CN103843368A - 制作于玻璃上的压电麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于玻璃囊封的麦克风的系统、方法及设备。在一个方面中，玻璃囊封的麦克风可包含玻璃衬底、机电麦克风装置、集成电路装置及覆盖玻璃。所述覆盖玻璃可借助例如环氧树脂的粘合剂或金属接合环接合到所述玻璃衬底。所述覆盖玻璃可具有若干种配置中的任一者。在一些配置中，所述覆盖玻璃可在所述玻璃囊封的麦克风的边缘处界定用于所述机电麦克风装置的孔口。在一些配置中，所述覆盖玻璃可界定用以容纳所述集成电路装置的腔，所述腔与容纳所述机电麦克风装置的腔分离。
Description
相关申请案
本申请案主张对标题为“制作于玻璃上的压电麦克风(PIEZOELECTRICMICROPHONE FABRICATED ON GLASS)”且在2011年8月30日提出申请的第13/221,676号美国专利申请案(代理人案号QUALP053A/101718U1)的优先权，所述专利申请案特此以引用的方式并入。本申请案涉及标题为“制作于玻璃上的压电麦克风(PIEZOELECTRIC MICROPHONE FABRICATED ON GLASS)”且在2011年8月30日提出申请的第13/221,791号美国专利申请案(代理人案号QUALP053B/101718U2)，所述专利申请案特此以引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及机电系统装置，且更特定来说涉及机电麦克风装置。
背景技术
机电系统包含具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜)及电子器件的装置。可以各种尺寸制造机电系统，包含但不限于微米尺寸及纳米尺寸。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从约一微米到数百微米或更多的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(包含，举例来说，小于数百纳米的大小)的结构。机电元件可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀除衬底及/或所沉积材料层的若干部分或添加若干层以形成电装置及机电装置的其它微加工工艺形成。
一种类型的机电系统装置称作干涉调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语干涉调制器或干涉光调制器指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为完全或部分透明及/或反射的，且能够在施加适当电信号后即刻相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含与所述固定层分离一气隙的反射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉调制器上的光的光学干涉。干涉调制器装置具有宽广范围的应用，且期望将其用于改进现有产品及创建新产品，尤其是具有显示能力的产品。
另一类型的机电系统装置为麦克风。麦克风为将声波转换成电信号的装置。在一些实施方案中，麦克风的组件与声波相互作用，且此相互作用产生电信号。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的任一单个方面均不单独地决定本文中所揭示的合意的属性。
本发明中所描述的标的物的一个创新性方面包含用于检测声音的设备。在一些实施方案中，用于检测声音的设备包含玻璃衬底。机电麦克风装置安置于所述玻璃衬底的表面上。集成电路装置也安置于所述玻璃衬底的所述表面上。所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出。覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面。所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部。所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置。所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得所述覆盖玻璃及所述玻璃衬底在接合到一起时在所述覆盖玻璃的所述边缘处界定孔口。所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
在一些实施方案中，所述玻璃衬底的所述表面可包含多个导电迹线及多个凸沿垫。所述多个导电迹线可与所述集成电路装置电接触。所述多个凸沿垫中的每一者与所述多个导电迹线中的一导电迹线电接触。此外，所述多个凸沿垫可在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时在所述设备的外部表面上。
本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于一种包含玻璃衬底的用于检测声音的设备中。机电麦克风装置安置于所述玻璃衬底的表面上。集成电路装置也安置于所述玻璃衬底的所述表面上。所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出。覆盖玻璃借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面。所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部及界定第二腔的第二凹部。所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置，且所述第二腔经配置以容纳所述集成电路装置。所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时，所述覆盖玻璃及所述玻璃衬底在所述覆盖玻璃的所述边缘处界定孔口。所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
本发明中所描述的标的物的另一创新性方面还可实施于一种包含玻璃衬底的用于检测声音的设备中。机电麦克风装置安置于所述玻璃衬底的表面上。覆盖玻璃借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面。所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部。所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置。所述设备进一步包含经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用的一个或一个以上端口。
本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于一种包含提供玻璃衬底的形成声学麦克风的方法中。所述玻璃衬底具有安置于所述玻璃衬底的表面上的机电麦克风装置。将覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面。所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部。所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置。所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定一孔口。所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
在所附图式及以下说明中陈述本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。根据所述说明、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。应注意，附图的相对尺寸可能并非按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。
图2展示图解说明并入3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示图解说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图式的实例。
图4展示图解说明在施加各种共用及分段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。
图5A展示图解说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图式的实例。
图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用及分段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例。
图6B到6E展示干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示图解说明用于干涉调制器的制造工艺的流程图的实例。
图8A到8E展示制作干涉调制器的方法中的各种状态的横截面示意性图解的实例。
图9A及9B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。
图9C展示可与图9A及9B中所展示的玻璃囊封的麦克风一起使用的替代覆盖玻璃的实例。
图10A及10B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。
图11A及11B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。
图12A及12B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。
图13展示图解说明用于玻璃囊封的麦克风的制造工艺的流程图的实例。
图14A及14B展示机电麦克风装置的感测元件的实例。
图15A到17C展示机电麦克风装置的感测元件的实例。
图18展示描绘形成感测元件的方法的流程图的实例。
图19A及19B展示图解说明包含多个干涉调制器的显示装置的系统框图的实例。
在各种图式中，相同元件符号及名称指示相同元件。
具体实施方式
以下详细说明涉及用于描述创新性方面的目的的特定实施方案。然而，本文中的教示可以众多不同方式应用。所描述的实施方案可实施于经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)，且无论是文本图像、图形图像还是图片图像)的任何装置中。更特定来说，本发明预期所述实施方案可实施于各种电子装置中或与各种电子装置相关联，例如但不限于，移动电话、具有多媒体因特网能力的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、蓝牙装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记型计算机、智能上网本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、腕表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制件及/或显示器、摄像机景物显示器(例如，交通工具的后视摄像机显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体音响系统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时器、封装(例如，机电系统(EMS)、MEMS及非MEMS)、美学结构(例如，一件珠宝的图像的显示器)及各种机电系统装置。本文中的教示还可用于非显示应用中，例如但不限于，电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费性电子器件的惯性组件、消费性电子产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺、电子测试装备。因此，所述教示并不打算限于仅描绘于所述图中的实施方案，而是具有如所属领域的技术人员将易于明了的宽广适用性。
本文中所描述的一些实施方案涉及玻璃囊封的麦克风。在一些实施方案中，玻璃囊封的麦克风包含玻璃衬底、机电麦克风装置、集成电路装置及覆盖玻璃。覆盖玻璃可借助粘合剂(例如环氧树脂)、玻璃料或金属接合环接合到玻璃衬底。
覆盖玻璃可具有若干种配置中的任一者。举例来说，覆盖玻璃可包含在所述覆盖玻璃接合到玻璃衬底的表面时形成腔的凹部。所述凹部还可在玻璃囊封的麦克风的边缘处形成孔口，其中所述孔口提供可允许声波与机电麦克风装置相互作用的开口。作为另一实例，覆盖玻璃可包含在所述覆盖玻璃接合到玻璃衬底的表面时形成两个腔的两个凹部。一个腔可容纳集成电路装置，且一个腔可容纳机电麦克风装置。本文中描述覆盖玻璃的其它配置。
本文中所描述的一些实施方案涉及用于机电麦克风装置的压电感测元件。在一些实施方案中，压电感测元件包含玻璃衬底、电极层、压电层及弹性层。压电感测元件中的压电层可响应于在所述压电层中产生应变的声波而产生电压。压电感测元件可将声波转换成电信号。弹性层可用于修改压电感测元件的中性平面。
压电感测元件可包含任何数目个不同配置。举例来说，压电感测元件可包含第一电极层、所述第一电极层上的第一压电层、所述第一压电层上的第二电极层及所述第二电极层上的第二压电层。第一压电层可响应于来自声波的所诱发应变而产生电压。第二压电层可用于修改压电感测元件的中性平面，使得第一压电层可产生电压。本文中描述压电感测元件(包含混合式压电与电容感测元件)的其它配置。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案来实现以下潜在优点中的一者或一者以上。大体来说，玻璃囊封的麦克风可提供低成本、小的大小、低轮廓及低功率消耗麦克风。在一些实施方案中，玻璃囊封的麦克风可为方向麦克风或对周围噪声不敏感的麦克风。在一些实施方案中，玻璃囊封的麦克风可在机电麦克风装置仍能够感测声音的情况下将集成电路装置与周围条件隔离。
大体来说，与其它机电麦克风装置相比，具有压电感测元件的机电麦克风装置可提供机械稳健性、较低成本及经改进性能。本文中所描述的压电感测元件的实施方案可提供线性响应、增加的动态范围、经改进敏感度及制作的简单。
