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扫描天线和扫描天线的制造方法

文献发布时间:2023-06-19 12:07:15


扫描天线和扫描天线的制造方法

技术领域

本发明涉及扫描天线,特别是涉及天线单位(有时也称为“元件天线”。)具有液晶电容的扫描天线(有时也称为“液晶阵列天线”。)、以及这种扫描天线的制造方法。

背景技术

移动体通信或卫星广播用天线需要能改变波束的方向(被称为“波束扫描”或者“波束定向(beam steering)”。)的功能。作为具有这种功能的天线(以下称为“扫描天线(scanned antenna)”。),已知具备天线单位的相控阵列天线。然而,现有的相控阵列天线的价格高,这成为向消费品普及的障碍。特别是,当天线单位的数量增加时,成本会显著上升。

因此,已提出利用了液晶材料(包括向列液晶、高分子分散液晶)的大的介电各向异性(双折射率)的扫描天线(专利文献1~5和非专利文献1)。液晶材料的介电常数具有频率分散性,因此在本说明书中将微波的频带中的介电常数(有时也称为“相对于微波的介电常数”。)特别标记为“介电常数M(ε

在专利文献3和非专利文献1中,记载了通过利用液晶显示装置(以下称为“LCD”。)的技术能得到价格低的扫描天线。

本申请的申请人开发出了能利用现有的LCD的制造技术来批量生产的扫描天线。本申请的申请人的专利文献6公开了能利用现有的LCD的制造技术来批量生产的扫描天线、这种扫描天线所使用的TFT基板、以及这种扫描天线的制造方法和驱动方法。为了参考,将专利文献6的全部公开内容引用到本说明书中。

专利文献1:特开2007-116573号公报

专利文献2:特开2007-295044号公报

专利文献3:特表2009-538565号公报

专利文献4:特表2013-539949号公报

专利文献5:国际公开第2015/126550号

专利文献6:国际公开第2017/061527号

非专利文献1:R.A.Stevenson et al.,“Rethinking Wireless Communications:Advanced Antenna Design using LCD Technology”,SID 2015DIGEST,pp.827-830.

非专利文献2:M.ANDO et al.,“A Radial Line Slot Antenna for12GHzSatellite TV Reception”,IEEE Transactions of Antennas and Propagation,Vol.AP-33,No.12,pp.1347-1353(1985).

发明内容

本发明的一个目的在于,进一步提高专利文献6所记载的扫描天线的性能。

根据本发明的实施方式,提供以下的项目所记载的解决方案。

[项目1]一种扫描天线,具有包含多个天线单位的发送接收区域、以及上述发送接收区域外的非发送接收区域,上述扫描天线具有:

TFT基板,其具有:第1电介质基板;以及支撑于上述第1电介质基板的、多个TFT、多个栅极总线、多个源极总线及多个贴片电极;

缝隙基板,其具有第2电介质基板和缝隙电极,上述缝隙电极形成于上述第2电介质基板的第1主面上,并且具有与上述多个贴片电极对应地配置的多个缝隙;

液晶层,其设置于上述TFT基板与上述缝隙基板之间;

密封部,其设置于上述非发送接收区域,包围上述液晶层;以及

反射导电板,其配置为隔着电介质层与上述第2电介质基板的与上述第1主面相反的一侧的第2主面相对,

上述缝隙电极具有在上述非发送接收区域内的由上述密封部包围的区域内形成的开口部或凹部。

[项目2]根据项目1所述的扫描天线,其中,

上述开口部或上述凹部的面积圆当量直径是0.05mm以上2.0mm以下。

[项目3]根据项目1或2所述的扫描天线,其中,

上述凹部的深度是上述缝隙电极的厚度的0.1倍以上且不到1倍。

[项目4]根据项目1至3中的任意一项所述的扫描天线,其中,

当上述液晶层的温度为25℃时,上述液晶层具有真空气泡,当上述液晶层的温度为120℃以上时,上述液晶层不具有真空气泡。

[项目5]一种扫描天线的制造方法,是项目1至4中的任意一项所述的扫描天线的制造方法,其中,

形成上述液晶层的工序包含如下工序:供应液晶材料,使得在上述TFT基板与上述缝隙基板之间的由上述密封部包围的区域内产生真空气泡。

[项目6]根据项目5所述的制造方法,其中,

形成上述液晶层的工序在供应上述液晶材料的工序之后还包含使上述液晶层的温度上升到120℃以上的工序。

[项目7]根据项目5或6所述的制造方法,其中,

上述液晶层使用真空注入法来形成。

[项目8]根据项目5或6所述的制造方法,其中,

上述液晶层使用滴下注入法来形成,形成上述液晶层的工序包含如下工序:滴下比上述TFT基板与上述缝隙基板之间的由上述密封部包围的区域的体积小的液晶材料。

根据本发明的一个实施方式,能进一步提高扫描天线的天线性能。

附图说明

图1是示意性地示出扫描天线1000的一部分的截面图。

图2A是示出扫描天线1000所具备的TFT基板101的示意性俯视图。

图2B是示出扫描天线1000所具备的缝隙基板201的示意性俯视图。

图3是扫描天线1000的变形例的扫描天线1001的示意性俯视图。

图4A是示出扫描天线1000的拼接(tiling)结构的例子的图。

图4B是示出扫描天线1000的拼接结构的例子的图。

图5是扫描天线1000的被密封部73包围的区域的示意性截面图。

图6是本发明的实施方式的扫描天线1000A的被密封部73包围的区域的示意性截面图。

图7是扫描天线1000A的变形例的扫描天线1000B的被密封部73包围的区域的示意性截面图。

图8是用于说明将TFT基板101的传输端子部PT与缝隙基板201A的端子部IT连接的传输部的示意性截面图。

图9是示出TFT基板101的天线单位区域U的示意性俯视图。

图10是示出TFT基板101的天线单位区域U的示意性截面图。

图11A示出TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性截面图。

图11B示出TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性截面图。

图11C示出TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性截面图。

具体实施方式

以下,参照附图说明本发明的实施方式的扫描天线、扫描天线的制造方法以及扫描天线所使用的TFT基板。此外,本发明不限于以下例示的实施方式。另外,本发明的实施方式不限于附图。例如,截面图中的层的厚度、俯视图中的导电部和开口部的尺寸等是例示。

<扫描天线的基本结构>

使用了利用液晶材料的大的介电常数M(ε

此外,扫描天线的天线单位虽然与LCD面板的像素类似,但是与LCD面板的像素的结构不同,且多个天线单位的排列也与LCD面板中的像素的排列不同。参照示出专利文献6所记载的扫描天线1000的图1来说明扫描天线的基本结构。扫描天线1000是缝隙排列成同心圆状的径向线缝隙天线,但本发明的实施方式的扫描天线不限于此,例如缝隙的排列也可以是公知的各种排列。特别是关于缝隙和/或天线单位的排列,为了参考而将专利文献5的全部公开内容引用到本说明书中。

图1是示意性地示出扫描天线1000的一部分的截面图,示意性地示出从设置于排列成同心圆状的缝隙的中心近旁的供电引脚72(参照图2B)起沿着半径方向的截面的一部分。

扫描天线1000具备TFT基板101、缝隙基板201、配置在它们之间的液晶层LC、以及以隔着空气层54与缝隙基板201相对的方式配置的反射导电板65。扫描天线1000从TFT基板101侧发送、接收微波。

