JP2013533461A - 微細加工された圧電性ｚ軸ジャイロスコープ - Google Patents

微細加工された圧電性ｚ軸ジャイロスコープ Download PDF

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Abstract

本開示は、コンピュータ蓄積媒体上にコードされたコンピュータプログラムを含む、ジャイロスコープを作製し使用するためのシステム、方法及び装置を提供する。そのようなジャイロスコープは、中央アンカー、中央アンカーの周囲に配設された感知フレーム、感知フレームを中央アンカーに接続するように構成された複数の感知ビーム、及び感知フレームの周囲に配設され、感知フレームに結合された駆動フレームを含みうる。ジャイロスコープは、感知フレームの対向する側面上に配設された駆動ビーム対を含みうる。ジャイロスコープは、駆動フレームの駆動運動を、第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限する駆動フレームサスペンションを含みうる。感知フレームは、駆動フレームの駆動運動からはほぼ分離されうる。そのようなデバイスは、モバイルディスプレイデバイスのようなモバイルデバイスに含まれうる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年４月３０日に出願し、譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６１／３４３，５９８号、名称「ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥＤ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｘ−ＡＸＩＳ ＧＹＲＯＳＣＯＰＥ」（整理番号ＱＵＡＬＰ０３０Ｐ／１０１７０２Ｐ１）の優先権を主張するものである。本開示は、２０１０年４月３０日に出願し、譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６１／３４３，５９９号、名称「ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥＤ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｚ−ＡＸＩＳ ＧＹＲＯＳＣＯＰＥ」（整理番号ＱＵＡＬＰ０３１Ｐ／１０１７０３Ｐ１）の優先権も主張する。本開示は、２０１０年４月３０日に出願し、譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６１／３４３，６０１号、名称「ＳＴＡＣＫＥＤ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＬＡＰ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ （ＳＬＯＴ） ＢＡＳＥＤ ３−ＡＸＩＳ ＭＥＭＳ ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」（整理番号ＱＵＡＬＰ０３２Ｐ／１０１７０４Ｐ１）の優先権も主張する。本開示は、２０１０年４月３０日に出願し、譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６１／３４３，６００号、名称「ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥＤ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｘ−ＡＸＩＳ ＆ Ｚ−ＡＸＩＳ ＧＹＲＯＳＣＯＰＥ ＡＮＤ ＳＴＡＣＫＥＤ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＬＡＰ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ （ＳＬＯＴ） ＢＡＳＥＤ ３−ＡＸＩＳ ＭＥＭＳ ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」（整理番号ＱＵＡＬＰ０３４Ｐ／１０１７０４Ｐ２）の優先権も主張する。本開示は、２０１０年１２月３０日に出願し、譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／９３０，１７５号、名称「ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥＤ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｚ−ＡＸＩＳ ＧＹＲＯＳＣＯＰＥ」（整理番号ＱＵＡＬＰ０３１／１０１７０３）の優先権も主張する。これらの以前の出願の開示は、本開示の一部とみなされ、また参照により本開示に組み込まれている。
本開示は、電気機械システムに関するものであり、より具体的には、多軸ジャイロスコープ及び加速度計に関するものである。
電気機械システムは、電気的及び機械的素子、アクチュエータ、トランスデューサ、センサー、光学コンポーネント（例えば、ミラー）、ならびに電子機器を有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケール及びナノスケールを含む、さまざまなスケールで製造することができる。例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、１ミクロン程度から数百ミクロン以上の範囲の大きさを有する構造物を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスは、例えば数百ナノメートル未満の大きさを含む、１ミクロン未満の大きさを有する構造物を含むことができる。電気機械素子は、成膜、エッチング、リソグラフィ、及び／またはエッチングにより基材及び／または成膜材料層の一部を取り去る、または層を加えて電気及び電気機械デバイスを形成する他のマイクロマシニングプロセスを使用して製作されうる。
電気機械システムデバイスの一種に、干渉変調器（ＩＭＯＤ）と呼ばれるものがある。本明細書で使用されているように、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収し、及び／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装では、干渉変調器は、一対の伝導プレートを含み、その一方または両方とも、全部または一部が透過性及び／または反射性を有し、適切な電気信号が印加されると相対運動を行うことができうる。一実装では、一方のプレートは、基材上に堆積された固定層を含み、他方のプレートは、エアギャップにより固定層から分離された反射膜を含みうる。一方のプレートの他方のプレートに対する相対的な位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることができる。干渉変調器デバイスは、広範な用途を有し、既存の製品を改善し、新製品、特に表示機能を持つものを製作する際に使用されることが予想される。
近年、小型ジャイロスコープ及び加速度計の製造に大きな関心が集まっている。例えば、いくつかのジャイロスコープ及び／または加速度計が、携帯用表示デバイスなどのモバイルデバイスに組み込まれている。このようなジャイロスコープ及び加速度計はいくつかの点では満足できるものであるけれども、改善された小型ジャイロスコープ及び加速度計を実現することが望ましいであろう。
本開示のシステム、方法、及びデバイスは、それぞれ、複数の革新的態様を有し、それらの態様のうちのどの１つも本明細書に開示されている望ましい属性に単独で関与することはない。
本開示において説明される発明対象の一革新的態様は、中央アンカー、前記中央アンカーの周囲に配設された感知フレーム、前記感知フレームを前記中央アンカーに接続するように構成された複数の感知ビーム、及び前記感知フレームの周囲に配設され、前記感知フレームと結合される駆動フレームを含むジャイロスコープで実装されることができる。前記駆動フレームは、第１の側面及び第２の側面を含みうる。
前記ジャイロスコープは、前記感知フレームの対向する側面上に配設された複数の駆動ビームを含みうる。前記駆動ビームは、前記駆動フレームの前記第１の側面を、前記駆動フレームのほぼ平面内の第１の軸に沿った第１の方向に駆動するように構成されうる。前駆駆動ビームは、前記駆動フレームの前記第２の側面を、第２の方向であって前記第１の軸に沿った反対の方向に駆動するようにさらに構成されうる。
前記ジャイロスコープは、前記駆動フレームの駆動運動を、前記第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限するように構成される駆動フレームサスペンションを含みうる。前記駆動フレームサスペンションは、前記感知フレームを前記駆動フレームに結合するように構成された複数の屈曲部を含みうる。前記駆動フレームサスペンションは、複数の屈曲部を含みうる。前記複数の屈曲部のそれぞれの屈曲部は、駆動ビーム対を前記駆動フレームに結合するように構成されうる。
前記ジャイロスコープはまた、前記第１の軸に直交する第２の軸の周りの回転に適合するように構成された感知フレームサスペンションを含みうる。前記感知フレームサスペンションは、前記第１の軸に沿った運動に抵抗するように構成されうる。前記感知フレームサスペンションは、前記中央アンカーと前記感知フレームとの間の複数のスロットを含みうる。前記感知フレームは、前記駆動フレームの駆動運動からほぼ分離されうる。
前記複数の感知ビームは、前記第１の軸に沿って前記中央アンカーの第１の側面から延設される第１の感知ビーム対及び前記第１の軸に対してほぼ垂直な第２の軸に沿って前記中央アンカーの第２の側面から延設される第２の感知ビーム対を含み、前記中央アンカーの前記第２の側面は、前記中央アンカーの前記第１の側面に隣接するものでありうる。前記感知フレームサスペンションは、前記第１の感知ビーム対の第１の感知ビーム、前記第２の感知ビーム対への前記中央アンカー及び前記第２の感知ビーム対の第２の感知ビームに沿って延設されるスロットを含みうる。
前記複数の駆動ビームは、前記感知フレームの対向する側面上の駆動ビーム対を含みうる。前記駆動ビーム対は、前記第１の軸に対してほぼ垂直な第２の軸にそって配設されうる。前記駆動ビームは、逆位相の電圧を各駆動ビーム対に印加することによって作動されるように構成されうる。
前記ジャイロスコープはまた、駆動フレーム運動の共振周波数を調整するように構成された静電アクチュエータアレイを含みうる。前記静電アクチュエータアレイは、前記駆動フレームから前記感知フレームへの直交結合を抑制するように構成されうる。
前記駆動ビーム及び／または前記感知ビームは、圧電層を含みうる。前記感知フレーム及び／または前記駆動フレームは、少なくとも一部が、メッキされた金属から形成されうる。前記駆動フレームは、前記第１の軸に対してほぼ垂直な軸に沿って形成された複数のスロットを含みうる。
ジャイロスコープを製造する方法がまた、本明細書で提供される。いくつかのそのような方法は、基材上に電極を成膜する段階、中央アンカーを形成する段階、前記中央アンカーの周囲に配設された感知フレームを形成する段階、及び複数の感知ビームを形成する段階を伴いうる。前記感知ビームのそれぞれは、圧電感知電極のような感知電極を含みうる。前記感知ビームは、前記感知フレームを前記中央アンカーに接続するように構成されうる。
いくつかのそのような方法は、駆動フレームを形成する段階及び複数の駆動ビームを形成する段階を伴いうる。前記駆動フレームは、前記感知フレームの周囲に配設され、前記感知フレームに結合されうる。前記駆動フレームは、第１の側面及び第２の側面を含みうる。前記複数の駆動ビームは、前記感知フレームの対向する側面上に配設されうる。前記駆動ビームは、前記駆動フレームの前記第１の側面を、前記駆動フレームの平面内の第１の軸に沿った第１の方向に駆動するように構成されうる。前記駆動ビームは、前記駆動フレームの前記第２の側面を、第２の方向であって前記第１の軸に沿った反対の方向に駆動するようにさらに構成されうる。
そのような方法は、駆動フレームサスペンションを形成する段階及び感知フレームサスペンションを形成する段階を伴いうる。前記駆動フレームサスペンションは、前記駆動フレームの駆動運動を、前記第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限するように構成されうる。前記感知フレームサスペンションは、前記第１の軸に直交する第２の軸の周りの回転に適合したものでありうる。前記感知フレームサスペンションは、前記第１の軸に沿った運動に抵抗するように構成されうる。
前記複数の感知ビームを形成する段階は、前記電極に接触する第１の金属層を成膜する段階、前記第１の金属層上に圧電層を成膜する段階、前記圧電層上に第２の金属層を成膜する段階及び前記第２の金属層上に第３の金属層を電気メッキする段階を伴いうる。前記方法は、前記電気メッキに先立って前記基材を複数のサブパネルに分割する段階を伴いうる。
前記中央アンカーを形成するプロセスは、犠牲層を貫通エッチングして前記第１の金属層を露出する段階、前記第１の金属層上に酸化物層を成膜する段階、前記酸化物層上にシード層を形成する段階及び前記シード層上に前記第３の金属層を電気メッキする段階を伴いうる。前記感知フレームを形成する段階及び前記駆動フレームを形成する段階は、駆動フレーム領域と感知フレーム領域との間をエッチングする段階、前記駆動フレーム領域と前記感知フレーム領域との間に高アスペクト比フォトレジスト材料を成膜する段階並びに前記駆動フレーム領域内及び前記感知フレーム領域内に前記第３の金属層を電気メッキする段階を伴いうる。
前記感知フレーム及び前記駆動フレームを形成する段階はまた、前記駆動フレーム領域と前記感知フレーム領域との間から前記高アスペクト比フォトレジスト材料を除去する段階、エッチングによって前記駆動フレームの下部及び前記感知フレームの下部に配設された犠牲層を露出する段階並びに前記犠牲層を除去して前記駆動フレーム及び前記感知フレームをリリースする段階を伴いうる。
いくつかの実装において、装置はまた、ディスプレイ、プロセッサ及びメモリデバイスを含みうる。前記プロセッサは、前記ディスプレイ及び前記ジャイロスコープと通信するように構成されうる。前記プロセッサは、画像データおよびジャイロスコープのデータを処理するように構成されうる。前記メモリデバイスは、前記プロセッサと通信するように構成されうる。前記装置はまた、入力データを受け取り、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成された入力デバイスを含みうる。前記装置はまた、少なくとも１つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成されたドライバ回路を含みうる。前記装置はまた、前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送信するように構成されたコントローラを含みうる。前記装置はまた、前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成された画像ソースモジュールを含みうる。前記画像ソースモジュールは、受信部、送受信部及び送信部の少なくとも１つを含みうる。
本明細書で説明されている発明対象の１つまたは複数の実装の詳細は、付属の図面および以下の説明で述べられる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および請求項から明白になる。以下の図の相対的寸法は、原寸通りでない場合がある。
３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ． §１．８４（ａ）（２）（ｉｉｉ）の規定による陳述：この特許または出願ファイルは、カラーで作製された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を含むこの特許または特許出願のコピーは、特許商標庁に申し込み、必要な手数料を支払って入手できる。
干渉変調器（ＩＭＯＤ）表示デバイスの一連の画素における２つの隣接する画素を示す等角図例である。 ３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを例示するシステムブロック図例である。 図１の干渉変調器に対する可動反射層の位置と印加電圧との関係を示す図例である。 さまざまなコモンおよびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器のさまざまな状態を示す表の例である。 図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおける表示データのフレームを示す図例である。 図５Ａに示されている表示データのフレームを書き込むために使用されうるコモンおよびセグメント信号に対するタイミング図例である。 図１の干渉変調器ディスプレイの部分断面図例である。 干渉変調器のさまざまな実装の断面を示す図例である。 干渉変調器のさまざまな実装の断面を示す図例である。 干渉変調器のさまざまな実装の断面を示す図例である。 干渉変調器のさまざまな実装の断面を示す図例である。 干渉変調器に対する製造プロセスを示すフロー図例である。 干渉変調器を製作する方法におけるさまざまな段階の概略断面図例である。 干渉変調器を製作する方法におけるさまざまな段階の概略断面図例である。 干渉変調器を製作する方法におけるさまざまな段階の概略断面図例である。 干渉変調器を製作する方法におけるさまざまな段階の概略断面図例である。 干渉変調器を製作する方法におけるさまざまな段階の概略断面図例である。 単頭音叉型ジャイロスコープの駆動および感知モードの例を示す図である。 単頭音叉型ジャイロスコープの駆動および感知モードの例を示す図である。 中心アンカーに取り付けられている駆動ビームによって懸架されたプルーフマスを有するジャイロスコープの例を示す図である。 図１０Ａのものに類似しているが、駆動電極の間にギャップを有する、ジャイロスコープの実装例を示す図である。 図１０Ａに示されているようなジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示す図である。 図１１Ａに示されているように駆動されるジャイロスコープの実装の感知モードの例を示す図である。 駆動フレームが駆動ビームを介して中心アンカーに取り付けられている駆動フレームジャイロスコープの実装の例を示す図である。 図１２に示されているようなジャイロスコープの実装の断面の例を示す図である。 図１３Ａに示されているジャイロスコープの実装の駆動ビームの拡大された対の例を示す図である。 図１２に示されているようなジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示す図である。 図１４Ａに示されているように駆動されるジャイロスコープの実装の感知モードの例を示す図である。 感知フレームジャイロスコープの実装の例を示す図である。 図１５に示されているジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示す図である。 図１６Ａに示されているように駆動されるジャイロスコープの実装の感知モードの例を示す図である。 テーパー状感知ビームを有する代替的な感知フレームジャイロスコープの実装の例を示す図である。 感知モードで動作しているときにテーパー状感知ビーム上に加えられる実質的に均一な応力を示す、図１７の実装などの、ジャイロスコープの実装に重ね合わされた有限要素解析の一例を示す図である。 図１７の実装などの、ジャイロスコープの実装に対するテーパー状感知ビームにかかる応力のレベルと中心からの距離との関係のプロット例を示す図である。 ｚ軸ジャイロスコープの実装の平面図の例を示す図である。 図２０Ａに示されているｚ軸ジャイロスコープの実装の駆動ビームの拡大図例である。 図２０Ａに示されているようなｚ軸ジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示す図である。 図２０Ａに示されているように駆動されるｚ軸ジャイロスコープの実装の感知モードの例を示す図である。 ｚ軸ジャイロスコープからのテーパー状感知ビームの一実装の拡大図例である。 プルーフマスの振動モード形状を微調整するために補正的静電気力を印加するように構成されうる電極アレイの例を示す図である。 平面内加速度を測定するための加速度計の一例を示す図である。 平面外加速度を測定するための加速度計の一例のコンポーネントを示す図である。 平面内加速度を測定するための加速度計の一例のコンポーネントを示す図である。 第１の軸にそった加速度に対する図２６Ａの加速度計の応答の一例を示す図である。 第２の軸にそった加速度に対する図２６Ａの加速度計の応答の一例を示す図である。 平面内および平面外加速度を測定するための加速度計の一例を示す図である。 平面外加速度を測定するための加速度計の一例を示す図である。 平面内および平面外加速度を測定するための代替的な加速度計の実装の一例を示す図である。 平面内および平面外加速度を測定するための別の代替的な加速度計の実装の一例を示す図である。 加速度計またはジャイロスコープを形成するために使用されうるさまざまな材料によって使用可能になる相対感度を示すグラフである。 櫛歯型加速度計の一例の図である。 櫛歯型駆動およびＳＬＯＴベースの加速度計の性能を示すグラフである。 スルースロットを含む、さまざまな深さのスロットを有するＳＬＯＴベースの加速度計の性能を示すグラフである。 モバイルデバイスにおける１つまたは複数のジャイロスコープもしくは加速度計の使用を伴う方法の段階の概要を示すフロー図例である。 加速度計を製作する方法の概要を示すフロー図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 加速度計を製作するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 ＭＥＭＳダイおよび集積回路を含むデバイスを形成するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 ＭＥＭＳダイおよび集積回路を含むデバイスを形成するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 ＭＥＭＳダイおよび集積回路を含むデバイスを形成するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図例である。 ジャイロスコープおよび関係する構造物を製作するプロセスの概要を示すフロー図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図例である。 複数の干渉変調器、ジャイロスコープ、および／または加速度計を含む表示デバイスを示すシステムブロック図例である。 複数の干渉変調器、ジャイロスコープ、および／または加速度計を含む表示デバイスを示すシステムブロック図例である。
さまざまな図面内の類似の参照番号および指示記号は、類似の要素を指し示す。
以下の詳細な説明は、革新的な態様を説明することを目的とするいくつかの実装を対象とする。しかし、本明細書の教示は、数多くの異なる方法で適用することができる。説明されている実装は、動いている状態（例えば、ビデオ）であろうと、静止している状態（例えば、静止画）であろうと、またテキストであろうとグラフィックスであろうと画像であろうと、画像を表示するように構成されている任意のデバイスにおいて実装されうる。より具体的には、これらの実装は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応携帯電話、モバイルテレビ受像機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、ブルートゥースデバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドもしくはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、プリンタ、複写機、スキャナ、ファクス機、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置き時計、電卓、テレビ受像機、フラットパネルディスプレイ、電子読書デバイス（例えば、電子書籍リーダー）、コンピュータ用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイなど）、コックピット制御装置類および／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（例えば、自動車内のリアビューカメラの表示）、電子写真、電子看板または標識、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、カセットレコーダーもしくはプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー、ＣＤプレーヤー、ＶＣＲ、ラジオ、携帯型メモリチップ、洗濯機、乾燥機、乾燥機付き洗濯機、パーキングメーター、パッケージング（例えば、ＭＥＭＳおよび非ＭＥＭＳ）、美的構造物（例えば、宝石片上の画像表示）、およびさまざまな電気機械システムデバイスなどの、さまざまな電子デバイスで実装されうるか、または関連付けられうる。本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルター、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、モーションセンシングデバイス、磁力計、家庭用電化製品向けの慣性コンポーネント、家庭用電化製品の部品、バラクター、液晶デバイス、電気泳動装置、駆動方式、製造プロセス、および電子試験装置などの非表示用途においても使用することができる。そこで、本教示は、図に単独で示されている実装に限定されることを意図されていないが、その代わりに、当業者には容易に理解されるように、広い応用性を有している。