此外，制作于玻璃衬底上的麦克风可与也制作于玻璃衬底上的显示器及其它装置兼容，这是因为所述麦克风可连同所述其它装置一起制作或附接为单独装置，所述组合具有良好匹配的热膨胀性质。所采用的材料可产生使得回流或波焊接能够将装置附接到印刷电路板的高热预算。具有压电感测元件的麦克风传感器可提供低功率优点，这部分地是因为撞击麦克风的声学声波产生可借助适合电子电路容易地放大的电荷。在一些实施方案中，电子电路由硅制作，且硅裸片为薄的且附接到其上形成有压电感测元件的玻璃衬底，从而提供用于感测元件的短信号路径。在一些其它实施方案中，玻璃盖放置于麦克风感测元件及硅裸片上方，从而提供对感测元件及硅裸片的保护同时允许声音穿透玻璃盖中的端口。
可应用所描述的实施方案的适合机电系统(EMS)或MEMS装置的实例为反射显示装置。反射显示装置可并入用以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射于其上的光的干涉调制器(IMOD)。IMOD可包含吸收器、可相对于所述吸收器移动的反射器及界定于所述吸收器与所述反射器之间的光学共振腔。所述反射器可移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学共振腔的大小且借此影响所述干涉调制器的反射比。IMOD的反射光谱可形成可移位跨越可见波长以产生不同色彩的相当宽的光谱带。可通过改变光学共振腔的厚度(即，通过改变反射器的位置)来调整所述光谱带的位置。
图1展示描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮或暗状态中。在亮(“经松弛”、“打开”或“接通”)状态中，显示元件将大部分入射可见光反射(例如)到用户。相反，在暗(“经激活”、“关闭”或“关断”)状态中，显示元件几乎不反射入射可见光。在一些实施方案中，可逆转接通与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要以特定波长反射，从而除黑色及白色之外还允许色彩显示。
IMOD显示装置可包含一行/列IMOD阵列。每一IMOD可包含一对反射层(即，可移动反射层及固定部分反射层)，所述层定位于彼此相距变化且可控制的距离处以形成气隙(还称为光学间隙或腔)。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，经松弛位置)中，可移动反射层可定位于与固定部分反射层相距相对大的距离处。在第二位置(即，经激活位置)中，可移动反射层可定位于更靠近部分反射层处。从所述两个层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置而相长地或相消地干涉，从而产生每一像素的全面反射或无反射状态。在一些实施方案中，IMOD可在未被激活时处于反射状态中，从而反射在可见光谱内的光，且可在未被激活时处于暗状态中，从而反射在可见范围外部的光(例如，红外光)。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未被激活时处于暗状态中且在被激活时处于反射状态中。在一些实施方案中，引入所施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素改变状态。
图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个邻近干涉调制器12。在左侧上的IMOD12(如所图解说明)中，可移动反射层14图解说明为处于与光学堆叠16相距预定距离处的经松弛位置中，光学堆叠16包含部分反射层。跨越左侧上的IMOD12施加的电压V0不足以致使可移动反射层14激活。在右侧上的IMOD12中，可移动反射层14图解说明为处于接近或邻近光学堆叠16的经激活位置中。跨越右侧上的IMOD12施加的电压Vbias足以使可移动反射层14维持处于经激活位置中。
在图1中，借助指示入射于像素12上的光的箭头13及从左侧上的IMOD12反射的光15大体图解说明像素12的反射性质。虽然未详细地图解说明，但所属领域的技术人员将理解，入射于像素12上的光13的大部分将朝向光学堆叠16透射穿过透明衬底20。入射于光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将往回反射穿过透明衬底20。光13的透射穿过光学堆叠16的部分将在可移动反射层14处往回朝向(且穿过)透明衬底20反射。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长性的或相消性的)将确定从IMOD12反射的光15的波长。
光学堆叠16可包含单个层或数个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的，部分透明且部分反射的，且可(举例来说)通过将上述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上而制作。所述电极层可由各种材料(例如各种金属，举例来说，氧化铟锡(ITO))形成。所述部分反射层可由各种部分反射的材料(例如各种金属，例如，铬(Cr)、半导体及电介质)形成。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单个半透明厚度的金属或半导体，其充当光学吸收器及导体两者，而不同的更多导电层或部分(例如光学堆叠16或IMOD的其它结构的导电层或部分)可用于在IMOD像素之间运送(bus)信号。光学堆叠16还可包含覆盖一个或一个以上导电层或导电性/吸收性层的一个或一个以上绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，光学堆叠16的所述层可图案化成若干平行条带，且可如下文所进一步描述形成显示装置中的行电极。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用于指掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高导电且高反射的材料(例如铝(Al))用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为一或若干所沉积金属层(正交于光学堆叠16的行电极)的一系列平行条带以形成沉积于柱18的顶部上的列及沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当蚀除所述牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间隔可为大致1um到1000um，而间隙19可小于10,000埃
在一些实施方案中，IMOD的每一像素无论是处于经激活状态还是经松弛状态中，本质上均为由固定及移动反射层形成的电容器。当不施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态中，如图1中的左侧上的IMOD12所图解说明，其中在可移动反射层14与光学堆叠16之间存在间隙19。然而，当将电位差(例如，电压)施加到选定行及列中的至少一者时，形成于对应像素处的行电极与列电极的交叉点处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉动到一起。如果所施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动而接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中的右侧上的经激活IMOD12所图解说明。无论所施加电位差的极性如何，行为均相同。虽然在一些例子中可将阵列中的一系列像素称为“行”或“列”，但所属领域的技术人员将易于理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”为任意的。重申地，在一些定向中，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行及列(“阵列”)，或布置成非线性配置，举例来说，相对于彼此具有特定位置偏移(“镶嵌块”)。术语“阵列”及“镶嵌块”可指任一配置。因此，虽然将显示器称为包含“阵列”或“镶嵌块”，但在任何例子中，元件本身无需彼此正交地布置或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布式元件的布置。
图2展示图解说明并入3×3干涉调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含可经配置以执行一个或一个以上软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图1中所图解说明的IMOD显示装置的横截面通过图2中的线1-1来展示。虽然图2为了清晰起见而图解说明3×3IMOD阵列，但显示阵列30可含有数目极大的IMOD且在行中可具有与在列中不同的IMOD数目，且反之亦然。
图3展示图解说明图1的干涉调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图式的实例。对于MEMS干涉调制器，行/列(即，共用/分段)写入程序可利用如图3中所图解说明的这些装置的滞后性质。干涉调制器可需要(举例来说)约10伏电位差来致使可移动反射层(或镜)从经松弛状态改变到经激活状态。当电压从所述值减小时，可移动反射层在电压降回到低于(例如)10伏时维持其状态，然而，所述可移动反射层不完全松弛直到电压降到低于2伏。因此，如图3中所展示，存在大致3伏到7伏的电压范围，在所述电压范围内存在所施加电压窗，在所述窗内装置稳定地处于经松弛或经激活状态中。所述窗在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行/列写入程序可经设计以一次对一个或一个以上行进行寻址，使得在对给定行的寻址期间，所寻址行中的待被激活的像素经受约10伏的电压差，且待被松弛的像素经受接近零伏的电压差。在寻址之后，像素经受稳定状态或大致5伏的偏置电压差，使得其保持处于先前的选通状态中。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使得(例如)图1中所图解说明的像素设计能够在相同所施加电压条件下保持稳定在预先存在的经激活或经松弛状态中。由于每一IMOD像素无论是处于经激活状态还是经松弛状态中，本质上均为由固定及移动反射层形成的电容器，因此，可在所述滞后窗内的稳定电压下保持此稳定状态而实质上不消耗或损失功率。此外，如果所施加电压电位保持实质上固定，那么本质上很少或没有电流流动到IMOD像素中。
在一些实施方案中，可通过根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，沿着一组列电极以“分段”电压的形式施加数据信号来形成图像的帧。可依次对阵列的每一行进行寻址，使得一次一行地写入所述帧。为将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于第一行中的像素的所要状态的分段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共用”电压或信号的形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可使所述组分段电压改变为对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且在第一共用电压行脉冲期间保持处于其已被设定到的状态中。可按顺序方式对整个行系列或者对整个列系列重复此过程以产生图像帧。可通过以某一所要帧数目/秒的速度连续重复此过程来用新图像数据刷新及/或更新帧。
跨越每一像素所施加的分段信号与共用信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示图解说明在施加各种共用及分段电压时干涉调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将易于理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极中的任一者，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如图4中(以及图5B中所展示的时序图中)所图解说明，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，将使沿着所述共用线的所有干涉调制器元件置于经松弛状态(或者称为经释放或未激活状态)中，而无论沿着分段线所施加的电压(即，高分段电压VSH及低分段电压VSL)如何。特定来说，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，在沿着所述像素的对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL的两种情况下，跨越调制器的电位电压(或者称为像素电压)均在松弛窗(参见图3，还称为释放窗)内。
当将保持电压(例如高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)施加于共用线上时，干涉调制器的状态将保持不变。举例来说，经松弛IMOD将保持处于经松弛位置中，且经激活IMOD将保持处于经激活位置中。可选择保持电压使得在沿着对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL的两种情况下，像素电压将保持在稳定窗内。因此，分段电压摆幅(即，高VSH与低分段电压VSL之间的差)小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。
当将寻址或激活电压(例如高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)施加于共用线上时，可通过沿着相应分段线施加分段电压来将数据选择性地写入到沿着所述共用线的调制器。可选择分段电压使得激活取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，施加一个分段电压将导致像素电压在稳定窗内，从而致使像素保持不被激活。相比来说，施加另一分段电压将导致像素电压超出稳定窗，从而导致像素激活。致使激活的特定分段电压可取决于使用哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VCADD_H时，施加高分段电压VSH可致使调制器保持处于其当前位置中，而施加低分段电压VSL可致使调制器激活。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，分段电压的效应可为相反的，其中高分段电压VSH致使调制器激活，且低分段电压VSL对调制器的状态不具有影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用总是跨越调制器产生相同极性电位差的保持电压、地址电压及分段电压。在一些其它实施方案中，可使用更改调制器的电位差的极性的信号。更改跨越调制器的极性(即，更改写入程序的极性)可减小或抑制可能在单个极性的重复写入操作之后发生的电荷积累。
