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WO2018016387A1 - Tft基板、tft基板を備えた走査アンテナ、およびtft基板の製造方法 - Google Patents

Tft基板、tft基板を備えた走査アンテナ、およびtft基板の製造方法 Download PDF

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WO2018016387A1
WO2018016387A1 PCT/JP2017/025271 JP2017025271W WO2018016387A1 WO 2018016387 A1 WO2018016387 A1 WO 2018016387A1 JP 2017025271 W JP2017025271 W JP 2017025271W WO 2018016387 A1 WO2018016387 A1 WO 2018016387A1
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WO
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patch
layer
electrode
gate
insulating layer
Prior art date
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Application number
PCT/JP2017/025271
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English (en)
French (fr)
Inventor
美崎 克紀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US16/318,654 priority Critical patent/US10847875B2/en
Priority to CN201780047501.7A priority patent/CN109564944B/zh
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    • H01L2223/6661High-frequency adaptations for passive devices
    • H01L2223/6677High-frequency adaptations for passive devices for antenna, e.g. antenna included within housing of semiconductor device

Definitions

  • the present invention relates to a scanning antenna, and more particularly to a scanning antenna (also referred to as a “liquid crystal array antenna”) in which an antenna unit (sometimes referred to as an “element antenna”) has a liquid crystal capacity, and a method for manufacturing the same.
  • a scanning antenna also referred to as a “liquid crystal array antenna”
  • an antenna unit sometimes referred to as an “element antenna”
  • Antennas for mobile communications and satellite broadcasting require a function to change the beam direction (referred to as “beam scanning” or “beam steering”).
  • beam scanning As an antenna having such a function (hereinafter referred to as a “scanned antenna”), a phased array antenna having an antenna unit is known.
  • the conventional phased array antenna is expensive and has become an obstacle to popularization in consumer products. In particular, as the number of antenna units increases, the cost increases significantly.
  • Non-Patent Documents 1 to 5 scanning antennas using a large dielectric anisotropy (birefringence index) of liquid crystal materials (including nematic liquid crystals and polymer dispersed liquid crystals) have been proposed (Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Document 1). Since the dielectric constant of the liquid crystal material has frequency dispersion, in this specification, the dielectric constant in the microwave frequency band (also referred to as “dielectric constant for microwave”) is particularly referred to as “dielectric constant M ( ⁇ M )”. Will be written.
  • Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 describe that a low-cost scanning antenna can be obtained by utilizing the technology of a liquid crystal display device (hereinafter referred to as “LCD”).
  • LCD liquid crystal display device
  • an object of the present invention is to provide a scanning antenna that can be mass-produced using a conventional LCD manufacturing technique and a manufacturing method thereof.
  • a TFT substrate includes a transmission / reception region including a plurality of antenna unit regions and a non-transmission / reception region located in a region other than the transmission / reception region, and each of the plurality of antenna unit regions includes a TFT and A TFT substrate including a patch electrode electrically connected to the drain electrode of the TFT, the dielectric substrate, and a gate metal layer including a plurality of gate bus lines supported by the dielectric substrate; A gate insulating layer disposed on the gate metal layer; a source metal layer disposed on the gate insulating layer and including a plurality of source bus lines; and a first insulation disposed on the source metal layer.
  • a patch metal layer disposed on the first insulating layer and including the patch electrode, wherein the source electrode of the TFT is one of the plurality of source bus lines. Electrically connected, a gate electrode of the TFT is electrically connected to one of the plurality of gate bus lines, the gate metal layer is disposed in the non-transmission / reception region, and the plurality of gate bus lines Further includes a plurality of electrically isolated gate connection wirings, and the patch metal layer includes a lower metal layer including a refractory metal and Cu, Al, or Ag disposed on the lower metal layer.
  • An upper metal layer, and the patch metal layer includes a first portion having a stacked structure including the lower metal layer and the upper metal layer, a first portion including the lower metal layer, and not including the upper metal layer.
  • the first portion of the patch metal layer includes the patch electrode, and the second portion of the patch metal layer includes one of the plurality of source bus lines.
  • a first patch connection portion that electrically connects one of the plurality of gate connection wirings, wherein the first patch connection portion is formed within the first opening provided in the first insulating layer.
  • a source bus line is in contact with the one and in contact with one of the plurality of gate connection wirings in a second opening provided in the gate insulating layer and the first insulating layer.
  • the TFT substrate includes an upper transparent conductive layer disposed on the patch metal layer and including a terminal upper connection portion, and a second insulating layer disposed on the upper transparent conductive layer. Also have.
  • the upper transparent conductive layer includes a first transparent connection portion disposed on the first patch connection portion so as to be in contact with an upper surface of the first patch connection portion.
  • a side surface of the first patch connection portion and a side surface of the first transparent connection portion are aligned.
  • the second portion of the patch metal layer further includes a second patch connection portion located in the non-transmission / reception region, further comprising a source terminal portion disposed in the non-transmission / reception region,
  • the second patch connection portion is in contact with any one of the plurality of gate connection wirings in a third opening provided in the gate insulating layer and the first insulating layer
  • the terminal upper connection portion is The second patch connecting portion is disposed in contact with the upper surface of the second patch connecting portion, the second insulating layer is disposed on the terminal upper connecting portion, and the second insulating layer Has a fourth opening exposing a part of the terminal upper connection.
  • the patch electrode includes a lower electrode formed on the lower metal layer and an upper electrode formed on the upper metal layer, and the lower electrode and the upper electrode are formed on a side surface of the patch electrode.
  • the second insulating layer is in contact with an upper surface and a side surface of the patch electrode.
  • the upper transparent conductive layer further includes a transparent conductive portion disposed on the patch electrode.
  • the patch electrode includes a lower electrode formed on the lower metal layer and an upper electrode formed on the upper metal layer, and the transparent conductive portion includes an upper surface and a side surface of the upper electrode. It touches.
  • an edge of the upper electrode when viewed from the normal direction of the dielectric substrate, an edge of the upper electrode is located inside an edge of the lower electrode, and the transparent conductive portion and the lower electrode are arranged around the upper electrode. And the side surfaces of the transparent conductive portion and the lower electrode are aligned.
  • the patch electrode and the transparent conductive portion are covered with the second insulating layer.
  • the second insulating layer has a fifth opening disposed so as to overlap at least the patch electrode when viewed from the normal direction of the dielectric substrate.
  • a scanning antenna is provided between any of the TFT substrates described above, a slot substrate disposed so as to face the TFT substrate, and the TFT substrate and the slot substrate.
  • a liquid crystal layer, and a reflective conductive plate disposed on the surface of the slot substrate opposite to the liquid crystal layer so as to face the dielectric layer, the slot substrate including another dielectric substrate;
  • a slot electrode formed on a surface of the other dielectric substrate on the liquid crystal layer side, the slot electrode has a plurality of slots, and the plurality of slots are the plurality of antenna units of the TFT substrate. It is arranged corresponding to the patch electrode in the region.
  • a method for manufacturing a TFT substrate according to an embodiment of the present invention is a method for manufacturing a TFT substrate according to any one of the above, wherein (a) the gate metal layer, the gate insulating layer, and the gate electrode are formed on the dielectric substrate.
  • the upper transparent conductive layer comprises.
  • the step (f) includes: a first mask portion disposed so as to cover the first opening and the second opening when viewed from the normal direction of the dielectric substrate; and the dielectric Forming a mask layer on the transparent conductive film including a second mask portion disposed so as to cover the upper electrode when viewed from the normal direction of the body substrate, and the first mask portion and the second mask portion.
  • the step (f) includes a mask layer including a first mask portion arranged to cover the first opening and the second opening when viewed from the normal direction of the dielectric substrate.
  • the mask layer having an opening on a region where the patch electrode is located, and using the first mask portion and the upper electrode as an etching mask And etching the first patch conductive film and the transparent conductive film, whereby the lower electrode and the first patch connection portion which are lower layers of the patch electrode from the first patch conductive film
  • the first transparent connection portion is formed from the transparent conductive film, and the portion of the transparent conductive film located on the upper electrode is removed.
  • a scanning antenna that can be mass-produced using a conventional LCD manufacturing technique and a manufacturing method thereof are provided.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows typically a part of scanning antenna 1000 of 1st Embodiment.
  • A) And (b) is a typical top view which shows the TFT substrate 101 and the slot substrate 201 in the scanning antenna 1000, respectively.
  • (A) And (b) is sectional drawing and the top view which show typically the antenna unit area
  • (A) to (c) are cross-sectional views schematically showing the gate terminal portion GT, the source terminal portion ST, and the transfer terminal portion PT of the TFT substrate 101, respectively.
  • 5 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the TFT substrate 101.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an antenna unit region U and a terminal part IT in the slot substrate 201.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a transfer portion in the TFT substrate 101 and the slot substrate 201.
  • FIG. (A)-(c) is sectional drawing which respectively shows the gate terminal part GT of the TFT substrate 102 in 2nd Embodiment, the source terminal part ST, and the transfer terminal part PT.
  • 5 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the TFT substrate 102.
  • FIG. (A)-(c) is sectional drawing which respectively shows the gate terminal part GT of the TFT substrate 103 in 3rd Embodiment, the source terminal part ST, and the transfer terminal part PT.
  • 5 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the TFT substrate 103.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a transfer portion in the TFT substrate 103 and the slot substrate 203.
  • FIG. (A) is a schematic plan view of the TFT substrate 104 having the heater resistance film 68
  • (b) is a schematic plan view for explaining the sizes of the slot 57 and the patch electrode 15.
  • (A) And (b) is a figure which shows the typical structure of resistance heating structure 80a and 80b, and electric current distribution.
  • (A)-(c) is a figure which shows the typical structure and electric current distribution of resistance heating structure 80c-80e.
  • (A) is typical sectional drawing of liquid crystal panel 100Pa which has the resistive film 68 for heaters
  • (b) is typical sectional drawing of liquid crystal panel 100Pb which has the resistive film 68 for heaters. It is a figure which shows the equivalent circuit of one antenna unit of the scanning antenna by embodiment of this invention.
  • (A)-(c), (e)-(g) is a figure which shows the example of the waveform of each signal used for the drive of the scanning antenna of embodiment, (d) performs dot inversion drive. It is a figure which shows the waveform of the display signal of the LCD panel.
  • (A)-(e) is a figure which shows the other example of the waveform of each signal used for the drive of the scanning antenna of embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a TFT substrate 107 in a fourth embodiment.
  • (A) to (e) are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 107, respectively.
  • 4 is a schematic cross-sectional view of a source-gate connection portion SG and a source terminal portion ST in the TFT substrate 107.
  • FIGS. 4A to 4I are schematic process cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the TFT substrate 107.
  • FIG. (J) to (n) are schematic process cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the TFT substrate 107, respectively.
  • FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a TFT substrate 108 of Modification 1 in the fourth embodiment.
  • (A) to (e) are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 108, respectively.
  • FIGS. 4A to 4E are schematic process cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the TFT substrate.
  • FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a TFT substrate 109 of Modification 2 in the fourth embodiment.
  • (A) to (e) are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 109, respectively.
  • FIGS. 4A to 4E are schematic process cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the TFT substrate 109.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a TFT substrate 110 of Modification 3 in the fourth embodiment.
  • FIGS. 4A to 4E are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 110, respectively.
  • FIGS. 4A to 4E are schematic process cross-sectional views for explaining an example of a manufacturing method of the TFT substrate 110.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the arrangement of patch electrodes 15, openings 18a of a second insulating layer 17, and slots 57.
  • FIG. (A) is a schematic diagram which shows the structure of the conventional LCD900, (b) is typical sectional drawing of the LCD panel 900a.
  • TFT-LCD TFT type LCD
  • description of items well known in the technical field of LCD may be omitted.
  • basic technology of TFT-LCD for example, Liquid Crystals, Applications and Uses, Vol. 1-3 (Editor: Birenda Bahadur, Publisher: World Scientific Pub Co Inc).
  • the entire disclosure content of the above documents is incorporated herein by reference.
  • LCD transmissive TFT-LCD
  • FIGS. an LCD 900 in a vertical electric field mode (for example, a TN mode or a vertical alignment mode) in which a voltage is applied in the thickness direction of the liquid crystal layer is illustrated.
  • a vertical electric field mode for example, a TN mode or a vertical alignment mode
  • the frame frequency (typically twice the polarity reversal frequency) of the voltage applied to the liquid crystal capacitance of the LCD is 240 Hz even when driven at 4 ⁇ speed, for example, and the dielectric constant ⁇ of the liquid crystal layer as the dielectric layer of the liquid crystal capacitance of the LCD Is different from the dielectric constant M ( ⁇ M ) for microwaves (for example, satellite broadcasting, Ku band (12 to 18 GHz), K band (18 to 26 GHz), Ka band (26 to 40 GHz)).
  • the transmissive LCD 900 includes a liquid crystal display panel 900a, a control circuit CNTL, a backlight (not shown), a power supply circuit (not shown), and the like.
  • the liquid crystal display panel 900a includes a liquid crystal display cell LCC and a drive circuit including a gate driver GD and a source driver SD.
  • the drive circuit may be mounted on the TFT substrate 910 of the liquid crystal display cell LCC, or a part or all of the drive circuit may be integrated (monolithic) on the TFT substrate 910.
  • FIG. 34B schematically shows a cross-sectional view of a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as “LCD panel”) 900a included in the LCD 900.
  • the LCD panel 900a includes a TFT substrate 910, a counter substrate 920, and a liquid crystal layer 930 provided therebetween.
  • Both the TFT substrate 910 and the counter substrate 920 have transparent substrates 911 and 921 such as glass substrates.
  • a plastic substrate may be used in addition to a glass substrate.
  • the plastic substrate is formed of, for example, a transparent resin (for example, polyester) and glass fiber (for example, a nonwoven fabric).
  • the display area DR of the LCD panel 900a is composed of pixels P arranged in a matrix.
  • a frame region FR that does not contribute to display is formed around the display region DR.
  • the liquid crystal material is sealed in the display region DR by a seal portion (not shown) formed so as to surround the display region DR.
  • the seal portion is formed by, for example, curing a sealing material including an ultraviolet curable resin and a spacer (for example, resin beads or silica beads), and adheres and fixes the TFT substrate 910 and the counter substrate 920 to each other.
  • the spacer in the sealing material controls the gap between the TFT substrate 910 and the counter substrate 920, that is, the thickness of the liquid crystal layer 930 to be constant.
  • columnar spacers are formed using a UV curable resin in a light-shielded portion (for example, on the wiring) in the display region DR.
  • a light-shielded portion for example, on the wiring
  • a TFT 912 In the TFT substrate 910, a TFT 912, a gate bus line (scanning line) GL, a source bus line (display signal line) SL, a pixel electrode 914, an auxiliary capacitance electrode (not shown), a CS bus line (auxiliary capacitance) are formed on a transparent substrate 911. Line) (not shown) is formed.
  • the CS bus line is provided in parallel with the gate bus line.
  • the next stage gate bus line may be used as a CS bus line (CS on gate structure).
  • the pixel electrode 914 is covered with an alignment film (for example, a polyimide film) that controls the alignment of the liquid crystal.
  • the alignment film is provided in contact with the liquid crystal layer 930.
  • the TFT substrate 910 is often arranged on the backlight side (the side opposite to the observer).
  • the counter substrate 920 is often arranged on the viewer side of the liquid crystal layer 930.
  • the counter substrate 920 has a color filter layer (not shown), a counter electrode 924, and an alignment film (not shown) on the transparent substrate 921.
  • the counter electrode 924 is also referred to as a common electrode because it is provided in common to the plurality of pixels P constituting the display region DR.
  • the color filter layer includes a color filter (for example, a red filter, a green filter, and a blue filter) provided for each pixel P, and a black matrix (a light shielding layer) for shielding light unnecessary for display.
  • the black matrix is disposed so as to shield light between the pixels P in the display region DR and the frame region FR, for example.
  • the pixel electrode 914 of the TFT substrate 910, the counter electrode 924 of the counter substrate 920, and the liquid crystal layer 930 therebetween constitute a liquid crystal capacitor Clc.
  • Each liquid crystal capacitor corresponds to a pixel.
  • an auxiliary capacitor CS electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor Clc is formed.
  • the auxiliary capacitor CS typically includes an electrode having the same potential as the pixel electrode 914, an inorganic insulating layer (for example, a gate insulating layer (SiO 2 layer)), and an auxiliary capacitor electrode connected to the CS bus line. Composed.
  • the same common voltage as that of the counter electrode 924 is supplied from the CS bus line.
  • Factors that cause the voltage (effective voltage) applied to the liquid crystal capacitance Clc to decrease are (1) those based on the CR time constant, which is the product of the capacitance value C Clc of the liquid crystal capacitance Clc and the resistance value R, (2) There are interfacial polarization due to ionic impurities contained in the liquid crystal material and / or orientation polarization of liquid crystal molecules. Among these, the CR time constant contributes greatly to the liquid crystal capacitor Clc, and the CR time constant can be increased by providing the auxiliary capacitor CS electrically connected in parallel to the liquid crystal capacitor Clc.
  • the volume resistivity of the liquid crystal layer 930 which is a dielectric layer of the liquid crystal capacitance Clc, exceeds the order of 10 12 ⁇ ⁇ cm in the case of a widely used nematic liquid crystal material.
  • the display signal supplied to the pixel electrode 914 is the source bus line SL connected to the TFT 912 when the TFT 912 selected by the scanning signal supplied from the gate driver GD to the gate bus line GL is turned on.
  • This is a display signal supplied to.
  • the TFTs 912 connected to a certain gate bus line GL are simultaneously turned on, and at that time, a corresponding display signal is supplied from the source bus line SL connected to each TFT 912 of the pixel P in that row.
  • the first row for example, the uppermost row of the display surface
  • the mth row for example, the lowermost row of the display surface
  • An image (frame) is written and displayed. If the pixels P are arranged in a matrix of m rows and n columns, at least one source bus line SL is provided corresponding to each pixel column, and a total of at least n source bus lines SL are provided.
  • Such scanning is called line-sequential scanning, and the time until one pixel row is selected and the next row is selected is called a horizontal scanning period (1H).
  • the time until a row is selected is called the vertical scanning period (1V) or frame.
  • 1V (or one frame) is obtained by adding a blanking period to a period m ⁇ H for selecting all m pixel rows.
  • 1V 1 frame of the conventional LCD panel
  • the NTSC signal is an interlace signal
  • the frame frequency is 30 Hz
  • the field frequency is 60 Hz.
  • 1V (1/60 ) Drive in sec (60 Hz drive).
  • the LCD panel 900a is so-called AC driven.
  • frame inversion driving is performed in which the polarity of the display signal is inverted every frame (every vertical scanning period). For example, in a conventional LCD panel, polarity inversion is performed every 1/60 sec (the polarity inversion period is 30 Hz).
  • dot inversion driving or line inversion driving is performed in order to uniformly distribute pixels having different polarities of applied voltages even within one frame. This is because it is difficult to completely match the magnitude of the effective voltage applied to the liquid crystal layer between the positive polarity and the negative polarity. For example, if the volume resistivity of the liquid crystal material is on the order of 10 12 ⁇ ⁇ cm, flicker is hardly visually recognized if dot inversion or line inversion driving is performed every 1/60 sec.
  • the scanning signal and the display signal in the LCD panel 900a are respectively supplied from the gate driver GD and the source driver SD to the gate bus line GL and the source bus line SL based on signals supplied from the control circuit CNTL to the gate driver GD and the source driver SD. Supplied.
  • the gate driver GD and the source driver SD are each connected to corresponding terminals provided on the TFT substrate 910.
  • the gate driver GD and the source driver SD may be mounted as a driver IC in the frame region FR of the TFT substrate 910, or may be formed monolithically in the frame region FR of the TFT substrate 910.
  • the counter electrode 924 of the counter substrate 920 is electrically connected to a terminal (not shown) of the TFT substrate 910 via a conductive portion (not shown) called transfer.
  • the transfer is formed, for example, so as to overlap the seal portion or by imparting conductivity to a part of the seal portion. This is to narrow the frame area FR.
  • a common voltage is directly or indirectly supplied to the counter electrode 924 from the control circuit CNTL. Typically, the common voltage is also supplied to the CS bus line as described above.
  • a scanning antenna using an antenna unit that utilizes the anisotropy (birefringence) of a large dielectric constant M ( ⁇ M ) of a liquid crystal material is a voltage applied to each liquid crystal layer of the antenna unit associated with a pixel of the LCD panel. Is controlled to change the effective dielectric constant M ( ⁇ M ) of the liquid crystal layer of each antenna unit, thereby forming a two-dimensional pattern for each antenna unit having a different capacitance (for displaying images on the LCD).
  • a phase difference corresponding to the capacitance of each antenna unit is given to electromagnetic waves (for example, microwaves) emitted from or received by the antenna, and formed by antenna units having different capacitances.
  • Non-Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2 for the basic structure and operating principle of a scanning antenna using a liquid crystal material.
  • Non-Patent Document 2 discloses a basic structure of a scanning antenna in which spiral slots are arranged. For reference, the entire disclosures of Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2 are incorporated herein by reference.
  • the antenna unit in the scanning antenna according to the embodiment of the present invention is similar to the pixel of the LCD panel, the structure of the pixel of the LCD panel is different, and the arrangement of a plurality of antenna units is also different from the pixel of the LCD panel. The sequence is different.
  • a basic structure of a scanning antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 showing a scanning antenna 1000 of a first embodiment described in detail later.
  • the scanning antenna 1000 is a radial inline slot antenna in which slots are concentrically arranged.
  • the scanning antenna according to the embodiment of the present invention is not limited to this, and for example, the slot arrangement may be various known arrangements. Good.
  • the arrangement of slots and / or antenna units the entire disclosure of Patent Document 5 is incorporated herein by reference.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of the scanning antenna 1000 of the present embodiment, from a feeding pin 72 (see FIG. 2B) provided near the center of the concentrically arranged slots. A part of cross section along a radial direction is shown typically.
  • the scanning antenna 1000 includes a TFT substrate 101, a slot substrate 201, a liquid crystal layer LC disposed therebetween, a slot substrate 201, and a reflective conductive plate 65 disposed so as to face each other with the air layer 54 interposed therebetween. It has.
  • the scanning antenna 1000 transmits and receives microwaves from the TFT substrate 101 side.
  • the TFT substrate 101 includes a dielectric substrate 1 such as a glass substrate, a plurality of patch electrodes 15 formed on the dielectric substrate 1, and a plurality of TFTs 10. Each patch electrode 15 is connected to the corresponding TFT 10. Each TFT 10 is connected to a gate bus line and a source bus line.
  • the slot substrate 201 has a dielectric substrate 51 such as a glass substrate, and a slot electrode 55 formed on the liquid crystal layer LC side of the dielectric substrate 51.
  • the slot electrode 55 has a plurality of slots 57.
  • the reflective conductive plate 65 is disposed so as to face the slot substrate 201 with the air layer 54 interposed therebetween.
  • a layer formed of a dielectric having a low dielectric constant M with respect to microwaves for example, a fluororesin such as PTFE
  • the slot electrode 55, the reflective conductive plate 65, and the dielectric substrate 51 and the air layer 54 therebetween function as the waveguide 301.
  • the patch electrode 15, the portion of the slot electrode 55 including the slot 57, and the liquid crystal layer LC therebetween constitute an antenna unit U.
  • one patch electrode 15 is opposed to the portion of the slot electrode 55 including one slot 57 via the liquid crystal layer LC, thereby forming a liquid crystal capacitor.
  • the structure in which the patch electrode 15 and the slot electrode 55 face each other through the liquid crystal layer LC is similar to the structure in which the pixel electrode 914 and the counter electrode 924 of the LCD panel 900a shown in FIG. 34 face each other through the liquid crystal layer 930. Yes. That is, the antenna unit U of the scanning antenna 1000 and the pixel P in the LCD panel 900a have a similar configuration.
  • the antenna unit has a configuration similar to the pixel P in the LCD panel 900a in that it has an auxiliary capacitor (see FIGS. 13A and 17) electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor. ing. However, the scanning antenna 1000 has many differences from the LCD panel 900a.
  • the performance required for the dielectric substrates 1 and 51 of the scanning antenna 1000 is different from the performance required for the substrate of the LCD panel.
  • the dielectric substrates 1 and 51 for the antenna preferably have a small dielectric loss with respect to the microwave (the dielectric loss tangent with respect to the microwave is represented as tan ⁇ M ).
  • the tan ⁇ M of the dielectric substrates 1 and 51 is preferably approximately 0.03 or less, and more preferably 0.01 or less.
  • a glass substrate or a plastic substrate can be used.
  • a glass substrate is superior to a plastic substrate in terms of dimensional stability and heat resistance, and is suitable for forming circuit elements such as TFTs, wirings, and electrodes using LCD technology.
  • the material forming the waveguide is air and glass
  • the glass has a higher dielectric loss, so that the thinner the glass can reduce the waveguide loss, preferably 400 ⁇ m or less. And more preferably 300 ⁇ m or less.
  • the conductive material used for the electrodes is also different.
  • An ITO film is often used as a transparent conductive film for pixel electrodes and counter electrodes of LCD panels.
  • ITO has a large tan ⁇ M for microwaves and cannot be used as a conductive layer in an antenna.
  • the slot electrode 55 functions as a wall of the waveguide 301 together with the reflective conductive plate 65. Therefore, in order to suppress transmission of microwaves through the wall of the waveguide 301, it is preferable that the thickness of the wall of the waveguide 301, that is, the thickness of the metal layer (Cu layer or Al layer) is large.
  • the electromagnetic wave is known to be attenuated to 1/20 (-26 dB), and if it is 5 times, it is attenuated to 1/150 (-43 dB). ing. Therefore, if the thickness of the metal layer is 5 times the skin depth, the electromagnetic wave transmittance can be reduced to 1%. For example, for a microwave of 10 GHz, if a Cu layer having a thickness of 3.3 ⁇ m or more and an Al layer having a thickness of 4.0 ⁇ m or more are used, the microwave can be reduced to 1/150.
  • the slot electrode 55 is preferably formed of a relatively thick Cu layer or Al layer.
  • the thickness of the Cu layer or Al layer there is no particular upper limit to the thickness of the Cu layer or Al layer, and it can be set as appropriate in consideration of the film formation time and cost.
  • Use of the Cu layer provides the advantage that it can be made thinner than using the Al layer.
  • the relatively thick Cu layer or Al layer can be formed not only by the thin film deposition method used in the LCD manufacturing process, but also by other methods such as attaching Cu foil or Al foil to the substrate.
  • the thickness of the metal layer is, for example, 2 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. When forming by using a thin film deposition method, the thickness of the metal layer is preferably 5 ⁇ m or less.
  • an aluminum plate or a copper plate having a thickness of several millimeters can be used as the reflective conductive plate 65.
  • the patch electrode 15 does not constitute the waveguide 301 like the slot electrode 55, a Cu layer or an Al layer having a thickness smaller than that of the slot electrode 55 can be used.
  • the resistance is low in order to avoid a loss that changes into heat when vibration of free electrons in the vicinity of the slot 57 of the slot electrode 55 induces vibration of free electrons in the patch electrode 15.
  • the arrangement pitch of the antenna units U is greatly different from the pixel pitch.
  • the wavelength ⁇ is 25 mm, for example.
  • the pitch of the antenna unit U is ⁇ / 4 or less and / or ⁇ / 5 or less, it is 6.25 mm or less and / or 5 mm or less. This is more than 10 times larger than the pixel pitch of the LCD panel. Therefore, the length and width of the antenna unit U are also about 10 times larger than the pixel length and width of the LCD panel.
  • the arrangement of the antenna units U may be different from the arrangement of the pixels in the LCD panel.
  • an example in which concentric circles are arranged for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-217640
  • the present invention is not limited to this.
  • they are arranged in a spiral shape. Also good.
  • they may be arranged in a matrix.
  • the characteristics required for the liquid crystal material of the liquid crystal layer LC of the scanning antenna 1000 are different from the characteristics required for the liquid crystal material of the LCD panel.
  • the LCD panel changes the polarization state by giving a phase difference to the polarization of visible light (wavelength 380 nm to 830 nm) by changing the refractive index of the liquid crystal layer of the pixel (for example, rotating the polarization axis direction of linearly polarized light, or , Changing the degree of circular polarization of circularly polarized light).
  • the scanning antenna 1000 changes the phase of the microwave excited (re-radiated) from each patch electrode by changing the capacitance value of the liquid crystal capacitance of the antenna unit U.
  • the liquid crystal layer preferably has a large anisotropy ( ⁇ M ) of dielectric constant M ( ⁇ M ) with respect to microwaves, and preferably has a small tan ⁇ M.
  • ⁇ M is 4 or more and tan ⁇ M is 0.02 or less (both values are 19 Gz).
  • Kuki, Polymer 55, August, pp. A liquid crystal material having a ⁇ M of 0.4 or more and a tan ⁇ M of 0.04 or less described in 599-602 (2006) can be used.
  • the dielectric constant of a liquid crystal material has frequency dispersion, but the dielectric anisotropy ⁇ M for microwaves has a positive correlation with the refractive index anisotropy ⁇ n for visible light. Therefore, it can be said that the liquid crystal material for the antenna unit for the microwave is preferably a material having a large refractive index anisotropy ⁇ n for visible light.
  • the refractive index anisotropy ⁇ n of the liquid crystal material for LCD is evaluated by the refractive index anisotropy with respect to light having a wavelength of 550 nm.
  • nematic liquid crystal having ⁇ n of 0.3 or more, preferably 0.4 or more is used for an antenna unit for microwaves.
  • ⁇ n is preferably 0.4 or less.
  • the thickness of the liquid crystal layer is, for example, 1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view near the center of the scanning antenna 1000 as described in detail.
  • FIGS. 2A and 2B show the TFT substrate 101 and the slot substrate 201 in the scanning antenna 1000, respectively. It is a typical top view.
  • the scanning antenna 1000 has a plurality of antenna units U arranged two-dimensionally.
  • a plurality of antenna units are arranged concentrically.
  • the region of the TFT substrate 101 and the region of the slot substrate 201 corresponding to the antenna unit U are referred to as “antenna unit region”, and the same reference symbol U as that of the antenna unit is given.
  • an area defined by a plurality of antenna unit areas arranged two-dimensionally in the TFT substrate 101 and the slot substrate 201 is referred to as a “transmission / reception area R1”.
  • An area other than the transmission / reception area R1 is referred to as a “non-transmission / reception area R2”.
  • the non-transmission / reception region R2 is provided with a terminal portion, a drive circuit, and the like.
  • FIG. 2A is a schematic plan view showing the TFT substrate 101 in the scanning antenna 1000.
  • the transmission / reception region R1 has a donut shape when viewed from the normal direction of the TFT substrate 101.
  • the non-transmission / reception region R2 includes a first non-transmission / reception region R2a located at the center of the transmission / reception region R1 and a second non-transmission / reception region R2b located at the periphery of the transmission / reception region R1.
  • the outer diameter of the transmission / reception region R1 is, for example, 200 mm to 1500 mm, and is set according to the amount of communication.
  • each antenna unit region U includes a TFT and a patch electrode electrically connected to the TFT.
  • the source electrode of the TFT is electrically connected to the source bus line SL
  • the gate electrode is electrically connected to the gate bus line GL.
  • the drain electrode is electrically connected to the patch electrode.
  • a seal area Rs is arranged so as to surround the transmission / reception area R1.
  • a seal material (not shown) is applied to the seal region Rs. The sealing material adheres the TFT substrate 101 and the slot substrate 201 to each other and encloses liquid crystal between the substrates 101 and 201.
  • a gate terminal portion GT, a gate driver GD, a source terminal portion ST, and a source driver SD are provided outside the seal region Rs in the non-transmission / reception region R2.
  • Each of the gate bus lines GL is connected to the gate driver GD via the gate terminal portion GT.
  • Each of the source bus lines SL is connected to the source driver SD via the source terminal portion ST.
  • the source driver SD and the gate driver GD are formed on the dielectric substrate 1, but one or both of these drivers may be provided on another dielectric substrate.
  • a plurality of transfer terminal portions PT are also provided.
  • the transfer terminal portion PT is electrically connected to the slot electrode 55 (FIG. 2B) of the slot substrate 201.
  • a connection portion between the transfer terminal portion PT and the slot electrode 55 is referred to as a “transfer portion”.
  • the transfer terminal portion PT (transfer portion) may be disposed in the seal region Rs.
  • a resin containing conductive particles may be used as the sealing material.
  • liquid crystal is sealed between the TFT substrate 101 and the slot substrate 201, and electrical connection between the transfer terminal portion PT and the slot electrode 55 of the slot substrate 201 can be secured.
  • the transfer terminal portion PT is disposed in both the first non-transmission / reception region R2a and the second non-transmission / reception region R2b, but may be disposed in only one of them.
  • the transfer terminal portion PT (transfer portion) may not be arranged in the seal region Rs.
  • the non-transmission / reception region R2 may be disposed outside the seal region Rs.
  • FIG. 2B is a schematic plan view illustrating the slot substrate 201 in the scanning antenna 1000, and shows the surface of the slot substrate 201 on the liquid crystal layer LC side.
  • a slot electrode 55 is formed on the dielectric substrate 51 over the transmission / reception region R1 and the non-transmission / reception region R2.
  • a plurality of slots 57 are arranged in the slot electrode 55.
  • the slot 57 is arranged corresponding to the antenna unit region U in the TFT substrate 101.
  • the plurality of slots 57 are arranged concentrically with a pair of slots 57 extending in directions substantially perpendicular to each other so as to constitute a radial inline slot antenna. Since the scanning antennas 1000 have slots that are substantially orthogonal to each other, the scanning antenna 1000 can transmit and receive circularly polarized waves.
  • a plurality of terminal portions IT of the slot electrodes 55 are provided in the non-transmission / reception region R2.
  • the terminal portion IT is electrically connected to the transfer terminal portion PT (FIG. 2A) of the TFT substrate 101.
  • the terminal portion IT is disposed in the seal region Rs, and is electrically connected to the corresponding transfer terminal portion PT by a seal material containing conductive particles.
  • the power supply pins 72 are arranged on the back side of the slot substrate 201.
  • a microwave is inserted into the waveguide 301 formed by the slot electrode 55, the reflective conductive plate 65, and the dielectric substrate 51 by the power supply pin 72.
  • the power feeding pin 72 is connected to the power feeding device 70. Power is supplied from the center of a concentric circle in which the slots 57 are arranged.
  • the feeding method may be either a direct coupling feeding method or an electromagnetic coupling method, and a known feeding structure can be employed.
  • the seal region Rs is provided so as to surround a relatively narrow region including the transmission / reception region R1, but the present invention is not limited to this.
  • the seal region Rs provided outside the transmission / reception region R1 may be provided, for example, in the vicinity of the side of the dielectric substrate 1 and / or the dielectric substrate 51 so as to have a certain distance from the transmission / reception region R1.
  • the terminal portion and the drive circuit provided in the non-transmission / reception region R2 may be formed outside the seal region Rs (that is, the side where the liquid crystal layer does not exist).
  • the antenna characteristics are affected by the influence of impurities (particularly ionic impurities) contained in the seal material (particularly curable resin). Can be suppressed.
  • FIGS. 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view schematically showing the antenna unit region U of the TFT substrate 101, respectively.
  • Each of the antenna unit regions U is formed on a dielectric substrate (not shown), the TFT 10 supported on the dielectric substrate, the first insulating layer 11 covering the TFT 10, and the first insulating layer 11. Connected patch electrodes 15 and a second insulating layer 17 covering the patch electrodes 15.
  • the TFT 10 is disposed in the vicinity of the intersection of the gate bus line GL and the source bus line SL.
  • the TFT 10 includes a gate electrode 3, an island-shaped semiconductor layer 5, a gate insulating layer 4 disposed between the gate electrode 3 and the semiconductor layer 5, a source electrode 7S, and a drain electrode 7D.
  • the structure of the TFT 10 is not particularly limited.
  • the TFT 10 is a channel etch type TFT having a bottom gate structure.
  • the gate electrode 3 is electrically connected to the gate bus line GL and supplied with a scanning signal from the gate bus line GL.
  • the source electrode 7S is electrically connected to the source bus line SL, and is supplied with a data signal from the source bus line SL.
  • the gate electrode 3 and the gate bus line GL may be formed from the same conductive film (gate conductive film).
  • the source electrode 7S, the drain electrode 7D, and the source bus line SL may be formed of the same conductive film (source conductive film).
  • the gate conductive film and the source conductive film are, for example, metal films. In this specification, a layer (layer) formed using the gate conductive film may be referred to as a “gate metal layer”, and a layer formed using the source conductive film may be referred to as a “source metal layer”.
  • the semiconductor layer 5 is disposed so as to overlap the gate electrode 3 with the gate insulating layer 4 interposed therebetween.
  • a source contact layer 6 ⁇ / b> S and a drain contact layer 6 ⁇ / b> D are formed on the semiconductor layer 5.
  • the source contact layer 6S and the drain contact layer 6D are respectively disposed on both sides of a region (channel region) where a channel is formed in the semiconductor layer 5.
  • the semiconductor layer 5 may be an intrinsic amorphous silicon (ia-Si) layer, and the source contact layer 6S and the drain contact layer 6D may be n + -type amorphous silicon (n + -a-Si) layers.
  • the source electrode 7S is provided in contact with the source contact layer 6S, and is connected to the semiconductor layer 5 through the source contact layer 6S.
  • the drain electrode 7D is provided so as to be in contact with the drain contact layer 6D, and is connected to the semiconductor layer 5 through the drain contact layer 6D.
  • the first insulating layer 11 has a contact hole CH1 reaching the drain electrode 7D of the TFT 10.
  • the patch electrode 15 is provided on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH1, and is in contact with the drain electrode 7D in the contact hole CH1.
  • the patch electrode 15 includes a metal layer.
  • the patch electrode 15 may be a metal electrode formed only from a metal layer.
  • the material of the patch electrode 15 may be the same as that of the source electrode 7S and the drain electrode 7D.
  • the thickness of the metal layer in the patch electrode 15 (the thickness of the patch electrode 15 when the patch electrode 15 is a metal electrode) is set to be larger than the thickness of the source electrode 7S and the drain electrode 7D.
  • the thickness of the metal layer in the patch electrode 15 is set to, for example, 0.3 ⁇ m or more when formed with an Al layer.
  • the CS bus line CL may be provided using the same conductive film as the gate bus line GL.
  • the CS bus line CL may be disposed so as to overlap the drain electrode (or an extended portion of the drain electrode) 7D with the gate insulating layer 4 interposed therebetween, and may constitute an auxiliary capacitor CS having the gate insulating layer 4 as a dielectric layer. .
  • An alignment mark (for example, a metal layer) 21 and a base insulating film 2 covering the alignment mark 21 may be formed closer to the dielectric substrate than the gate bus line GL.
  • the alignment mark 21 needs to be performed in a plurality of times when the number of photomasks is n (n ⁇ m). Arise.
  • the number of photomasks (n) is smaller than the number of TFT substrates 101 (m) produced from one glass substrate 1, it is used for photomask alignment.
  • the alignment mark 21 can be omitted.
  • the patch electrode 15 is formed in a layer different from the source metal layer. Thereby, the following merits are obtained.
  • the source metal layer is usually formed using a metal film, it is conceivable to form a patch electrode in the source metal layer.
  • the patch electrode preferably has a low resistance so as not to inhibit the vibration of electrons.
  • the patch electrode is formed of a relatively thick Al layer having a thickness of 0.3 ⁇ m or more. From the viewpoint of antenna performance, the patch electrode is preferably thicker.
  • the configuration of the TFT for example, when a patch electrode having a thickness exceeding 1 ⁇ m is formed of a source metal layer, there is a problem that a desired patterning accuracy cannot be obtained. For example, there may be a problem that the gap (corresponding to the channel length of the TFT) between the source electrode and the drain electrode cannot be controlled with high accuracy.
  • the patch electrode 15 is formed separately from the source metal layer, so that the thickness of the source metal layer and the thickness of the patch electrode 15 can be controlled independently. Therefore, the patch electrode 15 having a desired thickness can be formed while ensuring controllability when forming the source metal layer.
  • the thickness of the patch electrode 15 can be set with a high degree of freedom separately from the thickness of the source metal layer. Since the size of the patch electrode 15 does not need to be controlled as strictly as the source bus line SL or the like, the line width shift (deviation from the design value) may be increased by increasing the thickness of the patch electrode 15. . The case where the thickness of the patch electrode 15 is equal to the thickness of the source metal layer is not excluded.
  • the patch electrode 15 may include a Cu layer or an Al layer as a main layer.
  • the performance of the scanning antenna correlates with the electric resistance of the patch electrode 15, and the thickness of the main layer is set so as to obtain a desired resistance. From the viewpoint of electrical resistance, there is a possibility that the thickness of the patch electrode 15 can be made smaller in the Cu layer than in the Al layer.
  • -Gate terminal part GT, source terminal part ST and transfer terminal part PT 4A to 4C are cross-sectional views schematically showing the gate terminal portion GT, the source terminal portion ST, and the transfer terminal portion PT, respectively.
  • the gate terminal portion GT includes a gate bus line GL formed on the dielectric substrate, an insulating layer covering the gate bus line GL, and an upper connection portion 19g for the gate terminal.
  • the gate terminal upper connection portion 19g is in contact with the gate bus line GL in the contact hole CH2 formed in the insulating layer.
