JP2014529274A - 断面膨張モード共振器 - Google Patents

Abstract

電気機械システムの膨張モード共振器（ＤＭＲ）構造を開示する。ＤＭＲは、第１の電極層と、第２の電極層と、圧電材料から形成される圧電層とを含む。圧電層は、Ｘ軸およびＸ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有する。厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄが、１つまたは複数の電極に与えられる信号に応答して、Ｚ軸に沿った変位とＸ軸およびＹ軸の平面に沿った変位とを有する圧電層の振動モードを与えるように構成される。ラダーフィルタ回路が、直列要素および／またはシャント要素としてＤＭＲとともに構築され得、共振器は、螺旋構成を有し得る。

Description

優先権データ
本開示は、同時係属中の、２０１１年９月３０日に出願した、「ＣＲＯＳＳ−ＳＥＣＴＩＯＮＡＬ ＤＩＬＡＴＩＯＮ ＭＯＤＥ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲＳ」と題する米国特許仮出願第６１／５４１，５４６号（代理人整理番号第ＱＵＡＬＰ０９６Ｐ／１１２７３６Ｐ１号）、および２０１１年１１月１４日に出願した、「ＣＲＯＳＳ−ＳＥＣＴＩＯＮＡＬ ＤＩＬＡＴＩＯＮ ＭＯＤＥ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲＳ」と題する米国特許出願第１３／２９５，９７０号（代理人整理番号第ＱＵＡＬＰ０９６Ａ／１１２７３６Ｕ１号）の優先権を主張する。これらの先願の開示は、本開示の一部と見なされ、かつ参照によりすべての目的のためにその全体が本開示に組み込まれる。

本開示は、一般に、共振器に関し、より詳細には、電気機械システムの圧電共振器および回路トポロジーに関する。

電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、（ミラーを含む）光学的構成要素と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）（ＭＥＭＳ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）（ＮＥＭＳ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。

１つのタイプのＥＭＳデバイスは干渉変調器（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）（ＩＭＯＤ）と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加により相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するもう１つのプレートの位置は、ＩＭＯＤに入射する光の光学干渉を変化させることがある。ＩＭＯＤデバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。

様々な電子回路構成要素は、共振器などのＥＭＳレベルにおいて実装され得る。いくつかの従来型のＥＭＳ共振器構造は、望ましいとは言えない電気と機械とのエネルギー変換を提供しており、この変換は、当技術分野でしばしば一般的に、「電気機械結合」と呼ばれる。いくつかの圧電共振器構造において、この電気機械結合の効率は、電気エネルギーを、入力端子に送達された入力電気信号から圧電膜の機械的運動へ変換し、その運動が入力端子または出力端子において電気エネルギーに再変換される、変換の効率に基づく。共振器内の不十分な電気機械結合は、最適ではない動作効率および信号スループットをもたらすことがある。

いくつかの従来の共振器構成は、所望の電気機械結合係数より小さい係数（ｋ_ｔ ^２）を有し、その係数は、当技術分野で、電気機械結合の数値的表示として使用されることがある。たとえば、いくつかの従来の圧電共振器において、幅または長さなど、圧電膜の横方向寸法が、共振周波数を主に決定する。これらの従来の横方向に振動する共振器のいくつかは、しばしば、３％未満の小さいｋ_ｔ ^２値を有することがある。薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）など、いくつかの他の従来の圧電共振器において、共振周波数は、圧電膜の厚さによって主に決定される。そのような従来の厚さモード共振器の場合、ｋ_ｔ ^２は、より高く、たとえば約７％になることがある。しかしながら、従来のＦＢＡＲは、概して、たとえば、ウエハまたはダイごとに、フィルタの１中心周波数として働くただ１つの共振周波数を提供することが可能である。これらの様々な要因は、マルチバンド／マルチモードワイヤレス通信回線など、マルチ周波数広帯域フィルタアプリケーションにおいて、従来の共振器の性能を制限することがある。

本開示の構造、デバイス、装置、システム、およびプロセスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性を担うとは限らない。

膨張モード共振器（ＤＭＲ）、デバイス、装置、システム、および関連する製造プロセスなど、電気機械システム共振器構造の実装形態を開示する。

本開示で説明する主題の１つの発明的態様によれば、圧電共振器構造は、１つまたは複数の電極の第１の導電層と、１つまたは複数の電極の第２の導電層と、圧電材料から形成された圧電層とを含む。圧電層は、第１の導電層と第２の導電層との間に配設される。圧電層は、Ｘ軸およびＸ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有する。厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄが、１つまたは複数の電極に与えられる信号に応答して、Ｚ軸に沿った変位とＸ軸およびＹ軸の前記平面に沿った変位とを有する圧電層の振動モードを与えるように構成される。

いくつかの実装形態では、圧電層の横方向距離はＸ軸に沿った幅であり、圧電層の変位は、Ｚ軸に沿って、かつＸ軸に沿って発生する。いくつかの実装形態では、圧電層の横方向距離はＹ軸に沿った長さであり、圧電層の変位は、Ｚ軸に沿って、かつＹ軸に沿って発生する。いくつかの他の実装形態では、横方向距離はＸ−Ｙ平面内に位置するが、Ｘ軸および／またはＹ軸から角度のオフセットを有する。いくつかの実装形態では、振動モードは２Ｄの振動モードである。いくつかの他の実装形態では、振動モードは３Ｄの振動モードである。

いくつかの実装形態では、数値的比率Ｔ／Ｄは、電気機械結合に関連する指定範囲内にある。指定範囲は、第１の電気機械結合に関連する第１の範囲と、第１の電気機械結合と異なる第２の電気機械結合に関連する第２の範囲とを含み得る。第１の電気機械結合は、第１の範囲内で、数値的比率Ｔ／Ｄに対して可変であり得る。いくつかの例では、第２の電気機械結合は、第１の電気機械結合より高い。

いくつかの実装形態では、Ｚ軸が圧電層を二等分し、振動モードが、Ｚ軸に対して対称的形状を有する。振動モードは、ｄ３１係数、ｄ３２係数、ｄ３３係数、ｄ２４係数、およびｄ１５係数など、圧電材料の係数の組合せに関連付けられ得る。

いくつかの実装形態では、１つまたは複数の電極の第１の導電層が、圧電層の第１の表面の実質的部分を覆う。１つまたは複数の電極の第２の導電層がまた、圧電層の第２の表面の実質的部分を覆うことができる。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、装置は、上記で説明した圧電共振器構造と、ディスプレイと、ディスプレイと通信するように構成されかつ画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを含む。圧電共振器構造の電極のうちの１つまたは複数が、画像データをプロセッサに送信するために結合され得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、圧電共振器構造は、入力信号を受信するための第１の導電性手段と、出力信号を与えるための第２の導電性手段と、圧電材料から形成されかつ第１の導電性手段および第２の導電性手段に近接して配設された圧電手段とを含む。圧電手段は、Ｘ軸およびＸ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有する。圧電手段は、１つまたは複数の電極に与えられる信号に応答して、Ｚ軸に沿った変位とＸ軸およびＹ軸の平面に沿った変位とを有する振動モードを与えるために、厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄを有する。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、複数の共振器は、それぞれ、電極を含む第１の導電層と、電極を含む第２の導電層と、圧電材料から形成されかつ第１の導電層と第２の導電層との間に配設された圧電層とを含む。圧電層は、Ｘ軸およびＸ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有する。厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄが、１つまたは複数の電極に与えられる信号に応答して、Ｚ軸に沿った変位とＸ軸およびＹ軸の平面に沿った変位とを有する圧電層の振動モードを与えるように構成される。共振器のうちの１つは直列共振器であり、それの第１の導電層電極は入力端子に結合され、それの第２の導電層電極は出力端子に結合される。共振器のうちの別の１つは第１のシャント共振器であり、それの第１の導電層電極は入力端子または出力端子に結合され、それの第２の導電層電極はアースに結合されている。

いくつかの実装形態では、第２のシャント共振器は、入力端子または出力端子に結合された第１の導電層電極と、アースに結合された第２の導電層電極とを有する。いくつかの実装形態では、直列共振器は直列共振周波数に関連し、第１のシャント共振器は、直列共振周波数と異なる並列共振周波数に関連する。たとえば、並列共振周波数と直列共振周波数との間の差は、通過帯域を規定し得る。いくつかの実装形態では、シャントインダクタが、第１のシャント共振器の第２の導電層電極とアースとの間に結合される。

いくつかの実装形態では、共振器のうちの１つまたは複数が、平面内に螺旋形状を有する。螺旋形状は、例として、長方形、円形、楕円形、または八角形の輪郭を有し得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、ラダーフィルタシステムが、上記で説明した複数の共振器を含む。第１のラダーフィルタデバイスは直列共振器を含み、それの第１の導電層電極は第１のラダーフィルタ入力端子に結合され、それの第２の導電層電極は第１のラダーフィルタ出力端子に結合される。第１のラダーフィルタデバイスはまた、第１のラダーフィルタ入力端子または第１のラダーフィルタ出力端子に結合された第１の導電層電極と、アースに結合された第２の導電層電極とを有する１つまたは複数のシャント共振器を含む。第２のラダーフィルタデバイスは直列共振器を含み、それの第１の導電層電極は第１のラダーフィルタ出力端子に結合され、それの第２の導電層電極は第２のラダーフィルタ出力端子に結合される。第２のラダーフィルタデバイスは、第１のラダーフィルタ出力端子または第２のラダーフィルタ出力端子に結合された第１の導電層電極と、アースに結合された第２の導電層電極とを有する１つまたは複数のシャント共振器を含む。

いくつかの実装形態では、第１のシャントインダクタが、第１のラダーフィルタデバイスのシャント共振器の第２の導電層電極とアースとの間に結合される。同じく、第２のシャントインダクタが、第２のラダーフィルタデバイスのシャント共振器の第２の導電層電極とアースとの間に結合され得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、共振器デバイスは、１つまたは複数の電極を含む第１の導電層と、１つまたは複数の電極を含む第２の導電層と、圧電材料から形成されかつ第１の導電層と第２の導電層との間に配設された圧電層とを含む。圧電層は、１つまたは複数の導電層に与えられる信号に応答して振動モードを与えるように構成され、圧電層は、平面内に螺旋構成を有する。いくつかの実装形態では、圧電層は、抵抗パラメータ、インピーダンスパラメータ、またはキャパシタンスパラメータに関連付けられ得る、平面内の全長を有する。

いくつかの実装形態では、ラダーフィルタデバイス内の直列共振器が、直列共振周波数に関連する第１のパラメータを有し、シャント共振器が、直列共振器の直列共振周波数と異なる並列共振周波数に関連する第２のパラメータを有する。たとえば、第１のパラメータは、直列共振器の圧電層の幅、長さ、および／または厚さなどの１つの距離または距離の組合せであってよい。第２のパラメータは、シャント共振器の圧電層の幅、長さ、および／または厚さなどの１つの距離または距離の組合せであってよい。

本開示で説明する主題の別の発明的態様によれば、ラダーフィルタデバイスが複数の共振器を含み、各共振器は、入力信号を受信するための第１の導電性手段と、入力信号に応答して出力信号を与えるための第２の導電性手段と、入力信号に応答して振動モードを与えるための圧電手段とを含む。圧電手段は、第１の導電性手段と第２の導電性手段との間に配設される。圧電手段は、Ｘ軸およびＸ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有する。厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄは、入力信号に応答してＺ軸に沿った変位とＸ軸およびＹ軸の平面に沿った変位とを有する振動モードを与えるように構成される。共振器のうちの１つは直列共振器である。直列共振器の第１の導電性手段は入力端子に結合され、直列共振器の第２の導電性手段は出力端子に結合される。共振器のうちの別の１つは第１のシャント共振器である。第１のシャント共振器の第１の導電性手段は入力端子または出力端子に結合され、第１のシャント共振器の第２の導電性手段はアースに結合される。

本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細を、添付の図面および以下の説明において示す。本開示で提供する例は、主に、電気機械システム（ＥＭＳ）およびマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに適用され得る。他の特徴、態様、および利点は、明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかとなろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。

膨張モード共振器（ＤＭＲ）構造の斜視図の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の圧電層の斜視図の一例を示す図である。 図２の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関するアドミタンスのグラフである。 図４ＡのＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関する位相のグラフである。 ＤＭＲ構造の一例の厚さ／幅比に関する電気機械結合係数（ｋ_ｔ ^２）のグラフである。 ＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関するアドミタンスのグラフである。 図６ＡのＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関する位相のグラフである。 ＤＭＲ構造の一例の厚さ／幅比に関する電気機械結合係数（ｋ_ｔ ^２）の別のグラフである。 ＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す図である。 ２ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す図である。 ３ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す図である。 ４ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す図である。 ４ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す図である。 ４ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す図である。 ３ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す図である。 ３ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の側面図の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の側面図の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の側面図の一例を示す図である。 ＤＭＲデバイスの切欠き斜視図の一例を示す図である。 ＤＭＲデバイスの平面図の一例を示す図である。 ＤＭＲ構造の断面斜視図の一例を示す図である。 共振器構造を形成するためのプロセスを示すフロー図の一例を示す図である。 千鳥配列共振器構造を形成するためのプロセスを示すフロー図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の一例を示す図である。 温度補償型共振器構造の断面概略図の一例を示す図である。 エアギャップ型共振器構造の断面概略図の一例を示す図である。 ＤＭＲなどの共振器を組み込むラダーフィルタの回路図の一例を示す図である。 ＤＭＲなどの共振器を組み込むシングルステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す図である。 図２３Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す図である。 ＤＭＲなどの並列シャント共振器を組み込むシングルステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す図である。 図２４Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す図である。 ＤＭＲなどの並列シャント共振器を組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す図である。 図２５Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す図である。 シャントインダクタを組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す図である。 図２６Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す図である。 各ステージにシャントインダクタを組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す図である。 図２７Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す図である。 横方向平面内に螺旋形状を有する共振器構造の平面図の一例を示す図である。 螺旋形状の共振器構造を組み込むラダーフィルタ回路の一例を示す図である。 干渉変調器（ＩＭＯＤ）表示デバイスの一連の画素における２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す図である。 干渉変調器ディスプレイを組み込む電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。 複数の干渉変調器を含む表示デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。 複数の干渉変調器を含む表示デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す図である。

