製法技術は、「マイクロマシンニング」とも称される。
【０００８】
これらのタイプの音響トランスジューサは小形に形成することができる。薄膜層は、音響トランスジューサの作動に必要とされる集積半導体回路を形成するのに用いることもできる。しかし、１つ以上の表示デバイスを含むことによりスペースが貴重になる製品にとって、斯様な音響トランスジューサの使用は、各音響トランスジューサのパッケージングが最終製品に固有のスペースを必要とするから、スペースの不足問題を十分に解決することにはならない。さらに、最終製品内への音響トランスジューサの挿入及び結線は、このような音響トランスジューサを極めて小形にすることのために特に厄介になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、上述した問題に対しては、音響トランスジューサのサイズを単に縮小する以外の別の解決策を提供するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の要点は、プレートと、該プレート上に形成した１つ以上の表示コンポーネントと、キャビティを覆って前記プレート上に形成した音響トランスジューサとを備えている表示基板にある。
【００１１】
本発明の第２の要点は、前記第１の要点による表示基板を備えている表示デバイスにある。
【００１２】
本発明は、音響トランスジューサを、表示デバイスを構成する表示基板の１つの集積化部分として形成することにより、集積化された表示デバイスと音響トランスジューサを形成するアイデアに由来する。このようにすれば、表示デバイスと音響トランスジューサとの双方を必要とする製品におけるスペースを節約することができる。さらに、音響トランスジューサを最終製品に別個に挿入して表示デバイスに結線する際の作業を省くことができる。これは、音響トランスジューサを表示デバイスの基板上に小形に形成する場合に特に有利である。
【００１３】
表示基板を形成するプレートは、ガラス、石英又はプラスチック材料とするのが好適である。このようにすることにより、このような材料は慣例の表示デバイス用の基板材料として通常用いられているので、表示デバイスを特に経済的に作ることができる。
【００１４】
本発明の第３の要点は、プレートを用立てるステップと、前記プレートに１つ以上の表示コンポーネントを形成するステップと、キャビティ上方の前記プレート上に音響トランスジューサを形成するステップとを備えている表示基板の形成方法にある。
【００１５】
本発明の第４の要点は、前記第３の要点による方法を用いて表示基板を形成するステップを含む表示デバイスの形成方法にある。
【００１６】
キャビティはプレート内に形成することができ、この場合に、キャビティは基板の深さ全体にわたって延在させることができる。キャビティは粉体ブラスチング（噴射）によって形成するのが好適であり、この粉体ブラスチングによると、強度なプレート材料にキャビティを形成することができる。
【００１７】
キャビティは、１つ以上の犠牲的な層を用いることによって、音響トランスジューサとプレートの表面との間に形成することもできる。これにより設計の自由度を高めることができる。
【００１８】
同じ基板上に音響トランスジューサ並びに１つ以上の表示要素をまとめて形成することにより、処理ステップ、特に様々な薄膜層の堆積及び/又はエッチングステップを共有させることができるため、生産工程が簡単になる。音響トランスジューサは、固定電極とダイアフラム電極を構成する可動ダイアフラムとを備えているマイクロホン又はスピーカとすることができる。この場合のダイアフラム電極は、表示基板上に形成するそれぞれの表示要素の少なくとも第１部分と同じ導体層から形成するのが好適である。さらに、固定電極は、表示基板上に形成するそれぞれの表示要素の少なくとも第２部分と同じ導体層から形成するのが好適である。可動ダイアフラムはさらに絶縁層も備え、この場合、この絶縁層はそれぞれの表示要素の少なくとも一部と同じ絶縁層から形成して、生産工程を簡単にするのが好適である。しかし、絶縁層（又は実際にはいずれかの他の層）は、音響トランスジューサ及び表示要素の個々の性能特性を最適にするために別に形成することができる。
【００１９】
表示基板は液晶表示デバイス用の能動マトリックス表示基板とし、且つ表示要素が薄膜トランジスタ及び画素電極を含むようにするのが好適である。この場合、ダイアフラム電極は薄膜トランジスタのゲートと同じ導体層から形成するのが好適であり、また、固定電極は画素電極と同じ導体層から形成するのが好適である。