  • the insulating layer covering the gate bus line GL includes the gate insulating layer 4, the first insulating layer 11, and the second insulating layer 17 from the dielectric substrate side.
  • the gate terminal upper connection portion 19g is, for example, a transparent electrode formed from a transparent conductive film provided on the second insulating layer 17.
  • the source terminal portion ST includes a source bus line SL formed on a dielectric substrate (here, on the gate insulating layer 4), an insulating layer covering the source bus line SL, and a source terminal upper connection portion 19s.
  • the source terminal upper connection portion 19s is in contact with the source bus line SL in the contact hole CH3 formed in the insulating layer.
  • the insulating layer covering the source bus line SL includes the first insulating layer 11 and the second insulating layer 17.
  • the source terminal upper connection portion 19 s is, for example, a transparent electrode formed from a transparent conductive film provided on the second insulating layer 17.
  • the transfer terminal portion PT includes a transfer terminal patch connecting portion 15p formed on the first insulating layer 11, a second insulating layer 17 covering the transfer terminal patch connecting portion 15p, and a transfer terminal upper connecting portion 19p.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is in contact with the transfer terminal patch connection portion 15p in the contact hole CH4 formed in the second insulating layer 17.
  • the transfer terminal patch connection portion 15 p is formed of the same conductive film as the patch electrode 15.
  • the transfer terminal upper connecting portion (also referred to as an upper transparent electrode) 19p is a transparent electrode formed from, for example, a transparent conductive film provided on the second insulating layer 17.
  • the upper connection portions 19g, 19s, and 19p of each terminal portion are formed from the same transparent conductive film.
  • the contact holes CH2, CH3, and CH4 of each terminal portion can be formed simultaneously by an etching process after the second insulating layer 17 is formed. A detailed manufacturing process will be described later.
  • the TFT substrate 101 can be manufactured, for example, by the following method.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the TFT substrate 101.
  • a metal film for example, Ti film
  • a dielectric substrate for example, a glass substrate, a heat-resistant plastic substrate (resin substrate), or the like can be used.
  • the base insulating film 2 is formed so as to cover the alignment mark 21.
  • a SiO 2 film is used as the base insulating film 2.
  • a gate metal layer including the gate electrode 3 and the gate bus line GL is formed on the base insulating film 2.
  • the gate electrode 3 can be formed integrally with the gate bus line GL.
  • a gate conductive film (thickness: for example, not less than 50 nm and not more than 500 nm) is formed on the dielectric substrate by sputtering or the like.
  • the gate electrode 3 and the gate bus line GL are obtained by patterning the gate conductive film.
  • the material of the conductive film for gate is not particularly limited. A film containing a metal such as aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), titanium (Ti), copper (Cu), or an alloy thereof, or a metal nitride thereof It can be used as appropriate.
  • a laminated film in which MoN (thickness: for example, 50 nm), Al (thickness: for example, 200 nm) and MoN (thickness: for example, 50 nm) are laminated in this order is formed as the gate conductive film.
  • the gate insulating layer 4 is formed so as to cover the gate metal layer.
  • the gate insulating layer 4 can be formed by a CVD method or the like.
  • a silicon oxide (SiO 2 ) layer, a silicon nitride (SiNx) layer, a silicon oxynitride (SiOxNy; x> y) layer, a silicon nitride oxide (SiNxOy; x> y) layer, or the like is appropriately used.
  • the gate insulating layer 4 may have a stacked structure.
  • a SiNx layer (thickness: 410 nm, for example) is formed as the gate insulating layer 4.
  • the semiconductor layer 5 and the contact layer are formed on the gate insulating layer 4.
  • an intrinsic amorphous silicon film thickness: for example, 125 nm
  • an n + type amorphous silicon film thickness: for example, 65 nm
  • the semiconductor film used for the semiconductor layer 5 is not limited to an amorphous silicon film.
  • an oxide semiconductor layer may be formed as the semiconductor layer 5.
  • a contact layer may not be provided between the semiconductor layer 5 and the source / drain electrodes.
  • a conductive film for source (thickness: for example, 50 nm or more and 500 nm or less) is formed on the gate insulating layer 4 and the contact layer, and is patterned to form the source electrode 7S, the drain electrode 7D, and the source bus line SL.
  • a source metal layer is formed.
  • the contact layer is also etched to form the source contact layer 6S and the drain contact layer 6D which are separated from each other.
  • the material of the source conductive film is not particularly limited.
  • a film containing a metal such as aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), titanium (Ti), copper (Cu), or an alloy thereof, or a metal nitride thereof It can be used as appropriate.
  • a stacked film in which MoN (thickness: for example, 30 nm), Al (thickness: for example, 200 nm), and MoN (thickness: for example, 50 nm) are stacked in this order is formed as the source conductive film.
  • Ti thickness: for example 30 nm
  • MoN thickness: for example 30 nm
  • Al thickness: for example 200 nm
  • MoN thickness: for example 50 nm
  • the source conductive film is formed by sputtering, and the source conductive film is patterned (source / drain separation) by wet etching. Thereafter, by dry etching, for example, a portion of the contact layer located on the region to be the channel region of the semiconductor layer 5 is removed to form a gap portion, which is separated into the source contact layer 6S and the drain contact layer 6D. . At this time, the vicinity of the surface of the semiconductor layer 5 is also etched in the gap portion (overetching).
  • the Al film is patterned by wet etching using, for example, an aqueous solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid, and then dried.
  • the Ti film and the contact layer (n + type amorphous silicon layer) 6 may be patterned simultaneously by etching.
  • the source conductive film and the contact layer can be etched together.
  • the etching amount of the gap portion can be controlled more easily.
  • the first insulating layer 11 is formed so as to cover the TFT 10.
  • the first insulating layer 11 is disposed in contact with the channel region of the semiconductor layer 5. Further, a contact hole CH1 reaching the drain electrode 7D is formed in the first insulating layer 11 by known photolithography.
  • the first insulating layer 11 is an inorganic material such as a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiNx) film, a silicon oxynitride (SiOxNy; x> y) film, or a silicon nitride oxide (SiNxOy; x> y) film.
  • An insulating layer may be used.
  • a SiNx layer having a thickness of, for example, 330 nm is formed by, eg, CVD.
  • a patch conductive film is formed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH1, and this is patterned.
  • the patch electrode 15 is formed in the transmission / reception region R1
  • the transfer terminal patch connection portion 15p is formed in the non-transmission / reception region R2.
  • the patch electrode 15 is in contact with the drain electrode 7D in the contact hole CH1.
  • a layer including the patch electrode 15 and the transfer terminal patch connecting portion 15p formed of the patch conductive film may be referred to as a “patch metal layer”.
  • the material for the conductive film for patch As the material for the conductive film for patch, the same material as the conductive film for gate or the conductive film for source can be used. However, the patch conductive film is set to be thicker than the gate conductive film and the source conductive film. As a result, by reducing the sheet resistance of the patch electrode, it is possible to reduce a loss in which the vibration of free electrons in the patch electrode changes to heat.
  • a suitable thickness of the conductive film for patch is, for example, 0.3 ⁇ m or more. If it is thinner than this, the sheet resistance becomes 0.10 ⁇ / sq or more, which may cause a problem of increased loss.
  • the thickness of the conductive film for patch is, for example, 3 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less. If it is thicker than this, the substrate may be warped. If the warpage is large, problems such as conveyance trouble, chipping of the substrate, or cracking of the substrate may occur in the mass production process.
  • a laminated film in which MoN (thickness: for example, 50 nm), Al (thickness: for example, 1000 nm) and MoN (thickness: for example, 50 nm) are laminated in this order as the conductive film for patch.
  • a laminated film in which Ti (thickness: for example 50 nm), MoN (thickness: for example 50 nm), Al (thickness: for example 2000 nm) and MoN (thickness: for example 50 nm) are laminated in this order.
  • / Al / MoN / Ti may be formed.
  • a laminated film in which Ti (thickness: for example 50 nm), MoN (thickness: for example 50 nm), Al (thickness: for example 500 nm) and MoN (thickness: for example 50 nm) are laminated in this order.
  • / Al / MoN / Ti may be formed.
  • a laminated film in which a Ti film, a Cu film, and a Ti film are laminated in this order Ti / Cu / Ti
  • a laminated film in which a Ti film and a Cu film are laminated in this order Cu / Ti
  • a second insulating layer (thickness: 100 nm or more and 300 nm or less) 17 is formed on the patch electrode 15 and the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 is not particularly limited, and for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiNx) film, a silicon oxynitride (SiOxNy; x> y) film, a silicon nitride oxide (SiNxOy; x> y).
  • a film or the like can be used as appropriate.
  • the second insulating layer 17 for example, a SiNx layer having a thickness of 200 nm is formed.
  • the inorganic insulating film (the second insulating layer 17, the first insulating layer 11, and the gate insulating layer 4) is collectively etched by, for example, dry etching using a fluorine-based gas.
  • the patch electrode 15, the source bus line SL, and the gate bus line GL function as an etch stop.
  • a contact hole CH2 reaching the gate bus line GL is formed in the second insulating layer 17, the first insulating layer 11, and the gate insulating layer 4, and the source bus line is formed in the second insulating layer 17 and the first insulating layer 11.
  • a contact hole CH3 reaching SL is formed.
  • a contact hole CH4 reaching the transfer terminal patch connecting portion 15p is formed in the second insulating layer 17.
  • the side surfaces of the second insulating layer 17, the first insulating layer 11, and the gate insulating layer 4 are aligned on the side wall of the obtained contact hole CH2, and the contact hole CH3
  • the side walls of the second insulating layer 17 and the first insulating layer 11 are aligned with each other.
  • “side surfaces of two or more different layers in a contact hole” means that the side surfaces exposed in the contact hole in these layers are flush with each other in the vertical direction. It also includes a case where an inclined surface such as a tapered shape is continuously formed. Such a configuration can be obtained, for example, by etching these layers using the same mask, or by etching the other layer using one layer as a mask.
  • a transparent conductive film (thickness: 50 nm or more and 200 nm or less) is formed on the second insulating layer 17 and in the contact holes CH2, CH3, and CH4 by, for example, sputtering.
  • the transparent conductive film for example, an ITO (indium tin oxide) film, an IZO film, a ZnO film (zinc oxide film), or the like can be used.
  • an ITO film having a thickness of, for example, 100 nm is used as the transparent conductive film.
  • a gate terminal upper connection portion 19g, a source terminal upper connection portion 19s and a transfer terminal upper connection portion 19p are formed.
  • the gate terminal upper connection portion 19g, the source terminal upper connection portion 19s, and the transfer terminal upper connection portion 19p are used to protect the electrodes or wiring exposed at each terminal portion.
  • the gate terminal part GT, the source terminal part ST, and the transfer terminal part PT are obtained.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the antenna unit region U and the terminal part IT in the slot substrate 201.
  • the slot substrate 201 includes a dielectric substrate 51 having a front surface and a back surface, a third insulating layer 52 formed on the surface of the dielectric substrate 51, a slot electrode 55 formed on the third insulating layer 52, and a slot electrode. And a fourth insulating layer 58 covering 55.
  • the reflective conductive plate 65 is disposed so as to face the back surface of the dielectric substrate 51 through a dielectric layer (air layer) 54.
  • the slot electrode 55 and the reflective conductive plate 65 function as walls of the waveguide 301.
  • a plurality of slots 57 are formed in the slot electrode 55 in the transmission / reception region R1.
  • the slot 57 is an opening that penetrates the slot electrode 55.
  • one slot 57 is arranged in each antenna unit region U.
  • the fourth insulating layer 58 is formed on the slot electrode 55 and in the slot 57.
  • the material of the fourth insulating layer 58 may be the same as the material of the third insulating layer 52.
  • the slot electrode 55 and the liquid crystal layer LC are not in direct contact, so that the reliability can be improved.
  • the slot electrode 55 is formed of a Cu layer, Cu may be eluted into the liquid crystal layer LC.
  • a void may be included in the Al layer.
  • the fourth insulating layer 58 can prevent the liquid crystal material from entering the voids of the Al layer. If the slot electrode 55 is produced by attaching an Al layer to the dielectric substrate 51 with an aluminum foil and bonding it, and then patterning it, the void problem can be avoided.
  • the slot electrode 55 includes a main layer 55M such as a Cu layer or an Al layer.
  • the slot electrode 55 may have a stacked structure including a main layer 55M and an upper layer 55U and a lower layer 55L arranged so as to sandwich the main layer 55M.
  • the thickness of the main layer 55M is set in consideration of the skin effect depending on the material, and may be, for example, 2 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the main layer 55M is typically larger than the thickness of the upper layer 55U and the lower layer 55L.
  • the main layer 55M is a Cu layer
  • the upper layer 55U and the lower layer 55L are Ti layers.
  • the adhesion between the slot electrode 55 and the third insulating layer 52 can be improved.
  • the upper layer 55U corrosion of the main layer 55M (for example, Cu layer) can be suppressed.
  • the reflective conductive plate 65 constitutes the wall of the waveguide 301, the reflective conductive plate 65 preferably has a thickness of 3 times or more, preferably 5 times or more of the skin depth.
  • the reflective conductive plate 65 for example, an aluminum plate or a copper plate having a thickness of several millimeters produced by cutting can be used.
  • a terminal section IT is provided in the non-transmission / reception area R2.
  • the terminal portion IT includes a slot electrode 55, a fourth insulating layer 58 that covers the slot electrode 55, and an upper connection portion 60.
  • the fourth insulating layer 58 has an opening reaching the slot electrode 55.
  • the upper connection portion 60 is in contact with the slot electrode 55 in the opening.
  • the terminal portion IT is disposed in the seal region Rs and is connected to the transfer terminal portion in the TFT substrate by a seal resin containing conductive particles (transfer portion).
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a transfer part that connects the transfer terminal part PT of the TFT substrate 101 and the terminal part IT of the slot substrate 201.
  • the same components as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the upper connection part 60 of the terminal part IT is electrically connected to the transfer terminal upper connection part 19p of the transfer terminal part PT in the TFT substrate 101.
  • the upper connection portion 60 and the transfer terminal upper connection portion 19p are connected via a resin (seal resin) 73 (also referred to as “seal portion 73”) including conductive beads 71.
  • the upper connection portions 60 and 19p are both transparent conductive layers such as an ITO film and an IZO film, and an oxide film may be formed on the surface thereof.
  • these transparent conductive layers are bonded via a resin containing conductive beads (for example, Au beads) 71, so even if a surface oxide film is formed, the conductive beads are on the surface.
  • the conductive beads 71 may penetrate not only the surface oxide film but also the upper connection portions 60 and 19p which are transparent conductive layers, and may be in direct contact with the transfer terminal patch connection portion 15p and the slot electrode 55.
  • the transfer part may be disposed both at the center part and the peripheral part of the scanning antenna 1000 (that is, inside and outside the donut-shaped transmission / reception region R1 when viewed from the normal direction of the scanning antenna 1000), You may arrange
  • the transfer part may be disposed in the seal region Rs that encloses the liquid crystal, or may be disposed outside the seal region Rs (on the side opposite to the liquid crystal layer).
  • the slot substrate 201 can be manufactured, for example, by the following method.
  • a third insulating layer (thickness: for example, 200 nm) 52 is formed on a dielectric substrate.
  • a substrate such as a glass substrate or a resin substrate that has a high transmittance with respect to electromagnetic waves (small dielectric constant ⁇ M and dielectric loss tan ⁇ M ) can be used.
  • the dielectric substrate is preferably thin in order to suppress attenuation of electromagnetic waves.
  • the glass substrate may be thinned from the back side. Thereby, the thickness of a glass substrate can be reduced to 500 micrometers or less, for example.
  • components such as TFTs may be formed directly on the resin substrate, or may be formed on the resin substrate using a transfer method.
  • a resin film for example, a polyimide film
  • a constituent element is formed on the resin film by a process described later, and then the resin film on which the constituent element is formed and the glass substrate are combined.
  • a resin has a smaller dielectric constant ⁇ M and dielectric loss tan ⁇ M than glass.
  • the thickness of the resin substrate is, for example, 3 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the resin material for example, liquid crystal polymer can be used in addition to polyimide.
  • the third insulating layer 52 is not particularly limited, for example, silicon oxide (SiO 2) film, a silicon nitride (SiNx) film, silicon oxynitride (SiOxNy; x> y) film, a silicon nitride oxide (SiNxOy; x> y ) A film or the like can be used as appropriate.
  • a metal film is formed on the third insulating layer 52 and patterned to obtain a slot electrode 55 having a plurality of slots 57.
  • a Cu film (or Al film) having a thickness of 2 ⁇ m to 5 ⁇ m may be used.
  • a laminated film in which a Ti film, a Cu film, and a Ti film are laminated in this order is used.
  • a laminated film in which Ti (thickness: for example, 50 nm) and Cu (thickness: for example, 5000 nm) are laminated in this order may be formed.
  • a fourth insulating layer (thickness: for example, 100 nm or 200 nm) 58 is formed on the slot electrode 55 and in the slot 57.
  • the material of the fourth insulating layer 58 may be the same as the material of the third insulating layer.
  • an opening reaching the slot electrode 55 is formed in the fourth insulating layer 58 in the non-transmission / reception region R2.
  • a transparent conductive film is formed on the fourth insulating layer 58 and in the opening of the fourth insulating layer 58, and this is patterned to form the upper connection portion 60 in contact with the slot electrode 55 in the opening. Thereby, the terminal part IT is obtained.
  • a TFT having the semiconductor layer 5 as an active layer is used as a switching element disposed in each pixel.
  • the semiconductor layer 5 is not limited to an amorphous silicon layer, and may be a polysilicon layer or an oxide semiconductor layer.
  • the oxide semiconductor included in the oxide semiconductor layer may be an amorphous oxide semiconductor or a crystalline oxide semiconductor having a crystalline portion.
  • the crystalline oxide semiconductor include a polycrystalline oxide semiconductor, a microcrystalline oxide semiconductor, and a crystalline oxide semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface.
  • the oxide semiconductor layer may have a stacked structure of two or more layers.
  • the oxide semiconductor layer may include an amorphous oxide semiconductor layer and a crystalline oxide semiconductor layer.
  • a plurality of crystalline oxide semiconductor layers having different crystal structures may be included.
  • a plurality of amorphous oxide semiconductor layers may be included.
  • the energy gap of the oxide semiconductor included in the upper layer is preferably larger than the energy gap of the oxide semiconductor included in the lower layer.
  • the energy gap of the lower oxide semiconductor may be larger than the energy gap of the upper oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor layer may contain at least one metal element of In, Ga, and Zn, for example.
  • the oxide semiconductor layer includes, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor (eg, indium gallium zinc oxide).
  • Such an oxide semiconductor layer can be formed using an oxide semiconductor film containing an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous or crystalline.
  • a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer has high mobility (more than 20 times that of an a-Si TFT) and low leakage current (less than one hundredth of that of an a-Si TFT).
  • the TFT is suitably used as a driving TFT (for example, a TFT included in a driving circuit provided in a non-transmission / reception area) and a TFT provided in each antenna unit area.
  • the oxide semiconductor layer may include another oxide semiconductor instead of the In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • an In—Sn—Zn—O-based semiconductor eg, In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO; InSnZnO
  • the In—Sn—Zn—O-based semiconductor is a ternary oxide of In (indium), Sn (tin), and Zn (zinc).
  • the oxide semiconductor layer includes an In—Al—Zn—O based semiconductor, an In—Al—Sn—Zn—O based semiconductor, a Zn—O based semiconductor, an In—Zn—O based semiconductor, and a Zn—Ti—O based semiconductor.
  • Cd—Ge—O based semiconductor Cd—Pb—O based semiconductor, CdO (cadmium oxide), Mg—Zn—O based semiconductor, In—Ga—Sn—O based semiconductor, In—Ga—O based semiconductor, A Zr—In—Zn—O based semiconductor, an Hf—In—Zn—O based semiconductor, an Al—Ga—Zn—O based semiconductor, a Ga—Zn—O based semiconductor, or the like may be included.
  • the TFT 10 is a channel etch type TFT having a bottom gate structure.
  • the etch stop layer is not formed on the channel region, and the lower surfaces of the end portions on the channel side of the source and drain electrodes are arranged in contact with the upper surface of the semiconductor layer.
  • the channel etch type TFT is formed, for example, by forming a conductive film for a source / drain electrode on a semiconductor layer and performing source / drain separation. In the source / drain separation step, the surface portion of the channel region may be etched.
  • the TFT 10 may be an etch stop type TFT in which an etch stop layer is formed on the channel region.
  • the etch stop type TFT the lower surfaces of the end portions on the channel side of the source and drain electrodes are located, for example, on the etch stop layer.
  • an etch stop type TFT is formed by forming an etch stop layer that covers a portion of a semiconductor layer that becomes a channel region, and then forming a conductive film for a source / drain electrode on the semiconductor layer and the etch stop layer. Formed by performing separation.
  • the TFT 10 has a top contact structure in which the source and drain electrodes are in contact with the upper surface of the semiconductor layer, but the source and drain electrodes may be disposed in contact with the lower surface of the semiconductor layer (bottom contact structure). Further, the TFT 10 may have a bottom gate structure having a gate electrode on the dielectric substrate side of the semiconductor layer, or may have a top gate structure having a gate electrode above the semiconductor layer.
  • the TFT substrate in the scanning antenna according to the present embodiment is different from the TFT substrate shown in FIG. 2 in that a transparent conductive layer serving as an upper connection portion of each terminal portion is provided between the first insulating layer and the second insulating layer in the TFT substrate. Different from the TFT substrate 101 shown in FIG.
  • FIG. 8A to 8C are cross-sectional views showing the gate terminal portion GT, the source terminal portion ST, and the transfer terminal portion PT of the TFT substrate 102 in this embodiment, respectively.
  • the gate terminal portion GT in the present embodiment includes a gate bus line GL formed on a dielectric substrate, an insulating layer covering the gate bus line GL, and an upper connection portion 19g for gate terminals.
  • the gate terminal upper connection portion 19g is in contact with the gate bus line GL in the contact hole CH2 formed in the insulating layer.
  • the insulating layer covering the gate bus line GL includes the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11.
  • a second insulating layer 17 is formed on the gate terminal upper connecting portion 19 g and the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 has an opening 18g exposing a part of the gate terminal upper connection portion 19g.
  • the opening 18g of the second insulating layer 17 may be arranged so as to expose the entire contact hole CH2.
  • the source terminal portion ST includes a source bus line SL formed on a dielectric substrate (here, on the gate insulating layer 4), an insulating layer covering the source bus line SL, and a source terminal upper connection portion 19s.
  • the source terminal upper connection portion 19s is in contact with the source bus line SL in the contact hole CH3 formed in the insulating layer.
  • the insulating layer covering the source bus line SL includes only the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 extends on the source terminal upper connecting portion 19 s and the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 has an opening 18s that exposes a part of the source terminal upper connection portion 19s.
  • the opening 18s of the second insulating layer 17 may be arranged so as to expose the entire contact hole CH3.
  • the transfer terminal portion PT includes a source connection wiring 7p formed of the same conductive film (source conductive film) as the source bus line SL, a first insulating layer 11 extending on the source connection wiring 7p, and a first insulation.
  • a transfer terminal upper connection portion 19p and a transfer terminal patch connection portion 15p formed on the layer 11 are provided.
  • the first insulating layer 11 is provided with contact holes CH5 and CH6 exposing the source connection wiring 7p.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is disposed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH5, and is in contact with the source connection wiring 7p in the contact hole CH5.
  • the transfer terminal patch connection portion 15p is disposed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH6, and is in contact with the source connection wiring 7p in the contact hole CH6.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is a transparent electrode formed of a transparent conductive film.
  • the transfer terminal patch connection portion 15 p is formed of the same conductive film as the patch electrode 15.
  • the upper connection portions 19g, 19s, and 19p of each terminal portion may be formed of the same transparent conductive film.
  • the second insulating layer 17 extends on the transfer terminal upper connection portion 19p, the transfer terminal patch connection portion 15p, and the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 has an opening 18p that exposes a part of the transfer terminal upper connecting portion 19p.
  • the opening 18p of the second insulating layer 17 is disposed so as to expose the entire contact hole CH5.
  • the transfer terminal patch connection portion 15 p is covered with the second insulating layer 17.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p of the transfer terminal portion PT and the transfer terminal patch connection portion 15p are electrically connected by the source connection wiring 7p formed in the source metal layer. ing.
  • the transfer terminal upper connecting portion 19p is connected to the slot electrode in the slot substrate 201 by a sealing resin containing conductive particles, as in the above-described embodiment.
  • the contact holes CH1 to CH4 having different depths are collectively formed after the second insulating layer 17 is formed.
  • a relatively thick insulating layer (the gate insulating layer 4, the first insulating layer 11, and the second insulating layer 17) is etched on the gate terminal portion GT, whereas only the second insulating layer 17 is etched in the transfer terminal portion PT. Etch.
  • a conductive film for example, a conductive film for a patch electrode serving as a base of a shallow contact hole may be greatly damaged during etching.
  • the contact holes CH1 to CH3, CH5, and CH6 are formed before the second insulating layer 17 is formed. Since these contact holes are formed only in the first insulating layer 11 or in the laminated film of the first insulating layer 11 and the gate insulating layer 4, the difference in the depth of the contact holes formed at a time is larger than that in the above embodiment. Can be reduced. Therefore, damage to the conductive film which is the base of the contact hole can be reduced.
  • a cap layer such as a MoN layer is formed on the Al film. There are things to do. In such a case, there is no need to increase the thickness of the cap layer in consideration of damage during etching, which is advantageous.
  • the TFT substrate 102 is manufactured by the following method, for example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a manufacturing process of the TFT substrate 102. In the following description, description of the material, thickness, formation method, and the like of each layer is omitted when the TFT substrate 101 is the same as that described above.
  • an alignment mark, a base insulating layer, a gate metal layer, a gate insulating layer, a semiconductor layer, a contact layer, and a source metal layer are formed on a dielectric substrate by a method similar to that for the TFT substrate 102 to obtain a TFT.
  • the source connection wiring 7p is also formed from the source conductive film.
  • the first insulating layer 11 is formed so as to cover the source metal layer. Thereafter, the first insulating layer 11 and the gate insulating layer 4 are collectively etched to form contact holes CH1 to 3, CH5, and CH6. In the etching, the source bus line SL and the gate bus line GL function as an etch stop. Thus, a contact hole CH1 reaching the drain electrode of the TFT is formed in the first insulating layer 11 in the transmission / reception region R1. In the non-transmission / reception region R2, the contact hole CH2 reaching the gate bus line GL is formed in the first insulating layer 11 and the gate insulating layer 4, and the contact hole CH3 reaching the source bus line SL and the source connection wiring are formed in the first insulating layer 11. Contact holes CH5 and CH6 reaching 7p are formed. The contact hole CH5 may be disposed in the seal region Rs, and the contact hole CH6 may be disposed outside the seal region Rs. Or you may arrange
  • a transparent conductive film is formed on the first insulating layer 11 and in the contact holes CH1 to 3, CH5, and CH6 and patterned. Accordingly, the gate terminal upper connection portion 19g in contact with the gate bus line GL in the contact hole CH2, the source terminal upper connection portion 19s in contact with the source bus line SL in the contact hole CH3, and the source connection wiring in the contact hole CH5. An upper connection portion 19p for transfer terminal in contact with 7p is formed.
  • a conductive film for a patch electrode is formed on the first insulating layer 11, on the gate terminal upper connection portion 19g, the source terminal upper connection portion 19s, the transfer terminal upper connection portion 19p, and in the contact holes CH1 and CH6. Form and pattern.
  • the patch electrode 15 in contact with the drain electrode 7D in the contact hole CH1 is formed in the transmission / reception region R1
  • the transfer terminal patch connection portion 15p in contact with the source connection wiring 7p in the contact hole CH6 is formed in the non-transmission / reception region R2.
  • the patch electrode conductive film may be patterned by wet etching.
  • the transparent conductive film can function as an etch stop when patterning the patch electrode conductive film.
  • the portions exposed by the contact holes CH2, CH3, and CH5 are covered with the etch stop (transparent conductive film) and thus are not etched.
  • the second insulating layer 17 is formed. Thereafter, the second insulating layer 17 is patterned by, for example, dry etching using a fluorine-based gas. Thereby, the opening 18g exposing the gate terminal upper connection portion 19g, the opening 18s exposing the source terminal upper connection portion 19s, and the opening exposing the transfer terminal upper connection portion 19p are formed in the second insulating layer 17. 18p is provided. In this way, the TFT substrate 102 is obtained.
  • a scanning antenna according to a third embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the TFT substrate in the scanning antenna of this embodiment is different from the TFT substrate 102 shown in FIG. 8 in that an upper connection portion made of a transparent conductive film is not provided in the transfer terminal portion.
  • 10A to 10C are cross-sectional views showing the gate terminal portion GT, the source terminal portion ST, and the transfer terminal portion PT of the TFT substrate 103 in the present embodiment, respectively.
  • the structure of the gate terminal portion GT and the source terminal portion ST is the same as the structure of the gate terminal portion and the source terminal portion of the TFT substrate 102 shown in FIG.
  • the transfer terminal portion PT includes a transfer terminal patch connection portion 15p formed on the first insulating layer 11, and a protective conductive layer 23 stacked on the transfer terminal patch connection portion 15p.
  • the second insulating layer 17 extends on the protective conductive layer 23 and has an opening 18 p that exposes a part of the protective conductive layer 23.
  • the patch electrode 15 is covered with a second insulating layer 17.
  • the TFT substrate 103 is manufactured by the following method, for example.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a manufacturing process of the TFT substrate 103. In the following description, description of the material, thickness, formation method, and the like of each layer is omitted when the TFT substrate 101 is the same as that described above.
  • an alignment mark, a base insulating layer, a gate metal layer, a gate insulating layer, a semiconductor layer, a contact layer, and a source metal layer are formed on a dielectric substrate by a method similar to that for the TFT substrate 101 to obtain a TFT.
  • the first insulating layer 11 is formed so as to cover the source metal layer. Thereafter, the first insulating layer 11 and the gate insulating layer 4 are etched together to form contact holes CH1 to CH3.
  • the source bus line SL and the gate bus line GL function as an etch stop.
  • a contact hole CH1 reaching the drain electrode of the TFT is formed in the first insulating layer 11, and a contact hole CH2 reaching the gate bus line GL is formed in the first insulating layer 11 and the gate insulating layer 4.
  • a contact hole CH3 reaching the source bus line SL is formed in the first insulating layer 11. No contact hole is formed in the region where the transfer terminal portion is formed.
  • a transparent conductive film is formed on the first insulating layer 11 and in the contact holes CH1, CH2, and CH3, and this is patterned.
  • the gate terminal upper connection portion 19g in contact with the gate bus line GL in the contact hole CH2 and the source terminal upper connection portion 19s in contact with the source bus line SL in the contact hole CH3 are formed.
  • the transparent conductive film is removed.
  • a conductive film for patch electrode is formed on the first insulating layer 11, on the upper connection portion 19g for the gate terminal and the upper connection portion 19s for the source terminal, and in the contact hole CH1, and patterned.
  • the patch electrode 15 in contact with the drain electrode 7D in the contact hole CH1 is formed in the transmission / reception region R1
  • the transfer terminal patch connection portion 15p is formed in the non-transmission / reception region R2.
  • an etchant that can ensure an etching selectivity between the transparent conductive film (ITO or the like) and the patch electrode conductive film is used.
  • a protective conductive layer 23 is formed on the transfer terminal patch connection portion 15p.
  • a Ti layer, an ITO layer, an IZO (indium zinc oxide) layer, or the like can be used as the protective conductive layer 23.
  • a Ti layer thickness: for example, 50 nm
  • a protective conductive layer may be formed on the patch electrode 15.
  • the second insulating layer 17 is formed. Thereafter, the second insulating layer 17 is patterned by, for example, dry etching using a fluorine-based gas.
  • the opening 18g exposing the gate terminal upper connection portion 19g, the opening 18s exposing the source terminal upper connection portion 19s, and the opening 18p exposing the protective conductive layer 23 are formed in the second insulating layer 17.
  • the TFT substrate 103 is obtained.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a transfer portion for connecting the transfer terminal portion PT of the TFT substrate 103 and the terminal portion IT of the slot substrate 203 in the present embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in the above-described embodiment.
  • the slot substrate 203 includes a dielectric substrate 51, a third insulating layer 52 formed on the surface of the dielectric substrate 51, a slot electrode 55 formed on the third insulating layer 52, and a fourth covering the slot electrode 55. And an insulating layer 58.
  • the reflective conductive plate 65 is disposed so as to face the back surface of the dielectric substrate 51 through a dielectric layer (air layer) 54.
  • the slot electrode 55 and the reflective conductive plate 65 function as walls of the waveguide 301.
  • the slot electrode 55 has a laminated structure in which a Cu layer or an Al layer is a main layer 55M. In the transmission / reception region R1, the slot electrode 55 is formed with a plurality of slots 57.
  • the structure of the slot electrode 55 in the transmission / reception region R1 is the same as the structure of the slot substrate 201 described above with reference to FIG.
  • a terminal section IT is provided in the non-transmission / reception area R2.
  • an opening exposing the surface of the slot electrode 55 is provided in the fourth insulating layer 58.
  • the exposed region of the slot electrode 55 becomes the contact surface 55c.
  • the contact surface 55 c of the slot electrode 55 is not covered with the fourth insulating layer 58.
  • the protective conductive layer 23 covering the transfer terminal patch connection portion 15p in the TFT substrate 103 and the contact surface 55c of the slot electrode 55 in the slot substrate 203 are passed through a resin (seal resin) including the conductive beads 71. Connect.
  • the transfer unit in the present embodiment may be disposed at both the central portion and the peripheral portion of the scanning antenna, or may be disposed in only one of them, as in the above-described embodiment. Moreover, it may be arrange
  • a transparent conductive film is not provided on the contact surfaces of the transfer terminal portion PT and the terminal portion IT. Therefore, the protective conductive layer 23 and the slot electrode 55 of the slot substrate 203 can be connected via the sealing resin containing conductive particles.
  • the difference in the depth of contact holes formed in a lump is small compared to the first embodiment (FIGS. 3 and 4), so that damage to the conductive film underlying the contact holes is reduced. Can be reduced.
  • the slot substrate 203 is manufactured as follows. Since the material, thickness, and formation method of each layer are the same as those of the slot substrate 201, description thereof is omitted.
  • the third insulating layer 52 and the slot electrode 55 are formed on the dielectric substrate in the same manner as the slot substrate 201, and the plurality of slots 57 are formed in the slot electrode 55.
  • a fourth insulating layer 58 is formed on the slot electrode 55 and in the slot. Thereafter, an opening 18p is provided in the fourth insulating layer 58 so as to expose a region to be a contact surface of the slot electrode 55. In this way, the slot substrate 203 is manufactured.
  • the dielectric anisotropy ⁇ M of the liquid crystal material used for the antenna unit of the antenna is large.
  • a liquid crystal material (nematic liquid crystal) having a large dielectric anisotropy ⁇ M has a large viscosity and a slow response speed.
  • the viscosity increases as the temperature decreases.
  • the environmental temperature of the scanning antenna mounted on a moving body for example, a ship, an aircraft, an automobile
  • the temperature of the liquid crystal material can be adjusted to a certain level or higher, for example, 30 ° C. or higher, or 45 ° C. or higher.
  • the set temperature is preferably set so that the viscosity of the nematic liquid crystal material is approximately 10 cP (centipoise) or less.
  • the scanning antenna according to the embodiment of the present invention preferably has an internal heater structure in addition to the above structure.
  • the internal heater is preferably a resistance heating type heater using Joule heat.
  • the material of the resistance film for the heater is not particularly limited.
  • a conductive material having a relatively high specific resistance such as ITO or IZO can be used.
  • the resistance film may be formed of a fine wire or mesh of metal (for example, nichrome, titanium, chromium, platinum, nickel, aluminum, copper). Fine wires and meshes such as ITO and IZO can also be used. What is necessary is just to set resistance value according to the emitted-heat amount calculated
  • the resistance value of the resistance film is set to 139 ⁇ and the current is set to 0.
  • the power density may be 800 W / m 2 .
  • the resistance value of the resistance film is 82 ⁇ , the current is 1.2 A, and the power density is 1350 W / m 2. .
  • the resistance film for the heater may be provided anywhere as long as it does not affect the operation of the scanning antenna, but is preferably provided near the liquid crystal layer in order to efficiently heat the liquid crystal material.
  • a resistance film 68 may be formed on almost the entire surface of the dielectric substrate 1 as shown in the TFT substrate 104 shown in FIG.
  • FIG. 13A is a schematic plan view of the TFT substrate 104 having the heater resistance film 68.
  • the resistance film 68 is covered with, for example, the base insulating film 2 shown in FIG.
  • the base insulating film 2 is formed to have a sufficient withstand voltage.
  • the resistance film 68 preferably has openings 68a, 68b and 68c.
  • the slot 57 is positioned so as to face the patch electrode 15.
  • the opening 68 a is arranged so that the resistive film 68 does not exist around the distance d from the edge of the slot 57.
  • d is 0.5 mm.
  • the opening 68b is also disposed below the auxiliary capacitor CS, and the opening 68c is also disposed below the TFT.
  • the size of the antenna unit U is, for example, 4 mm ⁇ 4 mm. 13B, for example, the width s2 of the slot 57 is 0.5 mm, the length s1 of the slot 57 is 3.3 mm, and the width p2 of the patch electrode 15 in the width direction of the slot 57 is 0.
  • the width p1 of the patch electrode 15 in the length direction of the slot is 7 mm and 0.5 mm. Note that the size, shape, arrangement relationship, and the like of the antenna unit U, the slot 57, and the patch electrode 15 are not limited to the examples shown in FIGS.
  • a shield conductive layer may be formed.
  • the shield conductive layer is formed on the entire surface of the dielectric substrate 1 on the base insulating film 2. It is not necessary to provide the openings 68a and 68b in the shield conductive layer unlike the resistance film 68, but it is preferable to provide the openings 68c.
  • the shield conductive layer is formed of, for example, an aluminum layer and is set to the ground potential.
  • the resistance value of the resistance film has a distribution so that the liquid crystal layer can be heated uniformly.
  • the maximum temperature ⁇ the minimum temperature (temperature unevenness) is, for example, 15 ° C. or less. If the temperature unevenness exceeds 15 ° C., the phase difference modulation may vary in the surface, and a problem that a good beam formation cannot be performed may occur. Further, when the temperature of the liquid crystal layer approaches the Tni point (for example, 125 ° C.), ⁇ M becomes small, which is not preferable.
  • FIGS. 14A and 14B and FIGS. 15A to 15C show schematic structures and current distributions of the resistance heating structures 80a to 80e.
  • the resistance heating structure includes a resistance film and a heater terminal.
  • the 14A has a first terminal 82a, a second terminal 84a, and a resistance film 86a connected to these.
  • the first terminal 82a is disposed at the center of the circle, and the second terminal 84a is disposed along the entire circumference.
  • the circle corresponds to the transmission / reception region R1.
  • a current IA radially flows from the first terminal 82a to the second terminal 84a. Therefore, the resistance film 86a can generate heat uniformly even if the in-plane resistance value is constant.
  • the direction of current flow may be the direction from the second terminal 84a toward the first terminal 82a.
  • the resistance heating structure 80b has a first terminal 82b, a second terminal 84b, and a resistance film 86b connected thereto.
  • the first terminal 82b and the second terminal 84b are disposed adjacent to each other along the circumference.
  • the resistance value of the resistance film 86b has an in-plane distribution so that the amount of heat generated per unit area generated by the current IA flowing between the first terminal 82b and the second terminal 84b in the resistance film 86b is constant. Yes.
  • the in-plane distribution of the resistance value of the resistance film 86b may be adjusted by, for example, the thickness of the fine line or the density of the fine line when the resistance film 86 is constituted by a fine line.
  • the resistance heating structure 80c shown in FIG. 15A has a first terminal 82c, a second terminal 84c, and a resistance film 86c connected thereto.
  • the first terminal 82c is arranged along the circumference of the upper half of the circle
  • the second terminal 84c is arranged along the circumference of the lower half of the circle.
  • the resistance film 86c is configured by a thin line extending vertically between the first terminal 82c and the second terminal 84c, for example, near the center so that the amount of heat generated per unit area by the current IA is constant in the plane.
  • the thickness and density of the fine wires are adjusted to be high.
  • the resistance heating structure 80d shown in FIG. 15 (b) has a first terminal 82d, a second terminal 84d, and a resistance film 86d connected thereto.
  • the first terminal 82d and the second terminal 84d are provided so as to extend in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, along the diameter of the circle.
  • the first terminal 82d and the second terminal 84d are insulated from each other.
  • the resistance heating structure 80e shown in FIG. 15C includes a first terminal 82e, a second terminal 84e, and a resistance film 86e connected thereto. Unlike the resistance heating structure 80d, the resistance heating structure 80e has four portions extending in four directions, up, down, left, and right, from the center of the circle, both of the first terminal 82e and the second terminal 84e. The portion of the first terminal 82e and the portion of the second terminal 84e that form 90 degrees with each other are arranged such that the current IA flows clockwise.
  • the resistance heating structure 80d and the resistance heating structure 80e for example, the side closer to the circumference so that the current IA increases as the circumference is closer, so that the heat generation amount per unit area is uniform in the plane.
  • the fine wires are thicker and the density is adjusted to be higher.