图5A展示图解说明图2的3×3干涉调制器显示器中的显示数据帧的图式的实例。图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用及分段信号的时序图的实例。可将信号施加到(例如)图2的3×3阵列，此将最终产生图5A中所图解说明的线时间60e显示布置。图5A中的经激活调制器处于暗状态中，即，其中实质大部分所反射光在可见光谱外部，从而导致呈现给(例如)观看者暗外观。在写入图5A中所图解说明的帧之前，像素可处于任何状态中，但图5B的时序图中所图解说明的写入程序假设在第一线时间60a之前每一调制器已被释放且驻存于未激活状态中。
在第一线时间60a期间，将释放电压70施加于共用线1上；施加于共用线2上的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于经松弛或未激活状态中，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到经松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态中。参考图4，沿着分段线1、2及3施加的分段电压将对干涉调制器的状态不具有影响，这是因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中的任一者均未经受致使激活的电压电平(即，VCREL-松弛且VCHOLD_L-稳定)。
在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且由于无寻址或激活电压施加于共用线1上，因此无论所施加的分段电压如何，沿着共用线1的所有调制器均保持处于经松弛状态中。沿着共用线2的调制器由于施加释放电压70而保持处于经松弛状态中，且当沿着共用线3的电压移动到释放电压70时，沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过将高地址电压74施加于共用线1上而对共用线1进行寻址。由于在施加此地址电压期间沿着分段线1及2施加低分段电压64，因此跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预界定阈值)，且使调制器(1，1)及(1，2)激活。相反，由于沿着分段线3施加高分段电压62，因此跨越调制器(1，3)的像素电压小于跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压，且保持在调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。此外，在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共用线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿着共用线2及3的调制器处于经松弛位置中。
在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共用线1的调制器处于其相应经寻址状态中。将共用线2上的电压减小到低地址电压78。由于沿着分段线2施加高分段电压62，因此跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的较低端，从而致使调制器(2，2)激活。相反，由于沿着分段线1及3施加低分段电压64，因此调制器(2，1)及(2，3)保持处于经松弛位置中。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿着共用线3的调制器处于经松弛状态中。
最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿着共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态中。共用线3上的电压增加到高地址电压74以对沿着共用线3的调制器进行寻址。由于将低分段电压64施加于分段线2及3上，因此调制器(3，2)及(3，3)激活，而沿着分段线1所施加的高分段电压62致使调制器(3，1)保持处于经松弛位置中。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态中，且只要沿着所述共用线施加保持电压，所述像素阵列便将保于所述状态中，而无论可在对沿着其它共用线(未展示)的调制器进行寻址时发生的分段电压的变化如何。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含高保持电压及地址电压或低保持电压及地址电压的使用。一旦针对给定共用线的写入程序已完成(且将共用电压设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)，像素电压便保持在给定稳定窗内，且不通过松弛窗，直到将释放电压施加于所述共用线上。此外，由于作为写入程序的在对每一调制器进行寻址之前的一部分释放调制器，因此调制器的激活时间而非释放时间可确定必需线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可将释放电压施加达长于单个线时间的时间，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线所施加的电压可变化以计及不同调制器(例如不同色彩的调制器)的激活电压及释放电压的变化。
根据上文所陈述的原理操作的干涉调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图6A到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的干涉调制器的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的干涉调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14在形状上为大体正方形或矩形且在拐角处或接近拐角处在系链32上附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14在形状为大体正方形或矩形且从可变形层34悬置，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的外围直接或间接连接到衬底20。这些连接在本文中称为支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有源自将可移动反射层14的光学功能与其机械功能(由可变形层34执行)解耦合的额外益处。此解耦合允许用于反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料彼此独立地优化。
图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14搁置于支撑结构(例如支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所图解说明IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，使得(举例来说)在可移动反射层14处于经松弛位置中时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上且反射子层14a安置于支撑层14b的接近于衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含一个或一个以上电介质材料(举例来说，氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))层。在一些实施方案中，支撑层14b可为层堆叠，例如(举例来说)SiO2/SiON/SiO2三层堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上面及下面采用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的导电性。在一些实施方案中，可出于各种设计目的(例如实现可移动反射层14内的特定应力分布)而由不同材料形成反射子层14a及导电层14c。
如图6D中所图解说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非作用区域(例如在像素之间或在柱18下方)中以吸收周围光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制从显示器的非作用部分反射光或抑制光透射穿过显示器的非作用部分来改进显示装置的光学性质，借此增加对比度。另外，黑色掩模结构23可为导电的且经配置以用作电运送层。在一些实施方案中，可将行电极连接到黑色掩模结构23以减小经连接行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的各种方法形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、SiO2层及充当反射器及运送层的铝合金，其分别具有在约
到到
及到
的范围内的厚度。可使用各种技术将所述一个或一个以上层图案化，包含光学光刻及干蚀刻，干蚀刻包含(举例来说)用于MoCr及SiO2层的四氟化碳(CF4)及/或氧(O2)，及用于铝合金层的氯(Cl2)及/或三氯化硼(BCl3)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准具或干涉堆叠结构。在此类干涉堆叠黑色掩模结构23中，可使用导电吸收器来在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间传输或运送信号。在一些实施方案中，间隔件层35可用于将吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够的支撑使得可移动反射层14在跨越干涉调制器的电压不足以致使激活时返回到图6E的未激活位置。为了清晰，此处将可含有多个若干不同层的光学堆叠16展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极及部分反射层两者。
在例如图6A到6E中所展示的实施方案的实施方案中，IMOD用作直观式装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可对装置的背部部分(即，显示装置的在可移动反射层14后面的任一部分，包含，举例来说，图6C中所图解说明的可变形层34)进行配置及操作而不对显示装置的图像质量造成影响或负面影响，这是因为反射层14在光学上屏蔽装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14后面包含总线结构(未图解说明)，此提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如电压寻址与由此寻址所形成的运动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理(例如，图案化)。
图7展示图解说明用于干涉调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的横截面示意性图解的实例。在一些实施方案中，除图7中未展示的其它框之外，制造工艺80还可经实施以制造(例如)图1及6中所图解说明的一般类型的干涉调制器。参考图1、6及7，工艺80在框82处开始，其中在衬底20上方形成光学堆叠16。图8A图解说明在衬底20上方形成的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可为柔性的或相对坚硬且不易弯曲的，且可能已经历先前制备工艺(例如，清洁)以促进有效地形成光学堆叠16。如上文所论述，光学堆叠16可为导电的、部分透明且部分反射的且可(举例来说)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上来制作。虽然在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可经配置而具有光学吸收及导电性质两者，例如组合式导体/吸收器子层16a。另外，子层16a、16b中的一者或一者以上可图案化成若干平行条带，且可形成显示装置中的行电极。可通过掩蔽及蚀刻工艺或此项技术中已知的另一适合工艺来执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射及/或导电层)上方的子层16b。另外，光学堆叠16可图案化成形成显示器的行的若干个别且平行条带。
工艺80在框84处以在光学堆叠16上方形成牺牲层25继续。稍后移除牺牲层25(例如，在框90处)以形成腔19且因此图1中所图解说明的所得干涉调制器12中未展示牺牲层25。图8B图解说明包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的经部分制作的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含以选定的厚度沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料(例如，钼(Mo)或非晶硅(Si))以在随后移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参见图1及8E)。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如，溅镀)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来执行牺牲材料的沉积。