【００２０】
表示デバイスを、２つ以上の音響トランスジューサを必要とする最終製品用のものとする場合には、複数の音響トランスジューサを１つの表示基板上に形成することにより、本発明に由来する恩恵が倍化することになる。
【００２１】
本発明の第５の要点は、絶縁材料製の基板と、該基板内のキャビティと、前記基板上に堆積した複数の層と、前記堆積層により形成されると共に、前記キャビティの上に位置付けられる可動部材とを備えている音響トランスジューサにある。
【００２２】
本発明の第６の要点は、絶縁材料製の基板を用立てるステップと、前記基板上に複数の層を堆積するステップと、前記基板にキャビティを形成するステップと、前記堆積層から、前記キャビティ上に位置付けられる可動部材を形成するステップとを備えている音響トランスジューサの形成方法にある。
【００２３】
固定電極を可動部材に対向して形成し；前記可動部材を、複数の層の１つとする第１金属層と、前記複数層のうちの、他の１つとする絶縁層とから形成し；且つ前記固定電極を、前記複数層のうちの、さらに他の層とする第２金属層により形成するのが好適である。
【００２４】
キャビティは粉体ブラスチングにより形成するのが好適である。
【００２５】
上記本発明に係る第５及び第６の要点は、前述した本発明の第１〜第４の要点による音響トランスジューサも、これを表示基板上に集積化してない従来の音響トランスジューサ以上の潜在的な特典をもたらすと云うことに由来する。例えば、絶縁基板の上に層を堆積し、この絶縁基板にキャビティを形成することによって音響トランスジューサを形成することにより、丈夫で廉価な基板材料から有効で小形の音響トランスジューサを作ることができため、前述した従来のシリコンウェハを基体とする音響トランスジューサに比べて、パッケージング及び/又は処理及び/又は材料コストが短縮する。さらに、本発明の第５及び第６の要点による音響トランスジューサは、表示基板に共通するそれらの特徴のおかげで、それらの物理的な外形又は表示デバイスと並べての最終製品内への組み込みパッケージングが慣例の音響トランスジューサに比べて簡単になるように形成することができる。
【００２６】
従属請求項では、上述した様々な特典に加え、本発明のさらなる特典や、可能性を規定している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００２８】
なお、図面は概略的に示したものであって、実寸図示したものではない。それぞれの図における各部の相対的な寸法及び比率は明瞭化のため及び図面の都合で拡大したり、縮小して示してある。
【００２９】
図１は、第１実施例にて形成される表示基板１の部分の概略図である。表示基板１はガラスプレート２を備えている。慣例の表示基板と同じように、ガラスプレート２の上側面（図１で見て）には複数の表示要素が設けられている。“表示要素”なる用語は、ここでは、表示基板における、この表示基板の表示機能に貢献する部分を指すのに用いる。この実施例における複数の表示要素は画素アレイを包含する。このような画素が多数設けられるのであるが、明瞭化のために、図１ではこれらの画素の５つだけ、即ち画素４，５，６，７及び８だけを示してある。
【００３０】
ガラスプレート２の上側面には、マイクロホン１０、即ち、１タイプの音響トランスジューサも設けられている。この例では、ガラスプレート２の上側面上から見たマイクロホンの形状はほぼ円形をしている。このマイクロホン１０は、固定電極と振動電極とを備えているコンデンサマイクロホンである。これらの各マイクロホン電極に対する外部接点、即ち振動電極用の接点１２及び固定電極用接点１３もガラスプレート上に設けられている。マイクロホン１０の作動時には、振動電極が音波に応答して固定電極に対して動くので、２つの電極間のキャパシタンスが変化する。２つの外部接点に適当な回路を接続することにより、この変化するキャパシタンスを測定し、且つ処理することができる。
【００３１】