  • Such an internal heater structure may be operated automatically when, for example, the temperature of the scanning antenna is detected and the temperature falls below a preset temperature. Of course, you may make it operate
  • the scanning antenna according to the embodiment of the present invention may have an external heater structure instead of the internal heater structure or together with the internal heater structure.
  • Various known heaters can be used as the external heater, but a resistance heating type heater using Joule heat is preferable.
  • the part of the heater that generates heat is called the heater part.
  • the example which uses a resistance film as a heater part is demonstrated. In the following, the resistance film is denoted by reference numeral 68.
  • the liquid crystal panels 100Pa and 100Pb have the TFT substrate 101 of the scanning antenna 1000 shown in FIG. 1, the slot substrate 201, and the liquid crystal layer LC provided therebetween, and further the outside of the TFT substrate 101.
  • a resistance heating structure including the resistance film 68 is provided.
  • the resistive film 68 may be formed on the liquid crystal layer LC side of the dielectric substrate 1 of the TFT substrate 101, the manufacturing process of the TFT substrate 101 becomes complicated, so the outside of the TFT substrate 101 (on the side opposite to the liquid crystal layer LC). It is preferable to arrange in.
  • a liquid crystal panel 100Pa shown in FIG. 16A includes a heater resistive film 68 formed on the outer surface of the dielectric substrate 1 of the TFT substrate 101, and a protective layer 69a covering the heater resistive film 68. Yes.
  • the protective layer 69a may be omitted. Since the scanning antenna is accommodated in a plastic case, for example, the user does not touch the resistance film 68 directly.
  • the resistance film 68 can be formed on the outer surface of the dielectric substrate 1 using, for example, a known thin film deposition technique (for example, sputtering method, CVD method), coating method, or printing method.
  • the resistance film 68 is patterned as necessary. The patterning is performed by, for example, a photolithography process.
  • the material of the resistance film 68 for the heater is not particularly limited as described above with respect to the internal heater structure, and for example, a conductive material having a relatively high specific resistance such as ITO or IZO can be used. Further, in order to adjust the resistance value, the resistance film 68 may be formed of a fine wire or mesh of metal (for example, nichrome, titanium, chromium, platinum, nickel, aluminum, copper). Fine wires and meshes such as ITO and IZO can also be used. What is necessary is just to set resistance value according to the emitted-heat amount calculated
  • the protective layer 69 a is made of an insulating material and is formed so as to cover the resistance film 68.
  • the resistance film 68 is patterned, and the protective layer 69a may not be formed in the portion where the dielectric substrate 1 is exposed. As will be described later, the resistance film 68 is patterned so that the performance of the antenna does not deteriorate. When the performance of the antenna is deteriorated due to the presence of the material for forming the protective layer 69a, it is preferable to use the patterned protective layer 69a in the same manner as the resistance film 68.
  • the protective layer 69a may be formed by either a wet process or a dry process.
  • a liquid curable resin (or a resin precursor) or a solution is applied to the surface of the dielectric substrate 1 on which the resistance film 68 is formed, and then the curable resin is cured.
  • the liquid resin or resin solution is applied to the surface of the dielectric substrate 1 so as to have a predetermined thickness by various coating methods (for example, using a slot coater, spin coater, spray) or various printing methods. Is done.
  • the protective layer 69a can be formed with an insulating resin film by room temperature curing, heat curing, or photocuring.
  • the insulating resin film can be patterned by, for example, a photolithography process.
  • a curable resin material can be suitably used as the material for forming the protective layer 69a.
  • the curable resin material includes a thermosetting type and a photocuring type.
  • the thermosetting type includes a thermal crosslinking type and a thermal polymerization type.
  • Examples of the heat-crosslinking type resin material include a combination of an epoxy compound (for example, an epoxy resin) and an amine compound, a combination of an epoxy compound and a hydrazide compound, an epoxy compound and an alcohol compound (for example, a phenol resin).
  • Combinations including urethane resins, for example
  • isocyanate compounds and carboxylic acid compounds can be mentioned.
  • Examples of the cationic polymerization type adhesive include a combination of an epoxy compound and a cationic polymerization initiator (representative cationic polymerization initiator, aromatic sulfonium salt).
  • examples of radical polymerization type resin materials include combinations of monomers and / or oligomers containing vinyl groups such as various acrylic, methacrylic, urethane-modified acrylic (methacrylic) resins and radical polymerization initiators (typical radical polymerization initiators: Examples of azo compounds (for example, AIBN (azobisisobutyronitrile))) and ring-opening polymerization type resin materials include ethylene oxide compounds, ethyleneimine compounds, and siloxane compounds.
  • maleimide resin a combination of maleimide resin and amine, a combination of maleimide and methacrylic compound, bismaleimide-triazine resin and polyphenylene ether resin
  • Polyimide can also be preferably used.
  • polyimide is used to include polyamic acid, which is a polyimide precursor. Polyimide is used in combination with, for example, an epoxy compound or an isocyanate compound.
  • thermosetting resin material From the viewpoint of heat resistance, chemical stability, and mechanical properties, it is preferable to use a thermosetting resin material.
  • a resin material containing an epoxy resin or a polyimide resin is preferable, and a resin material containing a polyimide resin is preferable from the viewpoint of mechanical properties (particularly mechanical strength) and hygroscopicity.
  • a mixture of polyimide resin and epoxy resin can also be used.
  • rubber-modified ones may be mixed as polyimide resins and / or epoxy resins. By mixing a thermoplastic resin or elastomer, flexibility and toughness can be improved. The same effect can be obtained even if rubber-modified one is used.
  • the photocuring type cures by causing a crosslinking reaction and / or a polymerization reaction by ultraviolet light or visible light.
  • the photocuring type include a radical polymerization type and a cationic polymerization type.
  • the radical polymerization type is typically a combination of an acrylic resin (epoxy-modified acrylic resin, urethane-modified acrylic resin, silicone-modified acrylic resin) and a photopolymerization initiator.
  • examples of the radical polymerization initiator for ultraviolet light include acetophenone type and benzophenone type.
  • Examples of the visible light radical polymerization initiator include a benzyl type and a thioxanthone type.
  • a typical cationic polymerization type is a combination of an epoxy compound and a photocationic polymerization initiator.
  • the photocationic polymerization initiator include iodonium salt compounds.
  • a resin material having both photocurability and thermosetting properties can also be used.
  • a liquid crystal panel 100Pb shown in FIG. 16B is different from the liquid crystal panel 100Pa in that an adhesive layer 67 is further provided between the resistance film 68 and the dielectric substrate 1. Another difference is that the protective layer 69b is formed using a polymer film or glass plate prepared in advance.
  • the liquid crystal panel 100Pb in which the protective layer 69b is formed of a polymer film is manufactured as follows.
  • an insulating polymer film to be the protective layer 69b is prepared.
  • the polymer film include polyester films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyphenylsulfone, and super engineering plastic films such as polyimide and polyamide.
  • the thickness of the polymer film (that is, the thickness of the protective layer 69b) is, for example, not less than 5 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m.
  • a resistance film 68 is formed on one surface of the polymer film.
  • the resistance film 68 can be formed by the method described above.
  • the resistance film 68 may be patterned, and the polymer film may be patterned as necessary.
  • a polymer film on which the resistance film 68 is formed (that is, a member in which the protective layer 69b and the resistance film 68 are integrally formed) is attached to the dielectric substrate 1 using an adhesive.
  • an adhesive a curable resin similar to the curable resin used for forming the protective layer 69a can be used.
  • a hot-melt type resin material (adhesive) can also be used.
  • a hot-melt type resin material has a thermoplastic resin as a main component, melts by heating, and solidifies by cooling. Examples include polyolefin (for example, polyethylene, polypropylene), polyamide, and ethylene vinyl acetate.
  • a reactive urethane-based hot-melt resin material (adhesive) is also on the market. From the viewpoint of adhesion and durability, a reactive urethane system is preferred.
  • the adhesive layer 67 may be patterned in the same manner as the resistance film 68 and the protective layer (polymer film) 69b. However, the adhesive layer 67 may be smaller than the resistance film 68 and the protective layer 69b as long as the resistance film 68 and the protective layer 69b can be fixed to the dielectric substrate 1.
  • the protective layer 69b can be formed using a glass plate instead of the polymer film.
  • the manufacturing process may be the same as when a polymer film is used.
  • the thickness of the glass plate is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.7 mm or less.
  • the lower limit of the thickness of the glass plate is not particularly limited, but the thickness of the glass plate is preferably 0.3 mm or more from the viewpoint of handling properties.
  • the resistance film 68 formed on the protective layer (polymer film or glass plate) 69b is fixed to the dielectric substrate 1 via the adhesive layer 67.
  • the resistive film 68 and the protective layer 69b are not necessarily fixed (adhered) to the dielectric substrate 1. That is, the adhesive layer 67 may be omitted.
  • a polymer film in which the resistance film 68 is formed that is, a member in which the protective layer 69b and the resistance film 68 are integrally formed
  • the resistance film 68 may be pressed against the dielectric substrate 1 in a case for housing the antenna.
  • a polymer film on which the resistance film 68 is formed may increase the contact thermal resistance. Therefore, it is preferable to reduce the contact thermal resistance by pressing the polymer film.
  • a member in which the resistance film 68 and the protective layer (polymer film or glass plate) 69b are integrally formed can be made removable.
  • the resistance film 68 (and the protective layer 69b) is patterned as will be described later, it is preferable to fix the resistor film 68 (and the protective layer 69b) so that the position with respect to the TFT substrate does not shift so that the performance of the antenna does not deteriorate.
  • the resistance film 68 for the heater may be provided anywhere as long as it does not affect the operation of the scanning antenna, but is preferably provided near the liquid crystal layer in order to efficiently heat the liquid crystal material. Therefore, as shown in FIGS. 16A and 16B, it is preferable to provide the TFT substrate 101 outside. Further, as shown in FIG. 16A, when the resistance film 68 is provided directly outside the dielectric substrate 1 of the TFT substrate 101, the adhesive layer 67 is formed as shown in FIG. Therefore, it is preferable to provide the resistive film 68 outside the dielectric substrate 1 because it has higher energy efficiency and higher temperature controllability.
  • the resistance film 68 may be provided on almost the entire surface of the dielectric substrate 1 with respect to the TFT substrate 104 shown in FIG. As described above for the internal heater structure, the resistive film 68 preferably has openings 68a, 68b and 68c.
  • the protective layers 69 a and 69 b may be formed on the entire surface so as to cover the resistance film 68. As described above, when the protective layer 69a or 69b adversely affects the antenna characteristics, openings corresponding to the openings 68a, 68b and 68c of the resistance film 68 may be provided. In this case, the opening of the protective layer 69a or 69b is formed inside the openings 68a, 68b and 68c of the resistance film 68.
  • a shield conductive layer may be formed.
  • the shield conductive layer is formed, for example, on the dielectric substrate 1 side of the resistance film 68 via an insulating film.
  • the shield conductive layer is formed on almost the entire surface of the dielectric substrate 1. It is not necessary to provide the openings 68a and 68b in the shield conductive layer unlike the resistance film 68, but it is preferable to provide the openings 68c.
  • the shield conductive layer is formed of, for example, an aluminum layer and is set to the ground potential. Further, it is preferable that the resistance value of the resistance film has a distribution so that the liquid crystal layer can be heated uniformly. These are also as described above for the internal heater structure.
  • the resistance film only needs to be able to heat the liquid crystal layer LC in the transmission / reception region R1, and as illustrated, the resistance film may be provided in a region corresponding to the transmission / reception region R1, but is not limited thereto.
  • the resistance film may be provided in the corresponding region.
  • the outer shape of the resistive film is not limited to a rectangle, and may be any shape including the transmission / reception region R1.
  • the resistance film is arranged outside the TFT substrate 101.
  • the resistance film may be arranged outside the slot substrate 201 (on the side opposite to the liquid crystal layer LC).
  • a resistive film may be formed directly on the dielectric substrate 51 as in the liquid crystal panel 100Pa in FIG. 16A, or an adhesive layer as in the liquid crystal panel 100Pb in FIG.
  • the resistance film formed on the protective layer may be fixed to the dielectric substrate 51 via Alternatively, the adhesive layer is omitted, and a protective layer on which the resistive film is formed (that is, a member in which the protective layer and the resistive film are integrally formed) is arranged so that the resistive film contacts the dielectric substrate 51. Also good.
  • the resistive film When the resistive film is disposed outside the slot substrate 201, it is preferable to provide an opening at a position corresponding to the slot 57 of the resistive film. Moreover, it is preferable that the resistance film has a thickness that can sufficiently transmit microwaves.
  • a resistance film is used as the heater unit.
  • a nichrome wire for example, a winding
  • an infrared heater unit or the like can be used as the heater unit. Even in such a case, it is preferable to arrange the heater portion so as not to deteriorate the performance of the antenna.
  • the temperature control device for automatically operating the external heater structure for example, various known thermostats can be used.
  • a thermostat using a bimetal may be connected between one of two terminals connected to the resistance film and the power source.
  • an auxiliary capacitor CS is provided in parallel with the liquid crystal capacitor Clc, and the capacitance value C-Ccs of the auxiliary capacitor CS is sufficiently increased.
  • the capacitance value C-Ccs of the auxiliary capacitor CS is preferably set as appropriate so that the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitor Clc is, for example, 55% or more.
  • the capacitance value C-Ccs of the auxiliary capacitor CS depends on the areas of the electrodes CSE1 and CSE2 and the thickness and dielectric constant of the dielectric layer between the electrodes CSE1 and CSE2. Typically, the same voltage as that of the patch electrode 15 is supplied to the electrode CSE1, and the same voltage as that of the slot electrode 55 is supplied to the electrode CSE2.
  • the polarity inversion period of the voltage applied to the liquid crystal layer may be sufficiently shortened.
  • the threshold voltage at which the DS effect occurs increases when the polarity inversion period of the applied voltage is shortened. Therefore, the polarity inversion frequency may be determined so that the maximum value of the voltage (absolute value) applied to the liquid crystal layer is less than the threshold voltage at which the DS effect occurs.
  • the polarity inversion frequency is 300 Hz or more, for example, a voltage having an absolute value of 10 V is applied to a liquid crystal layer having a specific resistance of 1 ⁇ 10 10 ⁇ ⁇ cm and a dielectric anisotropy ⁇ (@ 1 kHz) of about ⁇ 0.6.
  • the polarity inversion frequency typically the same as twice the frame frequency
  • the upper limit of the polarity inversion period is preferably about 5 kHz or less from the viewpoint of power consumption and the like.
  • the polarity inversion frequency of the voltage applied to the liquid crystal layer naturally depends on the liquid crystal material (especially the specific resistance). Therefore, depending on the liquid crystal material, the above problem does not occur even when a voltage is applied with a polarity inversion period of less than 300 Hz.
  • the liquid crystal material used for the scanning antenna according to the embodiment of the present invention has a specific resistance smaller than that of the liquid crystal material used for the LCD, it is preferably driven at about 100 Hz or more.
  • the temperature of the liquid crystal layer is preferably controlled as appropriate.
  • the physical properties and driving conditions of the liquid crystal material described here are values at the operating temperature of the liquid crystal layer. In other words, it is preferable to control the temperature of the liquid crystal layer so that it can be driven under the above conditions.
  • FIG. 18D shows the waveform of the display signal Vs (LCD) supplied to the source bus line of the LCD panel for comparison.
  • FIG. 18A shows the waveform of the scanning signal Vg supplied to the gate bus line GL1
  • FIG. 18B shows the waveform of the scanning signal Vg supplied to the gate bus line GL2
  • FIG. 18E shows the waveform of the scanning signal Vg supplied to the gate bus line GL3
  • FIG. 18E shows the waveform of the data signal Vda supplied to the source bus line
  • FIG. 18F shows the slot electrode of the slot substrate.
  • the waveform of the slot voltage Vidc supplied to the (slot electrode) is shown
  • FIG. 18G shows the waveform of the voltage applied to the liquid crystal layer of the antenna unit.
  • a period from the time when the voltage of the scanning signal Vg of a certain gate bus line is switched from the low level (VgL) to the high level (VgH) until the time when the voltage of the next gate bus line is switched from VgL to VgH is one horizontal. The scanning period (1H) is assumed.
  • a period during which the voltage of each gate bus line is at a high level (VgH) is referred to as a selection period PS.
  • the selection period PS the TFT connected to each gate bus line is turned on, and the current voltage of the data signal Vda supplied to the source bus line is supplied to the corresponding patch electrode.
  • the data signal Vda is, for example, ⁇ 15 V to +15 V (absolute value is 15 V).
  • the data signal Vda having different absolute values corresponding to 12 gradations, preferably 16 gradations is used.
  • the case where the intermediate voltage in all antenna units is applied is illustrated. That is, the voltage of the data signal Vda is assumed to be constant for all antenna units (suppose that they are connected to m gate bus lines). This corresponds to the case where the halftone which is the entire surface is displayed on the LCD panel. At this time, dot inversion driving is performed on the LCD panel. That is, in each frame, the display signal voltage is supplied so that the polarities of adjacent pixels (dots) are opposite to each other.
  • FIG. 18D shows the waveform of the display signal of the LCD panel that is performing dot inversion driving.
  • the polarity of Vs (LCD) is reversed every 1H.
  • the polarity of Vs (LCD) supplied to the source bus line adjacent to the source bus line to which Vs (LCD) having this waveform is supplied is opposite to the polarity of Vs (LCD) shown in FIG. It has become.
  • the polarity of the display signal supplied to all the pixels is inverted every frame.
  • pixels (dots) to which voltages having different polarities are applied are spatially dispersed in each frame.
  • pixels (dots) having different polarities are arranged in a checkered pattern.
  • the flicker itself is not a problem. That is, it is only necessary that the capacitance value of the liquid crystal capacitance is a desired value, and the spatial distribution of polarity in each frame does not matter. Therefore, from the viewpoint of low power consumption and the like, it is preferable to reduce the number of times of polarity inversion of the data signal Vda supplied from the source bus line, that is, to increase the period of polarity inversion.
  • the polarity inversion period may be 10H (polarity inversion every 5H).
  • the polarity inversion period of the data signal Vda is 2 m ⁇ H (m -Polarity inversion every H).
  • the cycle of polarity inversion of the data signal Vda may be equal to 2 frames (polarity inversion every frame).
  • the polarities of the data signals Vda supplied from the adjacent source bus lines may be opposite to each other.
  • a positive data signal Vda is supplied from an odd-numbered source bus line
  • a negative data signal Vda is supplied from an even-numbered source bus line.
  • the negative data signal Vda is supplied from the odd-numbered source bus lines
  • the positive data signal Vda is supplied from the even-numbered source bus lines.
  • Such a driving method is called source line inversion driving in the LCD panel.
  • the voltage of the counter electrode (common voltage) is adjusted in consideration of the pull-in voltage of the TFT, so that a positive / negative symmetrical voltage is applied to the pixel electrode. This is not necessary, and may be a ground potential. Although not shown in FIG. 18, the same voltage as the slot voltage Vidc is supplied to the CS bus line.
  • the waveform of the signal used for driving the scanning antenna is not limited to the above example.
  • a Viac having a vibration waveform may be used as the voltage of the slot electrode.
  • signals as illustrated in FIGS. 19A to 19E can be used.
  • the waveform of the scanning signal Vg supplied to the gate bus line is omitted, but the scanning signal Vg described with reference to FIGS. 18A to 18C is also used here.
  • the voltage Viac of the slot electrode is an oscillating voltage having a polarity opposite to that of the data signal Vda (ON) and the same oscillation period.
  • the amplitude of the voltage Viac of the slot electrode is equal to the maximum amplitude
  • the data signal Vda (OFF) is changed as shown in FIG. 19 (b).
  • the waveform may be the same as that of the slot voltage Viac.
  • the Vda shown in FIG. 18E may be 0 V, and the maximum amplitude of Vda (OFF) shown in FIG. And it is sufficient.
  • the amplitude of the voltage Vlc applied to the liquid crystal capacitor is different from the amplitude of Vda, and therefore needs to be converted as appropriate.
  • the drive circuit When such a signal is used, the drive circuit only needs to output a positive voltage, which contributes to cost reduction. Even when a voltage that oscillates between 0 V and a positive voltage is used as described above, the voltage Vlc (ON) applied to the liquid crystal capacitor is inverted in polarity as shown in FIG. In the voltage waveform shown in FIG. 20D, + (positive) indicates that the voltage of the patch electrode is higher than the slot voltage, and ⁇ (negative) indicates that the voltage of the patch electrode is lower than the slot voltage. ing. That is, the direction (polarity) of the electric field applied to the liquid crystal layer is reversed as in the other examples. The amplitude of the voltage Vlc (ON) applied to the liquid crystal capacitor is Vda max .
  • the driving method for oscillating (reversing) the voltage Viac of the slot electrode described with reference to FIGS. 19 and 20 corresponds to the driving method for inverting the counter voltage in terms of the LCD panel driving method (“common inversion”). Sometimes called "drive.") In the LCD panel, since the flicker cannot be sufficiently suppressed, the common inversion driving is not adopted. On the other hand, since the flicker is not a problem in the scanning antenna, the slot voltage can be reversed.
  • the vibration (inversion) is performed, for example, for each frame (5H in FIGS. 19 and 20 is set to 1 V (vertical scanning period or frame)).
  • a row refers to a set of patch electrodes connected to one gate bus line via a TFT. If the slot electrode is divided into a plurality of row portions in this manner, the polarity of the voltage of each portion of the slot electrode can be made independent of each other. For example, in any frame, the polarity of the voltage applied to the patch electrode can be reversed between the patch electrodes connected to the adjacent gate bus lines.
  • the polarity of the voltage applied to the patch electrode is the same in any frame, and the polarity is reversed every frame.
  • antenna unit arrangement ⁇ Example of antenna unit arrangement, gate bus line, source bus line connection>
  • the antenna units are arranged concentrically, for example.
  • n for example, 30
  • nx for example, 620
  • the number of antenna units connected to each gate bus line is different. Also, m antenna units are connected to nx source bus lines connected to nx antenna units constituting the outermost circle, but connected to antenna units constituting the inner circle. The number of antenna units connected to the source bus line is smaller than m.
  • the arrangement of antenna units in the scanning antenna is different from the arrangement of pixels (dots) in the LCD panel, and the number of connected antenna units differs depending on the gate bus line and / or source bus line. Therefore, if the capacitance of all antenna units (liquid crystal capacitance + auxiliary capacitance) is made the same, the connected electrical load differs depending on the gate bus line and / or source bus line. Then, there is a problem that variation occurs in voltage writing to the antenna unit.
  • each gate bus line is adjusted by adjusting the capacitance value of the auxiliary capacitor or by adjusting the number of antenna units connected to the gate bus line and / or the source bus line. It is preferable that the electrical loads connected to the source bus lines are substantially the same.
  • the TFT substrate in the scanning antenna may be provided with a source-gate connection portion that electrically connects each source bus line to a connection wiring in the gate metal layer (hereinafter, “gate connection wiring”) in the non-transmission / reception area.
  • a source-gate connection is provided for each source bus line.
  • the source terminal portion may be configured using a gate connection wiring.
  • a patch electrode is formed using a relatively thick conductive film (patch conductive film).
  • a conductive film for example, an etching solution containing phosphoric acid, nitric acid and acetic acid is used for patterning the conductive film for patch.
  • the etching time and the overetching time are also longer than the etching process for the other layers. For this reason, in the patterning step when forming the patch conductive film, the source conductive film or the gate conductive film located at the source-gate connection portion may be damaged by etching.
  • a part of the source bus line and the gate connection wiring is exposed in the opening formed in the insulating film on the upper layer. If these exposed portions of the wiring are etched in the patterning process of the conductive film for patch, contact failure may occur. A similar problem may occur in the source terminal portion and the gate terminal portion.
  • the present inventor has found a configuration of a TFT substrate capable of patterning the patch conductive film while protecting the source conductive film and the gate conductive film.
  • the configuration of the TFT substrate will be specifically described. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
  • FIG. 21 is a schematic plan view illustrating the TFT substrate 107 in this embodiment.
  • the TFT substrate 107 has a transmission / reception region R1 in which a plurality of antenna unit regions U are arranged, and a non-transmission / reception region R2 provided with a terminal portion and the like.
  • the non-transmission / reception region R2 includes a seal region Rs provided so as to surround the transmission / reception region R1.
  • the seal region Rs is located between the terminal region where the terminal portion is disposed and the transmission / reception region R1.
  • FIG. 21 shows the antenna unit region U of the transmission / reception region R1 and the transfer terminal portion PT, source-gate connection portion SG, gate terminal portion GT, CS terminal portion CT, and source terminal portion ST provided in the non-transmission / reception region R2. ing.
  • the transfer terminal portion (also referred to as transfer portion) PT includes a first transfer terminal portion PT1 located in the seal region Rs and a second transfer terminal portion PT2 provided outside the seal region Rs.
  • the first transfer terminal portion PT1 extends along the seal region Rs so as to surround the transmission / reception region R1.
  • FIG. 21 shows the CS terminal portion CT and the second transfer terminal portion PT2 side by side with the gate terminal portion GT.
  • the number and arrangement of the CS terminal portion CT and the second transfer terminal portion PT2 are respectively the gate terminals. It is set independently of the part GT.
  • the number of the CS terminal portion CT and the second transfer terminal portion PT2 is smaller than the number of the gate terminal portion GT, and is appropriately set in consideration of the uniformity of the voltages of the CS electrode and the slot electrode.
  • the second transfer terminal portion PT2 can be omitted when the first transfer terminal portion PT1 is formed.
  • 22A (a) to 22 (e) are schematic sectional views of the TFT substrate 107, respectively.
  • 22A (a) is a cross section of the antenna unit region U along the line AA ′ shown in FIG. 21, and
  • FIG. 22A (b) is a diagram of the transfer terminal portion PT along the line BB ′ shown in FIG. 22A (c) is a cross section of the source-gate connection SG along the line CC ′ shown in FIG. 21, and
  • FIG. 22A (d) is a source along the line DD ′ shown in FIG.
  • FIG. 22A (e) shows a cross section of the transfer terminal portion PT along the line EE ′ and the line FF ′ shown in FIG.
  • FIG. 22B is a schematic cross-sectional view of the source-gate connecting portion SG and the source terminal portion ST.
  • FIG. 22B shows a cross section along the line G-G ′ shown in FIG. 21.
  • the TFT substrate 107 includes a gate metal layer including a plurality of gate bus lines GL, a gate insulating layer 4, a source metal layer including a plurality of source bus lines SL, and a first insulating layer 11 on the dielectric substrate 1. And a patch metal layer including the patch electrode 15, an upper transparent conductive layer, and a second insulating layer 17 in this order.
  • the patch metal layer includes a lower metal layer M1 containing a refractory metal and an upper metal layer M2 containing Cu, Al or Ag disposed on the lower metal layer M1.
  • the upper metal layer M2 may be thicker than the lower metal layer M1.
  • the patch metal layer only needs to include the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2, and may have a laminated structure of three or more layers.
  • the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2 can be patterned separately. Therefore, as described later, a relatively thick upper metal layer M2 is used while protecting the source conductive film and the gate conductive film using a metal film for forming the lower metal layer in the source-gate connection portion. It is possible to perform patterning.
  • a patch electrode 15 having a laminated structure including a lower metal layer M1 and an upper metal layer M2 is formed in the antenna unit region U. Further, the source-gate connection portion is formed with a connection portion (SG patch connection portion or first patch connection portion) 15sg including the lower metal layer M1 and not including the upper metal layer M2.
  • a portion of the patch metal layer having a laminated structure formed using the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2 is referred to as a “first portion”, and the lower metal layer M2 is not used.
  • a portion formed from the metal layer M1 is referred to as a “second portion”.
  • each antenna unit region U in the TFT substrate 107 covers the gate bus line GL and the source bus line SL formed on the dielectric substrate 1, the TFT 10, and the TFT 10.
  • the first insulating layer 11 and a plurality of patch electrodes 15 formed on the first insulating layer 11 are provided.
  • a second insulating layer 17 is formed on the first insulating layer 11 and the patch electrode 15.
  • the TFT 10 includes a gate electrode 3, an island-shaped semiconductor layer 5, contact layers 6S and 6D, a gate insulating layer 4 disposed between the gate electrode 3 and the semiconductor layer 5, a source electrode 7S, and a drain electrode 7D.
  • the configuration of the TFT 10 is the same as that described above with reference to FIG.
  • the source electrode 7S of each TFT 10 is connected to the source bus line SL
  • the drain electrode 7D is connected to the patch electrode 15
  • the gate electrode 3 is connected to the gate bus line GL.
  • the patch electrode 15 is electrically connected to the drain electrode 7D through the patch extension portion 16 formed integrally with the patch electrode 15.
  • an island-shaped portion including the patch electrode 15 and the patch extending portion 16 may be referred to as a “patch electrode portion”.
  • a portion arranged corresponding to the slot and functioning as a radiation electrode is a “patch electrode 15”
  • a portion other than the patch electrode 15 is a “patch extension portion 16”.
  • the patch electrode 15 is rectangular, for example, and its size is determined according to the wavelength of the microwave.
  • the patch extension portion 16 has a laminated structure, but the patch extension portion 16 may be formed using only the lower metal layer M1 of the patch metal layer.
  • FIG. 13 it is possible to connect the patch electrode 15 and the drain electrode 7 ⁇ / b> D by connection wiring integrally formed with the drain electrode 7 ⁇ / b> D without providing the patch extension portion 16.
  • the TFT substrate 107 may also include a CS bus line (auxiliary capacitance line) CL.
  • the CS bus line CL is formed using the same conductive film as the gate bus line GL.
  • the CS bus line CL extends substantially parallel to the gate bus line GL.
  • a part of the CS bus line CL is opposed to a part of the drain electrode 7D through the gate insulating layer 4 to form an auxiliary capacitor.
  • the portion of the CS bus line CL that becomes the lower electrode of the auxiliary capacitance is called the lower capacitance electrode 3C
  • the portion of the drain electrode 7D that becomes the upper electrode of the auxiliary capacitance is called the upper capacitance electrode 7C.
  • the width of the lower capacitive electrode 3C may be larger than the width of the CS bus line CL other than the lower capacitive electrode 3C, and the width of the upper capacitive electrode 7C may be larger than the width of the drain electrode 7D other than the upper capacitive electrode 7C.
  • the patch metal layer includes a lower metal layer M1 containing a refractory metal and an upper metal layer M2 containing Cu, Al or Ag disposed on the lower metal layer M1.
  • the patch electrode 15 has a laminated structure including a lower electrode 15L formed in the lower metal layer M1 and an upper electrode 15U formed in the upper metal layer M2.
  • the patch extending portion 16 has a laminated structure including a lower electrode 16L formed in the lower metal layer M1 and an upper electrode 16U formed in the upper metal layer M2.
  • the patch electrodes 15 and the patch extending portions 16 are formed by patterning the lower electrodes 15L and 16L using the upper electrodes 15U and 16U as a mask. For this reason, on the side surface of the patch electrode portion, the side surfaces of the upper electrodes 15U and 16U and the side surfaces of the lower electrodes 15L and 16L are aligned.
  • the second insulating layer 17 is disposed so as to cover the upper surface and side surfaces of the patch electrode portion.
  • the second insulating layer 17 is in contact with the upper and side surfaces of the upper electrodes 15U and 16U and the side surfaces of the lower electrodes 15L and 16L.
  • corrosion of the patch electrode portion can be suppressed.
  • the 2nd insulating layer 17 is not specifically limited, For example, you may use the SiN layer excellent in moisture resistance.
  • the patch extending portion 16 When viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1, the patch extending portion 16 extends from above the drain electrode 7 ⁇ / b> D across the auxiliary capacitance composed of the lower capacitance electrode 3 ⁇ / b> C, the upper capacitance electrode 7 ⁇ / b> C, and the gate insulating layer 4. It may be.
  • the arrangement relationship between the auxiliary capacitor and the patch electrode 15 is not limited to the illustrated example.
  • the first transfer terminal portion PT1 includes a gate connection portion 3p, a gate insulating layer 4 and a first insulating layer 11 covering the gate connection portion 3p, and a transfer terminal patch connection. Part 15p, transfer terminal upper connection part 19p, and second insulating layer 17.
  • the gate connection portion 3p is formed using the same conductive film as the gate bus line GL and is connected to the CS bus line CL (is formed integrally).
  • the transfer terminal patch connecting portion 15 p is formed in the patch metal layer and is electrically separated from the patch electrode 15.
  • the transfer terminal patch connection portion 15p includes a lower transfer terminal patch connection portion 15pL formed in the lower metal layer M1, and an upper transfer terminal patch connection portion 15pU formed in the upper metal layer M2. It has the laminated structure containing. When viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1, the edge of the upper transfer terminal patch connection portion 15pU is located inside the edge of the lower transfer terminal patch connection portion 15pL. That is, the side surfaces of the upper transfer terminal patch connection portion 15pU and the lower transfer terminal patch connection portion 15pL are not aligned.
  • the transfer terminal upper connection part 19p is formed in the upper transparent conductive layer.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is disposed so as to cover the upper surface and side surfaces of the upper transfer terminal patch connection portion 15pU.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is in contact with the upper surface and the side surface of the upper transfer terminal patch connection portion 15pU, and is also in contact with the upper surface of the lower transfer terminal patch connection portion 15pL around the upper transfer terminal patch connection portion 15pU. May be.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p and the transfer terminal patch connection portion 15pL can be simultaneously etched using the same mask. In this case, the side surfaces of the transfer terminal upper connection portion 19p and the transfer terminal patch connection portion 15pL are aligned.
  • the gate connection portion 3p is electrically connected to the transfer terminal upper connection portion 19p via the transfer terminal patch connection portion 15p.
  • the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11 are provided with an opening (gate contact hole) 12p reaching the gate connection portion 3p.
  • the transfer terminal patch connection 15p is formed on the first insulating layer 11 and in the opening 12p, and is in contact with the gate connection 3p in the opening 12p.
  • the second insulating layer 17 is formed on the transfer terminal upper connection portion 19p, and has an opening 18p exposing a part of the transfer terminal upper connection portion 19p. A portion of the transfer terminal upper connection portion 19p exposed by the opening 18p is connected to the transfer terminal connection portion on the slot substrate side by, for example, a sealing material containing conductive particles (see FIG. 7).
  • the transfer terminal patch connection portion 15p and the transfer terminal upper connection portion 19p extend across the gate bus line GL.
  • the gate connection portion 3p is disposed on the seal region Rs at intervals between the plurality of gate bus lines GL.
  • the plurality of gate connection portions 3p arranged separately with the gate bus line GL interposed therebetween are electrically connected to each other by the gate connection portion 3p.
  • the gate connection portion 3p is connected to the transfer terminal patch connection portion 15p by a plurality of openings 12p, one or more openings 12p are provided for one gate connection portion 3p. Just do it. Further, the gate connection portion 3p and the transfer terminal patch connection portion 15p may be connected in the CS terminal portion CT.
  • the transfer terminal patch connecting portion 15p When viewed from the normal direction of the substrate 1, the transfer terminal patch connecting portion 15p extends outward (on the opposite side to the transmission / reception region R1) and constitutes a second transfer terminal portion PT2.
  • the second transfer terminal portion PT2 is provided outside the seal region Rs (on the opposite side to the transmission / reception region R1).
  • the second transfer terminal portion PT2 has the same cross-sectional structure as FIG. 22A (b), except that the gate connection portion 3p and the opening portion 12p are not provided. That is, the second transfer terminal portion PT2 includes a transfer terminal patch connection portion 15p, a transfer terminal upper connection portion 19p, and a second insulating layer 17, as shown in FIG. 22A (e).
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is in direct contact with the transfer terminal patch connection portion 15p.
  • a part of the transfer terminal upper connection portion 19p is connected to the transfer terminal connection portion on the slot substrate side in the opening 18p of the second insulating layer 17 by, for example, a seal material containing conductive particles.
  • a seal material containing conductive particles for example, a seal material containing conductive particles.
  • Source-gate connection SG electrically connects the source bus line SL and the gate connection wiring 3sg.
  • the source bus line SL and the gate connection wiring 3sg are electrically connected via the SG patch connection part (first patch connection part) 15sg.
  • the gate connection wiring 3sg is formed using the same conductive film as the gate bus line GL, and is electrically isolated from the gate bus line GL.
  • the SG patch connection portion 15sg is formed in the lower metal layer M1 (that is, formed using the same conductive film as the lower electrode 15L of the patch electrode 15), and is electrically separated from the patch electrode 15. Yes.
  • a portion of the source bus line SL that is located at the source-gate connection portion SG may be referred to as a “source connection portion 7sg”.
  • the width of the source connection portion 7sg may be larger than the width of the source bus line SL.
  • the source-gate connection SG is formed on the gate connection wiring 3 sg supported on the dielectric substrate 1, the gate insulating layer 4 extending on the gate connection wiring 3 sg, and the gate insulating layer 4.
  • the source bus line SL is formed, the first insulating layer 11 extending on the source bus line SL, and the SG patch connection portion 15sg.
  • at least a part of the gate connection wiring 3 sg is disposed so as not to overlap the source bus line SL.
  • a first opening 12sg (1) reaching the source bus line SL (source connection portion 7sg) is formed in the first insulating layer 11.
  • a second opening 12sg (2) reaching the gate connection wiring 3sg is formed in the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11.
  • the SG patch connecting portion 15sg is disposed on the first insulating layer 11, in the opening 12sg (1) and in the opening 12sg (2), is in contact with the source bus line SL in the opening 12sg (1), and opens.
  • the gate connection wiring 3sg is in contact with the part 12sg (2). Thereby, the source bus line SL and the gate connection wiring 3sg are electrically connected.
  • an SG upper connection portion (also referred to as “first transparent connection portion”) 19 sg formed in the upper transparent conductive layer may be provided.
  • the SG patch connection portion 15sg and the SG upper connection portion 19sg can be simultaneously etched using the same mask. In this case, the side surfaces of the SG patch connection portion 15sg and the SG upper connection portion 19sg are aligned.
  • the SG patch connecting portion 15 sg (when the SG upper connecting portion 19 sg is formed, the SG patch connecting portion 15 sg and the SG upper connecting portion 19 sg) may be covered with the second insulating layer 17.
  • the opening 12sg (1) and the opening 12sg (2) may be continuous. That is, a single opening that exposes part of the source bus line SL and part of the gate connection wiring 3sg may be formed, and the SG patch connection 15sg may be provided in the opening.
  • the source terminal portion ST includes a gate connection wiring 3sg extending from the source-gate connection SG, a gate insulating layer 4 covering the gate connection wiring 3sg, and
  • the first insulating layer 11, the source terminal patch connection part (also referred to as “second patch connection part”) 15 s, the source terminal upper connection part 19 s, and the second insulating layer 17 are provided.
  • the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11 are provided with openings (also referred to as “third openings”) 12 s that reach the gate connection wiring 3 sg.
  • the source terminal patch connection portion 15s is disposed on the first insulating layer 11 and in the opening 12s, and is in contact with the gate connection wiring 3sg in the opening 12s.
  • the source terminal upper connection portion 19s is disposed on the source terminal patch connection portion 15s. As will be described later, the source terminal patch connection portion 15s and the source terminal upper connection portion 19s can be etched simultaneously using the same mask. In this case, the side surfaces of the source terminal patch connection portion 15s and the source terminal upper connection portion 19s are aligned.
  • the second insulating layer 17 is disposed on the first insulating layer 11 and the source terminal upper connection portion 19s, and is an opening that exposes at least a part of the source terminal upper connection portion 19s ("fourth opening"). Also called 18s).
  • the gate terminal part GT and the CS terminal part CT may have the same configuration as the source terminal part ST as shown in FIG.
  • the gate terminal part GT has a gate terminal patch connection part 15g that is in contact with the gate bus line GL in the opening part 12g formed in the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11.
  • the gate terminal upper connection portion 19g is disposed on the gate terminal patch connection portion 15g.
  • the gate terminal portion GT is covered with the second insulating layer 17.
  • the second insulating layer 17 is provided with an opening 18g exposing at least a part of the gate terminal upper connecting portion 19g.
  • the CS terminal portion CT has a CS terminal patch connection portion 15c in contact with the CS bus line CL in the opening 12c formed in the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 117.
  • a CS terminal upper connection portion 19c is disposed on the CS terminal patch connection portion 15c.
  • the CS terminal portion CT is covered with the second insulating layer 17.
  • the second insulating layer 17 is provided with an opening 18c exposing at least a part of the CS terminal upper connection portion 19c.
  • the TFT substrate 107 is formed on the dielectric substrate 1 on the gate metal layer, the gate insulating layer 4, the source metal layer, the first insulating layer 11, and the patch metal.
  • the gate metal layer includes a gate bus line GL, a gate electrode 3 of the TFT, a gate connection wiring 3sg, and a gate connection portion 3p.
  • the source metal layer includes a source bus line SL, a source electrode 7S of the TFT, and a drain electrode 7D.
  • the patch metal layer includes a lower metal layer M1 and an upper metal layer M2 disposed on the lower metal layer M1.
  • the patch metal layer includes a patch electrode 15 disposed in the antenna unit region U, a transfer terminal patch connection portion 15p disposed in the transfer terminal portion PT, an SG patch connection portion 15sg disposed in the source-gate connection portion SG, It includes a source terminal patch connection portion 15 s arranged in the source terminal portion ST.
  • the patch electrode 15, the patch extending portion 16, and the transfer terminal patch connecting portion 15p have a laminated structure formed by using the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2.