工艺80在框86处以形成支撑结构(例如，如图1、6及8C中所图解说明的柱18)继续。形成柱18可包含以下步骤：将牺牲层25图案化以形成支撑结构孔口，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂的沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如氧化硅)沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔口可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者以到达下伏衬底20，使得柱18的下部端接触衬底20，如图6A中所图解说明。或者，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔口可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的下部端与光学堆叠16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方且图案化以移除所述支撑结构材料的位于远离牺牲层25中的孔口的部分来形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内，如图8C中所图解说明，但还可至少部分地在牺牲层25的一部分上方延伸。如上文所述，牺牲层25及/或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺来执行但还可通过替代蚀刻方法来执行。
工艺80在框88处以形成可移动反射层或隔膜(例如图1、6及8D中所图解说明的可移动反射层14)继续。可通过采用一个或一个以上沉积工艺(例如，反射层(例如，铝、铝合金)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩蔽及/或蚀刻工艺来形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的，且称为导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含如图8D中所展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质选择的高反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处所形成的经部分制作的干涉调制器中，因此可移动反射层14在此阶段处通常不可移动。含有牺牲层25的经部分制作的IMOD在本文中还可称为“未释放”IMOD。如上文连同图1一起描述，可将可移动反射层14图案化成形成显示器的列的若干个别且平行条带。
工艺80在框90处以形成腔(例如，如图1、6及8E中所图解说明的腔19)继续。可通过将牺牲材料25(在框84处沉积)暴露于蚀刻剂来形成腔19。举例来说，可通过干化学蚀刻(例如，通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气蚀刻剂(例如，衍生自固态XeF2的蒸气)达有效地移除所要材料量(通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除)的时间段)来移除可蚀刻牺牲材料(例如Mo或非晶Si)。还可使用可蚀刻牺牲材料与蚀刻方法(例如，湿蚀刻及/或等离子蚀刻)的其它组合。由于在框90期间移除牺牲层25，因此可移动反射层14通常在此阶段之后可移动。在移除牺牲层25之后，所得经完全或部分制作的IMOD在本文中可称为“经释放”IMOD。
机电系统装置的另一实例为麦克风。如上文所述，大体来说，麦克风为将声波转换成电信号的装置。在一些实施方案中，可使用具有宽广动态范围及跨过人类可听见的频率的频率响应的小麦克风。在一些实施方案中，可将一个、两个或多个麦克风安装、结合或以其它方式连接到一个或一个以上EMS装置(例如IMOD显示装置)。在一些实施方案中，可将一个、两个或多个麦克风制作为IMOD显示装置的一部分。
图9A及9B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。图9A展示玻璃囊封的麦克风的分解图图式的实例。图9B展示图9A中所展示的玻璃囊封的麦克风的简化等角视图的实例。为了清晰，图9B中未展示图9A中所展示的一些组件。
图9A及9B的实例中所展示的玻璃囊封的麦克风900包含覆盖玻璃902、集成电路装置904、玻璃衬底906、机电麦克风装置908及结合环910。尽管在相关联图中将覆盖玻璃902及玻璃衬底906描绘为透明的，但覆盖玻璃及玻璃衬底可为透明或不透明的。举例来说，覆盖玻璃及玻璃衬底可经磨砂、涂漆或以其它方式制成不透明的。
覆盖玻璃通常为具有两个主要实质上平行表面及一个或一个以上凹部的平面衬底。覆盖玻璃902包含凹部912，如图9A中所展示。当覆盖玻璃902接合到玻璃衬底906时，形成腔913，如图9B中所展示。关于玻璃囊封的麦克风，腔为玻璃囊封的麦克风中的可容纳玻璃囊封的麦克风的不同组件的敞开的体积。腔913容纳集成电路装置904及机电麦克风装置908。覆盖玻璃902的凹部912的一部分还在所述覆盖玻璃的边缘处。当覆盖玻璃902接合到玻璃衬底906时，形成孔口911。孔口911允许声波与机电麦克风装置908相互作用。在一些实施方案中，孔口911经设计使得其不充当对待由玻璃囊封的麦克风900感测的频率范围中的声波的声学截止。举例来说，机电麦克风装置908可定位于凹部912中靠近于覆盖玻璃902的侧或边缘处以减小可在所述麦克风装置上面的声学腔与声波的波长相比变小时发生的低频率声音的衰减。
如图9B中所展示，孔口911在玻璃囊封的麦克风900的单个侧上。在一些实施方案中，此赋予玻璃囊封的麦克风900某种程度的方向性。举例来说，玻璃囊封的麦克风900可在孔口911大致指向声源的方向时对声音更敏感。此配置还可减小由机电麦克风装置908感测的周围噪声。在一些其它实施方案中，可在玻璃囊封的麦克风的两个或两个以上侧上形成多个孔口。
在一些实施方案中，覆盖玻璃的长度及宽度可与玻璃衬底的长度及宽度相同或大致相同。举例来说，覆盖玻璃的长度可为约1毫米到5毫米，且覆盖玻璃的宽度可为约1毫米到5毫米。在一些实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为矩形或正方形。在一些其它实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为圆形、卵形或其它形状。在各种实施方案中，覆盖玻璃可为约100微米到700微米厚，或更具体来说，约100微米到300微米厚、约300微米到500微米厚或约500微米厚。在一些实施方案中，当覆盖玻璃902接合到玻璃衬底906时，孔口911可为约100微米到300微米高。在一些实施方案中，孔口宽度可为覆盖玻璃的宽度的约1/3到1/2。举例来说，在一些实施方案中，孔口可为约1mm宽。在一些实施方案中，孔口可为约20微米宽。在一些其它实施方案中，还可针对孔口使用其它尺寸。
在一些实施方案中，当覆盖玻璃902接合到玻璃衬底906时，可形成各自小于在覆盖玻璃接合到玻璃衬底时形成的腔913的整个宽度的多个孔口。举例来说，可在腔具有约1毫米的宽度的情况下形成各自为约20微米到100微米宽的多个孔口。可在覆盖玻璃具有凹部(其中若干狭缝通向覆盖玻璃的边缘处的凹部)的情况下形成多个孔口。当此覆盖玻璃接合到玻璃衬底时，所述狭缝可形成多个孔口。在一些实施方案中，多个孔口可布置为格栅。举例来说，每一孔口可为约20微米到100微米宽、超过约1毫米长度。在一些实施方案中，若干个较小孔口可提供对机电麦克风装置908的保护以免受灰尘、污垢或其它环境元素破坏。
集成电路装置904可经配置以感测来自机电麦克风装置908的输出且可安置于玻璃衬底906上。在一些实施方案中，集成电路装置904可对从机电麦克风装置908感测的输出执行信号处理。在一些实施方案中，集成电路装置904可为专用集成电路(ASIC)。在一些实施方案中，集成电路装置904倒装或线接合到玻璃衬底906上的适当接合垫。在一些其它实施方案中，集成电路装置904可制作于玻璃衬底906的表面上。
玻璃衬底906通常为具有两个实质上平行表面(顶部表面926a及底部表面926b)的平面衬底。穿玻璃通孔922穿过玻璃衬底906提供顶部表面926a与底部表面926b的部分之间的导电路径。顶部表面926a上的导电顶部侧迹线924将穿玻璃通孔922连接到顶部侧接合垫927a，顶部侧接合垫927a可用于连接到集成电路装置904。底部表面926b上的底部侧接合垫927b提供到穿玻璃通孔922的底部侧电连接。机电麦克风装置908及集成电路装置904可直接或通过玻璃衬底906上的顶部侧迹线924间接电连接到穿玻璃通孔922中的一者或一者以上。在所展示的实例中，顶部侧迹线928将机电麦克风装置908连接到接合垫929；接合垫929可用于连接到集成电路装置904。穿玻璃通孔922因此提供从一个或一个以上迹线、接合垫、集成电路装置、机电麦克风装置及/或玻璃衬底906的一侧上的其它组件到一个或一个以上迹线、接合垫及/或相对侧上的其它组件的直接电连接。
与玻璃衬底906相关联的穿玻璃通孔922、迹线924以及接合垫927a及927b的特定布置为一个可能布置的实例，且所属领域的技术人员将易于理解，其它布置为可能的。在图9A及9B中所展示的实施方案中，结合环910环绕穿玻璃通孔922、顶部侧迹线924及顶部侧接合垫927a。在一些其它实施方案中，结合环910可叠加在顶部侧迹线927a中的一些顶部侧迹线及/或穿玻璃通孔922中的一些穿玻璃通孔上。玻璃衬底及导电穿玻璃通孔的进一步说明可在标题为“薄膜穿玻璃通孔及其形成方法(THIN FILMTHROUGH-GLASS VIA AND METHODS FOR FORMING SAME)”且在2011年3月15日提出申请的第13/048,768号美国专利申请案中找到，所述专利申请案特此以引用的方式并入。
在一些实施方案中，可将顶部表面926a上的导电顶部侧迹线924的暴露于外部环境的部分钝化。举例来说，可借助钝化层(例如氧化物或氮化物的涂层)将所述导电顶部侧迹线钝化。钝化层可防止导电顶部侧迹线变得氧化及可能致使玻璃囊封的麦克风900的故障。可借助化学气相沉积(CVD)工艺或物理气相沉积(PVD)工艺或者如所属领域的技术人员已知的其它适当技术沉积钝化层。此外，还可将玻璃囊封的麦克风900的其它经暴露金属表面钝化。
在一些实施方案中，玻璃衬底906的长度可为约1毫米到5毫米，且玻璃衬底906的宽度可为约1毫米到5毫米。在各种实施方案中，玻璃衬底906可为约100微米到700微米厚、约100微米到300微米厚、约300微米到500微米厚或约500微米厚。
结合环910将覆盖玻璃902接合到玻璃衬底906。结合环910可以任何适当方式定形且通常定形及定大小为对应于待结合的覆盖玻璃902及玻璃衬底906。结合环910可包含任何数目个不同接合材料。在一些实施方案中，结合环910可为粘合剂。举例来说，结合环910可为环氧树脂，包含紫外(UV)可固化环氧树脂或热可固化环氧树脂。在一些实施方案中，结合环910可为玻璃料接合环。在一些其它实施方案中，结合环910可为金属接合环。金属接合环可包含可焊接冶金、共熔冶金、焊料膏等等。可焊接冶金的实例包含镍/金(Ni/Au)、镍/钯(Ni/Pd)、镍/钯/金(Ni/Pd/Au)、铜(Cu)及金(Au)。共熔金属接合涉及在覆盖玻璃902与玻璃衬底906之间形成共熔合金层。可使用的共熔合金的实例包含铟/铋(InBi)、铜/锡(CuSn)及金/锡(AuSn)。这些共熔合金的熔化温度对于InBi共熔合金为约150℃，对于CuSn共熔合金为约225℃且对于AuSn共熔合金为约305℃。
机电麦克风装置908可形成于玻璃衬底906上或附接到其。机电麦克风装置908可包含任何数目个不同感测元件，包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件。下文进一步描述可包含于机电麦克风装置中的不同感测元件。当在操作中时，声波使机电麦克风装置908的感测元件(未展示)的一或若干部分变形，此可由集成电路装置904感测到。集成电路装置904可处理来自机电麦克风装置908的信号。举例来说，集成电路装置904可将来自机电麦克风装置908的信号放大并数字化。
在一些实施方案中，机电麦克风装置908位于与玻璃衬底906的边缘相距一距离处，使得玻璃衬底906及覆盖玻璃902不充当声学截止。举例来说，机电麦克风装置908可位于与玻璃衬底906的边缘相距约10微米到300微米处。
图9C展示可与图9A及9B中所展示的玻璃囊封的麦克风一起使用的替代覆盖玻璃的实例。图9C中所展示的覆盖玻璃903包含凹部912及切口914。切口914使机电装置908在玻璃囊封的麦克风900的八个侧中的两者上暴露，从而增加机电麦克风装置908向环境的暴露。在一些实施方案中，如图9C中所描绘的覆盖玻璃903可用于对声波的增加的敏感度及/或减小或消除的声学截止。
在一些实施方案中，可将机电麦克风装置908静电屏蔽。举例来说，当玻璃囊封的麦克风900在具有电磁干扰(EMI)的环境中操作时，将机电麦克风装置908静电屏蔽可为重要的。EMI为由于电磁感应或从外部源发出的电磁辐射而影响电路的扰乱。举例来说，具有电磁干扰的环境可包含蜂窝式电话或移动电话或者其它便携式电子装置。
在一些实施方案中，可借助机电麦克风装置908与玻璃衬底906之间的金属层(未展示)将机电麦克风装置908静电屏蔽，其中所述金属层通常接地。具有大约0.01微米到1微米或更大的厚度的金属层(例如铝(Al)或铜(Cu)层)可提供充足屏蔽。适合于提供屏蔽的其它材料包含镍(Ni)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钼(Mo)、钛(Ti)及/或金(Au)。透明导电氧化物(例如氧化铟锡(ITO)及掺杂有铝的氧化锌(AZO))或导电聚合物也可充当静电及电磁屏蔽件。在一些其它实施方案中，可借助覆盖玻璃902的上覆于机电麦克风装置908上的部分上的金属层(未展示)将机电麦克风装置908静电屏蔽，其中所述金属层通常接地。在一些实施方案中，可借助覆盖玻璃902及玻璃衬底906的在围绕机电麦克风装置908的区域中的部分上的金属层(未展示)将机电麦克风装置908静电屏蔽，其中所述金属层通常接地。
图10A及10B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。图10A展示玻璃囊封的麦克风的分解图图式的实例。图10B展示图10A中所展示的玻璃囊封的麦克风的简化等角视图的实例。为了清晰，图10B中未展示图10A中所展示的一些组件。
图10A及10B中所展示的玻璃囊封的麦克风1000包含覆盖玻璃1002、集成电路装置904、玻璃衬底906、机电麦克风装置908及结合环910。
