TW201611623A - 微機電麥克風 - Google Patents

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TW201611623A
TW201611623A TW104123451A TW104123451A TW201611623A TW 201611623 A TW201611623 A TW 201611623A TW 104123451 A TW104123451 A TW 104123451A TW 104123451 A TW104123451 A TW 104123451A TW 201611623 A TW201611623 A TW 201611623A
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microphone
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安德魯 威廉 史帕克
提摩西 布羅斯尼漢
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皮克斯特隆尼斯有限公司
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Abstract

本發明提供包括微機電系統麥克風之系統、方法及裝置。在一個態樣中，該等系統包括由諸如玻璃之一低介電材料製成的一基板。一半導體材料層實質上在該基板之一表面上方連續地延伸，且包括調變光以形成一影像之一顯示元件陣列及偵測聲學信號之一可移動振動膜。該振動膜係藉由包括橫桿之彈簧而保持遠離該基板，該等橫桿具有大約4：1之一縱橫比。

Description

微機電麥克風 優先權要求
本申請案主張2014年8月1日申請且題為「微機電麥克風(MICROELECTROMECHANICAL MICROPHONE)」之美國專利申請案第14/449,542號之優先權，該申請案特此以引用之方式併入。
本發明係關於形成為微機電系統之麥克風及上面形成有微機電麥克風之器件。
機電系統(EMS)包括具有電及機械元件、致動器、換能器、感測器、光學組件(諸如，鏡子及光學薄膜)及電子器件的器件。EMS器件或元件可以多種尺度來製造，包括(但不限於)微尺度及奈米尺度。舉例而言，微機電系統(MEMS)器件可包括具有範圍為約一微米至數百微米或更大之大小的結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包括具有小於一微米之大小(包括(例如)小於數百奈米之大小)的結構。可使用沈積、蝕刻、微影及/或蝕刻掉基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電器件的其他微機械加工製程來產生機電元件。
MEMS器件可用於製作輕型、低功率攜帶型電子器件，諸如蜂巢式電話及平板電腦。大多數此等類型之攜帶型電子器件現具有MEMS麥克風。此等麥克風運行良好，但其為佔據器件中之空間且添加成本的單獨個別組件。
通常，MEMS麥克風包括圓盤形振動膜，該圓盤形振動膜自支柱或框架懸垂，類似於懸臂橫桿。振動膜在接地平面上方延伸。聲波引起振動膜朝向及遠離接地平面移動。此移動可改變電特性(通常為電容)，且此改變可經量測以產生表示作用於振動膜上之音訊信號的電信號。
儘管現有MEMS麥克風運行良好，但保留對減少成本、使用更少空間且提供改良效能之改良MEMS麥克風的需求。
本發明之系統、方法及器件各具有若干創新態樣，其中無單一者單獨負責本文中所揭示之合乎需要的屬性。
本發明中所描述之標的物的一個創新態樣可實施於麥克風中，該等麥克風包括一基板及附接至該基板且延伸遠離基板之複數個錨定器。該麥克風具有一振動膜及複數個彈簧，該複數個彈簧在一末端處連接至一錨定器且在另一末端處連接至該振動膜以保持該振動膜遠離該基板。該彈簧包括一橫桿，該橫桿自該錨定器延伸至該振動膜且具有一橫截面，該橫截面具有大於4：1之縱橫比，且該縱橫比可(例如)處於4：1與16：1之間。
在一些實施中，該麥克風包括可為一低介電材料之一基板。舉例而言，該基板可為玻璃、矽石、摻雜矽或適於用作基板之任何其他材料，該等材料用於半導體製造且具有通常低於非晶矽之介電值的介電值。
在一些實施中，該麥克風包括面向該基板且沿該振動膜之一周邊邊緣延伸的一唇緣。在一些實施中，該麥克風包括連接至該振動膜之一周邊邊緣以減少該基板之翹曲的一肋狀物。在一些實施中，該麥克風包括形成於該振動膜上以在該振動膜朝向該基板移動時減小空氣阻力的複數個孔隙，且可包括沿一孔隙之一周邊邊緣形成且面向該基 板的一壁。在一些實施中，該麥克風包括複數個彈簧，且該等彈簧包括在各別末端處接合以形成一可撓性連接器的兩個平行橫桿。在一些實施中，該等橫桿及該振動膜係由一半導體材料層整體地形成。
在一些實施中，該麥克風包括：顯示元件，其形成於該基板上以形成該基板上之一顯示器；一處理器，其能夠與該顯示器通信，該處理器能夠處理影像資料；及一記憶體器件，其能夠與該處理器通信。在一些實施中，該等顯示元件及該等彈簧包括沈積於該基板上之一連續半導體材料層。在一些實施中，該麥克風包括能夠將至少一個信號發送至該顯示器之一驅動器電路及能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路之一控制器。在一些實施中，該麥克風包括能夠將該影像資料發送至該處理器之一影像源模組，其中該影像源模組包括一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。在一些實施中，該麥克風包括能夠接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器之一輸入器件。
在本文中所描述之標的物的一個態樣中，提供一種用於製造一微機電麥克風之方法，其包括：提供一基板；將具有一側壁及一平台之模具沈積至該基板上；在該側壁及該平台上沈積一半導體材料；及蝕刻該模具以釋放沈積於該側壁及該平台上之材料以藉此形成附接至一振動膜的一彈簧。在一些實施中，該方法形成具有在4：1與16：1之間的一橫截面縱橫比的一矽橫桿且形成一鈍化層。在一些實施中，該方法將該基板的接近該振動膜之一部分連接至一接地平面。
本發明中描述的標的物之一或多個實施之細節在隨附圖式及以下描述中闡明。其他特徵、態樣及優勢自該描述、該等圖式及申請專利範圍將變得顯而易見。應注意，以下諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
100‧‧‧基於MEMS之實例直視式顯示裝置
102a‧‧‧光調變器
102b‧‧‧光調變器
102c‧‧‧光調變器
102d‧‧‧光調變器
104‧‧‧影像
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素
108‧‧‧擋閘
109‧‧‧孔隙
110‧‧‧寫入啟用互連件
112‧‧‧資料互連件
114‧‧‧共同互連件
120‧‧‧主機器件
122‧‧‧主機處理器
124‧‧‧環境感測器/環境感測器模組
126‧‧‧使用者輸入模組
128‧‧‧顯示裝置
130‧‧‧掃描驅動器
131‧‧‧寫入啟用互連件/掃描行互連件
134‧‧‧控制器/數位控制器電路/顯示控制器
138‧‧‧共同驅動器
140‧‧‧紅燈
142‧‧‧綠燈
144‧‧‧藍燈
146‧‧‧白燈
148‧‧‧燈驅動器
150‧‧‧顯示元件陣列
151‧‧‧MEMS麥克風
200‧‧‧雙致動器擋閘總成
202‧‧‧致動器
204‧‧‧致動器
206‧‧‧擋閘
207‧‧‧孔隙層
208‧‧‧錨定器
209‧‧‧孔隙層孔隙
212‧‧‧擋閘孔隙
216‧‧‧重疊區
300‧‧‧MEMS顯示器
302‧‧‧致動器
306‧‧‧擋閘
307‧‧‧孔隙層
309‧‧‧孔隙
310‧‧‧麥克風
311‧‧‧基板
312‧‧‧錨定器
314‧‧‧彈簧
318‧‧‧振動膜
320‧‧‧密封壁
324‧‧‧麥克風陣列
402‧‧‧致動器