画素４，５，６，７，８はＴＦＴを備えており、且つこれらの画素は、図２に概略的に示すように（ここでは、表示基板１を図１の線X１−X２を通る断面にて示してある）、表示基板１を液晶表示デバイス１１の能動マトリックス表示基板として使用し得るような能動マトリックスアレイを形成する。図２では、ガラスプレート２、マイクロホン１０及び接点１２を個別に示してある。しかしながら、明瞭化のために、線X１−X２に沿う画素４，５，６及び他の表示要素は、ガラスプレート２の表面上に形成される能動マトリックス層１４として一緒に示してある。
【００３２】
ガラスプレート２は、その深さ全体にわたり延在するキャビティ２８を有している。マイクロホン１０はキャビティ２８の上に形成される。キャビティ２８の断面はほぼ円形とし、これにより、後に詳細に説明するように、マイクロホン１０をほぼ円形状に形成する。
【００３３】
振動電極用の接点１２は、マイクロホン１０の隣りで、能動マトリックス層１４によって覆われる箇所以外の位置におけるガラスプレート２の上に設けられる。
【００３４】
能動マトリックス層１４によって覆われるガラスプレート２の領域は、下記のとおり、液晶表示領域を形成するのに用いられる。ガラスプレート２は能動マトリックス層１４の上に堆積した液晶配向層２０を有している。液晶表示デバイス１１はさらに、ガラスプレート２から離間されて、上に共通電極１８を有する第２ガラスプレート１６も備えている。この第２ガラスプレート１６は、共通電極１８の上に堆積した液晶配向層２２を有している。２つのガラスプレート２，１６の２つの配向層２０と２２との間には、捩れネマチック液晶材料から成る液晶層２４が配置されている。液晶層２４のカバレージ領域の縁部における２つの配向層２０と２２の間には、シール２６が設けられている。液晶表示デバイスにおけるこれらのもの及び他のディテールは、（マイクロホンは別にして、能動マトリックス層１４に対応する領域に関する限りでは、）US 5,130,829に開示されている液晶表示デバイスのものと同じであり、また同じように作動する。
【００３５】
液晶層は、製造プロセスを簡単にするために、マイクロホンの上方に延在させることもでき、この場合に、マイクロホンは液晶層を通過する振動によって依然音波に応答するも、この場合には通常マイクロホンの応答品質が損なわれることになる。
【００３６】
図３は、この実施例の表示基板を製造するのに用いられる処理ステップを示す。これらの処理ステップを、順次の製造工程における表示基板１の要部構成を概略的に示す図４ａ〜図４ｆを用いて説明する。図４ａ〜図４ｆでは、表示基板１を図１の線X１−X３を通る断面、即ち、振動電極用の接点１２、マイクロホン１０及び単一画素４を含む断面によって示してある。しかし、画素４について以下説明する処理手順は、実際には全画素アレイに対して同時に行なわれるものとする。
【００３７】
図４ａに示した要部は次ぎのようにして形成される。ステップｓ２では、ガラスプレート２を用立てる。ステップｓ４では、ガラスプレート２の表面上で、マイクロホン１０を形成すべき箇所の上に最初の粉体ブラストレジスト層（powderblast resist layer）４２を堆積する。ステップｓ６では、金属層を堆積し、これをパターン化して、画素４のＴＦＴを形成すべき所にゲート４４を形成する。ステップｓ８では第１シリコン窒化物（SiN）層４８、即ち、絶縁層をガラスプレート２のほぼ全領域にわたって堆積する。ステップｓ１０及びｓ１２では、形成するＴＦＴ用の２つのアモルファスシリコン層を堆積する。特に、ステップｓ１０にて、ゲート４４上の第１SiN層４８の上に、未だドープしてないアモルファスシリコン層５０を堆積し、次いでステップｓ１２にてｎ+アモルファスシリコン層５２を堆積して、図４ａに示す全体の構成を形成する。
【００３８】
図４ｂに示すさらなる要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ１４にて、別の金属層を堆積し、これをパターン化して、形成すべきＴＦＴ用のソース５６及びドレイン５８と、形成するマイクロホンのマイクロホン振動電極６０として作用する電極とを形成する。この際、ゲート４４の上方のｎ+アモルファスシリコン層５２も小領域除去する。このようにして、図４ｂに示す全体の構成のものを得る。
【００３９】
図４ｃに示すさらなる要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ１６にて、ガラスプレート２のほぼ全領域の上方に第２SiN層６２、即ち絶縁層を堆積する。これにより、ＴＦＴ６９の製造が実質上完了する。ステップｓ１８では、第２SiN層６２に貫通孔、特にドレイン５８の上に孔６６を、そしてマイクロホンの振動電極６０の延長部分上に孔６８をエッチングして形成する。このようにして、図４ｃに示す全体の構成のものを得る。