覆盖玻璃1002通常为具有两个主要实质上平行表面及一个或一个以上凹部的平面衬底。覆盖玻璃1002包含凹部1012及凹部1014，如图10A中所展示。当覆盖玻璃1002接合到玻璃衬底906时，由凹部1012形成腔1013且由凹部1014形成腔1015，如图10B中所展示。腔1015容纳机电麦克风装置908。覆盖玻璃1002的凹部1014的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处。当覆盖玻璃1002接合到玻璃衬底906时，形成孔口1011。在一些实施方案中，孔口1011类似于玻璃囊封的麦克风900的孔口911。孔口1011允许声波与机电麦克风装置908相互作用。在一些实施方案中，孔口1011经设计使得其不充当对待由玻璃囊封的麦克风1000感测的频率范围中的声波的声学截止。举例来说，机电麦克风装置908可定位于凹部1014中靠近于覆盖玻璃1002的侧或边缘处以减小可在麦克风装置上面的声学腔与声波的波长相比变小时发生的低频率声音的衰减。
在一些实施方案中，覆盖玻璃1002的长度可为约1毫米到5毫米，且覆盖玻璃1002的宽度可为约1毫米到5毫米。在一些实施方案中，覆盖玻璃1002的长度及宽度可与玻璃衬底906的长度及宽度相同或大致相同。在一些实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为矩形或正方形。在一些其它实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为圆形、卵形或其它形状。在各种实施方案中，覆盖玻璃1002可为约100微米到700微米厚、约100微米到300微米厚、约300微米到500微米厚或约500微米厚。在一些实施方案中，当覆盖玻璃1002接合到玻璃衬底906时，孔口1011可为约100微米到300微米高。在一些实施方案中，孔口宽度可为覆盖玻璃1002的宽度的约1/3到1/2。举例来说，在一些实施方案中，孔口1011可为约1mm宽。在一些实施方案中，孔口1011可为约20微米宽。在一些其它实施方案中，孔口1011可包含可为约20微米到100微米宽的一个或一个以上开口。在一些其它实施方案中，还可针对孔口使用其它尺寸。
腔1013可容纳集成电路装置904。在覆盖玻璃1002经由环绕腔1013的外围的连续结合环910附接到玻璃衬底906的情况下，可将集成电路装置904与机电麦克风装置908物理隔离。此可用于保护集成电路装置904以免受环境破坏。
可使用覆盖玻璃1002的不同实施方案，同时仍将集成电路装置904与机电麦克风装置908物理隔离。举例来说，覆盖玻璃1002可包含类似于覆盖玻璃903中的切口914的切口。
结合环910将覆盖玻璃1002接合到玻璃衬底906。结合环910可包含任何数目个不同接合材料，如上文所描述。在一些实施方案中，当结合环910为将覆盖玻璃1002接合到玻璃衬底906的金属接合环时，可使将集成电路装置904电连接到机电麦克风装置908的顶部侧迹线928与所述金属接合环电绝缘。举例来说，可通过钝化层使顶部侧迹线928电绝缘，如上文所描述。
在一些实施方案中，结合环910形成围绕集成电路装置904的连续环。在一些实施方案中，结合环910可气密密封集成电路装置904；气密密封为不容易准许气体流动的密封。因此，当集成电路装置904由结合环910气密密封时，集成电路装置904不暴露于环境中的气体。在一些实施方案中，可使用金属接合环来形成气密密封。在一些其它实施方案中，结合环910可形成非气密密封。举例来说，粘合剂可形成非气密密封。
本文中进一步描述玻璃囊封的麦克风1000的其它组件。集成电路装置904可经配置以感测来自机电麦克风装置908的输出且可安置于玻璃衬底906上。玻璃衬底906通常为具有两个实质上平行表面的平面衬底且可包含穿玻璃通孔。机电麦克风装置908可包含任何数目个不同感测元件，包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件。
图11A及11B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。图11A展示玻璃囊封的麦克风的分解图图式的实例。图11b展示图11A中所展示的玻璃囊封的麦克风的简化等角视图的实例。为了清晰，图11b中未展示图11A中所展示的一些组件。
图11A及11b中所展示的玻璃囊封的麦克风1100包含覆盖玻璃1102、集成电路装置904、玻璃衬底906、机电麦克风装置908及结合环910。
覆盖玻璃1102通常为具有两个主要实质上平行表面及一个或一个以上凹部的平面衬底。覆盖玻璃1102包含凹部1112及端口1114，如图11A中所展示。当覆盖玻璃1102接合到玻璃衬底906时，由凹部1112形成腔1113，如图11b中所展示。腔1113可容纳集成电路装置904及机电麦克风装置908。覆盖玻璃1102包含用以允许声波与机电麦克风装置908相互作用的端口1114。端口1114可呈若干个不同配置，包含(举例来说)多个孔、锥形孔或者一个或一个以上狭槽。端口1114还可呈若干个不同形状中的任一者，包含(举例来说)圆形、矩形或三角形。在一些实施方案中，端口1114经设计使得其不充当对待由玻璃囊封的麦克风1100感测的频率范围中的声波的声学截止。举例来说，端口1114中的每一者的直径可足够大且端口1114中的每一者的深度可足够薄以允许适度低频率、中等频率及高频率声音通过，同时使处于低频率的声波滚降。
在一些实施方案中，覆盖玻璃1102的长度可为约1毫米到5毫米，且覆盖玻璃1102的宽度可为约1毫米到5毫米。在一些实施方案中，覆盖玻璃1102的长度及宽度可与玻璃衬底906的长度及宽度相同或大致相同。在一些实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为矩形或正方形。在一些其它实施方案中，覆盖玻璃及玻璃衬底可具有大致相同尺寸且可为圆形、卵形或其它形状。在各种实施方案中，覆盖玻璃1102可为约100微米到700微米厚、约100微米到300微米厚、约300微米到500微米厚或约500微米厚。
可使用覆盖玻璃1102的不同实施方案。举例来说，覆盖玻璃1102可包含两个腔：一个腔用以容纳集成电路装置904且一个腔用以容纳机电麦克风装置908，使得集成电路装置904与机电麦克风装置908物理隔离，此类似于图10A及10B中所图解说明的覆盖玻璃1002。此外，在一些实施方案中，覆盖玻璃1102可不包含任何端口，且玻璃衬底906可包含类似于端口1114的端口。在一些其它实施方案中，覆盖玻璃1102及玻璃衬底906两者均可包含端口。更进一步，在一些实施方案中，覆盖玻璃1102可包含形成孔口的凹部(如上文所描述)，其中覆盖玻璃1102及玻璃衬底906中的一者或一者以上包含端口。
本文中进一步描述玻璃囊封的麦克风1100的其它组件。集成电路装置904可经配置以感测来自机电麦克风装置908的输出且可安置于玻璃衬底906上。结合环910将覆盖玻璃1102接合到玻璃衬底906。结合环910可包含任何数目个不同接合材料。玻璃衬底906通常为具有两个实质上平行表面的平面衬底且可包含穿玻璃通孔922。机电麦克风装置908可包含任何数目个不同感测元件，包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件。
图12A及12B展示包含玻璃衬底上的机电麦克风装置及覆盖玻璃的玻璃囊封的麦克风的实例。图12A展示玻璃囊封的麦克风的分解图图式的实例。图12B展示图12A中所展示的玻璃囊封的麦克风的等角视图的实例。
图12A及12B中所展示的玻璃囊封的麦克风1200包含覆盖玻璃1202、集成电路装置904、玻璃衬底1206、机电麦克风装置908及结合环910。覆盖玻璃1202包含凹部1212及端口1114，此类似于覆盖玻璃1102。类似于玻璃囊封的麦克风1100，当覆盖玻璃1202接合到玻璃衬底1206时，由凹部1212形成腔1213。可使用覆盖玻璃1202的不同实施方案，如上文所描述。
玻璃衬底1206通常为具有两个实质上平行表面(顶部表面1226a及底部表面1226b)的平面衬底。凸沿1232允许电连接到顶部表面1226a的由覆盖玻璃1202包封的部分。顶部表面1226a上的导电迹线1224将接合垫1227a连接到凸沿垫1227b。接合垫1227a可用于连接到集成电路装置904。机电麦克风装置908及集成电路装置904可直接或通过玻璃衬底1206上的迹线1224间接电连接到凸沿垫1227b中的一者或一者以上。在所展示的实例中，迹线1228将机电麦克风装置908连接到接合垫1229，且接合垫1229可用于连接到集成电路装置904。迹线1224及1228因此提供从一个或一个以上接合垫1227a及1229、集成电路装置904、机电麦克风装置908或可由覆盖玻璃1202包封的其它组件到一个或一个以上凸沿垫1227b或其它组件的电连接。与玻璃衬底1206相关联的迹线、接合垫及凸沿垫的特定布置为一个可能布置的实例，且所属领域的技术人员将易于理解，其它布置为可能的。
在一些实施方案中，可将顶部表面1226a上的导电迹线1228及/或1224的暴露于外部环境的部分钝化。举例来说，可借助钝化层(例如氧化物或氮化物的涂层)将导电迹线1228及/或1224钝化。
结合环910将覆盖玻璃1202接合到玻璃衬底1206。结合环910可包含任何数目个不同接合材料，如上文所描述。在一些实施方案中，当结合环910为将覆盖玻璃1202接合到玻璃衬底1206的金属接合环时，可使将接合垫1227a电连接到凸沿垫1227b的迹线1224与所述金属接合环电绝缘。举例来说，可通过钝化层使迹线1224电绝缘，如上文所描述。
本文中进一步描述玻璃囊封的麦克风1200的其它组件。集成电路装置904经配置以感测来自机电麦克风装置908的输出且安置于玻璃衬底1206上。机电麦克风装置908可包含任何数目个不同感测元件，包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件。
图12A及12B中所展示的玻璃囊封的麦克风1200可进一步包含挠曲带1240。挠曲带还可称为带状电缆或柔性扁平电缆。挠曲带1240可包含具有嵌入式电连接(例如在同一扁平平面上彼此平行地延续的导电线或迹线)的聚合物膜。挠曲带1240还可在一端处包含挠曲垫且在另一端处包含触点，其中导电线或迹线电连接个别挠曲垫与个别触点。所述挠曲垫可在挠曲带1240的底部表面上且未展示于图12A或12B中。所述挠曲垫可经配置以与凸沿垫1227b接触。在一些实施方案中，挠曲带1240的挠曲垫可借助各向异性导电膜(ACF)接合到玻璃囊封的麦克风1200的凸沿垫。在一些其它实施方案中，挠曲带1240的挠曲垫可借助焊料接合到玻璃囊封的麦克风1200的凸沿垫。挠曲带1240的触点可组装于(举例来说)插槽或其它连接器中以连接到印刷电路板或其它电子组件。
在一些实施方案中，具有用于连接到挠曲带1240的凸沿1232的玻璃囊封的麦克风1200可允许玻璃囊封的麦克风1200位于远离印刷电路板或其它电子组件处。当玻璃囊封的麦克风1200位于远离印刷电路板或其它电子组件处时，所述印刷电路板可包封于防水外壳内，从而改进并入所述玻璃囊封的麦克风及所述印刷电路板的电子装置的可靠性。此外，挠曲带1240可允许玻璃囊封的麦克风1200安装于接近期望存在声音的地方(例如(举例来说)移动电话的话筒)处。挠曲带的使用还省却对穿过玻璃衬底的电通孔的需要，此可简化用于玻璃囊封的麦克风1200的制作工艺。
图13展示图解说明用于玻璃囊封的麦克风的制造工艺的流程图的实例。在工艺1300的框1302处，提供玻璃衬底，其在所述玻璃衬底的表面上具有机电麦克风装置。所述玻璃衬底还可具有安置于所述玻璃衬底的所述表面上的集成电路装置。玻璃衬底还可包含穿玻璃通孔、顶部侧迹线以及顶部侧及底部侧接合垫，此类似于玻璃衬底906。或者，玻璃衬底还可包含迹线、接合垫及凸沿垫，此类似于玻璃衬底1206。集成电路装置可经配置以感测来自机电麦克风装置的输出，此类似于本文中所描述的玻璃囊封的麦克风。
在框1304处，将覆盖玻璃接合到玻璃衬底的表面。上文描述覆盖玻璃的一些实例，包含覆盖玻璃902、覆盖玻璃1002、覆盖玻璃1102或覆盖玻璃1202。可借助化学蚀刻工艺或喷砂工艺形成覆盖玻璃中的凹部。举例来说，在一些实施方案中，覆盖玻璃类似于覆盖玻璃902，且包含在所述覆盖玻璃接合到玻璃衬底的表面时形成腔913的凹部912。腔913可经配置以容纳机电麦克风装置。凹部912的一部分可在覆盖玻璃的边缘处，使得在玻璃衬底与覆盖玻璃接合时，形成孔口。
如上文所描述，可借助可包含任何数目个不同接合材料的结合环将覆盖玻璃接合到玻璃衬底。在一些实施方案中，借助粘合剂将覆盖玻璃接合到玻璃衬底。在一些实施方案中，借助UV可固化环氧树脂或热可固化环氧树脂将覆盖玻璃接合到玻璃衬底。当使用环氧树脂来将覆盖玻璃接合到玻璃衬底时，可围绕覆盖玻璃或玻璃衬底的边缘筛分或施配环氧树脂。接着，可将覆盖玻璃与玻璃衬底对准且按压在一起，且可将UV光或热施加到环氧树脂以使环氧树脂固化。
在一些其它实施方案中，借助玻璃料接合环将覆盖玻璃接合到玻璃衬底。可使用施配、阴影掩蔽或其它适当技术将玻璃料施加到玻璃衬底、覆盖玻璃或两者。当使用玻璃料接合环来将覆盖玻璃接合到玻璃衬底时，可在覆盖玻璃、玻璃衬底及玻璃料接合环彼此接触时将热及压力施加到这些组件，使得玻璃料接合环熔化且使两个玻璃件接合。
在一些其它实施方案中，借助金属接合环将覆盖玻璃接合到玻璃衬底。当使用金属接合环来将覆盖玻璃接合到玻璃衬底时，可在覆盖玻璃、玻璃衬底及金属接合环彼此接触时将热施加到这些组件，使得金属接合环熔化且使两个玻璃件接合。
尽管工艺1300描述用于玻璃囊封的麦克风的制造工艺的实例，但可在具有或不具有变化的情况下借助工艺1300制造多个玻璃囊封的麦克风。举例来说，衬底可包含多个机电麦克风装置及集成电路装置。同样地，覆盖玻璃可包含多个凹部。可将覆盖玻璃接合到玻璃衬底的表面，从而形成玻璃囊封的麦克风薄片。可接着将玻璃囊封的麦克风彼此分离。可通过以下方式将玻璃囊封的麦克风彼此分离：借助金刚石刀片或激光进行切片，划裂工艺或用以切割覆盖玻璃及玻璃衬底的其它适当技术。
如上文所述，机电麦克风装置可包含任何数目个不同感测元件，包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件。在压电感测元件中，在压电层中产生与感测元件中的由声波导致的弯曲应变成比例的电压。在一些实施方案中，压电层可从感测元件的弯曲部分的中性平面偏移以在压电材料中产生净电压。
图14A及14B展示机电麦克风装置的感测元件的实例。图14A展示感测元件1400的俯视图的实例。图14B展示感测元件1400的穿过图14A的线1-1的横截面示意图的实例。
图14A及14B中所展示的感测元件1400包含玻璃衬底1402、第一电极层1404、第一压电层1406、第二电极层1408、第二压电层1410及声学腔1420。
在一些实施方案中，玻璃衬底1402可为(例如)玻璃衬底906或玻璃衬底1206。即，可将感测元件1400制作于形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底上。在一些其它实施方案中，可将感测元件1400制作于玻璃衬底上，且接着可将所述玻璃衬底并入到玻璃囊封的麦克风中。举例来说，可将感测元件制作于不形成玻璃囊封的麦克风且接着可粘附或以其它方式附接到玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底上。