TFT基板101具有玻璃基板等电介质基板1、形成于电介质基板1上的多个贴片电极15、以及多个TFT10。各贴片电极15连接到对应的TFT10。各TFT10连接到栅极总线和源极总线。

缝隙基板201具有玻璃基板等电介质基板51和形成于电介质基板51的液晶层LC侧的缝隙电极55。缝隙电极55具有多个缝隙57。

反射导电板65配置为隔着空气层54与缝隙基板201相对。能够使用由相对于微波的介电常数M小的电介质(例如PTFE等氟树脂)形成的层来代替空气层54。缝隙电极55和反射导电板65以及它们之间的电介质基板51及空气层54作为波导301发挥功能。

贴片电极15、包含缝隙57的缝隙电极55的部分以及它们之间的液晶层LC构成天线单位U。在各天线单位U中,1个贴片电极15隔着液晶层LC与包含1个缝隙57的缝隙电极55的部分相对,构成液晶电容。贴片电极15和缝隙电极55隔着液晶层LC相对的结构是与LCD面板的像素电极和相对电极隔着液晶层相对的结构类似的。即,扫描天线1000的天线单位U与LCD面板中的像素具有类似的构成。另外,天线单位在具有与液晶电容电并联连接的辅助电容这一点上也具有与LCD面板中的像素类似的构成。然而,扫描天线1000与LCD面板具有许多不同之处。

首先,扫描天线1000的电介质基板1、51所要求的性能与LCD面板的基板所要求的性能不同。

LCD面板一般使用在可见光中透明的基板,例如使用玻璃基板或塑料基板。在反射型的LCD面板中,背面侧的基板不需要有透明性,因此有时也使用半导体基板。而作为天线用的电介质基板1、51,优选相对于微波的介电损耗(将相对于微波的介电损耗角正切表示为tanδ

电极所使用的导电材料也是不同的。在LCD面板的像素电极、相对电极中多使用ITO膜作为透明导电膜。然而,ITO相对于微波的tanδ

贴片电极15并不是如缝隙电极55那样构成波导301,因此能使用与缝隙电极55相比厚度较小的Cu层或者Al层。但是,为了避免缝隙电极55的缝隙57附近的自由电子的振动诱发贴片电极15内的自由电子的振动时转化为热的损耗,而优选电阻低的贴片电极15。从批量生产性的观点来看,与Cu层相比优选使用Al层,优选Al层的厚度例如是0.3μm以上2μm以下。

另外,天线单位U的排列间距与像素间距大为不同。例如,当考虑12GHz(Ku频带)的微波用的天线时,波长λ例如是25mm。这样,如专利文献4所述,天线单位U的间距是λ/4以下和/或λ/5以下,因此成为6.25mm以下和/或5mm以下。这比LCD面板的像素的间距大10倍以上。因而,天线单位U的长度和宽度也会比LCD面板的像素长度和宽度大约10倍。

当然,天线单位U的排列可与LCD面板中的像素的排列不同。在此,示出排列成同心圆状的例子(例如,参照特开2002-217640号公报),但不限于此,例如也可以如非专利文献2所记载的那样排列成螺旋状。而且,也可以如专利文献4所记载的那样排列成矩阵状。

扫描天线1000的液晶层LC的液晶材料所要求的特性与LCD面板的液晶材料所要求的特性不同。LCD面板通过像素的液晶层的折射率变化而对可见光(波长为380nm~830nm)的偏振光赋予相位差,从而使偏振状态变化(例如使直线偏振光的偏振轴方向旋转或者使圆偏振光的圆偏振度变化),由此进行显示。而扫描天线1000通过使天线单位U所具有的液晶电容的静电电容值变化而使从各贴片电极激振(再辐射)的微波的相位变化。因而,优选液晶层的相对于微波的介电常数M(ε

液晶材料的介电常数一般具有频率分散性,但相对于微波的介电各向异性Δε

以下,更详细地说明扫描天线的结构。

首先,参照图1、图2A以及图2B。图1如详述的那样是扫描天线1000的中心附近的示意性局部截面图,图2A和图2B分别是示出扫描天线1000所具备的TFT基板101和缝隙基板201的示意性俯视图。

扫描天线1000具有按二维排列的多个天线单位U,在此例示的扫描天线1000中,多个天线单位排列成同心圆状。在以下的说明中,将与天线单位U对应的TFT基板101的区域和缝隙基板201的区域称为“天线单位区域”,标注与天线单位相同的附图标记U。另外,如图2A和图2B所示,在TFT基板101和缝隙基板201中,将由按二维排列的多个天线单位区域划定的区域称为“发送接收区域R1”,将发送接收区域R1以外的区域称为“非发送接收区域R2”。在非发送接收区域R2中设置端子部、驱动电路等。

图2A是示出扫描天线1000所具备的TFT基板101的示意性俯视图。

在图示的例子中,在从TFT基板101的法线方向观看时,发送接收区域R1是环(donut)状。非发送接收区域R2包含位于发送接收区域R1的中心部的第1非发送接收区域R2a和位于发送接收区域R1的周缘部的第2非发送接收区域R2b。发送接收区域R1的外径例如是200mm~1500mm,是根据通信量等设定的。

在TFT基板101的发送接收区域R1中设置有支撑于电介质基板1的多个栅极总线GL和多个源极总线SL,利用这些配线来规定天线单位区域U。天线单位区域U在发送接收区域R1中例如排列成同心圆状。天线单位区域U各自包含TFT和电连接到TFT的贴片电极。TFT的源极电极电连接到源极总线SL,TFT的栅极电极电连接到栅极总线GL。另外,TFT的漏极电极与贴片电极电连接。

在非发送接收区域R2(R2a、R2b)中以包围发送接收区域R1的方式配置有密封区域Rs。对密封区域Rs赋予有密封材料。密封材料使TFT基板101和缝隙基板201相互粘接,并且在这些基板101、201之间封入液晶。

在非发送接收区域R2中的由密封区域Rs包围的区域的外侧设置有栅极端子部GT、栅极驱动器GD、源极端子部ST以及源极驱动器SD。栅极总线GL各自经由栅极端子部GT连接到栅极驱动器GD。源极总线SL各自经由源极端子部ST连接到源极驱动器SD。此外,在该例子中,源极驱动器SD和栅极驱动器GD形成于电介质基板1上,但这些驱动器中的一方或者双方也可以设置于另一电介质基板上。

在非发送接收区域R2中还设置有多个传输端子部PT。传输端子部PT与缝隙基板201的缝隙电极55(图2B)电连接。在本说明书中,将传输端子部PT与缝隙电极55的连接部称为“传输部”。如图所示,传输端子部PT(传输部)可以配置于密封区域Rs内。在该情况下,可以使用含有导电性粒子的树脂作为密封材料。由此,能使液晶封入TFT基板101与缝隙基板201之间,并且能确保传输端子部PT与缝隙基板201的缝隙电极55的电连接。在该例子中,在第1非发送接收区域R2a和第2非发送接收区域R2b两者中均配置有传输端子部PT,但也可以仅配置于任意一者。

此外,传输端子部PT(传输部)也可以不配置于密封区域Rs内。例如也可以配置于非发送接收区域R2中的密封区域Rs以外的区域内。当然,传输部也可以配置于密封区域Rs内和密封区域Rs以外的区域内这两者。