本開示では、さまざまな種類の慣性センサーと、そのようなセンサーの製造方法と、そのようなセンサーの使用法を説明する。例えば、本明細書で説明されているいくつかの実装は、直交性およびバイアス誤差が低いｘ軸ジャイロスコープを実現する。ジャイロスコープは、フラットパネルディスプレイのガラス上での製造に適している。いくつかのこのような実装は、駆動モードでは平面内において（ｚ軸の周りに）ねじり振動し、感知モードでは平面外でねじり振動できるプルーフマスを含む。平面内でその向きを変えることによって、ジャイロスコープは、ｙ軸ジャイロスコープとして機能することができる。それに加えて、ジャイロスコープを直交面内に配設すると、ジャイロスコープはｚ軸ジャイロスコープとして機能することができる。
しかし、本明細書で説明されているいくつかの実装は、ｘ軸ジャイロスコープおよびｙ軸ジャイロスコープと同じ平面内に製作され、および／または配設されうるｚ軸ジャイロスコープを実現する。本明細書で説明されているさまざまなｚ軸ジャイロスコープも、低い直交性およびバイアス誤差を有することができる。いくつかの実装は、ほぼ直線的な、ｘ方向の運動（平面内）で圧電駆動されうる駆動プルーフマスを含む。駆動プルーフマスは、ｚ軸の周りで角回転の存在下でねじり振動する、感知プルーフマスに機械的に結合されうる。感知プルーフマスの運動は、感知質量を基材アンカーに接続するビーム上の圧電膜内に電荷を誘起することができる。電荷は、読み出され、電子的に処理されうる。
プルーフマスは、厚い金属メッキ合金（例えば、ニッケル−マンガン（Ｎｉ−Ｍｎ））、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハのデバイス層からの単結晶シリコン、ガラス、およびその他の材料などのさまざまな材料から作ることができる。圧電膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、もしくは他の薄い膜、または石英、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、および他の物質などの単結晶材料とすることができる。いくつかの実装は、フラットパネルディスプレイのガラス上での製造に適している。
本明細書で説明されているさまざまな実装では、新規性のある３軸加速度計、さらにはそれらのコンポーネントを備える。このような３軸加速度計は、携帯型ナビゲーションデバイスおよびスマートフォンなどの家庭用電子機器アプリケーションで使用するのに適した大きさ、性能レベル、およびコストを有する。いくつかのこのような実装は、容量性積層横方向オーバーラップトランスデューサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｔａｃｋｅｄ ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｌａｐ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）（ＳＬＯＴ）ベースの３軸加速度計を備える。いくつかの実装では、２つのプルーフマスを使用して３軸感知機能を実現するが、他の実装では、ただ１つのプルーフマスを使用して３軸感知機能を実現する。それぞれの軸について異なる屈曲部タイプを最適化しうる。
本開示で説明されている発明対象の特定の実装は、以下の潜在的利点のうちの１つまたは複数を実現するように実装することができる。例えば、いくつかのこのような実装において、ｘ軸ジャイロスコープ、ｚ軸ジャイロスコープ、および／またはＳＬＯＴベースの３軸加速度計は、製造プロセスで成膜される層を共有しうる。このようなプロセスを組み合わせることによって、単一ガラス基材などの、単一基材上に６個の慣性感知軸のモノリシックな集積化を可能にすることができる。本明細書で説明されている多くの実装は、大面積ガラスパネル上に製作しうる。大面積ガラスパネル上にＳＬＯＴベースの３軸加速度計を形成する際に使用されうる製造プロセスは、本明細書で説明されているｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸ジャイロスコープなどの、メッキ金属多軸ＭＥＭＳジャイロスコープ上に圧電性窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（または他の圧電性材料）を製造するためのプロセスと親和性がある。したがって、本明細書で説明されているいくつかの実装は、同じガラス基材上にｘ軸ジャイロスコープ、ｙ軸ジャイロスコープ、ｚ軸ジャイロスコープ、およびＳＬＯＴベースの３軸加速度計を製造する段階を伴う。
説明されている実装が適用されうる、好適なＭＥＭＳデバイスの一例は、反射型表示デバイスである。反射型表示デバイスは、光学干渉の原理を使用してそこに入射する光を選択的に吸収し、および／または反射する干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に関して移動可能である反射体、および吸収体と反射体との間に画成される光学共振キャビティを含むことができる。反射体は、光学共振キャビティの大きさを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことができる、２つまたはそれ以上の異なる位置に移動させることができる。ＩＭＯＤの反射率スペクトルは、可視波長域にわたってシフトされ、異なる色を生成することができるかなり広いスペクトルバンドを形成することができる。スペクトルバンドの位置は、光学共振キャビティの厚さを変えることによって、つまり、反射体の位置を変更することによって調整することができる。
図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）表示デバイスの一連の画素における２つの隣接する画素を示す等角図例である。ＩＭＯＤ表示デバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳ表示素子を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳの画素は、明状態か暗状態かのいずれかとできる。明（「弛緩」、「開」、または「オン」）状態では、表示素子は、入射可視光の大部分を、例えば、使用者に対して反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」、または「オフ」）状態の場合、表示素子は、入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実装では、オンおよびオフ状態の光反射特性が逆転されうる。ＭＥＭＳ画素は、特定の波長で主に反射するように構成され、白黒に加えてカラーでの表示も可能にできる。
ＩＭＯＤ表示デバイスは、ＩＭＯＤの行／列からなるアレイを含むことができる。それぞれのＩＭＯＤは、互いから可変であり制御可能である距離に位置決めされ、エアギャップ（光学ギャップまたはキャビティとも称される）を形成する、一対の反射層、つまり、可動反射層と固定された部分的反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動しうる。第１の位置、つまり、弛緩位置において、可動反射層は、固定された部分的反射層から比較的大きな距離のところに位置決めされることができる。第２の位置、つまり、作動位置において、可動反射層は、部分的反射層のより近くに位置決めされることができる。２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強めあいまたは弱めあって干渉し、それぞれの画素について全反射または非反射のいずれかの状態を引き起こすことができる。いくつかの実装では、ＩＭＯＤは、非作動時に反射状態にあり、可視スペクトルの範囲内の光を反射することができ、非作動時に暗状態にあり、可視域の外の光（例えば、赤外線光）を反射することができる。しかし、いくつかの他の実装では、ＩＭＯＤは、非作動時に暗状態にあり、作動時に反射状態にある場合もありうる。いくつかの実装では、印加電圧の導入で、状態を変えるように画素を駆動することができる。いくつかの他の実装では、印加電荷で、状態を変えるように画素を駆動することができる。
図１の画素アレイの示されている部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。左の（図示されているような）ＩＭＯＤ１２において、可動反射層１４は、部分的反射層を含む、光学スタック１６から所定の距離の弛緩位置にある状態が示されている。左のＩＭＯＤ１２に印加される電圧Ｖ０は、可動反射層１４を作動させるには不十分である。右のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近く、またはそれに隣接する作動位置にある状態が示されている。右のＩＭＯＤ１２に印加される電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
図１において、画素１２の反射特性は、画素１２に入射する光と、左のＩＭＯＤ１２から反射する光１５を示す矢印１３により一般的に示される。詳細に示されていないけれども、当業者であれば、画素１２に入射する光１３の大半は、透明基材２０を透過して、光学スタック１６の方へ進むことを理解するであろう。光学スタック１６に入射する光の一部は、光学スタック１６の部分的反射層を透過し、一部は透明基材２０を通して反射されて戻る。光学スタック１６を透過する光１３の一部分は、可動反射層１４で反射し、透明基材２０の方へ（通って）戻る。光学スタック１６の部分的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（強めあう、または弱めあう）干渉が、ＩＭＯＤ１２から反射された光１５の波長を決定する。
光学スタック１６は、単一の層または複数の層を含むことができる。層は、電極層、部分的反射／部分的透過層、および透明誘電体層のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装では、光学スタック１６は、導電性、部分的透過性、および部分的反射性であり、例えば、上記の層の１つまたは複数を透明基材２０上に成膜することにより製作されうる。電極層は、さまざまな金属、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などのさまざまな材料から形成することができる。部分的反射層は、さまざまな金属、例えば、クロム（Ｃｒ）、半導体、および誘電体などの部分的に反射するさまざまな材料から形成することができる。部分的反射層は、１つまたは複数の材料層から形成され、それらの層のそれぞれは、単一材料または複合材料から形成することができる。いくつかの実装では、光学スタック１６は、光吸収体および導体の両方として使用される単一の半透明の厚さの金属または半導体を含むことができるが、さまざまな、より導電性の高い層または部分（例えば、光学スタック１６またはＩＭＯＤの他の構造物の）を、ＩＭＯＤ画素間の信号をバスに流すのに使用することができる。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／吸収層を覆う１つまたは複数の絶縁もしくは誘電体層を含むこともできる。
いくつかの実装では、光学スタック１６の層は、平行に並ぶ複数のストリップにパターン形成することができ、以下でさらに説明されるように表示デバイス内の行電極を形成しうる。当業者であれば理解するように、「パターン形成される」という用語は、本明細書では、マスキングさらにはエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実装では、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性および反射性の高い材料は、可動反射層１４に使用され、それらのストリップは、表示デバイス内に列電極を形成しうる。可動反射層１４は、支柱１８の上に成膜された列を形成するために（光学スタック１６の行電極に対し直交する）１つまたは複数の成膜された金属層および支柱１８の間に成膜された介在犠牲材料の一連の平行なストリップとして形成されうる。犠牲材料を除去すると、可動反射層１４と光学スタック１６との間に、画成されたギャップ１９、または光学キャビティを形成することができる。いくつかの実装では、支柱１８の間の間隔は、１〜１０００μｍのオーダーであってよいが、ギャップ１９は、１０，０００オングストローム（Å）未満のオーダーであるものとしてよい。
いくつかの実装では、ＩＭＯＤのそれぞれの画素は、作動状態であろうと、弛緩状態であろうと、本質的に、固定された反射層および移動する反射層によって形成されるコンデンサである。電圧が印加されないときに、可動反射層１４は、図１の左のＩＭＯＤ１２によって示されているように、機械的に弛緩した状態のままであり、ギャップ１９は可動反射層１４と光学スタック１６との間にある。しかし、電位差、例えば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも一方に印加されると、対応する画素における行および列電極の交点に形成されるコンデンサは、充電され、静電気力が電極を引き寄せる。印加される電圧が閾値を超える場合、可動反射層１４は変形し、光学スタック１６の近くに移動するか、または当接しうる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）は、図１の右の作動されたＩＭＯＤ１２によって示されているように、ショートするのを防ぎ、層１４と１６との間の分離距離を制御しうる。この挙動は、印加される電位差の極性に関係なく同じである。アレイ内の一連の画素は、いくつかの場合において、「行」または「列」と称されうるけれども、当業者であれば、一方の方向を「行」、他方の方向を「列」と称することは任意であることを容易に理解するであろう。言い換えると、いくつかの向きにおいて、行は列と考えられ、列は行と考えられるということである。さらに、表示素子は、直交する行と列とに均等に配置構成されうるか（「アレイ」）、または非線形構成、例えば、互いに関して特定の位置のオフセットを有する構成で配置構成されうる（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指すものとしてよい。そこで、表示は「アレイ」または「モザイク」を含むものとして参照されるけれども、素子それ自体は、任意の場合において、互いに直交する形で配置構成されるか、または均等な分配で配設されるという必要はないが、非対称形状および不均等に分配された素子を有する配置構成を含みうる。
図２は、３×３干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図例を示している。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うるプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムの実行に加えて、プロセッサ２１は、Ｗｅｂブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されうる。
プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するようにも構成することができる。アレイドライバ２２は、例えばディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を送る行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を含むことができる。図１に示されているＩＭＯＤ表示デバイスの断面は、図２において直線１−１によって示されている。わかりやすくするため図２はＩＭＯＤの３×３アレイを示しているけれども、ディスプレイアレイ３０は、非常に多くのＩＭＯＤを収納してもよく、また行と列とで、ＩＭＯＤの数が異なっていてもよく、その反対でもよい。
図３は、図１の干渉変調器に対する可動反射層の位置と印加電圧との関係を示す図例である。ＭＥＭＳ干渉変調器では、行／列（つまり、コモン／セグメント）書き込みプロシージャは、図３に示されているようなこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用しうる。干渉変調器は、例えば、可動反射層、またはミラーを弛緩状態から作動状態に変化させるのに約１０ボルトの電位差を必要とする場合がある。電圧が、その値から下がると、電圧が例えば１０ボルト以下に低下しても可動反射層はその状態を維持するが、可動反射層は、電圧が２ボルトより低くなるまで完全に弛緩することはない。そのため、デバイスが弛緩状態または作動状態のいずれかにおいて安定する範囲内である印加電圧のウィンドウがある場合に、図３に示されているように、約３から７Ｖまでの範囲の電圧が存在する。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０では、行／列書き込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され、このため、与えられた行のアドレス指定時に、アドレス指定された行内の、作動される画素が約１０ボルトの電圧差に曝され、弛緩される画素がゼロボルトに近い電圧差に曝される。アドレス指定の後、画素は、前のストロービング状態のままになるように約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧の差に曝される。この例では、アドレス指定された後、それぞれの画素に、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」の範囲内の電位差が現れる。このヒステリシス特性の特徴により、例えば図１に示されている画素設計を、作動または弛緩のいずれかの前から存在している状態において同じ印加電圧条件の下で安定を保つようにできる。それぞれのＩＭＯＤの画素は、作動状態であろうと弛緩状態であろうと、本質的に、固定および移動する反射層によって形成されたコンデンサであるため、この安定状態は、電力を実質的に消費または失うことなくヒステリシスウィンドウ内で、定常電圧で保持することができる。さらに、印加電位がほぼ固定されたままである場合には、ＩＭＯＤの画素内に電流は本質的にほとんどまたは全く流れ込まない。
いくつかの実装では、画像のフレームは、与えられた行内の画素の状態への所望の変化（もしあれば）に従って、一組の列電極にそって「セグメント」電圧の形態でデータ信号を印加することによって形成されうる。アレイのそれぞれの行は順にアドレス指定され、これによりフレームを１行ずつ書き込むことができる。所望のデータを第１の行内の画素に書き込むために、第１の行内の画素の所望の状態に対応するセグメント電圧を列電極上に印加し、特定の「コモン」電圧もしくは信号の形態の第１の行パルスを第１の行電極に印加することができる。次いで、一組のセグメント電圧を、第２の行内の画素の状態への所望の変化（もしあれば）に対応するように変化させ、第２のコモン電圧を第２の行電極に印加することができる。いくつかの実装では、第１の行内の画素は、列電極にそって印加されるセグメント電圧の変化の影響を受けず、第１のコモン電圧の行パルスにおいてこれらが設定された状態に留まる。このプロセスは、画像フレームを生成するために一連の行、あるいは列、全体について順次繰り返されうる。これらのフレームは、ある所望の毎秒フレーム数でこのプロセスを継続的に繰り返すことにより新しい画像データを用いてリフレッシュされ、および／または更新することができる。
それぞれの画素上に印加されるセグメントおよびコモン信号の組み合わせ（つまり、それぞれの画素上の電位差）は、それぞれの画素の結果の状態を決定する。図４は、さまざまなコモンおよびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器のさまざまな状態を示す表の例を示している。当業者であれば容易に理解できるように、「セグメント」電圧は、列電極もしくは行電極のいずれかに印加され、「コモン」電圧は、列電極もしくは行電極のうちの他方に印加されることができる。
図４に（さらには、図５Ｂに示されているタイミング図に）示されているように、リリース電圧ＶＣＲＥＬがコモン線にそって印加される場合、コモン線にそったすべての干渉変調器素子は、セグメント線にそって印加される電圧、つまり、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬに関係なく、弛緩状態、あるいはリリースまたは非作動状態と称される状態に置かれる。特に、リリース電圧ＶＣＲＥＬがコモン線にそって印加されると、変調器に印加される電位（あるいは、画素電圧とも称される）は、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬの両方がその画素の対応するセグメント線にそって印加されるときに弛緩ウィンドウ（図３を参照。リリースウィンドウとも称される）の範囲内にある。
高いホールド電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｈまたは低いホールド電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｌなどのホールド電圧がコモン線上に印加されると、干渉変調器の状態は、一定のままとなる。例えば、弛緩したＩＭＯＤは、弛緩位置に留まり、作動したＩＭＯＤは、作動位置に留まる。ホールド電圧は、画素電圧が、高いセグメント電圧ＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬの両方が対応するセグメント線にそって印加されるときに安定性ウィンドウ内に留まるように選択される。そのため、セグメント電圧幅、つまり、高いＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬとの差は、正または負の安定性ウィンドウのいずれかの幅より小さい。
高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈまたは低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌなどの、アドレス指定電圧、または作動電圧がコモン線に印加された場合、データを、各セグメント線にそってセグメント電圧を印加することによってその線にそった変調器に選択的に書き込むことができる。セグメント電圧は、印加されたセグメント電圧に作動が依存するように選択されうる。アドレス指定電圧がコモン線にそって印加される場合、一方のセグメント電圧を印加することによって、その結果、画素電圧は安定性ウィンドウ内に収まり、画素は非作動のままとなる。対照的に、他方のセグメント電圧を印加すると、その結果、画素電圧は安定性ウィンドウを超え、その結果、画素が作動することになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧が、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変化することができる。いくつかの実装では、高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈがコモン線にそって印加される場合、高いセグメント電圧ＶＳＨを印加すると、変調器はその現在位置に留まり、低いセグメント電圧ＶＳＬを印加すると、変調器を作動させることができる。当然の結果として、セグメント電圧の効果は、低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈが印加された場合に反対であり、高いセグメント電圧ＶＳＨは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳＬは変調器の状態に何ら影響を及ぼさない（つまり、安定したままである）。
いくつかの実装では、変調器上に同じ極性の電位差を常に発生させるホールド電圧、アドレス指定電圧、およびセグメント電圧が使用されうる。他のいくつかの実装では、変調器の電位差の極性を交互に変える信号が使用されうる。変調器上の極性を交互に変化させる（つまり、書き込みプロシージャの極性を交互に変化させる）ことで、単一極性の反復書き込みオペレーションの後に生じる可能性のある電荷蓄積を低減もしくは抑制しうる。
図５Ａは、図２の３×３干渉変調器ディスプレイにおける表示データのフレームを示す図例である。図５Ｂは、図５Ａに例示されている表示データのフレームを書き込むために使用されうるコモンおよびセグメント信号に対するタイミング図例である。これらの信号は、例えば図２の３×３アレイに印加することができ、最終的に、図５Ａに示されているライン時間６０ｅの表示配置構成が結果として得られる。図５Ａの作動された変調器は、暗状態にある、つまり、反射光の実質的部分が可視スペクトルの外にあり、その結果、例えば観察者には暗く見えることになる。図５Ａに示されているフレームを書き込む前に、画素はどのような状態にあってもよいが、図５Ｂのタイミング図に示されている書き込みプロシージャでは、第１のライン時間６０ａの前にそれぞれの変調器がリリースされ、非作動状態にあると仮定する。