様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。

以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。

開示する実装形態は、膨張モード共振器（ＤＭＲ）を含む電気機械システムの共振器デバイスの構造および構成の例を含む。関連する装置、システム、ならびに製造プロセスおよび技法も開示する。開示するＤＭＲのいくつかの例は、以下でより詳細に説明するように、共振器の厚さに沿った変位および変形、ならびに共振器の幅または長さに沿った変位および変形を有する、共振器構造の断面における２次元（２Ｄ）の振動モードを有する。開示するＤＭＲの他の例は、共振器構造の厚さ−幅断面と厚さ−長さ断面の両方に沿った変位および変形を有する、３次元（３Ｄ）の振動モードを有する。いくつかの構成では、開示するＤＭＲは、いくつかの従来の共振器を用いて可能なものより高い電気機械結合を提供する。

圧電ＤＭＲの場合、電極は、一般に、圧電材料に接触して、またはそれの近傍に配設される。たとえば、電極は、圧電材料の層と同一面上または反対面上に位置することがある。電極間に加えられる電界が、圧電材料内で機械的ひずみに変換される。たとえば、時間的に変化する電気信号がＤＭＲの入力電極に与えられ、対応して時間的に変化する機械的運動に変換され得る。この機械エネルギーの一部分は、入力電極においてまたは別の出力電極において電気エネルギーに再変換され得る。圧電材料内の機械的変位の最大の実質的増幅を生み出す入力電気信号の周波数は、一般に、ＤＭＲの共振周波数と呼ばれる。

開示するＤＭＲのいくつかの実装形態では、圧電材料は、２Ｄの振動モード、すなわち、共振器の断面において、２次元の幾何学的振動形状を有する振動モードを有する。この断面は、縦方向寸法、すなわち共振器厚さと組み合わせて、横方向寸法、すなわち共振器構造の幅または長さを含む。したがって、２Ｄの振動モードは、所望の実装形態に応じて、共振器構造の幅−厚さ断面または長さ−厚さ断面に沿ったものであってよい。以下でより詳細に説明するように、断面内の２Ｄの振動モードの幾何学的形状は、共振器の厚さと、横方向寸法のうちの１つの両方から影響を受ける。圧電層のｄ３１係数、ｄ３２係数、ｄ３３係数、ｄ２４係数、およびｄ１５係数など、２つ以上の圧電係数が、断面２Ｄの振動モードを変換し、望ましい、高い電気機械結合を達成するために、組み合わされて利用され得る。

開示するＤＭＲのいくつかの実装形態では、圧電材料は、３次元（３Ｄ）の振動モード、すなわち、３次元の幾何学的振動形状を有する振動モードを有する。そのような実装形態では、圧電材料は、以下でより詳細に説明するように、厚さ、幅、および長さのパラメータに応じて、共振器構造の幅−厚さ断面と長さ−厚さ断面の両方に沿って振動し得る。したがって、いくつかの例では、３Ｄの振動モードは、２つの断面２Ｄの振動モード、すなわち、幅−厚さ断面（第１の２Ｄの振動モード）と長さ−厚さ断面（第２の２Ｄの振動モード）の両方に沿った変位および変形を有する振動モードを包含する。そのような例では、３Ｄの振動モードの幾何学的形状は、共振器の厚さならびに両方の横方向寸法（幅および長さ）から影響を受ける。

いくつかの実装形態では、ラダータイプのフィルタ回路が、たとえば、直列回路要素およびシャント回路要素として、開示するＤＭＲを含めるために構築され得る。様々なラダーフィルタトポロジーが、以下の例で詳細に説明するように、開示する共振器構造を用いて実装され得る。たとえば、シャント共振器の並列共振周波数および直列共振器の直列共振周波数が、帯域幅を規定し得る。いくつかの例では、２つ以上のシャント共振器が、増加された帯域外減衰を与えるために並列に結合され得る。いくつかの例では、２つ以上のラダーフィルタが、追加の帯域外減衰を与えるために複数のステージでカスケード接続され得る。いくつかの例では、１つまたは複数のシャントインダクタが、開示するラダーフィルタにおいてよりよい帯域外除去、ヌル周波数制御、および通過帯域ロールオフスロープ調整を達成するために、シャント共振器に接続され得る。本明細書で開示する共振器構造はまた、たとえば、より長い長さと小さい形状因子とを有する螺旋形状であってもよい。開示する螺旋形状共振器は、様々な蛇行構成、同心の複数のターン、ならびに長方形、円形、楕円形、および八角形を含む輪郭を有することができる。

本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実施され得る。本明細書で開示する共振器構造の例は、単一チップ上での複数の周波数動作という利点を提供し得、ここで、共振周波数は、より高い電気機械結合と併せて、共振器構造の横方向寸法、すなわち幅および／または長さによって少なくとも部分的に決定される。たとえば、１０％より大きいｋ_ｔ ^２値が、圧電材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いる共振器に対して達成され得、１８％より大きいｋ_ｔ ^２が、圧電材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いる共振器に対して達成され得る。そのような高い値は、たとえば、同一チップ上で複数の周波数動作を有する広帯域フィルタ動作に対して望ましいことがある。

いくつかの実装形態では、向上した電気機械結合を有する断面における２Ｄの振動モードは、以下でより詳細に説明するように、共振器構造の厚さと、幅または長さとの数値的比率に基づく。したがって、厚さが１つのパラメータであり、幅または長さが別のパラメータであって、それらの両方が、共振器の断面内で所望の幾何学的モード形状を達成するために数値的比率を設計するために実質的に制御され得る。所望の実装形態に応じて１つまたは複数のＤＭＲをそれぞれ含む、マルチ周波数ＲＦフィルタ、クロック発振器、トランスデューサ、および他のデバイスは、同一基板上に製作され得る。たとえば、このことは、単一チップ上のＲＦフロントエンドアプリケーションに対するコンパクトなマルチバンドフィルタ解法を可能にすることによって、コストおよびサイズの観点から有利であり得る。いくつかの例では、同一ダイ上で複数のＤＭＲを共に製作することによって、複数の周波数が対処され得る。いくつかの例では、ＭＨｚからＧＨｚの範囲にわたって異なる周波数を有するＤＭＲのアレイが、同一基板上に製作され得る。そのようなＤＭＲは、特定の実装形態に対して望ましいように、カスケード接続されたステージにおいて、あるいはラダー、格子、または他のハイブリッドフィルタトポロジーにおいて構成され得る。

開示するＤＭＲを用いて、スペクトラム拡散通信方式に対する直接周波数合成が、位相同期回路を必要とすることなく、マルチ周波数の高Ｑ値（Ｑ）ＤＭＲ共振器バンクによって可能にされ得る。高ｋ_ｔ ^２および高ＱのＤＭＲはまた、非常に大きい、たとえば５％より大きい同調範囲と低位相雑音とを有する電圧制御発振器（ＶＣＯ）を可能にし得る。開示するＤＭＲ実装形態は、現代の回路構成とのインターフェースを可能にする高いＱ値と適正なリアクタンス値とを維持しながら、低運動抵抗を有する圧電変換を提供し得る。開示する共振器構造のいくつかの例は、たとえば、数マイクロメートル程度の幅および／または厚さのコンパクトサイズ、低消費電力、および高収率で大量生産可能な構成要素（たとえば、ＣＭＯＳ回路）との適合性の利点を提供する。

開示する主題のいくつかの実装形態の追加の潜在的な利点が実現され得る。たとえば、開示するラダーフィルタ回路の通過帯域の帯域幅は、ラダーフィルタ回路に組み込まれる直列共振器および／またはシャント共振器の共振周波数に従って設定され得る。任意の帯域外周波数の減衰もまた、シャント共振器およびシャントインダクタを組み込むカスケード接続されたラダーフィルタブロックを使用して強化され得る。加えて、開示する共振器構造が螺旋形状であり、適切に設計されると、共振器のスプリアス周波数が減衰され得、共振周波数が、螺旋形状構造の１つまたは複数の寸法に従って制御され得る。

開示するＤＭＲの１つまたは複数の実装形態では、共振器構造は、支持構造のキャビティ内で吊られ、全体的に、２つの電極層間にはさまれた圧電材料の層を有する２つの導電性電極層を含む。共振器構造は、以下でさらに説明するように、共振器構造を支持構造に結合する特別に設計されたテザーによってキャビティ内で吊られ得る。これらのテザーは、しばしば、共振器構造自体の層スタック内に製作される。共振器構造は、キャビティによって周囲の構造的支持および他の装置から音響的に分離され得る。

開示する共振器構造は、いくつかの実装形態では、本明細書で説明する支持構造の少なくとも一部分を形成する、低コスト、高性能、大面積の絶縁基板上で製作され得る。いくつかの実装形態では、開示する共振器構造が形成される絶縁基板は、ディスプレイ級ガラス（アルカリ土類ボロアルミノシリケート）またはソーダライムガラスから作製され得る。絶縁基板が作製され得る他の適切な絶縁材料には、アルカリ土類アルミノシリケート、ボロシリケート、モディファイドボロシリケート、他などのケイ酸塩ガラスが含まれる。また、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、および窒化ガリウム（ＧａＮｘ）などのセラミック材料が、絶縁基板材料として使用され得る。いくつかの他の実装形態では、絶縁基板は、高抵抗シリコンから形成される。いくつかの実装形態では、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、リン化インジウム（ＩｎＰ）基板、およびたとえばフレキシブル電子機器に関連するプラスチック（ポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレート）基板もまた使用され得る。基板は、たとえば、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチの従来の集積回路（ＩＣ）ウエハ形態、または大面積パネル形態であってよい。たとえば、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、９２０ｍｍ×７３０ｍｍ、および２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍなどの寸法を有するフラットパネルディスプレイ基板が使用され得る。

いくつかの実装形態では、開示する共振器構造は、基板上に犠牲（ＳＡＣ）層を堆積するステップと、ＳＡＣ層上に下側電極層を形成するステップと、下側電極層上に圧電層を堆積するステップと、圧電層上に上側電極層を形成するステップと、キャビティを画定するためにＳＡＣ層の少なくとも一部分を除去するステップとによって製作される。生じた共振器キャビティは、添付の図面に示すように、下側電極層の少なくとも一部分を基板から分離し、共振器構造の側面に沿って隙間を設け、共振器が、基板の残りの部分からは実質的に分離された状態で一方向または複数の方向に振動し、移動することを可能にする。いくつかの他の実装形態では、基板自体の一部分は、ＳＡＣ材料として働く。これらの実装形態では、共振器構造の下の絶縁基板の指定された領域は、キャビティを画定するために、たとえばエッチングによって除去され得る。

図１は、ＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す。図１では、構造１００は、１つまたは複数の電極の上側導電層１０４を含む。構造１００はまた、Ｚ軸に沿って上側導電層１０４からオフセットする１つまたは複数の電極の下側導電層１０８を含む。圧電層１１２は、上側導電層１０４と下側導電層１０８との間に配設される。この例では、圧電層１１２は、上面１１６と、上面１１６に対向する下面１２０とを有する。この例では、上面１１６は上側導電層１０４に接触しており、下面１２０は下側導電層１０８に接続している。

図１では、圧電層１１２は、Ｘ軸に沿って向けられた幅Ｗと、Ｘ軸に垂直なＹ軸に沿って向けられた長さＬと、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さＴとを含む寸法を有する。上述のように、ＷおよびＴは、全体的にＸ軸およびＹ軸に沿う平面内にある横方向距離Ｄの例である。本明細書でより詳細に説明するように、厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄは、Ｚ軸に沿った変位と横方向距離Ｄに沿った変位とを有する圧電層１１２の２Ｄの振動モードを与えるように構成され得、横方向距離Ｄは、Ｚ軸に垂直な横平面内にあり、導電層１０４および１０８内の電極のうちの１つまたは複数に与えられる信号に応答して、いくつかの例ではＸ軸に沿ってよく、いくつかの他の例ではＹ軸に沿ってよく、または以下で詳細に説明するようにＸ軸および／またはＹ軸からオフセットしてもよい。たとえば、構造１００を共振周波数で振動させる周波数を有する入力ＡＣ信号１２４が、上側導電層１０４の１つまたは複数の電極に与えられ得、生じた共振周波数を有する出力信号１２８が、上側導電層１０４または下側導電層１０８のうちの１つまたは複数の電極において感知され得る。

