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WO2018186281A1 - Tft基板およびtft基板を備えた走査アンテナ - Google Patents

Tft基板およびtft基板を備えた走査アンテナ Download PDF

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Publication number
WO2018186281A1
WO2018186281A1 PCT/JP2018/013271 JP2018013271W WO2018186281A1 WO 2018186281 A1 WO2018186281 A1 WO 2018186281A1 JP 2018013271 W JP2018013271 W JP 2018013271W WO 2018186281 A1 WO2018186281 A1 WO 2018186281A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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layer
electrode
gate
source
bus line
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/013271
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
美崎 克紀
Original Assignee
シャープ株式会社
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to US16/500,125 priority Critical patent/US10811443B2/en
Priority to CN201880022608.0A priority patent/CN110462843B/zh
Publication of WO2018186281A1 publication Critical patent/WO2018186281A1/ja

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0031Parallel-plate fed arrays; Lens-fed arrays
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
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    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/441Interconnections, e.g. scanning lines
    • H10D86/443Interconnections, e.g. scanning lines adapted for preventing breakage, peeling or short circuiting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/481Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/60Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices

Definitions

  • the present invention relates to a scanning antenna, and more particularly, to a scanning antenna whose antenna unit (also referred to as “element antenna”) has a liquid crystal capacity (also referred to as “liquid crystal array antenna”), and to such a scanning antenna.
  • the present invention relates to a TFT substrate used.
  • 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 by using a conventional LCD manufacturing technique, and a TFT substrate used for such a scanning antenna.
  • a TFT substrate includes a dielectric substrate and a plurality of antenna unit regions arranged on the dielectric substrate, and each of the plurality of antenna unit regions includes a TFT and the TFT.
  • a patch electrode electrically connected to the drain electrode; an auxiliary capacitance electrode electrically connected to the drain electrode; a first auxiliary capacitance counter electrode facing the auxiliary capacitance electrode via a dielectric layer;
  • a second auxiliary capacitance counter electrode which is located on the opposite side of the auxiliary capacitance electrode from the first auxiliary capacitance counter electrode and which faces the auxiliary capacitance electrode through another dielectric layer;
  • the first auxiliary capacitance counter electrode or the second auxiliary capacitance counter electrode is formed of a conductive layer including the patch electrode.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode or the second auxiliary capacitance counter electrode includes a transparent conductive layer.
  • a common voltage is supplied to the first auxiliary capacitor counter electrode and the second auxiliary capacitor counter electrode.
  • the edge of the auxiliary capacitance electrode includes a portion inside the first auxiliary capacitance counter electrode when viewed from the normal direction of the dielectric substrate.
  • a contact hole reaching the first auxiliary capacitor counter electrode is formed in the dielectric layer and the other dielectric layer, and the second auxiliary capacitor counter electrode is formed in the contact hole.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode is electrically connected.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode is included in the patch metal layer, and the other dielectric layer is the first insulating layer.
  • the TFT substrate further includes a lower conductive layer formed between the first insulating layer and the patch metal layer.
  • the second auxiliary capacitor counter electrode is included in the lower conductive layer, and the other dielectric layer is the first insulating layer.
  • the TFT substrate further includes a second insulating layer formed on the patch metal layer and an upper conductive layer formed on the second insulating layer.
  • the second auxiliary capacitor counter electrode is included in the upper conductive layer, and the other dielectric layer includes the first insulating layer and the second insulating layer.
  • the upper conductive layer is formed under a first upper conductive layer including a transparent conductive layer and the first upper conductive layer, and includes a Ti layer, a MoNb layer, a MoNbNi layer, a MoW layer, a W layer, and And a second upper conductive layer formed of at least one layer selected from the group consisting of Ta layers.
  • the gate metal layer further includes a gate bus line connected to the gate electrode of the TFT
  • the source metal layer further includes a source bus line connected to the source electrode of the TFT.
  • the source bus line is formed such that a width of a portion overlapping the gate bus line is smaller than a width of a portion not overlapping the gate bus line when viewed from the normal direction of the dielectric substrate. Yes.
  • the width of the portion of the gate bus line that overlaps the source bus line is smaller than the width of the portion that does not overlap the source bus line. Is formed.
  • the gate metal layer further includes a CS bus line electrically connected to the first storage capacitor counter electrode and the second storage capacitor counter electrode, and the source bus line is connected to the dielectric substrate.
  • the width of the portion overlapping the CS bus line is smaller than the width of the portion not overlapping the CS bus line.
  • the width of the portion overlapping the source bus line is smaller than the width of the portion not overlapping the source bus line. Is formed.
  • a scanning antenna that can be mass-produced using a conventional LCD manufacturing technique, and a TFT substrate used for such a scanning antenna.
  • 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. 52B 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.
  • 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 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
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 3G, an island-shaped semiconductor layer 5, a gate insulating layer 4 disposed between the gate electrode 3G 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 3G 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 3G and the gate bus line GL may be formed of 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 3G 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 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.
  • 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 has a patch connection portion 15p formed on the first insulating layer 11, a second insulating layer 17 covering the patch connection portion 15p, and an upper connection portion 19p for transfer terminals.
  • the transfer terminal upper connection portion 19p is in contact with the patch connection portion 15p in the contact hole CH4 formed in the second insulating layer 17.
  • the patch connection portion 15p 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 gate metal layer including the gate electrode 3G and the gate bus line GL is formed on the base insulating film 2.
  • the gate electrode 3G 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 conductive film is patterned to obtain the gate electrode 3G and the gate bus line GL.
  • 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, and the 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 patch connection portion 15p formed from the conductive film for patch 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 due to thermal stress during the process. 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 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.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the antenna unit region U and the terminal part IT in the slot substrate 201.
  • 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 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.
  • 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 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 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.
  • 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 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.
  • 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 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.