第１のライン時間６０ａにおいて、リリース電圧７０は、コモン線１上に印加され、コモン線２上に印加される電圧は、高いホールド電圧７２で始まり、リリース電圧７０に移行し、低いホールド電圧７６が、コモン線３にそって印加される。そこで、コモン線１にそった変調器（コモン１、セグメント１）、（１、２）、および（１、３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、弛緩状態、つまり非作動状態に留まり、コモン線２にそった変調器（２、１）、（２、２）、および（２、３）は弛緩状態に移行し、コモン線３にそった変調器（３、１）、（３、２）、および（３、３）は前の状態に留まる。図４を参照すると、セグメント線１、２、および３にそって印加されるセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響を一切及ぼさないことがわかるが、それは、コモン線１、２、または３のどれも、ライン時間６０ａにおいて作動を引き起こす電圧レベルに曝されないからである（つまり、ＶＣＲＥＬ−弛緩およびＶＣＨＯＬＤ＿Ｌ−安定）。
第２のライン時間６０ｂにおいて、コモン線１上の電圧は高いホールド電圧７２に移行し、コモン線１にそったすべての変調器は印加されたセグメント電圧に関係なく弛緩状態に留まるが、それは、アドレス指定電圧、つまり作動電圧がコモン線１上に印加されなかったからである。コモン線２にそった変調器は、リリース電圧７０の印加により弛緩状態に留まり、コモン線３にそった変調器（３、１）、（３、２）、および（３、３）は、コモン線３にそった電圧がリリース電圧７０に移行すると弛緩することになる。
第３のライン時間６０ｃにおいて、コモン線１は、コモン線１上に高いアドレス指定電圧７４を印加することによってアドレス指定される。低いセグメント電圧６４は、このアドレス指定電圧の印加時にセグメント線１および２にそって印加されるので、変調器（１、１）および（１、２）にかかる画素電圧は、変調器の正の安定性ウィンドウの上端より高く（つまり、電圧差が所定の閾値を超えた）、変調器（１、１）および（１、２）が作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメント線３にそって印加されるので、変調器（１、３）にかかる画素電圧は、変調器（１、１）および（１、２）の電圧より低く、変調器の正の安定性ウィンドウ内に留まり、そのため変調器（１、３）は弛緩を保つ。また、ライン時間６０ｃにおいて、コモン線２にそった電圧は、低いホールド電圧７６まで減少し、コモン線３にそった電圧は、リリース電圧７０に留まり、コモン線２および３にそった変調器を弛緩位置のままに残す。
第４のライン時間６０ｄにおいて、コモン線１上の電圧は高いホールド電圧７２に戻り、コモン線１にそった変調器を各アドレス指定状態のままに残す。コモン線２上の電圧は、低いアドレス指定電圧７８に下がる。高いセグメント電圧６２はセグメント線２にそって印加されるので、変調器（２、２）にかかる画素電圧は変調器の負の安定性ウィンドウの下端より低くなり、変調器（２、２）が作動する。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメント線１および３にそって印加されるので、変調器（２、１）および（２、３）は弛緩位置のままである。コモン線３上の電圧は、高いホールド電圧７２に上昇し、コモン線３にそった変調器を弛緩状態に残す。
最後に、第５のライン時間６０ｅにおいて、コモン線１上の電圧は高いホールド電圧７２に留まり、コモン線２上の電圧は、低いホールド電圧７６に留まり、コモン線１および２にそった変調器を各アドレス指定状態のままに残す。コモン線３上の電圧は、高いアドレス指定電圧７４に上昇し、コモン線３にそって変調器をアドレス指定する。低いセグメント電圧６４がセグメント線２および３上に印加されると、変調器（３、２）および（３、３）が作動するが、セグメント１にそって高いセグメント電圧６２が印加されると、変調器（３、１）は弛緩位置に留まる。そのため、第５の時間線６０ｅの終わりに、３×３画素アレイは、図５Ａに示されている状態にあり、他のコモン線（図示せず）にそった変調器がアドレス指定されている間に発生しうるセグメント電圧の変動に関係なく、ホールド電圧がコモン線にそって印加される限り、その状態に留まる。
図５Ｂのタイミング図では、与えられた書き込みプロシージャ（つまり、ライン時間６０ａ〜６０ｅ）は、高いホールドおよびアドレス指定電圧、または低いホールドおよびアドレス指定電圧のいずれかを使用する段階を含むことができる。この書き込みプロシージャが、与えられたコモン線について完了し（、コモン電圧が作動電圧と同じ極性を有するホールド電圧に設定され）た後、画素電圧は、与えられた安定性ウィンドウ内に留まり、リリース電圧がそのコモン線上に印加されるまで弛緩ウィンドウを通過しない。さらに、それぞれの変調器が変調器をアドレス指定する前に書き込みプロシージャの一部としてリリースされると、リリース時間ではなく、変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定しうる。特に、変調器のリリース時間が作動時間より長い実装では、リリース電圧は、図５Ｂに示されているように、単一のライン時間より長く、印加されうる。いくつかの他の実装では、コモン線またはセグメント線にそって印加される電圧は、異なる色の変調器などの、異なる変調器の作動およびリリース電圧の変動に適応するように変化するものとしてよい。
上述の原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なることがある。例えば、図６Ａ〜６Ｅは、可動反射層１４とその支持構造物を含む、干渉変調器のさまざまな実装の断面の例を示している。図６Ａは、図１の干渉変調ディスプレイの部分的断面の例を示しており、そこでは、金属材料のストリップ、つまり、可動反射層１４が基材２０から直交する方向に延在する支持体１８上に成膜されている。図６Ｂでは、それぞれのＩＭＯＤの可動反射層１４は、一般的に正方形または矩形の形状を有し、テザー３２上のコーナーにおいて、またはその近くで支持体に取り付けられている。図６Ｃでは、可動反射層１４は、一般的に正方形または矩形の形状を有し、柔らかな金属を含みうる、変形可能な層３４から懸架されている。変形可能な層３４は、直接的にまたは間接的に、可動反射層１４の周囲で基材２０に接続することができる。これらの接続部は、本明細書では支持支柱と称される。図６Ｃに示されている実装は、変形可能な層３４によって実行される機械的機能から可動反射層１４の光学的機能を分離することで得られる付加的な利点を有する。この分離により、反射層１４に使用される構造的設計および材料、ならびに変形可能な層３４に使用される構造的設計および構造を互いに独立して最適化することができる。
図６Ｄは、ＩＭＯＤの別の例を示しており、そこでは、可動反射層１４は反射部分層１４ａを含む。可動反射層１４は、支持支柱１８などの支持構造物上に据え付けられる。支持支柱１８は、可動反射層１４を下側の静止電極（つまり、示されているＩＭＯＤ内の光学スタック１６の一部）から隔て、例えば、可動反射層１４が弛緩位置にあるときに、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるようにする。可動反射層１４は、電極としての機能を果たすように構成されうる、導電層１４ｃと、支持層１４ｂとを含むこともできる。この例では、導電層１４ｃは、基材２０から遠位にある、支持層１４ｂの一方の側に配設され、反射部分層１４ａは、基材２０の近位にある、支持層１４ｂの他方の側に配設される。いくつかの実装では、反射部分層１４ａは、導電性であり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設されることができる。支持層１４ｂは、誘電体材料、例えば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実装では、支持層１４ｂは、例えばＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２三層スタックなどの層のスタックとすることができる。反射部分層１４ａおよび導電層１４ｃのいずれか、または両方は、例えば、約０．５％のＣｕを含むＡｌ合金、または別の反射性金属材料を含むことができる。誘電体支持層１４ｂの上および下に導電層１４ａ、１４ｃを使用することで、応力の釣り合いをとり、導電性を高めることができる。いくつかの実装では、反射部分層１４ａおよび導電層１４ｃは、可動反射層１４内で特定の応力プロファイルを構成するなど、さまざまな設計目的のために異なる材料から形成することができる。
図６Ｄに示されているように、いくつかの実装は、黒色マスク構造２３を含むこともできる。黒色マスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために光学不活性領域内（例えば、画素間または支柱１８の下）に形成することができる。黒色マスク構造２３はまた、光が表示の不活性部分から反射される、またはそこを透過するのを抑制し、それによりコントラスト比を高めることによって表示デバイスの光学特性を改善することができる。それに加えて、黒色マスク構造２３は導電性を有することができ、電気的バス層として機能するように構成されることができる。いくつかの実装では、行電極を黒色マスク構造２３に接続して、接続されている行電極の抵抗を低くすることができる。黒色マスク構造２３は、成膜およびパターン形成技術を含む、さまざまな方法を使用して形成することができる。黒色マスク構造２３は、１つまたは複数の層を含むことができる。例えば、いくつかの実装では、黒色マスク構造２３は、光吸収体としての機能を果たすモリブデン−クロム（ＭｏＣｒ）層、ＳｉＯ２層、ならびに反射体およびバス層としての機能を果たすアルミニウム合金を含み、厚さはそれぞれ約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内である。１つまたは複数の層のパターン形成を、例えばＭｏＣｒおよびＳｉＯ２層に対するＣＦ４および／またはＯ２、ならびにアルミニウム合金層に対するＣｌ２および／またはＢＣｌ３を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、さまざまな技術を使用して行うことができる。いくつかの実装では、黒色マスク２３は、エタロンまたは干渉スタック構造であるものとしてよい。このような干渉スタック黒色マスク構造２３では、導電性吸収体を使用して、それぞれの行または列の光学スタック１６内の下側の静止電極の間で信号を伝送またはバスに通すことができる。いくつかの実装では、スペーサー層３５は、黒色マスク２３内の導電層から吸収体層１６ａを一般的に電気的に絶縁する機能を果たすことができる。
図６Ｅは、ＩＭＯＤの別の例を示しており、そこでは、可動反射層１４は自己支持体である。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実装は、支持支柱１８を備えていない。その代わりに、可動反射層１４は、複数の場所で下にある光学スタック１６と接触し、可動反射層１４の湾曲は、干渉変調器にかかる電圧が不十分で作動を引き起こさない場合可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻る十分な支持を行う。複数の異なる層を含みうる、光学スタック１６は、ここでは、わかりやすくするため、光吸収体１６ａおよび誘電体１６ｂを含むものとして示されている。いくつかの実装では、光吸収体１６ａは、固定電極と部分的反射層の両方の機能を果たしうる。
図６Ａ〜６Ｅに示されているような実装では、ＩＭＯＤは、直視型デバイスとして機能し、この場合、画像は、透明基材２０の正面、つまり、変調器が配置構成されているのと反対の側から見られる。これらの実装では、デバイスの黒色部分（つまり、例えば図６Ｃに示されている変形可能な層３４を含む、可動反射層１４の背後にある表示デバイスの任意の部分）は、表示デバイスの画質に影響または悪影響を及ぼすことなく構成され、操作されることができるが、それは、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するからである。例えば、いくつかの実装では、変調器の光学特性を、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定の結果生じる移動などの変調器の電気機械特性から分離する能力を備える可動反射層１４の背後にバス構造（図示せず）を含むことができる。それに加えて、図６Ａ〜６Ｅの実装は、例えばパターン形成などの処理を簡素化することができる。
図７は、干渉変調器に対する製造プロセス８０を示すフロー図例であり、図８Ａ〜８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の概略断面図例である。いくつかの実装では、製造プロセス８０は、図７に示されていない他のブロックに加えて、例えば、図１および６に示されている一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実装されることができる。図１、６、および７を参照すると、プロセス８０はブロック８２から始まり、光学スタック１６が基材２０の上に形成されることがわかる。図８Ａは、基材２０の上に形成されたそのような光学スタック１６を示している。基材２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基材とすることができ、これは、柔らかいか、または比較的堅く、曲がらないものとしてよく、光学スタック１６の効率的形成を円滑にするために、先行する準備プロセス、例えば、洗浄に通されていてもよい。上で説明されているように、光学スタック１６は、導電性、部分的透過性、および部分的反射性を有し、例えば、所望の特性を有する１つまたは複数の層を透明基材２０上に成膜することにより製作しうる。図８Ａでは、光学スタック１６は、部分層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むけれども、他のいくつかの実装では含まれる部分層を加減することができる。いくつかの実装では、部分層１６ａ、１６ｂの一方を、組み合わせた導体／吸収体部分層１６ａなどの、光学的吸収性と導電性の両方の特性を備えるように構成することができる。それに加えて、部分層１６ａ、１６ｂの１つまたは複数は、平行に並ぶ複数のストリップにパターン形成され、表示デバイス内に行電極を形成しうる。このようなパターン形成は、マスキングおよびエッチングプロセスもしくは当技術分野で知られている別の好適なプロセスによって実行することができる。いくつかの実装では、部分層１６ａ、１６ｂのうちの一方は、１つまたは複数の金属層（例えば、１つまたは複数の反射および／または導電層）の上に成膜される部分層１６ｂなどの、絶縁もしくは誘電体層であってよい。それに加えて、光学スタック１６は、表示の行を形成する個別の平行なストリップにパターン形成されることができる。
プロセス８０はブロック８４に進み、そこで、犠牲層２５を光学スタック１６の上に形成する。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で取り除かれ（例えば、ブロック９０で）、したがって、犠牲層２５は、図１に示されている結果として得られる干渉変調器１２内には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６の上に形成された犠牲層２５を含む部分的に製作されたデバイスを示している。犠牲層２５を光学スタック１６の上に形成する段階は、モリブデン（Ｍｏ）または非晶質シリコン（Ｓｉ）などの二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）でエッチング可能な材料を、その後取り除いた後に、所望の設計寸法を有するギャップまたはキャビティ１９（図１および８Ｅも参照）を形成するように選択された厚さで成膜する段階を含みうる。犠牲材料を成膜する段階は、物理気相成長法（ＰＶＤ、例えばスパッタリング）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相成長法（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなどの成膜技術を使用して実行しうる。
プロセス８０はブロック８６に進み、そこで、支持構造物、例えば図１、６、および８Ｃに示されているような支柱１８が形成される。支柱１８の形成は、犠牲層２５をパターン形成して支持構造物開口を形成する段階と、次いで、材料（例えば、ポリマーもしくは無機材料、例えば、酸化ケイ素）を開口内に成膜して支柱１８を形成する段階とを含みうるが、ただし、その際にＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなどの成膜法を使用する。いくつかの実装では、犠牲層内に形成された支持構造物開口は、犠牲層２５と光学スタック１６とを共に貫通して下にある基材２０に達するものとしてよく、支柱１８の下端は図６Ａに示されているように基材２０と接触する。あるいは、図８Ｃに示されているように、犠牲層２５内に形成された開口は、犠牲層２５を貫通してもよいが、光学スタック１６を貫通しない。例えば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面と接触する支持支柱１８の下端を示している。支柱１８、または他の支持構造物は、支持構造材料の層を犠牲層２５の上に成膜し、犠牲層２５内の開口から離れて配置されている支持構造材料の一部をパターン形成することによって形成されうる。支持構造物は、図８Ｃに示されているように、開口内に配置されうるが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部の上に延在することもできる。上で指摘されているように、犠牲層２５および／または支持支柱１８のパターン形成は、パターン形成およびエッチングプロセスによって実行することができるが、代替的エッチング方法によっても実行されうる。
プロセス８０はブロック８８に進み、そこで、図１、６、および８Ｄに示されている可動反射層１４などの可動反射層もしくは膜が形成される。可動反射層１４は、１つまたは複数の成膜プロセス、例えば、反射層（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金）成膜を１つまたは複数のパターン形成、マスキング、および／またはエッチングプロセスとともに使用することによって形成されうる。可動反射層１４は、導電性であり、導電層と称することもできる。いくつかの実装では、可動反射層１４は、図８Ｄに示されているように複数の部分層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含みうる。いくつかの実装では、部分層１４ａ、１４ｃなどの部分層の１つまたは複数は、それらの光学特性のために選択された高い反射率を持つ部分層を含み、別の部分層１４ｂは、その機械的特性のために選択された機械的部分層を含みうる。犠牲層２５は、ブロック８８で形成された部分的に製作された干渉変調器内にまだ存在しているため、可動反射層１４は、典型的には、この段階では可動でない。犠牲層２５を含む部分的に製作されたＩＭＯＤは、本明細書では、「未リリース」ＩＭＯＤと称されることもある。図１に関連して上で説明されているように、可動反射層１４は、表示の列を形成する個別の平行なストリップにパターン形成されることができる。
プロセス８０はブロック９０に進み、そこで、キャビティ、例えば図１、６、および８Ｅに示されているようなキャビティ１９が形成される。キャビティ１９は、犠牲材料２５（ブロック８４で成膜された）をエッチャントに曝すことによって形成されうる。例えば、Ｍｏまたは非晶質Ｓｉなどのエッチング可能な犠牲材料を、乾式化学エッチングによって、例えば、犠牲層２５を、所望の量の材料を取り除くのに効果的な時間だけ固体ＸｅＦ２から生じた蒸気などのガス状または蒸気状エッチャントに曝すことによって取り除くことができ、典型的にはキャビティ１９の周囲の構造物に関して選択的に取り除かれうる。エッチング可能な犠牲材料とエッチング方法、例えば、ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングの他の組み合わせも使用されうる。犠牲層２５は、ブロック９０で取り除かれるので、可動反射層１４は、典型的には、この段階の後に移動可能になる。犠牲材料２５を取り除いた後、その結果の完成したまたは部分的に製作されたＩＭＯＤは、本明細書では「リリース」ＩＭＯＤと称されうる。
（微細加工された圧電性Ｘ軸およびＹ軸ジャイロスコープの実装の説明）
いくつかの開示されている微細加工された圧電性ジャイロスコープ構造は、従来の圧電性音叉型ジャイロスコープのいくつかの性能に関係する制限を克服する改善された機械的感知素子を実現する。
（従来技術のジャイロスコープ）
従来の圧電性ジャイロスコープは、単頭音叉構造もしくは両頭音叉構造のいずれかを使用する。図９Ａおよび９Ｂは、単頭音叉型ジャイロスコープの駆動および感知モードの例を示す図である。図９Ａおよび９Ｂに示されているように、単頭音叉は、駆動と感知の両方の機能に使用される２つの枝部からなる。図９Ａおよび９Ｂでは、暗領域は、静止しているジャイロスコープ９００の一部を示し、明領域は、運動しているジャイロスコープ９００の一部を示している。枝部９１０ａおよび９１０ｂは、図９Ａに示されているように通常は平面内において、逆位相で圧電駆動される。回転が加えられたことに応答して、コリオリの力により、枝部９１０ａおよび９１０ｂは、平面外で反対の方向に振動する（図９Ｂを参照）。その結果生じる感知モード振動により、バルク材料であるか、またはジャイロスコープ９００の構造材料上に成膜された圧電層であってもよい、ジャイロスコープ９００の圧電材料に感知電荷が発生する。
このような音叉システムの主要な制限は、感知ピックアップに使用される枝部９１０ａおよび９１０ｂが、感知運動より数桁大きくなる可能性のある駆動運動の影響も受けるという点である。そのため、枝部９１０ａおよび９１０ｂの機械的欠点および非対称性の結果として、感知信号内にかなりのレベルの駆動干渉をもたらし、これは直交性およびバイアス誤差の原因となる可能性がある。
このような音叉システムの別の欠点は、動作周波数より低い寄生共振モードが不可避であることである。同相並進モードは、一般的に、逆位相動作モードより低く、振動で容易に励起される可能性がある。
両頭音叉システム（図示せず）では、駆動機能と感知機能に別の枝部を使用する。２つの枝部は、逆位相で駆動される。駆動枝部上に誘起されるコリオリの力は、ねじり感知コモンモードを励起し、次いで、感知枝部上に振動を引き起こす。両頭音叉は、感知枝部上の駆動干渉を低減するが、与えられたデバイスの大きさに対する効率は低下する。さらに、多くの望ましくない寄生モードが、動作周波数より低い、また高い周波数で発生し、単頭音叉で生じるものに比べてなおいっそう多い。
（圧電性Ｘ軸ジャイロスコープ構造）
本明細書で開示されているいくつかの微細加工された圧電性ジャイロスコープのアーキテクチャは、駆動モードで動作しているときに平面内で（ｚ軸の周りで）ねじり振動し、感知モードで動作しているときに平面外で（ｘ軸ジャイロスコープについてはｙ軸の周りで、ｙ軸ジャイロスコープについてはｘ軸の周りで）ねじり振動することができるプルーフマスを含む。
図１０Ａは、中心アンカーに取り付けられている駆動ビームによって懸架されたプルーフマスを有するジャイロスコープ１０００の例を示している。ここで、プルーフマス１０２０は、中心アンカー１００５に取り付けられた屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂによって懸架される。駆動電極１０１５ａ〜ｄは、屈曲部の頂部側および／または底部側にパターン形成されうる。プルーフマス１０２０、屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂ、ならびに中心アンカー１００５は、厚い、メッキされた金属合金（例えば、Ｎｉ−ＣｏまたはＮｉ−Ｍｎなどのニッケル合金）、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどのさまざまな材料から作ることができる。この例では、ジャイロスコープ１０００の全体的なｘおよびｙの寸法は、数ミリメートル以下のオーダーである。例えば、いくつかの実装では、幅は、０．２５ｍｍから１ｍｍまでの範囲内であり、長さは、１ｍｍから４ｍｍまでの範囲内としうる。厚さは、１ミクロン未満から５０ミクロン以上までの範囲内としうる。
この図示されている例では、駆動電極１０１５ａ〜ｄは、中心線１０１７ａのそれぞれの側に対称的に配置構成される。中心線１０１７ａは、この例ではｘ軸に対応する。ここで、駆動電極１０１５は、屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂ上に配設される圧電膜を含み、これにより、屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂは駆動ビームとして機能することができる。圧電膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、もしくは他の薄い膜とすることができる。いくつかの実装では、駆動電極１０１５（さらには本明細書で説明されている他の駆動電極）は、圧電膜に電圧をかけるために使用される２つの金属層の間に配設される圧電膜を含みうる。圧電膜は、例えば、非導電性圧電膜であってもよい。金属層に電圧をかけることで、駆動電極を移動させることができる。あるいは、圧電性材料は、石英、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの単結晶材料であってもよい。