図１の圧電層１１２は、上記で説明したようにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれに沿って向けられた寸法を有する直方体または立方体として表されているが、この表示は説明のためにすぎないことを理解されたい。いくつかの実装形態では、圧電層１１２は、アモルファス３Ｄ形状を有する。そのような実装形態では、様々な図面に示し、本明細書で説明する他の長方形の実装形態と同様に、Ｄが、定義されたＸ軸から第１の角度だけオフセットし、かつ／またはＹ軸から第２の角度だけオフセットする状態を含めて、横方向距離Ｄは、Ｚ軸に垂直な横方向Ｘ−Ｙ平面内で様々な異なる向きを有してよい。したがって、本明細書の実装形態の多くは、Ｘ軸またはＹ軸に沿った横方向距離を有するように記載されるが、圧電層１１２の２Ｄまたは３Ｄの振動モードを与えるために、厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄを構成することについて開示する原理は、横方向距離Ｄが概してＸ−Ｙ平面内にあるが、必ずしもＸ軸またはＹ軸に沿っているとは限らない実装形態にも等しく適用可能であることを理解されたい。同様に、開示する実装形態の多くにおけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、参考のためだけに、全体的に、圧電層のそれぞれの次元に沿った向きを有するように示されている。圧電層１１２がアモルファス形状を有する実装形態を含めて、いくつかの実装形態では、厚さは、上側および下側の導電層と交差するＺ軸に沿った概略の向きを有するように定義されてよく、Ｚ軸に概して垂直な横方向平面は、横方向平面内に位置する横方向距離Ｄによって定義されてよい。いくつかの例では、横方向平面は、平面内で様々な向きを有し得るＸ軸とＹ軸とを含み、横方向距離Ｄは、所望の規準系に応じて、Ｘ軸およびＹ軸に整列されてよく、またはＸ軸およびＹ軸からオフセットされてもよい。たとえば、いくつかの例では、圧電層の幅は、概して、Ｙ軸に沿って向けられてよく、一方、圧電層の長さは、概して、Ｘ軸に向けられてよい。

図１では、いくつかの実装形態において、導電層１０４および１０８の一方または両方が、導電層が配設される表面のかなりの部分を覆う。図１の例では、１つまたは複数の電極の下側導電層１０８が、圧電層１１２の下面１２０のかなりの部分を覆い、１つまたは複数の電極の上側導電層１０４が、圧電層１１２の上面１１６のかなりの部分を覆う。図１に示すように、それぞれの表面１１６または１２０の表面積の約５０％以上が導電層で覆われ、表面積の約５０％以下が、露出されたままである。いくつかの他の例では、それぞれの表面１１６または１２０の表面積の約１００％が導電層で覆われ、たとえば、ｋ_ｔ ^２を最大化するために単一の電極を有する。

図１のＤＭＲ構造１００は２ポート共振器であり、すなわち、入力信号が上側導電層１０４で表される入力端子に送達され、出力信号が下側導電層１０８で表される出力端子に与えられるが、本明細書で説明するのと同じ２Ｄおよび３Ｄの振動モードが、１ポート共振器を用いて達成され得る。たとえば、図１に示す例に対する代替例では、下側導電層がアースに結合され、上側導電層が、入力信号が送達されるとともに出力信号が感知される信号端子として働く。

図２は、ＤＭＲ構造の圧電層の斜視図の一例を示す。図２では、圧電層１１２は、Ｚ軸に沿って向けられる厚さＴと、Ｘ軸に沿って向けられる幅Ｗと、Ｙ軸に沿って向けられる長さＬとを含む寸法を有する。特定の数値的比率であるＴ／Ｄを用いて達成され得る２Ｄまたは３Ｄの振動モードは、圧電材料の係数の組合せに基づくことができる。そのような係数には、概して圧電層１１２の幅および／または長さに沿った、圧電層１１２の横方向運動に関連するｄ３１係数と、概して圧電層１１２の厚さに沿った、圧電層１１２の縦方向運動に関連するｄ３３係数と、（やはり、横方向運動に関連するが、ｄ３１運動に対して垂直方向にあり、ｄ３１運動と同じＸ−Ｙ平面内にある）ｄ３２係数と、（Ｙ方向に加えられる電界に応答するせん断変位に関連する）ｄ２４係数と、（Ｘ方向に加えられる電界に応答するせん断変位に関連する）ｄ１５係数とが含まれる。

図３は、図２の圧電層の断面における幾何学的振動モード形状の一例を示す。具体的には、図３は、図２の線３−３に沿って取られた、圧電層１１２の正面断面図を示す。２Ｄの膨張モード形状３００を示す目的で、図３では、長方形形状３０２は、励振および変形前の圧電層１１２の断面形状を示す。図３では、Ｚ軸が、圧電層１１２を、それの幅に沿って二等分し、Ｘ軸が、圧電層１１２を、それの厚さに沿って二等分する。この例では、図示する２Ｄの膨張モード形状３００は、厚さと幅との数値的比率Ｔ／Ｗの範囲と、Ｚ軸に沿った変位と、Ｘ軸に沿った変位とによって達成され得る。他の例では、図２のＺ軸およびＹ軸に沿った、圧電層１１２の断面内の同様の２Ｄの膨張モード形状が、圧電層１１２の厚さと長さとの数値的比率Ｔ／Ｌの範囲によって達成され得る。変形前の圧電層１１２の断面形状はこの例では長方形であるが、その形状は、正方形、円形、および他の多角形の形状であってもよい。

図３の例では、圧電層１１２内の圧電材料の変位は、図示の断面内の位置に応じて変化する。たとえば、図示のＸ軸とＺ軸との交点を含む、圧電層１１２の断面の第１の領域３０４では、変位はほぼゼロかまたはゼロである。圧電層１１２の第２の領域３０８では、変位はほぼゼロから中程度であり、すなわち、概して領域３０４より大きい変位である。Ｘ軸とＺ軸との交点から離れてより遠い領域３１２、３１６および３２０に移動するにつれて、変位の量は増加し続け、領域３２４において最大変位が生じる。圧電層１１２の変位は、図示の２ＤモードがＺ軸に対して対称形状を有するようなものである。この例では、変位はまた、Ｘ軸に対しても対称形である。しかしながら、厚さ方向（すなわち、この例ではＺ方向）における変位は、概して均一ではなく、その理由は、Ｚ方向の変位の量が、Ｘ軸に沿って変化するからである。同様に、幅方向（すなわち、この例ではＸ方向）における変位は、概して均一ではなく、その理由は、Ｘ方向の変位の量が、Ｚ軸に沿って変化するからである。この例では、２Ｄ断面内の変位は、ＸおよびＺ方向に強い成分を有し、Ｚ軸およびＸ軸に沿った不均一な形状に寄与しており、望ましいことに高い電気機械結合をもたらしている。

図４Ａは、ＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関するアドミタンスのグラフを示す。図４Ａでは、構造の共振周波数は、この例では１７３７ＭＨｚの周波数ｆｓと、この例では１８１２ＭＨｚのｆｐとの間で発生する。図４Ａに示すように、ｆｓは直列共振周波数であり、ｆｐは並列共振周波数である。ｋ_ｔ ^２値は、通常、式ｋ_ｔ ^２＝π^２／４＊（ｆｐ−ｆｓ）／ｆｐによって近似され、その値は約１０．２％である。いくつかの他の実装形態では、ｋ_ｔ ^２値が他の知られている式によって近似され得ることは、当業者には容易に認識されよう。

図４Ｂは、図４ＡのＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関する位相のグラフを示す。ｆｓとｆｐとの間で、位相が、約９０度から約−９０度まで低下し、そのことが、共振器に、誘導的特性を示させ得る。ｆｓ〜ｆｐの領域の外側では、共振器は、それの電気的応答において容量的特性を示し得る。図４Ｂに示す例示的なグラフ（すなわち、大きさと位相の両方を示すアドミタンスプロット）が、Ｔ／Ｗ＝１．５の場合のＤＭＲに対するシミュレーションによって取得され得る。

図５は、ＤＭＲ構造の一例の厚さ／幅比に関する電気機械結合係数（ｋ_ｔ ^２）値のグラフを示す。図５の例では、圧電層はＡｌＮから形成される。この例では、数値的比率Ｔ／Ｗは、５％を超えるｋ_ｔ ^２値を生み出すために、図示のように、約１より大きい指定の範囲内にある。この例では、Ｔ／Ｗ値の範囲は、第１の電気機械結合に関連する約１と約１．３との間の第１の範囲と、第１の電気機械結合と異なる第２の電気機械結合に関連する約１．３より大きい第２の範囲とを含む。第１の電気機械結合は、第１の範囲内で数値的比率Ｔ／Ｗに関して可変である約５．４％と約１０％との間のｋ_ｔ ^２値の範囲を含む。この例では、Ｔ／Ｗが約１から約２まで増加するのにつれて、ｋ_ｔ ^２は約５．４％と約９．５％との間で実質的に線形に増加する。ｋ_ｔ ^２値は、Ｔ／Ｗ値が約１．２と約１．３の間で傾斜形状を有する。第２の電気機械結合は、概して、約１．３より大きいＴ／Ｗ比に対して約１０．２％の一定のｋ_ｔ ^２値を有する。したがって、約１．３を超えるＴ／Ｗ値において、対応するｋ_ｔ ^２値は、概して、約１と約１．３との間のＴ／Ｗ値に対応するｋ_ｔ ^２値より高い。図５に示す様々なＴ／Ｗの範囲内のｋ_ｔ ^２値は例として与えられているにすぎないことを、当業者には諒解されたい。他のｋ_ｔ ^２値が、図５に示すもの以外のＴ／Ｗの数値範囲において得られることがある。

図５の例では、Ｔ／Ｗが約１と約１．３との間にあるとき、共振器構造の共振周波数は、圧電層の横方向寸法、すなわち幅または長さによって部分的に決定される。上述のように、電気機械結合は、数値的比率Ｔ／Ｗに関して可変である。したがって、電気機械結合は、この範囲内でＴ／Ｗ比に基づき得、その比率によって制御され得る。図５では、Ｔ／Ｗが約１．３より大きいとき、ｋ_ｔ ^２は１０％を超えて飽和し、ＤＭＲの共振周波数は、主に、それの厚さ寸法Ｔによって決定される。Ｔ／Ｗが約１．０より小さいとき、共振周波数は、主に、それの幅寸法Ｗによって決定される。Ｔ／Ｗが約１．０より小さい実装形態では、ＤＭＲは輪郭モード共振器と同様の挙動を示すことがある。図５では、望ましいほどに高いｋ_ｔ ^２値が、Ｔ／Ｗの両領域、すなわち約１を超える領域および約１．３を超える領域において達成され、その理由は、たとえば、図３に関して上記で説明した２Ｄ断面モード形状は、ｄ３３とｄ３１の両方の圧電係数を組み合わせるからである。

図６Ａは、ＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関するアドミタンスのグラフを示す。この例では、圧電層の寸法のＴ／Ｗ比は、約１．６である。この例では、圧電層はＺｎＯから形成される。図６Ａでは、構造の共振周波数は、この例では６３３ＭＨｚの周波数ｆｓと、この例では６８５ＭＨｚのｆｐとの間で発生する。生じたｋ_ｔ ^２値は、上記の式に基づいて約１８．７％である。

図６Ｂは、図６ＡのＤＭＲ構造の一例に与えられる入力ＡＣ信号の周波数に関する位相のグラフを示す。ｆｓとｆｐとの間で、位相が、約９０度から約−９０度まで低下し、そのことが、共振器に、誘導的特性を示させ得る。ｆｓ〜ｆｐの領域の外側では、共振器は、それの電気的応答において容量的特性を示し得る。この例では、図６Ｂに示す例示的なグラフ（すなわち、大きさと位相の両方を示すアドミタンスプロット）が、Ｔ／Ｗ＝１．６の場合のＤＭＲに対するシミュレーションによって取得され得る。

図７は、ＤＭＲ構造の一例の厚さ／幅比に関する電気機械結合係数（ｋ_ｔ ^２）のグラフを示す。図７の例では、圧電層は、やはりＺｎＯから形成される。この例では、数値的比率Ｔ／Ｗは、図示のように、約０．４より大きい指定の範囲内にある。この例では、Ｔ／Ｗ値の範囲は、第１の電気機械結合に関連する約０．４と約１．０との間の第１の範囲と、第２の電気機械結合に関連する約１．０と１．６との間の第２の範囲と、第３の電気機械結合に関連する約１．６より大きい第３の範囲とを含む。第１、第２、および第３の電気機械結合は、互いに異なる。第１の電気機械結合は、第１の範囲内で数値的比率Ｔ／Ｗに関して可変である約４．１％と約９．９％との間のｋ_ｔ ^２の範囲を含む。この例では、ｋ_ｔ ^２は、Ｔ／Ｗが約０．４から約１．０まで増加するにつれて増加する。第２の電気機械結合は、第２の範囲内で数値的比率Ｔ／Ｗに関して可変である約９．９％と約１８％との間のｋ_ｔ ^２値の範囲を含む。この例では、ｋ_ｔ ^２は、Ｔ／Ｗが約１．０から約１．６まで増加するにつれて増加する。第３の電気機械結合は、概して、約１．６より大きいＴ／Ｗ比に対して約１８．７％の一定のｋ_ｔ ^２値を有する。したがって、約１．６を超えるＴ／Ｗ値において、対応するｋ_ｔ ^２値は、概して、Ｔ／Ｗの第１および第２の範囲にある値より高い。