  • 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 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • Such an external heater structure may be operated automatically when, for example, the temperature of the scanning antenna is detected and falls below a preset temperature. Of course, you may make it operate
  • 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, at least 30%, preferably 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 specific resistance of the liquid crystal material used in the scanning antenna according to the embodiment of the present invention is smaller than that of the liquid crystal material used in the LCD, it is preferable to drive at approximately 60 Hz or higher.
  • 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 (slot electrode) is shown
  • FIG. 18 (g) 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 liquid crystal is connected by connecting (short-circuiting) the adjacent source bus lines before reversing the polarity of the data signal Vda supplied between frames.
  • the charge charged in the capacitor can be canceled between adjacent columns. Therefore, there is an advantage that the amount of charge supplied from the source bus line in each frame can be reduced.
  • the slot electrode voltage Vidc is, for example, a DC voltage, typically a ground potential. Since the capacitance value of the capacitance (liquid crystal capacitance and auxiliary capacitance) for each antenna is larger than the capacitance value of the pixel capacitance of the LCD panel (for example, about 30 times that of a 20-inch LCD panel), the parasitic capacitance of the TFT The voltage supplied to the patch electrode is a positive / negative symmetric voltage even if the slot electrode voltage Vidc is a ground potential and the data signal Vda is a positive / negative symmetric voltage with respect to the ground potential. .
  • 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 case where the polarity of the waveform of the data signal Vda is inverted every 10H cycles (every 5H) is illustrated as in the case shown in FIG.
  • is shown.
  • the polarity of the waveform of the data signal Vda may be inverted every two frames (one frame).
  • 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 voltage Vlc applied to the liquid crystal capacitance of the antenna unit is the voltage of the patch electrode with respect to the voltage Viac (FIG. 19C) of the slot electrode (that is, the voltage of the data signal Vda (ON) shown in FIG. 19A). Therefore, when the amplitude of the data signal Vda is oscillating at ⁇ Vda max , the voltage applied to the liquid crystal capacitor has a waveform oscillating at twice the amplitude of Vda max as shown in FIG. . Therefore, the maximum amplitude of the data signal Vda necessary for setting the maximum amplitude of the voltage Vlc applied to the liquid crystal capacitance to ⁇ Vda max is ⁇ Vda max / 2.
  • the maximum amplitude of the data signal Vda can be halved.
  • a general-purpose driver IC having a withstand voltage of 20 V or less can be used as the driver circuit that outputs the data signal Vda. Benefits are gained.
  • 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.
  • FIGS. 20A to 20E Signals as exemplified in FIGS. 20A to 20E can also be used.
  • the signals shown in FIGS. 20 (a) to 20 (e) are similar to the signals shown in FIGS. 19 (a) to 19 (e), and the voltage Vac of the slot electrode is changed to the data signal Vda as shown in FIG. 20 (c). (ON) and a vibration voltage whose vibration phase is shifted by 180 °.
  • the data signals Vda (ON), Vda (OFF) and the slot voltage Viac are all voltages oscillating between 0 V and a positive voltage.
  • the amplitude of the voltage Viac of the slot electrode is equal to the maximum amplitude
  • 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 data signal Vda (OFF) is changed as shown in FIG. 20 (b).
  • the waveform may be the same as that of the slot voltage Viac.
  • 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 TFT substrate 105 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. 21B 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 as follows. Each is set independently of the gate terminal portion GT. Usually, the number of CS terminal portions CT and second transfer terminal portions PT2 is smaller than the number of gate terminal portions GT, and is appropriately set in consideration of the uniformity of voltages of the CS electrodes and slot electrodes. Further, the second transfer terminal portion PT2 can be omitted when the first transfer terminal portion PT1 is formed.
  • 23C shows the cross section of the second transfer terminal portion PT2.
  • 21C shows a cross section of the source-gate connection SG along the line GG ′ in FIG. 21C
  • FIG. 23D shows the section along the line HH ′ in FIG.
  • Source - shows a cross section of the gate connection unit SG and the source terminal portion ST.
  • each antenna unit region U in the TFT substrate 105 includes a TFT 10 and a patch electrode 15 electrically connected to the drain electrode 7D of the TFT 10.
  • the structure in the antenna unit region U of the TFT substrate 105 will be specifically described.
  • the gate insulating layer 4 is formed so as to cover the gate electrode 3G and the gate bus line GL.
  • the second insulating layer 17 is formed so as to cover the patch electrode 15 and the connecting portion 15a.
  • the antenna unit region U does not have a conductive portion included in the upper conductive layer 19.
  • the patch metal layer 151 has a laminated structure having a low-resistance metal layer and a refractory metal-containing layer below the low-resistance metal layer.
  • the patch metal layer 151 may further include a refractory metal-containing layer on the low resistance metal layer.
  • the “refractory metal-containing layer” is a layer containing at least one element selected from the group consisting of titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), and niobium (Nb).
  • the “refractory metal-containing layer” may have a laminated structure.
  • the source lower connection wiring 3 sg is included in the gate metal layer 3.
  • the source lower connection wiring 3sg is electrically separated from the gate bus line GL.
  • the source bus line connection portion 7sg is included in the source metal layer 7 and is electrically connected to the source bus line SL.
  • the source bus line connection portion 7sg extends from the source bus line SL and is formed integrally with the source bus line SL.
  • the width of the source bus line connection portion 7sg may be larger than the width of the source bus line SL.
  • the portion exposed by the opening 4sg1 is preferably covered with the upper connection portion 13sg.
  • the portion exposed by the opening portion 11sg2 is preferably covered with the upper connection portion 13sg.
  • the source-gate connection portion SG does not have a conductive portion included in the patch metal layer 15l. That is, in the patch conductive film patterning step, the patch conductive film in the source-gate connection portion formation region is removed.
  • the source-gate connecting portion SG does not have the upper connecting portion 13sg, the gate metal layer 3 (source lower connecting wiring 3sg) is exposed in the contact hole CH_sg1, so that the conductive film for patch to be removed is the contact hole It is deposited in CH_sg1 and formed in contact with the source lower connection wiring 3sg.