  • the SG patch connection portion 15sg and the source terminal patch connection portion 15s are formed using only the lower metal layer M1 without using the upper metal layer M2.
  • the upper transparent conductive layer includes upper connection portions 19s, 19g, 19c, and 19p of each terminal portion.
  • FIG. 23A (a) to FIG. 23B (n) are process cross-sectional views showing an example of a manufacturing method of the TFT substrate 107.
  • Each of these drawings shows a cross section corresponding to FIGS. 22A (a) to 22 (e). If the material, thickness, formation method, and the like of each layer are the same as those described above with reference to FIG.
  • a gate conductive film 3 ' is formed on the dielectric substrate 1 by sputtering or the like.
  • a laminated film including an Al film (150 nm) and a MoN film (10 nm) in this order is used as the gate conductive film 3 ′.
  • the gate electrode 3 is formed on the dielectric substrate 1 by sputtering or the like.
  • the gate electrode 3 is formed on the dielectric substrate 1 by sputtering or the like.
  • the gate electrode 3 the gate bus line GL, the lower capacitor electrode 3C, the CS bus line CL, the gate connection portion 3p, and the gate connection A gate metal layer including the wiring 3sg is obtained.
  • a gate insulating layer 4 an intrinsic amorphous silicon film 5 ′ and an n + type amorphous silicon film 6 ′ are formed in this order so as to cover the gate metal layer.
  • the intrinsic amorphous silicon film 5 ′ and the n + -type amorphous silicon film 6 ′ are patterned to obtain the island-shaped semiconductor layer 5 and the contact layer 6 as shown in FIG. 23A (d).
  • a source conductive film 7 ′ is formed on the gate insulating layer 4 and the contact layer 6.
  • the source conductive film 7 ′ a stacked film (MoN / Al / thin / layer) in which MoN (thickness: for example 10 nm), Al (thickness: for example 200 nm) and MoN (thickness: for example 10 nm) are stacked in this order. MoN).
  • the source bus line SL including the source connection portion 7sg
  • the source electrode 7S the upper capacitor electrode 7C
  • the drain electrode 7D A source metal layer containing is formed.
  • the contact layer 6 is also etched to form a source contact layer 6S and a drain contact layer 6D that are separated from each other. In this way, the TFT 10 is obtained.
  • the first insulating layer 11 is formed so as to cover the TFT 10 and the source metal layer.
  • the first insulating layer 11 is disposed in contact with the channel region of the semiconductor layer 5.
  • an opening 12p reaching the gate connection portion 3p in the transfer terminal portion formation region and a source terminal portion are formed by known photolithography as shown in FIG.
  • An opening 12s reaching the gate connection wiring 3sg in the formation region and an opening 12sg (2) (not shown) reaching the gate connection wiring 3sg in the source-gate connection formation region are provided.
  • An opening 12sg (1) reaching the source bus line SL in the source-gate connection portion formation region and an opening 12a reaching the drain electrode 7D in the antenna unit region U are formed.
  • the first patch conductive film M1 ′ and the second patch are formed on the first insulating layer 11 and in the openings 12a, 12p, 12s, 12sg (1), 12sg (2).
  • a patch conductive film M2 ′ is formed in this order.
  • a Ti film thinness: 100 nm
  • an Al film thinness: 2000 nm
  • a MoN film thinness: 10 nm, for example
  • the first patch conductive film M1 ' may be a film containing a refractory metal, and may be a Mo film, a Ta film, or a W film in addition to the Ti film. Alternatively, an alloy film containing Ti, Mo, Ta, or W may be used.
  • the thickness of the first patch conductive film M ⁇ b> 1 ′ may be, for example, 15 nm or more and 300 nm or less. When the thickness is 15 nm or more, it functions as a protective film for the source conductive film and the gate conductive film when the second patch conductive film M2 ′ is etched, and damage to these conductive films can be more effectively suppressed. .
  • the SG patch connection portion 15 sg that can connect the gate connection wiring 3 sg and the source wiring SL to a lower resistance can be formed.
  • the thickness of the first patch conductive film M1 ' is less than 300 nm, an increase in the thickness of the entire patch electrode can be suppressed.
  • the second patch conductive film M2 ' may be a film containing Al or Cu, which is a low resistance material, and may be a single layer film or a laminated film.
  • the thickness of the film containing Al or Cu may be, for example, not less than 0.3 ⁇ m and not more than 3 ⁇ m.
  • the second patch conductive film M2 ' is patterned.
  • the patterning of the second patch conductive film M2 ′ increases the etching selectivity between the second patch conductive film (here MoN / Al film) M2 ′ and the first patch conductive film (here Ti film) M1 ′. It is performed under etching conditions that can be performed.
  • the MoN / Al film as the second patch conductive film M2 ' is etched using, for example, a mixed acid solution of phosphoric acid / nitric acid / acetic acid.
  • the upper metal layer M2 is formed.
  • the upper metal layer M2 includes the upper electrodes 15U and 16U of the patch electrode portion and the patch connection portion 15pU for the upper transfer terminal. In this step, the first patch conductive film M1 'remains without being removed.
  • the etching time and the overetching time are also long. Accordingly, if the gate conductive film and the source conductive film are not sufficiently protected during the patterning, these metals may be etched. For example, when the entire patch metal conductive film including the first patch conductive film M1 ′ and the second patch conductive film M2 ′ is etched at the same time, a metal film (here, the gate connection wiring 3sg in the openings 12s and 12sg) is formed. And the source bus line SL) may be over-etched. In order to prevent this, if a separate protective layer is provided on the metal film, the number of processes may increase.
  • the first patch is connected to the gate connection wiring 3sg at the bottom of the opening 12s in the terminal portion formation region and the source bus line SL at the bottom of the opening 12sg in the source-gate connection formation region.
  • the second patch conductive film M2 ′ is patterned in a state protected by the conductive film M1 ′. Further, as will be described later, the first patch conductive film M1 'used as the protective layer is etched simultaneously with the transparent conductive film. Therefore, etching damage due to patterning of the second patch conductive film M2 'can be suppressed without increasing the number of manufacturing steps.
  • the first patch conductive film M1 ′ containing a refractory metal is used as the protective layer for the gate conductive film and the source conductive film, and thus, for example, a transparent conductive film such as an ITO film is protected. Etching damage can be more reliably reduced as compared with the case of using as a layer.
  • the transparent conductive film is a relatively rough film, and the etching solution may penetrate the transparent conductive film and be etched down to the metal film below it.
  • an upper transparent conductive film 19 ' is formed on the first patch conductive film M1' and the upper metal layer M2 by, for example, sputtering.
  • an ITO film having a thickness of 70 nm is used as the upper transparent conductive film.
  • the upper transparent conductive film 19 ′ a laminated film including a film containing a refractory metal and a transparent conductive film, with the transparent conductive film as the uppermost layer may be used.
  • a laminated film having Ti (thickness: 100 nm) as a lower layer and ITO (thickness: 70 nm) as an upper layer may be used.
  • a resist layer is formed as a mask layer on the upper transparent conductive film 19 '.
  • the mask layer has mask portions 90p, 90sg, and 90s in the transfer terminal portion formation region, the source-gate connection portion formation region, and the source terminal portion formation region.
  • the mask portion (also referred to as “first mask portion”) 90sg is disposed so as to cover the openings 12sg (1) and 12sg (2).
  • a mask portion is not disposed on the upper electrodes 15U and 16U and in the vicinity thereof (becomes an opening).
  • the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1' are simultaneously patterned using the mask portion and the upper electrodes 15U and 16U as an etching mask. Thereby, an upper transparent conductive layer and a lower metal layer M1 are obtained.
  • a portion of the upper transparent conductive film 19 'that is not covered with the mask portion is removed.
  • the entire upper transparent conductive film 19 ' may be removed in the antenna unit formation region.
  • portions of the first patch conductive film M1 'that are not covered with the upper electrodes 15U and 16U are removed.
  • the lower electrodes 15L and 16L are formed from the first patch conductive film M1 '.
  • the lower electrode 16L is in contact with the drain electrode 7D in the opening 12a. Further, the side surfaces of the upper electrodes 15U and 16U and the lower electrodes 15L and 16L are aligned with each other. In this manner, a patch electrode portion including the patch electrode 15 including the upper electrode 15U and the lower electrode 15L and the patch extending portion 16 including the upper electrode 16U and the lower electrode 16L is obtained.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p and the transfer terminal patch connection portion 15p are formed from the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1', respectively.
  • the transfer terminal patch connection portion 15p contacts the gate connection portion 3p in the opening 12p.
  • the side surfaces of the transfer terminal upper connection portion 19p and the transfer terminal patch connection portion 15p are aligned with each other.
  • the SG upper connection portion 19sg and the SG patch connection portion 15sg are formed in the source-gate connection portion formation region.
  • the SG patch connection portion 15sg is in contact with the source bus line SL in the opening 12sg (1), and in contact with the gate connection wiring 3sg in the opening 12sg (2) (not shown).
  • the side surfaces of the SG upper connection portion 19sg and the SG patch connection portion 15sg are aligned with each other.
  • the source terminal upper connection portion 19s and the source terminal patch connection portion 15s are formed.
  • the source terminal patch connection portion 15s is in contact with the gate connection wiring 3sg in the opening 12s.
  • the side surfaces of the source terminal upper connection portion 19s and the source terminal patch connection portion 15s are aligned with each other. In this way, the transfer terminal part PT, the source-gate connection part SG, and the source terminal part ST are obtained.
  • the CS terminal portion CT and the gate terminal portion GT can also be formed by the same method as the source terminal portion ST.
  • the second insulating layer 17 is formed on the patch metal layer and the upper transparent conductive layer. Thereafter, the second insulating layer 17 is etched by, for example, dry etching using a fluorine-based gas. Accordingly, as shown in FIG. 23B (n), the opening 18p exposing a part of the transfer terminal upper connection portion 19p is exposed in the transfer portion formation region, and the source terminal upper connection portion 19s is exposed in the terminal portion formation region. Opening 18s is formed. No opening is formed in a portion of the second insulating layer 17 located above the source-gate connection portion and the patch electrode portion. By covering the patch electrode portion with the second insulating layer 17, corrosion of the upper electrodes 15U and 16U of the patch electrode portion can be suppressed. In this way, the TFT substrate 107 is manufactured.
  • the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2 constituting the patch metal layer can be processed separately, the lower metal layer M1 is used to damage the wiring layer due to the etching of the upper metal layer M2. Can be suppressed. Further, since the lower metal layer M1 is processed simultaneously with the upper transparent conductive layer, the TFT substrate 107 having excellent reliability can be manufactured without increasing the number of photomasks.
  • an Al film is used as the main layer of the second patch conductive film M2 ', and an etching solution containing phosphoric acid, nitric acid and acetic acid is used for patterning the second patch conductive film M2'.
  • the second patch conductive film M2 ' can be patterned without removing the Ti film as the first patch conductive film M1'.
  • the materials for the first patch conductive film M1 'and the second patch conductive film M2' and the etching solution used for patterning the second patch conductive film M2 ' are not limited to the above examples.
  • an etching method that increases the etching selectivity of the material of the first patch conductive film M1 'and the second patch conductive film M2' may be applied.
  • a Cu film is used as the main layer of the second patch conductive film M2 'will be described.
  • a Ti film (thickness: 100 nm, for example) is formed as the first patch conductive film M1 ′
  • a Cu film (thickness: 480 nm, for example) is formed as the second patch conductive film M2 ′. May be.
  • the second patch conductive film M2 ' is patterned using an acid-based etching solution (for example, an etching solution containing hydrogen peroxide and nitric acid).
  • an ITO film (thickness: 70 nm, for example) is formed as the upper transparent conductive film 19 '. Instead, a laminated film of an ITO film (thickness: for example 70 nm) and a refractory metal film (thickness: for example 100 nm) may be formed. Subsequently, as shown in FIG. 23B (l), the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1' may be etched simultaneously.
  • an Ag film may be used as the main layer of the second patch conductive film M2 '.
  • a Ti film may be used as the first patch conductive film M1 '
  • an Ag film may be used as the main layer of the second patch conductive film M2'.
  • the second patch conductive film M2 ' is patterned using, for example, an etchant containing nitric acid. In this patterning step, the first patch conductive film M1 'remains without being removed. The subsequent steps are the same as described above.
  • the TFT substrate of Modification 1 is different from the TFT substrate 107 in that a transparent conductive portion 19a is formed between the patch electrode 15 and the second insulating layer 17.
  • the transparent conductive part 19a is formed in the upper transparent conductive layer.
  • FIG. 24 is a schematic plan view showing the TFT substrate 108 of the first modification.
  • FIGS. 25A to 25E are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 108, respectively.
  • FIG. 25A is a cross section of the antenna unit region U along the line AA ′ shown in FIG. 24, and
  • FIG. 25B is a cross-sectional view of the transfer terminal portion PT along the line BB ′ shown in FIG. 25C is a cross-sectional view of the source-gate connecting portion SG along the line CC ′ shown in FIG. 24, and
  • FIG. 25D is a source terminal portion taken along the line DD ′ shown in FIG.
  • FIG. 25E shows a cross section of the transfer terminal portion PT along the line EE ′ and the line FF ′ shown in FIG.
  • a schematic cross-sectional view of the source-gate connection portion SG and the source terminal portion ST along the line GG ′ shown in FIG. 24 is a cross-section along the line GG ′ in the TFT substrate 107 shown in FIG. 22B. Since it is the same, it abbreviate
  • each antenna unit region U includes a gate bus line GL and a source bus line SL formed on the dielectric substrate 1, a plurality of TFTs 10, and a first that covers the TFTs 10.
  • the insulating layer 11 includes a plurality of patch electrodes 15 formed on the first insulating layer 11, and a transparent conductive portion 19 a disposed on the patch electrode 15.
  • a transparent conductive portion 19a is provided on the patch electrode portion (patch electrode 15 and patch extension portion 16).
  • a second insulating layer 17 is formed on the patch electrode part and the transparent conductive part 19a so as to cover them.
  • the transparent conductive part 19a is formed using the same transparent conductive film as the source terminal upper connection part 19s and the like. That is, it is formed in the upper transparent conductive layer.
  • the transparent conductive portion 19a may cover the upper surfaces and side surfaces of the upper electrodes 15U and 16U in the patch electrode portion. In this example, when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1, the edges of the upper electrodes 15U and 16U are positioned inside the edges of the lower electrodes 15L and 16L.
  • the transparent conductive portion 19a is in contact with the upper surfaces and side surfaces of the upper electrodes 15U and 16U and portions of the upper surfaces of the lower electrodes 15L and 16L that do not overlap the upper electrodes 15U and 16U.
  • the side surfaces of the transparent conductive portion 19a and the side surfaces of the lower electrodes 15L and 16L are aligned.
  • Other configurations are the same as the configuration of the antenna unit region U in the TFT substrate 107.
  • the configuration of the source-gate connection portion SG, the transfer terminal portion PT, and the source terminal portion ST in the TFT substrate 108 is the same as that of the TFT substrate 107.
  • the upper electrodes 15U and 16U are protected by the two layers of the second insulating layer 17 and the transparent conductive portion 19a, the upper electrodes 15U and 16U are more corroded than the TFT substrate 107 described above. It can be effectively suppressed.
  • FIG. 26A to FIG. 26E are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 108. These drawings show cross sections corresponding to FIGS. 25A to 25E, respectively. Only the differences from the manufacturing method of the TFT substrate 107 will be described below.
  • a gate metal layer, a gate insulating layer 4, a TFT 10, a source metal layer, and a first insulating layer 11 are formed.
  • a first patch conductive film M1 'and a second patch conductive film M2' are formed, and the second patch conductive film M2 'is patterned to form an upper metal layer.
  • an upper transparent conductive film 19 ' is formed on the first patch conductive film M1' and the upper metal layer.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 107 is different in that a mask portion (also referred to as a “second mask portion”) 90a is formed in a region where the patch electrode is formed.
  • the mask part 90a is disposed so as to cover the upper electrodes 15U and 16U. That is, when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1, it is disposed on the region including the upper electrodes 15 U and 16 U and the vicinity thereof.
  • the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1' are simultaneously patterned using these mask portions as an etching mask. Thereby, an upper transparent conductive layer and a lower metal layer M1 are obtained.
  • portions of the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1' that are exposed from the mask portion 90a are removed.
  • the lower electrodes 15L and 16L are formed from the first patch conductive film M1 '
  • the transparent conductive portion 19a is formed from the upper transparent conductive film 19'.
  • the lower electrode 16L is in contact with the drain electrode 7D in the opening 12a. Further, the side surfaces of the transparent conductive portion 19a and the lower electrodes 15L and 16L are aligned with each other.
  • the patch electrode 15 including the upper electrode 15U and the lower electrode 15L, and the patch extension portion 16 including the upper electrode 16U and the lower electrode 16L are obtained.
  • the transparent conductive portion 19a and the lower electrodes 15L and 16L have a shape that is slightly larger than the upper electrodes 15U and 16U.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p and the transfer terminal patch connection portion 15p are formed from the upper transparent conductive film 19 'and the first patch conductive film M1', respectively.
  • the SG upper connection portion 19sg and the SG patch connection portion 15sg are formed in the source-gate connection portion formation region. In the source terminal portion formation region, the source terminal upper connection portion 19s and the source terminal patch connection portion 15s are formed.
  • the second insulating layer 17 is formed on the patch metal layer and the upper transparent conductive layer, and the second insulating layer 17 is etched. In this way, the TFT substrate 108 is manufactured.
  • the patch electrode 15 and the patch extension portion 16 have a laminated structure of the lower metal layer M1 and the upper metal layer M2, but only the patch electrode 15 has a laminated structure, and the patch extension portion 16 has the lower metal layer M1.
  • the portion of the second patch conductive film M2 ′ located in the region where the patch extension portion is formed is removed, and in the step of FIG.
  • the patch extending portion 16 may be patterned simultaneously with the patterning of 19 ′. In this case, a transparent conductive layer is formed on the patch extension portion 16.
  • the second insulating layer 17 has an opening (also referred to as “fifth opening”) 18a, and the patch electrode portion and the transparent conductive portion 19a are the second insulating layer.
  • the TFT substrate 108 is different from the TFT substrate 108 of Modification 1 in that it is not covered with the TFT 17. In the following description, differences from the TFT substrate 108 will be mainly described.
  • FIG. 27 is a schematic plan view showing the TFT substrate 109 of the second modification.
  • 28A to 28E are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 109, respectively.
  • FIG. 28A is a cross section of the antenna unit region U along the line AA ′ shown in FIG. 27, and
  • FIG. 28B is a cross-sectional view of the transfer terminal portion PT along the line BB ′ shown in FIG. 28C is a cross section of the source-gate connecting portion SG along the line CC ′ shown in FIG. 27, and
  • FIG. 28D is a source terminal portion along the line DD ′ shown in FIG.
  • FIG. 28E shows a cross section of the transfer terminal portion PT along the line EE ′ and the line FF ′ shown in FIG.
  • a schematic cross-sectional view of the source-gate connection portion SG and the source terminal portion ST along the line GG ′ shown in FIG. 27 is a cross-section along the line GG ′ in the TFT substrate 107 shown in FIG. 22B. Since it is similar, it abbreviate
  • each antenna unit region U includes a gate bus line GL and a source bus line SL formed on the dielectric substrate 1, a plurality of TFTs 10, and a first that covers the TFTs 10.
  • the insulating layer 11 includes a plurality of patch electrodes 15 formed on the first insulating layer 11, and a transparent conductive portion 19 a disposed on the patch electrode 15.
  • the structure of the patch electrode part and the transparent conductive part 19a is the same as the structure of the patch electrode part and the transparent conductive part 19a in Modification 1, for example.
  • the second insulating layer 17 has an opening 18a in the transmission / reception region R1.