图2B是例示扫描天线1000中的缝隙基板201的示意性俯视图,示出缝隙基板201的液晶层LC侧的表面。

在缝隙基板201中,在电介质基板51上,跨发送接收区域R1和非发送接收区域R2形成有缝隙电极55。

在缝隙基板201的发送接收区域R1中,在缝隙电极55配置有多个缝隙57。缝隙57与TFT基板101中的天线单位区域U对应地配置。在图示的例子中,在多个缝隙57中,在相互大致正交的方向上延伸的一对缝隙57排列成同心圆状,以构成径向线缝隙天线。由于具有相互大致正交的缝隙,因此扫描天线1000能发送、接收圆偏振波。

缝隙电极55的端子部IT在非发送接收区域R2中设置有多个。端子部IT与TFT基板101的传输端子部PT(图2A)电连接。在该例子中,端子部IT配置于密封区域Rs内,通过含有导电性粒子的密封材料与对应的传输端子部PT电连接。

另外,在第1非发送接收区域R2a中,在缝隙基板201的背面侧配置有供电引脚72。微波通过供电引脚72进入包括缝隙电极55、反射导电板65以及电介质基板51的波导301。供电引脚72连接到供电装置70。从排列有缝隙57的同心圆的中心进行供电。供电的方式可以是直接连结供电方式和电磁耦合方式中的任意一种,能采用公知的供电结构。

在图2A和图2B中,示出了密封区域Rs以将包含发送接收区域R1的比较窄的区域包围的方式设置的例子,但不限于此。在图3中,示出扫描天线1000的变形例的扫描天线1001的示意性俯视图。例如也可以是如图3所示的例子那样,设置于发送接收区域R1的外侧的密封区域Rs以与发送接收区域R1之间具有一定距离以上的方式设置于例如电介质基板1和/或电介质基板51的边的近旁。即,在图3所示的例子中,由密封区域Rs包围的区域包含:发送接收区域R1;以及非发送接收区域R2的一部分。当然,设置于非发送接收区域R2的、例如端子部或驱动电路(包含栅极驱动器GD和源极驱动器SD)也可以形成于被密封区域Rs包围的区域的外侧(即,不存在液晶层的一侧)。一般地,TFT基板101中的、具有端子部或驱动电路(例如,栅极驱动器GD、源极驱动器SD、源极端子部ST以及栅极端子部GT)的部分是以不与缝隙基板201重叠的方式露出的。在图3中,为了简化,将缝隙基板201的端缘与密封区域Rs(密封部73)不作区分地示出,但缝隙基板201的端缘位于密封区域Rs(密封部73)与TFT基板101的端缘之间。在以后的附图中为了简化有时也同样地示出。通过在与发送接收区域R1相隔一定距离以上的位置形成密封区域Rs,能抑制受到密封材料(特别是固化性树脂)所包含的杂质(特别是离子性杂质)的影响而致使天线特性降低。

扫描天线1000例如可以如申请人在国际公开第2017/065088号中记载的那样,通过将多个扫描天线部分进行拼接来制作。例如,能分割制作扫描天线的液晶面板。扫描天线的液晶面板分别具有TFT基板、缝隙基板、以及设置在它们之间的液晶层。空气层(或其它电介质层)54和反射导电板65可以设置为对多个扫描天线部分共用。

在图4A和图4B中示出扫描天线1000所具备的液晶面板的拼接结构的例子。例如,扫描天线1000的液晶面板可以如图4A所示通过将4个液晶面板100a1~100a4进行拼接来制作,也可以如图4B所示通过将2个液晶面板100b 1和100b2进行拼接来制作。为了简化,有时针对扫描天线部分所具有的构成要素标注与扫描天线相同的附图标记。

扫描天线所具有的液晶面板可以如下制造。

首先,如下所示形成密封部73。首先,在缝隙基板201和TFT基板101中的一方基板上,例如使用分配器,通过密封材料描绘出在成为注入口的部分具有开口的图案。例如也可以通过丝网印刷对预定的图案赋予密封材料来代替由分配器进行的密封材料的描绘。之后,使其与另一方基板重叠并以预定的温度加热预定的时间,从而将密封材料固化。在密封材料中混入有用于控制单元空隙(cell gap)的粒状的间隔物(例如树脂珠),缝隙基板201与TFT基板101之间保持形成液晶层LC的空隙而相互粘接、固定。由此,形成主密封部。

之后,形成液晶层LC。用真空注入法从注入口注入液晶材料。之后,以堵住注入口的方式赋予例如热固化型的封闭材料,以预定的温度加热预定的时间,从而封闭材料被固化,形成端密封(end seal)部。在使用真空注入法的情况下,这样用主密封部和端密封部形成包围液晶层LC的整个密封部。此外,也可以使用滴下注入法来形成液晶层LC。在使用滴下注入法的情况下,主密封部以包围液晶层LC的方式形成,因此未形成注入口和端密封部。

如上所述,扫描天线对施加到天线单位的各液晶层的电压进行控制,使各天线单位的液晶层的有效的介电常数M(ε

具体地说明可能成为扫描天线1000的天线性能降低的原因的问题(问题1)。

一般在刚形成扫描天线1000的液晶层LC后,在液晶层LC几乎不会产生真空气泡。形成液晶层LC是指,例如在TFT基板101和缝隙基板201之间的由密封部73包围的区域内注入液晶材料。液晶层既可以用真空注入法形成,也可以用滴下注入法形成。在形成液晶层的工序中,若液晶材料的供应量不足,则会局部成为液晶材料不足的状态,其结果是,有时会产生气泡(有时称为“真空气泡”。)。当在天线单位U的液晶层LC产生真空气泡时,液晶电容的静电电容值发生变化,从而可能发生天线特性的降低。因而,为了避免在液晶层产生真空气泡,在形成液晶层的工序中,一般不会让液晶材料的供应量不足。然而,在这种情况下,如果在形成了液晶层LC之后,构成液晶层LC的液晶材料的体积发生变化,则液晶层LC的厚度会由于TFT基板101所具有的电介质基板1和/或缝隙基板201所具有的电介质基板51的挠曲而发生变化。电介质基板1和51例如是玻璃基板。当液晶材料发生热膨胀时,液晶层LC的厚度变大,当液晶材料发生热收缩时,液晶层LC的厚度变小。当液晶层LC的厚度发生变化时,液晶电容的静电电容值发生变化,其结果是,可能成为天线特性降低的原因。

参照图5说明可能成为扫描天线1000的天线性能降低的原因的另一问题(问题2)。图5是扫描天线1000的被密封部73包围的区域的示意性截面图。在图5中,省略了反射导电板65和电介质层54(图1)的图示。以后,在扫描天线的截面图中,有时省略反射导电板65和电介质层54(设置于反射导电板65与电介质基板51之间的电介质层54)的图示。在此,如图3所示的例子那样,密封部73是以包围发送接收区域R1、以及非发送接收区域R2的一部分的方式形成的。如已描述的那样,非发送接收区域R2是发送接收区域R1以外的区域。在此,发送接收区域R1与非发送接收区域R2的边界线例如能设为包含与最外侧的天线单位相距2mm以上的点的线。