図１０Ａに示されている実装では、感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂは、中心線１０１７ａにそって形成された圧電膜である。代替的実装では、感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂは、プルーフマス１０２０上に形成されうる。あるいは、感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂは、駆動電極１０１５が形成されるのと同じ側、ただし、駆動電極１０１５の上または下のいずれかの層内の、屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂ上に形成されうる。いくつかの他の実装では、感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂは、屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂの反対側に形成されうる。いくつかの実装では、感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂ（さらには本明細書で説明されている他の感知電極）は、圧電膜に電圧をかけるために使用される２つの金属層の間に配設される圧電膜を含みうる。圧電膜は、例えば、非導電性圧電膜であってもよい。感知電極を移動させることで、金属層にかかる電圧の変化を引き起こすことができる。
図１０Ｂは、図１０Ａのものに類似しているが、駆動電極の間にギャップを有する、ジャイロスコープの実装例を示す図である。この例では、ジャイロスコープ１０００ａは、屈曲部１０１０ｃおよび１０１０ｄ内にスロット１０１２ａおよび１０１２ｂを含む。ここで、スロット１０１２ａおよび１０１２ｂは、中心線１０１７ｂに関して対称的である。スロット１０１２ａおよび１０１２ｂを含むことで、屈曲部１０１０ｃおよび１０１０ｄが平面内の力に対して比較的大きな柔軟性を示すようにできる。
逆位相信号が駆動電極１０１５ａ〜ｄに印加されると、屈曲部１０１０ａ〜ｄに曲げモーメントが発生する。例えば、図１０Ａを参照すると、正の駆動電圧が電極１０１５ａに印加され、負の駆動電圧が電極１０１５ｂに印加された場合、一方の電極は伸長し、他方の電極は収縮することがわかる。屈曲部１０１０ａに曲げモーメントが生じる。同様に、正の駆動電圧が電極１０１５ｄに印加され、負の駆動電圧が電極１０１５ｃに印加された場合、一方の電極は伸長し、他方の電極は収縮し、曲げモーメントが屈曲部１０１０ｂ内に発生する。屈曲部１０１０ａおよび１０１０ｂが反対の方向に作動されると、ねじり平面内駆動モードが励起される。感知電極１０２５ａおよび１０２５ｂは、ｘ軸の周りに引き起こされる回転に応答してプルーフマス１０２０の平面外ねじり移動を検出する。同様に、図１０Ｂのプルーフマス１０２０上に配設されている感知電極１０２５ｃおよび１０２５ｄは、ｘ軸の周りに引き起こされる角回転を検出するために使用されうる。
図１１Ａおよび１１Ｂでは、最も暗い領域が、ほぼ静止しているジャイロスコープ１０００の部分を示し、明領域は、運動しているジャイロスコープ１０００の部分を示している。図１１Ａは、図１０Ａに示されているような実装の駆動モードの例を示している。図１１Ａでは、ジャイロスコープ１０００の側部１１０５ａは、矢印１１１０ａによって示される方向に駆動されるが、ジャイロスコープ１０００の側部１１０５ｂは、矢印１１１０ｂによって示される方向に駆動される。駆動電圧の極性が反転されたとき、側部１１０５ａおよび１１０５ｂは、図示されているのと反対の方向に駆動される。この方法で、プルーフマス１０２０は、駆動電圧の周波数に公称的に等しい周波数で振動ねじりモードにより駆動されうる。
図１１Ｂは、図１１Ａに示されているように駆動される実装の感知モードの例を示している。ｘ軸の周りに加えられる回転が存在する場合、ｙ軸の周りの純コリオリモーメントがプルーフマス１０２０上に誘起されうる。図１１Ｂに示されているように、コリオリのモーメントは、平面外感知モードを励起し、側部１１０５ａおよび１１０５ｂを反対の方向で平面外に曲げる。この感知運動は、図１０Ａおよび１０Ｂに示されているように感知電極１０２５ａ〜ｄ上に圧電電荷を発生させることができる。
図１０Ａおよび１０Ｂに示されているような実装では、従来の音叉システムに内在する同相モードをほぼ排除することができる。いくつかのこのような実装は、大きなプルーフマス１０２０を使用することによって性能をさらに高めうる。
（駆動および感知の分離）
上で説明されている単純な実装では、感知電極１０２５ａ〜ｄは、駆動運動に曝されうる。駆動運動の効果はコモンモード除去されうるとしても、非対称性および欠陥は、感知信号経路への駆動運動の結合を引き起こしうる。いくつかの高性能用途では、結果として生じる誤差は、最適以下の性能をもたらしうる。
感知するときの駆動干渉を低減するために、フレーム構造を使用することによって駆動および感知ビームを分離することができる。駆動モードと感知モードとを分離するための２つの一般的アプローチについて以下で説明する。以下で説明するジャイロスコープは、数ミリメートル以下のオーダーである全体的な長さおよび幅を有しうる。例えば、いくつかの実装は、０．５ｍｍから３ｍｍまでの範囲内の長さおよび０．３ｍｍから１．５ｍｍまでの範囲内の幅を有し、その厚さは約１から５０ミクロン以上までの範囲である。
（駆動フレームの実装）
いくつかの駆動フレームジャイロスコープの実装は、駆動モードでのみ振動する駆動フレームを含む。駆動フレームは、中心アンカーとプルーフマスとの間に配設されうる。このような実装は、図１０Ａおよび１０Ｂに示されている実装と比較して、駆動運動を感知運動からより効果的に分離しうる。
図１２は、駆動フレームが駆動ビームを介して中心アンカーに取り付けられている駆動フレームジャイロスコープの実装の例を示している。ここで、ジャイロスコープ１２００の駆動フレーム１２１０は、中心アンカー１２０５を囲み、駆動ビーム１２１５ａ〜ｄを介して中心アンカー１２０５に取り付けられている。この例では、スロット１２０７が、駆動フレーム１２１０を中心アンカー１２０５の大部分から分離する。
プルーフマス１２２０は、駆動フレーム１２１０を囲む。プルーフマス１２２０は、感知ビーム１２２５ａ〜ｄによって駆動フレーム１２１０に結合される。この例では、プルーフマス１２２０は、この例ではｙ軸に対応する、中心軸１２１８から遠ざかる、感知ビーム１２２５ａ〜ｄの遠位端１２２６において駆動フレーム１２１０にのみ結合される。スロット１２１７および１２２９は、感知ビーム１２２５ａ〜ｄの他の部分をプルーフマス１２２０から隔てる。スロット１２１７は、駆動フレーム１２１０もプルーフマス１２２０から隔てる。
駆動ビーム１２１５ａ〜ｄは、この例ではｘ軸に対応する、中心線１２３１に関して対称的に配設される。駆動振動を発生するために、差動駆動を使用することができる。このような実装では、アンカー１２０５の一方の側の２つの駆動ビームは、一方の方向に逆位相信号で作動され、アンカー１２０５の他方の側の別の２つのビームは、反対の方向に作動されて、ｚ軸の周りに純回転を発生させうる。ここで、負の電圧が駆動ビーム１２１５ａおよび１２１５ｄの駆動電極（図示せず）に印加され、それと同時に、正の電圧が駆動ビーム１２１５ｂおよび１２１５ｃの駆動電極に印加される。
この例では、駆動および感知電極は、圧電膜を含むが、これは図１３Ａおよび１３Ｂにおいてより明確に示されうる。図１３Ａは、図１２に示されているようなジャイロスコープの実装の断面の例を示している。ジャイロスコープ１２００のこの図において、感知ビーム１２２５ａの圧電感知電極１３０５ａおよび感知ビーム１２２５ｂの圧電感知電極１３０５ｂが、明確に示されうる。感知ビーム１２２５ｃおよび１２２５ｄの圧電感知電極１３０５ｃおよび１３０５ｄも、それぞれ示されうる。図１３Ｂは、図１３Ａに示されているジャイロスコープの実装の駆動ビームの拡大された対の例を示している。図１３Ｂにおいて、圧電駆動電極１３０５ｅおよび１３０５ｆは、それぞれ、駆動ビーム１２１５ａおよび１２１５ｂ上に示されうる。図４１およびそれ以降を参照しつつ以下で詳しく説明されているように、いくつかの実装では、単一の層を成膜し、パターン形成して、電極１３０５ａ〜ｆの圧電膜を形成しうる。
本明細書で説明されている圧電駆動および感知電極は、ジャイロスコープの駆動および感知フレーム、プルーフマスなどの上に示されていることが多いけれども、そのような図示はもっぱらわかりやすくすることを目的としてなされている。代替的実装では、そのような駆動および感知電極は、駆動および感知フレーム、プルーフマスなどの「下」の（それより基材に近い）位置に配置されうる。図４１から４６Ｂを参照しつつ以下で説明されているように、駆動フレーム、感知フレーム、プルーフマスなどを形成する前に駆動および感知電極を形成することが有利である場合がある。このような製作方法では、駆動および感知電極が駆動フレーム、感知フレーム、プルーフマスなどの下に配設されるジャイロスコープを製造しうる。
図１４Ａは、図１２に示されているようなジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示している。図１４Ａおよび１４Ｂにおいて、ジャイロスコープ１２００の寒色部分は、暖色部分より比較的小さく移動しており、ジャイロスコープ１２００の青色部分は、ほぼ静止しているが、赤色およびオレンジ色部分は、ジャイロスコープ１２００の他の部分よりも移動している。ここで、駆動ビーム１２１５は、上で説明されているように、差動圧電駆動を介して駆動されている。
駆動ビーム１２１５は、平面内運動に対して比較的柔軟であり、これによりジャイロスコープ１２００はｚ軸の周りで回転することができる。駆動ビーム１２１５は、他のすべての方向において比較的堅く、したがって、駆動フレームは駆動モード（つまり、ｘ−ｙ平面）でのみ回転するように制約されうる。ここで、例えば、駆動ビーム１２１５は、ｘ軸にそって比較的堅く、望ましくない振動モードを抑制することができる。例えば、中心線１２１８に平行なスロット１２０７の部分は、駆動フレーム１２１０のｙ軸にそって穿孔を形成する。余分な堅さがなければ、これらの穿孔は、ｙ軸にそった柔軟なヒンジを形成する傾向を持ち、これにより駆動フレーム１２１０はこのヒンジの周りで曲がることができる。
図１４Ｂは、図１４Ａに示されているように駆動されるジャイロスコープの実装の感知モードの例を示している。感知モードでは、プルーフマス１２２０は、ｙ軸の周りで振動し、感知ビーム１２２５ａ〜ｄ上に応力を誘起する。ここで、プルーフマスの側部１２２０ａは上方に移動し、それと同時に、プルーフマスの側部１２２０ｂは下方に移動する。この平面外感知運動により、感知ビーム１２２５ａ〜ｄは平面外に曲がり、また対応する感知電極１３０５ａ〜ｄによって圧電電荷が発生する。図１４Ｂの例に示されているモーメントで、感知ビーム１２２５ｃおよび１２２５ｄは下方に曲がるが、感知ビーム１２２５ａおよび１２２５ｂは上方に曲がる。したがって、感知ビーム１２２５ｃおよび１２２５ｄの頂面は伸長し、感知ビーム１２２５ａおよび１２２５ｂの頂面は収縮する。駆動運動が反対の方向である場合、感知ビーム１２２５ｃおよび１２２５ｄは上方に曲がるが、感知ビーム１２２５ａおよび１２２５ｂは下方に曲がる。このような実装で、差動検出機構を実現することができ、その場合、センサー出力は、向きに応じて、感知ビーム１２２５ａおよび１２２５ｂの電極の総和から感知ビーム１２２５ｃおよび１２２５ｄの電極の総和を引いたもの、またはその逆に引いたものである。
ジャイロスコープ１２００のこの構成では、プルーフマス１２２０の感知運動は、駆動フレーム１２１０からほぼ分離される。駆動運動と感知運動とを分離することにより、感知電極をより静かにしやすくなるが、それは、一部は、感知電極が振幅の大きな駆動運動の影響を受けないからである。いくつかのそのような実装では、感知ビームは、駆動運動のために軸方向荷重のみを受けるものでありうる。
図１２から１４Ｂに示されている構成では、感知ビーム１２２５ａ〜ｄは、ｘ−ｙ平面内でほぼ矩形である。しかし、代替的実装では、感知ビーム１２２５ａ〜ｄは、他の形状をとる。いくつかのそのような実装では、感知ビーム１２２５ａ〜ｄは、例えば図１７に示されているようにテーパー状である。
（感知フレームの実装）
本明細書で説明されているさまざまな感知フレームジャイロスコープの実装は、感知モードで振動するが、駆動モードではほぼ静止している感知フレームを含む。図１５は、感知フレームジャイロスコープの実装の例を示している。感知フレーム１５１０は、駆動ビーム１５１５ａ〜ｄを介してプルーフマス１５３０に接続されうる。ここで、駆動ビーム１５１５ａ〜ｄは、感知フレーム１５１０の中心部分１５１０ａをプルーフマス１５３０に接続する。中心部分１５１０ａは、一対のアンカー１５０５ａおよび１５０５ｂの間に配設される。ここで、アンカー１５０５ａおよび１５０５ｂは、スロット１５２２によって中心部分１５１０ａから隔てられる。
ジャイロスコープ１５００は、感知ビーム１５２０ａ〜ｄを介してアンカー１５０５ａおよび１５０５ｂに接続される感知フレーム１５１０を備えることを特徴とする。この例では、感知フレーム１５１０は、テーパー部分１５１２を含み、それらの部分のそれぞれは、アンカー１５０５ａまたは１５０５ｂのうちの一方の近傍である第１の端部１５１３においてより広く、アンカー１５０５ａまたは１５０５ｂから離れている第２の端部１５１４においてより狭くなっている。感知ビーム１５２０ａ〜ｄのそれぞれは、アンカー１５０５ａまたは１５０５ｂのうちの一方から第２の端部１５１４のうちの一方まで延在する。ここで、感知ビーム１５２０ａ〜ｄは、第２の端部１５１４において感知フレーム１５１０にのみ接続される。感知ビーム１５２０ａ〜ｄは、スロット１５２２によって第１の端部１５１３から隔てられる。
プルーフマス１５３０は、スロット１５２４によって感知ビーム１５２０および感知フレーム１５１０から隔てられる。さらに、プルーフマス１５３０は、スロット１５１７によって感知フレーム１５１０から隔てられる。したがって、感知フレーム１５１０は、プルーフマス１５３０の駆動運動からほぼ分離される。
図１６Ａは、図１５に示されているジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示している。図１６Ａでは、感知フレーム１５１０に関するプルーフマス１５３０の変位は、それらの相対的運動がより明確にわかるように、誇張されている。ジャイロスコープ１５００の濃い青色部分は、ほぼ静止しているが、赤色およびオレンジ色部分は、ジャイロスコープ１５００の他の部分よりも移動している。ここで、感知フレーム１５１０は、均一な濃い青色の陰影で示されており、これは感知フレーム１５１０がほぼ運動していないことを示している。プルーフマス１５３０の変位は、明るい青色から赤色への色の連続的変化によって示されているように、アンカー１５０５からの距離の増大とともに増大する。
感知フレーム１５１０は、駆動ビーム１５１５だけでなく、リンケージビーム１５２５によってもプルーフマス１５３０に結合される。駆動ビーム１５１５およびリンケージビーム１５２５は、平面内変形に対して柔軟性を有し、これにより、プルーフマス１５３０は感知フレームに関して駆動モードにより平面内で回転することができる。しかし、感知フレーム１５１０は、プルーフマス１５３０の駆動運動からほぼ分離される。
図１６Ｂは、図１６Ａに示されているように駆動されるジャイロスコープの実装の感知モードの例を示している。感知モードのオペレーションでは、プルーフマス１５３０および感知フレーム１５１０は、一緒に平面外でねじり振動することができる。図１６Ｂに示されているモーメントでは、プルーフマス１５３０の端部１６０５は上方に曲がっており、プルーフマス１５３０の端部１６１０は下方に曲がっている。ここで、リンケージビーム１５２５は、平面外の力に関しては堅い。したがって、リンケージビーム１５２５は、プルーフマス１５３０の感知運動の感知フレーム１５１０への伝達を高める。
（テーパー状感知ビーム）
圧電性ジャイロスコープシステムの電気的感度は、感知ビームに対する応力の均一性を改善することによって高めることができる。矩形の感知ビームのいくつかの実装について、感知ビームに対する最大曲げ応力は、アンカー接続部において生じ、アンカーからの距離とともに直線的に減少する。この構成の結果、感知電極における総圧電電荷は減少する可能性がある。
テーパー状感知ビームプロファイルを使用することにより、曲げ応力の減少は、ビーム幅が徐々に減少するため応力の増大によって補正することができる。そのため、均一な応力プロファイルは感知ビームにそって達成され、感知電極全体にわたって生成される電荷が最大化されうる。
図１７は、テーパー状感知ビームを有する代替的な感知フレームジャイロスコープの実装の例を示している。ジャイロスコープ１７００の多くの特徴は、ジャイロスコープ１５００の対応する特徴に類似している。例えば、駆動ビーム１７１５は、感知フレーム１７１０の中心部分をプルーフマス１７３０に接続する。感知ビーム１７２０ａ〜ｄは、アンカー１７０５ａおよび１７０５ｂから、アンカー１７０５ａおよび１７０５ｂから離れた感知フレーム１７１０の遠位端１７１４まで延在する。
プルーフマス１７３０は、スロット１７２４によって感知ビーム１７２０ａ〜ｄから隔てられる。さらに、プルーフマス１７３０は、スロット１７１７によって感知フレーム１７１０の大部分から隔てられる。ジャイロスコープ１５００の感知フレーム１５１０と同様に、感知フレーム１７１０は、プルーフマス１７３０の駆動運動からほぼ分離される。
しかし、図１７に示されている例では、テーパー状感知ビームの設計が、分離された感知フレームの実装内に組み込まれている。ジャイロスコープ１７００では、感知ビーム１７２０ａ〜ｄは、アンカー１７０５ａおよび１７０５ｂからの距離が増大するとともに減少する幅を有する。例えば、テーパー状感知ビーム１７２０ｃは、アンカー１７０５ｂに取り付けられた広い端部１７２２および感知フレーム１７１０に取り付けられた狭い端部１７２３を含む。
感知運動時に感知ビームにかかる応力が有限要素解析法（ＦＥＡ）によりモデル化された場合、テーパー状感知ビームの設計のいくつかの実装では感知ビームにそってより均一な応力がかかることが観察されうる。図１８は、感知モードで動作しているときにテーパー状感知ビーム上に加えられるほぼ均一な応力を示す、図１７の実装などの、ジャイロスコープの実装に重ね合わされた有限要素解析結果の一例を示している。テーパー状感知ビーム１７２０ａおよび１７２０ｃ上のほぼ均一な明るい陰影は、ほぼ均一な圧縮を示しているが、テーパー状感知ビーム１７２０ｂおよび１７２０ｄ上のほぼ均一な暗い陰影は、ほぼ均一な張力を示している。
図１９は、図１７の実装などの、ジャイロスコープの実装に対するテーパー状感知ビームにかかる応力のレベルと中心からの距離（ｙ軸）との関係のプロット例を示している。図１９では、感知ビーム１７２０ｃおよび１７２０ｄにそった応力は、ｘ軸にそった距離に関してプロットされる。図１９から、この実装における応力レベルは、比較的一定しており、それぞれの感知ビームにそった位置とともにほぼ減少しないことが観察されうる。領域１９０５は、テーパー状感知ビーム１７２０ｄのほぼ均一な張力に対応するが、領域１９１０は、テーパー状感知ビーム１７２０ｃのほぼ均一な圧縮に対応する。最適なテーパー角度では、それぞれの感知ビーム１７２０ａ〜ｄにかかるほぼ一定した応力レベルを達成することができる。最適なテーパー角度は、ジャイロスコープの設計に応じて変化し、反復ＦＥＡモデリングによって決定されうる。最適なテーパー角度は、領域１９０５および１９１０内の「最も平坦な」または変化が最小である曲面に対応する。
テーパー状感知ビームは、感知フレームジャイロスコープの実装の文脈においてここに示されているけれども、テーパー状感知ビームは、他の実装における感度を改善するため用いられることもできる。例えば、テーパー状感知ビームは、例えば図１５を参照しつつ上で説明されているような駆動フレームジャイロスコープの実装において使用することができる。
テーパー状感知ビーム１７２０とは別に、ジャイロスコープ１５００とジャイロスコープ１７００との間にいくつかの付加的な違いがある。図１７を再び参照すると、リンケージビーム１７２５は、蛇行した屈曲部であり、ジャイロスコープ１５００に比べてｙ軸から比較的遠くで、感知フレーム１７１０からの遠位部分に接続されることが観察されうる。これは、プルーフマス１７３０の感知運動を結合することに関してジャイロスコープ１５００の構成よりわずかに勝る改善であるが、なぜなら、ｙ軸から遠く離れ、プルーフマス１７３０の感知運動の最大振幅点により近い部分で、力が印加されているからである。印加される力をウィング形状の感知フレーム１７１０の先端部に近づけることで、プルーフマス１７３０からの力が感知フレーム１７１０により多く付与される。
さらに、ジャイロスコープ１７００では、スロット１７２６の一部分（感知フレーム１７１０からアンカー１７０５ａおよび１７０５ｂを隔てる）がスロット１７１７の対応する部分（プルーフマス１７３０から感知フレーム１７１０を隔てる）にほぼ平行になっている。この修正により、感知フレーム１７１０の対応する部分に十分な堅さを持たせることが可能になる。
（微細加工された圧電性Ｚ軸ジャイロスコープの実装の説明）
本明細書で説明されているいくつかの実装は、直交性およびバイアス誤差が低いｚ軸ジャイロスコープを実現する。いくつかの実装は、ほぼ直線的な、ｘ方向の運動（平面内）で圧電駆動される駆動プルーフマスを含む。駆動プルーフマスは、ｚ軸の周りの角回転の存在下でねじり振動する、感知プルーフマスに機械的に結合されうる。感知プルーフマスの運動は、感知質量を基材アンカーに接続する感知ビームの上または下に配設された圧電膜内に電荷を誘起することができる。誘起された電荷は、圧電感知電極の電圧の変化を引き起こすことができ、これは電子的に記録され処理されうる。
プルーフマスは、厚いメッキされた金属合金（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｎなどのニッケル合金）、ＳＯＩウェハのデバイス層からの単結晶シリコン、ガラス、および他の材料などのさまざまな材料から作ることができる。圧電膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、もしくは他の薄い膜、または石英、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、および他の物質などの単結晶材料とすることができる。いくつかの実装は、フラットパネルディスプレイのガラス上での製造に適している。
いくつかの実装は、感知フレーム内への直交性の結合を抑制するために静電アクチュエータのアレイを使用して駆動運動の機械的モード形状を調整することも伴う。例えば、いくつかの実装では、静電アクチュエータは、図２３を参照しつつ以下でさらに詳しく説明されているように、プルーフマスの平面内運動を微調整する櫛歯型電極のアレイおよび／または望ましくない垂直運動を抑制する基材とプルーフマスとの間の静電ギャップを含む。
（Ｚ軸ジャイロスコープのアーキテクチャ）
図２０Ａは、ｚ軸ジャイロスコープ２０００の実装の平面図の例を示している。ジャイロスコープ２０００は、中心アンカー２００５の周りに配設された感知フレーム２０１０を含む。感知フレーム２０１０は、感知ビーム２０２０ａ〜ｄを介して中心アンカー２００５に接続される。
駆動フレーム２０３０は、感知フレーム２０１０の周りに配設され、感知フレーム２０１０に接続される。この例では、駆動ビーム２０１５ａ〜ｄは、ほぼ直線的な、ｘ方向の運動（平面内）で駆動フレーム２０３０を圧電駆動する。ここで、駆動フレーム２０３０は、駆動フレーム部分２０３０ａおよび２０３０ｂからなる。駆動フレーム２０３０は、逆位相電圧を隣接する駆動ビームのそれぞれの対に印加する、例えば、正の電圧を駆動ビーム２０１５ａに、負の電圧を駆動ビーム２０１５ｂに印加することによって作動することができる。
図２０Ｂは、図２０Ａに示されているｚ軸ジャイロスコープの実装の駆動ビーム２０１５ｃおよび２０１５ｄの拡大図例である。この拡大図により、駆動ビーム２０１５ｃおよび２０１５ｄがより明確にわかる。駆動ビーム２０１５ｃおよび２０１５ｄは、スロット２０３５ｃ内に配設されている、屈曲部２０４５ｂによって駆動フレーム部分２０３０ｂに連結される。電極２０５０ａおよび２０５０ｂ（それぞれ、圧電膜を含む）は、それぞれ、駆動ビーム２０１５ｃおよび２０１５ｄ上に配設される。この例では、正の電圧が電極２０５０ｂに印加され、それと同時に、負の電圧が電極２０５０ａに印加されている。この印加された電圧により、圧縮応力が駆動ビーム２０１５ｄに印加され、ねじり応力が駆動ビーム２０１５ｃに印加される。圧電材料によって誘起される対向する軸方向の歪みは、駆動フレーム部分２０３０ｂを正のｘ方向に移動する純モーメントを引き起こす。
図２１Ａは、図２０Ａに示されているようなｚ軸ジャイロスコープの実装の駆動モードの例を示している。図２１Ａおよび２１Ｂでは、見やすくするために変位を誇張してある。図２１Ａでは、駆動フレーム部分２０３０ｂは、正のｘ方向に移動しており、駆動フレーム部分２０３０ａは、負のｘ方向に移動している。しかし、駆動運動は、感知フレーム２０１０からほぼ分離されている。したがって、感知フレーム２０１０は、ｘ軸にそって並進しない。その代わりに、感知フレーム２０１０は、ｚ軸の周りに回転がなければほぼ静止状態のままである。