406‧‧‧擋閘
407‧‧‧孔隙層
409‧‧‧孔隙
410‧‧‧麥克風
412‧‧‧錨定器
414‧‧‧彈簧
418‧‧‧振動膜
430‧‧‧蓋板
432‧‧‧聲學通路
434‧‧‧基板
438‧‧‧下部反射表面
500‧‧‧MEMS麥克風系統
507‧‧‧孔隙層
512‧‧‧錨定器
514‧‧‧彈簧/橫桿
518‧‧‧振動膜
520‧‧‧孔隙
522‧‧‧肋狀物
524‧‧‧周邊邊緣
530‧‧‧橫桿514包括兩個平行橫桿
600‧‧‧MEMS麥克風總成/麥克風
607‧‧‧孔隙層/孔隙/致動器
612‧‧‧錨定器
614‧‧‧彈簧
618‧‧‧振動膜
700‧‧‧MEMS麥克風總成/麥克風
707‧‧‧孔隙層/孔隙表面
709‧‧‧基板
714‧‧‧彈簧/側壁橫桿
718‧‧‧振動膜
720‧‧‧孔隙
722‧‧‧肋狀物
724‧‧‧周邊邊緣
726‧‧‧唇緣
727‧‧‧唇緣
802‧‧‧犧牲層
804‧‧‧結構層
806‧‧‧特徵
808‧‧‧水平頂表面
810‧‧‧水平底表面
812‧‧‧垂直側壁橫桿
814‧‧‧垂直側壁橫桿
816‧‧‧結構材料
818‧‧‧蝕刻
820‧‧‧第一新生側壁橫桿
822‧‧‧第二新生側壁橫桿
824‧‧‧遮罩層
826‧‧‧蝕刻
828‧‧‧氣隙
850‧‧‧基板
900‧‧‧用於形成MEMS麥克風之程序
1021‧‧‧處理器
1022‧‧‧陣列驅動器
1027‧‧‧網路介面
1028‧‧‧圖框緩衝器
1030‧‧‧顯示器/顯示陣列
1040‧‧‧顯示器件
1041‧‧‧外殼
1043‧‧‧天線
1045‧‧‧揚聲器
1046‧‧‧麥克風
1047‧‧‧收發器
1048‧‧‧輸入器件
1050‧‧‧電源供應器
1052‧‧‧調節硬體
圖1A展示基於微機電系統(MEMS)之實例直視式顯示裝置的示意圖。
圖1B展示實例主機器件之方塊圖。
圖2A及圖2B展示實例雙致動器擋閘總成之視圖。
圖3A及圖3B展示具有MEMS麥克風器件之MEMS顯示器。
圖4展示具有MEMS麥克風之MEMS顯示器的橫截面圖。
圖5為MEMS麥克風之平面圖。
圖6展示MEMS麥克風之透視圖。
圖7展示圖5之MEMS麥克風的橫截面圖。
圖8A至圖8E描繪用於形成側壁橫桿技術之程序。
圖9為用於形成MEMS麥克風之一個程序之流程圖。
圖10A及圖10B展示包括複數個顯示元件之實例顯示器件的系統方塊圖。
各種圖式中之相同參考數字及名稱指示相同元件。
以下描述係有關出於描述本發明之創新態樣之目的的某些實施。然而，一般熟習此項技術者將易於認識到，可以眾多不同方式來應用本文中之教示。所描述之實施可實施於能夠顯示影像(無論係運動(諸如，視訊)抑或靜止(諸如，靜態影像)的，且無論係文字、圖形抑或圖像)的任何器件、裝置或系統。除併有來自一或多種顯示技術之特徵的顯示器外，本發明中所提供之概念及實例亦可適用於多種顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLCD)顯示器、場發射顯示器及基於機電系統(EMS)及微機電(MEMS)之顯示器。
所描述實施可包括於諸如(但不限於)以下各者之多種電子器件中或與該等電子器件相關聯：行動電話、具備多媒體網際網路功能之蜂 巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型手機、Bluetooth®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或攜帶型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧筆記型電腦、平板電腦、印表機、影印機、掃描器、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、攝影機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、腕錶、可穿戴式器件、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(諸如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(諸如，里程錶及速度計顯示器)、駕駛艙控制件及/或顯示器、攝影機景觀顯示器(諸如，車輛中的後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標牌、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、卡匣式記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、攜帶型記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣機/乾衣機、停車計時器、封裝(諸如，在包括微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(諸如，影像在一件珠寶或服裝上之顯示)及多種EMS器件。
本文中之教示亦可用於非顯示應用中，諸如(但不限於)電子開關器件、射頻濾波器、感測器、加速度計、陀螺儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子裝置之慣性組件、消費型電子裝置產品之零件、可變電抗器、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造程序及電子測試設備。因此，該等教示並不意欲限於僅在諸圖中描繪之實施，而實情為，具有如一般熟習此項技術者將易於顯而易見之廣泛適用性。
在一個態樣中，本文中所描述之器件、系統及方法包括MEMS麥克風，該等MEMS麥克風包括固持成接近(但遠離)低介電基板之可移動振動膜。可移動振動膜係藉由複數個彈簧而固持，該複數個彈簧由諸如矽橫桿之彈性橫桿而製備。彈性矽橫桿可具有至少4：1之橫截面縱橫比。在一些實施中，橫桿具有在4：1至16：1之範圍內之橫截面縱橫 比，包括鈍化層。在一些實施中，矽橫桿包括具有表面之側壁，該表面藉由模具塑形且藉由脫模蝕刻劑蝕刻以提供實質上平坦之表面。在一些實施中，蝕刻製程可對側壁塑形且向側壁提供曲面或楔形。通常，側壁之曲面自側壁的在蝕刻製程期間距蝕刻劑源最近之邊緣向外延伸。通常，該側壁朝向側壁之距蝕刻劑源最遠的末端而稍微增加厚度。
在一些實施中，可移動振動膜包括唇緣，該唇緣經安置處於基板之周邊邊緣周圍且經定位以面向玻璃基板。唇緣可提供接觸表面，該接觸表面減小將振動膜摩擦結合至低介電基板之可能性。
可實施本發明中所描述的標的物的特定實施以實現以下潛在優勢中的一或多者。在一個態樣中，MEMS麥克風器件整體地形成為包括可移動MEMS光調變器之MEMS層。此可減少製程操作之數目且藉此減少製造成本，且避免在將分離地形成之麥克風組件連接至基板時可產生的缺陷。另外，整體地形成之組件具有小於分離地形成之組件的封裝大小，且此可減小總體顯示器大小。另外，整體地形成之麥克風可配置於顯示器之周邊邊緣上，且多個麥克風可形成於周邊邊緣上以在顯示器上提供麥克風陣列。麥克風陣列可達成改良之信雜比。
在另一態樣中，MEMS麥克風具有相對於諸如玻璃基板之低介電基板移動的可移動振動膜，以提供具有較低寄生電容及偵測到之聲學信號之改良信雜比的麥克風。
在另一態樣中，本文中所描述之方法經由用以形成MEMS光調變器之製程步驟而提供MEMS麥克風，藉此減少製造期間對額外製程步驟之需求。
在一項實施中，本文中所描述之MEMS麥克風可藉由處理沈積於基板上之半導體材料層以形成麥克風及形成用於顯示裝置中之類型之複數個光調變器而形成。
圖1A展示基於MEMS之實例直視式顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包括按列及行配置之複數個光調變器102a至102d(大體而言，光調變器102)。在顯示裝置100中，光調變器102a及102d在開通狀態下，從而允許光通過。光調變器102b及102c在閉合狀態下，從而阻礙光通過。若由一或多個燈105照明，則藉由選擇性地設定光調變器102a至102d之狀態，顯示裝置100可用以形成用於背光顯示的影像104。在另一實施中，裝置100可藉由反射源自裝置前方之環境光而形成影像。在另一實施中，裝置100可藉由反射來自定位於顯示器前部之一或多個燈的光(亦即，藉由使用前照燈)來形成影像。