したがって、いくつかの例では、圧電材料としてＺｎＯを用いると、ＡｌＮを用いるよりもいっそう高い電気機械結合が達成され得る。開示する断面膨張モード共振器構成は、電気機械結合を強化するために、他の様々な種類の圧電材料に適用される。そのような材料には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）と、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）と、本明細書で説明する他の圧電材料とが含まれ得る。

図８は、ＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す。図８では、構造８００は、電極１０４ａおよび１０４ｂの上側導電層を含む。２つだけの電極をこの例に示すが、上側導電層１０４は、所望の実装形態に応じて追加の電極を含み得る。図８の例では、電極１０４ａおよび１０４ｂは互いに離間しており、概して構造の長さに沿って、すなわちＹ軸に沿って配設される。構造８００はまた、上記で説明したように、Ｚ軸に沿って上側電極１０４ａおよび１０４ｂからオフセットする下側導電層１０８と、はさまれた圧電層１１２とを含む。図８では、圧電層１１２は、上記で説明したように、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれに沿って向けられた寸法Ｗ、ＬおよびＴを有する。この例では、構造の長さに沿った電極間のギャップを除いて、圧電層１１２の実質的にすべての幅が、上側および下側の導電層の導電材料で覆われる。

図９Ａは、２ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す。具体的には、ＤＭＲ構造９００Ａは、図８の線９−９に沿って取られた、図８に示す構造の一実装形態の断面図として示される。図９Ａの例では、上記で説明したように、上側導電層の電極１０４ａおよび１０４ｂは、概して、構造の長さに沿って、すなわちＹ軸に沿って配設される。この例では、電極１０４ａが入力ポートに結合される一方で、電極１０４ｂが出力ポートに結合される。この例では、図８の下側導電層１０８は、アースに結合された１つまたは複数の電極９０８として実装される。厚さと横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄは、入力電極１０４ａに与えられる信号に応答して、Ｚ軸に沿いかつＸ軸に沿った変位、またはＺ軸に沿いかつＹ軸に沿った変位を有する圧電層１１２の２Ｄの振動モードを与えるように構成され得る。いくつかの他の実装形態では、３Ｄの振動モードは、厚さと幅との数値的比率および厚さと長さとの数値的比率を用いて達成され、Ｘ軸と組み合わせたＺ軸に沿った変位と、Ｙ軸と組み合わせたＺ軸に沿った変位とを含む。たとえば、構造９００Ａを共振周波数で振動させる周波数を有する入力ＡＣ信号が、入力電極１０４ａに与えられ得、生じた共振周波数を有する出力信号が、出力電極１０４ｂにおいて感知され得る。

図９Ｂは、３ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す。ＤＭＲ構造９００Ｂは、図８の線９−９に沿って取られた、図８に示す構造の一実装形態の断面図として示される。この例では、電極１０４ａが入力ポートに結合される一方で、電極１０４ｂが第１の出力ポート（Ｏｕｔｐｕｔ＋）に結合される。この例では、下側導電層１０８は、アースに結合された第１の電極９１２ａと第２の出力ポート（Ｏｕｔｐｕｔ−）に結合された第２の電極９１２ｂとを有する２つの電極として実装される。２Ｄまたは３Ｄの振動モードは、上記で説明したように、入力電極１０４ａに与えられた信号に応答して達成され得る。構造９００Ｂを共振周波数で振動させる周波数を有する入力ＡＣ信号が、入力電極１０４ａに与えられ得、生じた共振周波数を有する出力信号が、出力電極１０４ｂおよび９１２ｂにおいて感知され得る。いくつかの例では、入力ＡＣ信号に応答して、差動出力信号が、共振器構造９００Ｂによって生成され得、第１の差動出力が電極１０４ｂにおいて、第２の差動出力が電極９１２ｂにおいて生成される。

図９Ｃは、４ポートＤＭＲ構造の断面図の一例を示す。ＤＭＲ構造９００Ｃは、図８の線９−９に沿って取られた、図８に示す構造の一実装形態の断面図として示される。この例では、電極１０４ａが第１の入力ポート（Ｉｎｐｕｔ＋）に結合される一方で、電極１０４ｂが第１の出力ポート（Ｏｕｔｐｕｔ＋）に結合される。この例では、下側導電層１０８は２つの電極として実装され、第１の電極９１６ａが第２の入力ポート（Ｉｎｐｕｔ−）に結合され、第２の電極９１６ｂが第２の出力ポート（Ｏｕｔｐｕｔ−）に結合される。２Ｄまたは３Ｄの振動モードは、入力信号に応答して、上記で説明したように達成され得る。たとえば、構造９００Ｃを共振周波数で振動させる周波数を有する差動ＡＣ信号が、入力電極１０４ａおよび９１６ａに与えられ得、生じた共振周波数を有する差動出力信号が、出力電極１０４ｂおよび９１６ｂにおいて感知され得る。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、４ポートＤＭＲ構造の斜視図の例を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂでは、上記で説明したように、ＤＭＲ １０００Ａおよび１０００Ｂは、概して、上側導電層と下側導電層とを含み、圧電層１１２は２つの導電層間に配設される。図１０Ａおよび図１０Ｂでは、下側導電層は、第１の入力信号ｉｎ−が与えられる１つまたは複数の入力電極２０４ａと、第１の出力信号ｏｕｔ−が与えられる１つまたは複数の出力電極２０４ｂとを含む。上側導電層は、第２の入力信号ｉｎ＋が与えられる１つまたは複数の入力電極１０４ａを含む。ここで、図８および図９Ａ〜図９Ｃの形状の代替として、所与の導電層の電極が、概して、構造の幅に沿って、すなわちＸ軸に沿って配設される。

本明細書で開示する様々な共振器構造およびデバイスの入力ポート／電極は、共振器構造に、増幅器またはアンテナの出力などの信号を送達する構成要素の出力に接続され得る。このようにして、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、そのような入力信号が、図１０Ａおよび図１０Ｂの電極１０４ａおよび２０４ａなど、ＤＭＲの入力電極に与えられるとき、交番電界が圧電層１１２の厚さに渡って加えられ得る。

図１０Ａおよび図１０Ｂでは、平坦で細長い対の電極が、圧電層の両側に位置しており、電極は、互いに実質的に平行に、デバイスの長さに沿って向けられた長手方向軸を有する。差動入力電極は、ｉｎ＋およびｉｎ−を付され、差動出力電極はｏｕｔ＋およびｏｕｔ−を付される。差動入力信号が電極ｉｎ＋およびｉｎ−に加えられると、上記で説明したように、縦方向電界が圧電層１１２の厚さに渡って誘起され、圧電層内に２Ｄまたは３Ｄの振動モードを引き起こす。この機械エネルギーは、出力電極ｏｕｔ＋およびｏｕｔ−において元の差動電気信号に変換する。

上記で説明したのと同じＤＭＲ構造が、差動フィルタに対するシングルエンドとして実装され得る。たとえば、図１１Ａは、３ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す。図１１Ａでは、ＤＭＲ １１００Ａは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に対して図１０Ａおよび図１０ＢのＤＭＲ １０００と類似の形状および向きを有する。しかしながら、構造間の１つの差は、ＤＭＲのｉｎ−電極２０４ａがアースに接続されていることである。したがって、適正な周波数で、残された入力電極１０４ａに送達されるシングルエンド入力信号は、出力電極１０４ｂ（ｏｕｔ＋）および２０４ｂ（ｏｕｔ−）において差動信号に変換され得る。差動構成に対するこのシングルエンドにおいて、上記で説明したように、入力電極２０４ａまたは１０４ａが、テザーを介してアースに接続され得る。別個のテザーのセットが、入力電気信号と差動出力電気信号とを経路指定するために使用され得る。

差動シングルエンドシステムは、やはり本明細書で開示するのと同じＤＭＲ構造を使用して、出力ポートの一方をアースに接続しながら、入力ポートを差動入力のままとすることによって構築され得る。図１１Ｂは、３ポートＤＭＲ構造の斜視図の一例を示す。図１１Ｂでは、差動入力電極１０４ａおよび２０４ａに送達された差動信号が、電極１０４ｂにおいてシングルエンド出力信号に変換される。ここで、電極２０４ｂはアースに接続されている。

本明細書の実装形態のいくつかに従って構築されたＤＭＲは、複数の共振周波数を提供するように構成され得る。任意の数のＤＭＲ構造が、たとえば、以下で説明する実装形態において並列に接続され得る。そのようなＤＭＲは、同じガラス基板上に製作され得る。ＤＭＲの本実装形態は、周波数基準要素としてＲＦワイヤレス通信において使用され得るか、またはマルチ周波数フィルタのバンクを形成するためにアレイ内に配列され得る。

開示する実装形態はまた、アース接続がないＤＭＲ構造および構成を含む。そのような例は、しばしば、特に導電層の反対側に１つまたは複数の電極を有する圧電層の１つの側面を取り扱う。これらの例は、圧電層の、入力電極および出力電極の導電層の反対の表面上にアース接続がない構成を含む。図１２Ａに示す１つのフローティング構成では、圧電層の上面の上側導電層が、入力電極および出力電極を含む一方で、圧電層の下面の下側導電層（上側導電層の反対）はフローティングである。図１２Ｂに示す別の構成では、下側導電層は存在せず、したがって、圧電層の下面は露出されている。露出された下面は、電気的接続を持たない。図１２Ｃの構成に示すさらに別の例では、下側導電層は、図１２Ａおよび図１２Ｂの例がアース接続を持たないのと同様に、追加の入力電極および出力電極を含む。

図１２Ａは、共振器構造の側面図の一例を示す。共振器構造１２００Ａは、例として、入力信号が送達され得るポート１に接続された第１の電極１０４ａと、出力信号が与えられ得るポート２に接続された第２の電極１０４ｂとを含む上側導電層１０４を有する。所望の実装形態に応じて、ポート１および２は反転されてよく、それにより、入力信号が第２の電極１０４ｂに送達され、生じた出力信号が第１の電極１０４ａにおいて感知される。この例では、圧電層１１２は、上側導電層１０４に当接している。上記で説明したように、ポート１における入力電気信号は、共振周波数において圧電層１１２を機械的に振動させ得、その振動が、ポート２において出力電気信号に変わる。

図１２Ａの「フローティング」の実装形態では、１つまたは複数の電極を含む下側導電層２０４はフローティングで非バイアスであり、すなわち、下側導電層２０４はアース接続を持たず、場合によっては共振器構造１２００Ａの外部の電気接続および構成要素から電気的に分離されている。たとえば、図１２Ａの実装形態では、フローティングの下側導電層２０４は、アースならびに任意の電子電力源および電子回路から電気的に切断されている。

図１２Ｂは、共振器構造の側面図の一例を示す。共振器構造１２００Ｂは、図１２Ａと同様の層の配列を有し、同じ参照番号は同じ部分を示す。しかしながら、図１２Ｂの実装形態では、下側導電層は存在せず、したがって、圧電層１１２の下面１２２０は露出されている。この例では、図１２Ａの下側導電層に関して上記で説明したように、下面１２２０はフローティングで非バイアスである。

図１２Ｃは、共振器構造の側面図の一例を示す。共振器構造１２００Ｃは、図１２Ａと同様の層の配列を有し、同じ参照番号は同じ部分を示す。この実装形態では、下側導電層２０４は、第１の電極２０４ａと第２の電極２０４ｂとを含む。やはり、下側導電層２０４は、アース接続を持たない。

図１２Ｃでは、共振器構造１２００Ｃは、追加のシグナリングのために構成され、そこでは、下側導電層２０４の別個の電極２０４ａおよび２０４ｂが、上側導電層１０４の電極１０４ａおよび１０４ｂと協働することができる。たとえば、ポート１Ａおよびポート２Ａが、同じ入力信号を受信するために増幅器またはアンテナなどの電気的構成要素の出力に結合され、生じた出力電気信号が、ポート１Ｂおよび／またはポート２Ｂにおいて感知され得るように、一対の電極が接続され得る。別の例では、ポート１Ａおよびポート２Ｂが、同じ入力信号を受信するために結合され、生じた出力信号が、ポート１Ｂおよび／またはポート２Ａにおいて感知され得る。

他の構成が、本開示の範囲内で企図される。図１２Ｃの一構成では、１つの電極１０４ａまたは１０４ｂが、入力信号を受信するために接続され得、別の電極２０４ａまたは２０４ｂが出力信号を提供し得る一方で、その他の電極はフローティングである。図１２Ｃの別の構成では、１つの電極１０４ａまたは２０４ａが、電気入力信号を受信するために接続され得、別の電極１０４ｂまたは２０４ｂが出力信号を提供し得る一方で、その他の電極はフローティングである。これらの様々な構成では、ポート１Ａ、１Ｂ、２Ａおよび２Ｂはいずれも、アースに接続されない。