  • the contact hole CH_sg2 is formed at a position separated from the contact hole CH_sg1.
  • the present embodiment is not limited to this, and the contact hole CH_sg1 and the contact hole CH_sg2 may be continuous (that is, may be formed as a single contact hole).
  • Contact hole CH_sg1 and contact hole CH_sg2 may be formed in the same process as a single contact hole.
  • a single contact hole reaching the source lower connection wiring 3 sg and the source bus line connection portion 7 sg is formed in the gate insulating layer 4 and the first insulating layer 11, and in the contact hole and on the first insulating layer 11.
  • the upper connection portion 13sg may be formed in At this time, the upper connecting portion 13sg is preferably formed so as to cover a portion exposed by the contact hole in the source lower connecting wire 3sg and the source bus line connecting portion 7sg.
  • the lower connecting portion of the source terminal portion ST can be formed of the gate metal layer 3.
  • the source terminal portion ST having the lower connection portion formed of the gate metal layer 3 is excellent in reliability.
  • the lower connection portion 3 sA is included in the gate metal layer 3.
  • the lower connection portion 3sA is electrically connected to the source lower connection wiring 3sg formed in the source-gate connection portion SG.
  • the lower connection portion 3sA extends from the source lower connection wiring 3sg and is integrally formed with the source lower connection wiring 3sg.
  • the opening 4s formed in the gate insulating layer 4 reaches the lower connecting portion 3sA.
  • the upper connection portion 19 sA is included in the upper conductive layer 19.
  • the upper connection portion 19sA is formed on the second insulating layer 17 and in the contact hole CH_s, and is connected to the lower connection portion 3sA in the contact hole CH_s.
  • the upper connection portion 19 sA is in contact with the lower connection portion 3 sA in the opening 4 s formed in the gate insulating layer 4.
  • the source terminal portion ST does not include the conductive portion included in the source metal layer 7, the conductive portion included in the lower conductive layer 13, and the conductive portion included in the patch metal layer 15l.
  • the terminal part particularly the terminal part provided on the outer side (opposite side to the liquid crystal layer) than the seal region Rs may be corroded by moisture in the atmosphere (which may contain impurities). Moisture in the atmosphere enters from the contact hole reaching the lower connection portion, reaches the lower connection portion, and corrosion can occur in the lower connection portion. From the viewpoint of suppressing the occurrence of corrosion, it is preferable that the contact hole reaching the lower connection portion is deep. In other words, it is preferable that the thickness of the insulating layer in which the opening constituting the contact hole is formed is large.
  • the lower connection portion of the terminal portion may be scratched or disconnected due to broken pieces or shards (cullet) of the glass substrate.
  • cullet a plurality of TFT substrates are manufactured from one mother substrate.
  • the cullet is generated, for example, when the mother substrate is cut or when a scribe line is formed on the mother substrate.
  • the contact hole reaching the lower connection portion is deep. In other words, it is preferable that the thickness of the insulating layer in which the opening constituting the contact hole is formed is large.
  • the contact hole CH_s reaching the lower connection portion 3sA has an opening 4s formed in the gate insulating layer 4, the second It has an opening 11 s formed in the first insulating layer 11 and an opening 17 s formed in the second insulating layer 17.
  • the depth of the contact hole CH_s is the sum of the thickness of the gate insulating layer 4, the thickness of the first insulating layer 11, and the thickness of the second insulating layer 17.
  • the contact hole reaching the lower connection portion is formed in the opening formed in the first insulating layer 11 and the second insulating layer 17.
  • the depth is the sum of the thickness of the first insulating layer 11 and the thickness of the second insulating layer 17, and is smaller than the depth of the contact hole CH_s.
  • the depth of the contact hole and the thickness of the insulating layer refer to the depth and thickness of the dielectric substrate 1 in the normal direction, respectively. The same applies to other contact holes and insulating layers unless otherwise specified.
  • the source terminal portion ST of the TFT substrate 105 is superior to the case where, for example, the lower connection portion is included in the source metal layer 7 because the lower connection portion 3 s is included in the gate metal layer 3. Reliable.
  • the opening 4s formed in the gate insulating layer 4 is formed so as to expose only a part of the lower connection portion 3s.
  • the opening 4s formed in the gate insulating layer 4 is inside the lower connection portion 3s. Therefore, all the regions in the opening 4 s have a laminated structure having the lower connection portion 3 s and the upper connection portion 19 s on the dielectric substrate 1.
  • the source terminal portion ST all the regions that do not have the lower connection portion 3 s have a stacked structure including the gate insulating layer 4, the first insulating layer 11, and the second insulating layer 17.
  • the source terminal portion ST of the TFT substrate 105 has excellent reliability. From the viewpoint of obtaining excellent reliability, it is preferable that the sum of the thickness of the gate insulating layer 4, the thickness of the first insulating layer 11, and the thickness of the second insulating layer 17 is large.
  • the upper conductive layer 19 includes a first upper conductive layer including a transparent conductive layer (for example, an ITO layer) and a first upper conductive layer. And a second upper conductive layer formed from one layer selected from the group consisting of a Ti layer, a MoNbNi layer, a MoNb layer, a MoW layer, a W layer, and a Ta layer, or a stack of two or more layers It may have a laminated structure containing these.
  • the thickness of the second upper conductive layer may be, for example, more than 100 nm.
  • the TFT substrate 105 has a gate terminal portion GT in the non-transmission / reception region R2.
  • the gate terminal part GT may have the same configuration as the source terminal part ST.
  • the gate terminal portion GT is generally provided for each gate bus line GL.
  • the gate terminal portion GT is formed on the gate terminal lower connection portion 3gA (also simply referred to as “lower connection portion 3gA”) and the gate insulating layer 4.
  • the opening 4g, the opening 11g formed in the first insulating layer 11, the opening 17g formed in the second insulating layer 17, and the gate terminal upper connection portion 19gA (simply referred to as “upper connection portion 19gA”). There is also.
  • the lower connection portion 3gA is included in the gate metal layer 3 and is electrically connected to the gate bus line GL.