在一些實施中，每一光調變器102對應於影像104中之一像素106。在一些其他實施中，顯示裝置100可利用複數個光調變器以形成影像104中之像素106。舉例而言，顯示裝置100可包括三個色彩特定光調變器102。藉由選擇性地開通對應於特定像素106之色彩特定光調變器102中之一或多者，顯示裝置100可產生影像104中之彩色像素106。在另一實例中，顯示裝置100包括每個像素106兩個或兩個以上光調變器102以提供影像104中之明度位準。關於影像，像素對應於由影像之解析度界定的最小像元。關於顯示裝置100之結構組件，術語像素係指用以調變形成影像之單一像素之光的組合式機械與電組件。
顯示裝置100係直視式顯示器，此係因為該顯示裝置可能不包括通常在投影應用中發現之成像光學器件。在投影顯示器中，形成於顯示裝置之表面上的影像被投影至螢幕上或投影至牆壁上。顯示裝置實質上小於所投影影像。在直視式顯示器中，可藉由直接查看顯示裝置而看到影像，顯示裝置含有光調變器及視情況含有用於增強在顯示器上所見之亮度及/或對比度的背光或前照燈。
直視式顯示器可以透射或反射模式來操作。在透射式顯示器中，光調變器過濾或選擇性地阻擋源自定位於顯示器後方的一或多個 燈之光。來自燈之光視情況而注入至光導或背光中，以使得每一像素可得到均勻照明。透射性直視式顯示器常常建置至透明基板上以促成含有光調變器之一個基板定位於背光上方之夾層總成配置。在一些實施中，透明基板可為玻璃基板(有時被稱作玻璃板或面板)或塑膠基板。玻璃基板可為或包括(例如)硼矽酸鹽玻璃、酒杯玻璃、熔融二氧化矽、鹼石灰玻璃、石英、人造石英、Pyrex®或其他合適之玻璃材料。通常，此等基板係低介電材料，此係因為此等材料具有低於單晶矽(用作基板之習知材料)之介電值。
每一光調變器102可包括擋閘108及孔隙109。為照明影像104中之像素106，擋閘108經定位，使得其允許光穿過孔隙109。為保持像素106未照亮，擋閘108經定位，使得其阻礙光穿過孔隙109。孔隙109係藉由貫穿每一光調變器102中之反射或光吸收材料而圖案化的開口界定。
顯示裝置亦包括耦接至基板及光調變器以用於控制擋閘之移動的控制矩陣。控制矩陣包括一系列電互連件(諸如，互連件110、112及114)，該等電互連件包括：每像素列至少一個寫入啟用互連件110(亦被稱作掃描行互連件)；用於每一像素行之一個資料互連件112；及一個共同互連件114，其將共同電壓提供至所有像素或至少提供至來自顯示裝置100中之多個行及多個列兩者的像素。回應於適當電壓(寫入啟用電壓VWE)之施加，用於給定像素列之寫入啟用互連件110使該列中之像素準備好接受新的擋閘移動指令。資料互連件112以資料電壓脈衝之形式傳達新移動指令。在一些實施中，施加至資料互連件112之資料電壓脈衝直接促成擋閘之靜電移動。在一些其他實施中，資料電壓脈衝控制開關，諸如電晶體或控制單獨驅動電壓至光調變器102之施加的其他非線性電路元件，單獨驅動電壓之量值通常高於資料電壓。此等驅動電壓之施加導致擋閘108之靜電驅動移動。
控制矩陣亦可包括(但不限於)電路，諸如與每一擋閘總成相關聯之電晶體及電容器。在一些實施中，每一電晶體之閘極可電連接至掃描行互連件。在一些實施中，每一電晶體之源極可電連接至對應資料互連件。在一些實施中，每一電晶體之汲極可並聯電連接至對應電容器之電極及對應致動器之電極。在一些實施中，電容器及與每一擋閘總成相關聯之致動器的另一電極可連接至共同或接地電位。在一些其他實施中，電晶體可以半導體二極體或金屬-絕緣體-金屬開關元件替換。
圖1B展示實例主機器件120(亦即，蜂巢式電話、智慧型手機、PDA、MP3播放器、平板電腦、電子閱讀器、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、手錶、可穿戴式器件、膝上型電腦、電視或其他電子器件)之方塊圖。主機器件120包括顯示裝置128(諸如，圖1A中所展示之顯示裝置100)、主機處理器122、環境感測器124、使用者輸入模組126及電源。
顯示裝置128包括複數個掃描驅動器130(亦被稱作寫入啟用電壓源)、複數個資料驅動器132(亦被稱作資料電壓源)、控制器134、共同驅動器138、燈140至146、燈驅動器148及顯示元件陣列150(諸如，圖1A中所展示之光調變器102)以及麥克風151。掃描驅動器130將寫入啟用電壓施加至掃描行互連件131。資料驅動器132將資料電壓施加至資料互連件133。
在顯示裝置之一些實施中，資料驅動器132能夠將類比資料電壓提供至顯示元件陣列150，尤其在影像之明度位準將以類比方式導出之情況下。在類比操作中，顯示元件經設計，使得在經由資料互連件133施加一系列中間電壓時，在所得影像中產生一系列中間照明狀態或明度位準。在一些其他實施中，資料驅動器132能夠僅將數位電壓位準之縮減集合(諸如，2個、3個或4個數位電壓位準)施加至資料互 連件133。在顯示元件為基於擋閘之光調變器(諸如，圖1A中所展示之光調變器102)的實施中，此等電壓位準經設計以按數位方式設定擋閘108中之每一者的開通狀態、閉合狀態或其他離散狀態。在一些實施中，驅動器能夠在類比模式與數位模式之間切換。
掃描驅動器130及資料驅動器132連接至數位控制器電路134(亦被稱作控制器134)。控制器134以主要串列方式將順序組織之資料(在一些實施中，其可經預定、按列及按影像圖框而分群)發送至資料驅動器132。資料驅動器132可包括串列至並列資料轉換器、位準移位件及(對於一些應用)數位至類比電壓轉換器。
顯示裝置視情況包括一組共同驅動器138，亦被稱作共同電壓源。在一些實施中，共同驅動器138(例如)藉由將電壓供應至一系列共同互連件139而將DC共同電位提供至顯示元件陣列150內之所有顯示元件。在一些其他實施中，共同驅動器138遵循來自控制器134之命令而將電壓脈衝或信號發出至顯示元件陣列150，電壓脈衝或信號為(例如)能夠驅動及/或起始陣列之多個列及行中的所有顯示元件之同時致動的全域致動脈衝。
用於不同顯示功能之驅動器中之每一者(諸如掃描驅動器130、資料驅動器132及共同驅動器138)可藉由控制器134而時間同步。來自控制器134之時序命令協調經由燈驅動器148之紅燈、綠燈、藍燈及白燈(分別為140、142、144及146)的照明、顯示元件陣列150內之特定列的寫入啟用及定序、來自資料驅動器132之電壓的輸出及提供用於顯示元件致動之電壓的輸出。在一些實施中，該等燈為發光二極體(LED)。
控制器134判定顯示元件中之每一者可重設至適於新影像104之照明位準所憑藉的定序或定址方案。可以週期性間隔來設定新影像104。舉例而言，對於視訊顯示，以範圍為10赫茲至300赫茲(Hz)之頻 率再新視訊之彩色影像或圖框。在一些實施中，影像圖框至顯示元件陣列150之設定與燈140、142、144及146之照明同步，使得替代影像圖框藉由交替的一系列色彩(諸如，紅色、綠色、藍色及白色)照明。每一各別色彩之影像圖框被稱作彩色子圖框。在此方法(被稱作場序色彩方法)中，若彩色子圖框以超過20Hz之頻率交替，則人類視覺系統(HVS)將交替圖框影像平均化成具有廣泛及連續色彩範圍的影像之感知。在一些其他實施中，燈可使用除紅色、綠色、藍色及白色外的原色。在一些實施中，可在顯示裝置128中使用少於四個或多於四個具有原色之燈。
在一些實施中，在顯示裝置128經設計用於在開通狀態與閉合狀態之間進行擋閘(諸如，圖1A中所展示之擋閘108)之數位切換的情況下，控制器134藉由時分灰度階之方法形成影像。在一些其他實施中，顯示裝置128可經由使用每一像素多個顯示元件提供灰度階。