図１３は、ＤＭＲデバイスの切欠き斜視図の一例を示す。図１３では、ＤＭＲ構造１３００は、入力ポート１０６に接続された上側導電層１０４を含む。下側導電層１０８は、本明細書で説明するように、はさまれた圧電層１１２の反対側の、上側導電層１０４の下に位置する。下側導電層１０８は、出力ポート（図示せず）に結合され得る。上側および下側の導電層は、それぞれ、本明細書の様々な実装形態において説明するように、１つまたは複数の電極の配列を有し得る。

図１３では、出力ポートが、アース端子１４０および／またはアース端子１４４に結合され得、したがって下側導電層１０８を接地する一方で、入力電気信号が入力ポート１０６に与えられ得る。出力電気信号がまた、入力ポート１０６において感知され得る。

図１３では、ＤＭＲ構造１３００は、テザー１５２ならびにＤＭＲ構造１３００の、テザー１５２と反対の端部に接続されたマッチングテザー（図示せず）によって、支持構造１５０内に形成されたキャビティ１４８内で吊られる。図１３では、テザーは、ＤＭＲ構造１３００を支持構造１５０に物理的に接続し、構造１３００をキャビティ１４８内で保持するための物理的アンカーとして働く。ＤＭＲ構造１３００は、圧電材料の振動によって、すなわち、本明細書で詳細に説明するように、Ｚ軸とＸ軸および／またはＹ軸との両方に沿った変位によって、３Ｄまたは２Ｄの振動モードが可能である。この例では、テザー１５２は、上側導電層１０４と、支持構造１５０上に装着されたポート１０６との間で電気的および機械的に結合され得る。この例では、ＤＭＲ構造１３００の反対端部上のマッチングテザーは、下側導電層１０８を、支持構造１５０上に同様に装着された別のポートに、同様に電気的および機械的に結合し得る。テザーは、それらのそれぞれの導電層の延長部として製作され得、たとえばＸ軸に沿って数ミクロン程度の幅であってよい。いくつかの実装形態では、テザーは、たとえば、図１３のＹ軸に沿ったそれらの長さが、整数の共振１／４波長となるように設計される。他の例では、テザーは、圧電層１１２を支持構造１５０に固定するために、圧電層１１２の延長部として形成され得る。

本明細書のＤＭＲ構造は、１つまたは複数の電気入力信号を与えると、圧電層に運動で応答させる、上側および下側の導電層内に、金属電極のパターンを含み得る。運動の応答は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうちの１つまたは複数に沿った振動的発振を含み得る。ＤＭＲ構造の共振周波数は、横方向寸法すなわち幅（Ｗ）および／または長さ（Ｌ）、ならびに厚さ寸法（Ｔ）によって部分的に決定され得る。いくつかの実装形態では、１つの寸法が、Ｔ／Ｗ比またはＴ／Ｌ比に応じて支配的であり得る。共振周波数が横方向寸法によって支配される実装形態では、本明細書でさらに説明するように、ＤＭＲ構造の共振周波数応答は、たとえば、導電層内で互いに、たとえば図１のＸ軸に沿って、電極の幅ならびに間隔を調整することによって、導電層内の電極の周期的配列に従って制御され得る。

図１４は、ＤＭＲデバイスの平面図の一例を示す。図１４の実装形態では、図示のように、共振器構造１４００がＤＭＲとして構成され、それぞれの導電層内の電極が、互いに実質的に平行にＹ軸に沿って延びる長手方向軸を有する。共振器構造は、たとえば、図１４に示すように、概して、副共振器の幅を表すフィンガー幅Ｗｆｉｎを有し、副共振器は主に、１つの電極と、１つの電極のＸ軸に沿った両側の露出した圧電材料の幅の半分とを含む。電極幅、すなわち個々の電極の幅Ｗｍｅｔは、概して、電極間のフィードスルーキャパシタンスを制限するために、フィンガー幅より小さい。共振器構造のピッチは、図１４に示すように、概して、Ｘ軸に沿った電極の中点の間の距離を指す。電極の間隔は、図１４に示すように、Ｘ軸に沿って隣接する電極の縁部の間のギャップを指す。本明細書で開示する共振器構造の共振周波数は、Ｔ／Ｗ比または代替としてＴ／Ｌ比に応じて適切に設計される場合、主に、フィンガー幅またはピッチによって決定され得る。より一般的には、共振周波数は、共振器のフィンガー幅またはピッチ、および厚さによって部分的に決定され得る。電極の幅と間隔とは、周波数への二次効果を有する。フィンガー幅およびピッチは、当然、電極幅および間隔のパラメータと相関する。ピッチは、図１４の例に示すように、しばしば、フィンガー幅に等しい。

図１４における一例では、上側電極１０４ａおよび１０４ｂは、４．８μｍの、Ｘ軸に沿った電極幅Ｗｍｅｔを有する。いくつかの例においてテザーを含み得る接続部材４０８ａおよび４０８ｂは、それぞれの電極１０４ａおよび１０４ｂに結合される。接続部材４０８ａおよび４０８ｂは、この例ではＷｍｅｔより小さくてよい接続部材幅Ｗｐを有する。他の例では、Ｗｐは、所望の構成に応じて、Ｗｍｅｔと同等以上のサイズである。圧電層１１２の半値幅に相当する、電極のフィンガー幅Ｗｆｉｎは、この例では６．４μｍである。Ｘ軸に沿ったキャビティ４１６のキャビティ幅Ｗｃａｖは、２＊Ｗｆｉｎ（たとえば、１２．８μｍ）など、Ｗｆｉｎの整数倍であってよく、または他の測定値であってもよい。したがって、この例では、Ｗｃａｖは、圧電層の全幅とほぼ同じである。この例では、上側電極１０４ａおよび１０４ｂが互いに隣接する距離Ｄは、例として、１２８μｍまたは２５６μｍ程度であってよい。

図１５は、ＤＭＲ構造の断面斜視図の一例を示す。図１５では、共振器構造１５００は、上記で説明したように積層された層を有する、電極１０４ａおよび１０４ｂの上側導電層と、圧電層１１２と、単一の電極２０４の形態の下側導電層とを含む。図１５では、入力電気信号が上側導電層の第１の電極１０４ａに送達され得る入力ポート「ポート１」が存在する。ポート１は、増幅器またはアンテナなど、様々な構成要素から入力電気信号を受信するために結合され得る。図１５の例では、交流（ＡＣ）電圧源５０４が、そのような構成要素によって送達される電気信号をシミュレートする。ＡＣ電圧源５０４は、ポート１に結合された第１の端子５０６ａと、この例ではアースに結合された下側電極２０４に結合された第２の端子５０６ｂとを有する。このようにして、入力ＡＣ信号は、電圧源５０４からポート１に、したがって共振器の第１の電極１０４ａに与えられ得る。ＡＣ信号の交流電圧によって生じた電界は、図１５に矢印５０８で示す、圧電層１１２の厚さに渡って加えられる。

少なくとも図１５の例では、厚さは構造１５００の１つの寸法であり、概してＺ軸に沿って測定され、一方、長さはＹ軸に沿って測定される。本明細書の実装形態で説明するように、圧電層１１２は、厚さと幅、または厚さと長さとの所望の比率に応じて、図１５ならびに図１３に示すものより厚くても薄くてもよい。図１５の例では、構造１５００全体の幅を指す全幅、ならびにフィンガー幅、間隔、および電極幅は、Ｘ軸に沿って測定される。構造１５００の長さおよび構造１５００の幅は、共振器構造の寸法の横方向距離の例である。電界５０８は、圧電層１１２がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうちの１つまたは複数に沿った前後への変位を経験するように機械的共振を変換する形で加えられ得る。このことは、図１５において、構造の厚さに対応するＺ軸と、（幅に対応する）Ｘ軸および／または（長さに対応する）Ｙ軸とに沿った変位を有する、構造１５００の断面内の２次元の振動モードを含む。変位は、所望の構成に応じて長さおよび／または幅に沿って可能であるので、一般に、２Ｄの振動モードまたは３Ｄの振動モードは、Ｚ軸に沿った変位と組み合わせて、圧電層１１２のＸ軸およびＹ軸の平面に沿った変位を含むと言うことができる。

図１５は、この構成では、出力ポートを表すポート２に結合された第２の電極１０４ｂを有する２ポート構造を示す。開示する共振器の圧電層１１２は、たとえば、Ｘ軸とＹ軸、Ｘ軸とＺ軸、およびＹ軸とＺ軸に沿って向けられた平面内のすべての寸法において、共振周波数で振動し移動するように構成され得る。ＤＭＲの一例では、電界５０８が、Ｚ軸に沿って圧電層１１２に渡って誘起され、圧電機械結合を介して、構造の厚さおよび幅に沿った共振器構造１５００の断面内の圧電層内に、機械的伸長応力を生じさせる。この機械エネルギーは、第２の電極１０４ｂと下側電極２０４とにわたって電位５１６を生成させる。この変換された電位は、ポート２において出力電気信号として感知され得、ポート２とアースされた下側電極２０４との間に結合された１つまたは複数のセンサー５２０によって測定され得る。

圧電層の変位に対する基本周波数は、上側電極、下側電極、および／または圧電層の平面寸法によって、部分的にリソグラフィによって設定され得る。たとえば、上記で説明した共振器構造は、それぞれの導電層の入力電極および出力電極を対称的にパターニングすることによって実装され得る。いくつかの例では、上側および下側の電極にわたって加えられたＡＣ電界が、ＡｌＮなどの圧電材料のｄ３１係数、ｄ３２係数、ｄ３３係数、ｄ２４係数、および／またはｄ１５係数を介して圧電層の１つまたは複数の平面内に機械的変形を誘起する。デバイスの共振周波数において、デバイスに渡る電気信号が強化され、デバイスは、電気共振回路として挙動する。

いくつかの実装形態では、ＤＭＲの共振周波数は、図１５に示すように、フィンガー幅を設定することによって部分的に制御され得る。そのような制御パラメータの１つの利点は、マルチ周波数フィルタが同一チップ上に製作され得ることである。共振周波数は、電極１０４ａおよび１０４ｂの電極幅と組み合わされた、すなわちＸ軸に沿った間隔に基づくフィンガー幅に関連付けられ得る。構造１５００のフィンガー幅は、共振周波数を調整するために変更され得る。たとえば、共振周波数は、概して、フィンガー幅が増加するにつれて低下し、その逆も成り立つ。

共振器構造の全幅、全長、および全厚さは、性能を最適化するために同様に指定され得るパラメータである。いくつかのＤＭＲの実装形態では、共振器のフィンガー幅は、構造の共振周波数を調整するために制御される主たるパラメータであり、一方、共振器の全幅と全長との積（全面積）は、共振器構造のインピーダンスを制御するために設定され得る。図１５における一例では、約１ＧＨｚで動作するように設計されたデバイスに対して、共振器構造１５００の幅は数マイクロメートル程度、長さは約１〜１００マイクロメートルの範囲内であってよい。試験および実験を通して、共振器の所望の２Ｄまたは３Ｄの振動モードを生み出すための数値的比率のパラメータが、厚さおよび幅であるとき、長さは、他の周波数におけるスプリアスモードを可能な限り最小化するように設定され得る。以下の例で説明するように、圧電層の適切な厚さは、約数マイクロメートルであってよく、所望の厚さ対幅の比率を生み出すために、幅に関して制御され得る。

通過帯域周波数が、共振器構造のレイアウトによって決定され得、同様に、それらのＤＭＲを使用してフィルタアプリケーションに関して終端インピーダンスが決定され得る。たとえば、形状、サイズおよび電極数を変えることによって、終端インピーダンスが調整され得る。いくつかの例では、Ｙ軸に沿ったフィンガーが長いほど、小さいインピーダンスが得られる。このことは、結果として、ＤＭＲのキャパシタンスに反比例する。電極の長さと幅／間隔とは垂直方向であるので、インピーダンスと周波数とは独立に制御され得る。

図１６は、共振器構造を形成するためのプロセスを示す流れ図の一例を示す。図１６では、プロセス１６００は、犠牲（ＳＡＣ）層が基板上に堆積されるブロック６０４で開始する。ＳＡＣ層は、所望の実装形態に応じて、様々な形状およびサイズを有し得、基板の全部または一部を覆うように形作られ得る。ブロック６０８で、下側電極層がＳＡＣ層上に形成される。所望の構成に応じて、下側電極層は、金属などの導電材料から作られ、１つまたは複数の電極を画定するようにパターニングされ得る。２つ以上の電極が画定されるとき、電極は、共振器デバイスの別々のポートに接続され得る。ブロック６１２で、圧電層が、下側電極層上に堆積される。ブロック６１６で、上側電極層が、次いで、圧電層上に形成される。上側電極層はまた、２つ以上の電極を画定するようにパターニングされ得る。いくつかの実装形態では、電極のオーバーレイ群が、圧電層の対向面上の上側および下側の電極層内に画定され得る。ブロック６２０で、ＳＡＣ層の一部または全部が、共振器構造の下にキャビティを画定するために除去される。

図１７は、千鳥配列共振器構造を形成するためのプロセスを示すフロー図の一例を示す。図１８Ａ〜図１８Ｇは、たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの断面概略図の例を示す。図１９Ａ〜図１９Ｇは、たとえば図１６または図１７に示すプロセスによる千鳥配列共振器製作のステージの斜視図の例を示す。