如图5所示,在发送接收区域R1设置有控制单元空隙的柱状间隔物(感光间隔物)PS。即,为了使液晶层LC的厚度均匀,在TFT基板101和缝隙基板201中的至少一方配置有使用紫外线固化性树脂形成的柱状的感光间隔物。如图所示,柱状间隔物PS也可以还设置于非发送接收区域R2。当设置有柱状间隔物PS时,即使温度下降而液晶材料发生热收缩,也能利用柱状间隔物PS抑制单元空隙的变化。即,TFT基板101和/或缝隙基板201的挠曲在某种程度上受到抑制,因此,液晶层LC的厚度的变化得到抑制。然而,由于柱状间隔物不追随由热收缩导致的液晶材料的体积的减小,从而有时在低温下会在柱状间隔物的周边产生真空气泡。这样产生的真空气泡有时也称为“低温气泡”。特别是,当在发送接收区域R1的柱状间隔物PS的周边产生真空气泡时,液晶电容的静电电容值发生变化,其结果是,天线特性有时会降低。

本发明的实施方式的扫描天线能够抑制这些问题的发生,能够在从高温时到低温时的大的温度范围内抑制天线性能的降低。

参照图6说明本发明的实施方式的扫描天线1000A。图6是扫描天线1000A的被密封部73包围的区域的示意性截面图。对与扫描天线1000共同的构成标注共同的附图标记,有时会省略说明。

如图6所示,扫描天线1000A所具备的缝隙基板201A与扫描天线1000所具备的缝隙基板201的不同之处在于,缝隙电极55具有在非发送接收区域R2内的由密封部73包围的区域内形成的开口部56h。在从电介质基板1或51的法线方向观看时,在与开口部56h重叠的区域中,TFT基板101与缝隙基板201A之间的距离局部变大。

如上所述,缝隙电极55构成天线单位的液晶电容,因此当然形成于发送接收区域R1内,但其延伸设置到非发送接收区域R2为止。缝隙电极55是由形成于电介质基板51的大致整个面的金属层(典型地为铜层)形成的,延伸设置于非发送接收区域R2的部分有时也称为缝隙电极55。

在本发明的实施方式的扫描天线1000A中,在形成液晶层LC的工序中通过预先有意地使液晶层LC产生真空气泡(真空区域)来抑制由液晶材料的体积变化导致的液晶层LC的厚度的变化。液晶层LC是指TFT基板101与缝隙基板201A之间的被密封部73包围的区域。通过由真空气泡吸收液晶材料的体积变化,液晶层LC的厚度的变化得到抑制。此时,通过使缝隙电极55具有在非发送接收区域R2内的由密封部73包围的区域内形成的开口部56h,从而能控制在形成液晶层LC的工序中产生的真空气泡(真空区域)的位置。这是因为,在形成液晶层LC的工序中,真空气泡(真空区域)有易于沿着TFT基板与缝隙基板之间的距离最大的区域形成的倾向。由此,真空气泡形成于开口部56h周边(即非发送接收区域R2),因此能抑制真空气泡形成于发送接收区域R1。因而,例如在室温时,通过抑制真空气泡形成于发送接收区域R1,从而能够抑制天线性能的降低。当液晶层的温度从室温发生了变化时,通过由真空气泡吸收液晶材料的体积变化来抑制液晶层的厚度的变化,从而能抑制天线性能的降低。

在形成液晶层LC的工序中,通过调整液晶材料的供应量,能在液晶层LC形成真空气泡(真空区域)。由此,真空气泡吸收液晶材料的体积变化,从而液晶层LC的厚度的变化得到抑制。也就是说,TFT基板101和/或缝隙基板201A所具有的电介质基板(例如玻璃基板)的挠曲也得到抑制。在液晶材料发生了膨胀的情况下,真空气泡的体积变小,在液晶材料发生了收缩的情况下,真空气泡的体积变大。特别是,在液晶材料发生了热膨胀的情况下,只要残存有真空气泡,就能避免TFT基板101和缝隙基板201A的变形(挠曲),因此可以认为只要残存有真空气泡,液晶层LC的厚度就不会变化。

扫描天线1000A通过具有在非发送接收区域R2内的由密封部73包围的区域内具有开口部56h的缝隙电极55,还能得到以下的效果。在液晶材料发生了热收缩的情况下,能抑制在发送接收区域R1的柱状间隔物的周边产生真空气泡(低温气泡)。由此,能抑制由真空气泡导致的天线性能的降低。

如上所述,当在发送接收区域R1内的液晶层LC(尤其是贴片电极15和缝隙57附近的液晶层LC)产生真空气泡时,有可能由于液晶电容的静电电容值的变化而影响天线性能。在液晶材料发生了热收缩的情况下,由于柱状间隔物不追随由热收缩导致的液晶材料的体积的减小,从而有时会在柱状间隔物的周边产生真空气泡(低温气泡)。在温度下降时最先产生低温气泡的是TFT基板与缝隙基板之间的距离最大的区域。在扫描天线1000A中,通过使缝隙电极55具有在非发送接收区域R2内的由密封部73包围的区域内形成的开口部56h,从而能优先使非发送接收区域R2产生低温气泡,能抑制在发送接收区域R1的柱状间隔物的周边产生真空气泡。由此,天线性能的降低得到抑制。

液晶层既可以用真空注入法形成,也可以用滴下注入法形成。在使用真空注入法的情况下,例如只要在TFT基板与缝隙基板之间的由密封部包围的区域内存在真空区域的状态下停止液晶材料的供应即可。在使用滴下注入法的情况下,例如只要滴下比充满由密封部包围的整个区域所需的体积小的量的液晶材料即可。在使用滴下注入法的情况下,也可以优先对发送接收区域R1滴下液晶材料。

在形成液晶层的工序中,也可以在注入液晶材料后,使液晶层的温度上升到例如120℃以上(或者例如Tni(向列-各向同性相转变温度)点以上),之后进行降温,由此控制形成于液晶层的真空气泡(真空区域)的位置。在这种情况下,能以更高的精度控制真空气泡的位置。即,当将液晶层加热时,如上所述,液晶材料的体积增加,从而真空气泡(真空区域)的体积变小。例如当使液晶层的温度上升到真空气泡(真空区域)消失的程度为止之后进行降温时,如上所述,会从具有最大单元空隙的开口部56h的周边开始产生真空气泡。

在从电介质基板51的法线方向观看时,与开口部56h的面积相当的圆的直径(开口部56h的面积圆当量直径)例如是0.05mm以上2.0mm以下。如上所述,在形成液晶层LC的工序中产生的真空气泡或温度下降时产生的真空气泡(低温气泡)易于形成于TFT基板与缝隙基板之间的距离局部变大的区域,特别是,当与该区域的周围的距离之差急剧时,真空气泡易于滞留于该场所。即,能以高精度控制真空气泡的位置。因而,例如与形成面积圆当量直径超过2.0mm的开口部56h相比,从控制真空气泡的位置的观点来看,形成多个面积圆当量直径为2.0mm以下的开口部56h是更优选的。

在此,TFT基板101具有与柱状间隔物PS重叠的凸部15h。凸部15h例如由与贴片电极15相同的导电膜形成。若在凸部15h之上形成柱状间隔物PS,则能减小柱状间隔物PS的高度。凸部15h也可以由其它导电层形成,还可以省略。