  • the opening 18a of the second insulating layer 17 overlaps with a plurality of antenna unit regions U arranged in the transmission / reception region R1.
  • the antenna unit region U including the TFT 10 and the patch electrode portion is not covered with the second insulating layer 17.
  • the opening 18a may be disposed so as to overlap substantially the entire transmission / reception region R1. That is, substantially the entire transmission / reception region R1 may not be covered with the second insulating layer 17.
  • the patch electrode 15 is protected by the transparent conductive portion 19a that is a conductor and is not covered with the insulating layer. Therefore, for example, higher antenna performance than the TFT substrates 107 and 108 shown in FIGS. 21 and 24 can be realized.
  • 29 (a) to 29 (e) are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 109.
  • FIG. These drawings show cross sections corresponding to FIGS. 28A to 28E, respectively. Only the differences from the manufacturing method of the TFT substrate 108 will be described below.
  • a gate metal layer, a gate insulating layer 4, a TFT 10, a source metal layer and a first insulating layer 11, a patch metal layer, and an upper transparent conductive layer are formed.
  • the second insulating layer 17 is formed.
  • the second insulating layer 17 is etched.
  • the opening 18a is provided in the second insulating layer 17 so as to overlap the entire antenna unit region U in the transmission / reception region R1. In this way, the TFT substrate 109 is manufactured.
  • the second insulating layer 17 has an opening (fifth opening) 18a so as to overlap the patch electrode 15 in each antenna unit region U.
  • Other configurations are the same as those of the TFT substrate 109 of the second modification.
  • FIG. 30 is a schematic plan view showing the TFT substrate 110 of the third modification.
  • FIGS. 31A to 31E are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 110, respectively.
  • 31A is a cross-sectional view of the antenna unit region U along the line AA ′ shown in FIG. 30, and
  • FIG. 31B is a cross-sectional view of the transfer terminal portion PT along the line BB ′ shown in FIG. 31C is a cross-sectional view of the source-gate connecting portion SG along the line CC ′ shown in FIG. 30, and
  • FIG. 31D is a source taken along the line DD ′ shown in FIG.
  • FIG. 31E shows a cross section of the transfer terminal portion PT along the line EE ′ and the line FF ′ shown in FIG.
  • a schematic cross-sectional view of the source-gate connecting portion SG and the source terminal portion ST along the line GG ′ shown in FIG. 30 is a cross section taken along the line GG ′ in the TFT substrate 107 shown in FIG. 22B. Since it is the same, it abbreviate
  • the opening 18a of the second insulating layer 17 is disposed so as to overlap the patch electrode 15. Therefore, the patch electrode 15 is not covered with the second insulating layer 17.
  • the patch extension portion 16 may be covered with the second insulating layer 17.
  • the opening 18 a of the second insulating layer 17 is arranged so as to overlap with the patch electrode 15 and a part of the patch extension part 16 (a part located in the vicinity of the patch electrode 15).
  • the patch electrode 15 is protected by the transparent conductive portion 19a and is not covered with the insulating layer as in the second modification, and thus high antenna performance can be realized.
  • the region other than the patch electrode 15 in the antenna unit region U can be protected by the second insulating layer 17, it is possible to improve the antenna performance while ensuring high reliability.
  • FIG. 33 is a plan view showing an example of the arrangement of the patch electrode 15, the opening 18 a of the second insulating layer 17, and the slot 57.
  • the width of the opening 18a may be larger than the width s2 of the slot 57 and the width of the patch electrode 15 in the slot width direction.
  • FIGS. 31 (a) to 31 (e) are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 110.
  • FIG. These drawings respectively show cross sections corresponding to FIGS. 31 (a) to 31 (e). Only the differences from the manufacturing method of the TFT substrate 109 will be described below.
  • a gate metal layer, a gate insulating layer 4, a TFT 10, a source metal layer and a first insulating layer 11, a patch metal layer, and an upper transparent conductive layer are formed.
  • the second insulating layer 17 is formed.
  • the second insulating layer 17 is etched.
  • an opening 18a is provided in the second insulating layer 17 so as to overlap the patch electrode 15 and the portion located in the periphery thereof in each antenna unit region U. In this way, the TFT substrate 110 is manufactured.
  • the scanning antenna according to the embodiment of the present invention is accommodated in, for example, a plastic housing as necessary. It is preferable to use a material having a small dielectric constant ⁇ M that does not affect microwave transmission and reception for the housing. Moreover, you may provide a through-hole in the part corresponding to transmission / reception area
  • the light shielding structure propagates through the dielectric substrate 1 and / or 51 from the side surface of the dielectric substrate 1 of the TFT substrate 101 and / or the dielectric substrate 51 of the slot substrate 201 and shields light incident on the liquid crystal layer. Provide as follows.
  • Some liquid crystal materials having a large dielectric anisotropy ⁇ M are prone to light degradation, and it is preferable to shield not only ultraviolet rays but also short-wavelength blue light in visible light.
  • the light shielding structure can be easily formed at a necessary location by using a light shielding tape such as a black adhesive tape.
  • the embodiment according to the present invention is used for, for example, a scanning antenna for satellite communication or satellite broadcasting mounted on a mobile body (for example, a ship, an aircraft, an automobile) and an inspection thereof.
  • a scanning antenna for satellite communication or satellite broadcasting mounted on a mobile body (for example, a ship, an aircraft, an automobile) and an inspection thereof.

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Abstract

TFT基板(107)は、TFT(10)、パッチメタル層内に形成されたパッチ電極(15)、およびゲートメタル層内に形成されたゲート接続配線(3sg)を備え、パッチメタル層は、高融点金属を含む下部メタル層(M1)とCu、AlまたはAgを含む上部メタル層(M2)とを含む積層構造を有する第1部分と、下部メタル層を含み且つ上部メタル層を含まない第2部分とを有しており、第1部分はパッチ電極(15)を含み、第2部分はソースバスライン(SL)とゲート接続配線(3sg)とを電気的に接続する第1パッチ接続部(15sg)を含み、第1パッチ接続部(15sg)は、第1絶縁層に設けられた第1開口部(12sg(1))内でソースバスラインと接し、かつ、ゲート絶縁層および第1絶縁層に設けられた第2開口部(12sg(2))内でゲート接続配線(3sg)と接している。

Description

TFT基板、TFT基板を備えた走査アンテナ、およびTFT基板の製造方法
 本発明は、走査アンテナに関し、特に、アンテナ単位(「素子アンテナ」ということもある。)が液晶容量を有する走査アンテナ(「液晶アレイアンテナ」ということもある。)およびその製造方法に関する。
 移動体通信や衛星放送用のアンテナは、ビームの方向を変えられる(「ビーム走査」または「ビームステアリング」と言われる。)機能を必要とする。このような機能を有するアンテナ(以下、「走査アンテナ(scanned antenna)」という。)として、アンテナ単位を備えるフェイズドアレイアンテナが知られている。しかしながら、従来のフェイズドアレイアンテナは高価であり、民生品への普及の障害となっている。特に、アンテナ単位の数が増えると、コストが著しく上昇する。
 そこで、液晶材料(ネマチック液晶、高分子分散液晶を含む)の大きな誘電異方性(複屈折率)を利用した走査アンテナが提案されている(特許文献1~5および非特許文献1)。液晶材料の誘電率は周波数分散を有するので、本明細書において、マイクロ波の周波数帯における誘電率(「マイクロ波に対する誘電率」ということもある。)を特に「誘電率M(εM)」と表記することにする。
 特許文献3および非特許文献1には、液晶表示装置(以下、「LCD」という。)の技術を利用することによって低価格な走査アンテナが得られると記載されている。
特開2007-116573号公報 特開2007-295044号公報 特表2009-538565号公報 特表2013-539949号公報 国際公開第2015/126550号
R. A. Stevenson et al., "Rethinking Wireless Communications:Advanced Antenna Design using LCD Technology", SID 2015 DIGEST, pp.827-830. M. ANDO et al., "A Radial Line Slot Antenna for 12GHz Satellite TV Reception", IEEE Transactions of Antennas and Propagation, Vol. AP-33, No.12, pp. 1347-1353 (1985).
 上述したように、LCD技術を適用することによって低価格な走査アンテナを実現すると言うアイデアは知られてはいるものの、LCD技術を利用した走査アンテナの構造、その製造方法、およびその駆動方法を具体的に記載した文献はない。
 そこで、本発明は、従来のLCDの製造技術を利用して量産することが可能な走査アンテナおよびその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の一実施形態のTFT基板は、複数のアンテナ単位領域を含む送受信領域と、前記送受信領域以外の領域に位置する非送受信領域とを含み、前記複数のアンテナ単位領域のそれぞれは、TFTと、前記TFTのドレイン電極に電気的に接続されたパッチ電極とを含む、TFT基板であって、誘電体基板と、前記誘電体基板に支持された、複数のゲートバスラインを含むゲートメタル層と、前記ゲートメタル層上に配置されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に配置され、かつ、複数のソースバスラインを含むソースメタル層と、前記ソースメタル層上に配置された第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に配置され、かつ、前記パッチ電極を含むパッチメタル層とを有し、前記TFTのソース電極は前記複数のソースバスラインの1つに電気的に接続され、前記TFTのゲート電極は前記複数のゲートバスラインの1つに電気的に接続され、前記ゲートメタル層は、前記非送受信領域に配置され、かつ、前記複数のゲートバスラインとは電気的に分離された複数のゲート接続配線をさらに含み、前記パッチメタル層は、高融点金属を含む下部メタル層と、前記下部メタル層上に配置された、Cu、AlまたはAgを含む上部メタル層とを含み、前記パッチメタル層は、前記下部メタル層および前記上部メタル層を含む積層構造を有する第1部分と、前記下部メタル層を含み、かつ、前記上部メタル層を含まない第2部分とを有しており、前記パッチメタル層の前記第1部分は、前記パッチ電極を含み、前記パッチメタル層の前記第2部分は、前記複数のソースバスラインの1つと、前記複数のゲート接続配線の1つとを電気的に接続する第1パッチ接続部を含み、前記第1パッチ接続部は、前記第1絶縁層に設けられた第1開口部内で前記複数のソースバスライン前記1つと接し、かつ、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に設けられた第2開口部内で前記複数のゲート接続配線の1つと接している。
 ある実施形態において、上記TFT基板は、前記パッチメタル層上に配置され、かつ、端子用上部接続部を含む上部透明導電層と、前記上部透明導電層上に配置された第2絶縁層とをさらに有する。
 ある実施形態において、前記上部透明導電層は、前記第1パッチ接続部上に、前記第1パッチ接続部の上面と接するように配置された第1透明接続部を含む。
 ある実施形態において、前記第1パッチ接続部の側面と前記第1透明接続部の側面とは整合している。
 ある実施形態において、前記パッチメタル層の前記第2部分は、前記非送受信領域に位置する第2パッチ接続部をさらに含み、前記非送受信領域に配置されたソース端子部をさらに有し、前記ソース端子部において、前記第2パッチ接続部は、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に設けられた第3開口部内で前記複数のゲート接続配線のいずれかと接し、前記端子用上部接続部は、前記第2パッチ接続部上に、前記第2パッチ接続部の上面と接して配置されており、前記端子用上部接続部上には前記第2絶縁層が配置されており、前記第2絶縁層は、前記端子用上部接続部の一部を露出する第4開口部を有する。
 ある実施形態において、前記パッチ電極は、前記下部メタル層に形成された下部電極と、前記上部メタル層に形成された上部電極とを含み、前記パッチ電極の側面において、前記下部電極および前記上部電極の側面は整合している。
 ある実施形態において、前記第2絶縁層は、前記パッチ電極の上面および側面と接している。
 ある実施形態において、前記上部透明導電層は、前記パッチ電極上に配置された透明導電部をさらに含む。
 ある実施形態において、前記パッチ電極は、前記下部メタル層に形成された下部電極と、前記上部メタル層に形成された上部電極とを含み、前記透明導電部は、前記上部電極の上面および側面と接している。
 ある実施形態において、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記上部電極のエッジは前記下部電極のエッジの内側に位置し、前記透明導電部および前記下部電極は、前記上部電極の周囲で互いに接し、かつ、前記透明導電部および前記下部電極の側面は整合している。
 ある実施形態において、前記パッチ電極および前記透明導電部は、前記第2絶縁層で覆われている。
 ある実施形態において、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記第2絶縁層は、少なくとも前記パッチ電極と重なるように配置された第5開口部を有する。
 本発明の一実施形態の走査アンテナは、上記のいずれかに記載のTFT基板と、前記TFT基板と対向するように配置されたスロット基板と、前記TFT基板と前記スロット基板との間に設けられた液晶層と、前記スロット基板の前記液晶層と反対側の表面に誘電体層を介して対向するように配置された反射導電板とを備え、前記スロット基板は、他の誘電体基板と、前記他の誘電体基板の前記液晶層側の表面に形成されたスロット電極とを有し、前記スロット電極は複数のスロットを有し、前記複数のスロットは、前記TFT基板の前記複数のアンテナ単位領域における前記パッチ電極に対応して配置されている。
 本発明の一実施形態のTFT基板の製造方法は、上記のいずれかに記載のTFT基板の製造方法であって、(a)前記誘電体基板上に前記ゲートメタル層、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層を形成する工程と、(b)前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に前記複数のゲート接続配線の前記1つの一部を露出する前記第2開口部を形成するとともに、前記第1絶縁層に前記複数のソースバスラインの前記1つの一部を露出する前記第1開口部を形成する工程と、(c)前記工程(b)の後に、前記第1絶縁層の上、前記第1開口部内および前記第2開口部内に、前記下部メタル層となる第1パッチ用導電膜を形成し、次いで、前記第1パッチ用導電膜上に、前記上部メタル層となる第2パッチ用導電膜を形成する工程と、(d)前記第2パッチ用導電膜のパターニングを行うことにより、前記パッチ電極の上層となる上部電極を含む前記上部メタル層を形成する工程であって、前記第1パッチ用導電膜のうち前記第1開口部内に位置する部分の少なくとも一部および前記第2開口部内に位置する部分の少なくとも一部が露出される、工程と、(e)前記第1パッチ用導電膜および前記上部メタル層の上に、前記上部透明導電層となる透明導電膜を形成する工程と、(f)前記透明導電膜および前記第1パッチ用導電膜のパターニングを同時に行う工程であって、これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が得られ、前記透明導電膜から前記第1パッチ接続部上に位置する前記第1透明接続部が得られる工程と、(g)前記上部透明導電層上に前記第2絶縁層を形成する工程とを包含する。
 ある実施形態において、前記工程(f)は、前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記第1開口部および前記第2開口部を覆うように配置された第1マスク部と、前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記上部電極を覆うように配置された第2マスク部とを含むマスク層を前記透明導電膜上に形成する工程と、前記第1マスク部および前記第2マスク部を用いて、前記第1パッチ用導電膜および前記透明導電膜のエッチングを行う工程とを包含し、これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が形成され、前記透明導電膜から前記上部電極を覆う透明導電部および前記第1透明接続部が形成される。
 ある実施形態において、前記工程(f)は、前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記第1開口部および第2開口部を覆うように配置された第1マスク部を含むマスク層を前記透明導電膜上に形成する工程であって、前記マスク層は前記パッチ電極が位置する領域上に開口部を有する、工程と、前記第1マスク部と前記上部電極とをエッチングマスクとして用いて、前記第1パッチ用導電膜および前記透明導電膜のエッチングを行う工程とを包含し、これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が形成され、前記透明導電膜から前記第1透明接続部が形成され、前記透明導電膜のうち前記上部電極上に位置する部分は除去される。
 本発明のある実施形態によると、従来のLCDの製造技術を利用して量産することが可能な走査アンテナおよびその製造方法が提供される。
第1の実施形態の走査アンテナ1000の一部を模式的に示す断面図である。 (a)および(b)は、それぞれ、走査アンテナ1000におけるTFT基板101およびスロット基板201を示す模式的な平面図である。 (a)および(b)は、それぞれ、TFT基板101のアンテナ単位領域Uを模式的に示す断面図および平面図である。 (a)~(c)は、それぞれ、TFT基板101のゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを模式的に示す断面図である。 TFT基板101の製造工程の一例を示す図である。 スロット基板201におけるアンテナ単位領域Uおよび端子部ITを模式的に示す断面図である。 TFT基板101およびスロット基板201におけるトランスファー部を説明するための模式的な断面図である。 (a)~(c)は、それぞれ、第2の実施形態におけるTFT基板102のゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを示す断面図である。 TFT基板102の製造工程の一例を示す図である。 (a)~(c)は、それぞれ、第3の実施形態におけるTFT基板103のゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを示す断面図である。 TFT基板103の製造工程の一例を示す図である。 TFT基板103およびスロット基板203におけるトランスファー部を説明するための模式的な断面図である。 (a)は、ヒーター用抵抗膜68を有するTFT基板104の模式的な平面図であり、(b)はスロット57およびパッチ電極15のサイズを説明するための模式的な平面図である。 (a)および(b)は、抵抗加熱構造80aおよび80bの模式的な構造と電流の分布を示す図である。 (a)~(c)は、抵抗加熱構造80c~80eの模式的な構造と電流の分布を示す図である。 (a)は、ヒーター用抵抗膜68を有する液晶パネル100Paの模式的な断面図であり、(b)は、ヒーター用抵抗膜68を有する液晶パネル100Pbの模式的な断面図である。 本発明の実施形態による走査アンテナの1つのアンテナ単位の等価回路を示す図である。 (a)~(c)、(e)~(g)は、実施形態の走査アンテナの駆動に用いられる各信号の波形の例を示す図であり、(d)は、ドット反転駆動を行っているLCDパネルの表示信号の波形を示す図である。 (a)~(e)は、実施形態の走査アンテナの駆動に用いられる各信号の波形の他の例を示す図である。 (a)~(e)は、実施形態の走査アンテナの駆動に用いられる各信号の波形のさらに他の例を示す図である。 第4の実施形態におけるTFT基板107を例示する模式的な平面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板107の模式的な断面図である。 TFT基板107におけるソースーゲート接続部SGおよびソース端子部STの模式的な断面図である。 (a)~(i)は、それぞれ、TFT基板107の製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。 (j)~(n)は、それぞれ、TFT基板107の製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。 第4の実施形態における変形例1のTFT基板108を例示する模式的な平面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板108の模式的な断面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板108の製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。 第4の実施形態における変形例2のTFT基板109を例示する模式的な平面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板109の模式的な断面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板109の製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。 第4の実施形態における変形例3のTFT基板110を例示する模式的な平面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板110の模式的な断面図である。 (a)~(e)は、それぞれ、TFT基板110の製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。 パッチ電極15、第2絶縁層17の開口部18a、およびスロット57の配置の一例を示す平面図である。 (a)は、従来のLCD900の構造を示す模式図であり、(b)はLCDパネル900aの模式的な断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態による走査アンテナおよびその製造方法を説明する。以下の説明においては、まず、公知のTFT型LCD(以下、「TFT-LCD」という。)の構造および製造方法を説明する。ただし、LCDの技術分野で周知の事項については説明を省略することがある。TFT-LCDの基本的な技術については、例えば、Liquid Crystals, Applications and Uses, Vol. 1-3(Editor: Birenda Bahadur, Publisher: World Scientific Pub Co Inc)などを参照されたい。参考のために、上記の文献の開示内容の全てを本明細書に援用する。
 図34(a)および(b)を参照して、典型的な透過型のTFT-LCD(以下、単に「LCD」という。)900の構造および動作を説明する。ここでは、液晶層の厚さ方向に電圧を印加する縦電界モード(例えば、TNモードや垂直配向モード)のLCD900を例示する。LCDの液晶容量に印加される電圧のフレーム周波数(典型的には極性反転周波数の2倍)は例えば4倍速駆動でも240Hzであり、LCDの液晶容量の誘電体層としての液晶層の誘電率εは、マイクロ波(例えば、衛星放送やKuバンド(12~18GHz)、Kバンド(18~26GHz)、Kaバンド(26~40GHz))に対する誘電率M(εM)と異なる。
 図34(a)に模式的に示すように、透過型のLCD900は、液晶表示パネル900aと、制御回路CNTLと、バックライト(不図示)と、電源回路(不図示)などを備えている。液晶表示パネル900aは、液晶表示セルLCCと、ゲートドライバGDおよびソースドライバSDを含む駆動回路とを含む。駆動回路は、例えば、液晶表示セルLCCのTFT基板910に実装されてもよいし、駆動回路の一部または全部は、TFT基板910に一体化(モノリシック化)されてもよい。
 図34(b)に、LCD900が有する液晶表示パネル(以下、「LCDパネル」という。)900aの模式的に断面図を示す。LCDパネル900aは、TFT基板910と、対向基板920と、これらの間に設けられた液晶層930とを有している。TFT基板910および対向基板920は、いずれもガラス基板などの透明基板911、921を有している。透明基板911、921としては、ガラス基板の他、プラスチック基板が用いられることもある。プラスチック基板は、例えば、透明な樹脂(例えばポリエステル)とガラス繊維(例えば不織布)で形成される。
 LCDパネル900aの表示領域DRは、マトリクス状に配列された画素Pによって構成されている。表示領域DRの周辺には表示に寄与しない額縁領域FRが形成されている。液晶材料は表示領域DRを包囲するように形成されたシール部(不図示)によって表示領域DR内に封止されている。シール部は、例えば、紫外線硬化性樹脂とスペーサ(例えば樹脂ビーズまたはシリカビーズ)とを含むシール材を硬化させることによって形成され、TFT基板910と対向基板920とを互いに接着、固定する。シール材中のスペーサは、TFT基板910と対向基板920との間隙、すなわち液晶層930の厚さを一定に制御する。液晶層930の厚さの面内ばらつきを抑制するために、表示領域DR内の遮光される部分(例えば配線上)に、柱状スペーサが紫外線硬化性樹脂を用いて形成される。近年、液晶テレビやスマートフォン用のLCDパネルに見られるように、表示に寄与しない額縁領域FRの幅は非常に狭くなっている。
 TFT基板910では、透明基板911上に、TFT912、ゲートバスライン(走査線)GL、ソースバスライン(表示信号線)SL、画素電極914、補助容量電極(不図示)、CSバスライン(補助容量線)(不図示)が形成されている。CSバスラインはゲートバスラインと平行に設けられる。あるいは、次段のゲートバスラインをCSバスラインとして用いることもある(CSオンゲート構造)。
 画素電極914は、液晶の配向を制御する配向膜(例えばポリイミド膜)に覆われている。配向膜は、液晶層930と接するように設けられる。TFT基板910はバックライト側(観察者とは反対側)に配置されることが多い。
 対向基板920は、液晶層930の観察者側に配置されることが多い。対向基板920は、透明基板921上に、カラーフィルタ層(不図示)と、対向電極924と、配向膜(不図示)とを有している。対向電極924は、表示領域DRを構成する複数の画素Pに共通に設けられるので、共通電極とも呼ばれる。カラーフィルタ層は、画素P毎に設けられるカラーフィルタ(例えば、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ)と、表示に不要な光を遮光するためのブラックマトリクス(遮光層)とを含む。ブラックマトリクスは、例えば、表示領域DR内の画素Pの間、および額縁領域FRを遮光するように配置される。
 TFT基板910の画素電極914と、対向基板920の対向電極924と、これらの間の液晶層930が、液晶容量Clcを構成する。個々の液晶容量が画素に対応する。液晶容量Clcに印加された電圧を保持するために(いわゆる電圧保持率を高くするために)、液晶容量Clcと電気的に並列に接続された補助容量CSが形成されている。補助容量CSは、典型的には、画素電極914と同電位とされる電極と、無機絶縁層(例えばゲート絶縁層(SiO2層))と、CSバスラインに接続された補助容量電極とで構成される。CSバスラインからは、典型的には、対向電極924と同じ共通電圧が供給される。
 液晶容量Clcに印加された電圧(実効電圧)が低下する要因としては、(1)液晶容量Clcの容量値CClcと、抵抗値Rとの積であるCR時定数に基づくもの、(2)液晶材料中に含まれるイオン性不純物に起因する界面分極、および/または、液晶分子の配向分極などがある。これらのうち、液晶容量ClcのCR時定数による寄与が大きく、液晶容量Clcに電気的に並列に接続された補助容量CSを設けることによって、CR時定数を大きくすることができる。なお、液晶容量Clcの誘電体層である液晶層930の体積抵抗率は、汎用されているネマチック液晶材料の場合、1012Ω・cmのオーダを超えている。
 画素電極914に供給される表示信号は、ゲートバスラインGLにゲートドライバGDから供給される走査信号によって選択されたTFT912がオン状態となったときに、そのTFT912に接続されているソースバスラインSLに供給されている表示信号である。したがって、あるゲートバスラインGLに接続されているTFT912が同時にオン状態となり、その時に、その行の画素PのそれぞれのTFT912に接続されているソースバスラインSLから対応する表示信号が供給される。この動作を、1行目(例えば表示面の最上行)からm行目(例えば表示面の最下行)まで順次に行うことによって、m行の画素行で構成された表示領域DRに1枚の画像(フレーム)が書き込まれ、表示される。画素Pがm行n列にマトリクス状に配列されているとすると、ソースバスラインSLは各画素列に対応して少なくとも1本、合計で少なくともn本設けられる。
 このような走査は線順次走査と呼ばれ、1つの画素行が選択されて、次の行が選択されるまでの時間は水平走査期間(1H)と呼ばれ、ある行が選択され、再びその行が選択されるまでの時間は垂直走査期間(1V)またはフレームと呼ばれる。なお、一般に、1V(または1フレーム)は、m本の画素行を全て選択する期間m・Hに、ブランキング期間を加えたものとなる。
 例えば、入力映像信号がNTSC信号の場合、従来のLCDパネルの1V(=1フレーム)は、1/60sec(16.7msec)であった。NTSC信号はインターレス信号であり、フレーム周波数は30Hzで、フィールド周波数は60Hzであるが、LCDパネルにおいては各フィールドで全ての画素に表示信号を供給する必要があるので、1V=(1/60)secで駆動する(60Hz駆動)。なお、近年では、動画表示特性を改善するために、2倍速駆動(120Hz駆動、1V=(1/120)sec)で駆動されるLCDパネルや、3D表示のために4倍速(240Hz駆動、1V=(1/240)sec)で駆動されるLCDパネルもある。
 液晶層930に直流電圧が印加されると実効電圧が低下し、画素Pの輝度が低下する。この実効電圧の低下には、上記の界面分極および/または配向分極の寄与があるので、補助容量CSを設けても完全に防止することは難しい。例えば、ある中間階調に対応する表示信号を全ての画素にフレーム毎に書き込むと、フレーム毎に輝度が変動し、フリッカーとして観察される。また、液晶層930に長時間にわたって直流電圧が印加されると液晶材料の電気分解が起こることがある。また、不純物イオンが片側の電極に偏析し、液晶層に実効的な電圧が印加されなくなり、液晶分子が動かなくなることもある。これらを防止するために、LCDパネル900aはいわゆる、交流駆動される。典型的には、表示信号の極性を1フレーム毎(1垂直走査期間毎)に反転する、フレーム反転駆動が行われる。例えば、従来のLCDパネルでは、1/60sec毎に極性反転が行われている(極性反転の周期は30Hz)。
 また、1フレーム内においても印加される電圧の極性の異なる画素を均一に分布させるために、ドット反転駆動またはライン反転駆動などが行われている。これは、正極性と負極性とで、液晶層に印加される実効電圧の大きさを完全に一致させることが難しいからである。例えば、液晶材料の体積抵抗率が1012Ω・cmのオーダ超であれば、1/60sec毎に、ドット反転またはライン反転駆動を行えば、フリッカーはほとんど視認されない。
 LCDパネル900aにおける走査信号および表示信号は、制御回路CNTLからゲートドライバGDおよびソースドライバSDに供給される信号に基づいて、ゲートドライバGDおよびソースドライバSDからゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLにそれぞれ供給される。例えば、ゲートドライバGDおよびソースドライバSDは、それぞれ、TFT基板910に設けられた対応する端子に接続されている。ゲートドライバGDおよびソースドライバSDは、例えば、ドライバICとしてTFT基板910の額縁領域FRに実装されることもあるし、TFT基板910の額縁領域FRにモノリシックに形成されることもある。
 対向基板920の対向電極924は、トランスファー(転移)と呼ばれる導電部(不図示)を介して、TFT基板910の端子(不図示)に電気的に接続される。トランスファーは、例えば、シール部と重なるように、あるいは、シール部の一部に導電性を付与することによって形成される。額縁領域FRを狭くするためである。対向電極924には、制御回路CNTLから、直接または間接的に共通電圧が供給される。典型的には、共通電圧は、上述したように、CSバスラインにも供給される。
 [走査アンテナの基本構造]
 液晶材料の大きな誘電率M(εM)の異方性(複屈折率)を利用したアンテナ単位を用いた走査アンテナは、LCDパネルの画素に対応付けられるアンテナ単位の各液晶層に印加する電圧を制御し、各アンテナ単位の液晶層の実効的な誘電率M(εM)を変化させることによって、静電容量の異なるアンテナ単位で2次元的なパターンを形成する(LCDによる画像の表示に対応する。)。アンテナから出射される、または、アンテナによって受信される電磁波(例えば、マイクロ波)には、各アンテナ単位の静電容量に応じた位相差が与えられ、静電容量の異なるアンテナ単位によって形成された2次元的なパターンに応じて、特定の方向に強い指向性を有することになる(ビーム走査)。例えば、アンテナから出射される電磁波は、入力電磁波が各アンテナ単位に入射し、各アンテナ単位で散乱された結果得られる球面波を、各アンテナ単位によって与えられる位相差を考慮して積分することによって得られる。各アンテナ単位が、「フェイズシフター:phase shifter」として機能していると考えることもできる。液晶材料を用いた走査アンテナの基本的な構造および動作原理については、特許文献1~4および非特許文献1、2を参照されたい。非特許文献2は、らせん状のスロットが配列された走査アンテナの基本的な構造を開示している。参考のために、特許文献1~4および非特許文献1、2の開示内容の全てを本明細書に援用する。
 なお、本発明の実施形態による走査アンテナにおけるアンテナ単位はLCDパネルの画素に類似してはいるものの、LCDパネルの画素の構造とは異なっているし、複数のアンテナ単位の配列もLCDパネルにおける画素の配列とは異なっている。後に詳細に説明する第1の実施形態の走査アンテナ1000を示す図1を参照して、本発明の実施形態による走査アンテナの基本構造を説明する。走査アンテナ1000は、スロットが同心円状に配列されたラジアルインラインスロットアンテナであるが、本発明の実施形態による走査アンテナはこれに限られず、例えば、スロットの配列は、公知の種々の配列であってよい。特に、スロットおよび/またはアンテナ単位の配列について、特許文献5の全ての開示内容を参考のために本明細書に援用する。
 図1は、本実施形態の走査アンテナ1000の一部を模式的に示す断面図であり、同心円状に配列されたスロットの中心近傍に設けられた給電ピン72(図2(b)参照)から半径方向に沿った断面の一部を模式的に示す。
 走査アンテナ1000は、TFT基板101と、スロット基板201と、これらの間に配置された液晶層LCと、スロット基板201と、空気層54を介して対向するように配置された反射導電板65とを備えている。走査アンテナ1000は、TFT基板101側からマイクロ波を送受信する。
 TFT基板101は、ガラス基板などの誘電体基板1と、誘電体基板1上に形成された複数のパッチ電極15と、複数のTFT10とを有している。各パッチ電極15は、対応するTFT10に接続されている。各TFT10は、ゲートバスラインとソースバスラインとに接続されている。
 スロット基板201は、ガラス基板などの誘電体基板51と、誘電体基板51の液晶層LC側に形成されたスロット電極55とを有している。スロット電極55は複数のスロット57を有している。
 スロット基板201と、空気層54を介して対向するように反射導電板65が配置されている。空気層54に代えて、マイクロ波に対する誘電率Mが小さい誘電体(例えば、PTFEなどのフッ素樹脂)で形成された層を用いることができる。スロット電極55と反射導電板65と、これらの間の誘電体基板51および空気層54とが導波路301として機能する。
 パッチ電極15と、スロット57を含むスロット電極55の部分と、これらの間の液晶層LCとがアンテナ単位Uを構成する。各アンテナ単位Uにおいて、1つのパッチ電極15が1つのスロット57を含むスロット電極55の部分と液晶層LCを介して対向しており、液晶容量を構成している。パッチ電極15とスロット電極55とが液晶層LCを介して対向する構造は、図34に示したLCDパネル900aの画素電極914と対向電極924とが液晶層930を介して対向する構造と似ている。すなわち、走査アンテナ1000のアンテナ単位Uと、LCDパネル900aにおける画素Pとは似た構成を有している。また、アンテナ単位は、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量(図13(a)、図17参照)を有している点でもLCDパネル900aにおける画素Pと似た構成を有している。しかしながら、走査アンテナ1000は、LCDパネル900aと多くの相違点を有している。
 まず、走査アンテナ1000の誘電体基板1、51に求められる性能は、LCDパネルの基板に求められる性能と異なる。
 一般にLCDパネルには、可視光に透明な基板が用いられ、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板が用いられる。反射型のLCDパネルにおいては、背面側の基板には透明性が必要ないので、半導体基板が用いられることもある。これに対し、アンテナ用の誘電体基板1、51としては、マイクロ波に対する誘電損失(マイクロ波に対する誘電正接をtanδMと表すことにする。)が小さいことが好ましい。誘電体基板1、51のtanδMは、概ね0.03以下であることが好ましく、0.01以下がさらに好ましい。具体的には、ガラス基板またはプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板はプラスチック基板よりも寸法安定性、耐熱性に優れ、TFT、配線、電極等の回路要素をLCD技術を用いて形成するのに適している。例えば、導波路を形成する材料が空気とガラスである場合、ガラスの方が上記誘電損失が大きいため、ガラスがより薄い方が導波ロスを減らすことができるとの観点から、好ましくは400μm以下であり、300μm以下がさらに好ましい。下限は特になく、製造プロセスにおいて、割れることなくハンドリングできればよい。
 電極に用いられる導電材料も異なる。LCDパネルの画素電極や対向電極には透明導電膜としてITO膜が用いられることが多い。しかしながら、ITOはマイクロ波に対するtanδMが大きく、アンテナにおける導電層として用いることができない。スロット電極55は、反射導電板65とともに導波路301の壁として機能する。したがって、導波路301の壁におけるマイクロ波の透過を抑制するためには、導波路301の壁の厚さ、すなわち、金属層(Cu層またはAl層)の厚さは大きいことが好ましい。金属層の厚さが表皮深さの3倍であれば、電磁波は1/20(-26dB)に減衰され、5倍であれば1/150(-43dB)程度に減衰されることが知られている。したがって、金属層の厚さが表皮深さの5倍であれば、電磁波の透過率を1%に低減することができる。例えば、10GHzのマイクロ波に対しては、厚さが3.3μm以上のCu層、および厚さが4.0μm以上のAl層を用いると、マイクロ波を1/150まで低減することができる。また、30GHzのマイクロ波に対しては、厚さが1.9μm以上のCu層、および厚さが2.3μm以上のAl層を用いると、マイクロ波を1/150まで低減することができる。このように、スロット電極55は、比較的厚いCu層またはAl層で形成することが好ましい。Cu層またはAl層の厚さに上限は特になく、成膜時間やコストを考慮して、適宜設定され得る。Cu層を用いると、Al層を用いるよりも薄くできるという利点が得られる。比較的厚いCu層またはAl層の形成は、LCDの製造プロセスで用いられる薄膜堆積法だけでなく、Cu箔またはAl箔を基板に貼り付ける等、他の方法を採用することもできる。金属層の厚さは、例えば、2μm以上30μm以下である。薄膜堆積法を用いて形成する場合、金属層の厚さは5μm以下であることが好ましい。なお、反射導電板65は、例えば、厚さが数mmのアルミニウム板、銅板などを用いることができる。
 パッチ電極15は、スロット電極55のように導波路301を構成する訳ではないので、スロット電極55よりも厚さが小さいCu層またはAl層を用いることができる。ただし、スロット電極55のスロット57付近の自由電子の振動がパッチ電極15内の自由電子の振動を誘起する際に熱に変わるロスを避けるために、抵抗が低い方が好ましい。量産性の観点からはCu層よりもAl層を用いることが好ましく、Al層の厚さは例えば0.3μm以上2μm以下が好ましい。
 また、アンテナ単位Uの配列ピッチは、画素ピッチと大きく異なる。例えば、12GHz(Ku band)のマイクロ波用のアンテナを考えると、波長λは、例えば25mmである。そうすると、特許文献4に記載されているように、アンテナ単位Uのピッチはλ/4以下および/またはλ/5以下であるので、6.25mm以下および/または5mm以下ということになる。これはLCDパネルの画素のピッチと比べて10倍以上大きい。したがって、アンテナ単位Uの長さおよび幅もLCDパネルの画素長さおよび幅よりも約10倍大きいことになる。
 もちろん、アンテナ単位Uの配列はLCDパネルにおける画素の配列と異なり得る。ここでは、同心円状に配列した例(例えば、特開2002-217640号公報参照)を示すが、これに限られず、例えば、非特許文献2に記載されているように、らせん状に配列されてもよい。さらに、特許文献4に記載されているようにマトリクス状に配列してもよい。
 走査アンテナ1000の液晶層LCの液晶材料に求められる特性は、LCDパネルの液晶材料に求められる特性と異なる。LCDパネルは画素の液晶層の屈折率変化によって、可視光(波長380nm~830nm)の偏光に位相差を与えることによって、偏光状態を変化させる(例えば、直線偏光の偏光軸方向を回転させる、または、円偏光の円偏光度を変化させる)ことによって、表示を行う。これに対して実施形態による走査アンテナ1000は、アンテナ単位Uが有する液晶容量の静電容量値を変化させることによって、各パッチ電極から励振(再輻射)されるマイクロ波の位相を変化させる。したがって、液晶層は、マイクロ波に対する誘電率M(εM)の異方性(ΔεM)が大きいことが好ましく、tanδMは小さいことが好ましい。例えば、M. Wittek et al., SID 2015 DIGESTpp.824-826に記載のΔεMが4以上で、tanδMが0.02以下(いずれも19Gzの値)を好適に用いることができる。この他、九鬼、高分子55巻8月号pp.599-602(2006)に記載のΔεMが0.4以上、tanδMが0.04以下の液晶材料を用いることができる。
 一般に液晶材料の誘電率は周波数分散を有するが、マイクロ波に対する誘電異方性ΔεMは、可視光に対する屈折率異方性Δnと正の相関がある。したがって、マイクロ波に対するアンテナ単位用の液晶材料は、可視光に対する屈折率異方性Δnが大きい材料が好ましいと言える。LCD用の液晶材料の屈折率異方性Δnは550nmの光に対する屈折率異方性で評価される。ここでも550nmの光に対するΔn(複屈折率)を指標に用いると、Δnが0.3以上、好ましくは0.4以上のネマチック液晶が、マイクロ波に対するアンテナ単位用に用いられる。Δnに特に上限はない。ただし、Δnが大きい液晶材料は極性が強い傾向にあるので、信頼性を低下させる恐れがある。信頼性の観点からは、Δnは0.4以下であることが好ましい。液晶層の厚さは、例えば、1μm~500μmである。
 以下、本発明の実施形態による走査アンテナの構造および製造方法をより詳細に説明する。
 (第1の実施形態)
 まず、図1および図2を参照する。図1は詳述した様に走査アンテナ1000の中心付近の模式的な部分断面図であり、図2(a)および(b)は、それぞれ、走査アンテナ1000におけるTFT基板101およびスロット基板201を示す模式的な平面図である。