在一些實施中，用於影像狀態之資料係藉由個別列(亦被稱作掃描行)之順序定址而由控制器134載入至顯示元件陣列150。對於序列中之每一列或掃描行，掃描驅動器130將寫入啟用電壓施加至用於顯示元件陣列150之彼列的寫入啟用互連件131，且隨後資料驅動器132為陣列之選定列中的每一行供應對應於所需擋閘狀態之資料電壓。此定址程序可重複直至已針對顯示元件陣列150中之所有列載入資料為止。在一些實施中，用於資料載入之選定列的順序係線性的，在顯示元件陣列150中自頂部行進至底部。在一些其他實施中，選定列之順序係偽隨機的，以便減輕潛在視覺假影。且在一些其他實施中，定序係按區塊組織，其中對於一區塊，僅將用於影像之某一部分的資料載入至顯示元件陣列150。舉例而言，序列可經實施以順序地僅定址顯示元件陣列150之每第五列。
在一些實施中，用於將影像資料載入至顯示元件陣列150之定址 程序在時間上與致動顯示元件之程序分離。在此實施中，顯示元件陣列150可針對每一顯示元件包括資料記憶體元件，且控制矩陣可包括用於攜載來自共同驅動器138之觸發信號以根據儲存於記憶體元件中之資料起始顯示元件之同時致動的全域致動互連件。
在一些實施中，顯示元件陣列150及控制該等顯示元件之控制矩陣可以除矩形列及行外的組態來配置。舉例而言，可按六邊形陣列或曲線列及行來配置顯示元件。
麥克風151經展示為附接至顯示元件150之功能區塊。在一項實施中，麥克風151為MEMS麥克風且可為在MEMS顯示元件陣列150內的或鄰近MEMS顯示元件陣列150的整體地形成之組件。MEMS麥克風151可在相同基板上且在與MEMS顯示元件150相同之處理步驟期間形成。麥克風151可為感測聲學信號(諸如，語音、音樂及其他聲學信號)之MEMS麥克風。共同驅動器138可將信號提供至麥克風151，使得麥克風151可回應於作用於麥克風151上之聲學信號而調變。經調變信號可傳遞至顯示控制器134及主機處理器以供進一步處理，諸如放大、語音辨識或通常對偵測到之聲學信號進行的任何其他類型之處理。
主機處理器122通常控制主機器件120之操作。舉例而言，主機處理器122可為用於控制攜帶型電子器件之一般用途或特殊用途處理器。關於包括於主機器件120內之顯示裝置128，主機處理器122輸出影像資料以及關於主機器件120之額外資料。此資訊可包括來自環境感測器124之資料，諸如環境光或溫度；關於主機器件120之資訊，包括(例如)主機之操作模式或主機器件之電源中剩餘的電量；關於影像資料之內容的資訊；關於影像資料之類型的資訊；及/或供顯示裝置128在選擇成像模式時使用之指令。
在一些實施中，使用者輸入模組126使得能夠直接地或經由主機 處理器122將使用者之個人偏好傳送至控制器134。在一些實施中，使用者輸入模組126係藉由使用者輸入個人偏好(例如，色彩、對比度、電力、亮度、內容及其他顯示設定及參數偏好)之軟體來控制。在一些其他實施中，使用者輸入模組126係藉由使用者輸入個人偏好之硬體來控制。在一些實施中，使用者可經由語音命令、一或多個按鈕、開關或撥號盤或利用觸控能力輸入此等偏好。至控制器134之複數個資料輸入引導控制器將資料提供至對應於最佳成像特性之各種驅動器130、132、138及148。
亦可包括環境感測器模組124作為主機器件120之部分。環境感測器模組124可能夠接收關於周圍環境之資料，諸如溫度及/或環境光照條件。感測器模組124可經程式化以(例如)區分器件是否在室內或辦公室環境中對比明亮白天中之室外環境對比夜間室外環境操作。感測器模組124將此資訊傳達至顯示控制器134，使得控制器134可回應於周圍環境而使檢視條件最佳化。
圖2A及圖2B展示實例雙致動器擋閘總成200之視圖。如圖2A中所描繪，雙致動器擋閘總成200處於開通狀態下。圖2B展示處於閉合狀態下之雙致動器擋閘總成200。擋閘總成200包括位於擋閘206之兩側上的致動器202及204。每一致動器202及204係獨立地受控制。第一致動器(擋閘開通致動器202)用以開通擋閘206。第二對置致動器(擋閘閉合致動器204)用以閉合擋閘206。致動器202及204中之每一者可實施為順應式橫桿電極致動器。致動器202及204藉由實質上在平行於孔隙層207(擋閘懸垂於其上方)的平面中驅動擋閘206來開通及閉合擋閘206。擋閘206藉由附接至致動器202及204之錨定器208而懸垂於孔隙層207上方之短距離處。使致動器202及204沿擋閘206之移動軸線附接至擋閘206之對置末端減少擋閘206之平面外運動且將運動實質上限於平行於基板(未描繪)之平面。
在所描繪之實施中，擋閘206包括光可穿過之兩個擋閘孔隙212。孔隙層207包括三個孔隙209之集合。在圖2A中，擋閘總成200處於開通狀態下，且因而，擋閘開通致動器202已致動，擋閘閉合致動器204處於其鬆弛位置中，且擋閘孔隙212之中心線與孔隙層孔隙209中之兩者的中心線重合。在圖2B中，擋閘總成200已移動至閉合狀態，且因而，擋閘開通致動器202處於其鬆弛位置中，擋閘閉合致動器204已致動，且擋閘206之光阻擋部分現處於適當位置中以阻擋光透射穿過孔隙209(描繪為虛線)。
每一孔隙具有圍繞其周邊之至少一個邊緣。舉例而言，矩形孔隙209具有四個邊緣。在圓形、橢圓形、卵形或其他曲線型孔隙形成於孔隙層207中之一些實施中，每一孔隙可僅具有單一邊緣。在一些其他實施中，孔隙不需要分離或在數學意義上不相交，而可改為連接。換言之，雖然孔隙之數個部分或經塑形區段可維持與每一擋閘之對應性，但可連接此等區段中之若干者以使得孔隙之單一連續周邊由多個擋閘共用。
為了允許光在開通狀態下以多種出射角穿過孔隙212及209，擋閘孔隙212之寬度或大小可經設計為大於孔隙層207中之孔隙209之對應寬度或大小。為了有效地阻擋光在閉合狀態下逸出，擋閘206之光阻擋部分可經設計以與孔隙209之邊緣重疊。圖2B展示擋閘206中之光阻擋部分的邊緣與形成於孔隙層207中之孔隙209的一個邊緣之間的重疊區216，該重疊區在一些實施中可為預定義的。
靜電致動器202及204經設計使得其電壓位移行為將雙穩態特性提供至擋閘總成200。對於擋閘開通致動器及擋閘閉合致動器中之每一者，存在低於致動電壓之一系列電壓，若在彼致動器處於閉合狀態下(擋閘開通或關閉)時施加，則即使在將驅動電壓施加至對置致動器之後，該等電壓仍將使致動器保持閉合且將擋閘保持在適當位置。抵 抗此反作用力而維持擋閘之位置所需的最小電壓被稱作維持電壓Vm。
圖3A及圖3B展示具有MEMS麥克風之MEMS顯示器之實例。詳言之，圖3A描繪包括按列及行配置以在孔隙層307上形成致動器矩陣之複數個致動器302的MEMS顯示器300。孔隙層307可為沈積於基板311上之半導體材料層。基板311可為玻璃或一些其他合適之材料，且在一些實施中為具有低介電常數之材料。描繪於圖3A中之致動器302可類似於參看圖2A及圖2B詳細描述之致動器202。致動器302係具有擋閘306之MEMS擋閘總成，該等擋閘可在諸如孔隙309之孔隙上方來回移動。如參看圖2A及圖2B所描述，藉由在孔隙309上方移動擋閘306，可阻擋光穿過孔隙及照射至顯示器之蓋板上。圖3A展示處於開通及閉合位置中之擋閘。開通的擋閘306間隔遠離孔隙309，使得孔隙309在致動器302內為可見的。閉合的擋閘306經移動成與孔隙309對準，使得孔隙309由擋閘306擋住且當在圖3A之此平面圖中的致動器302上向下看時孔隙309為不可見的。
圖3A亦包括麥克風310，該麥克風形成於孔隙層307上且置放於孔隙層307之周邊邊緣上，使得其在實體上間隔遠離致動器陣列302。在一些實施中，麥克風310與MEMS擋閘總成間隔0.25至5mm。密封壁320圍繞麥克風310而延伸且抵靠蓋板(未圖示)而密封。密封壁320防止與一些實施一起使用以使移動擋閘潤滑之流體接觸麥克風310。麥克風310包括錨定器312，該等錨定器在此實施中圍繞麥克風310之周邊邊緣以相等距離配置，使得四個錨定器312彼此隔開相等距離。在一些實施中，彈簧314自每一錨定器312延伸且連接至振動膜318。振動膜318遠離孔隙層307而懸垂且歸因於彈簧314之可撓特性而為可移動的。可使用其他彈簧設計。麥克風310面向蓋板(在圖4中展示)，使得導向顯示器之聲學信號入射於振動膜318上，且將引起振動膜310 朝向或遠離孔隙層307移動。圖3A展示在孔隙層307上之單一麥克風，但在其他實施中，多個麥克風可形成於孔隙層307上。