<变形例>

在图7中示出本发明的实施方式的变形例的扫描天线1000B。图7是扫描天线1000B的被密封部73包围的区域的示意性截面图。

如图7所示,扫描天线1000B所具备的缝隙基板201B与扫描天线1000A所具备的缝隙基板201A的不同之处在于,缝隙电极55具有在非发送接收区域R2内的由密封部73包围的区域内形成的凹部56d。在从电介质基板1或51的法线方向观看时,在与凹部56d重叠的区域中,TFT基板101与缝隙基板201B之间的距离局部变大。开口部56h是贯通缝隙电极55的贯通孔,而凹部56d是形成于缝隙电极55的液晶层LC侧的表面的凹陷。

在具有这种结构的扫描天线1000B中,也能得到与扫描天线1000B同样的效果。

在从电介质基板51的法线方向观看时,凹部56d的面积圆当量直径例如是0.05mm以上2.0mm以下。凹部56d的深度例如是缝隙电极55的厚度的0.1倍以上且不到1倍。凹部56d的侧面的锥角例如超过30°且不到90°。从控制真空气泡的位置的观点来看,优选凹部56d的深度大,优选凹部56d的侧面的锥角大。

<缝隙基板的结构>

参照图6和图8更详细地说明缝隙基板201A的结构。图8是用于说明将TFT基板101的传输端子部PT与缝隙基板201A的端子部IT连接的传输部的示意性截面图。

缝隙基板201A具备:电介质基板51,其具有正面和背面;第3绝缘层52,其形成于电介质基板51的正面;缝隙电极55,其形成于第3绝缘层52上;以及第4绝缘层58,其覆盖缝隙电极55。反射导电板65(参照图1)配置为隔着电介质层(空气层)54与电介质基板51的背面相对。缝隙电极55和反射导电板65作为波导301的壁发挥功能。

作为第3绝缘层52,例如能适当地使用氧化硅(SiO

缝隙基板201A可以与后述的TFT基板101同样地在比第3绝缘层52靠电介质基板51侧还具有对准标记(例如金属层)和覆盖对准标记的基底绝缘层。

在发送接收区域R1中,在缝隙电极55形成有多个缝隙57。缝隙57是贯通缝隙电极55的开口。在该例子中,在各天线单位区域U配置有1个缝隙57。

第4绝缘层58形成于缝隙电极55上和缝隙57内。在此,第4绝缘层58在缝隙57内具有到达第3绝缘层52(在省略了第3绝缘层52的情况下是电介质基板51)的开口部58a。第4绝缘层58还在开口部56h内具有到达第3绝缘层52(在省略了第3绝缘层52的情况下是电介质基板51)的开口部58h。第4绝缘层58的材料可以与第3绝缘层52的材料相同。通过用第4绝缘层58覆盖缝隙电极55,缝隙电极55与液晶层LC不会直接接触,因此能提高可靠性。若缝隙电极55由Cu层形成,则有时Cu会溶出到液晶层LC。另外,若使用薄膜沉积技术由Al层形成缝隙电极55,则有时Al层会含有孔隙。第4绝缘层58能防止液晶材料侵入到Al层的孔隙中。此外,若通过将铝箔利用粘接材料贴附到电介质基板51来形成Al层,并将该Al层图案化来制作缝隙电极55,则能避免孔隙的问题。

缝隙电极55包含Cu层、Al层等主层。缝隙电极55也可以具有包含主层和以夹着主层的方式配置的上层和/或下层的层叠结构。主层的厚度根据材料并考虑表皮效应来设定,例如可以是2μm以上30μm以下。主层的厚度典型地大于上层和下层的厚度。例如,主层是Cu层,上层和下层是Ti层。通过在主层与第3绝缘层52之间配置下层,能提高缝隙电极55与第3绝缘层52的紧贴性。另外,通过设置上层,能抑制主层(例如Cu层)的腐蚀。

反射导电板65构成波导301的壁,因此优选具有表皮深度的3倍以上的厚度,更优选具有表皮深度的5倍以上的厚度。反射导电板65例如能使用通过切削而制作出的厚度为几mm的铝板、铜板等。

如图8所示,在缝隙基板201A的非发送接收区域R2设置有端子部IT。端子部IT具备缝隙电极55、覆盖缝隙电极55的第4绝缘层58、以及上部连接部60。第4绝缘层58具有到达缝隙电极55的开口部58p。上部连接部60在开口部58p内与缝隙电极55接触。

如图8所示,在传输部中,缝隙基板201A的端子部IT的上部连接部60与TFT基板101的传输端子部PT的传输端子用上部连接部19p电连接。在此,将上部连接部60与传输端子用上部连接部19p经由包含导电性珠71的树脂(例如密封树脂)78连接。

上部连接部60和19p均是ITO膜、IZO膜等透明导电层,有时会在其表面形成氧化膜。若形成了氧化膜,则无法确保透明导电层彼此的电连接,接触电阻有可能会变高。对此,在本实施方式中,由于经由包含导电性珠(例如Au珠)71的树脂使这些透明导电层粘接,因此即使形成有表面氧化膜,导电性珠也会将表面氧化膜刺破(贯通),从而能抑制接触电阻的增大。导电性珠71也可以不仅贯通表面氧化膜,还贯通作为透明导电层的上部连接部60和19p,而与下部连接部15p和缝隙电极55直接接触。

此外,密封区域Rs(密封部73)也可以具有与上述的传输部同样的结构。即,也可以在密封区域Rs(密封部73)内配置上述的传输部。

<缝隙基板的制造方法>

缝隙基板201A例如可以用以下方法制造。

首先,在电介质基板51上例如通过CVD法形成第3绝缘层52(厚度:例如300nm~1500nm)。

能使用玻璃基板、树脂基板等相对于电磁波的透射率高(介电常数ε

此外,在使用树脂基板作为电介质基板的情况下,既可以将TFT等构成要素直接形成于树脂基板上,也可以使用转印法将TFT等构成要素形成于树脂基板上。若利用转印法,则例如在玻璃基板上形成树脂膜(例如聚酰亚胺膜),并在树脂膜上通过后述的工艺形成构成要素后,使形成有构成要素的树脂膜与玻璃基板分离。通常,与玻璃相比,树脂的介电常数ε

接下来,在第3绝缘层52之上例如通过溅射法形成金属膜(例如Cu膜或Al膜)并将该金属膜图案化,从而得到具有多个缝隙57和形成于非发送接收区域R2的多个开口部56h的缝隙电极55。例如可以使用厚度为1000nm~4000nm的Cu膜作为金属膜。也可以形成将Ti(厚度:例如20nm~100nm)和Cu(厚度:例如1000nm~4000nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(Cu/Ti)作为金属膜。

之后,在缝隙电极55上,在缝隙57内和开口部56h内形成第4绝缘膜(厚度:例如50nm~400nm)。在此,例如沉积厚度为130nm的氮化硅(Si

之后,通过公知的光刻工艺进行第4绝缘膜的蚀刻,从而得到第4绝缘层58。具体地说,在非发送接收区域R2中,形成到达缝隙电极55的开口部58p和形成于开口部56h内的、到达第3绝缘层52的开口部58h。