ギャップ２０３５ａ〜ｅの機能およびそこに配設されている屈曲部は図２１Ａ明示されている。ギャップ２０３５ａ〜ｅは、ｙ軸にほぼ平行である。ｙ軸にほぼそって延在するキャップ２０３５ｂは、開いている。駆動フレーム部分２０３０ａおよび２０３０ｂを接続する、ギャップ２０３５ｂにかかる屈曲部２０４７ａおよび２０４７ｂも開いている。ギャップ２０３５ｄおよび２０３５ｅにそって延在する、屈曲部２０４０ａおよび２０４０ｂは、平面内の曲げに対して柔軟であり、このため、感知フレーム２０３０は、駆動フレーム部分２０３０ａおよび２０３０ｂが駆動されたときにほぼ同じ位置に留まることができる。同様に、ギャップ２０３５ａおよび２０３５ｂにそって延在する、屈曲部２０４５ａおよび２０４５ｂでも、感知フレーム２０１０は、駆動フレーム部分２０３０が駆動されたときにほぼ同じ位置に留まることができる。
図２１Ｂは、図２１Ａに示されているように駆動されるｚ軸ジャイロスコープの実装の感知モードの例を示している。感知ビーム２０２０は、ｚ軸の周りの回転に対して柔軟である。したがって、感知ビーム２０１０は、角回転の存在下でねじり振動を生じることができる。感知フレーム２０１０のこれらのねじり感知運動は、感知ビーム２０２０上に配設されている圧電膜内に歪みおよび電荷を誘起することができる。図２１Ｂから、屈曲部２０４７ａおよび２０４７ｂも、感知フレーム２０１０の感知運動によって変形できることを観察しうる。しかし、屈曲部２０４０ａ、２０４０ｂ、２０４５ａ、および２０４５ｂは、ほぼ変形しない。
本明細書で開示されているｚ軸ジャイロスコープの実装では、駆動および感知フレームは、機械的に直交する振動モードで設計されうる。図２１Ａに示されているように、いくつかの実装では、駆動サスペンションは、駆動運動をｘ軸にそったほぼ直線的な変位の運動に制限することができる。
対照的に、感知フレームサスペンションは、ｚ軸の周りのねじり回転に対して柔軟でありうるが、ｘまたはｙ方向の並進運動に対しては比較的堅いものとしてよい。駆動フレーム２０３０および感知フレーム２０１０を接続する屈曲部は、ｘ方向（直交）の力に対して柔軟にできるが、ｙ方向のコリオリ結合ねじり力に対しては比較的堅くすることができる。このような構成は、駆動運動から感知運動への駆動運動の直交結合を実質的に低減しうる。
さらに、いくつかの実装では、寄生共振の数を減らし、対称および非対称モードの周波数を分離するようにジャイロスコープの差動駆動フレームの要素を機械的に結合しうる。その結果、これらの実装は、直交成分誘起寄生共振に抵抗する。
（感知ビームの最適化）
圧電性ジャイロスコープシステムの電気的感度は、感知ビームに対する応力の均一性を改善することによって高めることができる。均一な矩形断面を有する感知ビームの場合、感知ビームにかかる曲げ応力は、アンカー接続部において最大であり、アンカーからの距離の関数として直線的に減少する。この結果、感知電極に対して最適以下の積算圧電電荷が生じ、その結果、電圧が発生する。
図２２は、ｚ軸ジャイロスコープからのテーパー状感知ビームの一実装の拡大図例を示している。図２２に示されているように、テーパー状感知ビームプロファイルを使用することによって、感知ビーム２０２０ｃおよび２０２０ｄにそってほぼ均一な応力プロファイルを達成しうる。したがって、感知電極上に発生する総電荷を増大しうる。
（フラットパネルディスプレイのガラス上の加工）
本明細書で開示されているいくつかのｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸ジャイロスコープは、大面積のフラットパネルディスプレイのガラス上に製造するのに最適である。メッキされた金属合金のプルーフマスおよびスパッタリングされた圧電ＡｌＮ膜を使用するいくつかの実装では、処理は４００℃未満の温度で行うことが可能である。メッキされた金属のプルーフマスは、（シリコンに比べて）高い質量密度を有し、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）の側壁スロープが存在せず、これはシリコンベースの静電設計に共通であり、直交性を誘起する。いくつかの製造プロセスの詳細は、図４１およびそれ以降の図を参照しつつ以下で説明される。
いくつかの実装では、ガラスが、基材とパッケージの両方の機能を果たし、その結果、コンポーネントのコストが低減されうる。ｚ軸ジャイロスコープは、加速度計、ｘ軸および／またはｙ軸ジャイロスコープ、磁力計、マイクロホン、圧力センサー、共振器、アクチュエータおよび／または他のデバイスなどの、多数の他のセンサーおよびアクチュエータとともに集積化することができる。
（静電アクチュエータによる直交調整）
本明細書で説明されているいくつかの実装は、直交性およびバイアス誤差を抑制するために静電アクチュエータのアレイを使用して駆動および／または感知フレームの機械的モード形状をアクティブに微調整することを伴う。直交性は、感知フレームに結合する駆動フレームの望ましくないたわみによって引き起こされる可能性がある。
図２３は、プルーフマスの振動モード形状を微調整するために補正的静電気力を印加するように構成されうる電極アレイの例を示している。図２３は、ジャイロスコープもしくは加速度計プルーフマスであってもよい、プルーフマス２３０５を示している。プルーフマス２３０５の望ましい運動は、図示されているように平面内で行われる。しかし、プルーフマス２３０５の振動モードは、平面外成分を有しうる。そのような平面外成分の一例である、小さな垂直の望ましくないたわみ（プルーフマス２３０５の破線輪郭として示されている）が、図２３に、一次平面内並進駆動モード上に重ね合わされるように示されている。電極アレイ２３１０は、静電気補正力をプルーフマス２３０５に印加するように構成することができる。プルーフマス２３０５の運動の望ましくない垂直成分を相殺する静電気力をアクティブに印加するように電極アレイ２３１０を制御することによって、感知フレームに結合する直交性誘起加速度を低減することができる。
この考え方は、多数の他の実装にも適用可能である。例えば、静電アクチュエータは、望ましくないｙ方向運動を相殺するために静電気力を印加するように構成された櫛歯型からなるものとしてよい。
（加速度計の実装の説明）
本明細書で説明されているさまざまな実装では、新規性のある３軸加速度計、さらにはそれらのコンポーネントを実現する。このような３軸加速度計は、携帯型ナビゲーションデバイスおよびスマートフォンなどの広範な家庭用電子機器アプリケーションで使用するのに適した大きさ、性能レベル、およびコストを有する。いくつかのこのような実装は、容量性積層横方向オーバーラップトランスデューサ（ＳＬＯＴ）ベースの３軸加速度計を備える。いくつかの実装では、２つのプルーフマスを使用して３軸感知機能を実現するが、他の実装では、ただ１つのプルーフマスを使用して３軸感知機能を実現する。それぞれの軸について異なる屈曲部タイプを最適化しうる。
加速度計の実装は、大面積ガラスパネルなどの、大面積基材上に製作されうる。以下で詳しく説明されているように、ＳＬＯＴベースの３軸加速度計を大面積基材上に形成する際に使用される製作プロセスは、ジャイロスコープを大面積基材上に製作するためのプロセスに適合するものとすることができる。このようなプロセスを組み合わせることによって、単一ガラス基材上の６個の慣性感知軸のモノリシックな集積化を可能にすることができる。
ｘ−ｙ軸平面内感知では、いくつかの実装は、犠牲ギャップのいずれかの側に導電性プルーフマスおよびパターン形成された電極を備える。平面内で加速度を印加すると、プルーフマスは横方向に並進し、第１の電極とプルーフマスとの間のオーバーラップを減少させ、第２の電極とプルーフマスとの間のオーバーラップを増大させる。平面内曲げ屈曲部は懸架されたプルーフマスの構造支持体を構成しうる。
ｚ軸平面外感知では、ピボットのいずれかの側のモーメントの不平衡が、プルーフマスの一方の側をプルーフマスの他方の側よりも大きくする（または小さくする）ことによって生じうる。例えば、ピボットのいずれかの側のモーメントの不平衡は、プルーフマスの一方の側を穿孔し、および／またはいずれかの側で幅および／または長さが異なるプルーフマスを形成することによって生じうる。いくつかの実装では、負のｚ方向の加速度は、プルーフマスを時計回りに回転させ、第１の電極とプルーフマスとの間のギャップを増大し、第２の電極とプルーフマスとの間のギャップを減少させる。ｚ軸加速度計は、ねじり屈曲部を含みうる。いくつかの実装では、３軸感知は、１つまたは２つのプルーフマスを使用して達成することができる。いくつかの例について、以下で説明する。
図２４は、平面内加速度を測定するための加速度計の一例を示している。加速度計２４００は、基材２４０１上に形成された電極２４０５ａおよび２４０５ｂを含む。電極２４０５ａおよび２４０５ｂは、金属などの、任意の都合のよい導電性材料から形成されうる。加速度計２４００は、ギャップ２４１５によって電極２４０５ａおよび２４０５ｂから隔てられている導電性プルーフマス２４１０を含む。例えば、ギャップ２４１５は、数ミクロン、例えば、０．５または２ミクロンのオーダーとすることができるか、またはそれよりかなり小さいか、もしくは大きくてもよい。
導電性プルーフマス２４１０は、スロット２４２０を含む。この例では、スロット２４２０の縁２４２５は、加速度計２４００が静止しているときに電極２４０５ａおよび２４０５ｂの上に懸架される。スロット２４２０は、実装に応じて、導電性プルーフマス２４１０を部分的にまたは完全に貫通して延在しうる。異なるスロット深さを有するさまざまな導電性プルーフマス２４１０の静電容量は、図３２に示されており、これについて以下で説明する。加速度計２４００の一般的構成を有する加速度計は、本明細書では、積層横方向オーバーラップトランスデューサ（ＳＬＯＴ）ベースの加速度計と称されうる。
正のｘ方向加速度により、導電性プルーフマス２４１０は横方向に並進し、スロット２４２０の位置をシフトする。電極２４０５ａの上に配置されるスロット２４２０が多ければ、より多くの空気、およびより少ない導電性材料が電極２４０５ａの近くに配置される。これにより、ΔＣだけ電極２４０５ａにおいて静電容量が減少する。逆に、電極２４０５ｂの上に配置されるスロット２４２０が少なければ、より少ない空気、およびより多くの導電性材料が電極２４０５ｂの近くに配置される。これにより、ΔＣだけ電極２４０５ｂにおいて静電容量が増大する。導電性プルーフマス２４１０の並進によってオーバーラップの変化が引き起こされる結果、２ΔＣに比例する対応する平面内加速度差動出力信号が生じる。
図２５は、平面外加速度を測定するための加速度計の一例を示している。この例では、加速度計２５００は、支持体２５１５およびねじり屈曲部２５２５によって基材２４０１に取り付けられている導電性プルーフマス２５１０を含む。支持体２５１５およびねじり屈曲部２５２５は、ピボット２５３０を形成する。モーメントの不平衡は、例えば導電性プルーフマス２５１０の一方の側を穿孔することによって、導電性プルーフマス２５１０ａを支持体２５１５のいずれかの側で異なる幅および／または長さにすることによって、またはこれらの組み合わせによって、支持体２５１５のいずれかの側に生じる可能性がある。モーメントの不平衡はまた、導電性プルーフマス２５１０の他方の側を形成するために使用される材料よりも密度が比較的大きいか、または小さい材料から導電性プルーフマス２５１０の一方の側を形成することによっても生じうる。しかし、このような実装は、製作が比較的複雑である可能性がある。この例では、モーメントの不平衡は、側部２５１０ｂに穿孔２５２０を形成することによって生じている。
負のｚ方向の加速度は、導電性プルーフマス２５１０を時計回りに回転させ、電極２４０５ｃと導電性プルーフマス２５１０との間のギャップを増大し、電極２４０５ｄと導電性プルーフマス２５１０との間のギャップを減少させる。これにより、電極２４０５ｃにおける静電容量がΔＣだけ減少し、電極２４０５ｄにおける静電容量はΔＣだけ増大する。２ΔＣに比例する対応する平面外加速度出力信号が結果として得られる。
図２６Ａは、平面内加速度を測定するための加速度計の一例を示している。加速度計２４００ａは、数ミリメートルのオーダーの全体的なｘおよびｙ寸法を有しうる。いくつかの実装では、加速度計２４００ａは、１ミリメートル未満のｘおよびｙ寸法を有するものとしてよい。
この例では、加速度計２４００ａは、内側フレーム２６１０ａの周りに配設された導電性プルーフマス２４１０ａを含む。導電性プルーフマス２４１０ａは、この例ではｘ軸である、第１の軸にほぼそって延在するスロット２４２０ａを含む。導電性プルーフマス２４１０ａは、この例ではｙ軸である、第２の軸にほぼそって延在するスロット２４２０ｂもまた含む。以下でさらに詳しく説明されているように、導電性プルーフマス２４１０ａは、ｘ軸、ｙ軸、またはｘ軸とｙ軸との組み合わせにほぼそって移動するように制約される。
内側フレーム２６１０ａは、アンカー２６０５を介して基材に接続される、ほぼ静止している部分２６１２ａを備える。アンカー２６０５は、図２６Ａに示されている平面の下に配設される。ここで、静止している部分２６１２ａは、この例ではｙ軸にほぼそって延在する、一対の応力分離スリット２６２５もまた含む。応力分離スリット２６２５は、膜、基材、および／またはパッケージ内の応力に対する加速度測定の感度を減じることができる。内側フレーム２６１０ａは、可動部分２６１４ａも含む。屈曲部２６１５ａは、可動部分２６１４ａを導電性プルーフマス２４１０ａに接続する。屈曲部２６２０ａは、可動部分２６１４ａを静止している部分２６１２ａに接続する。屈曲部は、曲げコンプライアンスを増大することができる、折り畳まれた屈曲部であってよい。いくつかの実施形態では、屈曲部は、蛇行した屈曲部であってもよい。この例では、内側フレーム２６１０ａは、複数のスロット２４２０ａを含む。図２６Ａに示されているように、追加のスロット２４２０ａをプルーフマス２４１０ａ内に形成しうる。
図２６Ｂは、第１の軸にそった加速度に対する図２６Ａの加速度計の応答の一例を示している。ここで、加速度計２４００ａの導電性プルーフマス２４１０ａは、ｘ軸にそって移動している。スロット２４２０ｂは、ｘ軸にそってシフトし、これにより、図２４を参照しつつ上で説明されているように、対応する電極２４０５によって静電容量の変化が検出される。電極２４０５は、図２６Ｂに示されている平面の下にある基材２４０１（図示せず）上に配設される。加速度計２４００ａ、基材２４０１、および電極２４０５の間の特別な関係は、図２８に示されており、これについて以下で説明する。図２６Ｂで変形された屈曲部２６１５ａは、内側フレーム２６１０ａがほぼ静止したままである間に、導電性プルーフマス２４１０ａをｘ軸にそって移動させることができる。この実装では、屈曲部２６２０ａは、ほぼ変形されることはない。スロット２４２０ａに関連する静電容量は、プルーフマスのｘ方向並進の下ではほぼ無変化である。
図２６Ｃは、第２の軸にそった加速度に対する図２６Ａの加速度計の応答の一例を示している。ここで、導電性プルーフマス２４１０ａ、および内側フレーム２６１０ａの可動部分２６１４ａは、ｙ軸にそって移動している。スロット２４２０ａは、ｙ軸にそってシフトし、これにより、上で説明されているように、対応する電極２４０５によって静電容量の変化が検出される。図２６Ｃで変形された屈曲部２６２０ａは、可動部分２６１４ａを導電性プルーフマス２４１０ａとともにｙ軸にそって移動させることができる。この実装では、屈曲部２６１５ａは、ほぼ変形されることはない。スロット２４２０ｂに関連する静電容量は、プルーフマス２４１０ａおよび可動部分２６１４ａのｙ方向並進の下でほぼ無変化である。
図２６Ｄは、平面内および平面外加速度を測定するための加速度計の一例を示している。この例では、加速度計２４００ｂは、延長部２６７０を有する導電性プルーフマス２４１０ｂを含む。延長部２６７０により、延長部２６７０の側にある導電性プルーフマス２４１０ｂの部分はアンカー２６０５の他方の側にある導電性プルーフマス２４１０ｂの部分より大きくなる。延長部２６７０の余分な質量は、図２５を参照しつつ上で説明されている種類のモーメントの不平衡を引き起こし、それにより、加速度計２４００ｂがｚ軸にそった加速度に対して敏感になるようにできる。
前の図面で説明されている加速度計２４００ｂと加速度計２４００ａとの間に別の差がある。図２６Ｄに示されている実装では、内側フレーム２６１０ｂの静止している部分２６１２ｂは、例えば図２６Ａに示されている実装における内側フレーム２６１０ａの静止している部分２６１２ａより比較的小さい。この構成をとると、スロット２４２０ａは、内側フレーム２６１０ｂの比較的大きな領域を占有することができ、その結果、ｙ軸にそった加速度を測定する感度を高めることができる。さらに、図２６Ｄに示されている実装では、屈曲部２６１５ｂおよび２６２０ｂは、蛇行した屈曲部である。
図２７は、平面外加速度を測定するための加速度計の一例を示している。ｚ軸加速度計２５００ａは、図２５を参照しつつ上で説明されている、加速度計２５００の一般的原理に従って動作するように構成されている。ここで、導電性プルーフマス２５１０は、ピボット２５３０ａを形成するアンカー２５１５ａと一対のねじり屈曲部２５２５ａとによって基材２４０１（図示せず）に取り付けられる。モーメントの不平衡は、導電性プルーフマス２５１０の側部２５１０ｂを他方の側２５１０ａより比較的小さくすることによってピボット２５３０ａのいずれかの側に生じている。
電極２４０５ｃおよび２４０５ｄは、図２５および２８に示されているように、基材２４０１上の加速度計２５００ａの下の平面内に配設される。この例では、電極２４０５ｃは、距離２７１０だけ導電性プルーフマス２５１０の側部２５１０ｂの縁から差し込まれている。ｚ軸にそった加速度により、導電性プルーフマス２５１０は、図２５を参照しつつ上で説明されているように、ｙ軸の周り、およびピボット２５３０ａの周りに回転する。例えば、ｚ軸にそった加速度は、導電性プルーフマス２５１０の側部２５１０ａを負のｚ方向に（電極２４０５ｄの方へ）回転させ、側部２５１０ｂを正のｚ方向に（電極２４０５ｃから離れる方向に）回転させる。図２５を参照しつつ上で説明されているように、ピボット２５３０ａの周りに導電性プルーフマス２５１０がこのように回転することで、電極２４０５ｃにおける静電容量がΔＣだけ減少し、電極２４０５ｄにおける静電容量がΔＣだけ増大する。２ΔＣに比例する対応する平面外加速度出力信号が結果として得られる。電極２４０５ｃおよび２４０５ｄにおける静電容量の変化は、電極２４０５ｃおよび２４０５ｄの大きさ、ｚ軸にそった加速度の大きさなどのさまざまな要因に依存しうる。いくつかの実装では、電極２４０５ｃおよび２４０５ｄにおける静電容量の変化は、数フェムトラッドの範囲内であるものとしてよい。
図２８は、平面内および平面外加速度を測定するための代替的な加速度計の実装の一例を示している。この例では、３軸加速度計２８００は、ｚ軸加速度計２５００ａ（図２７）とｘ−ｙ軸加速度計２４００ａ（図２６Ａ〜Ｃ）とを組み合わせたものである。いくつかの実装では、加速度計２８００は、数ミリメートル以下のオーダーの長さ２８０５および幅２８１０を有しうる。例えば、長さ２８０５は、０．５から５ｍｍまでの範囲内であってよいが、幅は、０．２５から３ｍｍまでの範囲内であってよい。
電極２４０５ｃ〜ｆは、製作される加速度計２５００ａおよび加速度計２６００ａが隣にある基材２４０１の領域上に配設される。電極２４０５ｃおよび２４０５ｄは、ｚ軸加速度に対する加速度計２５００ａの応答を測定するように構成されてもよい。電極２４０５ｅは、ｘ軸にそった加速度計２６００ａの加速度を検出するように構成することができるが、電極２４０５ｆは、ｙ軸にそった加速度計２６００ａの加速度を検出するように構成することができる。
図２９は、平面内および平面外加速度を測定するための別の代替的な加速度計の実装の一例を示している。この例では、加速度計２４００ｃは、分離フレーム２９１０内に配設された導電性プルーフマス２４１０ｃを含む。屈曲部２６１５ｃは、導電性プルーフマス２４１０ｃを分離フレーム２９１０に接続し、導電性プルーフマス２４１０ｃをｘ軸にそって並進させることができる。隣接する基材（図示せず）上に配設されている電極は、１つまたは複数のスロット２４２０ｂの移動によって引き起こされる静電容量の変化に応じてｘ軸にそった加速度を検出することができる。
分離フレーム２９１０は、アンカリングフレーム２９１５内に配設することができる。屈曲部２６２０ｃは、分離フレーム２９１０をアンカリングフレーム２９１５に接続し、分離フレーム２９１０および導電性プルーフマス２４１０ｃをｙ軸にそって移動させることができる。隣接する基材（図示せず）上に配設されている電極は、１つまたは複数のスロット２４２０ａの移動によって引き起こされる静電容量の変化に応じてｙ軸にそった加速度を検出することができる。
ピボット２５１５ｂは、アンカリングフレーム２９１５を基材２４０１（図２９には示されていない）に接続することができる。モーメントの不平衡は、ピボット２５１５ｂの一方の側上に加速度計２６００ｃの大部分を製作することによって生じている。ｚ軸にそって加速度が生じると、加速度計２６００ｃは基材２４０１上の電極２４０５ｇに向かって、または電極２４０５ｇから遠ざかるように回転する。この回転により、図２５および２７を参照しつつ上で説明されているように、電極２４０５ｇにおける静電容量がΔＣだけ増大または減少する。回転により、ΔＣに比例する対応する平面外加速度出力信号が結果として得られる。応力分離スリット２７２０ａは、膜、基材、および／またはパッケージ内の応力に対する加速度測定の感度を減じる働きをしうる。
いくつかの加速度計の実装は、損傷を引き起こす可能性のある行程超過および張り付きからプルーフマスおよび隣接する構造物を保護するためにプルーフマスおよび／または屈曲部の運動に限界を設けるメッキされたストッパーを備えることを特徴とする。例えば、図２８を参照すると、加速度計２４００ａの周の基材２４０１上に支柱を製作して、加速度計２４００ａのｘおよび／またはｙ変位を制限しうることがわかる。同様の構造物を加速度計２５００ａの下に形成して、加速度計２５００ａが電極２４０５ｃ、電極２４０５ｄ、または基材２１０１に接触するのを防ぎうる。このような実装は、これにより、信頼性および衝撃耐性を改善する。これらの特徴は、プルーフマスおよび屈曲部を製作するために使用されるのと同じフォトリソグラフィおよびメッキプロセスで製作されうる。
図３０は、加速度計またはジャイロスコープを形成するために使用されうるさまざまな材料によって使用可能になる相対感度を示すグラフである。グラフ３０００に示されている相対感度は、シリコンから作られたセンサーの感度に合わせて正規化された、トポロジーは同一であるが、材質が異なるセンサーの理論的比較結果に基づく。曲線３００５から、同じ設計を有するデバイスに対して、２つのデバイスの寸法が同じであると仮定すると、メッキされたニッケル合金を構造材料として使用すると、シリコンを構造材料として使用する場合に比べてほぼ３倍の感度が得られることがわかる。グラフ３０００のデータ点は、プルーフマスおよび屈曲部に同じ材料が使用されるという仮定に基づいている。波の速さは、（ヤング率／質量密度）の平方根として定義される。ヤング率が低いと、与えられた慣性力に対する変位は大きくなるが、質量密度が高いと、与えられた加速度に対する慣性力が大きくなる。
図３１Ａは、櫛歯型加速度計の一例を示している。櫛歯型加速度計は、交互嵌合型コンデンサ加速度計または櫛歯型駆動加速度計としても知られている。櫛歯型加速度計３１００は、部材３１０２ａおよび３１０２ｂを含み、その上に電極「櫛歯」３１０５ａおよび３１０５ｂがそれぞれ配設される。この例では、部材３１０２ａは、ｘ軸にほぼそって移動するように制約される可動部材である。部材３１０２ａが静止している部材３１０２ｂの方へ移動すると、櫛歯３１０５ａと３１０５ｂとの間のオーバーラップが増大する。したがって、正のｘ方向の部材３１０２ａの運動の結果、櫛歯３１０５ａと３１０５ｂとの間の静電容量が増大する。
図３１Ｂは、櫛歯型駆動およびＳＬＯＴベースの加速度計の性能を示すグラフである。犠牲ギャップの高さおよびプルーフマスの厚さの変更の、容量性ＳＬＯＴおよび櫛歯型ベースの加速度計の感度に対する相対的効果は、図３１Ｂにおいて観察されうる。曲線３１１５は、差し込み図３１５５の櫛歯型ベースの加速度計に対応するが、曲線３１２０は、差し込み図３１６０の櫛歯型ベースの加速度計に対応する。差し込み図３１５５および３１６０は、櫛歯型ベースの加速度計の断面図を示しており、櫛歯は基材の上に示されている。差し込み図３１５５および３１６０は、櫛歯３１０５ａおよび３１０５ｂの寸法および間隔の例も示している。曲線３１２５は、差し込み図３１６５のＳＬＯＴベースの加速度計に対応し、曲線３１３０は、差し込み図３１７０のＳＬＯＴベースの加速度計に対応する。
その結果得られるグラフ３１１０は、開示されているＳＬＯＴトランスデューサのトポロジーが高アスペクト比の構造的特徴の必要がなくても高感度を可能にできることを示している。さらに、ＳＬＯＴベースの加速度計の実装では、特徴の大きさが大きい櫛歯型駆動デバイスに勝る効率が得られる。水平軸上に示されている最小の横方向の特徴の大きさは、櫛歯型加速度計の場合の櫛歯の幅および間隔ならびにＳＬＯＴベースの加速度計の場合のスロットの幅を指す。垂直軸上の特定のスケール係数は、プルーフマスの１００ｎｍの横方向並進に応答して生じる加速度計の単位面積当たりの静電容量の変化を指す。比較的大きな最小の横方向の特徴の大きさ（ここで、最小の横方向の特徴の大きさは６ミクロンより大きい）については、ＳＬＯＴベースの加速度計の両方の例がもたらす単位面積当たりの静電容量の変化は、櫛歯型加速度計よりも大きい。１ミクロンのギャップを有するＳＬＯＴベースの加速度計では、すべての示されている最小の横方向の特徴の大きさについて単位面積当たりの静電容量の変化は大きくなる。