圖3B展示麥克風陣列324，其中之每一者可類似於圖3A中展示的麥克風310。密封壁326抵靠蓋板(未圖示)而密封，以防止覆蓋MEMS擋閘之流體接觸陣列324中之麥克風。麥克風陣列324可包括多個麥克風310，該等麥克風經並聯佈線為能夠產生單一輸出信號之麥克風陣列。此陣列可減小輸出信號之信雜比。替代地，陣列324中之多個麥克風可分別定址不同應用程式。另外替代地，陣列324可允許波束成形及定向能力，且允許應用程式偵測聲音所來自之方向。
圖4展示具有MEMS麥克風之MEMS顯示器之一個實例的橫截面圖。詳言之，圖4描繪具有致動器402之MEMS顯示器400之橫截面圖，該等致動器移動擋閘406以使其與孔隙409對準及不對準。致動器402形成於孔隙層407之上，該孔隙層沈積於低介電基板上，諸如玻璃、矽石、塑膠或一些其他低介電材料。低介電材料提供基板434，該基板在一些實施中為透明的且將運載光，包括在擋閘406間隔遠離孔隙409時可反射離開下部反射表面438且穿過孔隙409之光。穿過孔隙409且越過擋閘406之光可行進穿過蓋板430以在顯示器上形成影像。圖4進一步描繪形成於基板434之周邊邊緣及孔隙層407上之麥克風410。麥克風410包括支撐於彈簧414之間的振動膜418，該等彈簧連接至錨定器412，該等錨定器耦接至孔隙層407。錨定器412及彈簧414支撐振動膜418以間隔遠離孔隙層407。
麥克風410與蓋板430的聲學透射之區段對準。聲學透射區段允許聲波跨越蓋板430行進至麥克風410中。在一些實施中，麥克風410定位成與形成於蓋板430中之聲學通路432對準。聲學通路432可為孔隙，該等孔隙延伸穿過蓋板430以允許聲學能量更易於自蓋板430之一側傳遞至蓋板430之接近麥克風410的另一側。在其他實施中，聲學通 路432可包括一種材料，該材料以足夠準確性與清晰性運載聲學能量，從而允許麥克風410按移動振動膜418以產生表示產生聲學能量之聲音的電信號的方式對聲學能量作出回應。在一些實施中，振動膜418朝向及遠離孔隙層407之移動改變麥克風410之電容或一些其他特性，且此等特性改變可藉由電路(未圖示)量測且用以產生入射於麥克風410上之聲學能量之電表示。
圖5為MEMS麥克風之一個實例的平面圖。圖5展示包括孔隙層507之MEMS麥克風系統500，四個錨定器512形成於孔隙層507上。錨定器512延伸遠離孔隙層507之表面。錨定器512中之每一者在一個末端處連接至彈簧514且該彈簧之第二末端連接至振動膜518。振動膜518為圓形體，該圓形體具有在振動膜518內界定之複數個孔隙520且提供通孔，空氣可在振動膜518朝向或遠離孔隙層507移動時移動穿過該等通孔以便減小空氣阻力。彈簧514中之每一者由橫桿形成，該橫桿包括在方向上交替之數個側壁。舉例而言，530描繪橫桿514可包括兩個平行橫桿，該兩個平行橫桿藉由垂直於兩個平行橫桿之單獨橫桿而在其各別末端處接合。平行橫桿形成用於將振動膜518與錨定器512接合之可撓性連接器。在圖5中描繪的實施中，每一彈簧514包括由兩個平行橫桿形成之複數個此等接合點，其中互連垂直橫桿接合平行橫桿之末端。在其他實施中，可使用包括蜿蜒蛇形橫桿結構、V形橫桿或允許可撓性接合之其他幾何佈置之其他結構而不背離本發明之範疇。
振動膜518具有圓形周邊邊緣524。肋狀物522連接至振動膜518之周邊邊緣524。肋狀物522可減少或消除振動膜518之翹曲，該振動膜可為薄非晶矽體。在一些實施中，振動膜518之直徑可為0.1至2mm，厚度可為0.4至4μm。彈簧514之長度可為2至40μm，厚度(平面外)可為1至8μm，且寬度可為0.2至2μm。錨定器512之高度在平面內 可為2至20μm，可為2至10μm(平面外)。諸如振動膜518之薄非晶矽盤可歸因於內部應力而捲曲或扭曲至以其他方式變形的形狀。肋狀物522可提供減小振動膜518扭曲或以其他方式變形之可能性的結構支撐。在圖5中描繪的實施包括位於振動膜518之周邊邊緣524之對置側上的兩個肋狀物522。在其他實施中，單一肋狀物522可附接至振動膜518，或在其他實施中，兩個以上肋狀物522可附接至振動膜518之周邊邊緣524。振動膜518為圓盤，但在其他實施中，其可為其他形狀。
圖6展示MEMS麥克風之一個實例的透視圖。圖6展示MEMS麥克風總成600，其包括藉由四個錨定器612支撐之振動膜618，其中四個各別彈簧614將振動膜618連接至個別錨定器612。透視圖展示錨定器612延伸遠離孔隙層607之表面且彈簧614保持振動膜618遠離孔隙層607。在一些實施中，振動膜與孔隙層607相距1至6μm，但可使用其他距離。錨定器612可耦接至電接地平面(未圖示)且電位可施加至錨定器612、彈簧614及因此施加至振動膜618。行進穿過聲學通道432之雜訊可作用於振動膜之表面618上，從而驅動振動膜618朝向及遠離孔隙層607。彈簧614提供足夠可撓性以允許振動膜618對通常在一個人說話時所產生之聲學信號作出回應。在一些實施中，彈簧常數處於大約0.1至100N/m之間。剛度通常高於習知麥克風，使得其經受住機械衝擊且提供振動抗擾性或抵抗性。致動器607之表面可耦接至第二電極(未圖示)，且振動膜618與孔隙607之間的空間的相對電容可得以量測。由於彼空間歸因於聲學能量對振動膜618之表面的衝擊而改變，因此該等改變可用以記錄或以其他方式使用藉由麥克風600所產生之聲學信號。
圖7展示圖5之MEMS麥克風之橫截面圖。MEMS麥克風總成700包括以橫截面展示之振動膜718及亦以橫截面展示之孔隙720。在振動膜718之周邊邊緣724處，肋狀物722可經附接及連接以幫助減小振動 膜718將摺疊或捲曲或變形之可能性。振動膜718之周邊邊緣724亦可包括唇緣726，該唇緣面向形成於基板709上之孔隙層707。唇緣726係以橫截面展示，但在此實施中，該唇緣可沿振動膜718之整個周邊邊緣724延伸。孔隙720可具有內周邊邊緣，該內周邊邊緣在此實施中為圓形邊緣。視情況，唇緣727可圍繞孔隙720之內周邊邊緣而形成，且提供延伸遠離振動膜718之表面且面向基板709上之孔隙層707的邊緣。唇緣726及727兩者間隔成比振動膜體718距孔隙層707更近。因而，唇緣726及727可接觸孔隙層707，且防止或減小振動膜718將與孔隙表面707接觸之可能性。由此等唇緣726及727提供之較小表面積之接觸具有減少振動膜718與孔隙層707之間的靜摩擦的傾向。此可提供麥克風700之更穩固且可靠的操作。
彈簧714可為作為沈積於基板709上之孔隙層707的一部分而形成的側壁橫桿。在孔隙及擋閘係形成用於顯示元件時，側壁橫桿714可在處理孔隙層707期間形成。在某些實施中，擋閘致動器(諸如，描繪於圖2中之致動器202)亦包括側壁橫桿作為可移動組件。在一項實施中，側壁橫桿為由結構材料層形成之橫桿。側壁橫桿藉由包括以下各者之操作所形成：在安置於基板上之可移除式模具上方保形地沈積結構材料，其中該模具包括水平表面及一或多個垂直表面；自模具之水平表面選擇性地移除結構材料(諸如，借助於定向蝕刻)；及移除模具。側壁橫桿具有水平尺寸，該水平尺寸實質上等於如沈積於可移除式模具之垂直側壁橫桿上之結構層材料的厚度。側壁橫桿在模具移除之後與基板分離達一間隙。側壁橫桿之特性通常在於具有大於1之高度對寬度縱橫比，其中高度為橫桿在垂直方向上之尺寸且寬度為橫桿在水平方向上之尺寸中的較窄者。在一些實施中，在MEMS麥克風中用作彈簧之側壁橫桿具有大約4：1之高度對寬度縱橫比或大約16：1之高度對寬度縱橫比。
如本文中所使用，術語「水平」與「垂直」取決於基板之定向。「水平」被定義為實質上平行於藉由基板之主要尺寸所定義之平面，且「垂直」為被定義為實質上正交於藉由基板之主要尺寸所定義之平面。