之后,在第4绝缘层58上、开口部58p内以及开口部58h内,例如通过溅射法形成透明导电膜并将其图案化,从而形成在开口部58p内与缝隙电极55接触的上部连接部60。由此,能得到端子部IT。作为透明导电膜,例如能使用ITO(铟锡氧化物)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化锌膜)等。透明导电膜也可以具有层叠结构,该层叠结构依次具有:Ti膜;以及ITO膜、IZO膜或ZnO膜。在此,使用将Ti(厚度:例如50nm)和ITO(厚度:例如70nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(ITO/Ti)作为透明导电膜。

接着,在第4绝缘层58上和形成于第4绝缘层58上的透明导电层上形成感光性树脂膜,经由具有预定的图案的开口部的光掩模对感光性树脂膜进行曝光、显影,从而形成柱状间隔物PS。感光性树脂既可以是负型也可以是正型。在此,使用厚度例如是2.7μm的感光性树脂膜。

这样,制造缝隙基板201A。

此外,在TFT基板具有柱状间隔物PS的情况下,只要在以后述的方法制造TFT基板101后,通过在第2绝缘层17上和上部导电层19上形成感光性树脂膜并进行曝光、显影来形成柱状间隔物即可。

<TFT基板101的结构>

参照图9和图10来说明TFT基板101的结构。图9是示出TFT基板101的天线单位区域U的示意性俯视图,图10是示出TFT基板101的天线单位区域U的示意性截面图。图10示出图9中的沿着A-A’线的截面。

此外,本发明的实施方式的扫描天线所具有的TFT基板的结构不限于例示的结构。

如图9和图10所示,TFT基板101具有电介质基板1和在电介质基板1上排列的多个天线单位区域U。多个天线单位区域U中的每个天线单位区域U具有TFT10和电连接到TFT10的漏极电极7D的贴片电极15。

TFT基板101具有:栅极金属层3,其支撑于电介质基板1;栅极绝缘层4,其形成于栅极金属层3上;源极金属层7,其形成于栅极绝缘层4上;第1绝缘层11,其形成于源极金属层7上;贴片金属层15l,其形成于第1绝缘层11上;以及第2绝缘层17,其形成于贴片金属层15l上。在此,TFT基板101如在后述的图11A、图11B以及图11C中示出的非发送接收区域R2的结构那样,还具有在第2绝缘层17上形成的上部导电层19。

各天线单位区域U所具有的TFT10具备栅极电极3G、岛状的半导体层5、接触层6S和6D、配置在栅极电极3G与半导体层5之间的栅极绝缘层4、以及源极电极7S和漏极电极7D。在该例子中,TFT10是具有底栅结构的沟道蚀刻型TFT。

栅极电极3G电连接到栅极总线GL,从栅极总线GL被供应扫描信号。源极电极7S电连接到源极总线SL,从源极总线SL被供应数据信号。栅极电极3G和栅极总线GL可以由相同的导电膜(栅极用导电膜)形成。源极电极7S、漏极电极7D以及源极总线SL可以由相同的导电膜(源极用导电膜)形成。栅极用导电膜和源极用导电膜例如是金属膜。在本说明书中,有时将使用栅极用导电膜形成的层(layer)称为“栅极金属层”,有时将使用源极用导电膜形成的层称为“源极金属层”。另外,有时将包含贴片电极15的层称为“贴片金属层”。

半导体层5配置为隔着栅极绝缘层4与栅极电极3G重叠。在图示的例子中,在半导体层5上形成有源极接触层6S和漏极接触层6D。源极接触层6S和漏极接触层6D分别配置于半导体层5中的形成沟道的区域(沟道区域)的两侧。在该例子中,半导体层5是本征非晶硅(i-a-Si)层,源极接触层6S和漏极接触层6D是n

源极电极7S设置为与源极接触层6S接触,经由源极接触层6S连接到半导体层5。漏极电极7D设置为与漏极接触层6D接触,经由漏极接触层6D连接到半导体层5。

第1绝缘层11具有到达从TFT10的漏极电极7D延伸设置的部分的开口部11p。

贴片电极15设置于第1绝缘层11上和开口部11p内,在开口部11p内与从漏极电极7D延伸设置的部分连接。贴片电极15包含金属层。贴片电极15可以是仅由金属层形成的金属电极。贴片电极15也可以包含Cu层或Al层作为主层。扫描天线的性能与贴片电极15的电阻相关,主层的厚度设定为能得到所希望的电阻。从电阻的观点来看,Cu层有可能比Al层更能减小贴片电极15的厚度。

在此,各天线单位区域U具有与液晶电容电并联连接的辅助电容。辅助电容例如由与漏极电极7D电连接的上部辅助电容电极7C、栅极绝缘层4、以及隔着栅极绝缘层4与上部辅助电容电极7C相对的下部辅助电容电极3C构成。例如,下部辅助电容电极3C包含于栅极金属层3,上部辅助电容电极7C包含于源极金属层7。栅极金属层3也可以还包含连接到下部辅助电容电极3C的CS总线(辅助电容线)CL。

在图11A、图11B以及图11C中示出TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性截面图。图11A、图11B以及图11C分别示意性地示出栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT。此外,在截面图中,为了简化,有时将无机绝缘层如平坦化层那样表示,但一般通过薄膜沉积法(例如CVD法、溅射法、真空蒸镀法)形成的层具有反映出基底的台阶的表面。

如图11A所示,栅极端子部GT具有:栅极端子用下部连接部3g(有时简称为“下部连接部3g”。),其电连接到栅极总线GL;接触孔CH_g,其形成于栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17;以及栅极端子用上部连接部19g(有时简称为“上部连接部19g”。)。

下部连接部3g在该例子中包含于栅极金属层3。下部连接部3g例如可以与栅极总线GL一体地形成。

形成于栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17的接触孔CH_g到达下部连接部3g。接触孔CH_g包含形成于栅极绝缘层4的开口部4g、形成于第1绝缘层11的开口部11g、以及形成于第2绝缘层17的开口部17g。

上部连接部19g包含于上部导电层19。上部连接部19g在形成于栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17的接触孔CH_g内与下部连接部3g连接。

如图11B所示,源极端子部ST具有:源极端子用下部连接部7s(有时简称为“下部连接部7s”。),其电连接到源极总线;接触孔CH_s,其形成于第1绝缘层11和第2绝缘层17;以及源极端子用上部连接部19s(有时简称为“上部连接部19s”。)。

下部连接部7s在该例子中包含于源极金属层7。下部连接部7s例如可以与源极总线SL一体地形成。不过,不限于图示的例子,源极端子用下部连接部也可以由栅极金属层3形成。在这种情况下,源极端子部的截面结构可以与栅极端子部GT的截面结构是同样的。

形成于第1绝缘层11和第2绝缘层17的接触孔CH_s到达下部连接部7s。

上部连接部19s包含于上部导电层19。上部连接部19s在形成于第1绝缘层11和第2绝缘层17的接触孔CH_s内与下部连接部7s连接。

如图11C所示,传输端子部PT具有:传输端子用下部连接部15p(有时简称为“下部连接部15p”。)、形成于第2绝缘层17的接触孔CH_p(开口部17p)、以及传输端子用上部连接部19p(有时简称为“上部连接部19p”。)。