図３２は、スルースロットを含む、さまざまな深さのスロットを有するＳＬＯＴベースの加速度計の性能を示すグラフであり、このスロットはプルーフマスを完全に貫通している。曲線３２０５、３２１０、３２１５、および３２２０は、スロットがプルーフマス内に部分的に入り込んでいる、プルーフマスがブラインドスロットを含む、差し込み図３２５０に対応している。曲線３２０５、３２１０、３２１５、および３２２０は、そのようなブラインドスロットの増大する深さに対応している。曲線３２２５は、プルーフマスがスルースロットを含む、差し込み図３２６０に対応している。
図３２に示されているように、ＳＬＯＴベースの平面内加速度計のうちのいくつかの性能は、プルーフマス内のスルースロットをブラインドスロットで置き換えることによって向上しうる。プルーフマスを完全に貫通するスロットを、プルーフマスを完全には貫通しないスロットで置き換えることにより、必要なメッキアスペクト比（スロットの高さ対幅の比）を小さくすることができる。プルーフマスの面密度を高くすることで、与えられたセンサー領域に対する感度を改善することができる。したがって、スロットを比較的狭くしても、与えられた領域に対する加速度計の感度を改善することができる。シミュレーション結果から、空気で満たされた溝がプルーフマスと下にある電極との間のギャップの深さの少なくとも２倍である場合に感度（ΔＣ／Δｘ）が失われることは本質的に一切ないと判断された。感度は、オプションの溝充填誘電体の誘電率が増大すると減少する。
図３３は、モバイルデバイスにおける１つまたは複数のジャイロスコープもしくは加速度計の使用を伴う方法３３００の段階の概要を示すフロー図の例を示している。いくつかのこのようなモバイルデバイスのコンポーネントについて、図４７Ａおよび４７Ｂを参照しつつ以下で説明する。これらのモバイルデバイスは、ディスプレイ、ディスプレイと通信するように構成されているプロセッサ、およびプロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスを含みうる。プロセッサは、画像データを処理するように構成されうる。
しかし、プロセッサ（および／または別のそのようなコンポーネントもしくはデバイス）は、１つまたは複数の加速度計および／またはジャイロスコープと通信するようにも構成されうる。プロセッサは、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータを処理し、解析するように構成されうる。いくつかの実装では、モバイルデバイスは、直線自由度３および回転自由度３を含む、自由度６に対応する運動に応答する慣性センサーをまとめて備える加速度計およびジャイロスコープを含みうる。
ブロック３３０１では、プロセッサは、通常の表示オペレーションを行うようにディスプレイを制御しうる。角回転または直線加速度が検出されると（ブロック３３０５）、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータがプロセッサに供給されうる（ブロック３３１０）。ブロック３３１５で、プロセッサは、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータに応答するかどうかを判定する。例えば、プロセッサは、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータによって、角回転もしくは直線加速度が加速度の所定の閾値レベルより大きいことが示されない限り、応答を一切行わないと決定しうる。ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータが、所定の閾値より大きい値を示さない場合、プロセッサは、例えば、図２から５Ｂを参照しつつ上で説明されているように、通常の表示オペレーションを行うプロシージャに従ってディスプレイを制御しうる。
しかし、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータが、所定の閾値より大きい値を示す場合（またはプロセッサが、応答が必要であると別の基準に従って判定した場合）、プロセッサは、少なくとも一部は、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータに従ってディスプレイを制御する（ブロック３３２０）。例えば、プロセッサは、加速度計のデータに従ってディスプレイの状態を制御しうる。プロセッサは、例えば、モバイルデバイスが落とされたか、または落ちつつあることを加速度計のデータが示すかどうかを判定するように構成されうる。プロセッサは、ディスプレイが落とされたか、または落ちつつあることを加速度計のデータが示すときにディスプレイの状態を制御して損傷を防ぐか、または軽減するようにさらに構成されうる。
モバイルデバイスが落とされたことを加速度計のデータが示している場合、プロセッサはまた、そのような加速度計のデータをメモリ内に保存しうる。プロセッサは、モバイルデバイスが落とされたことを加速度計のデータが示すときに加速度計のデータに関連する時刻データを保存するようにも構成されうる。例えば、モバイルデバイスは、ネットワークインターフェースも含みうる。プロセッサは、ネットワークインターフェースを介してタイムサーバーから時刻データを取得するように構成されうる。あるいは、モバイルデバイスは内部クロックを含みうる。
あるいは、またはそれに加えて、プロセッサは、加速度計のデータおよび／またはジャイロスコープのデータに従ってゲームのディスプレイを制御するように構成されうる。例えば、加速度計のデータおよび／またはジャイロスコープのデータは、ゲームをしているときの使用者とモバイルデバイスとの相互のやり取りの結果得られうる。使用者の相互のやり取りは、例えば、ディスプレイ上に提示されているゲーム画像に対する応答であってもよい。
あるいは、またはそれに加えて、プロセッサは、ジャイロスコープのデータまたは加速度計のデータに従ってディスプレイの向きを制御するように構成されうる。プロセッサは、例えば、使用者がモバイルデバイスを新しいデバイスの向きに回転したと判定し、その新しいデバイスの向きに応じてディスプレイを制御しうる。プロセッサは、モバイルデバイスの異なる部分が上を向いているときに表示されている画像がモバイルデバイスの回転もしくは方向に従ってその向きを変更すべきであると決定しうる。
次いで、プロセッサは、プロセス３３００が続くかどうかを判定しうる（ブロック３３２５）。例えば、プロセッサは、使用者がデバイスの電源を切ったかどうか、所定の時間内に使用者の入力がなかったことでデバイスが「スリープモード」に入るべきかどうかなどを判定しうる。プロセス３３００が続く場合、プロセス３３００は、ブロック３３０１に戻りうる。そうでない場合、プロセスは、終了する（ブロック３３３０）。
次に、加速度計および関連する装置を製作するためのプロセスの一例を、図３４から４０Ｃを参照しつつ説明することにする。図３４は、加速度計を製作する方法の概要を示すフロー図の一例を示している。図３５Ａから３９Ｂは、製作プロセスのさまざまな段階における、基材、加速度計の一部、および加速度計をパッケージングし、加速度計と電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面の例を示している。図４０Ａから４０Ｃは、ＭＥＭＳダイおよび集積回路を含むデバイスを形成するプロセスにおけるさまざまなブロックの断面図の例を示している。
図３４を参照して、方法３４００のいくつかのオペレーションを説明する。方法３４００のプロセスフローにより、例えば、ＭＥＭＳデバイス（または同様のデバイス）を大面積ガラスパネルなどの大面積基材上に形成する能力を有する設備で第１の一組のオペレーションを実行することができる。このような設備は、１１００ｍｍ×１３００ｍｍの基材上にデバイスを製作する能力を有する第５世代生産ライン、または１５００ｍｍ×１８５０ｍｍの基材上にデバイスを製作する能力を有する第６世代生産ラインとすることができる。
したがって、ブロック３４０１において、パススルーメタライゼーションおよび加速度計電極が、この例では大面積ガラス基材である、大面積基材上に形成される。ブロック３４０５において、加速度計および関連する構造物に対する複数の特徴が、大面積基材上に形成される。いくつかの実装では、数十万以上のそのようなデバイスの特徴が、単一の大面積基材上に形成されうる。いくつかの実装では、加速度計およびジャイロスコープは、１辺約１ｍｍ未満から１辺３ｍｍまでの範囲の、またはそれ以上のダイ大きさを有しうる。関連する構造物としては、例えば、電極、電気パッド、カプセル封入用の構造物（シールリング構造物など）などを含みうる。このようなプロセスの例について、図３５Ａから３８Ｄを参照しつつ以下で説明する。
図３４のブロック３４１０において、部分的製作済みの加速度計および他のデバイスをその後の電気メッキプロセスの実行のために準備する。図３８Ａを参照しつつ以下で説明されているように、ブロック３４１０は、ニッケル、ニッケル合金、銅、またはクロム／金などのシード層の成膜、およびその後のメッキのための高アスペクト比リソグラフィ材料の厚い層の形成を伴いうる。
方法３４００によれば、加速度計および他の構造物は、大面積ガラス基材上に部分的にのみ製作されている。この部分的製作済みである理由の１つは、第４世代または第５世代の基材大きさすら処理することが可能なメッキ設備は今のところわずかしかないことである。しかし、第２世代基材（３５０ｍｍ×４５０ｍｍ）などの、より小さな基材を取り扱うことができるメッキ設備は多数ある。したがって、ブロック３４１５において、加速度計および他の構造物が部分的製作済みである大面積ガラス基材が、電気メッキプロセスのためにいくつかのサブパネルに分割される。
ブロック３４２０において、電気メッキプロセスを実行する。これらのプロセスは、図３８Ｂを参照しつつ以下で説明される。電気メッキプロセスは、いくつかの実装では、それぞれの加速度計のプルーフマス、フレーム、アンカー、および他の構造物の金属の大部分を成膜する段階を伴うものとしてよい。次いで、高アスペクト比リソグラフィ材料を取り除き、犠牲材料を取り除いて、それぞれの加速度計のプルーフマスおよびフレームをリリースしうる（ブロック３４２５）。これらのオペレーションの例について、図３８Ｃから３８Ｄを参照しつつ以下で説明する。
ブロック３４３０は、オプションの加速度計カプセル封入と、さらには個片切断（例えば、ダイシングによる）および他のプロセスを伴う。いくつかの実装では、方法３４００は、集積回路をカプセル封入された加速度計に取り付ける段階、別の基材との電気的接続を形成する段階、成形、および個片切断を伴いうる。これらのプロセスは、図３９Ａから４０Ｃを参照しつつ以下で説明される。
次に図３５Ａを参照して、加速度計を製作するプロセスについてさらに詳しく説明する。図３５Ａは、この例ではガラス基材である、大面積基材３５０５の１つの小さな部分（例えば、数ミリメートルのオーダーの）を通る断面を示す。この段階では、クロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）層などのメタライゼーション層３５１０が、大面積基材３５０５上に成膜されている。Ｃｒおよび／またはＡｕの代わりに、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、ドープシリコン、またはＴｉＷのうちの１つまたは複数などの他の導電性材料を使用しうる。
次いで、メタライゼーション層３５１０のパターン形成およびエッチングを、例えば、図３５Ｂに示されているように実行しうる。この例では、メタライゼーション層３５１０の中心部分に対してパターン形成およびエッチングが行われており、加速度計の一部をなす、電極領域３５１０ｂを形成している。加速度計および／または他のデバイスは、例えば、メタライゼーション領域３５１０ａ間に形成されたキャビティ内に封止されうる。メタライゼーション領域３５１０ａは、そのようなパッケージングの内側からパッケージングの外側への「パススルー」電気的接続部を形成することができる。メタライゼーション領域３５１０ａにより、これらのデバイスとパッケージングの外部にある他のデバイスとの間に電気的接続を形成することもできる。
図３５Ｃは、メタライゼーション層３５１０の上に成膜された誘電体層３５１５を示している。次いで、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４、または別の好適な誘電体であってもよい、誘電体層３５１５のパターン形成およびエッチングを行って、開口部３６０５ａ、３６０５ｂ、３６０５ｃ、および３６０５ｄを誘電体層３５１５を通してメタライゼーション領域３５１０ａまで形成しうる（図３６Ａを参照）。
図３６Ｂに示されている段階において、メタライゼーション層３６１０が誘電体層３５１５上に、また開口部３６０５ａ、３６０５ｂ、３６０５ｃ、および３６０５ｄ内に成膜されている。メタライゼーション層３６１０は、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ、ドープシリコン、またはＴｉＷなどの適切な導電性材料から形成されうる。
次いで、メタライゼーション層３６１０のパターン形成およびエッチングを、図３６Ｃに示されているように実行する。その結果、リード領域３６１５ａおよび３６１５ｂが誘電体層３５１５の表面の上に露出され、またメタライゼーション領域３５１０ａと電気的に接続できるように構成される。同様に、加速度計ベース領域３６２５ａおよび３６２５ｂ（いくつかの実装ではアンカー領域とすることができる）も誘電体層３５１５の表面の上に残り、メタライゼーション領域３５１０ａと電気的に接続できるように構成される。シールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂも、誘電体層３５１５の表面の上にあってもよいが、メタライゼーション領域３５１０ａに電気的に接続されない。図３６Ｄに示されている段階では、誘電体層３５１５は、電極領域３５１０ｂから取り除かれている。
図３７Ａは、犠牲層３７０５が成膜された後の段階を示している。この例では、犠牲層３７０５は、ＭｏＣｒから形成されるが、Ｃｕなどの他の材料も、犠牲層３７０５に使用されうる。図３７Ｂは、犠牲層３７０５のパターン形成およびエッチングが行われた後のプロセスの段階を示している。この段階において、リード領域３６１５ａおよび３６１５ｂ、シールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂ、ならびに加速度計ベース領域３６２５ａおよび３６２５ｂが露出される。犠牲層３７０５の一部は、電極領域３５１０ｂの上に残る。
次いで、部分的製作済みの加速度計および関連する構造物を、電気メッキのために準備する。いくつかの実装では、メッキシード層を、上で説明されているように電気メッキプロセスの前に成膜しうる。シード層は、例えば、スパッタリングプロセスによって形成され、ニッケル、ニッケル合金（ニッケル鉄、ニッケルコバルト、またはニッケルマンガンなど）、銅、またはクロム／金から形成されうる。図３８Ａに示されているように、フォトレジストなどの高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５の厚い層を、その後金属が電気メッキされない領域の上に形成する。高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５は、フォトマスクを通じて選択的に露光され、現像されて電気メッキプロセスにおいてモールドを通してその後メッキされる金属構造物の形状を画成するモールドを形成することができる。いくつかの実装によれば、高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５の層は、数十ミクロンの厚さ、例えば、１０から５０ミクロン以上の厚さである。他の実装では、高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５の層は、例えば、加速度計の望ましい構成に応じて厚くすることも、薄くすることもできる。高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５は、Ｍｉｃｒｏ−Ｃｈｅｍ社が提供するＫＭＰＲ（登録商標）フォトレジストまたはＤｕＰｏｎｔ（登録商標）社が提供するＭＴＦ（商標）ＷＢＲ２０５０フォトレジストなどのさまざまな市販の高アスペクト比リソグラフィ材料のうちのいずれかとしうる。
高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５の厚い層をリード領域３６１５ａおよび３６１５ｂ、シールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂ、ならびにまだ残っている犠牲層３７０５の部分の選択された領域の上に形成することができる。選択された領域は、電気メッキされない犠牲層３７０５の領域である。ギャップ３８１０は、加速度計ベース領域３６２５ａおよび３６２５ｂ、さらには犠牲層３７０５の上の他の領域を露出する。
上述の構造物が部分的形成済みである大面積基材は、電気メッキプロセスの前にいくつかのさらに小さいサブパネルに分割されうる。この例では、大面積ガラス基材はスクライビングされ、割られるが、大面積ガラス基材は、ソーイングまたはダイシングなどによる適切な方法で分割しうる。
図３８Ｂは、厚い金属層３８１５が高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５によって形成された構造物の間の領域内に電気メッキされた後の装置を示している。いくつかの実装では、厚い金属層３８１５は、数十ミクロンの厚さ、例えば、５から５０ミクロンの厚さとしうる。他の実装では、厚い金属層３８１５は、例えば、加速度計の望ましい構成に応じて厚くすることも、薄くすることもできる。この例では、厚い金属層３８１５は、ニッケル合金から形成されているが、他の実装では、厚い金属層３８１５は、メッキされたニッケル、無電解ニッケル、ＣｏＦｅ、Ｆｅ系合金、ＮｉＷ、ＮｉＲｅ、ＰｄＮｉ、ＰｄＣｏ、または他の電気メッキされた材料で形成されうる。いくつかの実装では、もっぱら腐食耐性のために、薄い金層が厚い金属層３８１５上に成膜されうる。
図３８Ｃは、厚い金属層３８１５の成膜および高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５の除去を示している。高アスペクト比リソグラフィ材料３８０５を取り除くと、リード領域３６１５ａおよび３６１５ｂ、シールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂ、ならびに犠牲層３７０５の選択された領域が露出する。次いで、犠牲層３７０５を、例えば、ウェットエッチングプロセスまたはプラズマエッチングプロセスによってエッチングし、例えばモリブデンもしくは、モリクロムの犠牲層にＸｅＦ２を、または銅犠牲層には銅エッチャントを使用して、加速度計３８５０（図３８Ｄを参照）の可動領域３８４０をリリースすることができる。ニッケル合金、Ｃｒ、またはＡｕのエッチングなしでＣｕを選択的にエッチングするＣｕのウェットエッチングは、例えば、過酸化水素と酢酸との組み合わせを使用することによって、またはプリント回路基板業界で一般に使用されているアンモニア性Ｃｕエッチャントを使用することによって実行されうる。可動領域３８４０は、例えば、上で説明されているようなプルーフマスおよび／またはフレームを含みうる。加速度計３８５０の動作中に、ギャップ３８６０の運動は、電極３５１０ｂによって検出される静電容量の変化を誘起しうる。
図３９Ａは、一例によるその後のカプセル封入プロセスの結果を示している。ここで、加速度計３８５０をカプセル封入するために、カバー３９０５がシールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂに取り付けられている。いくつかの実装では、カバー３９０５は、ガラス製カバー、金属製カバーなどであってよい。カバー３９０５は、別の基材上に形成された複数のカバーのうちの１つとすることができる。この例では、カバーは、加速度計３８５０の周りにエンクロージャを形成することができる複数のカバー部分３９０５ａを含む。この例では、カバー部分３９０５ａは、カバー領域３９０５ｂによって接続される。カバー部分３９０５は、例えば、ハンダ付けもしくは共晶接合プロセスによって、またはエポキシなどの接着剤によってシールリング領域３６２０ａおよび３６２０ｂに取り付けられうる。いくつかの実装では、カバー部分３９０５ａは、加速度計３８５０を完全に取り囲みうるが、他の実装では、カバー部分３９０５ａは、加速度計３８５０を部分的にのみ取り囲みうる。この例では、リード領域３６１５ａおよび３６１５ｂはカバー３９０５によってカプセル封入された領域の外側に残り、これにより、加速度計３８５０に容易に電気的に接続することができる。
いくつかの実装では、カバー３９０５の一部分を取り除いてもよい。例えば、カバー領域３９０５ｂの少なくとも一部は、リード領域３６１５ａおよび３６１５ｂへのアクセスがしやすくなるように（例えば、ダイシングプロセスによって）取り除きうる（図３９Ｂを参照）。その結果得られるカプセル封入された加速度計３９１０の厚さも、必要ならば縮小しうる。この例では、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスを使用して、基材３５０５を薄くしている。いくつかの実装では、カプセル封入された加速度計３９１０の全体的厚さを、１ｍｍ未満、より具体的には０．７ｍｍ以下に薄くしうる。その結果得られるカプセル封入された加速度計３９１０は、例えばダイシングによって、個片切断されうる。
図４０Ａは、カプセル封入された加速度計３９１０と集積回路４００５とを組み合わせ、両方のデバイスを、この例ではプリント基板である、別の基材４０１５に取り付けることによって形成される装置を示している。この図示では、集積回路４００５は、ハンダ付けプロセス（ハンダ層４０１０を参照）によってカプセル封入された加速度計３９１０に取り付けられる。同様に、カプセル封入された加速度計３９１０は、ハンダ付けプロセス（ハンダ層４０２０を参照）によって基材４０１５に取り付けられる。あるいは、エポキシなどの接着剤によって、集積回路４００５を加速度計３９１０に取り付けうる。
図４０Ｂは、集積回路４００５とカプセル封入された加速度計３９１０との間、ならびにカプセル封入された加速度計３９１０と基材４０１５との間を電気的に接続するために使用される、ワイヤボンド４０２５を示している。代替的実装では、カプセル封入された加速度計３９１０は、表面実装によって電気的接続部を形成するように構成された基材３９０５を通るビアを含みうる。
図４０Ｃに示されている段階において、集積回路４００５およびカプセル封入された加速度計３９１０は、ポリマーなどの誘電体材料、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）などの射出成形材料、ＳｉＯ２、またはＳｉＯＮであってよい、保護材料４０３０でカプセル封入されている。この例では、基材４０１５は、プリント基板または他の装置上に搭載されるように構成された電気的コネクタ４０３５を含む。したがって、その結果得られるパッケージ４０４０は、表面実装技術で使用できるように構成されている。
次に、ジャイロスコープおよび関連する装置を製作するためのプロセスの一例を、図４１から４６Ｂを参照しつつ説明することにする。図４１は、ジャイロスコープおよび関係する構造物を製作するプロセスの概要を示すフロー図の例を示している。図４２Ａから４６Ｂは、図４１に概要が示されているプロセスのさまざまな段階における、基材、ジャイロスコープの一部、およびジャイロスコープをパッケージングし、ジャイロスコープと電気的に接続するための構造物のいくつかの部分を通る断面図の例を示している。
図４１を参照して、方法４１００のいくつかのオペレーションを説明する。方法４１００のプロセスフローにより、ＭＥＭＳおよび同様のデバイスを大面積ガラスパネルなどの大面積基材上に形成する能力を有する設備で第１の一組のオペレーションを実行することができる。このような設備は、例えば、第５世代生産ラインまたは第６世代生産ラインでありうる。したがって、ブロック４１０５において、多数のジャイロスコープの特徴および関連する構造物が、大面積基材上に形成される。例えば、数十万以上のそのような構造物を大面積基材上に製作することが可能である。関連する構造物は、例えば、電極、電気パッド、カプセル封入用の構造物（シールリング構造物など）などを含みうる。このようなプロセスの例について、図４２Ａから４４Ｂを参照しつつ以下で説明する。
図４１のブロック４１１０において、部分的製作済みのジャイロスコープおよび他のデバイスをその後の電気メッキプロセスの実行のために準備する。図４４Ｂおよび４４Ｃを参照しつつ以下で説明されているように、ブロック４１１０は、メッキシード層の成膜、およびフォトレジストなどの高アスペクト比リソグラフィ材料の厚い層の形成を伴いうる。
方法４１００によれば、ジャイロスコープおよび他の構造物は、大面積ガラス基材上に部分的にのみ製作されている。この部分的製作済みである理由の１つは、第４世代または第５世代の基材大きさを処理することが可能なメッキ設備は今のところわずかしかないことである。しかし、第２世代基材などの、より小さな基材を取り扱うことができるメッキ設備は多数ある。したがって、ブロック４１１５において、ジャイロスコープおよび他の構造物が部分的製作済みである大面積ガラス基材が、電気メッキプロセスのためにいくつかのサブパネルに分割される。