【００４０】
図４ｄに示す追加の要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ２０にて、第２SiN層６２及びこの層における孔６４，６６及び６８の上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）製の透明電極層を堆積し、これをパターン化して、画素電極７２、ＴＦＴ６９のドレイン５８を画素電極７２に接続するドレイン端子７４、マイクロホンの固定電極７６として作用する電極、図１につき前述したマイクロホンの固定電極用接点１３（これは図１の断面線X１−X３上にはないので、図４ｄには示してない）及びマイクロホンの振動電極６０用の（図１及び図２につき前述した）接点１２を形成する。マイクロホンの固定電極７６は作動中ほぼ静止したままとなるも、前述したマイクロホンの振動電極６０は振動し得るようにするために、ＩＴＯ層の厚さは、第１SiN層４８とマイクロホンの振動電極６０との接合厚さよりも、ＩＴＯ層に含まれる物質の相対剛性率に応じた量だけ厚くする。マイクロホンの固定電極７６は、それにギャップ８０，８１，８２及び８３を含むようにパターン化して、マイクロホンの固定電極７６を上から見た場合に、それがメッシュ状となるようにする。（マイクロホンを完成させると、これらのギャップは後に詳述するように、音響空気孔を成す。）このようにして、図４ｄに示す全体の構成のものを得る。
【００４１】
図４ｅに示す追加の要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ２２では、マイクロホン１０を形成すべき箇所に相当する領域を除くガラスプレート２の底部表面の全領域上に第２の粉体ブラストレジスト層４３を堆積する。この例では、キャビティの直径を１ｍｍ〜２ｍｍとするが、一般にこの大きさは、マイクロホンに必要とされる音響レスポンスに従って変えることができる。ステップｓ２４では、鉄のペレットを用いる粉体ブラスチングにより、ガラスプレート２の底部表面に、このガラスプレート２の深さ全体にわたるキャビティ２８を形成する。粉体ブラスチング処理中に、ガラスプレート２の底部表面における残りの領域は第２の粉体ブラストレジスト層４３によって保護される。キャビティの完成に近づくと、即ち粉体ブラスチング作業がキャビティ領域内の第１SiN層４８の底面に向かって進むと、この第１SiN層４８は第１の粉体ブラストレジスト層４２によって保護される。粉体ブラスチング処理中は、全構体の頂部表面を、例えば粉体ブラスチングする前に、それに被着する有機ホトレジストのような層によって随意保護し、後にそれをエッチングして除去することができる。さらに、ガラスプレートの前側は、例えば粉体ブラスチング中このガラスプレートに取り付けるプレート（例えば、金属プレート）によって保護することもできる。粉体ブラスチング処理及び粉体ブラスチングに対するレジスト層のさらなる詳細についても後に説明する。このようにして、図４ｅに示す全体の構成のものを得る。
【００４２】
図４ｆに示す追加の要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ２６では、粉体ブラストレジスト層４２及び４３をエッチングすることにより除去する。ステップｓ２８では、マイクロホン１０を形成すべき箇所の第２SiN層６２をエッチングして除去する。これにより、マイクロホンの固定電極７６とマイクロホンの振動電極６０との間に音響キャビティ９２が残り、従って前述したギャップ８０，８１，８２及び８３によって音響キャビティ９２につながる音響空気孔を形成する。この箇所における第２SiN層６２を除去することのさらなる効果は、キャビティ２８の上方箇所に第１SiN層４８と、キャビティの上に懸垂されるマイクロホン振動電極６０とが残ることにある。このようにして、マイクロホン振動電極６０と、これに取り付けられた第１SiN層４８とが一緒になってマイクロホン１０の振動ダイアフラム９４を形成する。さらに、ステップｓ２８で第２SiN層６２を除去することによって、音響キャビティ９２に沿うマイクロホン固定電極７６及び振動ダイアフラム９４と、固定電極により規定される音響空気孔８０，８１，８２及び８３を備えるマイクロホン１０を完成させる。