下部连接部15p在该例子中包含于贴片金属层15l。

形成于第2绝缘层17的开口部17p到达下部连接部15p。有时将开口部17p称为接触孔CH_p。

上部连接部19p包含于上部导电层19。上部连接部19p在形成于第2绝缘层17的接触孔CH_p内与下部连接部15p连接。

如图11A所示,TFT基板101也可以在比栅极金属层3靠电介质基板1侧还具有对准标记(例如金属层)21和覆盖对准标记21的基底绝缘层2。在从1个玻璃基板制作例如m个TFT基板的情况下,如果光掩模的个数是n个(n<m),则需要将各曝光工序分为多次进行。当像这样光掩模的个数(n个)比从1个玻璃基板制作的TFT基板的个数(m个)少时,在光掩模的对准中使用对准标记21。对准标记21和基底绝缘层2可以被省略。在图10中,省略了对准标记21和基底绝缘层2的图示。

此外,对准标记的形状和位置不限于图示的例子。例如,对准标记也可以由栅极金属层3形成。在这种情况下,与由比栅极金属层3靠电介质基板1侧的金属层形成对准标记的情况(例如参照图11A)相比,能削减制造成本(例如光掩模数)。在这种情况下,基底绝缘层2可以被省略。

<TFT基板101的制造方法>

说明TFT基板101的制造方法。

首先,在电介质基板1上形成金属膜(例如Ti膜、Mo膜、Ta膜、Al膜、Cu膜)并将其图案化,从而形成对准标记21。作为电介质基板1,例如能使用玻璃基板、具有耐热性的塑料基板(树脂基板)等。接下来,以覆盖对准标记21的方式形成基底绝缘层2。在此,例如形成氧化硅(SiO

接下来,在电介质基板1上通过溅射法等形成栅极用导电膜。栅极用导电膜的材料没有特别限定,例如,能适当地使用包含铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)、铜(Cu)等金属或其合金、或者其金属氮化物的膜。在此,形成将Al膜(厚度:例如150nm)和MoN膜(厚度:例如100nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(MoN/Al)作为栅极用导电膜。或者,也可以形成将Ti膜(厚度:例如20nm)和Cu膜(厚度:例如200nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(Cu/Ti)作为栅极用导电膜。

接下来,将栅极用导电膜图案化,从而形成栅极金属层3。具体地说,在天线单位形成区域形成TFT10的栅极电极3G、栅极总线GL以及下部辅助电容电极3C,在栅极端子部形成区域形成下部连接部3g。栅极用导电膜的图案化例如通过湿蚀刻(湿式蚀刻)和/或干蚀刻(干式蚀刻)来进行。

之后,以覆盖栅极金属层3的方式依次形成栅极绝缘膜、本征非晶硅膜以及n

接下来,将本征非晶硅膜和n

接下来,在栅极绝缘膜上和接触部上通过溅射法等形成源极用导电膜。源极用导电膜的材料没有特别限定,例如,能适当地使用包含铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)、铜(Cu)等金属或其合金、或者其金属氮化物的膜。在此,形成将MoN(厚度:例如50nm)、Al(厚度:例如150nm)以及MoN(厚度:例如100nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(MoN/Al/MoN)作为源极用导电膜。或者,也可以形成将Ti(厚度:例如20nm)和Cu(厚度:例如200nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(Cu/Ti)作为源极用导电膜。

接下来,将源极用导电膜图案化,从而形成源极金属层7。此时,接触部也被蚀刻,形成相互分离的源极接触层6S和漏极接触层6D。具体地说,在天线单位形成区域形成TFT10的源极电极7S和漏极电极7D、源极总线SL以及上部辅助电容电极7C,在源极端子部形成区域形成下部连接部7s。

源极用导电膜的图案化例如通过湿蚀刻(湿式蚀刻)和/或干蚀刻(干式蚀刻)来进行。例如,在形成将MoN膜、Al膜以及MoN膜按该顺序层叠而成的层叠膜作为源极用导电膜的情况下,例如用湿蚀刻同时将MoN膜和Al膜图案化。在形成将Ti膜和Cu膜按该顺序层叠而成的层叠膜作为源极用导电膜的情况下,例如能用湿蚀刻将Ti膜和Cu膜图案化。之后,例如通过干蚀刻将接触层中的、位于成为半导体层5的沟道区域的区域上的部分除去来形成空隙部,分离出源极接触层6S和漏极接触层6D。此时,在空隙部中,半导体层5的表面附近也被蚀刻(过蚀刻)。这样,得到TFT10。

接着,以覆盖TFT10和源极金属层7的方式例如通过CVD法形成第1绝缘膜。能适当地使用氧化硅(SiO

接下来,通过公知的光刻工艺进行第1绝缘膜的蚀刻,从而形成到达从漏极电极延伸设置的部分的开口部11p。

接下来,在第1绝缘膜上和开口部11p内通过溅射法等形成贴片用导电膜。能够使用与栅极用导电膜或者源极用导电膜同样的材料作为贴片用导电膜的材料。贴片用导电膜可以设定为比栅极用导电膜和源极用导电膜厚。由此,通过降低贴片电极的片电阻,从而能使贴片电极内的自由电子的振动转化为热的损失降低。在此,使用Cu膜(厚度:例如200nm~1000nm)作为贴片用导电膜。也可以使用将Ti膜(厚度:例如20nm~100nm)和Cu膜(厚度:例如200nm~1000nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(Cu/Ti)作为贴片用导电膜。

接下来,将贴片用导电膜图案化,从而形成贴片金属层15l。具体地说,在天线单位形成区域形成贴片电极15,在传输端子部形成区域形成下部连接部15p。贴片用导电膜的图案化例如通过湿蚀刻(湿式蚀刻)和/或干蚀刻(干式蚀刻)来进行。

接着,在贴片金属层15l上和第1绝缘膜上例如通过CVD法形成第2绝缘膜。能适当地使用氧化硅(SiO

接下来,通过公知的光刻工艺进行栅极绝缘膜、第1绝缘膜以及第2绝缘膜的蚀刻,从而形成栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17。具体地说,将到达栅极端子部形成区域的下部连接部3g的接触孔CH_g形成于栅极绝缘膜、第1绝缘膜以及第2绝缘膜,将到达源极端子部形成区域的下部连接部7s的接触孔CH_s形成于第1绝缘膜和第2绝缘膜,将到达传输端子部形成区域的下部连接部15p的接触孔CH_p形成于第2绝缘膜。在此,通过使用氟系气体的干蚀刻对栅极绝缘膜、第1绝缘膜以及第2绝缘膜一并进行蚀刻。

接下来,在第2绝缘层17上、接触孔CH_g内、接触孔CH_s内以及接触孔CH_p内,例如通过溅射法形成包含透明导电膜的上部导电膜。例如能够使用ITO(铟锡氧化物)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化锌膜)等作为透明导电膜。在此,使用将Ti(厚度:例如50nm)和ITO(厚度:例如70nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(ITO/Ti)作为上部导电膜。

接下来,将上部导电膜图案化,从而形成上部导电层19。具体地说,形成栅极端子部形成区域的上部连接部19g、源极端子部形成区域的上部连接部19s以及传输端子形成区域的上部连接部19p。

这样,制造TFT基板101。

<TFT的材料和结构>

在本发明的实施方式中,使用以半导体层5为活性层的TFT作为配置于各像素的开关元件。半导体层5不限于非晶硅层,也可以是多晶硅层、氧化物半导体层。

在使用氧化物半导体层的情况下,氧化物半导体层所包含的氧化物半导体既可以是非晶质氧化物半导体,也可以是具有结晶质部分的结晶质氧化物半导体。作为结晶质氧化物半导体,可举出多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体、c轴与层面大致垂直地取向的结晶质氧化物半导体等。