ブロック４１２０において、電気メッキプロセスを実行する。これらのプロセスは、図４５Ａを参照しつつ以下で説明される。電気メッキプロセスは、いくつかの実装では、それぞれのジャイロスコープのプルーフマス、フレーム、および他の構造物の金属の大部分を成膜する段階を伴うものとしてよい。次いで、高アスペクト比リソグラフィ材料を取り除き、犠牲材料を取り除いて、それぞれのジャイロスコープのプルーフマスおよびフレームをリリースしうる（ブロック４１２５）。これらのオペレーションの例について、図４５Ｂから４６Ａを参照しつつ以下で説明する。
ブロック４１３０は、ジャイロスコープカプセル封入と、さらには個片切断（例えば、ダイシングによる）および他のプロセスを伴いうる。これらのプロセスは、図４６Ｂを参照しつつ以下で説明される。
図４２Ａは、この例ではガラス基材である、大面積基材４２００を通る断面を示す。大面積ガラス基材４２００は、この上に成膜される、この例ではＣｒ／Ａｕ層である、メタライゼーション層４２０５を有する。クロムおよび／または金の代わりに、Ａｌ、ＴｉＷ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、またはＭｎとのニッケル合金、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ａｕ、またはドープシリコンなどの他の導電性材料を使用しうる。メタライゼーション層４２０５のパターン形成およびエッチングを、例えば、図４２Ａに示されているように実行しうる。メタライゼーション層４２０５は、シールリングの内側からシールリングの外側への「パススルー」電気的接続部を形成するために使用することができる。ジャイロスコープおよび／または他のデバイスは、例えば、パッケージングの内側のキャビティ内に封止されうる。メタライゼーション層４２０５により、これらのデバイスとパッケージングの外部にある他のデバイスとの間に電気的接続を形成することもできる。
図４２Ｂは、メタライゼーション層４２０５の上に成膜されたＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、または他の誘電体材料などの誘電体層４２１５を示している。次いで、誘電体層４２１５をエッチングして、誘電体層４２１５を通りメタライゼーション層４２０５に達する開口部４２２０ａ、４２２０ｂ、および４２２０ｃを形成しうる。
図４２Ｃは、犠牲層４２２５が成膜された後の段階を示している。この例では、犠牲層４２２５は、ＭｏＣｒから形成されるが、銅または成膜された非晶質もしくは多結晶シリコンなどの他の材料も、犠牲層４２２５に使用されうる。図４２Ｄは、犠牲層４２２５のパターン形成およびエッチングが行われた後に残っている犠牲層４２２５の領域を示している。
図４３Ａは、誘電体層４３０５が犠牲層４２２５上に成膜された後の段階を示している。さらに、誘電体層４３０５は、パターン形成およびエッチングが済んでいる。図４３Ｂでは、次いで、メタライゼーション層４３１０が成膜され、パターン形成され、エッチングされる。この例では、メタライゼーション層４３１０は、アンカー領域４３１５内のメタライゼーション層４２０５と接触している。
図４３Ｃには、成膜され、パターン形成され、エッチングされた圧電膜４３２０の一例が示されている。この例では、圧電膜４３２０は、窒化アルミニウムから形成されるが、ＺｎＯまたはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの他の圧電性材料を使用しうる。図４３Ｄでは、メタライゼーション層４３２５が成膜され、パターン形成され、エッチングされる。ここで、メタライゼーション層４３２５は、実装に応じて、圧電駆動電極または圧電感知電極とすることができる、電極４３３０の最上層を形成する。
図４４Ａには、成膜され、パターン形成され、エッチングされた誘電体層４４０５の一例が示されている。この段階で、誘電体層４４０５は、アンカー領域４３１５および電極４３３０に隣接する領域を除き、図４４Ａに示されている大半の領域から取り除かれる。
この段階で、部分的製作済みジャイロスコープコンポーネントおよび関連する構造物を１つまたは複数の電気メッキプロセスのために準備することができる。図４４Ｂは、電気メッキプロセスの前に成膜することができるニッケル、ニッケル合金、銅、またはクロム／金などのメッキシード層４４０５の一例を示している。図４４Ｃに示されているように、メッキシード層４４０５が成膜された後、厚いフォトレジストなどの高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０の厚い層を、プルーフマス領域４４１５とフレーム領域４４２０との間に形成することができる。いくつかの実装によれば、高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０の層は、数十ミクロンの厚さ、例えば、４０から５０ミクロンの厚さである。他の実装では、高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０の層は、例えば、ジャイロスコープの望ましい構成に応じて厚くすることも、薄くすることもできる。高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０は、Ｍｉｃｒｏ−Ｃｈｅｍ社が提供するＫＭＰＲ（登録商標）フォトレジストまたはＤｕＰｏｎｔ（登録商標）社が提供するＭＴＦ（商標）ＷＢＲ２０５０フォトレジストなどのさまざまな市販の高アスペクト比リソグラフィ材料のうちのいずれかとしうる。高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０の厚い層は、フレーム領域４４２０とシールリング領域４４２５との間に、さらにはシールリング領域４４２５と電気パッド領域４４３０との間に形成することもできる。高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０は、好適なフォトマスクを使って露光され、現像されて、その後形成される電気メッキされた金属構造物の形状を画成しうる。
上で指摘されているように、上述の構造物が部分的形成済みである大面積基材は、電気メッキプロセスの前にさらに小さいサブパネルに分割されうる。この例では、大面積ガラス基材はスクライビングされ、割られるが、大面積ガラス基材は、（ダイシングなどによる）適切な方法で分割しうる。
図４５Ａに示されているように、厚い金属層４５０５が高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０の間の領域内に電気メッキされうる。この例では、厚い金属層４５０５は、ニッケル合金から形成されているが、他の実装では、厚い金属層４５０５は、ニッケルまたはコバルト鉄、ニッケルタングステン、パラジウムニッケル、またはパラジウムコバルトなどの他のメッキされた金属合金から形成されうる。ここで、もっぱら厚い金属層４５０５の腐食耐性のために、薄い金層４５１０が厚い金属層４５０５上に成膜される。金層４５１０も、電気メッキプロセスによって形成されうる。
図４５Ｂに示されているように、これらの金属層が成膜された後、高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０を厚い金属層４５０５が成膜されている領域の間から取り除くことができる。高アスペクト比リソグラフィ材料４４１０を取り除くことで、その後犠牲材料４２２５を露出させるためにエッチングで取り去りうる、シード層４４０５の部分が露出される。図４６Ａは、プルーフマス４６０５およびフレーム４６１０をリリースするために、例えば、ウェットエッチングプロセスまたはプラズマエッチングプロセスによってエッチングされる犠牲材料４２２５を示している。
図４６Ｂは、一例によるカプセル封入プロセスの結果を示している。ここで、ジャイロスコープ４６２５をカプセル封入するために、カバー４６１５がシールリング４６２０に取り付けられている。いくつかの実装では、カバー４６１５は、ガラス製カバー、金属製カバーなどであってよい。カバー４６１５は、例えば、ハンダ付けプロセスまたはエポキシなどの接着剤によってシールリング４６２０に取り付けられうる。電気パッド４６３０は、カバー４６１５によってカプセル封入された領域の外側に残り、これにより、メタライゼーション層４２０５を介してジャイロスコープ４６２５に容易に電気的に接続することができる。
この例の製造プロセスの結果製作されるジャイロスコープ４６２５は、例えば、図１２に示され、上で説明されている駆動フレームｘ軸ジャイロスコープ１２００に対応するものとしてよい。ジャイロスコープ４６２５のアンカー４６３５は、図１２に示されている中心アンカー１２０５と対応しうる。電極４３３０は、図１２に示されている駆動電極１２１５と対応しうる。プルーフマス４６０５は、図１２の駆動フレーム１２１０と対応しうるが、フレーム４６１０は、図１２のプルーフマス１２２０と対応しうる。
別の例として、ジャイロスコープ４６２５は、図２０Ａおよびこれ以降の図に示されているｚ軸ジャイロスコープ２０００と対応しうる。ジャイロスコープ４６２５のアンカー４６３５は、図２０Ａおよびそれ以降の図に示されている中心アンカー２００５と対応しうる。電極４３３０は、感知電極２０２０ａ〜ｄのうちの１つと対応しうる。プルーフマス４６０５は、図２０Ａの感知フレーム２０１０と対応しうるが、フレーム４６１０は、図２０Ａの駆動フレーム２０３０と対応しうる。
ジャイロスコープおよび加速度計を製作するプロセスは、別々に説明されているけれども、多数の両方のタイプのデバイスを、そうする必要があれば同じ大面積基材上に形成してもよい。本明細書で説明されている加速度計は、例えば、ジャイロスコープを製作するためのプロセスのサブセットを使用することによって形成されうる。例えば、本明細書で説明されている加速度計は、圧電駆動電極もしくは圧電感知電極を必要としない。したがって、そのような加速度計を製作するときには、圧電層は不要である。加速度計およびジャイロスコープが同じ大面積基材上に製作されている場合、加速度計部分は、圧電層が成膜され、パターン形成され、エッチングされるときにマスクから外されうる。
いくつかの実装では、本明細書で説明されているジャイロスコープおよび加速度計は、これらの製作するために異なる厚さの犠牲材料を使用しうる。例えば、加速度計の電極とプルーフマスとの間のギャップを、いくつかの実装では、プルーフマスとジャイロスコープのメタライゼーション層との間のギャップより大きくしうる。銅を犠牲材料として使用するいくつかの実装では、犠牲層の厚さのこの違いは、加速度計が製作される領域のみの銅シード層上に銅をメッキすることによって生じうる。
いくつかのジャイロスコープの実装では、ジャイロスコープを真空中でカプセル封入しうるが、加速度計は、真空中でカプセル封入する必要はない。いくつかの実装では、カプセル封入された加速度計内にガスを入れる段階は、減衰をもたらすので、実際に有益な場合がある。したがって、いくつかの実装では、ジャイロスコープと加速度計の両方を大面積基材上に製作するときに、２つの異なるカプセル封入プロセスを使用しうる。一方のカプセル封入プロセスをほぼ真空中で実行しうるが、他のプロセスは、真空中で実行されない。他の実装では、単一のカプセル封入プロセスをほぼ真空中で実行しうる。カプセル封入された加速度計は、このプロセスにおいて部分的に開かれたままにされうるので、ガスは、その後、カプセル封入された加速度計のパッケージング内に入る可能性がある。加速度計のパッケージングは、そうする必要があればその後のプロセスで（例えば、ハンダで）完全に閉じることも可能である。
図４７Ａおよび４７Ｂは、複数の干渉変調器を含む表示デバイス４０を示すシステムブロック図の例を示している。例えば、表示デバイス４０は、セルラー方式電話または携帯電話とすることができる。しかし、表示デバイス４０の同じコンポーネントまたはそのわずかに異なる変更形態は、テレビ、電子書籍リーダー、およびポータブルメディアプレーヤーなどのさまざまな種類の表示デバイスをも示している。
表示デバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４５、入力デバイス４８、およびマイクロホン４６を含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む、さまざまな製造プロセスのどれかで形成することができる。それに加えて、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、またはこれらの組み合わせを含む、さまざまな材料のいずれかで作りうる。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、画像、もしくはシンボルを含む、他の取り外し可能な部分と交換しうる取り外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
ディスプレイ３０は、本明細書で説明されているように、双安定またはアナログディスプレイを含む、さまざまなディスプレイのうちのどれであってもよい。ディスプレイ３０は、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の真空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することもできる。それに加えて、ディスプレイ３０として、本明細書で説明されているように、干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
表示デバイス４０のコンポーネントが、図４７Ｂに概略として示されている。表示デバイス４０は、ハウジング４１を含み、少なくとも中に部分的に封入されている追加のコンポーネントを含むことができる。例えば、表示デバイス４０は、送受信部４７に結合された、アンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。送受信部４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサは調整用ハードウェア５２に接続される。調整用ハードウェア５２は、信号を調整するように構成されうる（例えば、信号のフィルタリングを行う）。調整用ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロホン４６に接続される。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合され、さらにディスプレイアレイ３０に結合される。電源５０は、特定の表示デバイス４０の設計により必要に応じてすべてのコンポーネントに電力を供給することができる。
ネットワークインターフェース２７は、アンテナ４３および送受信部４７を含み、表示デバイス４０は、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。ネットワークインターフェース２７は、例えば、プロセッサ２１のデータ処理要件を緩和するいくつかの処理能力を有していてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信を行うことができる。いくつかの実装では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ １６．１１（ａ）、（ｂ）、もしくは（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ １６．１１規格、またはＩＥＥＥ ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、もしくはｎを含む、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号の送受信を行う。いくつかの他の実装では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に従ってＲＦ信号の送受信を行う。携帯電話の場合、アンテナ４３は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、ｌｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ａ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または３Ｇまたは４Ｇ技術を使用するシステムなど、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知られている信号を受信するように設計されている。送受信部４７は、プロセッサ２１によって受信され、さらに操作されうるようにアンテナ４３から受信された信号を前処理することができる。送受信部４７は、アンテナ４３を介して表示デバイス４０から送信されうるようにプロセッサ２１から受信された信号を処理することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７を介して、例えばタイムサーバーから、時刻データを取得するように構成されうる。
いくつかの実装では、送受信部４７は、受信部で置き換えることができる。それに加えて、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送信される画像データを格納または生成することができる、画像ソースで置き換えることができる。プロセッサ２１は、表示デバイス４０の全体的オペレーションを制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを処理して、未加工画像データに、または未加工画像データに容易に処理でき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、またはフレームバッファ２８に送信して、格納することができる。未加工データは、典型的には、画像内の任意の位置における画像特性を識別する情報のことである。例えば、このような画像特性としては、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
プロセッサ２１は、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含み、表示デバイス４０のオペレーションを制御することができる。調整用ハードウェア５２は、信号をスピーカー４５に送り、マイクロホン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルターを含むものとしてよい。調整用ハードウェア５２は、表示デバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってよく、またはプロセッサ２１もしくは他のコンポーネント内に組み込まれうる。
いくつかの実装では、表示デバイス４０は、１つまたは複数のジャイロスコープおよび／または加速度計７５を含むものとしてよい。このようなジャイロスコープおよび／加速度計７５は、例えば、ほぼ本明細書で説明されているとおりのものでよく、また本明細書で説明されているプロセスに従って製作されうる。ジャイロスコープおよび／または加速度計７５は、ジャイロスコープのデータまたは加速度計のデータをプロセッサ２１に供給するために、プロセッサ２１と通信するように構成されうる。したがって、表示デバイス４０は、ジャイロスコープのデータおよび／または加速度計のデータの使用に関係する上述の方法のうちのいくつかを実行することができるものとしてよい。さらに、そのようなデータは、表示デバイス４０のメモリ内に格納されうる。
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１から、またはフレームバッファ２８から直接的にプロセッサ２１によって生成された未加工画像データを受け取り、アレイドライバ２２への送信の高速化のためその未加工画像データを適宜再フォーマットすることができる。いくつかの実装では、ドライバコントローラ２９は、未加工画像データを、ラスター方式と同様のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットし、ディスプレイアレイ３０上の走査に適した時間順序を有するようにできる。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に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、スタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられることが多いけれども、そのようなコントローラは、多くの方法で実装されうる。例えば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはソフトウェアとしてプロセッサ２１内に埋め込まれるか、またはアレイドライバ２２とともにハードウェア内に完全に集積化されうる。
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け取り、ビデオデータを、毎秒何回もディスプレイの画素のｘ−ｙマトリクスから来る数百およびときには数千（またはそれ以上）ものリードに印加される並列の一組の波形に再フォーマットすることができる。
いくつかの実装において、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明されている種類のディスプレイのどれにも適したものである。例えば、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（例えば、ＩＭＯＤコントローラ）とすることができる。それに加えて、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（例えば、ＩＭＯＤディスプレイドライバ）とすることができる。さらに、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイ）とすることができる。いくつかの実装では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化することが可能である。このような実装は、携帯電話、腕時計、および他の小面積のディスプレイなどの集積度の高いシステムにおいて一般的なものである。
いくつかの実装では、入力デバイス４８は、例えば、使用者が表示デバイス４０のオペレーションを制御することができるように構成することができる。入力デバイス４８として、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話用キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチスクリーン、または感圧もしくは感熱メンブレンを含むことができる。マイクロホン４６は、表示デバイス４０用の入力デバイスとして構成することができる。いくつかの実装では、マイクロホン４６を通じての音声コマンドを、表示デバイス４０のオペレーションの制御に使用することができる。
電源５０は、当技術分野で知られているようなさまざまなエネルギー蓄積デバイスを含むものとしてよい。例えば、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であるものとしてよい。電源５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、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であるものとしてよい。電源５０は、壁コンセントから電力を受けるようにも構成することができる。
いくつかの実装では、電子表示システム内の複数の場所に配置することができるドライバコントローラ２９に、制御プログラム機能が備えられる。いくつかの他の実装では、アレイドライバ２２に、制御プログラム機能が備えられる。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コンポーネントで、及びさまざまな構成により実装されうる。
本明細書で開示されている実装に関して説明されているさまざまな例示的な論理機能、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組み合わせとして実装されうる。ハードウェアとソフトウェアの交換可能性は、機能性に関して一般的に説明されており、また上述のさまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびプロセスにおいて示されている。このような機能がハードウェアまたはソフトウェアで実装されるかどうかは、特定の応用例とシステム全体に課される設計制約とによって決まる。
本明細書で開示されている態様に関して説明されているさまざまな例示的な論理回路、論理ブロック、モジュール、および回路を実装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、汎用シングルまたはマルチチッププロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または本明細書で説明されている機能を実行するように設計されているこれらの任意の組み合わせにより実装または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであるか、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ってよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または他のそのような構成としても実装されうる。いくつかの実装では、特定のプロセスおよび方法は、与えられた機能専用の回路によって実行されうる。