図１７では、図１８Ａおよび図１９Ａに示すように、プロセス１７００は、ＳＡＣ層８０８がガラス基板８０４上に堆積されるブロック７０４で開始する。図１８および図１９の千鳥配列構造を形成するために、ブロック７０８で、ＳＡＣ層８０８が、適正に形作られ、整列されたマスクを使用してパターニングされ、それにより、ＳＡＣ層８０８は、基板８０４の一部をオーバーレイし、ＳＡＣ層８０８のそれぞれの端部において基板８０４の表面の端部８１０を露出する。以下で詳細に説明するように、ＳＡＣ層８０８は、共振器構造を基板８０４から実質的に分離するようにキャビティが形成される領域を画定する。ＳＡＣ層８０８は、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、モリブデン（Ｍｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン、および／または様々なポリマーから形成され得る。プロセス７００のいくつかの実装形態では、ＳＡＣ層８０８の適切な厚さは、約０．５マイクロメートル（μｍ）〜３μｍの範囲内にある。一例では、ＳＡＣ層８０８はＭｏから形成され、約０．５μｍの厚さを有する。

ブロック７１２で、ポスト酸化物層８１２が、ＳＡＣ層８０８とガラス基板８０４の露出された表面の一部８１０との上に堆積される。図１８Ｂおよび図１９Ｂに示すように、ブロック７１６で、図１８および図１９の千鳥配列構造を形成するために、ポスト酸化物層８１２が、犠牲層８０８の上部を露出するために、適正なマスクを使用してパターニングされる。図１８Ｂおよび図１９Ｂに示すように、ポスト酸化物層の残留部分８１２ａおよび８１２ｂは、構造の両側にアンカー構造を画定し、基板８０４の表面の一部８１０を覆う。ポスト酸化物層８１２は、ＳｉＯｘおよびＳｉＯＮなどの材料から形成され得、たとえば、約１μｍ〜３μｍ程度の厚さを有する。いくつかの他の実装形態では、ポスト酸化物層８１２は、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）またはモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ_２）から形成され得る。いくつかの例では、ポスト酸化物層８１２は約０．５μｍであるか、または約３μｍ〜５μｍの範囲内でより厚くてもよい。

ブロック７２０で、第１の金属層８１６は、それが、ポスト酸化物アンカー８１２ａおよび８１２ｂ、ならびにＳＡＣ層８０８の露出領域をオーバーレイするように堆積される。金属層８１６は、所望の実装形態に応じて、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ／窒化チタン（ＴｉＮ）／Ａｌ、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）、Ｍｏ、または他の適正な材料から形成され得、７５０〜３０００オングストロームの厚さを有する。いくつかの場合、金属層８１６は、ＡｌＮなどのシード層の上部に堆積されたＭｏなどの金属とともに２層として堆積される。シード層に対する適正な厚さは、たとえば、１００〜１０００オングストロームであってよい。Ｍｏが使用されるときは、金属層８１６の全厚さは、約３０００オングストロームであってよい。金属層８１６の他の適切な材料には、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびそれらの組合せが含まれる。所望の実装形態に応じて、厚さは約０．１μｍ〜０．３μｍに及ぶことがある。図１８Ｃおよび図１９Ｃに示すように、ブロック７２４で、第１の金属層８１６が、１つまたは複数の下側電極８１８を画定するために、たとえば、適正なマスクを使用してパターニングされる。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の下側電極が、オーバーレイする上側電極に整合するように形作られ得る。図１８Ｃおよび図１９Ｃの例では、図１９Ｃに示すように、金属層８１６が、ストリップの形をした単一の電極８１８を有するように形成され、ストリップは、ＳＡＣ層８０８に渡って横方向に延び、ＳＡＣ層８０８をストリップの両側部８１９上に露出させる。例示のために、図１９ＣのＳＡＣ層８０８の露出エリア８１９は、図１８Ｃ〜図１８Ｇによって図示される断面内のビアとして示されている。

ブロック７２８で、圧電層、たとえば膜８２０が構造上に堆積される。ブロック７３２で、図１８Ｄおよび図１９Ｄに示すように、圧電膜８２０のストリップ８２２が下側電極部８１８を直接オーバーレイするように、圧電膜８２０が適正なマスクを使用してパターニングされる。ここでも、下側電極層８１８の堆積および形成と同様に、ＳＡＣ層８０８の両側部エリア８１９は、上方から露出されたままである。圧電層はＡｌＮから形成され得、たとえば、約１μｍと２μｍとの間の厚さを有する。一例では、ＡｌＮ圧電膜は、約１．２μｍの厚さを有する。図１８Ｄに示すように、圧電膜８２０は、１つまたは複数のビア８２３を有するように構造の一端においてパターニングされ、導電性接点が第１の金属層８１６に対して作製されるように、第１の金属層８１６の一部を露出する。

図１７では、図１８Ｅおよび図１９Ｅに示すように、ブロック７３６および７４０で、上側電極８２６を画定するために、第２の金属層８２４が堆積され、パターニングされる。第２の金属層８２４は、たとえばＡｌＣｕ、ならびに第１の金属層８１６を形成するために上記で説明した他の材料から形成され得る。一例では、第２の金属層８２４はＡｌＣｕから形成され、約２０００オングストロームの厚さを有する。他の適切な厚さは、約０．１μｍ〜０．３μｍに及ぶ。図１９Ｅに示すように、第２の金属層８２４がパターニングされると、いくつかの実装形態では、一対の隣接する電極８２６ａおよび８２６ｂが形成される。いくつかの実装形態では、図１９Ｅに示すように、電極８２６ａおよび８２６ｂは、構造に沿って両端から延びる長手方向軸を有する。したがって、それぞれの電極８２６ａおよび８２６ｂは、共振器構造を使用して入力信号および出力信号の所望の構成に応じて異なるポートに接続され得る。いくつかの実装形態では、第２の金属層８２４の接触領域８２８がバイア８２３内に堆積され得、それにより、第１および第２の金属層が、互いに導電性接触している。

第２の金属層８２４の形成に続いて、図１８Ｆに示すように、ブロック７４４で、ＡｌＯｘなどのリリース保護層８２８が原子層堆積（ＡＬＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または他の適正な技法を使用して堆積され得、ブロック７４８で、第１の金属層８１６および第２の金属層８２４内の電極ならびにはさまれた圧電層８２０の側壁８２９を保護するためにパターニングされ得る。図１７のブロック７４４および７４８は、いくつかの実装形態では省略されてよい。いくつかの実装形態では、図１８Ｆに示すように、ブロック７４８で、リリース保護層８２８が、第２の金属層８２４をオーバーレイするためにパターニングされる。側部エリア８１９は露出されたままである。リリース保護層８２８は、ＳｉＯＮから形成され得、約５０００オングストロームの厚さを有する。次いで、リリース保護層８２８は、ＳＡＣ層８０８をリリースした後で除去されてよい。

ブロック７５２で、図１８Ｇおよび図１９Ｆに示すように、ＳＡＣ層８０８は、次いで、空気キャビティ８３２を画定するために除去される。いくつかの実装形態では、ＳＡＣ層８０８は、たとえば、ＳＡＣ層８０８がＭｏまたはａ−Ｓｉから形成されるときに、構造をＸｅＦ_２ガスまたはＳＦ_６プラズマに露出することによってリリースされる。ＨＦは、ＳＡＣ層８０８がＳｉＯＮまたはＳｉＯｘから形成されるときに使用され得る。図１９Ｇは、得られた共振器構造の背面斜視図を示しており、基板８０４は、キャビティ８３２をより分かりやすく示すために図示していない。キャビティ８３２の領域は、本質的にＳＡＣ層８０８の不在によって画定され、したがって、キャビティ８３２は、側部エリア８１９と共振器の第１の金属ストリップ８１８の下の部分とを含む。

ブロック７５２に続いて、金属相互接続層が堆積され、第１の金属層８１６および第２の金属層８２４に対する伝送線路を画定するために、共振器構造の外側をパターニングされ得る。ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、めっきされたＣｕ、または他の適正な材料が、金属相互接続層を形成するために使用され得る。

図２０は、温度補償型共振器構造の断面概略図の一例を示す。図２０の温度補償型構造２０００は、図１７〜図１９に関して上記で説明したものと同じプロセスを使用して、わずかな変形を有して製作され得る。ここで、ブロック７１６で、ポスト酸化物層８１２ｃのストリップが残留し、下側電極８１８の下に存在するように、ポスト酸化物層８１２がパターニングされる。いくつかの実装形態では、ポスト酸化物のストリップ８１２ｃが、共振器構造のオーバーレイする下側電極８１８、圧電層８２２、および上側電極８２６と整列される。このストリップ８１２ｃは、共振器構造に対する温度補償層を画定する。温度補償層としてのポスト酸化物層８１２の厚さは、しばしば、圧電層および電極層に対する材料の選択に依存する。圧電材料がＡｌＮの場合、電極はＡｌＣｕ、Ｍｏ、または両者の組合せであり、ポスト酸化物層はＳｉＯ２であり、ＳｉＯ２層の厚さは、ＡｌＮ層の厚さと同程度である。

図２０では、温度補償層８１２ｃは、より低い程度の周波数の温度係数（ＴＣＦ）を有する共振器を提供する。このことは、薄膜補償層として働くポスト酸化物層８１２に対して、上記で説明したように、適正な材料と層厚さとを選択することによって達成され得る。

図２１は、エアギャップ型共振器構造の断面概略図の一例を示す。図２１のエアギャップ構造２１００はまた、図１７〜図１９に関して上記で説明したものと同じプロセスを本質的に使用して製作され得る。ここで、ブロック７１２および７１６は省略されており、それによりポスト酸化物層は形成されない。したがって、下側電極層はブロック７２０で堆積され、ブロック７２４でパターニングされ、それにより下側電極層は、ＳＡＣ層８０８と基板８０４の露出エリア８１０とを直接オーバーレイする。残りの製作ブロックは、図１７〜図１９に関して上記で説明したように実行され得る。

図２２は、ＤＭＲなどの共振器を組み込むラダーフィルタの回路図の一例を示す。図２２では、回路２２００は、直列共振器２２２０とシャント共振器２２２４とを含み、それらの両方が、上記で説明したＤＭＲとして実装され得る。直列共振器２２２０は、入力端子２２０８に結合された上側導電層などの１つの導電層内の電極、および出力端子２２１６に結合された同じかまたは異なる導電層内の電極と、直列に結合される。入力端子２２０８と出力端子２２１６とに結合されるべき共振器２２２０の電極の選択は、上記で説明したＤＭＲ構造のどちらが回路２２００内に実装されるかに依存する。上記で説明したＤＭＲ構造は、いずれも使用され得る。いくつかの実装形態では、図１の例が上側導電層１０４内に単一の電極を、下側導電層１０８内に単一の電極を有するとき、上側導電層１０４または下側導電層１０８のいずれかが、入力端子２２０８に結合され得、その他の導電層は、出力端子２２１６に結合され得る。

図２２では、回路２２００は、シャント共振器２２２４をさらに含む。説明した直列共振器２２２０の可能な実装形態は、概して、シャント共振器２２２４に適用可能である。たとえば、シャント共振器２２２４の上側導電層は、出力端子２２１６（または、いくつかの実装形態では入力端子２２０８）に結合され得、シャント共振器２２２４の下側導電層は、アースに結合され得、その逆も成り立つ。図２２では、図示のように接続された直列共振器２２２０およびシャント共振器２２２４は、いくつかの実装形態における直列共振器とシャント共振器との可能な追加のステージのうちの１ステージを表す。

図２２では、上記の例で概略的に説明したように、直列共振器２２２０は、入力ポート２２０４に送達された入力ＡＣ信号に応答する固有共振周波数を有する。いくつかの実装形態では、直列共振器２２２０は、直列共振周波数「ｆｓ２」と並列共振周波数「ｆｐ２」とを有する。この例では異なる共振周波数応答を有するように同調（または設計）されたシャント共振器２２２４は、直列共振周波数「ｆｓ１」と並列共振周波数「ｆｐ１」とを含む。この例では、共振器２２２４は、シャント構成要素として結合され、すなわち入力電極が出力端子２２１６に結合され、出力電極がアースに結合されるので、シャント共振器２２２４の衝撃による入力端子２２０８と出力端子２２１６との間の実際の伝送応答は、図示のように、共振器自体の伝送応答を反転したバージョンであり、それにより、回路２２００の周波数応答は、図示のｆｐ１およびｆｓ２の隣接する周波数ピークを含み、ｆｐ１およびｆｓ２が、様々なアプリケーションにおけるラダーフィルタ回路２２００の帯域幅を規定し得る。すなわち、個別の構成要素としてのシャント共振器２２２４の固有伝送応答は、通常、ヌル周波数としてｆｐ１を、ピーク周波数としてｆｓ１を有する。回路２２００の所望の周波数応答を実現するために、直列共振器２２２０は、シャント共振器２２２４より高い周波数に同調される。したがって、ラダーフィルタの帯域幅は、この例ではｆｓ２〜ｆｐ１によって決定される。この帯域幅は、ｆｓ２またはｆｐ１を調整することによって、すなわち個別の共振器２２２０および２２２４の共振周波数応答を設計することによって制御され得る。たとえば、ＤＭＲの場合、圧電層の相対的な横方向距離（幅または長さ）および厚さが、所望の直列および並列の共振周波数を生み出す厚さと横方向距離との数値的比率を達成するように設定され得る。