圖8A至圖8E描繪一個例示性實施中的包括側壁橫桿之基板區域在不同製造階段的橫截面圖之示意圖。圖8A至8E中展示之製造或處理表示可用於形成運載於基板表面上之顯示元件及麥克風的處理操作的類型。圖8A描繪用於麥克風彈簧之側壁橫桿的模具800，其藉由在基板850上沈積犧牲層802且在犧牲層802上形成特徵806而形成。特徵806為實質上U形之通道，其包括水平頂表面808、水平底表面810及垂直側壁橫桿812與814。犧牲層802為可在組成側壁橫桿之結構材料上方選擇性地移除的材料。用於麥克風之錨定器及彈簧可在與形成擋閘致動器(諸如，圖2之致動器202及204)相同的方法步驟中形成。
在各種實施中，犧牲層802具有在大約0.2微米至大約5微米範圍內或在大約0.2微米至大約10微米範圍內之厚度。在一項實施中，犧牲層802在高溫下完全硬化，使得其不再被光微影圖案化。在一些實施中，第二犧牲層形成於犧牲層802上，以允許諸如錨定器、繫栓、滑閘(shuttle)及側壁橫桿之額外特徵的形成。
光可確定聚醯亞胺可用作用於犧牲層802的材料，此係因為可使用習知光微影技術容易地將其圖案化。另外，可使用習知電漿蝕刻或非定向反應性離子蝕刻而在釋放蝕刻期間容易地將其移除。在其他應用中，其他材料(諸如，酚甲醛樹脂、聚合物、光阻劑、非光可確定聚醯亞胺、玻璃、半導體、金屬及介電質)可用於犧牲層802。在一個實例中，用於犧牲層802之材料為具有低於1之甲醛對酚莫耳比之酚甲醛樹脂，諸如酚醛清漆樹脂。用於犧牲層802之材料的選擇可基於多個考慮因素，諸如其在整體結構中優於其他材料的蝕刻選擇性、其在 高溫下保持其形狀的能力、其可被塑形及/或圖案化的相對容易性、製程熱預算、沈積溫度及用於完整器件內元件之結構材料的選擇。
圖8B描繪在模具800上沈積結構層804之後的模具800的區域。結構層804包括結構材料816。結構層804經沈積使得其與下伏犧牲層802及U形特徵806保形。結果，結構材料816經安置為連續層，該連續層包括安置於頂表面808及底表面810中之每一者上之水平部分及安置於側壁橫桿812及814上之垂直部分。結構層804之水平部分的所沈積之層厚度(亦即，安置於上頂表面808及底表面810中之每一者上的結構材料816的厚度)等於厚度t1，而結構層804之垂直部分的所沈積之層厚度(亦即，安置於側壁橫桿812及814中之每一者上的結構材料816的厚度)等於厚度t2。
在一個實例中，結構層804為具有大約0.4微米且實質上在所有曝露表面上均一(亦即，t1及t2中之每一者實質上等於0.4微米)之厚度的非晶矽層。在其他實例中，結構層804之厚度在大約0.01微米至5微米之範圍內。在一些實例中，t1與t2係不相同的。結構層804之厚度影響麥克風之可靠性及效能(例如，回彈性、靈敏度及剛度)。因此，例如，結構層804之厚度可基於振動膜及麥克風之所需機械行為。在各種實施中，結構層804可具有任何厚度。另外，在一些實施中，結構層804可包括任何合適之材料，諸如多晶矽、碳化矽、介電質、金屬、玻璃、陶瓷、介電質、鍺、III-V半導體及II-VI半導體。
結構層804經沈積使得其與藉由下伏犧牲層802所形成之模具保形。結構層804之沈積導致垂直元件之形成，該等垂直元件係新生側壁橫桿812及814。
當第一層經安置為位於第二層之曝露表面上的連續層時，第一層實質上與下伏第二層保形，使得第一層與第二層具有實質上相同的形狀。在一些實施中，第一層之所沈積之層厚度在第二層(第一層沈 積於其上)之所有表面上為實質上均一的(亦即，t1與t2係實質上相等的)。所沈積之層厚度之均一性可受(例如)沈積方法之選擇、前驅氣體及沈積條件之影響。結果，實質上保形層在安置於水平表面上之層的部分與安置於實質上垂直表面上之層的部分之間的厚度可具有一些變化。該變化通常在一個數量級(亦即，t110*t2)內。
在其沈積之後，層804在蝕刻818中蝕刻。蝕刻818為高度定向蝕刻，其自曝露水平表面移除結構材料但並不明顯地影響安置於垂直表面上的結構材料。因此，蝕刻818自頂表面808及底表面810而不自側壁橫桿812及814移除結構材料816。在一些實施中，用於定向蝕刻中之蝕刻劑可包括諸如碳氟化合物、氧氣、氯氣及/或三氯化硼之反應性氣體之電漿。在一些應用中，諸如氮氣、氬氣及/或氦氣之其他氣體可添加至電漿或反應性氣體。
圖8C描繪在蝕刻818之後的模具800的區域。在蝕刻818之後，結構材料816保留於側壁812及814上。側壁812上之結構材料816表示第一新生側壁橫桿820。類似地，側壁814上之結構材料816表示第二新生側壁橫桿822。自圖8C之橫截面圖，呈現縱橫比。在一些實施中，側壁橫桿820及822之縱橫比處於大約4：1與16：1之間(高度對寬度)。在一些實施中，第一側壁橫桿820及第二側壁橫桿822中之每一者係微機械器件(諸如，麥克風或擋閘致動器)之設計元件。在此等實施中，模具800可在此時移除。然而，在一些實施中，第一新生側壁橫桿820及第二新生側壁橫桿822中之一者在模具800移除之前被移除。
圖8D描繪一個側壁橫桿之移除。遮罩層824安置於在側壁橫桿812上所安置之結構材料上方以防止結構材料在蝕刻826中受到侵蝕。蝕刻826為適於移除曝露結構材料之非定向蝕刻。因此，蝕刻826自曝露表面移除結構材料而不考慮表面之定向。結果，蝕刻826自側壁橫桿814移除結構材料816。非定向蝕刻可為各向同性蝕刻劑，諸如侵蝕 性液體或化學活性離子化氣體(諸如，電漿)。
圖8E描繪完全形成及釋放之第一側壁橫桿820。在移除犧牲層802之後，側壁橫桿820脫離基板850且與基板850分離達氣隙828。
圖9為用於形成MEMS麥克風之程序之一個實例的流程圖。圖9說明製造程序900，該製造程序在操作902中提供基板。基板可為低介電基板，諸如具有低於非晶矽之介電特性的介電特性之玻璃或塑膠材料。在麥克風被整合至顯示器中的實施中，該程序可使用將充當用於顯示元件之基板的基板，該顯示元件將調變光且在顯示器上形成影像。
程序900在操作904中沈積半導體材料以在基板上形成模具。在一項實施中，跨越實質上基板之整個表面而沈積非晶矽材料層。非晶矽材料可在互連層上方沈積，該互連層在經選擇以供該等顯示元件及一或多個麥克風形成的位置下方延伸。可使用圖案或遮罩而沈積該非晶矽層以形成將支撐後續沈積層之特徵，該等後續沈積層將形成麥克風及基板上所形成之顯示元件的組件。為此，模具可具有諸如圖8B中說明之U形特徵的特徵，該等特徵將側壁及平台提供至基板上。在操作906中，程序900可在側壁上沈積半導體材料且將其沈積至平台上。在操作908中，程序900可蝕刻模具以釋放沈積於側壁及平台上之材料，以藉此形成附接至振動膜之彈簧。
視情況，程序可提供諸如圖4中展示的蓋板430之蓋板，該蓋板具有可覆蓋顯示元件之透明區段及可覆蓋麥克風之聲學透射性區段。
一旦形成，程序900可將接近且位於振動膜之下的所沈積矽層的一部分連接至接地平面且可將振動膜連接至不同電壓位準。振動膜朝向及遠離接地矽層之運動可改變振動膜與接地矽層之間的電容，且此等電容改變將調變穿過振動膜之信號。經調變信號可用以感測作用於振動膜上之聲學信號。
視情況，程序900可在振動膜上形成面向基板且沿振動膜之周邊邊緣延伸之唇緣。進一步視情況，程序900可形成連接至振動膜之周邊邊緣以用於減少基板之翹曲的肋狀物。視情況，程序900亦可在振動膜內形成複數個孔隙。孔隙或孔可具有適於在振動膜朝向基板移動時減小空氣阻力之大小。
圖10A及圖10B展示實例顯示器件1040之系統方塊圖，該顯示器件包括複數個顯示元件。顯示器件1040可為(例如)智慧型手機、蜂巢式或行動電話。然而，顯示器件1040之相同組件或其略微變化亦說明各種類型之顯示器件，諸如電視、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持型器件及攜帶型媒體器件。
顯示器件1040包括外殼1041、顯示器1030、天線1043、揚聲器1045、輸入器件1048及麥克風1046。外殼1041可由包括射出模製及真空成型之多種製造程序中之任一者形成。另外，外殼1041可由包括(但不限於)以下各者之多種材料中之任一者製成：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。外殼1041可包括可與不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。