  • the lower connection portion 3gA extends from the gate bus line GL and is formed integrally with the gate bus line GL.
  • the opening 4g formed in the gate insulating layer 4 reaches the lower connecting portion 3gA.
  • the opening 11 g formed in the first insulating layer 11 overlaps the opening 4 g formed in the gate insulating layer 4 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the opening 17g formed in the second insulating layer 17 overlaps the opening 11g formed in the first insulating layer 11 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the opening 4g formed in the gate insulating layer 4, the opening 11g formed in the first insulating layer 11, and the opening 17g formed in the second insulating layer 17 constitute a contact hole CH_g.
  • the upper connection portion 19 gA is included in the upper conductive layer 19.
  • the upper connection portion 19gA is formed on the second insulating layer 17 and in the contact hole CH_g, and is connected to the lower connection portion 3gA in the contact hole CH_g.
  • the upper connection portion 19gA is in contact with the lower connection portion 3gA in the opening 4g formed in the gate insulating layer 4.
  • all of the upper connecting portion 19gA may overlap with the lower connecting portion 3gA.
  • the gate terminal portion GT includes the lower connection portion 3gA included in the gate metal layer 3, the gate terminal portion GT has excellent reliability like the source terminal portion ST.
  • the TFT substrate 105 has a CS terminal portion CT in the non-transmission / reception region R2.
  • the CS terminal portion CT has the same configuration as the source terminal portion ST and the gate terminal portion GT, as shown in FIG.
  • the CS terminal portion CT may be provided corresponding to each CS bus line CL, for example.
  • the CS terminal portion CT includes a CS terminal lower connection portion 3c (also simply referred to as “lower connection portion 3c”) and an opening 4c formed in the gate insulating layer 4.
  • the opening 11 c formed in the first insulating layer 11, the opening 17 c formed in the second insulating layer 17, and the CS terminal upper connection portion 19 c (simply referred to as “upper connection portion 19 c”). ).
  • the lower connection portion 3 c is included in the gate metal layer 3.
  • the lower connection portion 3c is electrically connected to the CS bus line CL.
  • the lower connection portion 3c extends from the CS bus line CL and is integrally formed with the CS bus line CL.
  • the opening 4c formed in the gate insulating layer 4 reaches the lower connecting portion 3c.
  • the opening 11 c formed in the first insulating layer 11 overlaps the opening 4 c formed in the gate insulating layer 4 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the opening 17 c formed in the second insulating layer 17 overlaps the opening 11 c formed in the first insulating layer 11 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the opening 4c formed in the gate insulating layer 4, the opening 11c formed in the first insulating layer 11, and the opening 17c formed in the second insulating layer 17 constitute a contact hole CH_c.
  • the upper connection portion 19 c is included in the upper conductive layer 19.
  • the upper connection portion 19c is formed on the second insulating layer 17 and in the contact hole CH_c, and is connected to the lower connection portion 3c in the contact hole CH_c.
  • the upper connection portion 19 c is in contact with the lower connection portion 3 c in the opening 4 c formed in the gate insulating layer 4.
  • all of the upper connecting portion 19c may overlap with the lower connecting portion 3c.
  • the CS terminal portion CT does not have a conductive portion included in the source metal layer 7, a conductive portion included in the lower conductive layer 13, and a conductive portion included in the patch metal layer 15l.
  • the CS terminal portion CT includes the lower connection portion 3c included in the gate metal layer 3, the CS terminal portion CT has excellent reliability like the source terminal portion ST.
  • the TFT substrate 105 has a first transfer terminal portion PT1 in the non-transmission / reception region R2.
  • the first transfer terminal portion PT1 is provided in the seal region Rs (that is, the first transfer terminal portion PT1 is provided in a seal portion surrounding the liquid crystal layer).
  • the first transfer terminal portion PT1 includes a first transfer terminal lower connection portion 3p1 (sometimes simply referred to as “lower connection portion 3p1”) and a gate.
  • a second conductive portion for the first transfer terminal 15p1 (sometimes simply referred to as “second conductive portion 15p1”), an opening portion 17p1 formed in the second insulating layer 17, and an upper portion for the first transfer terminal.
  • a connection portion 19p1 also simply referred to as “upper connection portion 19p1”).
  • the lower connection portion 3p1 is included in the gate metal layer 3. That is, the lower connection portion 3p1 is formed of the same conductive film as the gate bus line GL. The lower connection portion 3p1 is electrically separated from the gate bus line GL. For example, when the same voltage as the slot voltage is supplied to the CS bus line CL, the lower connection portion 3p1 is electrically connected to the CS bus line CL, for example. As illustrated, the lower connection portion 3p1 may be extended from the CS bus line. However, the present invention is not limited to this example, and the lower connection portion 3p1 may be electrically separated from the CS bus line.
  • the opening 4p1 formed in the gate insulating layer 4 reaches the lower connection 3p1.
  • the opening 11 p 1 formed in the first insulating layer 11 overlaps the opening 4 p 1 formed in the gate insulating layer 4 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the opening 4p1 formed in the gate insulating layer 4 and the opening 11p1 formed in the first insulating layer 11 constitute a contact hole CH_p1.
  • the first conductive portion 13p1 is included in the lower conductive layer 13.
  • the first conductive portion 13p1 is formed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH_p1, and is connected to the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • the first conductive portion 13p1 is in contact with the lower connection portion 3p1 in the opening 4p1.
  • the second conductive portion 15p1 is included in the patch metal layer 15l.
  • the second conductive portion 15p1 is formed on the first conductive portion 13p1.
  • the second conductive portion 15p1 is electrically connected to the first conductive portion 13p1.
  • the second conductive portion 15p1 is in direct contact with the first conductive portion 13p1.
  • the opening (contact hole) 17p1 formed in the second insulating layer 17 reaches the second conductive portion 15p1.
  • the upper connection portion 19p1 is included in the upper conductive layer 19.