図２３Ａは、ＤＭＲなどの共振器を組み込むシングルステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す。図２３Ａでは、回路２３００は、入力端子２３０４とアースとの間に結合されたシャント共振器２２２４と、入力端子２３０４と出力端子２３０８との間に結合された直列共振器２２２０とを含む。共振器は、上記で説明したＤＭＲであってよく、図２２に関して説明したものと異なる導電層および電極構成を有し得る。

図２３Ｂは、図２３Ａのラダーフィルタ回路２３００の電送応答の一例を示す。この例では、通過帯域２３１２は、上記で説明した直列共振器２２２０に関連するｆｓ２ピークと上記で説明したシャント共振器２２２４に関連するｆｐ１ピークとの間で規定される。この例では、図２２におけるｆｓ１に対応する左のヌル２３１６およびｆｐ２に対応する右のヌル２３２０は、異なる機構がヌルを生じるため、異なる振幅を有する。ヌル２３１６は、シャント共振器２２２４の直列共振によって引き起こされ得、一方、ヌル２３２０は、直列共振器２２２０の並列共振によって引き起こされ得る。２つの異なる共振器は、異なるサイズに加えて、異なるＱ値と異なるインピーダンスとを有し得る。具体的には、左のヌル２３１６は約−３２ｄＢの振幅を有し、一方、右のヌル２３２０は、約−３８ｄＢの振幅を有する。

図２４Ａは、ＤＭＲなどの並列シャント共振器を組み込むシングルステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す。ラダーフィルタ回路２４００は、回路２３００と同じ構成要素および相互接続を含み、一方、シャント共振器２２２４と並列に結合された追加のシャント共振器２４０４を同様に含む。図２４Ｂは、図２４Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す。図２４Ｂでは、第２のシャント共振器２４０４を包含し、（２つの共振器を電気的に並列にして）シャント共振器を効果的により大きくし、運動抵抗をより小さくすることによって、左のヌル２４０８および右のヌル２４１２は、同じような振幅を有する。具体的には、左のヌル２４０８は約−３６ｄＢのより小さい振幅を有し、一方、右のヌル２４１２は、依然として約−３８ｄＢの振幅を有する。同じく、並列シャント共振器２４０４を包含することで、除去領域２４１６および２４２０において幾分かの増加した帯域外減衰がもたらされ、その減衰は、図２３Ｂの対応する領域における約−４ｄＢの振幅とは対照的に約−６ｄＢの振幅を有する。

図２５Ａは、ＤＭＲなどの並列シャント共振器を組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す。ラダーフィルタ回路２４００は、２ステージの、回路２４００の同じ構成要素および相互接続を含み、第１のステージが並列シャント共振器２２２４ａおよび２４０４ａを含み、直列共振器２２２０ａが上記で説明したように接続され、第２のステージが並列シャント共振器２２２４ｂおよび２４０４ｂを含み、直列共振器２２２０ｂが上記で説明したように接続される。ここで、直列共振器２２２０ｂは、直列共振器２２２０ａと出力端子２３０８との間に結合され、並列シャント共振器２２２４ｂおよび２４０４ｂは、２つの直列共振器２２２０ａおよび２２２０ｂとの間のノードに結合される。図２５Ｂは、図２５Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す。図２５Ｂでは、追加のステージを包含することで、帯域外除去領域２５１６および２５２０において幾分かの増加した減衰がもたらされ、その減衰は、図２４Ｂの対応する領域における約−６ｄＢの振幅とは対照的に約−１８ｄＢの振幅を有する。ヌル２５０８および２５１２の振幅もまた、約−８０ｄＢに低減される。

図２５Ａで示すように、ラダーフィルタ回路は２ステージで実装され得るが、他の実装形態は任意の数の追加のステージを含み、そのことが、除去領域２５１６および２５２０において追加の減衰をもたらすことがある。

図２６Ａは、シャントインダクタを組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す。ラダーフィルタ回路２６００は、２ステージの、回路２５００の構成要素および相互接続を有し、追加のインダクタ２６０４が、ステージの一方において、並列シャント共振器２２２４ａおよび２４０４ａとアースとの間に結合される。そのような、インダクタ２６０４などのシャントインダクタは、概して、ｎＨの範囲内のインダクタンス値を有し得るが、所望の実装形態に応じて、より大きい値が使用されてもよい。そのようなインダクタ２６０４は、回路２６００内で、共振器と同じ基板上に製作されてよく、または異なる基板上に製作されてもよい。シャントインダクタはまた、ワイヤボンディング、パッケージング、および／または他の相互接続によって寄生インダクタンスまたは意図的に製作するインダクタンスとなり得る。したがって、図示の回路図は、ワンチップと２チップの両方、およびマルチチップの実装形態に適用可能である。図２６Ｂは、図２６Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す。図２６Ｂでは、インダクタ２６０４を包含することで、左のヌル周波数２６０８を制御し、それに応じて通過帯域領域２６１６のロールオフ勾配を調整するためのパラメータが提供される。たとえば、左のヌル周波数２６０８は、図２５Ｂにおけるそれの値（約１．８６ＧＨｚ）から約１．８０ＧＨｚまで引き下げられ得る。より高い周波数除去領域２６２２におけるより高い周波数成分もまた、図２６Ａの回路２６００によって減衰され得る。

図２７Ａは、各ステージにシャントインダクタを組み込む２ステージラダーフィルタの簡略回路図の一例を示す。ラダーフィルタ回路２７００は、２ステージの、回路２６００の構成要素および相互接続を有し、追加のインダクタ２７０４（概して、ｎＨの範囲内）が、他方のステージにおいて、並列シャント共振器２２２４ｂおよび２４０４ｂとアースとの間に結合される。図２７Ｂは、図２７Ａのラダーフィルタ回路の電送応答の一例を示す。図２７Ｂでは、インダクタ２７０４を包含することで、除去領域２７１６および２７２０において、より高い周波数およびより低い周波数の成分の減衰を強化するための追加のパラメータが提供される。この例では、第２のインダクタ２７０４は、追加のヌル周波数２７０８および２７１２を提供し、ヌル周波数２７０８は図２６Ｂのヌル周波数２６０８より高く、ヌル周波数２７１２は図２６Ｂのヌル周波数２６１２より低い。したがって、シャントインダクタ２６０４および２７０４を組み込むことで、回路２７００の電送応答のより高い周波数成分とより低い周波数成分の両方に対する追加の帯域外減衰がもたらされ得る。

上記の例に示すように、開示するラダーフィルタ回路の通過帯域の帯域幅は、直列共振器および／またはシャント共振器の共振周波数を調整することによって制御され得、そのことは、直列共振器の直列共振周波数がシャント共振器の並列共振周波数に等しい（または非常に近い）、従来のラダーフィルタ設計とは異なる。同じ概念がまた、ラダー型トポロジーに類似する格子型トポロジーまたはハイブリッドフィルタ型トポロジーに適用され得る。同じく、ラダーフィルタのステージの数が増加するにつれて、帯域外減衰の量も増加し、通過帯域領域を規定する、ヌル周波数からピーク（ｆｐ１およびｆｓ２）までの遷移の割合も増加する。たとえば、図２６Ａおよび図２７Ａにおいて、シャントインダクタの数が増加するにつれて、帯域外減衰が強化され、通過帯域の帯域幅がさらに微調整され、たとえば、上記の例では拡大される。帯域外減衰は、概して、ステージをより多く追加することによって、および／またはシャントインダクタをより多く含むことによって制御され得る。

図２８は、上記のＤＭＲの例におけるＸ−Ｙ平面に平行な平面など、横方向平面内に螺旋形状を有する共振器構造の平面図の一例を示す。図２８では、共振器構造２８００は、いくつかの実装形態ではＤＭＲであってよい。いくつかの他の実装形態では、共振器構造２８００は、横方向に振動する圧電共振器またはＦＢＡＲなど、異なる圧電共振器であってよい。図２８の例では、構造２８００は、上記で説明した１つまたは複数の導電層と圧電層とを有するように製作される。入力電極２８０４は、たとえば、構造の下側導電層内の１つの横方向平面内に位置する。入力電極は、螺旋形状の圧電材料２８１２の内側の終了点２８０８において共振器構造２８００の導電層の１つに接続する。入力電極２８０４の部分は、圧電材料２８１２の螺旋区画２８１４の下にあり、圧電材料２８１２の一部は、上記の製作技法で説明したように、下側導電層の上に堆積され得る。圧電材料２８１２は、圧電材料２８１２の上および／または下の１つまたは複数の導電層の部分とともに、図示の螺旋構成においてそれの長さを有するようにパターニングされ、同心のターンが、出力電極２８２０に結合された外側の終了点２８１６において終了する。この例では、出力電極２８２０は、たとえば、構造の上側導電層内の入力電極２８０４と異なる、縦方向に（たとえば、Ｚ軸に沿って）オフセットされた横方向平面内に位置する。

いくつかの他の実装形態では、電極接続は、入力電極２８０４が出力として働くように、そして出力電極２８２０が入力として働くように、切り替えられ得る。同じく、螺旋共振器構造２８００のいくつかの実装形態は長方形の形状を有するが、図２８に示すように、螺旋構造の一部または全部は、所望のアプリケーションに応じて、概して円形、楕円形、または八角形の形状の輪郭を有してもよい。内側の終了点２８０８と外側の終了点２８１６との間の構造２８００のターンの周囲を回って進む、圧電材料の全長は、螺旋共振器構造２８００が組み込まれる回路の抵抗およびキャパシタンスの仕様に従って設定され得る。たとえば、増幅器または他の電気構成要素は、入力電極２８０４に結合されてよく、そのような構成要素は、共振器構造２８００によって望ましく整合されるインピーダンスを有し得る。全長２８２４は、適正な整合インピーダンスを決定するように設定され得る。

図２９は、螺旋形状の共振器構造を組み込むラダーフィルタ回路の一例を示す。ラダーフィルタ回路２９００では、図２８に関して上記で説明した第１の構造２８００ａが、図２２の入力端子２２０８に接続された入力電極２８０４ａと出力電極２８２０ａとを有する。第２の構造２８００ｂは、アースに結合された第１の電極２８０４ｂと、第２の電極２８２０ｂとを有する。それぞれの共振器の電極２８２０ａおよび２８２０ｂは、図２２の同じ出力端子２２１６に接続され、したがって、図２２の回路のそれぞれの共振器２２２０および２２２４の代わりに、螺旋形状の共振器２８００ａおよび２８００ｂを代用する。共振器構造２８００ａおよび２８００ｂのそれぞれの共振周波数は、たとえば、ＤＭＲ、横方向に振動する共振器、ＦＢＡＲなど、共振器のタイプに応じて１つまたは複数のパラメータによって設定され得る。たとえば、共振器構造が横方向に振動するとき、共振器の幅が、それの共振周波数を支配し得る。この例では、共振器構造２８００ａは、構造２８００ａを上記で説明した共振周波数ｆｐ２およびｆｓ２で共振させる、幅「ｗ１」を有し、共振器構造２８００ｂは、構造２８００ｂをやはり上記で説明した共振周波数ｆｐ１およびｆｓ１で共振させる、幅「ｗ２」を有する。いくつかの例では、共振器構造２８００ａおよび２８００ｂがＤＭＲとして実装されるとき、各共振器構造は、所望の直列および並列の共振周波数を生み出すために、厚さと横方向距離との数値的比率を達成するように設定された、各共振器構造自体の相対的な、圧電層の横方向距離（幅または長さ）と厚さとを有し得る。

図２８および図２９では、各螺旋内のターン数、すなわち巻き数は、インピーダンスおよび／またはキャパシタンスのパラメータなど、回路仕様に従って設定され得る。一般に、ターン数は、共振器の固有キャパシタンスを決定する。より広い電極を有するより大きい表面の構造は、運動抵抗を低下させ得る。同じく、たとえば、図２６Ａおよび図２７Ａにおいて、シャントインダクタが組み込まれるいくつかのラダーフィルタの実装形態では、シャントインダクタは、螺旋形状の共振器の導電層として実装され得る。すなわち、共振器の上側または下側の導電層もまた、シャントインダクタとして働き得る。

本明細書で開示する、電気機械システム共振器の圧電層および受動構成要素の誘電体層の製作に使用され得る圧電材料には、たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、石英および硫化亜鉛（ＺｎＳ）などの他の圧電材料、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）族を構成する物質、ドープ窒化アルミニウム（ＡｌＮ：Ｓｃ）、およびそれらの組合せが含まれる。上記で説明した導電層は、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、ドープ多結晶シリコン、ドープアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）化合物、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ドープ導電性酸化亜鉛（ＺｎＯ）、およびそれらの組合せを含む様々な導電性材料から作製され得る。様々な実装形態では、上側金属電極および／または下側金属電極は、同じ導電材料または異なる導電材料を含み得る。

以下の説明は、本開示の革新的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを、当業者は容易に認識されよう。説明する実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成され得る任意のデバイスまたはシステムにおいて実施され得る。より詳細には、説明する実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（すなわち、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、（電気機械システム（ＥＭＳ）、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および非ＭＥＭＳ適用例などにおける）パッケージング、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、様々な電子デバイス中に含まれるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。