【００４３】
図４ｆには、マイクロホン１０以外の他の完成機能アイテムとして画素４及びマイクロホン振動電極接点１２も示してある。
【００４４】
画素４は、画素電極７２及びその関連するＴＦＴ６９を備えている。画素４（及び他の画素、並びにガラスプレート２の残部領域におけるゲートリードの如き、図示してない他のＴＦＴの接続部）は図１及び図２につき前述した能動マトリックス層１４に形成する表示要素を構成する。
【００４５】
この実施例では、ガラスプレートの厚さを１ｍｍとするも、それは任意の都合の良い厚さとすることもでき、また、様々な堆積層の各厚さは、この例では２ミクロンとする第２SiN層６２と、粉体ブラストレジスト層４２及び４３とを除けば、標準のＴＦＴの製造プロセスと同様に、０．０５ｍｍ乃至１ミクロンとする。粉体ブラストレジスト層４２及び４３については以下詳細に説明する。第２SiN層６２の厚さは、完成マイクロホンの音響チャンバの高さを規定し、従ってその厚さは実際にはマイクロホンに必要とされる音響レスポンス特性に従って選定すべきである。しかしながら、層の厚さが厚くなればなるほど、その形成に時間がかかる製造コストとの兼ね合いがあり、さらにこの例では、最適なＴＦＴ特性との兼ね合いもある。従って、第２SiN層６２の厚さは、こうした兼ね合いに鑑みて望まれるように選択するのがよい。
【００４６】
特に明記しない限り、いずれの層も慣例の態様で堆積し、且つパターン化し、また、例えばUS  5,130,829に記載されているような標準のホトリソグラフィック及びエッチング技法を用いてエッチングする。表示基板１におけるマイクロホン１０の一体化に関連する部分以外の部分（即ち、画素４、他の画素及びゲートリード線や図示してない他の外部接続線、行及び列アドレス導体のような図示してない他の能動マトリックスコンポーネント）も同様に、US  5,130,829に記載されているような慣例の態様にて形成される。
【００４７】
上記プロセスのステップｓ２４にて実行される粉体ブラスチングプロセスは粉体ブラスチングの一例であり、これは固体材料を機械的に除去する既知の方法である。粉体ブラスチング及び粉体ブラストレジスト層については、例えば、H.J. Lighart , P.J. Slikkerveer , F.H. In’t Veld , P.H.W. Swinkels及びM.H. Zonneveldによる文献“Philips Journal of Research”Vol.50, No. 3/4 p.475-499 (1996)に記載されている。粉体ブラスチングは、例えば幾つかのタイプのプラズマディスプレイパネルの製造においてリブ構体を形成するのに用いられている。
【００４８】
本実施例では、第２粉体ブラストレジスト層４３が粉体ブラスチングステップｓ２４を通して粉体ブラストされるため、この層は比較的丈夫で、厚い層とする必要がある。この第２粉体ブラストレジスト層４３用に用いる材料は、オランダのUCB  Chemicals社から市販されている、ポリウレタンアクリレートを主成分とする感光性の弾性ポリマであるEbecryl 270TMとする。これは液状になり、ドクターブレードを用いて被着して、約１００ミクロンの厚さにする。次いでこれを、ホトリソグラフィ法を用いてパターン化する。他のポリマ又はマスク材料を代わりに用いることもできる。
【００４９】
しかしながら、第１粉体ブラストレジスト層４２は、粉体ブラスチングステップｓ２４によってガラスプレート２のほぼ全厚を除去し終えてからの粉体ブラスチングに曝されるだけである。このために、第１粉体ブラストレジスト層４２には薄い層及び/又は弱い材料を用いることができ、従ってこの例では第１粉体ブラストレジスト層４２としてポリイミドを用い、これをスピンコーティングによって（ステップｓ４にて）数ミクロンの厚さに被着し、また、これをホトリソグラフィ法を用いてパターン化する。この薄いポリイミド層の使用は特に、後にその上に堆積してマイクロホン１０を形成する薄い層とコンパチブルである。しかし、ポリイミドは粉体ブラスチングに対する耐性が最適なものではないので、粉体ブラスチングステップｓ２４は、このポリイミド層がキャビティ２８に対するガラスを除去するのに必要とされる最小限の粉体ブラスチングに曝されるだけとするように、慎重に調整するのが好適である。他の例では、このような慎重な調整（又は等価的なプロセス制御）は、第１粉体ブラストレジスト層４２用に厚い及び/又は丈夫な材料を用いたり、例えば第２粉体ブラストレジスト層４３に用いるのと同じ材料を用いることによって緩和させることができるも、このようにすると層厚が比較的厚くなる。