  • the upper connection portion 19p1 is formed on the second insulating layer 17 and in the opening portion 17p1, and is connected to the second conductive portion 15p1 in the opening portion 17p1.
  • the upper connecting portion 19p1 is in contact with the second conductive portion 15p1 in the opening 17p1.
  • the upper connection portion 19p1 is connected to the transfer terminal connection portion on the slot substrate side, for example, by a sealing material containing conductive particles (see FIG. 7).
  • the first transfer terminal portion PT1 does not have a conductive portion included in the source metal layer 7.
  • the first transfer terminal portion PT1 includes a first conductive portion 13p1 and a second conductive portion 15p1 between the lower connection portion 3p1 and the upper connection portion 19p1. Thereby, the first transfer terminal portion PT1 has an advantage that the electrical resistance between the lower connection portion 3p1 and the upper connection portion 19p1 is low.
  • all of the upper connecting portion 19p1 may overlap the second conductive portion 15p1.
  • the lower connection portion 3p1 is disposed between two adjacent gate bus lines GL.
  • the two lower connection portions 3p1 arranged with the gate bus line GL interposed therebetween may be electrically connected via a conductive connection portion (not shown).
  • the conductive connection portion may be formed of the same conductive film as the source bus line, for example.
  • the lower connection portion 3p1 is connected to the upper connection portion 19p1 via the first conductive portion 13p1 and the second conductive portion 15p1, but the contact hole CH_p1
  • One or more may be provided for one lower connection portion 3p1.
  • One contact hole may be provided for one lower connection portion 3p1.
  • the number and shape of the contact holes are not limited to the illustrated example.
  • the first conductive portion 13p1 is formed so as to overlap each of the contact holes CH_p1, but the shape of the first conductive portion 13p1 is not limited thereto.
  • the first conductive portion may be formed so as to overlap with the plurality of contact holes CH_p1.
  • the upper connecting portion 19p1 is connected to the first conductive portion 13p1 and the second conductive portion 15p1 by one opening portion 17p1, but one or more opening portions 17p1 are provided for one upper connecting portion 19p1. What is necessary is just to be provided. A plurality of openings may be provided for one upper connection portion 19p1. The number and shape of the openings are not limited to the illustrated example.
  • the second transfer terminal portion PT2 is provided outside the seal region Rs (on the opposite side to the transmission / reception region R1). As shown in FIGS. 21 (b) and 23 (a), the second transfer terminal portion PT2 includes a second transfer terminal lower connection portion 15p2 (also simply referred to as “lower connection portion 15p2”), and a second transfer terminal portion PT2. 2 has an opening 17p2 formed in the insulating layer 17, and a second transfer terminal upper connection portion 19p2 (also simply referred to as “upper connection portion 19p2”).
  • the second transfer terminal portion PT2 has a cross-sectional structure similar to that of the first transfer terminal portion PT1 that does not have the lower connection portion 3p1, the contact hole CH_p1, and the first conductive portion 13p1 (see FIG. 23B). Have.
  • the lower connection portion 15p2 is included in the patch metal layer 15l.
  • the lower connection portion 15p2 extends from the first transfer terminal second conductive portion 15p1, and is integrally formed with the first transfer terminal second conductive portion 15p1.
  • the opening (contact hole) 17p2 formed in the second insulating layer 17 reaches the lower connection portion 15p2.
  • the upper connection portion 19p2 is included in the upper conductive layer 19.
  • the upper connection portion 19p2 is formed on the second insulating layer 17 and in the opening portion 17p2, and is connected to the lower connection portion 15p2 in the opening portion 17p2.
  • the upper connecting portion 19p2 is in contact with the lower connecting portion 15p2 in the opening 17p2.
  • the second transfer terminal portion PT2 does not have a conductive portion included in the gate metal layer 3, a conductive portion included in the source metal layer 7, and a conductive portion included in the lower conductive layer 13.
  • the upper connection portion 19p2 may be connected to the transfer terminal connection portion on the slot substrate side, for example, by a sealing material containing conductive particles.
  • the TFT substrate used in the scanning antenna of this embodiment is different from the previous embodiment in that each antenna unit region has two auxiliary capacitors.
  • TFT substrate 106 of this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • Components common to the TFT substrate 105 of the fourth embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof may be omitted.
  • FIGS. 24A to 24C are schematic plan views of the TFT substrate 106.
  • FIG. FIG. 24A shows the antenna unit region U of the transmission / reception region R1
  • FIG. 24B shows the transfer terminal portion PT, the gate terminal portion GT, and the CS terminal portion CT provided in the non-transmission / reception region R2.
  • FIG. 24C shows the source-gate connection portion SG and the source terminal portion ST provided in the non-transmission / reception region R2.
  • FIGS. 25A to 25E and FIGS. 26A to 26D are schematic cross-sectional views of the TFT substrate 106, respectively.
  • FIG. 25A shows a cross section of the antenna unit region U along the line AA ′ in FIG. 24A
  • FIG. 25B shows the line BB ′ in FIG.
  • FIG. 25C shows a cross section of the source-gate connecting portion SG along the line CC ′ in FIG. 24C
  • FIG. FIG. 24D shows a cross section of the source terminal portion ST along the line DD ′ in FIG. 24C
  • FIG. 25E shows the section along the line EE ′ in FIG. 26A shows a cross section of the second transfer terminal portion PT2, FIG.
  • FIG. 26A shows a cross section of the first transfer terminal portion PT1 along the line FF ′ in FIG. 24B
  • FIG. 24C shows a cross section of the source-gate connection SG along the line GG ′ in FIG. 24C
  • FIG. 26C shows the line HH ′ in FIG.
  • Antenna unit shows the cross section in the region U, FIG. 26 (d), the source along the line I-I 'in FIG. 24 (c) - shows the gate connection unit SG and the source terminal portion ST section.
  • the TFT substrate 106 has two auxiliary capacitors connected in parallel with the liquid crystal capacitor in each antenna unit region. This is different from the TFT substrate 105 in that respect.