 走査アンテナ1000は2次元に配列された複数のアンテナ単位Uを有しており、ここで例示する走査アンテナ1000では、複数のアンテナ単位が同心円状に配列されている。以下の説明においては、アンテナ単位Uに対応するTFT基板101の領域およびスロット基板201の領域を「アンテナ単位領域」と呼び、アンテナ単位と同じ参照符号Uを付すことにする。また、図2(a)および(b)に示す様に、TFT基板101およびスロット基板201において、2次元的に配列された複数のアンテナ単位領域によって画定される領域を「送受信領域R1」と呼び、送受信領域R1以外の領域を「非送受信領域R2」と呼ぶ。非送受信領域R2には、端子部、駆動回路などが設けられる。
 図2(a)は、走査アンテナ1000におけるTFT基板101を示す模式的な平面図である。
 図示する例では、TFT基板101の法線方向から見たとき、送受信領域R1はドーナツ状である。非送受信領域R2は、送受信領域R1の中心部に位置する第1非送受信領域R2aと、送受信領域R1の周縁部に位置する第2非送受信領域R2bとを含む。送受信領域R1の外径は、例えば200mm~1500mmで、通信量などに応じて設定される。
 TFT基板101の送受信領域R1には、誘電体基板1に支持された複数のゲートバスラインGLおよび複数のソースバスラインSLが設けられ、これらの配線によってアンテナ単位領域Uが規定されている。アンテナ単位領域Uは、送受信領域R1において、例えば同心円状に配列されている。アンテナ単位領域Uのそれぞれは、TFTと、TFTに電気的に接続されたパッチ電極とを含んでいる。TFTのソース電極はソースバスラインSLに、ゲート電極はゲートバスラインGLにそれぞれ電気的に接続されている。また、ドレイン電極は、パッチ電極と電気的に接続されている。
 非送受信領域R2(R2a、R2b)には、送受信領域R1を包囲するようにシール領域Rsが配置されている。シール領域Rsにはシール材(不図示)が付与されている。シール材は、TFT基板101およびスロット基板201を互いに接着させるとともに、これらの基板101、201の間に液晶を封入する。
 非送受信領域R2のうちシール領域Rsの外側には、ゲート端子部GT、ゲートドライバGD、ソース端子部STおよびソースドライバSDが設けられている。ゲートバスラインGLのそれぞれはゲート端子部GTを介してゲートドライバGDに接続されている。ソースバスラインSLのそれぞれはソース端子部STを介してソースドライバSDに接続されている。なお、この例では、ソースドライバSDおよびゲートドライバGDは誘電体基板1上に形成されているが、これらのドライバの一方または両方は他の誘電体基板上に設けられていてもよい。
 非送受信領域R2には、また、複数のトランスファー端子部PTが設けられている。トランスファー端子部PTは、スロット基板201のスロット電極55(図2(b))と電気的に接続される。本明細書では、トランスファー端子部PTとスロット電極55との接続部を「トランスファー部」と称する。図示するように、トランスファー端子部PT(トランスファー部)は、シール領域Rs内に配置されてもよい。この場合、シール材として導電性粒子を含有する樹脂を用いてもよい。これにより、TFT基板101とスロット基板201との間に液晶を封入させるとともに、トランスファー端子部PTとスロット基板201のスロット電極55との電気的な接続を確保できる。この例では、第1非送受信領域R2aおよび第2非送受信領域R2bの両方にトランスファー端子部PTが配置されているが、いずれか一方のみに配置されていてもよい。
 なお、トランスファー端子部PT(トランスファー部)は、シール領域Rs内に配置されていなくてもよい。例えば非送受信領域R2のうちシール領域Rsの外側に配置されていてもよい。
 図2(b)は、走査アンテナ1000におけるスロット基板201を例示する模式的な平面図であり、スロット基板201の液晶層LC側の表面を示している。
 スロット基板201では、誘電体基板51上に、送受信領域R1および非送受信領域R2に亘ってスロット電極55が形成されている。
 スロット基板201の送受信領域R1では、スロット電極55には複数のスロット57が配置されている。スロット57は、TFT基板101におけるアンテナ単位領域Uに対応して配置されている。図示する例では、複数のスロット57は、ラジアルインラインスロットアンテナを構成するように、互いに概ね直交する方向に延びる一対のスロット57が同心円状に配列されている。互いに概ね直交するスロットを有するので、走査アンテナ1000は、円偏波を送受信することができる。
 非送受信領域R2には、複数の、スロット電極55の端子部ITが設けられている。端子部ITは、TFT基板101のトランスファー端子部PT(図2(a))と電気的に接続される。この例では、端子部ITは、シール領域Rs内に配置されており、導電性粒子を含有するシール材によって対応するトランスファー端子部PTと電気的に接続される。
 また、第1非送受信領域R2aにおいて、スロット基板201の裏面側に給電ピン72が配置されている。給電ピン72によって、スロット電極55、反射導電板65および誘電体基板51で構成された導波路301にマイクロ波が挿入される。給電ピン72は給電装置70に接続されている。給電は、スロット57が配列された同心円の中心から行う。給電の方式は、直結給電方式および電磁結合方式のいずれであってもよく、公知の給電構造を採用することができる。
 図2(a)および(b)では、シール領域Rsは、送受信領域R1を含む比較的狭い領域を包囲するように設けた例を示したが、これに限られない。特に、送受信領域R1の外側に設けられるシール領域Rsは、送受信領域R1から一定以上の距離を持つように、例えば、誘電体基板1および/または誘電体基板51の辺の近傍に設けてもよい。もちろん、非送受信領域R2に設けられる、例えば端子部や駆動回路は、シール領域Rsの外側(すなわち、液晶層が存在しない側)に形成してもよい。送受信領域R1から一定以上の離れた位置にシール領域Rsを形成することによって、シール材(特に、硬化性樹脂)に含まれている不純物(特にイオン性不純物)の影響を受けてアンテナ特性が低下することを抑制することができる。
 以下、図面を参照して、走査アンテナ1000の各構成要素をより詳しく説明する。
 <TFT基板101の構造>
 ・アンテナ単位領域U
 図3(a)および(b)は、それぞれ、TFT基板101のアンテナ単位領域Uを模式的に示す断面図および平面図である。
 アンテナ単位領域Uのそれぞれは、誘電体基板(不図示)と、誘電体基板に支持されたTFT10と、TFT10を覆う第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成され、TFT10に電気的に接続されたパッチ電極15と、パッチ電極15を覆う第2絶縁層17とを備える。TFT10は、例えば、ゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLの交点近傍に配置されている。
 TFT10は、ゲート電極3、島状の半導体層5、ゲート電極3と半導体層5との間に配置されたゲート絶縁層4、ソース電極7Sおよびドレイン電極7Dを備える。TFT10の構造は特に限定しない。この例では、TFT10は、ボトムゲート構造を有するチャネルエッチ型のTFTである。
 ゲート電極3は、ゲートバスラインGLに電気的に接続されており、ゲートバスラインGLから走査信号を供給される。ソース電極7Sは、ソースバスラインSLに電気的に接続されており、ソースバスラインSLからデータ信号を供給される。ゲート電極3およびゲートバスラインGLは同じ導電膜(ゲート用導電膜)から形成されていてもよい。ソース電極7S、ドレイン電極7DおよびソースバスラインSLは同じ導電膜(ソース用導電膜)から形成されていてもよい。ゲート用導電膜およびソース用導電膜は、例えば金属膜である。本明細書では、ゲート用導電膜を用いて形成された層(レイヤー)を「ゲートメタル層」、ソース用導電膜を用いて形成された層を「ソースメタル層」と呼ぶことがある。
 半導体層5は、ゲート絶縁層4を介してゲート電極3と重なるように配置されている。図示する例では、半導体層5上に、ソースコンタクト層6Sおよびドレインコンタクト層6Dが形成されている。ソースコンタクト層6Sおよびドレインコンタクト層6Dは、それぞれ、半導体層5のうちチャネルが形成される領域(チャネル領域)の両側に配置されている。半導体層5は真性アモルファスシリコン(i-a-Si)層であり、ソースコンタクト層6Sおよびドレインコンタクト層6Dはn+型アモルファスシリコン(n+-a-Si)層であってもよい。
 ソース電極7Sは、ソースコンタクト層6Sに接するように設けられ、ソースコンタクト層6Sを介して半導体層5に接続されている。ドレイン電極7Dは、ドレインコンタクト層6Dに接するように設けられ、ドレインコンタクト層6Dを介して半導体層5に接続されている。
 第1絶縁層11は、TFT10のドレイン電極7Dに達するコンタクトホールCH1を有している。
 パッチ電極15は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH1内に設けられており、コンタクトホールCH1内で、ドレイン電極7Dと接している。パッチ電極15は、金属層を含む。パッチ電極15は、金属層のみから形成された金属電極であってもよい。パッチ電極15の材料は、ソース電極7Sおよびドレイン電極7Dと同じであってもよい。ただし、パッチ電極15における金属層の厚さ(パッチ電極15が金属電極の場合にはパッチ電極15の厚さ)は、ソース電極7Sおよびドレイン電極7Dの厚さよりも大きくなるように設定される。パッチ電極15における金属層の厚さは、Al層で形成する場合、例えば0.3μm以上に設定される。
 ゲートバスラインGLと同じ導電膜を用いて、CSバスラインCLが設けられていてもよい。CSバスラインCLは、ゲート絶縁層4を介してドレイン電極(またはドレイン電極の延長部分)7Dと重なるように配置され、ゲート絶縁層4を誘電体層とする補助容量CSを構成してもよい。
 ゲートバスラインGLよりも誘電体基板側に、アライメントマーク(例えば金属層)21と、アライメントマーク21を覆う下地絶縁膜2とが形成されていてもよい。アライメントマーク21は、1枚のガラス基板から例えばm枚のTFT基板を作製する場合において、フォトマスク枚がn枚(n<m)であると、各露光工程を複数回に分けて行う必要が生じる。このようにフォトマスクの枚数(n枚)が1枚のガラス基板1から作製されるTFT基板101の枚数(m枚)よりも少ないとき、フォトマスクのアライメントに用いられる。アライメントマーク21は省略され得る。
 本実施形態では、ソースメタル層とは異なる層内にパッチ電極15を形成する。これにより、次のようなメリットが得られる。
 ソースメタル層は、通常金属膜を用いて形成されることから、ソースメタル層内にパッチ電極を形成することも考えられる。しかしながら、パッチ電極は、電子の振動を阻害しない程度に低抵抗であることが好ましく、例えば、厚さが0.3μm以上の比較的厚いAl層で形成される。アンテナ性能の観点からは、パッチ電極は厚い方が好ましい。しかしながら、TFTの構成にも依存するが、例えば1μmを超える厚さを有するパッチ電極をソースメタル層で形成すると、所望のパターニング精度が得られないという問題が生じることがある。例えば、ソース電極とドレイン電極との間隙(TFTのチャネル長に相当)を高い精度で制御できないという問題が生じることがある。これに対し、本実施形態では、ソースメタル層とは別個にパッチ電極15を形成するので、ソースメタル層の厚さとパッチ電極15の厚さとを独立して制御できる。したがって、ソースメタル層を形成する際の制御性を確保しつつ、所望の厚さのパッチ電極15を形成できる。
 本実施形態では、パッチ電極15の厚さを、ソースメタル層の厚さとは別個に、高い自由度で設定できる。なお、パッチ電極15のサイズは、ソースバスラインSL等ほど厳密に制御される必要がないので、パッチ電極15を厚くすることによって線幅シフト(設計値とのずれ)が大きくなっても構わない。なお、パッチ電極15の厚さとソースメタル層の厚さが等しい場合を排除するものではない。
 パッチ電極15は、主層としてCu層またはAl層を含んでもよい。走査アンテナの性能はパッチ電極15の電気抵抗と相関があり、主層の厚さは、所望の抵抗が得られるように設定される。電気抵抗の観点から、Cu層の方がAl層よりもパッチ電極15の厚さを小さくできる可能性がある。
 ・ゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PT
 図4(a)~(c)は、それぞれ、ゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを模式的に示す断面図である。
 ゲート端子部GTは、誘電体基板上に形成されたゲートバスラインGL、ゲートバスラインGLを覆う絶縁層、およびゲート端子用上部接続部19gを備えている。ゲート端子用上部接続部19gは、絶縁層に形成されたコンタクトホールCH2内で、ゲートバスラインGLと接している。この例では、ゲートバスラインGLを覆う絶縁層は、誘電体基板側からゲート絶縁層4、第1絶縁層11および第2絶縁層17を含む。ゲート端子用上部接続部19gは、例えば、第2絶縁層17上に設けられた透明導電膜から形成された透明電極である。
 ソース端子部STは、誘電体基板上(ここではゲート絶縁層4上)に形成されたソースバスラインSL、ソースバスラインSLを覆う絶縁層、およびソース端子用上部接続部19sを備えている。ソース端子用上部接続部19sは、絶縁層に形成されたコンタクトホールCH3内で、ソースバスラインSLと接している。この例では、ソースバスラインSLを覆う絶縁層は、第1絶縁層11および第2絶縁層17を含む。ソース端子用上部接続部19sは、例えば、第2絶縁層17上に設けられた透明導電膜から形成された透明電極である。
 トランスファー端子部PTは、第1絶縁層11上に形成されたトランスファー端子用パッチ接続部15pと、トランスファー端子用パッチ接続部15pを覆う第2絶縁層17と、トランスファー端子用上部接続部19pとを有している。トランスファー端子用上部接続部19pは、第2絶縁層17に形成されたコンタクトホールCH4内で、トランスファー端子用パッチ接続部15pと接している。トランスファー端子用パッチ接続部15pは、パッチ電極15と同じ導電膜から形成されている。トランスファー端子用上部接続部(上部透明電極ともいう。)19pは、例えば、第2絶縁層17上に設けられた透明導電膜から形成された透明電極である。本実施形態では、各端子部の上部接続部19g、19sおよび19pは、同じ透明導電膜から形成されている。
 本実施形態では、第2絶縁層17を形成した後のエッチング工程により、各端子部のコンタクトホールCH2、CH3、CH4を同時に形成することができるという利点がある。詳細な製造プロセスは後述する。
 <TFT基板101の製造方法>
 TFT基板101は、例えば以下の方法で製造され得る。図5は、TFT基板101の製造工程を例示する図である。
 まず、誘電体基板上に、金属膜(例えばTi膜)を形成し、これをパターニングすることにより、アライメントマーク21を形成する。誘電体基板としては、例えばガラス基板、耐熱性を有するプラスチック基板(樹脂基板)などを用いることができる。次いで、アライメントマーク21を覆うように、下地絶縁膜2を形成する。下地絶縁膜2として、例えばSiO2膜を用いる。
 続いて、下地絶縁膜2上に、ゲート電極3およびゲートバスラインGLを含むゲートメタル層を形成する。
 ゲート電極3は、ゲートバスラインGLと一体的に形成され得る。ここでは、誘電体基板上に、スパッタ法などによって、図示しないゲート用導電膜(厚さ:例えば50nm以上500nm以下)を形成する。次いで、ゲート用導電膜をパターニングすることにより、ゲート電極3およびゲートバスラインGLを得る。ゲート用導電膜の材料は特に限定しない。アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、銅(Cu)等の金属またはその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ゲート用導電膜として、MoN(厚さ:例えば50nm)、Al(厚さ:例えば200nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜を形成する。
 次いで、ゲートメタル層を覆うようにゲート絶縁層4を形成する。ゲート絶縁層4は、CVD法等によって形成され得る。ゲート絶縁層4としては、酸化珪素(SiO2)層、窒化珪素(SiNx)層、酸化窒化珪素(SiOxNy;x>y)層、窒化酸化珪素(SiNxOy;x>y)層等を適宜用いることができる。ゲート絶縁層4は積層構造を有していてもよい。ここでは、ゲート絶縁層4として、SiNx層(厚さ:例えば410nm)を形成する。
 次いで、ゲート絶縁層4上に半導体層5およびコンタクト層を形成する。ここでは、真性アモルファスシリコン膜(厚さ:例えば125nm)およびn+型アモルファスシリコン膜(厚さ:例えば65nm)をこの順で形成し、パターニングすることにより、島状の半導体層5およびコンタクト層を得る。半導体層5に用いる半導体膜はアモルファスシリコン膜に限定されない。例えば、半導体層5として酸化物半導体層を形成してもよい。この場合には、半導体層5とソース・ドレイン電極との間にコンタクト層を設けなくてもよい。
 次いで、ゲート絶縁層4上およびコンタクト層上にソース用導電膜(厚さ:例えば50nm以上500nm以下)を形成し、これをパターニングすることによって、ソース電極7S、ドレイン電極7DおよびソースバスラインSLを含むソースメタル層を形成する。このとき、コンタクト層もエッチングされ、互いに分離されたソースコンタクト層6Sとドレインコンタクト層6Dとが形成される。
 ソース用導電膜の材料は特に限定しない。アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、銅(Cu)等の金属またはその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ソース用導電膜として、MoN(厚さ:例えば30nm)、Al(厚さ:例えば200nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜を形成する。なお、代わりに、ソース用導電膜として、Ti(厚さ:例えば30nm)、MoN(厚さ:例えば30nm)、Al(厚さ:例えば200nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜を形成してもよい。
 ここでは、例えば、スパッタ法でソース用導電膜を形成し、ウェットエッチングによりソース用導電膜のパターニング(ソース・ドレイン分離)を行う。この後、例えばドライエッチングにより、コンタクト層のうち、半導体層5のチャネル領域となる領域上に位置する部分を除去してギャップ部を形成し、ソースコンタクト層6Sおよびドレインコンタクト層6Dとに分離する。このとき、ギャップ部において、半導体層5の表面近傍もエッチングされる(オーバーエッチング)。
 なお、例えばソース用導電膜としてTi膜およびAl膜をこの順で積層した積層膜を用いる場合には、例えばリン酸酢酸硝酸水溶液を用いて、ウェットエッチングでAl膜のパターニングを行った後、ドライエッチングでTi膜およびコンタクト層(n+型アモルファスシリコン層)6を同時にパターニングしてもよい。あるいは、ソース用導電膜およびコンタクト層を一括してエッチングすることも可能である。ただし、ソース用導電膜またはその下層とコンタクト層6とを同時にエッチングする場合には、基板全体における半導体層5のエッチング量(ギャップ部の掘れ量)の分布の制御が困難となる場合がある。これに対し、上述したように、ソース・ドレイン分離とギャップ部の形成と別個のエッチング工程で行うと、ギャップ部のエッチング量をより容易に制御できる。
 次に、TFT10を覆うように第1絶縁層11を形成する。この例では、第1絶縁層11は、半導体層5のチャネル領域と接するように配置される。また、公知のフォトリソグラフィにより、第1絶縁層11に、ドレイン電極7Dに達するコンタクトホールCH1を形成する。
 第1絶縁層11は、例えば、酸化珪素(SiO2)膜、窒化珪素(SiNx)膜、酸化窒化珪素(SiOxNy;x>y)膜、窒化酸化珪素(SiNxOy;x>y)膜等の無機絶縁層であってもよい。ここでは、第1絶縁層11として、例えばCVD法により、厚さが例えば330nmのSiNx層を形成する。
 次いで、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH1内にパッチ用導電膜を形成し、これをパターニングする。これにより、送受信領域R1にパッチ電極15を形成し、非送受信領域R2にトランスファー端子用パッチ接続部15pを形成する。パッチ電極15は、コンタクトホールCH1内でドレイン電極7Dと接する。なお、本明細書では、パッチ用導電膜から形成された、パッチ電極15、トランスファー端子用パッチ接続部15pを含む層を「パッチメタル層」と呼ぶことがある。
 パッチ用導電膜の材料として、ゲート用導電膜またはソース用導電膜と同様の材料が用いられ得る。ただし、パッチ用導電膜は、ゲート用導電膜およびソース用導電膜よりも厚くなるように設定される。これにより、パッチ電極のシート抵抗を低減させることで、パッチ電極内の自由電子の振動が熱に変わるロスを低減させることが可能になる。パッチ用導電膜の好適な厚さは、例えば、0.3μm以上である。これよりも薄いと、シート抵抗が0.10Ω/sq以上となり、ロスが大きくなるという問題が生じる可能性がある。パッチ用導電膜の厚さは、例えば3μm以下、より好ましくは2μm以下である。これよりも厚いと基板の反りが生じる場合がある。反りが大きいと、量産プロセスにおいて、搬送トラブル、基板の欠け、または基板の割れなどの問題が発生することがある。
 ここでは、パッチ用導電膜として、MoN(厚さ:例えば50nm)、Al(厚さ:例えば1000nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜(MoN/Al/MoN)を形成する。なお、代わりに、Ti(厚さ:例えば50nm)、MoN(厚さ:例えば50nm)、Al(厚さ:例えば2000nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜(MoN/Al/MoN/Ti)を形成してもよい。あるいは、代わりに、Ti(厚さ:例えば50nm)、MoN(厚さ:例えば50nm)、Al(厚さ:例えば500nm)およびMoN(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層膜(MoN/Al/MoN/Ti)を形成してもよい。または、Ti膜、Cu膜およびTi膜をこの順で積層した積層膜(Ti/Cu/Ti)、あるいは、Ti膜およびCu膜をこの順で積層した積層膜(Cu/Ti)を用いてもよい。
 次いで、パッチ電極15および第1絶縁層11上に第2絶縁層(厚さ:例えば100nm以上300nm以下)17を形成する。第2絶縁層17としては、特に限定されず、例えば酸化珪素(SiO2)膜、窒化珪素(SiNx)膜、酸化窒化珪素(SiOxNy;x>y)膜、窒化酸化珪素(SiNxOy;x>y)膜等を適宜用いることができる。ここでは、第2絶縁層17として、例えば厚さ200nmのSiNx層を形成する。
 この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、無機絶縁膜(第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4)を一括してエッチングする。エッチングでは、パッチ電極15、ソースバスラインSLおよびゲートバスラインGLはエッチストップとして機能する。これにより、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4に、ゲートバスラインGLに達するコンタクトホールCH2が形成され、第2絶縁層17および第1絶縁層11に、ソースバスラインSLに達するコンタクトホールCH3が形成される。また、第2絶縁層17に、トランスファー端子用パッチ接続部15pに達するコンタクトホールCH4が形成される。
 この例では、無機絶縁膜を一括してエッチングするため、得られたコンタクトホールCH2の側壁では、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4の側面が整合し、コンタクトホールCH3の側壁では、第2絶縁層17および第1絶縁層11の側壁が整合する。なお、本明細書において、コンタクトホール内において、異なる2以上の層の「側面が整合する」とは、これらの層におけるコンタクトホール内に露出した側面が、垂直方向に面一である場合のみでなく、連続してテーパー形状などの傾斜面を構成する場合をも含む。このような構成は、例えば、同一のマスクを用いてこれらの層をエッチングする、あるいは、一方の層をマスクとして他方の層のエッチングを行うこと等によって得られる。
 次に、第2絶縁層17上、およびコンタクトホールCH2、CH3、CH4内に、例えばスパッタ法により透明導電膜(厚さ:50nm以上200nm以下)を形成する。透明導電膜として、例えばITO(インジウム・錫酸化物)膜、IZO膜、ZnO膜(酸化亜鉛膜)などを用いることができる。ここでは、透明導電膜として、厚さが例えば100nmのITO膜を用いる。
 次いで、透明導電膜をパターニングすることにより、ゲート端子用上部接続部19g、ソース端子用上部接続部19sおよびトランスファー端子用上部接続部19pを形成する。ゲート端子用上部接続部19g、ソース端子用上部接続部19sおよびトランスファー端子用上部接続部19pは、各端子部で露出した電極または配線を保護するために用いられる。このようにして、ゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTが得られる。
 <スロット基板201の構造>
 次いで、スロット基板201の構造をより具体的に説明する。
 図6は、スロット基板201におけるアンテナ単位領域Uおよび端子部ITを模式的に示す断面図である。
 スロット基板201は、表面および裏面を有する誘電体基板51と、誘電体基板51の表面に形成された第3絶縁層52と、第3絶縁層52上に形成されたスロット電極55と、スロット電極55を覆う第4絶縁層58とを備える。反射導電板65が誘電体基板51の裏面に誘電体層(空気層)54を介して対向するように配置されている。スロット電極55および反射導電板65は導波路301の壁として機能する。
 送受信領域R1において、スロット電極55には複数のスロット57が形成されている。スロット57はスロット電極55を貫通する開口である。この例では、各アンテナ単位領域Uに1個のスロット57が配置されている。
 第4絶縁層58は、スロット電極55上およびスロット57内に形成されている。第4絶縁層58の材料は、第3絶縁層52の材料と同じであってもよい。第4絶縁層58でスロット電極55を覆うことにより、スロット電極55と液晶層LCとが直接接触しないので、信頼性を高めることができる。スロット電極55がCu層で形成されていると、Cuが液晶層LCに溶出することがある。また、スロット電極55を薄膜堆積技術を用いてAl層で形成すると、Al層にボイドが含まれることがある。第4絶縁層58は、Al層のボイドに液晶材料が侵入するのを防止することができる。なお、Al層をアルミ箔を接着材により誘電体基板51に貼り付け、これをパターニングすることによってスロット電極55を作製すれば、ボイドの問題を回避できる。
 スロット電極55は、Cu層、Al層などの主層55Mを含む。スロット電極55は、主層55Mと、それを挟むように配置された上層55Uおよび下層55Lとを含む積層構造を有していてもよい。主層55Mの厚さは、材料に応じて表皮効果を考慮して設定され、例えば2μm以上30μm以下であってもよい。主層55Mの厚さは、典型的には上層55Uおよび下層55Lの厚さよりも大きい。
 図示する例では、主層55MはCu層、上層55Uおよび下層55LはTi層である。主層55Mと第3絶縁層52との間に下層55Lを配置することにより、スロット電極55と第3絶縁層52との密着性を向上できる。また、上層55Uを設けることにより、主層55M(例えばCu層)の腐食を抑制できる。
 反射導電板65は、導波路301の壁を構成するので、表皮深さの3倍以上、好ましくは5倍以上の厚さを有することが好ましい。反射導電板65は、例えば、削り出しによって作製された厚さが数mmのアルミニウム板、銅板などを用いることができる。
 非送受信領域R2には、端子部ITが設けられている。端子部ITは、スロット電極55と、スロット電極55を覆う第4絶縁層58と、上部接続部60とを備える。第4絶縁層58は、スロット電極55に達する開口を有している。上部接続部60は、開口内でスロット電極55に接している。本実施形態では、端子部ITは、シール領域Rs内に配置され、導電性粒子を含有するシール樹脂によって、TFT基板におけるトランスファー端子部と接続される(トランスファー部)。
・トランスファー部
 図7は、TFT基板101のトランスファー端子部PTと、スロット基板201の端子部ITとを接続するトランスファー部を説明するための模式的な断面図である。図7では、図1~図4と同様の構成要素には同じ参照符号を付している。
 トランスファー部では、端子部ITの上部接続部60は、TFT基板101におけるトランスファー端子部PTのトランスファー端子用上部接続部19pと電気的に接続される。本実施形態では、上部接続部60とトランスファー端子用上部接続部19pとを、導電性ビーズ71を含む樹脂(シール樹脂)73(「シール部73」ということもある。)を介して接続する。
 上部接続部60、19pは、いずれも、ITO膜、IZO膜などの透明導電層であり、その表面に酸化膜が形成される場合がある。酸化膜が形成されると、透明導電層同士の電気的な接続が確保できず、コンタクト抵抗が高くなる可能性がある。これに対し、本実施形態では、導電性ビーズ(例えばAuビーズ)71を含む樹脂を介して、これらの透明導電層を接着させるので、表面酸化膜が形成されていても、導電性ビーズが表面酸化膜を突き破る(貫通する)ことにより、コンタクト抵抗の増大を抑えることが可能である。導電性ビーズ71は、表面酸化膜だけでなく、透明導電層である上部接続部60、19pをも貫通し、トランスファー端子用パッチ接続部15pおよびスロット電極55に直接接していてもよい。
 トランスファー部は、走査アンテナ1000の中心部および周縁部(すなわち、走査アンテナ1000の法線方向から見たとき、ドーナツ状の送受信領域R1の内側および外側)の両方に配置されていてもよいし、いずれか一方のみに配置されていてもよい。トランスファー部は、液晶を封入するシール領域Rs内に配置されていてもよいし、シール領域Rsの外側(液晶層と反対側)に配置されていてもよい。
 <スロット基板201の製造方法>
 スロット基板201は、例えば以下の方法で製造され得る。
 まず、誘電体基板上に第3絶縁層(厚さ:例えば200nm)52を形成する。誘電体基板としては、ガラス基板、樹脂基板などの、電磁波に対する透過率の高い(誘電率εMおよび誘電損失tanδMが小さい)基板を用いることができる。誘電体基板は電磁波の減衰を抑制するために薄い方が好ましい。例えば、ガラス基板の表面に後述するプロセスでスロット電極55などの構成要素を形成した後、ガラス基板を裏面側から薄板化してもよい。これにより、ガラス基板の厚さを例えば500μm以下に低減できる。
 誘電体基板として樹脂基板を用いる場合、TFT等の構成要素を直接、樹脂基板上に形成してもよいし、転写法を用いて樹脂基板上に形成してもよい。転写法によると、例えば、ガラス基板上に樹脂膜(例えばポリイミド膜)を形成し、樹脂膜上に後述するプロセスで構成要素を形成した後、構成要素が形成された樹脂膜とガラス基板とを分離させる。一般に、ガラスよりも樹脂の方が誘電率εMおよび誘電損失tanδMが小さい。樹脂基板の厚さは、例えば、3μm~300μmである。樹脂材料としては、ポリイミドの他、例えば、液晶高分子を用いることもできる。
 第3絶縁層52としては、特に限定しないが、例えば酸化珪素(SiO2)膜、窒化珪素(SiNx)膜、酸化窒化珪素(SiOxNy;x>y)膜、窒化酸化珪素(SiNxOy;x>y)膜等を適宜用いることができる。
 次いで、第3絶縁層52の上に金属膜を形成し、これをパターニングすることによって、複数のスロット57を有するスロット電極55を得る。金属膜としては、厚さが2μm~5μmのCu膜(またはAl膜)を用いてもよい。ここでは、Ti膜、Cu膜およびTi膜をこの順で積層した積層膜を用いる。なお、代わりに、Ti(厚さ:例えば50nm)およびCu(厚さ:例えば5000nm)をこの順で積層した積層膜を形成してもよい。
 この後、スロット電極55上およびスロット57内に第4絶縁層(厚さ:例えば100nmまたは200nm)58を形成する。第4絶縁層58の材料は、第3絶縁層の材料と同じであってもよい。この後、非送受信領域R2において、第4絶縁層58に、スロット電極55に達する開口部を形成する。
 次いで、第4絶縁層58上および第4絶縁層58の開口部内に透明導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、開口部内でスロット電極55と接する上部接続部60を形成する。これにより、端子部ITを得る。
 <TFT10の材料および構造>
 本実施形態では、各画素に配置されるスイッチング素子として、半導体層5を活性層とするTFTが用いられる。半導体層5はアモルファスシリコン層に限定されず、ポリシリコン層、酸化物半導体層であってもよい。
 酸化物半導体層を用いる場合、酸化物半導体層に含まれる酸化物半導体は、アモルファス酸化物半導体であってもよいし、結晶質部分を有する結晶質酸化物半導体であってもよい。結晶質酸化物半導体としては、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質酸化物半導体などが挙げられる。
 酸化物半導体層は、2層以上の積層構造を有していてもよい。酸化物半導体層が積層構造を有する場合には、酸化物半導体層は、非晶質酸化物半導体層と結晶質酸化物半導体層とを含んでいてもよい。あるいは、結晶構造の異なる複数の結晶質酸化物半導体層を含んでいてもよい。また、複数の非晶質酸化物半導体層を含んでいてもよい。酸化物半導体層が上層と下層とを含む2層構造を有する場合、上層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップは、下層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップよりも大きいことが好ましい。ただし、これらの層のエネルギーギャップの差が比較的小さい場合には、下層の酸化物半導体のエネルギーギャップが上層の酸化物半導体のエネルギーギャップよりも大きくてもよい。
 非晶質酸化物半導体および上記の各結晶質酸化物半導体の材料、構造、成膜方法、積層構造を有する酸化物半導体層の構成などは、例えば特開2014-007399号公報に記載されている。参考のために、特開2014-007399号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
 酸化物半導体層は、例えば、In、GaおよびZnのうち少なくとも1種の金属元素を含んでもよい。本実施形態では、酸化物半導体層は、例えば、In-Ga-Zn-O系の半導体(例えば酸化インジウムガリウム亜鉛)を含む。ここで、In-Ga-Zn-O系の半導体は、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)の三元系酸化物であって、In、GaおよびZnの割合(組成比)は特に限定されず、例えばIn:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等を含む。このような酸化物半導体層は、In-Ga-Zn-O系の半導体を含む酸化物半導体膜から形成され得る。
 In-Ga-Zn-O系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体としては、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体が好ましい。
 なお、結晶質In-Ga-Zn-O系の半導体の結晶構造は、例えば、上述した特開2014-007399号公報、特開2012-134475号公報、特開2014-209727号公報などに開示されている。参考のために、特開2012-134475号公報および特開2014-209727号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。In-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTは、高い移動度(a-SiTFTに比べ20倍超)および低いリーク電流(a-SiTFTに比べ100分の1未満)を有しているので、駆動TFT(例えば、非送受信領域に設けられる駆動回路に含まれるTFT)および各アンテナ単位領域に設けられるTFTとして好適に用いられる。
 酸化物半導体層は、In-Ga-Zn-O系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばIn-Sn-Zn-O系半導体(例えばIn23-SnO2-ZnO;InSnZnO)を含んでもよい。In-Sn-Zn-O系半導体は、In(インジウム)、Sn(スズ)およびZn(亜鉛)の三元系酸化物である。あるいは、酸化物半導体層は、In-Al-Zn-O系半導体、In-Al-Sn-Zn-O系半導体、Zn-O系半導体、In-Zn-O系半導体、Zn-Ti-O系半導体、Cd-Ge-O系半導体、Cd-Pb-O系半導体、CdO(酸化カドミウム)、Mg-Zn-O系半導体、In-Ga-Sn-O系半導体、In-Ga-O系半導体、Zr-In-Zn-O系半導体、Hf-In-Zn-O系半導体、Al-Ga-Zn-O系半導体、Ga-Zn-O系半導体などを含んでいてもよい。
 図3に示す例では、TFT10は、ボトムゲート構造を有するチャネルエッチ型のTFTである。「チャネルエッチ型のTFT」では、チャネル領域上にエッチストップ層が形成されておらず、ソースおよびドレイン電極のチャネル側の端部下面は、半導体層の上面と接するように配置されている。チャネルエッチ型のTFTは、例えば半導体層上にソース・ドレイン電極用の導電膜を形成し、ソース・ドレイン分離を行うことによって形成される。ソース・ドレイン分離工程において、チャネル領域の表面部分がエッチングされる場合がある。
 なお、TFT10は、チャネル領域上にエッチストップ層が形成されたエッチストップ型TFTであってもよい。エッチストップ型TFTでは、ソースおよびドレイン電極のチャネル側の端部下面は、例えばエッチストップ層上に位置する。エッチストップ型のTFTは、例えば半導体層のうちチャネル領域となる部分を覆うエッチストップ層を形成した後、半導体層およびエッチストップ層上にソース・ドレイン電極用の導電膜を形成し、ソース・ドレイン分離を行うことによって形成される。
 また、TFT10は、ソースおよびドレイン電極が半導体層の上面と接するトップコンタクト構造を有するが、ソースおよびドレイン電極は半導体層の下面と接するように配置されていてもよい(ボトムコンタクト構造)。さらに、TFT10は、半導体層の誘電体基板側にゲート電極を有するボトムゲート構造であってもよいし、半導体層の上方にゲート電極を有するトップゲート構造であってもよい。
 (第2の実施形態)
 図面を参照しながら、第2の実施形態の走査アンテナを説明する。本実施形態の走査アンテナにおけるTFT基板は、各端子部の上部接続部となる透明導電層が、TFT基板における第1絶縁層と第2絶縁層との間に設けられている点で、図2に示すTFT基板101と異なる。
 図8(a)~(c)は、それぞれ、本実施形態におけるTFT基板102のゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを示す断面図である。図4と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。なお、アンテナ単位領域Uの断面構造は前述の実施形態(図3)と同様であるので図示および説明を省略する。
 本実施形態におけるゲート端子部GTは、誘電体基板上に形成されたゲートバスラインGL、ゲートバスラインGLを覆う絶縁層、およびゲート端子用上部接続部19gを備えている。ゲート端子用上部接続部19gは、絶縁層に形成されたコンタクトホールCH2内で、ゲートバスラインGLと接している。この例では、ゲートバスラインGLを覆う絶縁層は、ゲート絶縁層4および第1絶縁層11を含む。ゲート端子用上部接続部19gおよび第1絶縁層11上には第2絶縁層17が形成されている。第2絶縁層17は、ゲート端子用上部接続部19gの一部を露出する開口部18gを有している。この例では、第2絶縁層17の開口部18gは、コンタクトホールCH2全体を露出するように配置されていてもよい。
 ソース端子部STは、誘電体基板上(ここではゲート絶縁層4上)に形成されたソースバスラインSL、ソースバスラインSLを覆う絶縁層、およびソース端子用上部接続部19sを備えている。ソース端子用上部接続部19sは、絶縁層に形成されたコンタクトホールCH3内で、ソースバスラインSLと接している。この例では、ソースバスラインSLを覆う絶縁層は、第1絶縁層11のみを含む。第2絶縁層17は、ソース端子用上部接続部19sおよび第1絶縁層11上に延設されている。第2絶縁層17は、ソース端子用上部接続部19sの一部を露出する開口部18sを有している。第2絶縁層17の開口部18sは、コンタクトホールCH3全体を露出するように配置されていてもよい。
 トランスファー端子部PTは、ソースバスラインSLと同じ導電膜(ソース用導電膜)から形成されたソース接続配線7pと、ソース接続配線7p上に延設された第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成されたトランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pとを有している。
 第1絶縁層11には、ソース接続配線7pを露出するコンタクトホールCH5およびCH6が設けられている。トランスファー端子用上部接続部19pは、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH5内に配置され、コンタクトホールCH5内で、ソース接続配線7pと接している。トランスファー端子用パッチ接続部15pは、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH6内に配置され、コンタクトホールCH6内でソース接続配線7pと接している。トランスファー端子用上部接続部19pは、透明導電膜から形成された透明電極である。トランスファー端子用パッチ接続部15pは、パッチ電極15と同じ導電膜から形成されている。なお、各端子部の上部接続部19g、19sおよび19pは、同じ透明導電膜から形成されていてもよい。
 第2絶縁層17は、トランスファー端子用上部接続部19p、トランスファー端子用パッチ接続部15pおよび第1絶縁層11上に延設されている。第2絶縁層17は、トランスファー端子用上部接続部19pの一部を露出する開口部18pを有している。この例では、第2絶縁層17の開口部18pは、コンタクトホールCH5全体を露出するように配置されている。一方、トランスファー端子用パッチ接続部15pは、第2絶縁層17で覆われている。
 このように、本実施形態では、ソースメタル層に形成されたソース接続配線7pによって、トランスファー端子部PTのトランスファー端子用上部接続部19pと、トランスファー端子用パッチ接続部15pとを電気的に接続している。図示していないが、前述の実施形態と同様に、トランスファー端子用上部接続部19pは、スロット基板201におけるスロット電極と、導電性粒子を含有するシール樹脂によって接続される。
 前述した実施形態では、第2絶縁層17の形成後に、深さが異なるコンタクトホールCH1~CH4を一括して形成する。例えばゲート端子部GT上では、比較的厚い絶縁層(ゲート絶縁層4、第1絶縁層11および第2絶縁層17)をエッチングするのに対し、トランスファー端子部PTでは、第2絶縁層17のみをエッチングする。このため、浅いコンタクトホールの下地となる導電膜(例えばパッチ電極用導電膜)がエッチング時に大きなダメージを受ける可能性がある。
 これに対し、本実施形態では、第2絶縁層17を形成する前にコンタクトホールCH1~3、CH5、CH6を形成する。これらのコンタクトホールは第1絶縁層11のみ、または第1絶縁層11およびゲート絶縁層4の積層膜に形成されるので、前述の実施形態よりも、一括形成されるコンタクトホールの深さの差を低減できる。したがって、コンタクトホールの下地となる導電膜へのダメージを低減できる。特に、パッチ電極用導電膜にAl膜を用いる場合には、ITO膜とAl膜とを直接接触させると良好なコンタクトが得られないことから、Al膜の上層にMoN層などのキャップ層を形成することがある。このような場合に、エッチングの際のダメージを考慮してキャップ層の厚さを大きくする必要がないので有利である。
 <TFT基板102の製造方法>
 TFT基板102は、例えば次のような方法で製造される。図9は、TFT基板102の製造工程を例示する図である。なお、以下では、各層の材料、厚さ、形成方法などが、前述したTFT基板101と同様である場合には説明を省略する。
 まず、TFT基板102と同様の方法で、誘電体基板上に、アライメントマーク、下地絶縁層、ゲートメタル層、ゲート絶縁層、半導体層、コンタクト層およびソースメタル層を形成し、TFTを得る。ソースメタル層を形成する工程では、ソース用導電膜から、ソースおよびドレイン電極、ソースバスラインに加えて、ソース接続配線7pも形成する。
 次に、ソースメタル層を覆うように第1絶縁層11を形成する。この後、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を一括してエッチングし、コンタクトホールCH1~3、CH5、CH6を形成する。エッチングでは、ソースバスラインSLおよびゲートバスラインGLはエッチストップとして機能する。これにより、送受信領域R1において、第1絶縁層11に、TFTのドレイン電極に達するコンタクトホールCH1が形成される。また、非送受信領域R2において、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4に、ゲートバスラインGLに達するコンタクトホールCH2、第1絶縁層11に、ソースバスラインSLに達するコンタクトホールCH3およびソース接続配線7pに達するコンタクトホールCH5、CH6が形成される。コンタクトホールCH5をシール領域Rsに配置し、コンタクトホールCH6をシール領域Rsの外側に配置してもよい。あるいは、両方ともシール領域Rsの外部に配置してもよい。
 次いで、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH1~3、CH5、CH6に透明導電膜を形成し、これをパターニングする。これにより、コンタクトホールCH2内でゲートバスラインGLと接するゲート端子用上部接続部19g、コンタクトホールCH3内でソースバスラインSLと接するソース端子用上部接続部19s、およびコンタクトホールCH5内でソース接続配線7pと接するトランスファー端子用上部接続部19pを形成する。
 次に、第1絶縁層11上、ゲート端子用上部接続部19g、ソース端子用上部接続部19s、トランスファー端子用上部接続部19p上、およびコンタクトホールCH1、CH6内に、パッチ電極用導電膜を形成し、パターニングを行う。これにより、送受信領域R1に、コンタクトホールCH1内でドレイン電極7Dと接するパッチ電極15、非送受信領域R2に、コンタクトホールCH6内でソース接続配線7pと接するトランスファー端子用パッチ接続部15pを形成する。パッチ電極用導電膜のパターニングは、ウェットエッチングによって行ってもよい。ここでは、透明導電膜(ITOなど)とパッチ電極用導電膜(例えばAl膜)とのエッチング選択比を大きくできるエッチャントを用いる。これにより、パッチ電極用導電膜のパターニングの際に、透明導電膜をエッチストップとして機能させることができる。ソースバスラインSL、ゲートバスラインGLおよびソース接続配線7pのうちコンタクトホールCH2、CH3、CH5で露出された部分は、エッチストップ(透明導電膜)で覆われているため、エッチングされない。
 続いて、第2絶縁層17を形成する。この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、第2絶縁層17のパターニングを行う。これにより、第2絶縁層17に、ゲート端子用上部接続部19gを露出する開口部18g、ソース端子用上部接続部19sを露出する開口部18sおよびトランスファー端子用上部接続部19pを露出する開口部18pを設ける。このようにして、TFT基板102を得る。
 (第3の実施形態)
 図面を参照しながら、第3の実施形態の走査アンテナを説明する。本実施形態の走査アンテナにおけるTFT基板は、透明導電膜からなる上部接続部をトランスファー端子部に設けない点で、図8に示すTFT基板102と異なる。
 図10(a)~(c)は、それぞれ、本実施形態におけるTFT基板103のゲート端子部GT、ソース端子部STおよびトランスファー端子部PTを示す断面図である。図8と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。なお、アンテナ単位領域Uの構造は前述の実施形態(図3)と同様であるので図示および説明を省略する。
 ゲート端子部GTおよびソース端子部STの構造は、図8に示すTFT基板102のゲート端子部およびソース端子部の構造と同様である。
 トランスファー端子部PTは、第1絶縁層11上に形成されたトランスファー端子用パッチ接続部15pと、トランスファー端子用パッチ接続部15p上に積み重ねられた保護導電層23とを有している。第2絶縁層17は、保護導電層23上に延設され、保護導電層23の一部を露出する開口部18pを有している。一方、パッチ電極15は、第2絶縁層17で覆われている。
 <TFT基板103の製造方法>
 TFT基板103は、例えば次のような方法で製造される。図11は、TFT基板103の製造工程を例示する図である。なお、以下では、各層の材料、厚さ、形成方法などが、前述したTFT基板101と同様である場合には説明を省略する。
 まず、TFT基板101と同様の方法で、誘電体基板上に、アライメントマーク、下地絶縁層、ゲートメタル層、ゲート絶縁層、半導体層、コンタクト層およびソースメタル層を形成し、TFTを得る。
 次に、ソースメタル層を覆うように第1絶縁層11を形成する。この後、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を一括してエッチングし、コンタクトホールCH1~3を形成する。エッチングでは、ソースバスラインSLおよびゲートバスラインGLはエッチストップとして機能する。これにより、第1絶縁層11に、TFTのドレイン電極に達するコンタクトホールCH1が形成されるとともに、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4に、ゲートバスラインGLに達するコンタクトホールCH2が形成され、第1絶縁層11に、ソースバスラインSLに達するコンタクトホールCH3が形成される。トランスファー端子部が形成される領域にはコンタクトホールを形成しない。
 次いで、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH1、CH2、CH3内に透明導電膜を形成し、これをパターニングする。これにより、コンタクトホールCH2内でゲートバスラインGLと接するゲート端子用上部接続部19g、およびコンタクトホールCH3内でソースバスラインSLと接するソース端子用上部接続部19sを形成する。トランスファー端子部が形成される領域では、透明導電膜は除去される。
 次に、第1絶縁層11上、ゲート端子用上部接続部19gおよびソース端子用上部接続部19s上、およびコンタクトホールCH1内にパッチ電極用導電膜を形成し、パターニングを行う。これにより、送受信領域R1に、コンタクトホールCH1内でドレイン電極7Dと接するパッチ電極15を形成し、非送受信領域R2に、トランスファー端子用パッチ接続部15pを形成する。前述の実施形態と同様に、パッチ電極用導電膜のパターニングには、透明導電膜(ITOなど)とパッチ電極用導電膜とのエッチング選択比を確保できるエッチャントを用いる。
 続いて、トランスファー端子用パッチ接続部15p上に保護導電層23を形成する。保護導電層23として、Ti層、ITO層およびIZO(インジウム亜鉛酸化物)層など(厚さ:例えば50nm以上100nm以下)を用いることができる。ここでは、保護導電層23として、Ti層(厚さ:例えば50nm)を用いる。なお、保護導電層をパッチ電極15の上に形成してもよい。
 次いで、第2絶縁層17を形成する。この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、第2絶縁層17のパターニングを行う。これにより、第2絶縁層17に、ゲート端子用上部接続部19gを露出する開口部18g、ソース端子用上部接続部19sを露出する開口部18s、および保護導電層23を露出する開口部18pを設ける。このようにして、TFT基板103を得る。
 <スロット基板203の構造>
 図12は、本実施形態における、TFT基板103のトランスファー端子部PTと、スロット基板203の端子部ITとを接続するトランスファー部を説明するための模式的な断面図である。図12では、前述の実施形態と同様の構成要素には同じ参照符号を付している。