説明する実装形態が適用され得る好適なＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスの一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するために干渉変調器（ＩＭＯＤ）を組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収体、吸収体に対して可動である反射体、ならびに吸収体と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調整され得る。

図３０Ａは、干渉変調器（ＩＭＯＤ）表示デバイスの一連の画素における２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実装形態では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。

ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲外の光（たとえば、赤外光）を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。

図３０Ａ中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接する干渉変調器１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ １２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ １２に印加された電圧Ｖ０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ １２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ １２に印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。

図３０Ａでは、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光を示す矢印１３と、左側のＩＭＯＤ １２から反射する光１５とを用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ＩＭＯＤ １２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長を決定することになる。

光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その（１つまたは複数の）層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装形態では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム（Ｃｒ）、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と導体の両方として働く、半透明の単一厚の金属または半導体を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、より伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで送るように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または伝導性／吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。

いくつかの実装形態では、光学スタック１６の（１つまたは複数の）層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。

いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図３０Ａ中の左側のＩＭＯＤ １２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図３０Ａ中の右側の作動ＩＭＯＤ １２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。

図３０Ｂは、３×３干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示している。図３０Ｂの電子デバイスは、共振器構造および／またはラダーフィルタなどの回路を含む、図１〜図２９に関して上記で説明した実装形態のいずれかに従って構築されるデバイス１１が組み込まれ得る１つの実装形態を表す。デバイス１１が組み込まれる電子デバイスは、たとえば、表示と非表示の両方のアプリケーションを含む、上記に記載した多様な電気デバイスおよび電気機械システムデバイスのいずれかの一部または全部を形成し得る。

ここで、電子デバイスは、１つまたは複数の、ＡＲＭ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、またはＡＬＰＨＡ（登録商標）などの汎用シングルチップまたはマルチチップマイクロプロセッサ、あるいはデジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、またはプログラマブルゲートアレイなどの専用マイクロプロセッサを含み得るコントローラ２１を含む。コントローラ２１は、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得る。オペレーティングシステムを実行することに加えて、コントローラ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。

コントローラ２１は、デバイス１１と通信するように構成される。コントローラ２１はまた、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図３０Ｂは明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。コントローラ２１およびアレイドライバ２２は、本明細書では、時々、「論理デバイス」および／または「論理システム」の一部と呼ぶことがある。

図３１Ａおよび図３１Ｂは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図の例を示している。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはディスプレイデバイス４０の軽微な変形も、テレビジョン、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。

ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。

ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、またはＴＦＴ ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。

ディスプレイデバイス４０の構成要素は図３１Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタ処理する）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。いくつかの実施態様では、電力システム５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。

ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実施態様に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇまたは４Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭ／Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ａ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信され得るように、その信号を処理することができる。

いくつかの実施態様では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実施態様では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各位置における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。コントローラ２１はまた、所望の動作を実行するためにデバイス１１と対話するように構成される。

プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。いくつかの実装形態では、デバイス１１は、調整ハードウェア５２の構成要素として組み込まれる。

ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。

アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も適用される。

いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（ＩＭＯＤコントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイドライバなど）であり得る。その上、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイなど）であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは他の小面積ディスプレイにおいて、有用であることがある。

いくつかの実装形態では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ３０と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を介したボイスコマンドが使用され得る。

電力システム５０は様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電力システム５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーを含み得る。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、光起電性デバイスまたはアレイの壁コンセントから来る、電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電力システム５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池をも含むことができる。電力システム５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。

いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成としても実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。

１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。

本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたＩＭＯＤの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。

また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実装形態が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。

１１ デバイス
１２ 干渉変調器、ＩＭＯＤ、ピクセル
１３ 矢印
１４ 可動反射層
１５ 光
１６ 光学スタック
１８ ポスト
１９ ギャップ
２０ 透明基板
２１ コントローラ、プロセッサ
２２ アレイドライバ
２４ 行ドライバ回路
２６ 列ドライバ回路
２７ ネットワークインターフェース
２８ フレームバッファ
２９ ドライバコントローラ
３０ ディスプレイアレイ、ディスプレイパネル
４０ ディスプレイデバイス
４１ ハウジング
４３ アンテナ
４５ スピーカー
４６ マイクロフォン
４７ トランシーバ
４８ 入力デバイス
５０ 電力システム
５２ 調整ハードウェア
１００ 膨張モード共振器（ＤＭＲ）構造
１０４ 上側導電層
１０４ａ 上側電極
１０４ｂ 上側電極
１０８ 導電層
１１２ 圧電層
１１６ 上面
１２０ 下面
１２４ 入力ＡＣ信号
１２８ 出力信号
１４０ アース端子
１４４ アース端子
１４８ キャビティ
１５０ 支持構造
１５２ テザー
２０４ 下側導電層
２０４ａ 入力電極
２０４ｂ 出力電極
３００ ２次元（２Ｄ）の膨張モード形状
３０２ 長方形形状
３０４ 第１の領域
３０８ 第２の領域
３１２ 領域
３１６ 領域
３２０ 領域
３２４ 領域
４０８ａ 接続部材
４０８ｂ 接続部材
４１６ キャビティ
５０４ 交流（ＡＣ）電圧源
５０６ａ 第１の端子
５０６ｂ 第２の端子
５０８ 電界
５１６ 電位
５２０ センサー
８００ 構造
８０４ ガラス基板
８０８ 犠牲（ＳＡＣ）層
８１０ 露出エリア
８１２ ポスト酸化物層
８１２ａ ポスト酸化物アンカー
８１２ｂ ポスト酸化物アンカー
８１２ｃ ポスト酸化物層、温度補償層
８１６ 第１の金属層
８１８ 下側電極、下側導電層
８１９ 側部エリア
８２０ 圧電膜、圧電層
８２２ ストリップ、圧電層
８２３ ビア
８２４ 第２の金属層
８２６ 上側電極
８２６ａ 電極
８２６ｂ 電極
８２８ リリース保護層
８２９ 側壁
８３２ キャビティ
９００Ａ ＤＭＲ構造
９００Ｂ ＤＭＲ構造
９００Ｃ ＤＭＲ構造
９０８ 電極
９１２ａ 第１の電極
９１２ｂ 第２の電極
９１６ａ 第１の電極
９１６ｂ 第２の電極
１０００Ａ ＤＭＲ
１０００Ｂ ＤＭＲ
１１００Ａ ＤＭＲ
１１００Ｂ ＤＭＲ
１２００Ａ 共振器構造
１２００Ｂ 共振器構造
１２００Ｃ 共振器構造
１２２０ 下面
１３００ ＤＭＲ構造
１４００ 共振器構造
１５００ 共振器構造
２０００ 温度補償型構造
２１００ 空気ギャップ構造
２２００ 回路、ラダーフィルタ回路
２２０８ 入力端子
２２１６ 出力端子
２２２０ 直列共振器
２２２０ａ 直列共振器
２２２０ｂ 直列共振器
２２２４ シャント共振器
２２２４ａ シャント共振器
２２２４ｂ シャント共振器
２３００ ラダーフィルタ回路
２３０４ 入力端子
２３０８ 出力端子
２３１２ 通過帯域
２３１６ ヌル
２３２０ ヌル
２４００ ラダーフィルタ回路
２４０４ 追加のシャント共振器
２４０４ａ シャント共振器
２４０４ｂ シャント共振器
２４０８ ヌル
２４１２ ヌル
２４１６ 除去領域
２４２０ 除去領域
２５００ 回路
２５０８ ヌル
２５１２ ヌル
２５１６ 除去領域
２５２０ 除去領域
２６００ ラダーフィルタ回路
２６０４ インダクタ、シャントインダクタ
２６０８ ヌル周波数
２６１２ ヌル周波数
２６１６ 通過帯域領域
２６２２ 除去領域
２７００ ラダーフィルタ回路
２７０４ インダクタ、シャントインダクタ
２７０８ ヌル周波数
２７１２ ヌル周波数
２７１６ 除去領域
２７２０ 除去領域
２８００ 共振器構造
２８００ａ 螺旋形状の共振器
２８００ｂ 螺旋形状の共振器
２８０４ 入力電極
２８０４ａ 入力電極
２８０４ｂ 第１の電極
２８０８ 内側の終了点
２８１２ 螺旋形状の圧電材料
２８１４ 螺旋区画
２８１６ 外側の終了点
２８２０ 電極
２８２０ａ 電極
２８２０ｂ 電極
２９００ ラダーフィルタ回路

Claims (27)

1. １つまたは複数の電極の第１の導電層と、
   １つまたは複数の電極の第２の導電層と、
   圧電材料から形成され、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配設される圧電層であって、Ｘ軸および前記Ｘ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有し、前記厚さと前記横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄが、前記電極のうちの１つまたは複数に与えられる信号に応答して前記Ｚ軸に沿った変位と前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の前記平面に沿った変位とを有する前記圧電層の振動モードを与えるように構成される、圧電層と
   を備える、圧電共振器構造。
2. 前記圧電層の前記横方向距離が前記Ｘ軸に沿った幅であり、
   前記圧電層の前記変位が、前記Ｚ軸に沿って、かつ前記Ｘ軸に沿って発生する、請求項１に記載の圧電共振器構造。
3. 前記圧電層の前記横方向距離が前記Ｙ軸に沿った長さであり、
   前記圧電層の前記変位が、前記Ｚ軸に沿って、かつ前記Ｙ軸に沿って発生する、請求項１に記載の圧電共振器構造。
4. 前記振動モードが２次元振動モードである、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
5. 前記振動モードが３次元振動モードである、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
6. 前記数値的比率Ｔ／Ｄが、電気機械結合に関連する指定の範囲内にある、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
7. 前記指定範囲が、第１の電気機械結合に関連する第１の範囲と、前記第１の電気機械結合と異なる第２の電気機械結合に関連する第２の範囲とを含む、請求項６に記載の圧電共振器構造。
8. 前記第１の電気機械結合が、前記第１の範囲内で前記数値的比率Ｔ／Ｄに対して可変である、請求項７に記載の圧電共振器構造。
9. 前記第２の電気機械結合が、前記第１の電気機械結合より高い、請求項７に記載の圧電共振器構造。
10. 前記Ｚ軸が前記圧電層を二等分し、
    前記振動モードが前記Ｚ軸に対して対称形の形状を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
11. 前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の前記平面に沿った前記変位が均一ではない、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
12. 前記振動モードが、前記圧電材料の係数の組合せに関連する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
13. 係数の前記組合せが、ｄ３１係数、ｄ３２係数、ｄ３３係数、ｄ２４係数およびｄ１５係数から成る群から選択される２つ以上の係数を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
14. １つまたは複数の電極の前記第１の導電層が、前記圧電層の第１の表面の実質的部分を覆う、請求項１から１３のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
15. １つまたは複数の電極の前記第２の導電層が、前記圧電層の第２の表面の実質的部分を覆う、請求項１から１４のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
16. 前記圧電材料が、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、窒化ガリウム、石英、硫化亜鉛、硫化カドミウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、およびチタン酸ジルコン酸鉛から成る群から選択される１つまたは複数の品目を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
17. 前記第１の導電層および前記第２の導電層の前記電極が、前記Ｙ軸に沿って長手方向に向けられる、請求項１から１６のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
18. 前記第２の導電層電極が、前記Ｘ軸に沿って互いに離間し、前記第１の導電層電極が、前記Ｘ軸に沿って互いに離間する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
19. 前記電極のうちの１つまたは複数が、前記構造の共振周波数に対応するフィンガー幅を有する、請求項１から１８のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
20. 前記導電層と前記圧電層とを支持構造に固定するために結合された１つまたは複数のテザーをさらに備える、請求項１から１９のいずれか一項に記載の圧電共振器構造。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の前記圧電共振器構造と、
    ディスプレイと、
    前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
    を含む、装置。
22. 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と、
    前記画像データの少なくとも一部分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と
    をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
23. 前記圧電共振器構造の前記電極のうちの１つまたは複数が、前記画像データを前記プロセッサに送信するために結合される、請求項２１または２２に記載の装置。
24. 入力信号を受信するための第１の導電性手段と、
    出力信号を与えるための第２の導電性手段と、
    圧電材料から形成され、前記第１の導電性手段と前記第２の導電性手段との近傍に配設される圧電手段であって、Ｘ軸および前記Ｘ軸に垂直なＹ軸の平面内の横方向距離（Ｄ）と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直なＺ軸に沿った厚さ（Ｔ）とを含む寸法を有し、前記電極のうちの１つまたは複数に与えられる信号に応答して前記Ｚ軸に沿った変位と前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の前記平面に沿った変位とを有する振動モードを与えるための、前記厚さと前記横方向距離との数値的比率Ｔ／Ｄを有する、圧電手段と
    を備える、圧電共振器構造。
25. 前記数値的比率Ｔ／Ｄが、電気機械結合に関連する指定の範囲内にある、請求項２４に記載の圧電共振器構造。
26. 前記指定範囲が、第１の電気機械結合に関連する第１の範囲と、前記第１の電気機械結合と異なる第２の電気機械結合に関連する第２の範囲とを含む、請求項２５に記載の圧電共振器構造。
27. 前記第１の電気機械結合が、前記第１の範囲内で前記数値的比率Ｔ／Ｄに対して可変である、請求項２６に記載の圧電共振器構造。

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