  • the TFT substrate 106 has a dielectric substrate 1 and a plurality of antenna unit regions U arranged on the dielectric substrate 1.
  • Each of the plurality of antenna unit regions U includes a TFT 10, a patch electrode 15 electrically connected to the drain electrode 7D of the TFT 10, an auxiliary capacitance electrode 7C electrically connected to the drain electrode 7D, and a dielectric layer (
  • the first auxiliary capacitance counter electrode 3C facing the auxiliary capacitance electrode 7C via the gate insulating layer 4
  • the other dielectric layer is located on the opposite side of the auxiliary capacitance electrode 7C from the first auxiliary capacitance counter electrode 3C.
  • a second auxiliary capacitance counter electrode 15C is provided opposite to the auxiliary capacitance electrode 7C via (here, the first insulating layer 11).
  • the configured auxiliary capacitance may be referred to as a “first auxiliary capacitance”, and includes an auxiliary capacitance electrode 7C, another dielectric layer (here, the first insulating layer 11), and a second auxiliary capacitance counter electrode 15C.
  • the configured auxiliary capacitor may be referred to as a “second auxiliary capacitor”.
  • the first auxiliary capacitor and the second auxiliary capacitor are each electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor.
  • the first auxiliary capacitor included in each antenna unit region of the TFT substrate 106 has the same configuration as the auxiliary capacitor included in each antenna unit region of the TFT substrate 105.
  • Each antenna unit region U of the TFT substrate 105 has only a first auxiliary capacitor as an auxiliary capacitor electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor, whereas each antenna unit region U of the TFT substrate 106 has a first auxiliary capacitor.
  • the scanning antenna provided with the TFT substrate 106 can suppress deterioration of the antenna characteristics. This effect will be described.
  • the holding ratio of the voltage applied to the liquid crystal capacitance is low.
  • the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitance decreases, the effective voltage applied to the liquid crystal layer decreases, and the target voltage is not applied to the liquid crystal layer.
  • the phase difference given to the microwaves by the liquid crystal layer of the antenna unit deviates from a predetermined value.
  • the antenna characteristics deteriorate.
  • the scanning antenna is designed so that the gain becomes maximum at a predetermined resonance frequency, the decrease in the voltage holding ratio appears as a decrease in the gain, for example.
  • a liquid crystal material having a large dielectric anisotropy ⁇ M in the microwave region includes, for example, an isothiocyanate group (—NCS) or a thiocyanate group (—SCN).
  • —NCS isothiocyanate group
  • SCN thiocyanate group
  • Liquid crystal materials containing isothiocyanate groups or thiocyanate groups are susceptible to degradation. When the liquid crystal material is deteriorated, the specific resistance is further decreased, and the voltage holding ratio is further decreased. Liquid crystal materials containing isothiocyanate groups or thiocyanate groups have a strong polarity and are less chemically stable than liquid crystal materials currently used in LCDs.
  • the isothiocyanate group and the thiocyanate group have a strong polarity, they easily absorb moisture and may react with metal ions (for example, Cu ions when the slot electrode has a Cu layer). Further, if a DC voltage is continuously applied, an electrical decomposition reaction may occur.
  • a liquid crystal material containing an isothiocyanate group or a thiocyanate group absorbs light from the ultraviolet region to around 430 nm and is easily photodegraded.
  • a liquid crystal material containing an isothiocyanate group or a thiocyanate group is relatively weak against heat. As a result, the specific resistance of the liquid crystal material decreases and / or the ionic impurities increase, so that the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitance decreases.
  • the antenna characteristics are deteriorated due to the decrease in the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitance.
  • the capacitance value of the auxiliary capacitance that the scanning antenna including the TFT substrate 106 has in each antenna unit region is larger than that of the scanning antenna including the TFT substrate 105. Therefore, in the scanning antenna including the TFT substrate 106, a decrease in the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitance is suppressed compared to the scanning antenna including the TFT substrate 105.
  • the scanning antenna provided with the TFT substrate 106 can suppress deterioration in antenna characteristics as compared with the scanning antenna provided with the TFT substrate 105.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode 3C and the second auxiliary capacitance counter electrode 15C are arranged on both the upper and lower sides of the auxiliary capacitance electrode 7C, so that an increase in the area necessary for forming the auxiliary capacitance is suppressed.
  • the capacitance value of the auxiliary capacitor can be increased as compared with the TFT substrate 105.
  • the capacitance value of the auxiliary capacitance can be increased without increasing the area for forming the auxiliary capacitance. It may not be preferable to reduce the size from the viewpoint of antenna reliability. According to the TFT substrate 106, it is possible to suppress a decrease in antenna characteristics of the scanning antenna without increasing the area of the TFT substrate and without reducing the thickness of the insulating layer.
  • TFT substrate 106 A specific configuration of the TFT substrate 106 will be described.
  • the configuration of the illustrated TFT substrate 106 is the same as that of the TFT substrate 105 described with reference to FIGS. 21 to 23 except for the second auxiliary capacitance.
  • the present embodiment is not limited to the illustrated example.
  • the configuration of the TFT and the configuration of the antenna unit region may be arbitrary.
  • the TFT substrate 106 is formed between the gate metal layer 3 and the source metal layer 7 supported by the dielectric substrate 1, and between the gate metal layer 3 and the source metal layer 7. And a gate insulating layer 4.
  • the TFT substrate 106 further includes a first insulating layer 11 formed on the gate metal layer 3 and the source metal layer 7, and a patch metal layer 151 formed on the first insulating layer 11 and including the patch electrode 15. .
  • the TFT substrate 106 further includes a second insulating layer 17 formed on the patch metal layer 151 and an upper conductive layer 19 formed on the second insulating layer 17.
  • the TFT substrate 106 further includes a lower conductive layer 13 formed between the first insulating layer 11 and the patch metal layer 15l.
  • the TFT substrate 106 has a first auxiliary capacitor and a second auxiliary capacitor as auxiliary capacitors electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitors of each antenna unit region U. This will be described with reference to FIGS. 24 (a) and 26 (c).