 まず、本実施形態におけるスロット基板203を説明する。スロット基板203は、誘電体基板51と、誘電体基板51の表面に形成された第3絶縁層52と、第3絶縁層52上に形成されたスロット電極55と、スロット電極55を覆う第4絶縁層58とを備える。反射導電板65が誘電体基板51の裏面に誘電体層(空気層)54を介して対向するように配置されている。スロット電極55および反射導電板65は導波路301の壁として機能する。
 スロット電極55は、Cu層またはAl層を主層55Mとする積層構造を有している。送受信領域R1において、スロット電極55には複数のスロット57が形成されている。送受信領域R1におけるスロット電極55の構造は、図6を参照しながら前述したスロット基板201の構造と同じである。
 非送受信領域R2には、端子部ITが設けられている。端子部ITでは、第4絶縁層58に、スロット電極55の表面を露出する開口が設けられている。スロット電極55の露出した領域がコンタクト面55cとなる。このように、本実施形態では、スロット電極55のコンタクト面55cは、第4絶縁層58で覆われていない。
 トランスファー部では、TFT基板103におけるトランスファー端子用パッチ接続部15pを覆う保護導電層23と、スロット基板203におけるスロット電極55のコンタクト面55cとを、導電性ビーズ71を含む樹脂(シール樹脂)を介して接続する。
 本実施形態におけるトランスファー部は、前述の実施形態と同様に、走査アンテナの中心部および周縁部の両方に配置されていてもよいし、いずれか一方のみに配置されていてもよい。また、シール領域Rs内に配置されていてもよいし、シール領域Rsの外側(液晶層と反対側)に配置されていてもよい。
 本実施形態では、トランスファー端子部PTおよび端子部ITのコンタクト面に透明導電膜を設けない。このため、保護導電層23と、スロット基板203のスロット電極55とを、導電性粒子を含有するシール樹脂を介して接続させることができる。
 また、本実施形態では、第1の実施形態(図3および図4)と比べて、一括形成されるコンタクトホールの深さの差が小さいので、コンタクトホールの下地となる導電膜へのダメージを低減できる。
 <スロット基板203の製造方法>
 スロット基板203は、次のようにして製造される。各層の材料、厚さおよび形成方法は、スロット基板201と同様であるので、説明を省略する。
 まず、スロット基板201と同様の方法で、誘電体基板上に、第3絶縁層52およびスロット電極55を形成し、スロット電極55に複数のスロット57を形成する。次いで、スロット電極55上およびスロット内に第4絶縁層58を形成する。この後、スロット電極55のコンタクト面となる領域を露出するように、第4絶縁層58に開口部18pを設ける。このようにして、スロット基板203が製造される。
 <内部ヒーター構造>
 上述したように、アンテナのアンテナ単位に用いられる液晶材料の誘電異方性ΔεMは大きいことが好ましい。しかしながら、誘電異方性ΔεMが大きい液晶材料(ネマチック液晶)の粘度は大きく、応答速度が遅いという問題がある。特に、温度が低下すると、粘度は上昇する。移動体(例えば、船舶、航空機、自動車)に搭載された走査アンテナの環境温度は変動する。したがって、液晶材料の温度をある程度以上、例えば30℃以上、あるいは45℃以上に調整できることが好ましい。設定温度は、ネマチック液晶材料の粘度が概ね10cP(センチポアズ)以下となるように設定することが好ましい。
 本発明の実施形態の走査アンテナは、上記の構造に加えて、内部ヒーター構造を有することが好ましい。内部ヒーターとしては、ジュール熱を利用する抵抗加熱方式のヒーターが好ましい。ヒーター用の抵抗膜の材料としては、特に限定されないが、例えば、ITOやIZOなど比較的比抵抗の高い導電材料を用いることができる。また、抵抗値の調整のために、金属(例えば、ニクロム、チタン、クロム、白金、ニッケル、アルミニウム、銅)の細線やメッシュで抵抗膜を形成してもよい。ITOやIZOなどの細線やメッシュを用いることもできる。求められる発熱量に応じて、抵抗値を設定すればよい。
 例えば、直径が340mmの円の面積(約90、000mm2)を100V交流(60Hz)で、抵抗膜の発熱温度を30℃にするためには、抵抗膜の抵抗値を139Ω、電流を0.7Aで、電力密度を800W/m2とすればよい。同じ面積を100V交流(60Hz)で、抵抗膜の発熱温度を45℃にするためには、抵抗膜の抵抗値を82Ω、電流を1.2Aで、電力密度を1350W/m2とすればよい。
 ヒーター用の抵抗膜は、走査アンテナの動作に影響を及ぼさない限りどこに設けてもよいが、液晶材料を効率的に加熱するためには、液晶層の近くに設けることが好ましい。例えば、図13(a)に示すTFT基板104に示す様に、誘電体基板1のほぼ全面に抵抗膜68を形成してもよい。図13(a)は、ヒーター用抵抗膜68を有するTFT基板104の模式的な平面図である。抵抗膜68は、例えば、図3に示した下地絶縁膜2で覆われる。下地絶縁膜2は、十分な絶縁耐圧を有するように形成される。
 抵抗膜68は、開口部68a、68bおよび68cを有することが好ましい。TFT基板104とスロット基板とが貼り合せられたとき、パッチ電極15と対向するようにスロット57が位置する。このときに、スロット57のエッジから距離dの周囲には抵抗膜68が存在しないよう開口部68aを配置する。dは例えば0.5mmである。また、補助容量CSの下部にも開口部68bを配置し、TFTの下部にも開口部68cを配置することが好ましい。
 なお、アンテナ単位Uのサイズは、例えば4mm×4mmである。また、図13(b)に示すように、例えば、スロット57の幅s2は0.5mm、スロット57の長さs1は3.3mm、スロット57の幅方向のパッチ電極15の幅p2は0.7mm、スロットの長さ方向のパッチ電極15の幅p1は0.5mmである。なお、アンテナ単位U、スロット57およびパッチ電極15のサイズ、形状、配置関係などは図13(a)および(b)に示す例に限定されない。
 ヒーター用抵抗膜68からの電界の影響をさらに低減するために、シールド導電層を形成してもよい。シールド導電層は、例えば、下地絶縁膜2の上に誘電体基板1のほぼ全面に形成される。シールド導電層には、抵抗膜68のように開口部68a、68bを設ける必要はないが、開口部68cを設けることが好ましい。シールド導電層は、例えば、アルミニウム層で形成され、接地電位とされる。
 また、液晶層を均一に加熱できるように、抵抗膜の抵抗値に分布を持たせることが好ましい。液晶層の温度分布は、最高温度-最低温度(温度むら)が、例えば15℃以下となることが好ましい。温度むらが15℃を超えると、位相差変調が面内でばらつき、良好なビーム形成ができなくなるという不具合が発生することがある。また、液晶層の温度がTni点(例えば125℃)に近づくと、ΔεMが小さくなるので好ましくない。
 図14(a)、(b)および図15(a)~(c)を参照して、抵抗膜における抵抗値の分布を説明する。図14(a)、(b)および図15(a)~(c)に、抵抗加熱構造80a~80eの模式的な構造と電流の分布を示す。抵抗加熱構造は、抵抗膜と、ヒーター用端子とを備えている。
 図14(a)に示す抵抗加熱構造80aは、第1端子82aと第2端子84aとこれらに接続された抵抗膜86aとを有している。第1端子82aは、円の中心に配置され、第2端子84aは円周の全体に沿って配置されている。ここで円は、送受信領域R1に対応する。第1端子82aと第2端子84aとの間に直流電圧を供給すると、例えば、第1端子82aから第2端子84aに放射状に電流IAが流れる。したがって、抵抗膜86aは面内の抵抗値は一定であっても、均一に発熱することができる。もちろん、電流の流れる向きは、第2端子84aから第1端子82aに向かう方向でもよい。
 図14(b)に抵抗加熱構造80bは、第1端子82bと第2端子84bとこれらに接続された抵抗膜86bとを有している。第1端子82bおよび第2端子84bは円周に沿って互いに隣接して配置されている。抵抗膜86bにおける第1端子82bと第2端子84bとの間を流れる電流IAによって発生する単位面積当たりの発熱量が一定になるように、抵抗膜86bの抵抗値は面内分布を有している。抵抗膜86bの抵抗値の面内分布は、例えば、抵抗膜86を細線で構成する場合、細線の太さや、細線の密度で調整すればよい。
 図15(a)に示す抵抗加熱構造80cは、第1端子82cと第2端子84cとこれらに接続された抵抗膜86cとを有している。第1端子82cは、円の上側半分の円周に沿って配置されており、第2端子84cは円の下側半分の円周に沿って配置されている。抵抗膜86cを例えば第1端子82cと第2端子84cとの間を上下に延びる細線で構成する場合、電流IAによる単位面積あたりの発熱量が面内で一定になるように、例えば、中央付近の細線の太さや密度が高くなるように調整されている。
 図15(b)に示す抵抗加熱構造80dは、第1端子82dと第2端子84dとこれらに接続された抵抗膜86dとを有している。第1端子82dと第2端子84dとは、それぞれ円の直径に沿って上下方向、左右方向に延びるように設けられている。図では簡略化しているが、第1端子82dと第2端子84dとは互いに絶縁されている。
 また、図15(c)に示す抵抗加熱構造80eは、第1端子82eと第2端子84eとこれらに接続された抵抗膜86eとを有している。抵抗加熱構造80eは、抵抗加熱構造80dと異なり、第1端子82eおよび第2端子84eのいずれも円の中心から上下左右の4つの方向に延びる4つの部分を有している。互いに90度を成す第1端子82eの部分と第2端子84eの部分とは、電流IAが、時計回りに流れるように配置されている。
 抵抗加熱構造80dおよび抵抗加熱構造80eのいずれにおいても、単位面積当たりの発熱量が面内で均一になるように、円周に近いほど電流IAが多くなるように、例えば、円周に近い側の細線を太く、密度が高くなるように調整されている。
 このような内部ヒーター構造は、例えば、走査アンテナの温度を検出して、予め設定された温度を下回ったときに自動的に動作するようにしてもよい。もちろん、使用者の操作に呼応して動作するようにしてもよい。
 <外部ヒーター構造>
 本発明の実施形態の走査アンテナは、上記の内部ヒーター構造に代えて、あるいは、内部ヒーター構造とともに、外部ヒーター構造を有してもよい。外部ヒーターとしては、公知の種々のヒーターを用いることができるが、ジュール熱を利用する抵抗加熱方式のヒーターが好ましい。ヒーターの内、発熱する部分をヒーター部ということにする。以下では、ヒーター部として抵抗膜を用いる例を説明する。以下でも、抵抗膜は参照符号68で示す。
 例えば、図16(a)および(b)に示す液晶パネル100Paまたは100Pbの様に、ヒーター用の抵抗膜68を配置することが好ましい。ここで、液晶パネル100Paおよび100Pbは、図1に示した走査アンテナ1000のTFT基板101と、スロット基板201と、これらの間に設けられた液晶層LCとを有し、さらにTFT基板101の外側に、抵抗膜68を含む抵抗加熱構造を有している。抵抗膜68をTFT基板101の誘電体基板1の液晶層LC側に形成してよいが、TFT基板101の製造プロセスが煩雑化するので、TFT基板101の外側(液晶層LCとは反対側)に配置することが好ましい。
 図16(a)に示す液晶パネル100Paは、TFT基板101の誘電体基板1の外側の表面に形成されたヒーター用抵抗膜68と、ヒーター用抵抗膜68を覆う保護層69aとを有している。保護層69aは省略してもよい。走査アンテナは、例えばプラスチック製のケースに収容されるので、抵抗膜68にユーザが直接触れることはない。
 抵抗膜68は、誘電体基板1の外側の表面に、例えば、公知の薄膜堆積技術(例えば、スパッタ法、CVD法)、塗布法または印刷法を用いて形成することができる。抵抗膜68は、必要に応じてパターニングされている。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィプロセスで行われる。
 ヒーター用の抵抗膜68の材料としては、内部ヒーター構造について上述したように、特に限定されず、例えば、ITOやIZOなど比較的比抵抗の高い導電材料を用いることができる。また、抵抗値の調整のために、金属(例えば、ニクロム、チタン、クロム、白金、ニッケル、アルミニウム、銅)の細線やメッシュで抵抗膜68を形成してもよい。ITOやIZOなどの細線やメッシュを用いることもできる。求められる発熱量に応じて、抵抗値を設定すればよい。
 保護層69aは、絶縁材料で形成されており、抵抗膜68を覆うように形成されている。抵抗膜68がパターニングされており、誘電体基板1が露出されている部分には保護層69aを形成しなくてもよい。抵抗膜68は、後述するように、アンテナの性能が低下しないようにパターニングされる。保護層69aを形成する材料が存在することによって、アンテナの性能が低下する場合には、抵抗膜68と同様に、パターニングされた保護層69aを用いることが好ましい。
 保護層69aは、ウェットプロセス、ドライプロセスのいずれで形成してもよい。例えば、抵抗膜68が形成された誘電体基板1の表面に、液状の硬化性樹脂(または樹脂の前駆体)または溶液を付与した後、硬化性樹脂を硬化させることによって形成される。液状の樹脂または樹脂の溶液は、種々の塗布法(例えば、スロットコータ―、スピンコーター、スプレイを用いて)または種々の印刷法で、所定の厚さとなるように誘電体基板1の表面に付与される。その後、樹脂の種類に応じて、室温硬化、加熱硬化、または光硬化することによって、絶縁性樹脂膜で保護層69aを形成することができる。絶縁性樹脂膜は、例えば、フォトリソグラフィプロセスでパターニングされ得る。
 保護層69aを形成する材料としては、硬化性樹脂材料を好適に用いることができる。硬化性樹脂材料は、熱硬化タイプおよび光硬化タイプを含む。また、熱硬化タイプは、熱架橋タイプおよび熱重合タイプを含む。
 熱架橋タイプの樹脂材料としては、例えば、エポキシ系化合物(例えばエポキシ樹脂)とアミン系化合物の組合せ、エポキシ系化合物とヒドラジド系化合物の組み合わせ、エポキシ系化合物とアルコール系化合物(例えばフェノール樹脂を含む)の組み合わせ、エポキシ系化合物とカルボン酸系化合物(例えば酸無水物を含む)の組み合わせ、イソシアネート系化合物とアミン系化合物の組み合わせ、イソシアネート系化合物とヒドラジド系化合物の組み合わせ、イソシアネート系化合物とアルコール系化合物の組み合わせ(例えばウレタン樹脂を含む)、イソシアネート系化合物とカルボン酸系化合物の組み合わせが挙げられる。また、カチオン重合タイプ接着材としては、例えば、エポキシ系化合物とカチオン重合開始剤の組み合わせ(代表的なカチオン重合開始剤、芳香族スルホニウム塩)が挙げられる。ラジカル重合タイプの樹脂材料としては、例えば、各種アクリル、メタクリル、ウレタン変性アクリル(メタクリル)樹脂等のビニル基を含むモノマーおよび/またはオリゴマーとラジカル重合開始剤の組み合わせ(代表的なラジカル重合開始剤:アゾ系化合物(例えば、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)))、開環重合タイプの樹脂材料としては、例えば、エチレンオキシド系化合物、エチレンイミン系化合物、シロキサン系化合物が挙げられる。この他、マレイミド樹脂、マレイミド樹脂とアミンの組合せ、マレイミドとメタクリル化合物の組合せ、ビスマレイミド-トリアジン樹脂およびポリフェニレンエーテル樹脂を用いることができる。また、ポリイミドも好適に用いることができる。なお、「ポリイミド」は、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を含む意味で用いる。ポリイミドは、例えば、エポキシ系化合物またはイソシアネート系化合物と組み合わせて用いられる。
 耐熱性、化学的安定性、機械特性の観点から、熱硬化性タイプの樹脂材料を用いることが好ましい。特に、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含む樹脂材料が好ましく、機械特性(特に機械強度)および吸湿性の観点から、ポリイミド樹脂を含む樹脂材料が好ましい。ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂とを混合して用いることもできる。また、ポリイミド樹脂および/またはエポキシ樹脂に熱可塑性樹脂および/またはエラストマを混合してもよい。さらに、ポリイミド樹脂および/またはエポキシ樹脂として、ゴム変性したものを混合してもよい。熱可塑性樹脂またはエラストマを混合することによって、柔軟性や靱性(タフネス)を向上させることができる。ゴム変性したものを用いても同様の効果を得ることができる。
 光硬化タイプは、紫外線または可視光によって、架橋反応および/または重合反応を起こし、硬化する。光硬化タイプには、例えば、ラジカル重合タイプとカチオン重合タイプがある。ラジカル重合タイプとしては、アクリル樹脂(エポキシ変性アクリル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂)と光重合開始剤との組み合わせが代表的である。紫外光用ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン型およびベンゾフェノン型が挙げられる。可視光用ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンジル型およびチオキサントン型を挙げることができる。カチオン重合タイプとしては、エポキシ系化合物と光カチオン重合開始剤との組合せが代表的である。光カチオン重合開始剤は、例えば、ヨードニウム塩系化合物を挙げることができる。なお、光硬化性と熱硬化性とを併せ持つ樹脂材料を用いることもできる。
 図16(b)に示す液晶パネル100Pbは、抵抗膜68と誘電体基板1との間に接着層67をさらに有している点で、液晶パネル100Paと異なる。また、保護層69bが予め作製された高分子フィルムまたはガラス板を用いて形成される点が異なる。
 例えば、保護層69bが高分子フィルムで形成された液晶パネル100Pbは、以下の様にして製造される。
 まず、保護層69bとなる絶縁性の高分子フィルムを用意する。高分子フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリフェニルスルホン、および、ポリイミド、ポリアミド等のスーパーエンジニアリングプラスチックのフィルムが用いられる。高分子フィルムの厚さ(すなわち、保護層69bの厚さ)は、例えば、5μm以上200μm以下である。
 この高分子フィルムの一方の表面の上に、抵抗膜68を形成する。抵抗膜68は、上述の方法で形成され得る。抵抗膜68はパターニングされてもよく、高分子フィルムも必要に応じてパターニングされてもよい。
 抵抗膜68が形成された高分子フィルム(すなわち、保護層69bと抵抗膜68とが一体に形成された部材)を、接着材を用いて、誘電体基板1に貼り付ける。接着材としては、上記の保護層69aの形成に用いられる硬化性樹脂と同様の硬化性樹脂を用いることができる。さらに、ホットメルトタイプの樹脂材料(接着材)を用いることもできる。ホットメルトタイプの樹脂材料は、熱可塑性樹脂を主成分とし、加熱により溶融し、冷却により固化する。ポリオレフィン系(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリアミド系、エチレン酢酸ビニル系が例示される。また、反応性を有するウレタン系のホットメルト樹脂材料(接着材)も販売されている。接着性および耐久性の観点からは、反応性のウレタン系が好ましい。
 また、接着層67は、抵抗膜68および保護層(高分子フィルム)69bと同様にパターニングされてもよい。ただし、接着層67は、抵抗膜68および保護層69bを誘電体基板1に固定できればよいので、抵抗膜68および保護層69bよりも小さくてもよい。
 高分子フィルムに代えて、ガラス板を用いて保護層69bを形成することもできる。製造プロセスは、高分子フィルムを用いる場合と同様であってよい。ガラス板の厚さは、1mm以下が好ましく、0.7mm以下がさらに好ましい。ガラス板の厚さの下限は特にないが、ハンドリング性の観点から、ガラス板の厚さは0.3mm以上であることが好ましい。
 図16(b)に示した液晶パネル100Pbでは、保護層(高分子フィルムまたはガラス板)69bに形成された抵抗膜68を誘電体基板1に接着層67を介して固定したが、抵抗膜68を誘電体基板1に接触するように配置すればよく、抵抗膜68および保護層69bを誘電体基板1に固定(接着)する必要は必ずしもない。すなわち、接着層67を省略してもよい。例えば、抵抗膜68が形成された高分子フィルム(すなわち、保護層69bと抵抗膜68とが一体に形成された部材)を、抵抗膜68が誘電体基板1に接触するように配置し、走査アンテナを収容するケースで、抵抗膜68を誘電体基板1に押し当てるようにしてもよい。例えば、抵抗膜68が形成された高分子フィルムを単純に置くだけでは、接触熱抵抗が高くなるおそれがあるので、押し当てることによって接触熱抵抗を低下させることが好ましい。このような構成を採用すると、抵抗膜68および保護層(高分子フィルムまたはガラス板)69bが一体として形成された部材を取り外し可能にできる。
 なお、抵抗膜68(および保護層69b)が後述するようにパターニングされている場合には、アンテナの性能が低下しないように、TFT基板に対する位置がずれない程度に固定することが好ましい。
 ヒーター用の抵抗膜68は、走査アンテナの動作に影響を及ぼさない限りどこに設けてもよいが、液晶材料を効率的に加熱するためには、液晶層の近くに設けることが好ましい。したがって、図16(a)および(b)に示したように、TFT基板101の外側に設けることが好ましい。また、図16(a)に示したように、TFT基板101の誘電体基板1の外側に直接、抵抗膜68を設けた方が、図16(b)に示したように、接着層67を介して抵抗膜68を誘電体基板1の外側に設けるよりも、エネルギー効率が高く、かつ、温度の制御性も高いので好ましい。
 抵抗膜68は、例えば、図13(a)に示すTFT基板104に対して、誘電体基板1のほぼ全面に設けてもよい。内部ヒーター構造について上述したように、抵抗膜68は、開口部68a、68bおよび68cを有することが好ましい。
 保護層69aおよび69bは、抵抗膜68を覆うように全面に形成してもよい。上述したように、保護層69aまたは69bがアンテナ特性に悪影響を及ぼす場合には、抵抗膜68の開口部68a、68bおよび68cに対応する開口部を設けてもよい。この場合、保護層69aまたは69bの開口部は、抵抗膜68の開口部68a、68bおよび68cの内側に形成される。
 ヒーター用抵抗膜68からの電界の影響をさらに低減するために、シールド導電層を形成してもよい。シールド導電層は、例えば、抵抗膜68の誘電体基板1側に絶縁膜を介して形成される。シールド導電層は、誘電体基板1のほぼ全面に形成される。シールド導電層には、抵抗膜68のように開口部68a、68bを設ける必要はないが、開口部68cを設けることが好ましい。シールド導電層は、例えば、アルミニウム層で形成され、接地電位とされる。また、液晶層を均一に加熱できるように、抵抗膜の抵抗値に分布を持たせることが好ましい。これらも内部ヒーター構造について上述した通りである。
 抵抗膜は、送受信領域R1の液晶層LCを加熱できればよいので、例示したように、送受信領域R1に対応する領域に抵抗膜を設ければよいが、これに限られない。例えば、図2に示したように、TFT基板101が、送受信領域R1を含む矩形の領域を画定することができるような外形を有している場合には、送受信領域R1を含む矩形の領域に対応する領域に抵抗膜を設けてもよい。勿論、抵抗膜の外形は、矩形に限られず、送受信領域R1を含む、任意の形状であってよい。
 上記の例では、TFT基板101の外側に抵抗膜を配置したが、スロット基板201の外側(液晶層LCとは反対側)に、抵抗膜を配置してもよい。この場合にも、図16(a)の液晶パネル100Paと同様に、誘電体基板51に直接、抵抗膜を形成してもよいし、図16(b)の液晶パネル100Pbと同様に、接着層を介して、保護層(高分子フィルムまたはガラス板)に形成された抵抗膜を誘電体基板51に固定してもよい。あるいは、接着層を省略して、抵抗膜が形成された保護層(すなわち、保護層と抵抗膜とが一体に形成された部材)を抵抗膜が誘電体基板51に接触するように配置してもよい。例えば、抵抗膜が形成された高分子フィルムを単純に置くだけでは、接触熱抵抗が高くなるおそれがあるので、押し当てることによって接触熱抵抗を低下させることが好ましい。このような構成を採用すると、抵抗膜および保護層(高分子フィルムまたはガラス板)が一体として形成された部材を取り外し可能にできる。なお、抵抗膜(および保護層)がパターニングされている場合には、アンテナの性能が低下しないように、スロット基板に対する位置がずれない程度に固定することが好ましい。
 スロット基板201の外側に抵抗膜を配置する場合には、抵抗膜のスロット57に対応する位置に開口部を設けることが好ましい。また、抵抗膜はマイクロ波を十分に透過できる厚さであることが好ましい。
 ここでは、ヒーター部として抵抗膜を用いた例を説明したが、ヒーター部として、この他に、例えば、ニクロム線(例えば巻線)、赤外線ヒーター部などを用いることができる。このような場合にも、アンテナの性能を低下させないように、ヒーター部を配置することが好ましい。
 このような外部ヒーター構造は、例えば、走査アンテナの温度を検出して、予め設定された温度を下回ったときに自動的に動作するようにしてもよい。もちろん、使用者の操作に呼応して動作するようにしてもよい。
 外部ヒーター構造を自動的に動作させるための温度制御装置として、例えば、公知の種々のサーモスタットを用いることができる。例えば、抵抗膜に接続された2つの端子の一方と電源との間に、バイメタルを用いたサーモスタットを接続すればよい。もちろん、温度検出器を用いて、予め設定した温度を下回らないように、外部ヒーター構造に電源から電流を供給するような温度制御装置を用いてもよい。
 <駆動方法>
 本発明の実施形態による走査アンテナが有するアンテナ単位のアレイは、LCDパネルと類似した構造を有しているので、LCDパネルと同様に線順次駆動を行う。しかしながら、従来のLCDパネルの駆動方法を適用すると、以下の問題が発生する恐れがある。図17に示す、走査アンテナの1つのアンテナ単位の等価回路図を参照しつつ、走査アンテナに発生し得る問題点を説明する。
 まず、上述したように、マイクロ波領域の誘電異方性ΔεM(可視光に対する複屈折率Δn)が大きい液晶材料の比抵抗は低いので、LCDパネルの駆動方法をそのまま適用すると、液晶層に印加される電圧を十分に保持できない。そうすると、液晶層に印加される実効電圧が低下し、液晶容量の静電容量値が目標値に到達しない。
 このように液晶層に印加された電圧が所定の値からずれると、アンテナのゲインが最大となる方向が所望する方向からずれることになる。そうすると、例えば、通信衛星を正確に追尾できないことになる。これを防止するために、液晶容量Clcと電気的に並列に補助容量CSを設け、補助容量CSの容量値C-Ccsを十分に大きくする。補助容量CSの容量値C-Ccsは、液晶容量Clcの電圧保持率が例えば55%以上となるように適宜設定することが好ましい。補助容量CSの容量値C-Ccsは、電極CSE1および電極CSE2の面積および電極CSE1と電極CSE2との間の誘電体層の厚さおよび誘電率に依存する。典型的には、電極CSE1にはパッチ電極15と同じ電圧が供給され、電極CSE2にはスロット電極55と同じ電圧が供給される。
 また、比抵抗が低い液晶材料を用いると、界面分極および/または配向分極による電圧低下も起こる。これらの分極による電圧低下を防止するために、電圧降下分を見込んだ十分に高い電圧を印加することが考えられる。しかしながら、比抵抗が低い液晶層に高い電圧を印加すると、動的散乱効果(DS効果)が起こる恐れがある。DS効果は、液晶層中のイオン性不純物の対流に起因し、液晶層の誘電率εMは平均値((εM∥+2εM⊥)/3)に近づく。また、液晶層の誘電率εMを多段階(多階調)で制御するためには、常に十分に高い電圧を印加することもできない。
 上記のDS効果および/または分極による電圧降下を抑制するためには、液晶層に印加する電圧の極性反転周期を十分に短くすればよい。よく知られているように、印加電圧の極性反転周期を短くするとDS効果が起こるしきい値電圧が高くなる。したがって、液晶層に印加する電圧(絶対値)の最大値が、DS効果が起こるしきい値電圧未満となるように、極性反転周波数を決めればよい。極性反転周波数が300Hz以上であれば、例えば比抵抗が1×1010Ω・cm、誘電異方性Δε(@1kHz)が-0.6程度の液晶層に絶対値が10Vの電圧を印加しても、良好な動作を確保することができる。また、極性反転周波数(典型的にはフレーム周波数の2倍と同じ)が300Hz以上であれば、上記の分極に起因する電圧降下も抑制される。極性反転周期の上限は、消費電力などの観点から約5kHz以下であることが好ましい。
 液晶層に印加する電圧の極性反転周波数は、当然に液晶材料(特に比抵抗)に依存する。したがって、液晶材料によっては300Hz未満の極性反転周期で電圧を印加しても上記の問題が生じない。ただし、本発明の実施形態による走査アンテナに用いられる液晶材料はLCDに用いられている液晶材料よりも比抵抗が小さいので、概ね100Hz以上で駆動することが好ましい。
 上述したように液晶材料の粘度は温度に依存するので、液晶層の温度は適宜制御されることが好ましい。ここで述べた液晶材料の物性および駆動条件は、液晶層の動作温度における値である。逆に言うと、上記の条件で駆動できるように、液晶層の温度を制御することが好ましい。
 図18(a)~(g)を参照して、走査アンテナの駆動に用いられる信号の波形の例を説明する。なお、図18(d)に、比較のために、LCDパネルのソースバスラインに供給される表示信号Vs(LCD)の波形を示している。
 図18(a)はゲートバスラインG-L1に供給される走査信号Vgの波形、図18(b)はゲートバスラインG-L2に供給される走査信号Vgの波形、図18(c)はゲートバスラインG-L3に供給される走査信号Vgの波形を示し、図18(e)はソースバスラインに供給されるデータ信号Vdaの波形を示し、図18(f)はスロット基板のスロット電極(スロット電極)に供給されるスロット電圧Vidcの波形を示し、図18(g)はアンテナ単位の液晶層に印加される電圧の波形を示す。
 図18(a)~(c)に示す様に、ゲートバスラインに供給される走査信号Vgの電圧が、順次、ローレベル(VgL)からハイレベル(VgH)に切替わる。VgLおよびVgHは、TFTの特性に応じて適宜設定され得る。例えば、VgL=-5V~0V、Vgh=+20Vである。また、VgL=-20V、Vgh=+20Vとしてもよい。あるゲートバスラインの走査信号Vgの電圧がローレベル(VgL)からハイレベル(VgH)に切替わる時刻から、その次のゲートバスラインの電圧がVgLからVgHに切替わる時刻までの期間を1水平走査期間(1H)ということにする。また、各ゲートバスラインの電圧がハイレベル(VgH)になっている期間を選択期間PSという。この選択期間PSにおいて、各ゲートバスラインに接続されたTFTがオン状態となり、ソースバスラインに供給されているデータ信号Vdaのその時の電圧が、対応するパッチ電極に供給される。データ信号Vdaは例えば-15V~+15V(絶対値が15V)であり、例えば、12階調、好ましくは16階調に対応する絶対値の異なるデータ信号Vdaを用いる。
 ここでは、全てのアンテナ単位にある中間電圧を印加している場合を例示する。すなわち、データ信号Vdaの電圧は、全てのアンテナ単位(m本のゲートバスラインに接続されているとする。)に対して一定であるとする。これはLCDパネルにおいて全面である中間調を表示している場合に対応する。このとき、LCDパネルでは、ドット反転駆動が行われる。すなわち、各フレームにおいて、互いに隣接する画素(ドット)の極性が互いに逆になるように、表示信号電圧が供給される。
 図18(d)はドット反転駆動を行っているLCDパネルの表示信号の波形を示している。図18(d)に示したように、1H毎にVs(LCD)の極性が反転している。この波形を有するVs(LCD)が供給されているソースバスラインに隣接するソースバスラインに供給されるVs(LCD)の極性は、図18(d)に示すVs(LCD)の極性と逆になっている。また、全ての画素に供給される表示信号の極性は、フレーム毎に反転する。LCDパネルでは、正極性と負極性とで、液晶層に印加される実効電圧の大きさを完全に一致させることが難しく、かつ、実効電圧の差が輝度の差となり、フリッカーとして観察される。このフリッカーを観察され難くするために、各フレームにおいて極性の異なる電圧が印加される画素(ドット)を空間的に分散させている。典型的には、ドット反転駆動を行うことによって、極性が異なる画素(ドット)を市松模様に配列させる。
 これに対して、走査アンテナにおいては、フリッカー自体は問題とならない。すなわち、液晶容量の静電容量値が所望の値でありさえすればよく、各フレームにおける極性の空間的な分布は問題とならない。したがって、低消費電力等の観点から、ソースバスラインから供給されるデータ信号Vdaの極性反転の回数を少なくする、すなわち、極性反転の周期を長くすることが好ましい。例えば、図18(e)に示す様に、極性反転の周期を10H(5H毎に極性反転)にすればよい。もちろん、各ソースバスラインに接続されているアンテナ単位の数(典型的には、ゲートバスラインの本数に等しい。)をm個とすると、データ信号Vdaの極性反転の周期を2m・H(m・H毎に極性反転)としてもよい。データ信号Vdaの極性反転の周期は、2フレーム(1フレーム毎に極性反転)と等しくてもよい。
 また、全てのソースバスラインから供給するデータ信号Vdaの極性を同じにしてもよい。したがって、例えば、あるフレームでは、全てのソースバスラインから正極性のデータ信号Vdaを供給し、次にフレームでは、全てのソースバスラインから負極性のデータ信号Vdaを供給してもよい。
 あるいは、互いに隣接するソースバスラインから供給するデータ信号Vdaの極性を互いに逆極性にしてもよい。例えば、あるフレームでは、奇数列のソースバスラインからは正極性のデータ信号Vdaを供給し、偶数列のソースバスラインからは負極性のデータ信号Vdaを供給する。そして、次のフレームでは、奇数列のソースバスラインからは負極性のデータ信号Vdaを供給し、偶数列のソースバスラインからは正極性のデータ信号Vdaを供給する。このような駆動方法は、LCDパネルでは、ソースライン反転駆動と呼ばれる。隣接するソースバスラインから供給するデータ信号Vdaを逆極性にすると、フレーム間で供給するデータ信号Vdaの極性を反転させる前に、隣接するソースバスラインを互いに接続する(ショートさせる)ことによって、液晶容量に充電された電荷を隣接する列間でキャンセルさせることができる。したがって、各フレームにおいてソースバスラインから供給する電荷の量を少なくできるという利点が得られる。
 スロット電極の電圧Vidcは図18(f)に示す様に、例えば、DC電圧であり、典型的にはグランド電位である。アンテナ単位の容量(液晶容量および補助容量)の容量値は、LCDパネルの画素容量の容量値よりも大きい(例えば、20型程度のLCDパネルと比較して約30倍)ので、TFTの寄生容量に起因する引込電圧の影響がなく、スロット電極の電圧Vidcをグランド電位として、データ信号Vdaをグランド電位を基準に正負対称な電圧としても、パッチ電極に供給される電圧は正負対称な電圧となる。LCDパネルにおいては、TFTの引込電圧を考慮して、対向電極の電圧(共通電圧)を調整することによって、画素電極に正負対称な電圧が印加されるようにしているが、走査アンテナのスロット電圧についてはその必要がなく、グランド電位であってよい。また、図18に図示しないが、CSバスラインには、スロット電圧Vidcと同じ電圧が供給される。
 アンテナ単位の液晶容量に印加される電圧は、スロット電極の電圧Vidc(図18(f))に対するパッチ電極の電圧(すなわち、図18(e)に示したデータ信号Vdaの電圧)なので、スロット電圧Vidcがグランド電位のとき、図18(g)に示す様に、図18(e)に示したデータ信号Vdaの波形と一致する。
 走査アンテナの駆動に用いられる信号の波形は、上記の例に限られない。例えば、図19および図20を参照して以下に説明するように、スロット電極の電圧として振動波形を有するViacを用いてもよい。
 例えば、図19(a)~(e)に例示する様な信号を用いることができる。図19では、ゲートバスラインに供給される走査信号Vgの波形を省略しているが、ここでも、図18(a)~(c)を参照して説明した走査信号Vgを用いる。
 図19(a)に示す様に、図18(e)に示したのと同様に、データ信号Vdaの波形が10H周期(5H毎)で極性反転している場合を例示する。ここでは、データ信号Vdaとして、振幅が最大値|Vdamax|の場合を示す。上述したように、データ信号Vdaの波形は、2フレーム周期(1フレーム毎)で極性反転させてもよい。
 ここで、スロット電極の電圧Viacは、図19(c)に示す様に、データ信号Vda(ON)と極性が逆で、振動の周期は同じ、振動電圧とする。スロット電極の電圧Viacの振幅は、データ信号Vdaの振幅の最大値|Vdamax|と等しい。すなわち、スロット電圧Viacは、データ信号Vda(ON)と極性反転の周期は同じで、極性が逆(位相が180°異なる)で、-Vdamaxと+Vdamaxとの間を振動する電圧とする。
 アンテナ単位の液晶容量に印加される電圧Vlcは、スロット電極の電圧Viac(図19(c))に対するパッチ電極の電圧(すなわち、図19(a)に示したデータ信号Vda(ON)の電圧)なので、データ信号Vdaの振幅が±Vdamaxで振動しているとき、液晶容量に印加される電圧は、図19(d)に示す様に、Vdamaxの2倍の振幅で振動する波形となる。したがって、液晶容量に印加される電圧Vlcの最大振幅を±Vdamaxとするために必要なデータ信号Vdaの最大振幅は、±Vdamax/2となる。
 このようなスロット電圧Viacを用いることによって、データ信号Vdaの最大振幅を半分にできるので、データ信号Vdaを出力するドライバ回路として、例えば、耐圧が20V以下の汎用のドライバICを用いることができるという利点が得られる。
 なお、図19(e)に示す様に、アンテナ単位の液晶容量に印加される電圧Vlc(OFF)をゼロとするとために、図19(b)に示す様に、データ信号Vda(OFF)をスロット電圧Viacと同じ波形にすればよい。
 例えば、液晶容量に印加される電圧Vlcの最大振幅を±15Vとする場合を考える。スロット電圧として、図18(f)に示したVidcを用い、Vidc=0Vとすると、図18(e)に示したVdaの最大振幅は、±15Vとなる。これに対して、スロット電圧として、図19(c)に示したViacを用い、Viacの最大振幅を±7.5Vとすると、図19(a)に示したVda(ON)の最大振幅は、±7.5Vとなる。
 液晶容量に印加される電圧Vlcを0Vとする場合、図18(e)に示したVdaを0Vとすればよく、図19(b)に示したVda(OFF)の最大振幅は±7.5Vとすればよい。
 図19(c)に示したViacを用いる場合は、液晶容量に印加される電圧Vlcの振幅は、Vdaの振幅とは異なるので、適宜変換する必要がある。
 図20(a)~(e)に例示する様な信号を用いることもできる。図20(a)~(e)に示す信号は、図19(a)~(e)に示した信号と同様に、スロット電極の電圧Viacを図20(c)に示す様に、データ信号Vda(ON)と振動の位相が180°ずれた振動電圧とする。ただし、図20(a)~(c)にそれぞれ示す様に、データ信号Vda(ON)、Vda(OFF)およびスロット電圧Viacをいずれも0Vと正の電圧との間で振動する電圧としている。スロット電極の電圧Viacの振幅は、データ信号Vdaの振幅の最大値|Vdamax|と等しい。
 このような信号を用いると、駆動回路は正の電圧だけを出力すればよく、低コスト化に寄与する。このように0Vと正の電圧との間で振動する電圧を用いても、図20(d)に示すように、液晶容量に印加される電圧Vlc(ON)は、極性反転する。図20(d)に示す電圧波形において、+(正)は、パッチ電極の電圧がスロット電圧よりも高いことを示し、-(負)は、パッチ電極の電圧がスロット電圧よりも低いことを示している。すなわち、液晶層に印加される電界の向き(極性)は、他の例と同様に反転している。液晶容量に印加される電圧Vlc(ON)の振幅はVdamaxである。
 なお、図20(e)に示す様に、アンテナ単位の液晶容量に印加される電圧Vlc(OFF)をゼロとするとために、図20(b)に示す様に、データ信号Vda(OFF)をスロット電圧Viacと同じ波形にすればよい。
 図19および図20を参照して説明したスロット電極の電圧Viacを振動させる(反転させる)駆動方法は、LCDパネルの駆動方法でいうと、対向電圧を反転させる駆動方法に対応する(「コモン反転駆動」といわれることがある。)。LCDパネルでは、フリッカーを十分に抑制できないことから、コモン反転駆動は採用されていない。これに対し、走査アンテナでは、フリッカーは問題とならないので、スロット電圧を反転させることができる。振動(反転)は、例えば、フレーム毎に行われる(図19および図20における5Hを1V(垂直走査期間またはフレーム)とする)。
 上記の説明では、スロット電極の電圧Viacは1つの電圧が印加される例、すなわち、全てのパッチ電極に対して共通のスロット電極が設けられている例を説明したが、スロット電極を、パッチ電極の1行、または、2以上の行に対応して分割してもよい。ここで、行とは、1つのゲートバスラインにTFTを介して接続されたパッチ電極の集合を指す。このようにスロット電極を複数の行部分に分割すれば、スロット電極の各部分の電圧の極性を互いに独立にできる。例えば、任意のフレームにおいて、パッチ電極に印加される電圧の極性を、隣接するゲートバスラインに接続されたパッチ電極間で互いに逆にできる。このように、パッチ電極の1行毎に極性を反転させる行反転(1H反転)だけでなく、2以上の行毎に極性を反転させるm行反転(mH反転)を行うことができる。もちろん、行反転とフレーム反転とは組合せられる。
 駆動の単純さの観点からは、任意のフレームにおいて、パッチ電極に印加される電圧の極性を全て同じにし、フレーム毎に極性が反転する駆動が好ましい。
 <アンテナ単位の配列、ゲートバスライン、ソースバスラインの接続の例>
 本発明の実施形態の走査アンテナにおいて、アンテナ単位は例えば、同心円状に配列される。
 例えば、m個の同心円に配列されている場合、ゲートバスラインは例えば、各円に対して1本ずつ設けられ、合計m本のゲートバスラインが設けられる。送受信領域R1の外径を、例えば800mmとすると、mは例えば、200である。最も内側のゲートバスラインを1番目とすると、1番目のゲートバスラインには、n個(例えば30個)のアンテナ単位が接続され、m番目のゲートバスラインにはnx個(例えば620個)のアンテナ単位が接続されている。
 このような配列では、各ゲートバスラインに接続されているアンテナ単位の数が異なる。また、最も外側の円を構成するnx個のアンテナ単位に接続されているnx本のソースバスラインには、m個のアンテナ単位が接続されているが、内側の円を構成するアンテナ単位に接続されているソースバスラインに接続されているアンテナ単位の数はmよりも小さくなる。
 このように、走査アンテナにおけるアンテナ単位の配列は、LCDパネルにおける画素(ドット)の配列とは異なり、ゲートバスラインおよび/またはソースバスラインによって、接続されているアンテナ単位の数が異なる。したがって、全てのアンテナ単位の容量(液晶容量+補助容量)を同じにすると、ゲートバスラインおよび/またはソースバスラインによって、接続されている電気的な負荷が異なることになる。そうすると、アンテナ単位への電圧の書き込みにばらつきが生じるという問題がある。
 そこで、これを防止するために、例えば、補助容量の容量値を調整することによって、あるいは、ゲートバスラインおよび/またはソースバスラインに接続するアンテナ単位の数を調整することによって、各ゲートバスラインおよび各ソースバスラインに接続されている電気的な負荷を略同一にすることが好ましい。
 (第4の実施形態)
 以下、第4の実施形態の走査アンテナを説明する。
 走査アンテナにおけるTFT基板は、非送受信領域に、各ソースバスラインをゲートメタル層内の接続配線(以下、「ゲート接続配線」)に電気的に接続するソース-ゲート接続部を備えてもよい。ソース-ゲート接続部は、ソースバスラインごとに設けられる。ソース端子部は、ゲート接続配線を利用して構成されていてもよい。
 本発明者が検討したところ、走査アンテナ用のTFT基板にソース-ゲート接続部を設けると、次のような問題が生じ得る。
 走査アンテナ用のTFT基板では、比較的厚い導電膜(パッチ用導電膜)を用いてパッチ電極が形成される。このようなTFT基板を製造する際には、パッチ用導電膜のパターニングには、例えばリン酸、硝酸および酢酸を含むエッチング液が用いられる。また、エッチング時間およびオーバーエッチング時間も、他の層のエッチング工程よりも長くなる。このため、パッチ用導電膜を形成する際のパターニング工程において、ソース-ゲート接続部に位置するソース用導電膜またはゲート用導電膜がエッチングダメージを受ける可能性がある。例えば、ソース-ゲート接続部を形成するプロセスにおいて、ソースバスラインおよびゲート接続配線の一部が、その上層にある絶縁膜に形成された開口部内で露出する。これらの配線の露出した部分が、パッチ用導電膜のパターニング工程でエッチングされてしまうとコンタクト不良が生じ得る。ソース端子部およびゲート端子部でも同様の問題が生じる可能性がある。
 これに対し、本発明者は、ソース用導電膜およびゲート用導電膜を保護した状態で、パッチ用導電膜のパターニングを行うことが可能なTFT基板の構成を見出した。以下、TFT基板の構成を具体的に説明する。以下の説明では、前述の実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明を適宜省略する。
 図21は、本実施形態におけるTFT基板107を例示する模式的な平面図である。
 TFT基板107は、複数のアンテナ単位領域Uが配列された送受信領域R1と、端子部などが設けられた非送受信領域R2とを有している。非送受信領域R2は、送受信領域R1を囲むように設けられたシール領域Rsを含んでいる。シール領域Rsは、例えば、端子部が配置される端子部領域と送受信領域R1との間に位置している。図21は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uと、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ソース-ゲート接続部SG、ゲート端子部GT、CS端子部CTおよびソース端子部STと示している。トランスファー端子部(トランスファー部ともいう)PTは、シール領域Rsに位置する第1トランスファー端子部PT1と、シール領域Rsよりも外側に設けられた第2トランスファー端子部PT2とを含む。この例では、第1トランスファー端子部PT1は、シール領域Rsに沿って、送受信領域R1を包囲するように延びている。
 一般に、ゲート端子部GTおよびソース端子部STはそれぞれゲートバスラインおよびソースバスライン毎に設けられる。図21には、ゲート端子部GTと並べて、CS端子部CTおよび第2トランスファー端子部PT2を図示しているが、CS端子部CTおよび第2トランスファー端子部PT2の個数および配置は、それぞれゲート端子部GTとは独立に設定される。通常、CS端子部CTおよび第2トランスファー端子部PT2の個数は、ゲート端子部GTの個数より小さく、CS電極およびスロット電極の電圧の均一性を考慮して適宜設定される。また、第2トランスファー端子部PT2は、第1トランスファー端子部PT1が形成されている場合には省略され得る。
 図22A(a)~(e)は、それぞれ、TFT基板107の模式的な断面図である。図22A(a)は、図21に示すA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面、図22A(b)は、図21に示すB-B’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面、図22A(c)は、図21に示すC-C’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面、図22A(d)は、図21に示すD-D’線に沿ったソース端子部STの断面、図22A(e)は、図21に示すE-E’線およびF-F’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面を示している。
 また、図22Bは、ソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STの模式的な断面図である。図22Bは、図21に示すG-G’線に沿った断面を示している。
 TFT基板107は、誘電体基板1上に、複数のゲートバスラインGLを含むゲートメタル層と、ゲート絶縁層4と、複数のソースバスラインSLを含むソースメタル層と、第1絶縁層11と、パッチ電極15を含むパッチメタル層と、上部透明導電層と、第2絶縁層17とをこの順で有している。
 パッチメタル層は、高融点金属を含む下部メタル層M1と、下部メタル層M1上に配置された、Cu、AlまたはAgを含む上部メタル層M2とを含んでいる。上部メタル層M2は、下部メタル層M1よりも厚くてもよい。なお、パッチメタル層は、下部メタル層M1および上部メタル層M2を含んでいればよく、3層以上の積層構造を有していてもよい。
 本実施形態では、下部メタル層M1と上部メタル層M2とは別々にパターニングされ得る。このため、後述するように、ソース-ゲート接続部において、下部メタル層を形成するための金属膜を利用してソース用導電膜およびゲート用導電膜を保護しながら、比較的厚い上部メタル層M2のパターニングを行うことが可能である。
 本実施形態では、アンテナ単位領域Uには、下部メタル層M1および上部メタル層M2を含む積層構造を有するパッチ電極15が形成される。また、ソース-ゲート接続部には、下部メタル層M1を含み、上部メタル層M2を含まない接続部(SG用パッチ接続部、または第1パッチ接続部)15sgが形成される。なお、本明細書では、パッチメタル層のうち、下部メタル層M1および上部メタル層M2を用いて形成された積層構造を有する部分を「第1部分」、上部メタル層M2を用いずに、下部メタル層M1から形成された部分を「第2部分」と呼ぶ。
 ・アンテナ単位領域U
 図21および図22A(a)に示すように、TFT基板107における各アンテナ単位領域Uは、誘電体基板1上に形成されたゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLと、TFT10と、TFT10を覆う第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成された複数のパッチ電極15とを有している。第1絶縁層11およびパッチ電極15上には第2絶縁層17が形成されている。
 TFT10は、ゲート電極3、島状の半導体層5、コンタクト層6Sおよび6D、ゲート電極3と半導体層5との間に配置されたゲート絶縁層4、ソース電極7S、およびドレイン電極7Dを備える。TFT10の構成は、図3等を参照しながら前述した構成と同様である。各TFT10のソース電極7SはソースバスラインSLに接続され、ドレイン電極7Dはパッチ電極15に接続され、ゲート電極3はゲートバスラインGLに接続されている。
 この例では、パッチ電極15は、パッチ電極15と一体的に形成されたパッチ延設部16を介してドレイン電極7Dと電気的に接続されている。本明細書では、パッチ電極15およびパッチ延設部16を含む島状の部分を「パッチ電極部」と呼ぶ場合がある。パッチ電極部のうち、スロットに対応して配置され、放射電極として機能する部分が「パッチ電極15」、パッチ電極15以外の部分が「パッチ延設部16」となる。パッチ電極15は、例えば矩形で、マイクロ波の波長に応じて大きさが決められる。なお、この例では、パッチ延設部16は積層構造を有するが、パッチ延設部16は、パッチメタル層の下部メタル層M1のみを用いて形成されていてもよい。あるいは、図13に示すように、パッチ延設部16を設けずに、ドレイン電極7Dと一体的に形成された接続配線によってパッチ電極15とドレイン電極7Dとを接続することも可能である。
 TFT基板107は、また、CSバスライン(補助容量線)CLを備えていてもよい。この例では、CSバスラインCLは、ゲートバスラインGLと同じ導電膜を用いて形成されている。CSバスラインCLは、ゲートバスラインGLと略平行に延びている。CSバスラインCLの一部は、ドレイン電極7Dの一部とゲート絶縁層4を介して対向し、補助容量を形成している。本明細書では、CSバスラインCLのうち補助容量の下部電極となる部分を下部容量電極3C、ドレイン電極7Dのうち補助容量の上部電極となる部分を上部容量電極7Cと呼ぶ。下部容量電極3Cの幅は、下部容量電極3C以外のCSバスラインCLの幅よりも大きく、上部容量電極7Cの幅は、上部容量電極7C以外のドレイン電極7Dの幅よりも大きくてもよい。
 パッチメタル層は、高融点金属を含む下部メタル層M1と、下部メタル層M1上に配置された、Cu、AlまたはAgを含む上部メタル層M2とを含んでいる。パッチ電極15は、下部メタル層M1内に形成された下部電極15Lと、上部メタル層M2内に形成された上部電極15Uとを含む積層構造を有する。パッチ延設部16も、同様に、下部メタル層M1内に形成された下部電極16Lと、上部メタル層M2内に形成された上部電極16Uとを含む積層構造を有する。
 この例では、後述するように、上部電極15U、16Uをマスクとして下部電極15L、16Lのパターニングを行うことによって、パッチ電極15およびパッチ延設部16(パッチ電極部)が形成されている。このため、パッチ電極部の側面において、上部電極15U、16Uの側面および下部電極15L、16Lの側面は整合している。
 第2絶縁層17は、パッチ電極部の上面および側面を覆うように配置されている。ここでは、第2絶縁層17は、上部電極15U、16Uの上面および側面、下部電極15L、16Lの側面と接している。パッチ電極部を第2絶縁層17で覆うことにより、パッチ電極部の腐食を抑制できる。第2絶縁層17は特に限定しないが、例えば、防湿性に優れたSiN層を用いてもよい。