顯示器1030可為如本文中所描述之包括雙穩態或類比顯示器的多種顯示器中之任一者。顯示器1030亦可能夠包括平板顯示器(諸如，電漿、電致發光(EL)顯示器、OLED、超扭轉向列(STN)顯示器、LCD或薄膜電晶體(TFT)LCD)，或非平板顯示器(諸如，陰極射線管(CRT)或其他管式器件)。另外，顯示器1030可包括基於機械光調變器之顯示器，如本文中所描述。
圖10B中示意性地說明顯示器件1040之組件。顯示器件1040包括外殼1041，且可包括至少部分圍封於其中之額外組件。舉例而言，顯示器件1040包括網路介面1027，該網路介面包括可耦接至收發器1047之天線1043。網路介面1027可為可顯示於顯示器件1040上的影像 資料之來源。因此，網路介面1027為影像源模組之一個實例，但處理器1021及輸入器件1048亦可充當影像源模組。收發器1047連接至處理器1021，該處理器連接至調節硬體1052。調節硬體1052可經組態以調節信號(諸如，對信號進行濾波或以其他方式操縱信號)。調節硬體1052可連接至揚聲器1045及麥克風1046。處理器1021亦可連接至輸入器件1048及驅動器控制器1029。驅動器控制器1029可耦接至圖框緩衝器1028及陣列驅動器1022，該陣列驅動器又可耦接至顯示陣列1030。顯示器件1040中之一或多個元件(包括未在圖10A中特定描繪之元件)可能夠充當記憶體器件且能夠與處理器1021通信。在一些實施中，電源供應器1050可將電力提供至特定顯示器件1040設計中之實質上所有組件。
網路介面1027包括天線1043及收發器1047使得顯示器件1040可經由網路與一或多個器件通信。網路介面1027亦可具有用以降低(例如)處理器1021之資料處理要求的一些處理能力。天線1043可傳輸及接收信號。在一些實施中，天線1043根據IEEE 16.11標準中之任一者或IEEE 802.11標準中之任一者來傳輸及接收RF信號。在一些其他實施中，天線1043根據Bluetooth®標準傳輸及接收RF信號。在蜂巢式電話之狀況下，天線1043可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、陸上集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修訂A、EV-DO修訂B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用以在無線網路(諸如，利用3G、4G或5G技術或其其他實施之系統)內通信之其他已知信號。收發器1047可預先處理自天線1043接收之信 號，以使得該等信號可由處理器1021接收及進一步操縱。收發器1047亦可處理自處理器1021接收之信號以使得該等信號可經由天線1043自顯示器件1040傳輸。
在一些實施中，收發器1047可由接收器替換。另外，在一些實施中，可用可儲存或產生待發送至處理器1021之影像資料的影像源來替換網路介面1027。處理器1021可控制顯示器件1040之總操作。處理器1021接收資料(諸如，來自網路介面1027或影像源的經壓縮之影像資料)，且將資料處理成原始影像資料或處理成可易於處理成原始影像資料之格式。處理器1021可將經處理之資料發送至驅動器控制器1029或發送至圖框緩衝器1028以供儲存。原始資料通常係指識別影像內之每一位置處之影像特性的資訊。舉例而言，此等影像特性可包括色彩、飽和度及灰度階。
處理器1021可包括用以控制顯示器件1040之操作的微控制器、CPU或邏輯單元。調節硬體1052可包括用於將信號傳輸至揚聲器1045及用於自麥克風1046接收信號之放大器及濾波器。調節硬體1052可為顯示器件1040內之離散組件，或可併入於處理器1021或其他組件內。
驅動器控制器1029可直接自處理器1021或自圖框緩衝器1028取得由處理器1021產生之原始影像資料且可適當地重新格式化原始影像資料以供高速傳輸至陣列驅動器1022。在一些實施中，驅動器控制器1029可將原始影像資料重新格式化成具有光柵狀格式之資料流，以使得該資料流具有適合於跨越顯示陣列1030掃描之時間次序。接著，驅動器控制器1029將經格式化之資訊發送至陣列驅動器1022。儘管驅動器控制器1029常常作為獨立積體電路(IC)與系統處理器1021相關聯，但此等控制器可以許多方式來實施。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入於處理器1021中、作為軟體嵌入於處理器1021中，或與陣列驅動器1022一起完全整合於硬體中。
陣列驅動器1022可自驅動器控制器1029接收經格式化之資訊，且可將視訊資料重新格式化為一組平行波形，該組波形被每秒許多次地施加至來自顯示器之x-y顯示元件矩陣之數百且有時數千個(或更多)導線。在一些實施中，陣列驅動器1022及顯示陣列1030為顯示模組之一部分。在一些實施中，驅動器控制器1029、陣列驅動器1022及顯示陣列1030為顯示模組之一部分。
在一些實施中，驅動器控制器1029、陣列驅動器1022及顯示陣列1030適合於本文中所描述的任何類型之顯示器。舉例而言，驅動器控制器1029可為習知顯示控制器或雙穩態顯示控制器(諸如，機械光調變器顯示元件控制器)。另外，陣列驅動器1022可為習知驅動器或雙穩態顯示驅動器(諸如，機械光調變器顯示元件控制器)。此外，顯示陣列1030可為習知顯示陣列或雙穩態顯示陣列(諸如，包括機械光調變器顯示元件陣列之顯示器)。在一些實施中，驅動器控制器1029可與陣列驅動器1022整合。此實施可用於例如行動電話、攜帶型電子器件、鐘錶或小面積顯示器之高度整合系統中。
在一些實施中，輸入器件1048可經組態以允許(例如)使用者控制顯示器件1040之操作。輸入器件1048可包括小鍵盤(諸如，QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關、搖臂、觸敏式螢幕、與顯示陣列1030整合之觸敏式螢幕，或壓敏或熱敏隔膜。麥克風1046可組態為顯示器件1040之輸入器件。在一些實施中，經由麥克風1046之話音命令可用於控制顯示器件1040之操作。另外，在一些實施中，語音命令可用於控制顯示參數及設定。
電源供應器1050可包括多種能量儲存器件。舉例而言，電源供應器1050可為可再充電電池，諸如鎳鎘電池或鋰離子電池。在使用可再充電電池之實施中，可再充電電池可為可使用來自(例如)壁式插座或光伏打器件或陣列之電力來充電的。替代地，可再充電電池可為可 無線充電的。電源供應器1050亦可為可再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠太陽能電池或太陽能電池漆)。電源供應器1050亦可經組態以自壁式插座接收電力。
在一些實施中，控制可程式化性駐留於可位於電子顯示系統中之若干處的驅動器控制器1029中。在一些其他實施中，控制可程式化性駐留於陣列驅動器1022中。上文所描述之最佳化可在任何數目個硬體及/或軟體組件中實施及以各種組態實施。
如本文中所使用，提及項目之清單「中之至少一者」的片語係指彼等項目之任何組合，包括單一成員。作為實例，「a、b或c中之至少一者」意欲涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
結合本文中揭示之實施所描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法處理程序可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已大體按功能性加以描述，且於上文所描述之各種說明性組件、區塊、模組、電路及處理程序中加以說明。將此功能性實施於硬體抑或軟體中取決於特定應用及強加於整個系統上之設計約束。