  • the first auxiliary capacitance is constituted by an auxiliary capacitance electrode 7C, a dielectric layer (here, the gate insulating layer 4), and a first auxiliary capacitance counter electrode 3C.
  • the first auxiliary capacitor counter electrode 3 ⁇ / b> C is included in the gate metal layer 3, and the auxiliary capacitor electrode 7 ⁇ / b> C is included in the source metal layer 7.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode 3C is electrically connected to the CS bus line CL.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode 3C is formed integrally with the CS bus line CL.
  • the auxiliary capacitance electrode 7C extends from the drain electrode 7D.
  • the first auxiliary capacitance counter electrode 3C overlaps the auxiliary capacitance electrode 7C.
  • the first auxiliary capacitance can be formed between these electrodes.
  • the second auxiliary capacitance is composed of the auxiliary capacitance electrode 7C, another dielectric layer (here, the first insulating layer 11), and the second auxiliary capacitance counter electrode 15C.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 15C is included in the patch metal layer 15l. That is, the second auxiliary capacitance counter electrode 15 ⁇ / b> C is formed from a conductive layer including the patch electrode 15. The second auxiliary capacitance counter electrode 15 ⁇ / b> C is electrically separated from the patch electrode 15. In this example, the second auxiliary capacitor counter electrode 15C is included in a conductive layer above the conductive layer including the first auxiliary capacitor counter electrode 3C.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 15C overlaps the auxiliary capacitance electrode 7C. Note that, when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1, even if the second auxiliary capacitance counter electrode 15C and the auxiliary capacitance electrode 7C do not overlap, the second auxiliary capacitance can be formed between these electrodes.
  • a common voltage is supplied to the first auxiliary capacitor counter electrode 3C and the second auxiliary capacitor counter electrode 15C.
  • the same voltage as the slot voltage is supplied to the first auxiliary capacitance counter electrode 3C and the second auxiliary capacitance counter electrode 15C. Accordingly, since both the first auxiliary capacitor and the second auxiliary capacitor are electrically connected in parallel with the liquid crystal capacitor, the first auxiliary capacitor and the second auxiliary capacitor can function to suppress a decrease in the holding ratio of the voltage applied to the liquid crystal capacitor. it can.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 15C is electrically connected to the CS bus line CL.
  • the first storage capacitor counter electrode 3C and the second storage capacitor counter electrode 15C are electrically connected as follows, so that the first storage capacitor counter electrode 3C and the second storage capacitor counter electrode 15C are Are electrically connected to a common CS bus line CL.
  • a contact hole CH_cs reaching the first storage capacitor counter electrode 3C is formed.
  • the contact hole CH_cs is formed in the gate insulating layer 4 and is formed in the opening 4cs reaching the first auxiliary capacitance counter electrode 3C, and is formed in the first insulating layer 11 and is an opening when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1. 4 cs and the opening part 11cs which overlaps.
  • the second storage capacitor counter electrode 15C is electrically connected to the first storage capacitor counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the lower conductive layer 13 includes a connection portion 13cs formed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH_cs.
  • the connection portion 13cs is connected to the first storage capacitor counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the connection portion 13cs is in contact with the first auxiliary capacitance counter electrode 3C in the opening 4cs.
  • the second storage capacitor counter electrode 15C is electrically connected to the first storage capacitor counter electrode 3C via the connection portion 13cs.
  • the connecting portion 13cs can be omitted.
  • the auxiliary capacitance electrode 7C and / or the first auxiliary capacitance counter electrode 3C may be formed on a step (for example, including a concave portion or a convex portion).
  • a step for example, including a concave portion or a convex portion.
  • the edge of the second auxiliary capacitor counter electrode 15 ⁇ / b> C includes a portion inside the auxiliary capacitor electrode 7 ⁇ / b> C when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 15C and the auxiliary capacitance are increased by increasing the portion of the edge of the second auxiliary capacitance counter electrode 15C inside the auxiliary capacitance electrode 7C when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1. It can suppress that a short circuit arises between the electrodes 7C.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode When the second auxiliary capacitance counter electrode is formed from the lower conductive layer 13, the second auxiliary capacitance counter electrode faces the auxiliary capacitance electrode 7 ⁇ / b> C through the first insulating layer 11.
  • the second storage capacitor counter electrode When the second storage capacitor counter electrode is formed from the upper conductive layer 19, the second storage capacitor counter electrode includes the first insulating layer 11 and the second insulating layer 17 as described with reference to FIG. It faces the auxiliary capacitance electrode 7C via
  • each antenna unit region may have three or more auxiliary capacitors electrically connected to the liquid crystal capacitor.
  • FIGS. 27A to 27C are schematic plan views of the TFT substrate 106a.
  • FIG. 27A shows the antenna unit region U of the transmission / reception region R1
  • FIG. 27B shows the transfer terminal portion PT, the gate terminal portion GT, and the CS terminal portion CT provided in the non-transmission / reception region R2.
  • FIG. 27C shows the source-gate connection portion SG and the source terminal portion ST provided in the non-transmission / reception region R2.
  • the area where the gate bus line GL and the source bus line SL overlap with each other when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1 is larger than that of the TFT substrate 106. It is configured to be smaller.
  • a parasitic capacitance may be formed between the source bus line SL and the gate bus line GL. The capacitance value of the parasitic capacitance is proportional to the area where the source bus line SL and the gate bus line GL overlap with each other through the gate insulating layer 4 when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • FIGS. 29A to 29C are schematic plan views of the TFT substrate 106b.
  • FIG. 29A shows the antenna unit region U of the transmission / reception region R1
  • FIG. 29B shows the transfer terminal portion PT, the gate terminal portion GT, and the CS terminal portion CT provided in the non-transmission / reception region R2.
  • FIG. 29C shows the source-gate connection part SG and the source terminal part ST provided in the non-transmission / reception region R2.