氧化物半导体层可以具有两层以上的层叠结构。在氧化物半导体层具有层叠结构的情况下,氧化物半导体层可以包含非晶质氧化物半导体层和结晶质氧化物半导体层。或者,也可以包含结晶结构不同的多个结晶质氧化物半导体层。另外,也可以包含多个非晶质氧化物半导体层。在氧化物半导体层具有包含上层和下层的两层结构的情况下,优选上层所包含的氧化物半导体的能隙比下层所包含的氧化物半导体的能隙大。不过,在这些层的能隙之差比较小的情况下,下层的氧化物半导体的能隙也可以比上层的氧化物半导体的能隙大。

非晶质氧化物半导体和上述的各结晶质氧化物半导体的材料、结构、成膜方法、具有层叠结构的氧化物半导体层的构成等记载于例如特开2014-007399号公报中。为了参考,将特开2014-007399号公报的全部公开内容引用到本说明书中。

氧化物半导体层例如可以包含In、Ga以及Zn中的至少1种金属元素。在本实施方式中,氧化物半导体层例如包含In-Ga-Zn-O系的半导体(例如氧化铟镓锌)。在此,In-Ga-Zn-O系的半导体是In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)的三元系氧化物,In、Ga以及Zn的比例(组成比)没有特别限定,例如包含In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等。这种氧化物半导体层能够由包含In-Ga-Zn-O系的半导体的氧化物半导体膜形成。

In-Ga-Zn-O系的半导体既可以是非晶质,也可以是结晶质。作为结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体,优选c轴与层面大致垂直地取向的结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体。

此外,结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体的结晶结构例如公开于上述的特开2014-007399号公报、特开2012-134475号公报、特开2014-209727号公报等中。为了参考,将特开2012-134475号公报和特开2014-209727号公报的全部公开内容引用到本说明书中。具有In-Ga-Zn-O系半导体层的TFT具有高迁移率(与a-SiTFT相比超过20倍)和低漏电流(与a-SiTFT相比不到百分之一),因此,适合用作驱动TFT(例如,设置于非发送接收区域的驱动电路所包含的TFT)和设置于各天线单位区域的TFT。

氧化物半导体层也可以包含其它氧化物半导体来代替In-Ga-Zn-O系半导体。例如可以包含In-Sn-Zn-O系半导体(例如In

在上述的例子中,TFT10是具有底栅结构的沟道蚀刻型TFT。在“沟道蚀刻型TFT”中,在沟道区域上没有形成蚀刻阻挡层,源极电极和漏极电极的沟道侧的端部下表面配置为与半导体层的上表面接触。沟道蚀刻型TFT例如通过在半导体层上形成源极/漏极电极用的导电膜并进行源极/漏极分离来形成。在源极/漏极分离工序中,有时沟道区域的表面部分会被蚀刻。

此外,各天线单位所具有的TFT也可以是在沟道区域上形成有蚀刻阻挡层的蚀刻阻挡型TFT。在蚀刻阻挡型TFT中,源极电极和漏极电极的沟道侧的端部下表面例如位于蚀刻阻挡层上。蚀刻阻挡型TFT例如通过在形成将半导体层中的成为沟道区域的部分覆盖的蚀刻阻挡层后,在半导体层和蚀刻阻挡层上形成源极/漏极电极用的导电膜并进行源极/漏极分离而形成。

另外,TFT10具有源极电极及漏极电极与半导体层的上表面接触的顶部接触结构,但源极电极及漏极电极也可以配置为与半导体层的下表面接触(底部接触结构)。而且,TFT既可以是在半导体层的电介质基板侧具有栅极电极的底栅结构,也可以是在半导体层的上方具有栅极电极的顶栅结构。

<天线单位的排列、栅极总线、源极总线的连接的例子>

在本发明的实施方式的扫描天线中,天线单位例如排列成同心圆状。

例如,在排列成m个同心圆的情况下,栅极总线例如对于各圆各设置1条,设置总计m条栅极总线。当将发送接收区域R1的外径设为例如800mm时,m例如是200。当将最内侧的栅极总线设为第1条时,在第1条栅极总线连接有n个(例如30个)天线单位,在第m条栅极总线连接有nx个(例如620个)天线单位。

在这种排列中,各栅极总线所连接的天线单位的数量不同。另外,构成最外侧的圆的nx个天线单位所连接的nx条源极总线中的、也连接到构成最内侧的圆的天线单位的n条源极总线连接有m个天线单位,但其它源极总线所连接的天线单位的数量小于m。

这样,扫描天线中的天线单位的排列与LCD面板中的像素(点)的排列不同,根据栅极总线和/或源极总线的不同,所连接的天线单位的数量不同。因而,当将全部天线单位的电容(液晶电容+辅助电容)设为相同时,根据栅极总线和/或源极总线的不同,所连接的电负荷不同。这样,存在向天线单位进行电压的写入产生偏差的问题。

因此,为了防止该情况,例如,优选通过调整辅助电容的电容值、或者通过调整连接到栅极总线和/或源极总线的天线单位的数量,使各栅极总线和各源极总线所连接的电负荷大致相同。

本发明的实施方式的扫描天线根据需要收纳于例如塑料制的箱体。优选箱体使用不会对微波的发送接收带来影响的介电常数ε

本发明的实施方式例如在移动体(例如船舶、飞机、汽车)所搭载的卫星通信或卫星广播用的扫描天线及其制造中使用。

1:电介质基板

2:基底绝缘层

3:栅极金属层

3C:下部辅助电容电极

3G:栅极电极

3g:下部连接部

4:栅极绝缘层

4g:开口部

5:半导体层

6D:漏极接触层

6S:源极接触层

7:源极金属层

7C:上部辅助电容电极

7D:漏极电极

7S:源极电极

7s:下部连接部

11:第1绝缘层

11g、11p:开口部

15:贴片电极

15h:凸部

15l:贴片金属层

15p:下部连接部

17:第2绝缘层

17g、17p:开口部

19:上部导电层

19g、19p、19s:上部连接部

21:对准标记

51:电介质基板

52:第3绝缘层

54:电介质层(空气层)

55:缝隙电极

56d:凹部

56h:开口部

57:缝隙

58:第4绝缘层

58a、58h、58p:开口部

60:上部连接部

65:反射导电板

70:供电装置

71:导电性珠

72:供电引脚

73:密封部

100a1、100b1:液晶面板

101:TFT基板

201、201A、201B:缝隙基板

301:波导

1000、1000A、1000B、1001:扫描天线

CH_g、CH_p、CH_s:接触孔

GD:栅极驱动器

GL:栅极总线

GT:栅极端子部

IT:端子部

LC:液晶层

PS:柱状间隔物

PT:传输端子部

R1:发送接收区域

R2:非发送接收区域

R2a:第1非发送接收区域

R2b:第2非发送接收区域

Rs:密封区域

SD:源极驱动器

SL:源极总线

ST:源极端子部

U:天线单位、天线单位区域。

相关技术
  • 扫描天线及扫描天线的制造方法
  • 扫描天线和扫描天线的制造方法
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