用以實施結合本文中所揭示之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可藉由通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經設計以執行本文中所描述之功能的任何組合來實施或執行。通用處理器可為微處理器，或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合，例如，一DSP與一微處理器之組合、複數個微處理器、一或多個微處理器結合DSP核心，或任何其他此組態。在一些實施中，特定處理程序及方法可由給定功能所特定之電路來執行。
在一或多個態樣中，所描述之功能可以硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括在此說明書中揭示之結構及其結構等效物)或其任何組合來實施。本說明書中所描述之標的物之實施亦可實施為編碼於電腦儲存媒體上以由資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作的一或多個電腦程式(亦即，電腦程式指令之一或多個模組)。
本發明中所描述之實施之各種修改對於熟習此項技術者而言可為易於顯而易見的，且本文中所界定之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。因此，申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施，而應符合與本文中揭示之本發明、原理及新穎特徵相一致之最廣泛範疇。
另外，一般熟習此項技術者將易於瞭解，有時為了易於描述諸圖而使用術語「上部」及「下部」，且該等術語指示對應於在經適當定向之頁面上的圖之定向的相對位置，且可能並不反映如所實施之任何器件之適當定向。
在單獨實施之情況下描述於此說明書中之某些特徵亦可在單一實施中以組合形式實施。相反地，在單一實施之情況下所描述之各種特徵亦可分別在多個實施中或以任何合適子組合實施。此外，儘管上文可能將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張，但來自所主張組合之一或多個特徵在一些狀況下可自該組合刪除，且所主張組合可針對子組合或子組合之變化。
類似地，雖然在圖式中以特定次序來描繪操作，但不應將此理解為需要以所展示之特定次序或以順序次序執行此等操作，或執行所有所說明操作以達成合乎需要之結果。另外，圖式可按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例處理程序。然而，未描繪之其他操作可併入於示意性說明之實例處理程序中。舉例而言，可在所說明操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情況 下，多任務及並行處理可為有利的。此外，不應將在上文所描述之實施中的各種系統組件之分離理解為在所有實施中要求此分離，且應理解，所描述程式組件及系統可大體上一起整合於單一軟體產品中或經封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施屬於以下申請專利範圍之範疇內。在一些狀況下，申請專利範圍中所敍述之動作可以不同次序執行且仍達成合乎需要之結果。
500‧‧‧MEMS麥克風系統
507‧‧‧孔隙層
512‧‧‧錨定器
514‧‧‧彈簧/橫桿
518‧‧‧振動膜
520‧‧‧孔隙
522‧‧‧肋狀物
524‧‧‧周邊邊緣
530‧‧‧橫桿514包括兩個平行橫桿

Claims (27)

  1. 一種麥克風，其包含一基板，複數個錨定器，其附接至該基板且延伸遠離該基板，一振動膜，及複數個彈簧，其各自具有連接至一各別錨定器之一第一末端及連接至該振動膜之一第二端以保持該振動膜遠離該基板，且其各自具有一橫桿，該橫桿具有具大於4：1之一縱橫比之一橫截面且自該錨定器延伸至該振動膜。
  2. 如請求項1之麥克風，其中該縱橫比處於4：1與16：1之間。
  3. 如請求項1之麥克風，其中該基板包含一低介電材料。
  4. 如請求項1之麥克風，其進一步包含面向該基板且沿該振動膜之一周邊邊緣延伸的一唇緣。
  5. 如請求項1之麥克風，其進一步包含連接至該振動膜之一周邊邊緣以減少該基板之翹曲的一肋狀物。
  6. 如請求項1之麥克風，其進一步包含形成於該振動膜上以在該振動膜朝向該基板移動時減小空氣阻力的複數個孔隙。
  7. 如請求項6之麥克風，其進一步包含沿一孔隙之一周邊邊緣形成且面向該基板的一壁。
  8. 如請求項1之麥克風，其中該複數個彈簧中之一者包括在該等橫桿之各別末端處接合以形成一可撓性連接器的兩個平行橫桿。
  9. 如請求項1之麥克風，其中該橫桿及該振動膜係由一半導體材料層整體地形成。
  10. 如請求項1之麥克風，其進一步包含：複數個顯示元件，其形成於該基板上以在該基板上形成一顯 示器；一處理器，其能夠與該顯示器通信，該處理器能夠處理影像資料；及一記憶體器件，其能夠與該處理器通信。
  11. 如請求項10之麥克風，其中該等顯示元件及該複數個彈簧包含沈積於該基板上之一連續半導體材料層。
  12. 如請求項10之麥克風，其進一步包含：一驅動器電路，其能夠將至少一個信號發送至該顯示器；及一控制器，其能夠將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  13. 如請求項10之麥克風，其進一步包含：一影像源模組，其能夠將該影像資料發送至該處理器，其中該影像源模組包括一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
  14. 如請求項10之麥克風，其進一步包含：一輸入器件，其能夠接收輸入資料及將該輸入資料傳達至該處理器。
  15. 一種用於製造一微機電系統麥克風之方法，其包含：提供一基板，將具有一側壁及一平台之一模具沈積至該基板上，在該側壁及該平台上沈積一半導體材料，及蝕刻該模具以釋放沈積於該側壁及該平台上之該材料以藉此形成附接至一振動膜之一彈簧。
  16. 如請求項15之方法，其中提供一基板包括提供一低介電基板。
  17. 如請求項15之方法，其中形成一彈簧包括：形成具有在4：1與16：1之間的一橫截面縱橫比的一矽橫桿；及形成一鈍化層。
  18. 如請求項15之方法，其中沈積一半導體材料包括在該基板上沈積該半導體材料以形成複數個顯示元件。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含提供一蓋板，其具有經設定大小以覆蓋該複數個顯示元件之一透明區段及經設定大小以覆蓋該振動膜之一聲學透射性區段。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包含將該基板的接近該振動膜之一部分連接至一接地平面。
  21. 如請求項15之方法，其中在該側壁上沈積一半導體材料包括在複數個互連件上沈積一半導體材料以提供至該振動膜之一可撓性連接。
  22. 如請求項15之方法，其進一步包含在該振動膜上形成面向該基板且沿該振動膜之一周邊邊緣延伸的一唇緣。
  23. 如請求項15之方法，其進一步包含形成連接至該振動膜之一周邊邊緣以減少該基板之翹曲的一肋狀物。
  24. 如請求項15之方法，其進一步包含：形成複數個孔隙，該複數個孔隙在該振動膜內且用以在該振動膜朝向該基板移動時減小空氣阻力。
  25. 一種顯示器，其包含一基板，其具有沈積於其上以形成一顯示元件陣列及具有一可移動振動膜之一麥克風的一連續半導體材料層，及一蓋板，其具有一透明區段及一聲學透射性區段，該蓋板經安置以面向該基板且將該透明區段與該顯示元件陣列對準及將該聲學透射性區段與該麥克風對準。
  26. 如請求項25之顯示器，其進一步包含 一彈簧，其具有連接至該可移動振動膜之一第一末端及連接至一錨定器之一第二末端，該錨定器連接至該基板，且該彈簧具有一橫桿，該橫桿具有具大於4：1之一橫截面縱橫比。
  27. 如請求項26之顯示器，其中該彈簧包括在該等橫桿之各別末端處接合以形成一可撓性連接器的兩個平行橫桿。
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