第一电极层1404及第二电极层1408用于感测由压电层1406产生的电压。第一电极层1404及第二电极层1408可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。举例来说，在各种实施方案中，电极层1404及1408可包含铜(Cu)、镍(Ni)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)及/或金(Au)。在一些实施方案中，第一电极层1404及第二电极层1408可各自为约50纳米到300纳米厚。
如14B图中所展示，第一电极层1404的至少一部分安置于玻璃衬底1402上或附接到其，且第一电极层1404的至少一部分悬置于玻璃衬底1402上方、从其拆分或不与其接触。在一些实施方案中，第一电极层1404的从玻璃衬底1402拆分的部分悬置于玻璃衬底1402上方以允许感测元件1400响应于声波而在挠曲区域1412中挠曲，同时在锚定区域1416中保持附接到玻璃衬底1402。感测元件1400的此挠曲在压电层1406中产生电压，如下文进一步解释。感测元件1400的桨形区域1414展示为圆形的。在一些实施方案中，桨形区域1414在直径上可为约10微米到1000微米。在一些实施方案中，桨形区域1414可采取任何数目个不同配置，包含矩形、正方形或卵形。在一些实施方案中，呈不同配置的桨形区域1414的最小及最大尺寸可为约10微米到1000微米。应注意，在其它实施方案中，桨形区域1414的尺寸可超出前述范围。在一些实施方案中，桨形区域1414经配置以响应于声波而在挠曲区域1412中产生明显弯曲。在一些实施方案中，挠曲区域1412可为约2微米到10微米长或约10微米到1000微米长。在一些实施方案中，挠曲区域1412及锚定区域1416可为约2微米到1000微米宽。
如图14A中所展示，感测元件1400包含一个锚定区域1416。用于感测元件的一个锚定点可使感测元件对膜残余应力以及热及安装应力的效应不敏感。在一些实施方案中，感测元件1400可包含多个锚定点。
第一压电层1406可包含若干种不同压电材料。举例来说，在各种实施方案中，第一压电层1406可包含以下材料中的一者或一者以上：聚偏二氟乙烯(PVDF)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(Pb[ZrxTi1-x]O3，0≤x≤1)、砷化镓(GaAs)及/或氧化锌(ZnO)。在一些实施方案中，包含石英、铌酸锂(LiNbO3)及/或钽酸锂(LiTaO3)的单晶材料可用于第一压电层1406。第一压电层1406响应于在压电层1406中产生应变的声波而产生电压。在一些实施方案中，第一压电层1406可为约0.25微米到5微米厚或约0.5微米到3微米厚。
类似于第一压电层1406，第二压电层1410可包含若干种不同压电材料。在一些实施方案中，第一压电层1406及第二压电层1410可包含相同压电材料，且在一些实施方案中，第一压电层1406及第二压电层1410可包含不同压电材料。然而，大体来说，第一压电层1406及第二压电层1410包含相同压电材料。用于第一压电层1406及第二压电层1410两者的相同压电材料可帮助制作感测元件1400。举例来说，当使用相同压电材料时，可针对两个压电层以同一工具处理经部分制作的感测元件两次，从而减小工具作业及材料需要。在一些实施方案中，第二压电层1410可为约0.25微米到5微米厚或约0.5微米到3微米厚。在其它实施方案中，第二压电层1410可具有不同厚度。
第二压电层1410可充当用以修改感测元件1400的中性平面的弹性层，且在此实施方案中不用于响应于声波而产生电压。中性平面为横梁或轴的沿着其不存在纵向应力或应变的横截面中的平面。当使横梁或轴弯曲时，横梁的在中性平面的一侧上的材料处于张力状态中，而横梁的在中性平面的相对侧上的材料处于压缩状态中。
举例来说，如果感测元件1400的中性平面延续穿过第一压电层1406的中心，那么由于在第一压电层1406的此部分缺乏应变，因此此压电层区中可能不响应于声波而产生明显电压。此外，在感测元件1400的中性平面延续穿过第一压电层1406的情况下，第一压电层1406的一个部分可处于张力中且第一压电层1406的一个部分可处于压缩中。由第一压电层1406的处于张力中的部分产生的电压可具有与由第一压电层1406的处于压缩中的部分产生的电压相反的极性。这两个相反极性的电压可彼此抵消，此意味着第一压电层1406可能不响应于由声波诱发的应变而产生电压。因此，中性平面可经修改使得其不延续穿过用于感测元件1400的第一压电层1406。在一些实施方案中，第二压电层1410以及第一电极层1404及第二电极层1408的厚度及弹性模数可使得以此方式修改中性平面。
举例来说，假设第一压电层1406及第二压电层1410为不同压电材料-当第一压电层具有高硬度且第二压电层具有低硬度时，第二压电层1410将为厚的以便修改中性平面。相反，当第一压电层1406具有低硬度且第二压电层1410具有高硬度时，第二压电层将为薄的以便修改中性平面。因此，将中性平面移位需要第二压电层1410的厚度与弹性模数(其可确定硬度)之间的折衷。
在一些实施方案中，机电麦克风装置可包含一个以上感测元件。在一些实施方案中，本文中所揭示的感测元件通常为低成本，从而允许在机电麦克风装置中包含多个感测元件。举例来说，机电麦克风装置可包含多个感测元件，例如(举例来说)2个、4个或8个感测元件。在一些实施方案中，不同感测元件经配置以实现对不同声音频率的敏感度。举例来说，包含两个感测元件的机电麦克风装置可包含对从约20Hz到10,000Hz的频率敏感的一个感测元件及对从约10,000Hz到20,000Hz的频率敏感的一个感测元件；感测元件的此频率响应覆盖人类的听觉范围，所述范围通常限于约20Hz到20,000Hz的频率。在一些其它实施方案中，可使用多个感测元件来实施方向传感器及主动噪声消除方案。
感测元件可在不同定向上定位于玻璃囊封的麦克风中。参考图14A及14B及图9B中所展示的玻璃囊封的麦克风900，感测元件1400的锚定区域1416可(举例来说)面对孔口911、垂直于孔口911或背对孔口911。当在机电麦克风装置中包含多个感测元件时，锚定区域的位置可(举例来说)以不同方式定向及/或具有交错定向。举例来说，此可减小感测元件之间的串扰。
图15A到17C展示机电麦克风装置的感测元件的实例。图15A展示感测元件1500的俯视图的实例。图15B展示感测元件1500的穿过图15A的线1-1的横截面示意图的实例。
图15A及15B中所展示的感测元件1500包含玻璃衬底1402、第一电极层1404、第一压电层1406、第二电极层1408、第二压电层1502、第三电极层1504、弹性层1506及声学腔1520。感测元件1500的一些元件可类似于感测元件1400的元件。
在一些实施方案中，可将感测元件1500制作于形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底上。在一些其它实施方案中，可将感测元件1500制作于玻璃衬底上，且接着可将所述玻璃衬底并入到玻璃囊封的麦克风中。
第一电极层1404及第二电极层1408用于感测由第一压电层1406产生的电压。如上文所描述，第一电极层1404及第二电极层1408可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。
类似地，第二电极层1408及第三电极层1504用于感测由第二压电层1502产生的电压。在一些实施方案中，第三电极1504可为与第一电极层1404及第二电极层1408相同的金属。在一些实施方案中，第三电极层1504可为约100纳米到300纳米厚。
如图15B中所展示，第一电极层1404的至少一部分安置于玻璃衬底1402上或附接到其，且第一电极层1404的至少一部分悬置于玻璃衬底1402上方、从其拆分或不与其接触。在一些实施方案中，第一电极层1404的从玻璃衬底1402拆分的部分悬置于玻璃衬底1402上方以允许感测元件1500响应于声波而在挠曲区域1512中挠曲，同时在锚定区域1516中保持附接到玻璃衬底1402。感测元件1500的此挠曲在压电层1406中产生电压且在压电层1502中产生电压。感测元件1500的挠曲区域1512及锚定区域1516可类似于感测元件1400的挠曲区域1412及锚定区域1416，如上文所描述。感测元件1500的桨形区域1514也可类似于感测元件1400的桨形区域1414，如上文所描述。此外，类似于感测元件1400，感测元件1500可包含多个锚定点。
如上文所描述，第一压电层1406可包含若干种不同压电材料，包含以下材料中的一者或一者以上：聚偏二氟乙烯(PVDF)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(Pb[ZrxTi1-x]O3，0≤x≤1)、砷化镓(GaAs)及/或氧化锌(ZnO)。类似于第一压电层1406，第二压电层1502也可包含若干种不同压电材料。大体来说，针对第一压电层1406及第二压电层1502两者使用相同压电材料来帮助制作工艺，如上文所解释。第一压电层1406及第二压电层1502两者均响应于在压电层1406及1502中产生应变的声波而产生电压。在一些实施方案中，第一压电层1406及第二压电层1502可各自为约0.25微米到5微米厚或约0.5微米到5微米厚。在其它实施方案中，第二压电层1502可具有不同厚度。
弹性层1506可包含若干种不同材料，包含(举例来说)氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、氧化硅(SiO2)、硅(Si)、氮化铝(AlN)、金属或聚合物。在一些实施方案中，弹性层1506可为约0.25微米到5微米厚。弹性层1506修改感测元件1500的中性平面，如上文所描述。在一些实施方案中，电极层1404、1408及1504，压电层1406及1502以及弹性层1506的厚度及模数经规定使得中性平面延续穿过第二电极层1408。在中性平面延续穿过第二电极层1408的情况下，当第一压电层1406处于压缩中时，第二压电层1502处于张力中，且反之亦然。在此配置中，将在第一压电层1406及第二压电层1502中响应于声波而产生电压。在一些实施方案中，弹性层1506还可保护第三电极层1504以免受氧化或周围环境破坏。
在一些实施方案中，感测元件1500包含第二弹性层(未展示)。在这些实施方案中，第二弹性层可在第一电极层1404下方。第二弹性层可类似于第一弹性层且可包含若干种不同材料，包含SiN、SiON、SiO2、Si、AlN、金属或聚合物。类似于弹性层1506，第二弹性层可修改感测元件1500的中性平面且还可保护第一电极层1404以免受氧化或周围环境破坏。
图16A及16B展示机电麦克风装置的感测元件的实例。图16A展示感测元件1600的俯视图的实例。图16B展示感测元件1600的穿过图16A的线1-1的横截面示意图的实例。
图16A及16B中所展示的感测元件1600包含玻璃衬底1402、第一电极层1404、第一压电层1406、第二电极层1408、弹性层1602、第三电极层1604、第二压电层1606、第四电极层1608及声学腔1620。感测元件1600的一些元件可类似于图14A、14B及15A、15B中分别图解说明的感测元件1400及1500的元件。
在一些实施方案中，可将感测元件1600制作于形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底上。在一些其它实施方案中，可将感测元件1600制作于玻璃衬底上，且接着可将所述玻璃衬底并入到玻璃囊封的麦克风中。
第一电极层1404及第二电极层1408用于感测由第一压电层1406产生的电压。如上文所描述，第一电极层1404及第二电极层1408可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。
类似地，第三电极层1604及第四电极层1608用于感测由第二压电层1606产生的电压。第三电极层1604及第四电极层1608可类似于第一电极层1404及第二电极层1408，且可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。第三电极层1604及第四电极层1608可包含(举例来说)铜(Cu)、镍(Ni)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)及/或金(Au)。在一些实施方案中，第三电极层1604及第四电极层1608可各自为约100纳米到300纳米厚。
如图16B中所展示，第一电极层1404的至少一部分安置于玻璃衬底1402上或附接到其，且第一电极层1404的至少一部分悬置于玻璃衬底1402上方、从其拆分或不与其接触。在一些实施方案中，第一电极层1404的从玻璃衬底1402拆分的部分悬置于玻璃衬底1402上方以允许感测元件1600响应于声波而在挠曲区域1612中挠曲，同时在锚定区域1616中保持附接到玻璃衬底1602。感测元件1600的此挠曲在第一压电层1406中产生电压且在第二压电层1606中产生电压。感测元件1600的挠曲区域1612及锚定区域1616可类似于感测元件1400的挠曲区域1412及锚定区域1416，如上文所描述。感测元件1600的桨形区域1614也可类似于感测元件1400的桨形区域1414，如上文所描述。此外，类似于感测元件1400，感测元件1600可包含多个锚定点。
如上文所描述，第一压电层1406可包含若干种不同压电材料。类似于第一压电层1406，第二压电层1606也可包含若干种不同压电材料。在一些实施方案中，针对第一压电层及第二压电层两者使用相同压电材料以简化感测元件1600的制作，如上文所解释。第一压电层1406及第二压电层1606两者均响应于在压电层中产生应变的声波而产生电压。在一些实施方案中，第一压电层及第二压电层可各自为约0.25微米到5微米厚，或更具体来说约0.5微米到3微米厚。
弹性层1602可包含若干种不同材料，包含(举例来说)氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、氧化硅(SiO2)、硅(Si)、氮化铝(AlN)、金属或聚合物。在一些实施方案中，弹性层1602可为约0.25微米到5微米厚。在一些实施方案中，弹性层1602用于使第一压电层1406及第二压电层1606位移远离延续穿过弹性层1602的中性平面。通过使第一压电层1406及第二压电层1606位移远离中性平面，这些压电层可响应于声波而经历较大应变且产生较大电压。在一些实施方案中，此可改进感测元件1600的信噪比。在一些实施方案中，弹性层1602包含具有低弹性模数的材料且为厚的，此将在压电层中诱发大的应变。