【００５０】
また、他の例では、鉄のペレット以外の粉体、例えばガラスビーズ、シリカ又はアルミナ粒を用いることもできる。また、ガラスを除去してキャビティ２８を形成するのに、粉体ブラスチングの代わりに他の機械的な手段を用いることもできる。
【００５１】
ガラスプレート２の代わりに、例えば幾つかの液晶表示デバイスに用いられているような石英又はプラスチックプレートのような、他の材料製のプレートを用いることもできる。さらに、例えば所謂液晶オン−シリコン（LCOS）表示デバイスに用いられるようなシリコンプレートを用いることもできる。
【００５２】
ＴＦＴ６９を形成するための上述したプロセスは、透過型表示デバイス用の能動マトリックス基板を形成する標準の６-マスク底部ゲートのバックチャネルエッチング法である。ＴＦＴを形成するのに、他のタイプのプロセス（例えば、頂部ゲート、電界遮蔽画素、又は底部ゲートエッチストップ法）を用いることもでき、このうちの幾つかはマスク長の短いものを用いる。さらに、表示基板は、透過型のものでなく、反射型又は透過反射兼用型の表示基板とすることもできる。さらにまた、本発明は他のタイプの能動マトリックス表示基板、例えばＴＦＴではなく、薄膜ダイオードを用いるものに適用することもできる。
【００５３】
上述した例の特に有利な点は、マイクロホン１０を作るのに用いるすべての層がＴＦＴ６９を形成するのに用いられるため、全生産工程が簡単になることにある。しかし、他の実施例では、このような層のうち１つ以上を、ＴＦＴ領域とマイクロホン領域とで別々に堆積し、その厚さ及び/又は材料の選定をＴＦＴ及びマイクロホン用に別々に最適化し得るようにする。
【００５４】
他の例では、マイクロホンを能動表示基板でなく、受動表示基板、即ち上に共通電極１８を有しているガラスプレート１６の上に集積化することもできる。これは処理フローの見地での共有性は劣るが、これでも表示デバイス及び音響トランスジューサを必要とする最終製品にとってはスペースの節約等の点で、少なくともある程度は先に述べた利点を依然もたらすことになる。同様に、他の例では、マイクロホンを液晶表示デバイスの一方の表示基板上に集積化することができ、この場合に、双方の表示基板を受動タイプ、即ち受動マトリックス液晶表示デバイスとする。
【００５５】
本発明は、適当な表示基板を備えている任意タイプの表示デバイスに適用することもできる。これには特に次ぎのようなもの、即ち、プラズマ表示デバイス、電界放出表示デバイス、ポリマ発光ダイオード表示デバイス及び有機発光ダイオード表示デバイスが含まれる。プラズマ表示デバイスの場合には、その生産工程において粉体ブラスチングを予め用いる場合に、生産工程の能率化が達成される。
【００５６】
上述した例では、ガラスプレートの上から見たマイクロホンの形状をほぼ円形とする。この形状はマスク（即ち、ホトレジスト及び粉体ブラスト用のレジスト）によって規定されるだけであるから、必要に応じて、粉体ブラスチングの使用に有利な他の形状のものを用いることもできる。
【００５７】
上述した例のコンデンサタイプのマイクロホンの代わりに、他のタイプのマイクロホン、例えば、エレクトレットマイクロホンを形成することもできる。
【００５８】
上述した例にて形成するマイクロホンは、それをその２つの電極間に静電界をかけて励起する場合には、スピーカとして用いることもできる。静電界を変えることにより（即ち、２つの電極間に供給する交流電圧を変えることにより）、振動ダイアフラムを動かして、必要な音を発生させる。他の例では、表示基板の上にマイクロホンの代わりに圧電ブザーを設けることができる。
【００５９】
さらに他の例では、表示基板の上に単一の音響トランスジューサの代わりに、単一又は複数のマイクロホンと、スピーカ又は圧電ブザーとの組合わせから成る２つ以上の音響トランスジューサを形成することができる。
【００６０】
表示要素及び音響トランスジューサ用に用いられる薄膜層は、音響トランスジューサの作動に必要とされる集積半導体回路を形成するのに用いることもできる。
【００６１】