１つまたは複数の態様において、説明されている機能は、本明細書において開示されている構造およびその構造上同等のものを含む、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、またはこれらの組み合わせで実装されうる。本明細書で説明されている発明対象の実装は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、つまり、データ処理装置による実行のため、またはデータ処理装置のオペレーションを制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令からなる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。
本明細書で開示されている実装に関して説明されているさまざまな例示的な論理機能、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組み合わせとして実装されうる。ハードウェアとソフトウェアの交換可能性は、機能性に関して一般的に説明されており、また上述のさまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびプロセスにおいて示されている。このような機能がハードウェアまたはソフトウェアで実装されるかどうかは、特定の応用例とシステム全体に課される設計制約とによって決まる。
本明細書で開示されている態様に関して説明されているさまざまな例示的な論理回路、論理ブロック、モジュール、および回路を実装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、汎用シングルまたはマルチチッププロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または本明細書で説明されている機能を実行するように設計されているこれらの任意の組み合わせにより実装または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであるか、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ってよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または他のそのような構成としても実装されうる。いくつかの実装では、特定のプロセスおよび方法は、与えられた機能専用の回路によって実行されうる。
１つまたは複数の態様において、説明されている機能は、本明細書において開示されている構造およびその構造上同等のものを含む、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、またはこれらの組み合わせで実装されうる。本明細書で説明されている発明対象の実装は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、つまり、データ処理装置による実行のため、またはデータ処理装置のオペレーションを制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令からなる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。
ソフトウェアで実装された場合、これらの機能は、コンピュータ可読媒体上で１つまたは複数の命令もしくはコードとして格納または送信されうる。本明細書で開示されている方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に置くことができるプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実装されうる。コンピュータ可読媒体は、一方の場所から他方の場所にコンピュータプログラムを転送するために使用可能にできる媒体を含むコンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされうる利用可能な媒体であるものとしてよい。例えば、限定はしないが、このようなコンピュータ可読媒体として、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶デバイス、または命令またはデータ構造体の形態で所望のプログラムコードを格納するために使用されうる、またコンピュータによってアクセスされうる他の媒体を含みうる。また、任意の接続を、コンピュータ可読媒体と呼んでも差し支えない。本明細書で使用されているような、「Ｄｉｓｋ」と「Ｄｉｓｃ」（両方とも日本語ではディスク）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、およびブルーレイディスクを含み、「Ｄｉｓｋ」は通常磁気的にデータを再現し、「Ｄｉｓｃ」はレーザーを使って光学的にデータを再現する。上記の組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲に収まらなければならない。それに加えて、方法またはアルゴリズムのオペレーションは、コンピュータプログラム製品に組み込まれうる、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上にコードおよび命令のうちの一方または組み合わせまたはセットとして常駐することができる。
本開示において説明されている実装に対するさまざまな修正は、当業者であればたやすく理解できるであろうし、また本明細書で定義されている一般原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく他の実装にも適用することができる。そのため、本開示は、本明細書に示されている実装に限定されることを意図されておらず、本明細書で開示されている請求項、原理、および新規性のある特徴と一致する最も広い範囲を適用されるべきである。「例示的な」という単語は、本明細書では、もっぱら「一例、事例、または例示として使用する」ことを意味するために使用される。本明細書で「例示的な」と記述されている実装は、必ずしも、他の実装よりも好ましいか、または有利であると解釈されるものではない。それに加えて、当業者であれば、「上（側）」および「下（側）」という用語は、図の説明をしやすくするために使用されることがあり、適切に向き付けられたページ上の図の向きに対応する相対的位置を示し、ＩＭＯＤ（または他のデバイス）の適切な向きを実装されているとおりに反映しているとは限らないことを直ちに理解するであろう。
別々の実装の背景状況において本明細書で説明されているいくつかの特徴も、単一の実装において組み合わせて実装することができる。逆に、単一の実装の背景状況において説明されているさまざまな特徴は、複数の実装で別々に、または好適な部分的組み合わせで、実装することも可能である。さらに、上ではいくつかの特徴を特定の組み合わせで動作するものとして説明することができ、さらには最初にそのようなものとして請求されうるが、請求されている組み合わせから得られる１つまたは複数の特徴は、場合によっては、組み合わせから切り取られ、また請求された組み合わせは、部分的組み合わせまたは部分的組み合わせの変更形態を対象とするものとすることもできる。
同様に、オペレーションは図面内に特定の順序で示されているが、これは、そのようなオペレーションが図示されている特定の順序で、または順番に実行されること、または例示されているオペレーションが、望ましい結果が得られるように実行されることを要求していると理解されるべきではない。さらに、図面は、フロー図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略として示すことができる。しかし、図示されていない他のオペレーションを、概略として示されている例示的なプロセスに組み込むことができる。例えば、１つまたは複数の追加のオペレーションを、例示されているオペレーションのどれかの前に、後に、同時に、または間に実行することができる。いくつかの状況では、マルチタスクおよび並列処理が有利な場合もある。さらに、上述の実装においてさまざまなシステムコンポーネントが分離しているが、すべての実装においてそのような分離が必要とされていると理解されるべきではなく、また説明されているプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般的に、単一のソフトウェア製品に一体化されうるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされうることは理解されるであろう。さらに、他の実装が以下の請求項の範囲内に収まる。いくつかの場合において、請求項に記載の動作は、異なる順序で実行することができ、それでも、所望の結果が得られる。
１ コモン線
２ コモン線
３ コモン線
１２ 干渉変調器
１３ 矢印
１４ 可動反射層
１４ａ 反射部分層
１４ｂ 支持層
１４ｃ 導電層
１５ 光
１６ 光学スタック
１６ａ 吸収体層、光吸収体
１６ｂ 誘電体
１８ 支柱、支持体
１９ ギャップ、キャビティ
２０ 透明基材
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバ
２３ 黒色マスク構造
２５ 犠牲層
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 ディスプレイアレイ、パネル
３４ 変形可能な層
３５ スペーサー層
４０ 表示デバイス
４１ ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ 送受信部
４８ 入力デバイス
５０ 電源
５２ 調整用ハードウェア
６０ａ 第１のライン時間
６０ｂ 第２のライン時間
６０ｃ 第３のライン時間
６０ｄ 第４のライン時間
６０ｅ 第５のライン時間
６２ 高いセグメント電圧
６４ 低いセグメント電圧
７０ リリース電圧
７２ 高いホールド電圧
７４ 高いアドレス指定電圧
７５ ジャイロスコープおよび／または加速度計
７６ 低いホールド電圧
７８ 低いアドレス指定電圧
８０ 製造プロセス
８２ ブロック
８４ ブロック
８６ ブロック
８８ ブロック
９０ ブロック
９００ ジャイロスコープ
９１０ａ、９１０ｂ 枝部
１０００ ジャイロスコープ
１０００ａ ジャイロスコープ
１００５ 中心アンカー
１０１０ａ〜ｄ 屈曲部
１０１２ａ、１０１２ｂ スロット
１０１５ａ〜ｄ 駆動電極
１０１７ａ 中心線
１０２０ プルーフマス
１０２５ａ〜１０２５ｄ 感知電極
１１０５ａ、１１０５ｂ 側部
１１１０ａ、１１１０ｂ 矢印
１２００ ジャイロスコープ
１２０５ 中心アンカー
１２０７ スロット
１２１０ 駆動フレーム
１２１５ 駆動ビーム
１２１５ａ〜ｄ 駆動ビーム
１２１８ 中心軸
１２２０ プルーフマス
１２２０ａ、１２２０ｂ プルーフマスの側部
１２２５ａ〜ｄ 感知ビーム
１２２６ 遠位端
１２２９、１２１７ スロット
１２３１ 中心線
１３０５ａ 圧電感知電極
１３０５ｂ 圧電感知電極
１３０５ｅ、１３０５ｆ 圧電駆動電極
１５００ ジャイロスコープ
１５０５ａ、１５０５ｂ 一対のアンカー
１５１０ 感知フレーム
１５１０ａ 中心部分
１５１２ テーパー部分
１５１３ 第１の端部
１５１４ 第２の端部
１５１５ 駆動ビーム
１５１５ａ〜ｄ 駆動ビーム
１５１７ スロット
１５２０ａ〜ｄ 感知ビーム
１５２２ スロット
１５２４ スロット
１５２５ リンケージビーム
１５３０ プルーフマス
１６０５ 端部
１６１０ 端部
１７００ ジャイロスコープ
１７０５ａ、１７０５ｂ アンカー
１７１０ 感知フレーム
１７１４ 遠位端
１７１５ 駆動ビーム
１７１７ スロット
１７２０ａ〜ｄ 感知ビーム
１７２２ 広い端部
１７２３ 狭い端部
１７２４ スロット
１７２６ スロット
１７３０ プルーフマス
１９０５ 領域
１９１０ 領域
２０００ ｚ軸ジャイロスコープ
２００５ 中心アンカー
２０１０ 感知フレーム
２０１５ａ〜ｄ 駆動ビーム
２０２０ 感知ビーム
２０２０ａ〜ｄ 感知ビーム
２０３０ 駆動フレーム
２０３０ａ、２０３０ｂ 駆動フレーム部分
２０３５ａ〜ｅ ギャップ
２０３５ｃ スロット
２０４０ａ、２０４０ｂ 屈曲部
２０４５ａ、２０４５ｂ 屈曲部
２０４７ａ、２０４７ｂ 屈曲部
２０５０ａ、２０５０ｂ 電極
２３０５ プルーフマス
２３１０ 電極アレイ
２４００ 加速度計
２４００ａ〜ｃ 加速度計
２４０１ 基材
２４０５ 電極
２４０５ａ〜ｇ 電極
２４１０ 導電性プルーフマス
２４１０ａ〜ｃ 導電性プルーフマス
２４２０ スロット
２４２０ａ、２４２０ｂ スロット
２４２５ 縁
２５００ 加速度計
２５００ａ ｚ軸加速度計
２５１０ 導電性プルーフマス
２５１０ａ 導電性プルーフマス
２５１０ｂ 側部
２５１５ 支持体
２５１５ａ アンカー
２５１５ｂ ピボット
２５２０ 穿孔
２５２５ ねじり屈曲部
２５２５ａ 一対のねじり屈曲部
２５３０ ピボット
２５３０ａ ピボット
２６００ａ、２６００ｃ 加速度計
２６０５ アンカー
２６１０ａ、２６１０ｂ 内側フレーム
２６１２ａ ほぼ静止している部分
２６１２ｂ 静止している部分
２６１４ａ 可動部分
２６１５ａ〜ｄ 屈曲部
２６２０ａ 屈曲部
２６２５ 一対の応力分離スリット
２６７０ 延長部
２７１０ 距離
２８００ ３軸加速度計
２８０５ 長さ
２８１０ 幅
２９１０ 分離フレーム
２９１５ アンカリングフレーム
３０００ グラフ
３１００ 櫛歯型加速度計
３１０２ａ、３１０２ｂ 部材
３１０５ａ、３１０５ｂ 櫛歯型電極
３１１０ グラフ
３１１５ 曲線
３１２０ 曲線
３１２５ 曲線
３１３０ 曲線
３１５５ 差し込み図
３１６０ 差し込み図
３１６５ 差し込み図
３１７０ 差し込み図
３２０５、３２１０、３２１５、３２２０ 曲線
３２２５ 曲線
３２５０ 差し込み図
３２６０ 差し込み図
３３００ 方法
３３００ プロセス
３３０１ ブロック
３３０５ ブロック
３３１０ ブロック
３３１５ ブロック
３３２０ ブロック
３３２５ ブロック
３３３０ ブロック
３４００ 方法
３４０１ ブロック
３４０５ ブロック
３４１０ ブロック
３４１５ ブロック
３４２０ ブロック
３４２５ ブロック
３４３０ ブロック
３５０５ 大面積基材
３５１０ メタライゼーション層
３５１０ａ メタライゼーション領域
３５１０ｂ 電極領域
３５１５ 誘電体層
３６０５ａ、３６０５ｂ、３６０５ｃ、３６０５ｄ 開口部
３６１０ メタライゼーション層
３６１５ａ、３６１５ｂ リード領域
３６２０ａ、３６２０ｂ シールリング領域
３６２５ａ、３６２５ｂ 加速度計ベース領域
３７０５ 犠牲層
３８０５ 高アスペクト比リソグラフィ材料
３８１０ ギャップ
３８１５ 厚い金属層
３８４０ 移動可能な領域
３８５０ 加速度計
３８６０ ギャップ
３９０５ カバー
３９０５ａ カバー部分
３９０５ｂ カバー領域
３９１０ 加速度計
４００５ 集積回路
４０１０ ハンダ層
４０１５ 基材
４０２０ ハンダ層
４０２５ ワイヤボンド
４０３０ 保護材料
４０３５ 電気的コネクタ
４０４０ パッケージ
４１００ 方法
４１０５ａ ブロック
４１１０ ブロック
４１１５ ブロック
４１２０ ブロック
４１２５ ブロック
４１３０ ブロック
４２００ 大面積基材
４２０５ メタライゼーション層
４２１５ 誘電体層
４２２０ａ、４２２０ｂ、４２２０ｃ 開口部
４２２５ 犠牲層
４３０５ 誘電体層
４３１０ メタライゼーション層
４３１５ アンカー領域
４３２０ 圧電膜
４３２５ メタライゼーション層
４３３０ 電極
４４０５ 誘電体層
４４０５ メッキシード層
４４１０ 高アスペクト比リソグラフィ材料
４４１５ プルーフマス領域
４４２０ フレーム領域
４４２５ シールリング領域
４４３０ 電気パッド領域
４５０５ 厚い金属層
４５１０ 金層
４６０５ プルーフマス
４６１０ フレーム
４６１５ カバー
４６２０ シールリング
４６２５ ジャイロスコープ
４６３０ 電気パッド
４６３５ アンカー

Claims (25)

  1. 中央アンカー、
    前記中央アンカーの周囲に配設された感知フレーム、
    前記感知フレームを前記中央アンカーに接続するように構成された複数の感知ビーム、
    前記感知フレームの周囲に配設され、前記感知フレームと結合され、第１の側面及び第２の側面を含む、駆動フレーム、
    前記駆動フレームの対向する側面上に配設された複数の駆動ビームであって、前記駆動ビームが、前記駆動フレームの前記第１の側面を、前記駆動フレームのほぼ平面内の第１の軸に沿った第１の方向に駆動するように構成され、前駆駆動ビームが、前記駆動フレームの前記第２の側面を、第２の方向であって前記第１の軸に沿った反対の方向に駆動するように構成される、複数の駆動ビーム、
    前記駆動フレームの駆動運動を前記第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限するようにさらに構成される、駆動フレームサスペンション、並びに
    前記第１の軸と直交する第２の軸の周りの回転に適合するように構成された感知フレームサスペンションであって、前記感知フレームサスペンションが、前記第一の軸に沿った併進運動に抵抗するように構成される、感知フレームサスペンションを備える、ジャイロスコープ。
  2. 前記感知フレームが、前記駆動フレームの駆動運動からほぼ分離された、請求項１に記載のジャイロスコープ。
  3. 前記駆動フレームサスペンションが、前記感知フレームを前記駆動フレームに結合するように構成された複数の屈曲部を含む、請求項１または２に記載のジャイロスコープ。
  4. 前記感知フレームサスペンションが、前記中央アンカーと前記感知フレームとの間に複数のスロットを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  5. 前記複数の感知ビームが、前記第１の軸に沿って前記中央アンカーの第１の側面から延設される第１の感知ビーム対及び前記第１の軸に対してほぼ垂直な第２の軸に沿って前記中央アンカーの第２の側面から延設される第２の感知ビーム対を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  6. 前記複数の駆動ビームが、前記感知フレームの対向する側面上に駆動ビーム対を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  7. 駆動フレーム運動の共振周波数を調整するように構成された静電アクチュエータアレイをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  8. 前記駆動フレームが、前記第１の軸に対してほぼ垂直である軸に沿って形成された複数のスロットを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  9. 前記駆動ビーム及び前記感知ビームが、圧電層を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  10. 前記感知フレーム及び前記駆動フレームの少なくとも１つが、少なくとも一部が、メッキされた金属から形成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のジャイロスコープ。
  11. 前記感知フレームサスペンションが、前記第１の感知ビーム対の第１の感知ビーム、前記第２の感知ビーム対への前記中央アンカー、及び前記第２の感知ビーム対の第２の感知ビームに沿って延設されるスロットを含む、請求項５に記載のジャイロスコープ。
  12. 前記駆動ビーム対が、前記第１の軸に対してほぼ垂直な第２の軸にそって配設される、請求項６に記載のジャイロスコープ。
  13. 前記駆動ビームが、逆位相の電圧を各駆動ビーム対に印加することによって作動されるように構成される、請求項６に記載のジャイロスコープ。
  14. 前記駆動フレームサスペンションが、複数の屈曲部を含み、前記複数の屈曲部の各屈曲部が、駆動ビーム対を前記駆動フレームに結合するように構成される、請求項６に記載のジャイロスコープ。
  15. 前記静電駆動アクチュエータアレイが、前記駆動フレームから前記感知フレームへの直交結合を抑制するように構成される、請求項７に記載のジャイロスコープ。
  16. 中央アンカー手段、
    前記中央アンカー手段の周囲に配設された感知フレーム手段、
    感知運動を検出し、前記感知フレーム手段を前記中央アンカー手段に接続する感知ビーム手段、
    前記感知フレーム手段の周囲に配設され、前記感知フレーム手段に結合され、第１の側面及び第２の側面を含む、駆動フレーム手段、
    前記駆動フレームの前記第１の側面を前記駆動フレーム手段の平面内の第１の軸に沿った第１の方向に駆動し、前記駆動フレームの第２の側面を第２の方向であって前記第１の軸に沿った反対の方向に駆動する駆動手段、
    前記駆動フレーム手段の駆動運動を前記第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限する駆動フレームサスペンション手段、並びに、
    前記第１の軸に対して直交する第２の軸の周囲の回転を可能にし、前記第１の軸に沿った併進運動に抵抗する感知フレームサスペンション手段を備える、ジャイロスコープ。
  17. 前記駆動手段が、前記感知フレーム手段の対向する側面上に配設される、請求項１６に記載のジャイロスコープ。
  18. 前記感知フレーム手段が、前記駆動フレーム手段の駆動運動からほぼ分離された、請求項１６または１７に記載のジャイロスコープ。
  19. ジャイロスコープを製造する方法であって、前記方法が、
    基材上に電極を成膜する段階、
    中央アンカーを形成する段階、
    前記中央アンカーの周囲に配設された感知フレームを形成する段階、
    複数の感知ビームを形成する段階であって、前記感知ビームのそれぞれが、圧電感知電極を含み、前記感知ビームが、前記感知フレームを前記中央アンカーに接続するように構成される、複数の感知ビームを形成する段階、
    前記感知フレームの周囲に配設され、前記感知フレームに結合され、第１の側面及び第２の側面を含む駆動フレームを形成する段階、
    前記感知フレームの対向する側面上に配設された複数の駆動ビームを形成する段階であって、前記駆動ビームが、前記駆動フレームの前記第１の側面を、前記駆動フレームの平面内の第１の軸に沿った第１の方向に駆動するように構成され、前記駆動ビームが、前記駆動フレームの前記第２の側面を、第２の方向であって前記第１の軸に沿った反対の方向に駆動するようにさらに構成される、複数の駆動ビームを形成する段階、
    前記駆動フレームの駆動運動を前記第１の軸に沿ったほぼ直線変位の運動にほぼ制限するように構成された駆動フレームサスペンションを形成する段階、並びに、
    前記第１の軸と直交する第２の軸の周りの回転に適合するように構成された感知フレームサスペンションを形成する段階を備える、方法。
  20. 前記複数の感知ビームを形成する段階が、以下の、
    前記電極に接触する第１の金属層を成膜する段階、
    前記第１の金属層上に圧電層を成膜する段階、
    前記圧電層上に第２の金属層を成膜する段階、及び
    前記第２の金属層上に第３の金属層を電気メッキする段階を含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１の軸に沿った運動を制限する前記感知フレームサスペンションを形成する段階をさらに含む、請求項１９または２０に記載の方法。
  22. 前記中央アンカーを形成するプロセスが、
    犠牲層を貫通エッチングして前記第１の金属層を露出させる段階、
    前記第１の金属層上に酸化物層を成膜する段階、
    前記酸化物層上にシード層を形成する段階、及び
    前記シード層上に前記第３の金属層を電気メッキする段階を含む、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記感知フレームを形成する段階及び前記駆動フレームを形成する段階が、
    駆動フレーム領域と感知フレーム領域との間をエッチングする段階、
    前記駆動フレーム領域と前記感知フレーム領域との間に高アスペクト比フォトレジスト材料を成膜する段階、
    及び前記駆動フレーム領域内及び前記感知フレーム領域内に前記第３の金属層を電気メッキする段階を含む、請求項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記電気メッキに先立って、前記基材を複数のサブパネルに分割する段階をさらに含む、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記感知フレームを形成する段階及び前記駆動フレームを形成する段階がまた、
    前記駆動フレーム領域と前記感知フレーム領域の間の前記高アスペクト比フォトレジスト材料を除去する段階、
    エッチングで前記駆動フレームの下部及び前記感知フレームの下部に配設された犠牲層を露出させる段階、並びに、
    前記犠牲層を除去して前記駆動フレーム及び前記感知フレームをリリースする段階を含む、請求項２３に記載の方法。
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