图17A到17C展示机电麦克风装置的感测元件的实例。图17A展示感测元件1700的俯视图的实例。图17B展示感测元件1700的穿过图17A的线1-1的横截面示意图的实例。图17C展示感测元件1700的衬底的俯视图的实例。
图17A到17C中所展示的感测元件1700包含玻璃衬底1402、衬底电极层1704、第一电极层1404、第一压电层1406、第二电极层1408、弹性层1702及声学腔1720。感测元件1700的一些元件可类似于如图14A、14B、15A、15B及16A、16B中分别描绘的感测元件1400、1500及1600的元件。
在一些实施方案中，可将感测元件1700制作于形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底上。在一些其它实施方案中，可将感测元件1700制作于玻璃衬底上，且接着可将所述玻璃衬底并入到玻璃囊封的麦克风中。
在一些实施方案中，第一电极层1404及第二电极层1408用于感测由第一压电层1406产生的电压。如上文所描述，第一电极层1404及第二电极层1408可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。
如图17B中所展示，第一电极层1404的至少一部分安置于玻璃衬底1402上或附接到其，且第一电极层1404的至少一部分悬置于玻璃衬底1402上方、从其拆分或不与其接触。在一些实施方案中，第一电极层1404的从玻璃衬底1402拆分的部分悬置于玻璃衬底1402上方以允许感测元件1700响应于声波而在挠曲区域1712中挠曲，同时在锚定区域1716中保持附接到玻璃衬底1402。感测元件1700的此挠曲在压电层1406中产生电压。感测元件1700的挠曲区域1712及锚定区域1716可类似于感测元件1400的挠曲区域1412及锚定区域1416，如上文所描述。感测元件1700的桨形区域1714也可类似于感测元件1400的桨形区域1414，如上文所描述。此外，类似于感测元件1400，感测元件1700可包含多个锚定点。
如上文所描述，第一压电层1406可包含若干种不同压电材料。第一压电层1406响应于在压电层中产生应变的声波而产生电压。
弹性层1702可包含若干种不同材料，包含(举例来说)氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、氧化硅(SiO2)、硅(Si)、氮化铝(AlN)、金属或聚合物。在一些实施方案中，弹性层1702可为约0.25微米到5微米厚。类似于上文所描述的第二压电层1410，弹性层1702用于修改感测元件1700的中性平面。
如图17C中所展示，玻璃衬底1402包含衬底电极层1704。在一些实施方案中，衬底电极层1704可具有与桨形区域1714大致相同的表面积。在一些其它实施方案中，衬底电极层1704可具有比桨形区域1714大的表面积或比其小的表面积。
在一些实施方案中，衬底电极层1704可包含若干种不同金属及其组合中的一者或一者以上。举例来说，衬底电极层1704可包含(举例来说)铜(Cu)、镍(Ni)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)及/或金(Au)。在一些实施方案中，衬底电极层1704可为约50纳米到300纳米厚。
在具有衬底电极层1704的一些实施方案中，感测元件1700还可响应于改变衬底电极层1704与第一电极层1404之间的距离的声波而产生电容信号。在一些其它实施方案中，可在衬底电极层1704与第一电极层1404之间施加改变这两个电极层之间的距离的偏置。此偏置可改变声学腔1720的尺寸，且可使感测元件1700对特定频率声波更敏感或更不敏感。举例来说，当偏置使衬底电极层1704与第一电极层1404之间的距离减小时，感测元件1700可对较低频率声波更不敏感。
感测元件1400、1500、1600及1700的元件可在如所展示的感测元件内组合及/或替代或者产生具有不同配置的感测元件。举例来说，感测元件1500、1600及1700中的任一者中的一或若干弹性层可为压电层。作为另一实例，可在感测元件1400、1600或1700中的任一者中包含弹性层1506以保护电极层以免受氧化或周围环境破坏。
此外，本文中所描述的感测元件中的材料层展示为共同延伸的。然而，材料层的其它配置为可能的。举例来说，在感测元件1400的一些实施方案中，第二压电层1410可形成于感测元件1400的桨形区域1414上而非挠曲区域1412或锚定区域1416上。作为另一实例，在感测元件1700的一些实施方案中，第一电极层1404及第二电极层1408可形成于感测元件1700的挠曲区域1712及锚定区域1716上而非桨形区域1714上。感测元件的其中形成不同材料层的区域(即，锚定区域、挠曲区域或桨形区域)取决于中性平面的所要放置。感测元件的其中形成不同材料层的区域还取决于材料层的功能(例如，压电材料、导电材料、绝缘材料)，如所属领域的技术人员已知。
在一些实施方案中，可针对敏感度、频率响应、线性且为了减小寄生电容而优化感测元件。为了增加感测元件的敏感度，可与感测元件周围的其它噪声源相比增加由感测元件中的一或若干压电层产生的信号的相对量。此可通过响应于声波而在挠曲区域中增加挠曲量而进行。然而，挠曲区域中的过多变形可产生来自压电层的信号的非线性。因此，感测元件的声学腔及感测元件自身可经设计使得挠曲区域不会过多挠曲。为了减小寄生电容，可将电极层的面积减小为感测元件的响应于声波而挠曲的部分。感测元件的总体尺寸及声学腔的大小可经修改以改变感测元件的频率响应。
图18展示描绘形成感测元件的方法的流程图的实例。更具体来说，图18展示描绘形成图14A及14B中所展示的感测元件1400的方法的流程图的实例。应注意，方法1800的操作可经组合及/或重新布置以形成本文中所揭示的感测元件中的任一者。还应注意，如下文所描述的不同层的图案化及蚀刻可经执行以实现感测元件的不同区域中的层的不同图案。由于方法1800的操作可在约室温到400℃下执行(即，方法的工艺可在约400℃或低于400℃下执行)，因此方法1800可与玻璃及平板显示器玻璃技术兼容。
在框1802处，在玻璃衬底上形成牺牲层。如上文所描述，所述玻璃衬底可为形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底或可接合到形成玻璃囊封的麦克风的玻璃衬底的玻璃衬底。在于玻璃衬底上形成牺牲层之前，可将铬(Cr)或金(Au)金属化物沉积到玻璃衬底上以形成导电迹线、接合垫及/或凸沿垫。在一些实施方案中，当将Cr或Au金属化物沉积到玻璃衬底上时，可将氧化物或氮化物沉积到Cr或Au金属化物上以将金属钝化。
在一些实施方案中，将铜(Cu)层用作牺牲层。可将Cu层溅镀、蒸发或电镀到玻璃衬底上。在各种实施方案中，所述Cu层可为约0.1微米到20微米厚。在一些实施方案中，将铝(Al)层用作牺牲层。可将Al层溅镀或蒸发到玻璃衬底上。在各种实施方案中，所述Al层可为约0.1微米到10微米厚。在其它实施方案中，将钼(Mo)层或非晶硅(Si)层用作牺牲层。可将Mo层或非晶Si层溅镀或蒸发到玻璃衬底上。在各种实施方案中，所述钼层或非晶硅层可为约0.1微米到10微米厚。
在一些实施方案中，接着图案化并蚀刻牺牲层。可借助如所属领域的技术人员已知的用于集成电路制造中的光致抗蚀剂图案化并接着蚀刻牺牲层。可使用基于过氧化氢(H2O2)及醋酸(CH3COOH)的蚀刻剂或使用氨性过硫酸钠溶液借助湿蚀刻工艺蚀刻Cu。可使用基于碱的蚀刻剂借助湿蚀刻工艺蚀刻Al。基于碱的蚀刻剂包含(举例来说)氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)。可使用基于氟的等离子借助干反应性蚀刻工艺蚀刻Mo或非晶Si。
在框1804处，在玻璃衬底及牺牲层上形成第一电极层。在一些实施方案中，可借助溅镀工艺或蒸发工艺形成铜(Cu)、镍(Ni)、钌(Ru)、钨(W)、铂(Pt)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)及/或金(Au)的第一电极层。在一些实施方案中，接着图案化并蚀刻第一电极层。可使用如所属领域的技术人员已知的用于集成电路制造中的工艺图案化并蚀刻第一电极层。
在框1806处，在第一电极层上形成第一压电层。在一些实施方案中，第一压电层可包含聚偏二氟乙烯(PVDF)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(Pb[ZrxTi1-x]O3，0≤x≤1)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)或其它适当材料且可借助反应性离子溅镀工艺、直流(DC)溅镀工艺或其它适当工艺形成。在一些实施方案中，接着图案化并蚀刻压电层。可使用如所属领域的技术人员已知的用于集成电路制造中的工艺图案化并蚀刻压电层。
在框1808处，在压电层上形成第二电极层。可借助类似于用于形成第一电极层的工艺的工艺形成第二电极层。可使用如所属领域的技术人员已知的用于集成电路制造中的工艺图案化并蚀刻第二电极层。
在框1810处，在第二电极层上形成第二压电层。可借助类似于用于形成第一压电层的工艺的工艺形成第二压电层。可使用如所属领域的技术人员已知的用于集成电路制造中的工艺图案化并蚀刻第二压电层。
在框1812处，移除牺牲层。如果牺牲层为Cu层，那么可使用如上文所描述的蚀刻剂借助湿蚀刻工艺移除Cu层。如果牺牲层为Al层，那么可使用基于碱的蚀刻剂借助湿蚀刻工艺移除Al层。如果牺牲层为Mo层或非晶Si层，那么可使用基于氟的等离子借助干反应性蚀刻工艺移除这些层。
在包含非压电弹性层的感测元件的实施方案中，可使用如所属领域的技术人员已知的适当处理技术形成包含(举例来说)氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、氧化硅(SiO2)、硅(Si)、氮化铝(AlN)、金属或聚合物的弹性层。举例来说，可借助溅镀工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺或电镀工艺形成弹性层。
与机电装置中的不同材料层的形成相关的其它细节在标题为“包含金属检测质量块及压电组件的微机电系统装置(MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM DEVICEINCLUDING A METAL PROOF MASS AND A PIEZOELECTRIC COMPONENT)”且在2011年3月15日提出申请的第13/048,798号美国专利申请案中给出，所述专利申请案特此以引用的方式并入。
图19A及19B展示图解说明包含多个干涉调制器的显示装置40的系统框图的实例。显示装置40可为(举例来说)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或所述组件的细微变化还说明例如电视、电子阅读器及便携式媒体播放器等各种类型的显示装置。
显示装置40包含壳体41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。壳体41可由包含注射模制及真空形成的各种制造工艺中的任一者形成。另外，壳体41可由各种材料中的任一者制成，包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。壳体41可包含可装卸部分(未展示)，其可与具有不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可装卸部分互换。
显示器30可为各种显示器中的任一者，包含双稳态显示器或模拟显示器，如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如CRT或其它管装置)。另外，显示器30可包含干涉调制器显示器，如本文中所描述。
在图19B中示意性地图解说明显示装置40的组件。显示装置40包含壳体41，且可包含至少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电力供应器50可按照特定显示装置40设计的需要将电力提供到所有组件。
网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理需要。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或者包含IEEE802.11a、b、g或n的IEEE802.11标准发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络(例如利用3G或4G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号，使得其可由处理器21接收并进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
在一些实施方案中，可由接收器来代替收发器47。另外，可由图像源来代替网络接口27，图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以进行存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。
处理器21可包含微控制器、CPU或用以控制显示装置40的操作的逻辑单元。调节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据，且可将原始图像数据适当地重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如LCD控制器)常常作为独立式集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但此类控制器可以许多方式实施。举例来说，控制器可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒很多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此实施方案在例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成系统中为常见的。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕或者压敏或热敏隔膜。麦克风46可经配置为用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可使用通过麦克风46所做的话音命令来控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含如此项技术中众所周知的各种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电式电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的数个地方中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及/或软件组件实施且可以各种配置实施。