上述した例での処理効率は、表示基板をガラスプレート上に構築して、表示要素及び音響トランスジューサを平行に形成することによって達成される。既に述べたように、１つ以上の層を表示要素又は音響トランスジューサ用に別々に最適化することが望まれる場合には、個々の層をそれぞれの領域に別々に堆積して処理し、他の領域は層が堆積されないようにマスクしたり、又は不必要な層をそこから除去する。しかし、状況によっては、音響トランスジューサ及び表示要素を表示基板上に全く別の処理、即ち先ず表示要素を形成し、次いで音響トランスジューサを形成するか、又はその逆とすることによって、総生産効率を高めることもできる。これは、例えば標準設計の表示領域を様々なタイプ、個数、大きさ、或いは位置の音響トランスジューサと組合わせる必要がある場合に云えることである。
【００６２】
さらに、上述した例の音響トランスジューサの部分だけを形成することにより、表示要素を持たない個別の音響トランスジューサを形成することもできる。
【００６３】
音響トランスジューサを別個に形成するのに特に好適な他の例を図５〜図７につき説明する。図１〜図４の例と同じように、図５〜図７の例によって、表示基板上に（前もってか、又は後に加えられる表示要素と一緒に）音響トランスジューサを形成したり、音響トランスジューサの部分だけを形成することにより、表示要素を持たない各別の音響トランスジューサを形成したりすることができる。
【００６４】
図５は、さらなるコンデンサマイクロホンの例に用いられる処理ステップを示す。これらの処理工程をマイクロホンの要部の構成を概略的に示す図６ａ及び図６ｂによって説明する。
【００６５】
図６ａに示す要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ４０では、厚さ０．７ｍｍのガラスプレート１０２を用立てる。ステップｓ４２では、ガラスプレート１０２の底部表面上に底部粉体ブラストレジスト層１０４を堆積し、これをパターン化して、マイクロホンを形成すべき箇所に相当する領域にギャップ１０５を形成し、且つガラスプレート１０２の頂部表面上に頂部粉体ブラストレジスト層１０６を堆積する。この例では、双方の粉体ブラストレジスト層を最初の主実施例につき前述した、オランダのUCB  Chemicals社から市販されているEbecryl 270TMとし、その厚さを約１００ミクロンとする。本例ではさらに、粉体ブラストレジスト層の選択に関する可能性及び影響は最初の主実施例における場合と同じとする。ステップｓ４４では、ガラスプレート１０２の頂部層表面上に様々な層を順次堆積し、各層の厚さを０．０５ｍｍ〜１ミクロンとするが、他の例と同様にこれらの層厚は必要に応じて変えることができることは勿論である。それぞれの層は、堆積順に、第１SiN層（即ち、絶縁層）１０８、底部クロム層１１０（導体として作用する）、アルミニウム層１１２（犠牲層として作用する）、第２SiN層（即ち、絶縁層）１１４及び頂部クロム（又は他の金属）層１１６（導体として作用する）とする。このようにして、図６ａに示す全体の構成のものを得る。
【００６６】
図６ｂに示す追加の要部は次ぎのようにして形成する。ステップｓ４６では、粉体ブラスチングを行なって、マイクロホンのダイアフラムを形成すべき箇所に、ガラスプレート１０２の深さ全体に延在するキャビティ１２０をこのガラスプレート１２０に形成する。ステップｓ４８では、選択した箇所における様々な層、即ち、頂部粉体レジスト層１０６からキャビティ１２０の箇所に残存している粉体ブラストレジスト層；キャビティ１２０の箇所における犠牲的なアルミニウム層１１２；及び（音響空気孔及び下にある層への電気的接点を形成するための）第２SiN層１１４及び頂部金属層１１６における選択領域を除去する。これにより、振動ダイアフラム１２２（この振動ダイアフラム１２２は、キャビティ１２０の上方箇所における第１SiN層１０８と、底部クロム層１１０とから成る）と、固定電極構体１２４（この固定電極構体１２４は、ダイアフラム１２２の上方箇所における頂部金属層１１６と第２SiN層１１４とから成り、さらに、そこに音響空気孔１２９を備えている）と、固定電極用の接点１２８及び振動電極用の接点１２６とを具えているマイクロホン１３０を完成する。
【００６７】
最初の主実施例のマイクロホンについて述べたように、図６ｂの構成はマイクロホン以外のスピーカを形成するのに用いることもできる。
【００６８】