 誘電体基板1の法線方向から見たとき、パッチ延設部16は、ドレイン電極7D上から、下部容量電極3C、上部容量電極7Cおよびゲート絶縁層4から構成される補助容量を横切って延びていてもよい。なお、補助容量とパッチ電極15との配置関係は図示する例に限定されない。
 ・トランスファー端子部PT
 第1トランスファー端子部PT1は、図21および図22A(b)に示すように、ゲート接続部3pと、ゲート接続部3pを覆うゲート絶縁層4および第1絶縁層11と、トランスファー端子用パッチ接続部15pと、トランスファー端子用上部接続部19pと、第2絶縁層17とを有している。
 ゲート接続部3pは、ゲートバスラインGLと同じ導電膜を用いて形成され、かつ、CSバスラインCLに接続されている(一体的に形成されている)。
 トランスファー端子用パッチ接続部15pは、パッチメタル層内に形成され、かつ、パッチ電極15とは電気的に分離されている。この例では、トランスファー端子用パッチ接続部15pは、下部メタル層M1内に形成された下部トランスファー端子用パッチ接続部15pLと、上部メタル層M2内に形成された上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUとを含む積層構造を有する。誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUのエッジは、下部トランスファー端子用パッチ接続部15pLのエッジの内部に位置する。すなわち、上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUおよび下部トランスファー端子用パッチ接続部15pLの側面は整合していない。
 トランスファー端子用上部接続部19pは、上部透明導電層内に形成されている。この例では、トランスファー端子用上部接続部19pは、上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUの上面および側面を覆うように配置されている。トランスファー端子用上部接続部19pは、上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUの上面および側面と接し、かつ、上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUの周囲において下部トランスファー端子用パッチ接続部15pLの上面とも接していてもよい。後述するように、トランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pLは、同じマスクを用いて同時にエッチングされ得る。この場合、トランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pLの側面は整合する。
 ゲート接続部3pは、トランスファー端子用パッチ接続部15pを介してトランスファー端子用上部接続部19pに電気的に接続されている。具体的には、ゲート絶縁層4および第1絶縁層11には、ゲート接続部3pに達する開口部(ゲートコンタクトホール)12pが設けられている。トランスファー端子用パッチ接続部15pは、第1絶縁層11上および開口部12p内に形成され、開口部12p内でゲート接続部3pと接している。
 第2絶縁層17は、トランスファー端子用上部接続部19p上に形成されており、トランスファー端子用上部接続部19pの一部を露出する開口部18pを有している。トランスファー端子用上部接続部19pのうち開口部18pによって露出された部分は、例えば導電性粒子を含むシール材によって、スロット基板側のトランスファー端子用接続部と接続される(図7参照)。
 この例では、トランスファー端子用パッチ接続部15pおよびトランスファー端子用上部接続部19pは、ゲートバスラインGLを横切って延びている。一方、ゲート接続部3pは、複数のゲートバスラインGLのそれぞれの間隔において、シール領域Rs上に配置されている。ゲートバスラインGLを挟んで分離して配置された複数のゲート接続部3pは、ゲート接続部3pによって互いに電気的に接続されている。
 なお、ここでは、ゲート接続部3pは、複数の開口部12pによってトランスファー端子用パッチ接続部15pと接続されているが、開口部12pは1つのゲート接続部3pに対して1つ以上設けられていればよい。また、ゲート接続部3pとトランスファー端子用パッチ接続部15pとの接続を、CS端子部CT内で行ってもよい。
 トランスファー端子用パッチ接続部15pは、基板1の法線方向から見たとき、外側(送受信領域R1と反対側)に延び、第2トランスファー端子部PT2を構成している。
 第2トランスファー端子部PT2は、シール領域Rsの外側(送受信領域R1と反対側)に設けられている。第2トランスファー端子部PT2は、ゲート接続部3pおよび開口部12pを有していない点以外は、図22A(b)と同様の断面構造を有している。すなわち、第2トランスファー端子部PT2は、図22A(e)に示すように、トランスファー端子用パッチ接続部15p、トランスファー端子用上部接続部19pおよび第2絶縁層17を有している。トランスファー端子用上部接続部19pは、トランスファー端子用パッチ接続部15pと直接接している。トランスファー端子用上部接続部19pの一部は、第2絶縁層17の開口部18p内で、例えば導電性粒子を含むシール材によって、スロット基板側のトランスファー端子用接続部と接続されている。第1トランスファー端子部PT1のうち、ゲートバスラインGLともゲート接続部3pとも重ならない断面(図21のF-F’線に沿った断面)の構造は、第2トランスファー端子部PT2の断面構造と同様である。
 ・ソース-ゲート接続部SG
 図21、図22A(c)および図22Bに示すように、ソース-ゲート接続部SGは、ソースバスラインSLと、ゲート接続配線3sgとを電気的に接続する。この例では、ソースバスラインSLとゲート接続配線3sgとを、SG用パッチ接続部(第1パッチ接続部)15sgを介して電気的に接続している。ゲート接続配線3sgは、ゲートバスラインGLと同じ導電膜を用いて形成され、かつ、ゲートバスラインGLとは電気的に分離されている。SG用パッチ接続部15sgは、下部メタル層M1内に形成され(すなわち、パッチ電極15の下部電極15Lと同じ導電膜を用いて形成され)、かつ、パッチ電極15とは電気的に分離されている。また、本明細書では、ソースバスラインSLのうちソースーゲート接続部SGに位置する部分を「ソース接続部7sg」と呼ぶことがある。ソース接続部7sgの幅は、ソースバスラインSLの幅よりも大きくてもよい。
 より具体的には、ソース-ゲート接続部SGは、誘電体基板1に支持されたゲート接続配線3sgと、ゲート接続配線3sg上に延設されたゲート絶縁層4と、ゲート絶縁層4上に形成されたソースバスラインSLと、ソースバスラインSL上に延設された第1絶縁層11と、SG用パッチ接続部15sgとを有している。誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート接続配線3sgの少なくとも一部はソースバスラインSLと重ならないように配置されている。第1絶縁層11にはソースバスラインSL(ソース接続部7sg)に達する第1開口部12sg(1)が形成されている。ゲート絶縁層4および第1絶縁層11には、ゲート接続配線3sgに達する第2開口部12sg(2)が形成されている。SG用パッチ接続部15sgは、第1絶縁層11上、開口部12sg(1)内および開口部12sg(2)内に配置され、開口部12sg(1)内でソースバスラインSLと接し、開口部12sg(2)内でゲート接続配線3sgと接している。これにより、ソースバスラインSLとゲート接続配線3sgとが電気的に接続される。
 SG用パッチ接続部15sg上には、上部透明導電層内に形成されたSG用上部接続部(「第1透明接続部」ともいう。)19sgが設けられていてもよい。後述するように、SG用パッチ接続部15sgおよびSG用上部接続部19sgは、同じマスクを用いて同時にエッチングされ得る。この場合、SG用パッチ接続部15sgおよびSG用上部接続部19sgの側面は整合する。SG用パッチ接続部15sg(SG用上部接続部19sgが形成されている場合にはSG用パッチ接続部15sgおよびSG用上部接続部19sg)は第2絶縁層17で覆われていてもよい。
 なお、開口部12sg(1)内および開口部12sg(2)は連続していてもよい。すなわち、ソースバスラインSLの一部およびゲート接続配線3sgの一部を露出する単一の開口部を形成し、この開口部内にSG用パッチ接続部15sgを設けてもよい。
 ・ソース端子部ST、ゲート端子部GT、CS端子部CT
 ソース端子部STは、図21、図22A(d)および図22Bに示すように、ソース-ゲート接続部SGから延設されたゲート接続配線3sgと、ゲート接続配線3sgを覆うゲート絶縁層4および第1絶縁層11と、ソース端子用パッチ接続部(「第2パッチ接続部」ともいう。)15sと、ソース端子用上部接続部19sと、第2絶縁層17とを有している。ゲート絶縁層4および第1絶縁層11には、ゲート接続配線3sgに達する開口部(「第3開口部」ともいう。)12sが設けられている。ソース端子用パッチ接続部15sは、第1絶縁層11上および開口部12s内に配置され、開口部12s内でゲート接続配線3sgと接している。ソース端子用上部接続部19sは、ソース端子用パッチ接続部15s上に配置されている。後述するように、ソース端子用パッチ接続部15sおよびソース端子用上部接続部19sは、同じマスクを用いて同時にエッチングされ得る。この場合、ソース端子用パッチ接続部15sおよびソース端子用上部接続部19sの側面は整合する。第2絶縁層17は、第1絶縁層11およびソース端子用上部接続部19s上に配置され、かつ、ソース端子用上部接続部19sの少なくとも一部を露出する開口部(「第4開口部」ともいう。)18sを有している。
 ゲート端子部GTおよびCS端子部CTは、図21に示すように、ソース端子部STと同様の構成を有していてもよい。この例では、ゲート端子部GTは、ゲート絶縁層4および第1絶縁層11に形成された開口部12g内でゲートバスラインGLと接するゲート端子用パッチ接続部15gを有している。ゲート端子用パッチ接続部15g上にはゲート端子用上部接続部19gが配置されている。ゲート端子部GTは第2絶縁層17で覆われている。第2絶縁層17には、ゲート端子用上部接続部19gの少なくとも一部を露出する開口部18gが設けられている。
 CS端子部CTは、ゲート絶縁層4および第1絶縁層117に形成された開口部12c内でCSバスラインCLと接するCS端子用パッチ接続部15cを有している。CS端子用パッチ接続部15c上にはCS端子用上部接続部19cが配置されている。CS端子部CTは第2絶縁層17で覆われている。第2絶縁層17には、CS端子用上部接続部19cの少なくとも一部を露出する開口部18cが設けられている。
 ・TFT基板107の製造方法
 上述のように、本実施形態では、TFT基板107は、誘電体基板1上に、ゲートメタル層、ゲート絶縁層4、ソースメタル層、第1絶縁層11、パッチメタル層、第2絶縁層17、上部透明導電層をこの順で有している。ゲートメタル層は、ゲートバスラインGL、TFTのゲート電極3、ゲート接続配線3sg、ゲート接続部3pを含む。ソースメタル層は、ソースバスラインSL、TFTのソース電極7Sおよびドレイン電極7Dを含む。パッチメタル層は、下部メタル層M1と、下部メタル層M1上に配置された上部メタル層M2とを含む。パッチメタル層は、アンテナ単位領域Uに配置されるパッチ電極15、トランスファー端子部PTに配置されるトランスファー端子用パッチ接続部15p、ソース-ゲート接続部SGに配置されるSG用パッチ接続部15sg、ソース端子部STに配置されるソース端子用パッチ接続部15s等を含む。このうち、パッチ電極15、パッチ延設部16およびトランスファー端子用パッチ接続部15pは、下部メタル層M1および上部メタル層M2を用いて形成された積層構造を有している。SG用パッチ接続部15sgおよびソース端子用パッチ接続部15sは、上部メタル層M2を用いずに、下部メタル層M1のみを用いて形成されている。上部透明導電層は、各端子部の上部接続部19s、19g、19c、19pを含む。
 図23A(a)~図23B(n)は、TFT基板107の製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図は、それぞれ、図22A(a)~(e)に対応する断面を示している。各層の材料、厚さ、形成方法などは、図5を参照しながら前述した方法と同様であれば適宜説明を省略する。
 まず、図23A(a)に示すように、誘電体基板1上に、スパッタ法などによって、ゲート用導電膜3’を形成する。ここでは、ゲート用導電膜3’として、Al膜(150nm)およびMoN膜(10nm)をこの順で含む積層膜を用いる。次いで、ゲート用導電膜3’をパターニングすることにより、図23A(b)に示すように、ゲート電極3、ゲートバスラインGL、下部容量電極3C、CSバスラインCL、ゲート接続部3p、ゲート接続配線3sgを含むゲートメタル層を得る。
 この後、図23A(c)に示すように、ゲートメタル層を覆うようにゲート絶縁層4、真性アモルファスシリコン膜5’およびn+型アモルファスシリコン膜6’をこの順で形成する。次いで、真性アモルファスシリコン膜5’およびn+型アモルファスシリコン膜6’をパターニングすることにより、図23A(d)に示すように、島状の半導体層5およびコンタクト層6を得る。
 次いで、図23A(e)に示すように、ゲート絶縁層4上およびコンタクト層6上にソース用導電膜7’を形成する。ここでは、ソース用導電膜7’として、MoN(厚さ:例えば10nm)、Al(厚さ:例えば200nm)およびMoN(厚さ:例えば10nm)をこの順で積層した積層膜(MoN/Al/MoN)を形成する。
 次いで、ソース用導電膜7’をパターニングすることによって、図23A(f)に示すように、ソースバスラインSL(ソース接続部7sgを含む)、ソース電極7S、上部容量電極7C、およびドレイン電極7Dを含むソースメタル層を形成する。このとき、コンタクト層6もエッチングされ、互いに分離されたソースコンタクト層6Sとドレインコンタクト層6Dとが形成される。このようにして、TFT10が得られる。
 次に、図23A(g)に示すように、TFT10およびソースメタル層を覆うように第1絶縁層11を形成する。この例では、第1絶縁層11は、半導体層5のチャネル領域と接するように配置される。次いで、公知のフォトリソグラフィにより、図23A(h)に示すように、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4に、トランスファー端子部形成領域においてゲート接続部3pに達する開口部12pと、ソース端子部形成領域においてゲート接続配線3sgに達する開口部12sと、ソース-ゲート接続部形成領域においてゲート接続配線3sgに達する開口部12sg(2)(不図示)とを設けるとともに、第1絶縁層11に、ソース-ゲート接続部形成領域においてソースバスラインSLに達する開口部12sg(1)と、アンテナ単位領域Uにおいてドレイン電極7Dに達する開口部12aとを形成する。
 次いで、図23A(i)に示すように、第1絶縁層11上および開口部12a、12p、12s、12sg(1)、12sg(2)内に、第1パッチ用導電膜M1’および第2パッチ用導電膜M2’をこの順で形成する。ここでは、第1パッチ用導電膜M1’として、Ti膜(厚さ:100nm)、第2パッチ用導電膜M2’として、Al膜(厚さ:例えば2000nm)およびMoN膜(厚さ:例えば10nm)をこの順で含む積層膜(MoN/Al)を用いる。
 なお、第1パッチ用導電膜M1’は、高融点金属を含む膜であればよく、Ti膜の他に、Mo膜、Ta膜、W膜であってもよい。あるいは、Ti、Mo、TaまたはWを含む合金膜であってもよい。第1パッチ用導電膜M1’の厚さは、例えば、15nm以上300nm以下であってもよい。15nm以上であれば、第2パッチ用導電膜M2’のエッチングの際に、ソース用導電膜およびゲート用導電膜の保護膜として機能し、これらの導電膜へのダメージをより効果的に抑制できる。また、例えばソース-ゲート接続部において、ゲート接続配線3sgとソース配線SLとをより低抵抗に接続可能なSG用パッチ接続部15sgを形成できる。一方、第1パッチ用導電膜M1’の厚さが300nm未満であれば、パッチ電極全体の厚さの増大を抑制できる。
 第2パッチ用導電膜M2’は、低抵抗材料であるAlまたはCuを含む膜であればよく、単層膜でも積層膜でもよい。AlまたはCuを含む膜の厚さは、前述したように、例えば0.3μm以上3μm以下であってもよい。
 次いで、図23B(j)に示すように、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングを行う。第2パッチ用導電膜M2’のパターニングは、第2パッチ用導電膜(ここではMoN/Al膜)M2’と第1パッチ用導電膜(ここではTi膜)M1’とのエッチング選択比を大きくできるエッチング条件で行う。この例では、第2パッチ用導電膜M2’であるMoN/Al膜を、例えばリン酸/硝酸/酢酸の混酸液を用いてエッチングする。これにより、上部メタル層M2が形成される。上部メタル層M2は、パッチ電極部の上部電極15U、16Uおよび上部トランスファー端子用パッチ接続部15pUを含む。この工程において、第1パッチ用導電膜M1’は除去されずに残る。
 第2パッチ用導電膜M2’は比較的厚い(例えば0.3μm以上)ため、エッチング時間およびオーバーエッチング時間も長くなる。従って、このパターニングの際に、ゲート用導電膜およびソース用導電膜が十分に保護されていないと、これらのメタルもエッチングされてしまうおそれがある。例えば、第1パッチ用導電膜M1’および第2パッチ用導電膜M2’を含むパッチメタル用導電膜全体を同時にエッチングすると、開口部12s、12sgの底部にある金属膜(ここではゲート接続配線3sgおよびソースバスラインSL)は、オーバーエッチングされる可能性がある。これを防ぐために、金属膜上に別途保護層を設けると、工程数が増加するおそれがある。これに対し、本実施形態では、端子部形成領域において開口部12sの底部にあるゲート接続配線3sg、およびソース-ゲート接続部形成領域において開口部12sgの底部にあるソースバスラインSLを第1パッチ用導電膜M1’で保護した状態で、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングを行う。また、後述するように、保護層として用いた第1パッチ用導電膜M1’は、透明導電膜と同時にエッチングされる。従って、製造工程数を増加させることなく、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングによるエッチングダメージを抑制できる。
 また、本実施形態によると、ゲート用導電膜およびソース用導電膜の保護層として、高融点金属を含む第1パッチ用導電膜M1’を利用するので、例えばITO膜などの透明導電膜を保護層として用いる場合と比べて、より確実にエッチングダメージを低減できる。保護層として透明導電膜を用いると、透明導電膜は比較的粗い膜であり、エッチング液が透明導電膜を浸透し、その下方にある金属膜までエッチングされる可能性がある。
 次いで、図23B(k)に示すように、第1パッチ用導電膜M1’上および上部メタル層M2上に、例えばスパッタ法により上部透明導電膜19’を形成する。上部透明導電膜として、例えば厚さ70nmのITO膜を用いる。上部透明導電膜19’として、高融点金属を含む膜と透明導電膜とを含み、透明導電膜を最上層とする積層膜を用いることもできる。例えば、Ti(厚さ:100nm)を下層、ITO(厚さ:70nm)を上層とする積層膜を用いてもよい。
 この後、上部透明導電膜19’上に、マスク層として、レジスト層を形成する。マスク層は、トランスファー端子部形成領域、ソースーゲート接続部形成領域、ソース端子部形成領域にマスク部90p、90sg、90sを有する。マスク部(「第1マスク部」ともいう。)90sgは、開口部12sg(1)、12sg(2)を覆うように配置される。上部電極15U、16U上およびその近傍にはマスク部は配置されない(開口部となる)。
 次いで、図23B(l)に示すように、これらのマスク部および上部電極15U、16Uをエッチングマスクとして用いて、上部透明導電膜19’および第1パッチ用導電膜M1’を同時にパターニングする。これにより、上部透明導電層および下部メタル層M1を得る。
 アンテナ単位形成領域では、上部透明導電膜19’のうちマスク部で覆われていない部分(上部電極15U、16U上に位置する部分を含む)が除去される。アンテナ単位形成領域では上部透明導電膜19’全体が除去されてもよい。また、第1パッチ用導電膜M1’のうち上部電極15U、16Uで覆われていない部分が除去される。これにより、第1パッチ用導電膜M1’から下部電極15L、16Lが形成される。下部電極16Lは、開口部12a内でドレイン電極7Dと接する。また、上部電極15U、16Uおよび下部電極15L、16Lの側面は互いに整合する。このようにして、上部電極15Uおよび下部電極15Lを含むパッチ電極15と、上部電極16Uおよび下部電極16Lを含むパッチ延設部16とを含むパッチ電極部が得られる。
 トランスファー端子部形成領域では、上部透明導電膜19’および第1パッチ用導電膜M1’から、それぞれ、トランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pが形成される。トランスファー端子用パッチ接続部15pは、開口部12p内でゲート接続部3pと接する。トランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pの側面は互いに整合する。同様に、ソースーゲート接続部形成領域では、SG用上部接続部19sgおよびSG用パッチ接続部15sgが形成される。SG用パッチ接続部15sgは、開口部12sg(1)内でソースバスラインSLと接し、図示しない開口部12sg(2)内でゲート接続配線3sgと接する。また、SG用上部接続部19sgおよびSG用パッチ接続部15sgの側面は互いに整合する。ソース端子部形成領域では、ソース端子用上部接続部19sおよびソース端子用パッチ接続部15sが形成される。ソース端子用パッチ接続部15sは、開口部12s内でゲート接続配線3sgと接する。また、ソース端子用上部接続部19sおよびソース端子用パッチ接続部15sの側面は互いに整合する。このようにして、トランスファー端子部PT、ソースーゲート接続部SG、およびソース端子部STが得られる。なお、図示していないが、CS端子部CTおよびゲート端子部GTも、ソース端子部STと同様の方法で形成され得る。
 次いで、図23B(m)に示すように、パッチメタル層および上部透明導電層上に、第2絶縁層17を形成する。この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、第2絶縁層17のエッチングを行う。これにより、図23B(n)に示すように、トランスファー部形成領域にトランスファー端子用上部接続部19pの一部を露出する開口部18p、端子部形成領域にソース端子用上部接続部19sを露出する開口部18sを形成する。第2絶縁層17のうち、ソース-ゲート接続部およびパッチ電極部の上に位置する部分には開口部を形成しない。パッチ電極部を第2絶縁層17で覆うことにより、パッチ電極部の上部電極15U、16Uの腐食を抑制できる。このようにして、TFT基板107が製造される。
 上記方法によると、パッチメタル層を構成する下部メタル層M1と上部メタル層M2とを別々に加工できるので、下部メタル層M1を利用して、上部メタル層M2のエッチングに伴う配線層のダメージを抑制できる。また、下部メタル層M1を上部透明導電層と同時に加工するため、フォトマスクの枚数を増加させることなく、信頼性に優れたTFT基板107を製造できる。
 上記方法では、第2パッチ用導電膜M2’の主層としてAl膜を用い、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングには、燐酸、硝酸および酢酸を含むエッチング液を用いている。これにより第1パッチ用導電膜M1’であるTi膜が除去されることなく、第2パッチ用導電膜M2’をパターニングすることが可能である。なお、第1パッチ用導電膜M1’および第2パッチ用導電膜M2’の材料、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングに使用するエッチング液は、上記の例に限定されない。上部メタル層M2のパターニングには、第1パッチ用導電膜M1’および第2パッチ用導電膜M2’の材料のエッチング選択比が高くなるようなエッチング方法を適用すればよい。
 例えば、第2パッチ用導電膜M2’の主層としてCu膜を用いる例を説明する。図23A(i)に示す工程において、第1パッチ用導電膜M1’としてTi膜(厚さ:例えば100nm)、第2パッチ用導電膜M2’としてCu膜(厚さ:例えば480nm)を形成してもよい。次いで、図23B(j)に示す工程では、酸系のエッチング液(例えば過酸化水素および硝酸を含むエッチング液)を用いて、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングを行う。この後、図23B(k)に示すように、上部透明導電膜19’として、ITO膜(厚さ:例えば70nm)を形成する。代わりに、ITO膜(厚さ:例えば70nm)と高融点金属膜(厚さ:例えば100nm)との積層膜を形成してもよい。続いて、図23B(l)に示すように、上部透明導電膜19’と第1パッチ用導電膜M1’とを同時にエッチングしてもよい。
 あるいは、第2パッチ用導電膜M2’の主層としてAg膜を用いてもよい。例えば、第1パッチ用導電膜M1’としてTi膜(厚さ:例えば100nm)、第2パッチ用導電膜M2’の主層としてAg膜(厚さ:例えば450nm)を用いてもよい。この場合、図23B(j)に示す工程では、例えば硝酸を含むエッチング液を用いて、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングを行う。このパターニング工程では、第1パッチ用導電膜M1’は除去されずに残る。この後の工程は上記と同様である。
 ・変形例1
 以下、図面を参照しながら、変形例1のTFT基板を説明する。
 変形例1のTFT基板は、パッチ電極15と第2絶縁層17との間に透明導電部19aが形成されている点で、TFT基板107と異なる。透明導電部19aは上部透明導電層内に形成される。以下の説明では、TFT基板107と異なる点を主に説明する。
 図24は、変形例1のTFT基板108を示す模式的な平面図である。図25(a)~(e)は、それぞれ、TFT基板108の模式的な断面図である。図25(a)は、図24に示すA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面、図25(b)は、図24に示すB-B’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面、図25(c)は、図24に示すC-C’線に沿ったソースーゲート接続部SGの断面、図25(d)は、図24に示すD-D’線に沿ったソース端子部STの断面、図25(e)は、図24に示すE-E’線およびF-F’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面を示している。なお、図24に示すG-G’線に沿った、ソースーゲート接続部SGおよびソース端子部STの模式的な断面図は、図22Bに示すTFT基板107におけるG-G’線に沿った断面と同様であるため、省略する。
 各アンテナ単位領域Uは、図24および図25(a)に示すように、誘電体基板1上に形成されたゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLと、複数のTFT10と、TFT10を覆う第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成された複数のパッチ電極15と、パッチ電極15上に配置された透明導電部19aとを備える。この例では、パッチ電極部(パッチ電極15およびパッチ延設部16)上に透明導電部19aが設けられている。パッチ電極部および透明導電部19a上には、これらを覆うように第2絶縁層17が形成されている。
 透明導電部19aは、ソース端子用上部接続部19s等と同じ透明導電膜を用いて形成されている。すなわち、上部透明導電層内に形成されている。透明導電部19aは、パッチ電極部における上部電極15U、16Uの上面および側面を覆っていてもよい。この例では、誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部電極15U、16Uのエッジは、下部電極15L、16Lのエッジの内部に位置している。透明導電部19aは、上部電極15U、16Uの上面および側面と、下部電極15L、16Lの上面のうち上部電極15U、16Uと重なっていない部分と接している。後述するように、透明導電部19aおよび下部電極15L、16Lが同時にパターニングされる場合には、透明導電部19aの側面と下部電極15L、16Lの側面とは整合する。その他の構成は、TFT基板107におけるアンテナ単位領域Uの構成と同様である。
 また、TFT基板108におけるソースーゲート接続部SG、トランスファー端子部PT、ソース端子部STの構成も、TFT基板107と同様である。
 本変形例によると、上部電極15U、16Uは、第2絶縁層17および透明導電部19aの2層で保護されるので、前述のTFT基板107と比べて、上部電極15U、16Uの腐食をより効果的に抑制できる。
 図26(a)~図26(e)は、TFT基板108の製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図は、それぞれ、図25(a)~(e)に対応する断面を示している。以下では、TFT基板107の製造方法と異なる点のみを説明する。
 図26(a)に示すように、ゲートメタル層、ゲート絶縁層4、TFT10、ソースメタル層および第1絶縁層11を形成する。次いで、第1パッチ用導電膜M1’および第2パッチ用導電膜M2’を形成し、第2パッチ用導電膜M2’のパターニングを行って上部メタル層を形成する。これらの工程は、図23A(a)~図23B(j)に示す工程と同様である。
 次いで、図26(b)に示すように、第1パッチ用導電膜M1’および上部メタル層上に、上部透明導電膜19’を形成する。この後、アンテナ単位形成領域、トランスファー端子部形成領域、ソースーゲート接続部形成領域、ソース端子部形成領域において、それぞれ、上部透明導電膜19’上にマスク部90a、90p、90sg、90sを含むマスク層を形成する。マスク部90p、90sg、90sに加えて、パッチ電極が形成される領域にマスク部(「第2マスク部」ともいう。)90aを形成する点で、TFT基板107の製造方法と異なる。マスク部90aは、上部電極15U、16Uを覆うように配置される。すなわち、誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部電極15U、16Uおよびその近傍を含む領域上に配置される。
 次いで、図26(c)に示すように、これらのマスク部をエッチングマスクとして用いて、上部透明導電膜19’および第1パッチ用導電膜M1’を同時にパターニングする。これにより、上部透明導電層および下部メタル層M1を得る。
 アンテナ単位形成領域では、上部透明導電膜19’および第1パッチ用導電膜M1’のうちマスク部90aから露出した部分が除去される。これにより、第1パッチ用導電膜M1’から下部電極15L、16Lが形成され、上部透明導電膜19’から透明導電部19aが形成される。下部電極16Lは、開口部12a内でドレイン電極7Dと接する。また、透明導電部19aおよび下部電極15L、16Lの側面は互いに整合する。このようにして、上部電極15Uおよび下部電極15Lを含むパッチ電極15と、上部電極16Uおよび下部電極16Lを含むパッチ延設部16とが得られる。この例では、誘電体基板1の法線方向から見たとき、透明導電部19aおよび下部電極15L、16Lは、上部電極15U、16Uよりも一回り大きい形状を有する。
 トランスファー端子部形成領域では、上部透明導電膜19’および第1パッチ用導電膜M1’から、それぞれ、トランスファー端子用上部接続部19pおよびトランスファー端子用パッチ接続部15pが形成される。同様に、ソースーゲート接続部形成領域では、SG用上部接続部19sgおよびSG用パッチ接続部15sgが形成される。ソース端子部形成領域では、ソース端子用上部接続部19sおよびソース端子用パッチ接続部15sが形成される。
 次いで、図26(d)および図26(e)に示すように、パッチメタル層および上部透明導電層上に第2絶縁層17を形成し、第2絶縁層17のエッチングを行う。このようにして、TFT基板108が製造される。
 上記方法では、パッチ電極15およびパッチ延設部16は下部メタル層M1と上部メタル層M2との積層構造を有するが、パッチ電極15のみを積層構造とし、パッチ延設部16は下部メタル層M1のみを用いて形成してもよい。例えば、図26(a)の工程において、第2パッチ用導電膜M2’のうちパッチ延設部が形成される領域に位置する部分を除去し、図26(c)の工程において、透明導電膜19’のパターニングと同時にパッチ延設部16のパターニングを行ってもよい。この場合、パッチ延設部16上に透明導電層が形成される。
 ・変形例2
 以下、図面を参照しながら、変形例2のTFT基板を説明する。
 変形例2のTFT基板は、送受信領域R1において、第2絶縁層17が開口部(「第5開口部」ともいう。)18aを有し、パッチ電極部および透明導電部19aが第2絶縁層17で覆われていない点で、変形例1のTFT基板108と異なる。以下の説明では、TFT基板108と異なる点を主に説明する。
 図27は、変形例2のTFT基板109を示す模式的な平面図である。図28(a)~(e)は、それぞれ、TFT基板109の模式的な断面図である。図28(a)は、図27に示すA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面、図28(b)は、図27に示すB-B’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面、図28(c)は、図27に示すC-C’線に沿ったソースーゲート接続部SGの断面、図28(d)は、図27に示すD-D’線に沿ったソース端子部STの断面、図28(e)は、図27に示すE-E’線およびF-F’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面を示している。なお、図27に示すG-G’線に沿った、ソースーゲート接続部SGおよびソース端子部STの模式的な断面図は、図22Bに示すTFT基板107におけるG-G’線に沿った断面と同様であるため、省略する。
 各アンテナ単位領域Uは、図27および図28(a)に示すように、誘電体基板1上に形成されたゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLと、複数のTFT10と、TFT10を覆う第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成された複数のパッチ電極15と、パッチ電極15上に配置された透明導電部19aとを備える。パッチ電極部および透明導電部19aの構造は、例えば変形例1におけるパッチ電極部および透明導電部19aの構造と同様である。ただし、送受信領域R1において第2絶縁層17が開口部18aを有している。
 この例では、図27に示すように、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第2絶縁層17の開口部18aは、送受信領域R1に配列された複数のアンテナ単位領域Uと重なるように配置されている。このため、TFT10およびパッチ電極部などを含むアンテナ単位領域Uは、第2絶縁層17で覆われていない。開口部18aは、送受信領域R1の略全体と重なるように配置されていてもよい。つまり、送受信領域R1の略全体は、第2絶縁層17で覆われていなくてもよい。
 本変形例によると、パッチ電極15は、導電体である透明導電部19aで保護されており、絶縁層で覆われていない。従って、例えば図21および図24に示すTFT基板107、108よりも、高いアンテナ性能を実現することが可能である。
 図29(a)~図29(e)は、TFT基板109の製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図は、それぞれ、図28(a)~(e)に対応する断面を示している。以下では、TFT基板108の製造方法と異なる点のみを説明する。
 図29(a)~図29(d)に示すように、ゲートメタル層、ゲート絶縁層4、TFT10、ソースメタル層および第1絶縁層11、パッチメタル層、および上部透明導電層を形成する。次いで、第2絶縁層17を形成する。これらの工程は、変形例1と同様である。
 次いで、図29(e)に示すように、第2絶縁層17のエッチングを行う。このとき、第2絶縁層17に、開口部18p、18sに加えて、送受信領域R1において、アンテナ単位領域U全体と重なるように開口部18aを設ける。このようにして、TFT基板109が製造される。
 ・変形例3
 以下、図面を参照しながら、変形例3のTFT基板110を説明する。
 変形例3のTFT基板110では、第2絶縁層17は、各アンテナ単位領域Uにおいてパッチ電極15と重なるように開口部(第5開口部)18aを有する。その他の構成は、変形例2のTFT基板109と同様である。
 以下の説明では、TFT基板109と異なる点を主に説明する。
 図30は、変形例3のTFT基板110を示す模式的な平面図である。図31(a)~(e)は、それぞれ、TFT基板110の模式的な断面図である。図31(a)は、図30に示すA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面、図31(b)は、図30に示すB-B’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面、図31(c)は、図30に示すC-C’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面、図31(d)は、図30に示すD-D’線に沿ったソース端子部STの断面、図31(e)は、図30に示すE-E’線およびF-F’線に沿ったトランスファー端子部PTの断面を示している。なお、図30に示すG-G’線に沿った、ソースーゲート接続部SGおよびソース端子部STの模式的な断面図は、図22Bに示すTFT基板107におけるG-G’線に沿った断面と同様であるため、省略する。
 図30に示すように、各アンテナ単位領域Uにおいて、第2絶縁層17の開口部18aは、パッチ電極15と重なるように配置されている。従って、パッチ電極15は第2絶縁層17で覆われていない。パッチ延設部16は第2絶縁層17で覆われていてもよい。この例では、第2絶縁層17の開口部18aは、パッチ電極15とパッチ延設部16の一部(パッチ電極15の近傍に位置する部分)と重なるように配置されている。
 TFT基板110では、変形例2と同様に、パッチ電極15は透明導電部19aで保護され、かつ、絶縁層で覆われていないので、高いアンテナ性能を実現し得る。また、アンテナ単位領域Uのうちパッチ電極15以外の領域は第2絶縁層17で保護され得るので、高い信頼性を確保しつつ、アンテナ性能を高めることが可能である。
 なお、第2絶縁層17の開口部18aの形状およびサイズは、図30に示す例に限定されない。例えば、開口部18aは、パッチ電極部のうちスロット57(図13参照)と重なる部分全体と重なるように配置されていてもよい。図33は、パッチ電極15、第2絶縁層17の開口部18a、およびスロット57の配置の一例を示す平面図である。図33に示すように、スロット幅方向において、開口部18aの幅は、スロット57の幅s2およびパッチ電極15の幅よりも大きくてもよい。
 図32(a)~図32(e)は、TFT基板110の製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図は、それぞれ、図31(a)~(e)に対応する断面を示している。以下では、TFT基板109の製造方法と異なる点のみを説明する。
 図32(a)~図32(d)に示すように、ゲートメタル層、ゲート絶縁層4、TFT10、ソースメタル層および第1絶縁層11、パッチメタル層、および上部透明導電層を形成する。次いで、第2絶縁層17を形成する。これらの工程は、変形例1と同様である。
 次いで、図32(e)に示すように、第2絶縁層17のエッチングを行う。このとき、第2絶縁層17に、開口部18p、18sに加えて、各アンテナ単位領域Uにおいて、パッチ電極15およびその周囲に位置する部分と重なるように開口部18aを設ける。このようにして、TFT基板110が製造される。
 本発明の実施形態による走査アンテナは、必要に応じて、例えばプラスチック製の筺体に収容される。筺体にはマイクロ波の送受信に影響を与えない誘電率εMが小さい材料を用いることが好ましい。また、筺体の送受信領域R1に対応する部分には貫通孔を設けてもよい。さらに、液晶材料が光に曝されないように、遮光構造を設けてもよい。遮光構造は、例えば、TFT基板101の誘電体基板1および/またはスロット基板201の誘電体基板51の側面から誘電体基板1および/または51内を伝播し、液晶層に入射する光を遮光するように設ける。誘電異方性ΔεMが大きな液晶材料は、光劣化しやすいものがあり、紫外線だけでなく、可視光の中でも短波長の青色光も遮光することが好ましい。遮光構造は、例えば、黒色の粘着テープなどの遮光性のテープを用いることによって、必要な個所に容易に形成できる。
 本発明による実施形態は、例えば、移動体(例えば、船舶、航空機、自動車)に搭載される衛星通信や衛星放送用の走査アンテナおよびその検査に用いられる。
1    :誘電体基板
2    :下地絶縁膜
3    :ゲート電極
3sg  :ゲート接続配線
4    :ゲート絶縁層
5    :半導体層
6D   :ドレインコンタクト層
6S   :ソースコンタクト層
7D   :ドレイン電極
7S   :ソース電極
7p   :ソース接続配線
7sg  :ソース接続部
11   :第1絶縁層
12a、12c、12g、12p、12s、12sg        :開口部
15   :パッチ電極
15L  :下部電極
15U  :上部電極
15c  :CS端子用パッチ接続部
15g  :ゲート端子用パッチ接続部
15p  :トランスファー端子用パッチ接続部
15pU :上部トランスファー端子用パッチ接続部
15pL :下部トランスファー端子用パッチ接続部
15s  :ソース端子用パッチ接続部
15sg :SG用パッチ接続部
16   :パッチ延設部
16L  :下部電極
16U  :上部電極
17   :第2絶縁層
18a、18c、18g、18p、18s        :開口部
19a  :透明導電部
19c  :CS端子用上部接続部
19g  :ゲート端子用上部接続部
19p  :トランスファー端子用上部接続部
19s  :ソース端子用上部接続部
19sg :SG用上部接続部
21   :アライメントマーク
23   :保護導電層
51   :誘電体基板
52   :第3絶縁層
54   :誘電体層(空気層)
55   :スロット電極
55L  :下層
55M  :主層
55U  :上層
55c  :コンタクト面
57   :スロット
58   :第4絶縁層
60   :上部接続部
65   :反射導電板
67   :接着層
68   :ヒーター用抵抗膜
70   :給電装置
71   :導電性ビーズ
72   :給電ピン
73   :シール部
80a、80b、80c、80d、80e        :抵抗加熱構造
86、86a、86b、86c、86d、86e     :抵抗膜
90a、90p、90sg        :マスク部
101、102、103、104、107、108、109、110   :TFT基板201、203        :スロット基板
CS   :補助容量
CT   :CS端子部
GL   :ゲートバスライン
GT   :ゲート端子部
LC   :液晶層
M1   :下部メタル層
M2   :上部メタル層
PT、PT1、PT2  :トランスファー端子部
R1   :送受信領域
R2   :非送受信領域
Rs   :シール領域
SG   :ソースーゲート接続部
SL   :ソースバスライン
ST   :ソース端子部
U    :アンテナ単位領域

Claims (16)

  1.  複数のアンテナ単位領域を含む送受信領域と、前記送受信領域以外の領域に位置する非送受信領域とを含み、
     前記複数のアンテナ単位領域のそれぞれは、TFTと、前記TFTのドレイン電極に電気的に接続されたパッチ電極とを含む、TFT基板であって、
     誘電体基板と、
     前記誘電体基板に支持された、複数のゲートバスラインを含むゲートメタル層と、
     前記ゲートメタル層上に配置されたゲート絶縁層と、
     前記ゲート絶縁層上に配置され、かつ、複数のソースバスラインを含むソースメタル層と、
     前記ソースメタル層上に配置された第1絶縁層と、
     前記第1絶縁層上に配置され、かつ、前記パッチ電極を含むパッチメタル層と
    を有し、
     前記TFTのソース電極は前記複数のソースバスラインの1つに電気的に接続され、前記TFTのゲート電極は前記複数のゲートバスラインの1つに電気的に接続され、
     前記ゲートメタル層は、前記非送受信領域に配置され、かつ、前記複数のゲートバスラインとは電気的に分離された複数のゲート接続配線をさらに含み、
     前記パッチメタル層は、高融点金属を含む下部メタル層と、前記下部メタル層上に配置された、Cu、AlまたはAgを含む上部メタル層とを含み、
     前記パッチメタル層は、前記下部メタル層および前記上部メタル層を含む積層構造を有する第1部分と、前記下部メタル層を含み、かつ、前記上部メタル層を含まない第2部分とを有しており、
     前記パッチメタル層の前記第1部分は、前記パッチ電極を含み、
     前記パッチメタル層の前記第2部分は、前記複数のソースバスラインの1つと、前記複数のゲート接続配線の1つとを電気的に接続する第1パッチ接続部を含み、
     前記第1パッチ接続部は、前記第1絶縁層に設けられた第1開口部内で前記複数のソースバスラインの前記1つと接し、かつ、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に設けられた第2開口部内で前記複数のゲート接続配線の前記1つと接しているTFT基板。
  2.  前記パッチメタル層上に配置され、かつ、端子用上部接続部を含む上部透明導電層と、
     前記上部透明導電層上に配置された第2絶縁層と
    をさらに有する請求項1に記載のTFT基板。
  3.  前記上部透明導電層は、前記第1パッチ接続部上に、前記第1パッチ接続部の上面と接するように配置された第1透明接続部を含む請求項2に記載のTFT基板。
  4.  前記第1パッチ接続部の側面と前記第1透明接続部の側面とは整合している請求項3に記載のTFT基板。
  5.  前記パッチメタル層の前記第2部分は、前記非送受信領域に位置する第2パッチ接続部をさらに含み、
     前記非送受信領域に配置されたソース端子部をさらに有し、
     前記ソース端子部において、
      前記第2パッチ接続部は、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に設けられた第3開口部内で前記複数のゲート接続配線のいずれかと接し、
      前記端子用上部接続部は、前記第2パッチ接続部上に、前記第2パッチ接続部の上面と接して配置されており、
     前記端子用上部接続部上には前記第2絶縁層が配置されており、前記第2絶縁層は、前記端子用上部接続部の一部を露出する第4開口部を有する、請求項2から4のいずれかに記載のTFT基板。
  6.  前記パッチ電極は、前記下部メタル層に形成された下部電極と、前記上部メタル層に形成された上部電極とを含み、前記パッチ電極の側面において、前記下部電極および前記上部電極の側面は整合している請求項2から5のいずれかに記載のTFT基板。
  7.  前記第2絶縁層は、前記パッチ電極の上面および側面と接している請求項6に記載のTFT基板。
  8.  前記上部透明導電層は、前記パッチ電極上に配置された透明導電部をさらに含む請求項2から5のいずれかに記載のTFT基板。
  9.  前記パッチ電極は、前記下部メタル層に形成された下部電極と、前記上部メタル層に形成された上部電極とを含み、
     前記透明導電部は、前記上部電極の上面および側面と接している、請求項8に記載のTFT基板。
  10.  前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記上部電極のエッジは前記下部電極のエッジの内側に位置し、
     前記透明導電部および前記下部電極は、前記上部電極の周囲で互いに接し、かつ、前記透明導電部および前記下部電極の側面は整合している請求項9に記載のTFT基板。
  11.  前記パッチ電極および前記透明導電部は、前記第2絶縁層で覆われている請求項8から10のいずれかに記載のTFT基板。
  12.  前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記第2絶縁層は、少なくとも前記パッチ電極と重なるように配置された第5開口部を有する請求項8から10のいずれかに記載のTFT基板。
  13.  請求項1から12のいずれかに記載のTFT基板と、
     前記TFT基板と対向するように配置されたスロット基板と、
     前記TFT基板と前記スロット基板との間に設けられた液晶層と、
     前記スロット基板の前記液晶層と反対側の表面に誘電体層を介して対向するように配置された反射導電板と
    を備え、
     前記スロット基板は、他の誘電体基板と、前記他の誘電体基板の前記液晶層側の表面に形成されたスロット電極とを有し、
     前記スロット電極は複数のスロットを有し、前記複数のスロットは、前記TFT基板の前記複数のアンテナ単位領域における前記パッチ電極に対応して配置されている走査アンテナ。
  14.  請求項3から12のいずれかに記載のTFT基板の製造方法であって、
     (a)前記誘電体基板上に前記ゲートメタル層、前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層を形成する工程と、
     (b)前記ゲート絶縁層および前記第1絶縁層に前記複数のゲート接続配線の前記1つの一部を露出する前記第2開口部を形成するとともに、前記第1絶縁層に前記複数のソースバスラインの前記1つの一部を露出する前記第1開口部を形成する工程と、
     (c)前記工程(b)の後に、前記第1絶縁層の上、前記第1開口部内および前記第2開口部内に、前記下部メタル層となる第1パッチ用導電膜を形成し、次いで、前記第1パッチ用導電膜上に、前記上部メタル層となる第2パッチ用導電膜を形成する工程と、
     (d)前記第2パッチ用導電膜のパターニングを行うことにより、前記パッチ電極の上層となる上部電極を含む前記上部メタル層を形成する工程であって、前記第1パッチ用導電膜のうち前記第1開口部内に位置する部分の少なくとも一部および前記第2開口部内に位置する部分の少なくとも一部が露出される、工程と、
     (e)前記第1パッチ用導電膜および前記上部メタル層の上に、前記上部透明導電層となる透明導電膜を形成する工程と、
     (f)前記透明導電膜および前記第1パッチ用導電膜のパターニングを同時に行う工程であって、これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が得られ、前記透明導電膜から前記第1パッチ接続部上に位置する前記第1透明接続部が得られる工程と、
     (g)前記上部透明導電層上に前記第2絶縁層を形成する工程と
    を包含するTFT基板の製造方法。
  15.  前記工程(f)は、
     前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記第1開口部および前記第2開口部を覆うように配置された第1マスク部と、前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記上部電極を覆うように配置された第2マスク部とを含むマスク層を前記透明導電膜上に形成する工程と、
     前記第1マスク部および前記第2マスク部を用いて、前記第1パッチ用導電膜および前記透明導電膜のエッチングを行う工程と
    を包含し、
     これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が形成され、前記透明導電膜から前記上部電極を覆う透明導電部および前記第1透明接続部が形成される、請求項14に記載の製造方法。
  16.  前記工程(f)は、
     前記誘電体基板の法線方向から見たとき前記第1開口部および前記第2開口部を覆うように配置された第1マスク部を含むマスク層を前記透明導電膜上に形成する工程であって、前記マスク層は前記パッチ電極が位置する領域上に開口部を有する、工程と、
     前記第1マスク部と前記上部電極とをエッチングマスクとして用いて、前記第1パッチ用導電膜および前記透明導電膜のエッチングを行う工程と
    を包含し、
     これにより、前記第1パッチ用導電膜から前記パッチ電極の下層となる下部電極および前記第1パッチ接続部が形成され、前記透明導電膜から前記第1透明接続部が形成され、前記透明導電膜のうち前記上部電極上に位置する部分は除去される、請求項14に記載の製造方法。
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