可将连同本文中所揭示的实施方案一起描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已在功能性方面大体描述了硬件与软件的可互换性且在上文所描述的各种说明性组件、框、模块、电路及步骤中图解说明硬件与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是以软件实施取决于特定应用及对总体系统施加的设计约束。
可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行用于实施连同本文中所揭示的方面一起描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、连同DSP核心一起的一个或一个以上微处理器的组合或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过特定用于给定功能的电路来执行特定步骤及方法。
在一个或一个以上方面中，可以包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物的硬件、数字电子电路、计算机软件、固件或以其任何组合来实施所描述的功能。还可将本说明书中所描述的标的物的实施方案实施为一个或一个以上计算机程序，即，编码于计算机存储媒体上以供由数据处理设备执行或用于控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序指令模块。
所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的类属原理应用于其它实施方案。因此，权利要求书并不打算限于本文中所展示的实施方案，而是被授予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。词语“示范性”在本文中专用于意指“充当实例、例子或图解说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案不必解释为较其它实施方案为优选或有利的。另外，所属领域的技术人员应易于了解，术语“上部”及“下部”有时用于便于描述图，且指示对应于图在恰当定向的页面上的定向的相对位置，且可不反映如所实施的IMOD的恰当定向。
还可将在本说明书中在单独实施方案的背景中描述的特定特征以组合形式实施于单个实施方案中。相反，还可将在单个实施方案的背景中描述的各种特征单独地或以任何适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，尽管上文可将特征描述为以特定组合形式起作用且甚至最初如此主张，但来自所主张组合的一个或一个以上特征在一些情形中可从所述组合去除，且所述所主张组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，尽管在图式中以特定次序描绘操作，但不应将此理解为需要以所展示的特定次序或按顺序次序执行此类操作，或执行所有所图解说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个或一个以上实例性工艺。然而，可将未描绘的其它操作并入于示意性地图解说明的实例性工艺中。举例来说，可在所图解说明的操作中的任一者之前、之后、与其同时或在其之间执行一个或一个以上额外操作。在特定情况下，多任务及并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为需要在所有实施方案中进行此分离，且应理解，所描述的程序组件及系统通常可共同集成于单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案也在所附权利要求书的范围内。在一些情形中，权利要求书中所陈述的动作可以不同次序执行且仍实现合意的结果。
Claims (37)
1.一种用于检测声音的设备，其包括：
玻璃衬底；
机电麦克风装置，其安置于所述玻璃衬底的表面上；
集成电路装置，其安置于所述玻璃衬底的所述表面上，所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出；及
覆盖玻璃，其接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部，所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置，所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得所述覆盖玻璃及所述玻璃衬底在接合到一起时在所述覆盖玻璃的所述边缘处界定孔口，所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述覆盖玻璃借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述结合环包含金属接合环。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述覆盖玻璃借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述结合环包含环氧树脂。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述第一腔进一步经配置以容纳所述集成电路装置。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的设备，其中所述覆盖玻璃进一步包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第二腔的第二凹部，所述第二腔经配置以容纳所述集成电路装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二腔与所述第一腔物理隔离。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的设备，其中在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时，所述第二腔被气密密封。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的设备，其中所述覆盖玻璃包含切口，所述切口经配置以允许所述声波与所述机电麦克风装置相互作用，其中所述切口暴露所述机电麦克风装置的大致垂直于所述机电麦克风装置的由所述孔口暴露的一部分的一部分。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的设备，其中所述机电麦克风装置包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件中的至少一者。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的设备，其中所述机电麦克风装置包含多个感测元件。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的设备，其进一步包含所述玻璃衬底与所述机电麦克风装置之间的金属层及所述第一腔的上覆于所述机电麦克风装置上的部分上的金属层。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述金属层被配置为静电屏蔽件。
13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的设备，其中所述玻璃衬底的厚度为约100微米到700微米，且其中所述覆盖玻璃的厚度为约100微米到700微米。
14.根据权利要求1到13中任一权利要求所述的设备，其中所述孔口具有约100微米到300微米的高度。
15.根据权利要求1到14中任一权利要求所述的设备，其中所述孔口具有约20微米到1000微米的宽度。
16.根据权利要求1到15中任一权利要求所述的设备，其中所述玻璃衬底的长度为约1毫米到5毫米，其中所述玻璃衬底的宽度为约1毫米到5毫米，其中所述覆盖玻璃的长度为约1毫米到5毫米，且其中所述覆盖玻璃的宽度为约1毫米到5毫米。
17.根据权利要求1到16中任一权利要求所述的设备，其中所述第一凹部的多个部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得所述覆盖玻璃及所述玻璃衬底在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定多个孔口，所述孔口经配置以允许所述声波与所述机电麦克风装置相互作用。
18.根据权利要求1到17中任一权利要求所述的设备，其中所述玻璃衬底的所述表面进一步包含多个导电迹线及多个凸沿垫，其中所述多个导电迹线与所述集成电路装置电接触，其中所述多个凸沿垫中的每一者与所述多个导电迹线中的一导电迹线电接触，且其中所述多个凸沿垫在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时在所述设备的外部表面上。
19.根据权利要求18所述的设备，其进一步包括：
挠曲带，所述挠曲带包含：
多个挠曲垫，其在所述挠曲带的第一端处，
多个触点，其在所述挠曲带的第二端处，及
多个电连接，其连接所述多个挠曲垫中的每一者与所述多个触点中的一触点，其中所述多个挠曲垫中的每一者与所述多个凸沿垫中的一凸沿垫电接触。
20.根据权利要求1到19中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
显示器；
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
21.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括：
驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；及
控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的设备，其进一步包括：
图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。
24.根据权利要求20到23中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器。
25.一种设备，其包括：
玻璃衬底；
机电麦克风装置，其安置于所述玻璃衬底的表面上；
集成电路装置，其安置于所述玻璃衬底的所述表面上，所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出；及
覆盖玻璃，其借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部及在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第二腔的第二凹部，所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置，所述第二腔经配置以容纳所述集成电路装置，所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时，所述覆盖玻璃及所述玻璃衬底在所述覆盖玻璃的所述边缘处界定孔口，所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述第二腔与所述第一腔物理隔离。
27.根据权利要求26所述的设备，其中在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时，所述第二腔被气密密封。
28.根据权利要求25到27中任一权利要求所述的设备，其中所述机电麦克风装置包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件中的至少一者。
29.一种用于检测声音的设备，其包括：
玻璃衬底；
机电麦克风装置，其安置于所述玻璃衬底的表面上；及
覆盖玻璃，其借助结合环接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部，所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置；及
一个或一个以上端口，其经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
30.根据权利要求29所述的设备，其进一步包括：
集成电路装置，其安置于所述玻璃衬底的所述表面上，所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的设备，其中所述覆盖玻璃包含所述一个或一个以上端口。
32.根据权利要求29到31中任一权利要求所述的设备，其中所述玻璃衬底包含所述一个或一个以上端口。
33.根据权利要求29到32中任一权利要求所述的设备，其中所述机电麦克风装置包含压电感测元件、电容感测元件及混合式压电与电容感测元件中的至少一者。
34.一种形成声学麦克风的方法，其包括：
提供玻璃衬底，所述玻璃衬底具有安置于所述玻璃衬底的表面上的机电麦克风装置；及
将覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面，其中所述覆盖玻璃包含在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定第一腔的第一凹部，所述第一腔经配置以容纳所述机电麦克风装置，所述第一凹部的一部分在所述覆盖玻璃的边缘处，使得在所述覆盖玻璃接合到所述玻璃衬底的所述表面时界定孔口，所述孔口经配置以允许声波与所述机电麦克风装置相互作用。
35.根据权利要求34所述的方法，所述玻璃衬底进一步具有安置于所述玻璃衬底的所述表面上的集成电路装置，所述集成电路装置经配置以感测来自所述机电麦克风装置的输出。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的方法，其中借助金属接合环执行所述接合。
37.根据权利要求34到36中任一权利要求所述的方法，其中借助环氧树脂执行所述接合。
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