上述したいずれの例においても、上に振動ダイアフラムを位置させるキャビティは、ガラスプレート（例えば、ガラスプレート２又はガラスプレート１０２）からその材料を除去することによって形成する。他の例では、ガラスプレートと振動ダイアフラムを形成する層との間に１つ以上の犠牲的な層を設けることによってキャビティを形成することもでき、この場合には、犠牲的な層を除去することによって空になった空所にキャビティが形成される。犠牲的な層には、例えばSiN,  Al又はホトレジストの如き有機材料を含む適当な材料を用いることができる。
【００６９】
さらに他の例では、図７ａに概略的に示す圧電ブザーを備える音響トランスジューサを形成する。圧電ブザー２０１は、ガラスプレート２０２の深さ全体にわたり延在するように、このガラスプレートに粉体ブラスチングにより形成される、長方形で、音響特性に必要とされる大きさ、この例では１０ｍｍｘ１０ｍｍのキャビティ２０４を有するガラスプレート２０２を備えている。
【００７０】
圧電材料、本例ではジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）製の正方形のプレートで、厚さが音響特性に必要とされる１００ミクロン程度で、面積が１０ｍｍｘ１０ｍｍの圧電材料プレート２０６の頂部と底部表面にそれぞれ電極２０８及び２１０を設ける。この圧電材料プレート２０６をガラスプレート２０２に接着して、キャビティ２０４を覆うようにして、圧電トランスジューサを形成する。本例では、圧電材料製のプレート２０６を、その正方形の領域のほぼ全周に沿ってガラスプレート２０２に接着して、ダイアフラムを形成する。
【００７１】
圧電材料のプレート２０６は、キャビティ２０４の領域よりも僅かに小さく作り、その一辺に沿ってのみガラスプレートに接着して、図７ｂに示すように片持ばりを形成するようにすることもできる。
【００７２】
ダイアフラム又は片持ばりは、粉体ブラスチングによって、キャビティ２０４とは異なり、図７ｃ（ダイアフラム用）及び図７ｄ（片持ばり用）に示すように、ガラスプレートの或る深さにまでしか延在しないキャビティ２１２の上に形成することもできる。
【００７３】
両面に電極を有する圧電材料のプレート２０６は、圧電材料製の大きなシートにおけるそれぞれの領域の上に複数の電極を被着し、この電極被着シートを個々の電極被着プレート２０６に切り出すことによって首尾良く形成することもできる。
【００７４】
キャビティ２０４，２１２及び圧電材料のプレート２０６は、正方形以外の形状に作ることもできる。
【００７５】
圧電ブザー２０１は、２つの電極２０８と２１０との間に交流電圧を印加することにより作動させる。
【００７６】
表示基板（例えば、液晶表示基板）及び音響トランスジューサ（例えば、マイクロホン）の形成につき述べた上記例はいずれも例証に過ぎず、本発明は他の適当なタイプの表示基板及び/又は音響トランスジューサを形成するのに適用することができる。同様に、材料の種類及び厚さのようなそれぞれの層の特徴も単なる例に過ぎない。
【００７７】
従って、本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】集積化したマイクロホンを有する表示基板の一部を示す概略図である。
【図２】図１に示した表示基板を備えている液晶表示デバイスの概略断面図である。
【図３】図１及び図２に示した表示基板を形成するのに用いられる処理ステップを示すフローチャートである。
【図４】ａ〜ｆは図３の処理進行に応じた表示基板の要部の構成を概略的に示した図である。
【図５】コンデンサマイクロホンを形成するのに用いる処理ステップを示すフローチャートである。
【図６】ａ及びｂは図５の処理進行に応じたコンデンサマイクロホンの要部の構成を概略的に示した図である。
【図７ａ】キャビティを覆うダイアフラムを備えている圧電ブザーの概略図である。
【図７ｂ】キャビティ上方に片持ばりを備えている圧電ブザーの概略図である。
【図７ｃ】キャビティを覆うダイアフラムを備えている他の圧電ブザーの概略図である。
【図７ｄ】キャビティ上方に片持ばりを備えている圧電ブザーの概略図である。
【図３】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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