  • the same effect as that of the TFT substrate 106 can be obtained.
  • the upper conductive layer 19 includes a first upper conductive layer including a transparent conductive layer and a first upper conductive layer formed below the first upper conductive layer.
  • 2 upper conductive layers are particularly preferable.
  • the second upper conductive layer is formed from, for example, one layer selected from the group consisting of a Ti layer, a MoNbNi layer, a MoNb layer, a MoW layer, a W layer, and a Ta layer, or a stack of two or more layers.
  • the TFT substrate 106b is configured such that the area where the gate bus line GL and the source bus line SL overlap is smaller than that of the TFT substrate 106, similarly to the TFT substrate 106a. Further, the area where the CS bus line CL and the source bus line SL overlap is smaller than that of the TFT substrate 106.
  • FIG. 31 (a) to 31 (c) are schematic plan views of the TFT substrate 106c.
  • FIG. 31A shows the antenna unit region U of the transmission / reception region R1
  • FIG. 31B shows the transfer terminal portion PT, the gate terminal portion GT, and the CS terminal portion CT provided in the non-transmission / reception region R2.
  • FIG. 31C shows the source-gate connection portion SG and the source terminal portion ST provided in the non-transmission / reception region R2.
  • the TFT substrate 106c does not have the first conductive portion 13p1 included in the lower conductive layer 13 in the first transfer terminal portion PT1.
  • the second conductive portion 15p1 included in the patch metal layer is formed on the first insulating layer 11 and in the contact hole CH_p1, and is connected to the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • the second conductive portion 15p1 is in contact with the lower connection portion 3p1 in the opening 4p1.
  • the widths of the gate bus line GL, the source bus line SL, and the CS bus line CL are configured to be substantially constant.
  • TFT substrate 106 Manufacturing Method of TFT Substrate A manufacturing method of the TFT substrate 106, the TFT substrate 106a, the TFT substrate 106b, and the TFT substrate 106c will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 106.
  • the TFT substrate 106 is formed on the dielectric substrate 1 on the gate metal layer 3, the gate insulating layer 4, the source metal layer 7, the first insulating layer 11, the lower conductive layer 13, the patch metal layer 151, and the second metal layer.
  • the insulating layer 17 and the upper conductive layer 19 are provided in this order.
  • the gate metal layer 3 includes the gate electrode 3G of the TFT 10, the gate bus line GL, the CS bus line CL, the first auxiliary capacitance counter electrode 3C, the source lower connection wiring 3sg of the source-gate connection portion SG, and the lower portion of each terminal portion Connection parts 3gA, 3c, 3sA and 3p1 are included.
  • the source metal layer 7 includes a source electrode 7S and a drain electrode 7D of the TFT 10, a source bus line SL, an auxiliary capacitance electrode 7C, and a source bus line connection portion 7sg of the source-gate connection portion SG.
  • the patch metal layer 15l includes the patch electrode 15, the second auxiliary capacitor counter electrode 15C, the connection portion 15a of the antenna unit region U, the second conductive portion 15p1 of the first transfer terminal portion PT1, and the lower connection portion of the second transfer terminal portion PT2. 15p2 is included.
  • the gate conductive layer 3 ′ is patterned to form the gate metal layer 3 as shown in FIGS. 33 (b) and 34 (b). Specifically, the gate electrode 3G, the first auxiliary capacitance counter electrode 3C, the gate bus line GL, and the CS bus line CL are formed in the antenna unit formation region, and the source lower connection wiring 3sg is formed in the source-gate connection portion formation region. Then, the lower connection portions 3sA, 3gA, 3c and 3p1 are formed in each terminal portion formation region.
  • the patterning of the gate conductive film 3 ′ is performed by wet etching.
  • the gate insulating film 4 the intrinsic amorphous silicon film 5 ′ and the n + type amorphous silicon film 6 ′ are arranged in this order so as to cover the gate metal layer 3.
  • the gate insulating layer 4 and the gate insulating film 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the gate insulating film 4 for example, a silicon nitride (SixNy) film having a thickness of 350 nm is formed.
  • 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 and drain electrodes.
  • a source conductive film 7 ′ is formed on the gate insulating film 4 and the contact layer 6.
  • the conductive film 7 ′ for the source a stacked film (MoN / Al / thickness) in which MoN (thickness: for example 50 nm), Al (thickness: for example 150 nm) and MoN (thickness: for example 100 nm) are stacked in this order. MoN).
  • the source metal layer 7 is formed as shown in FIGS. 35 (a) and 36 (a). Specifically, the source electrode 7S and the drain electrode 7D, the source bus line SL, and the auxiliary capacitance electrode 7C are formed in the antenna unit formation region, and the source bus line connection portion 7sg is formed in the source-gate connection portion formation region. At this time, 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.
  • the patterning of the source conductive film 7 ′ is performed by wet etching. For example, an MoN film and an Al film are simultaneously patterned by wet etching using an aqueous solution containing phosphoric acid, nitric acid and acetic acid. In this way, the TFT 10 is obtained.
  • the first insulating film 11 is formed so as to cover the TFT 10 and the source metal layer 7.
  • the first insulating layer 11 and the first insulating film 11 are denoted by the same reference numerals.
  • the first insulating film 11 is formed in contact with the channel region of the semiconductor layer 5.
  • a silicon nitride (SixNy) film having a thickness of 330 nm is formed as the first insulating film 11.
  • a contact hole CH_sg1 reaching the source lower connection wiring 3sg is formed in the gate insulating film 4 and the first insulating film 11, and an opening 11sg2 (contact hole CH_sg2) reaching the source bus line connection 7sg is formed. ) Is formed in the first insulating film 11.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched using the source metal layer 7 as an etch stop.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched together and overlap the portion extended from the drain electrode 7D.
  • the contact hole CH_cs and the opening 11a are obtained.
  • the contact hole CH_cs is formed in the gate insulating film 4 and has an opening 4cs reaching the first auxiliary capacitance counter electrode 3C, and an opening 11cs formed in the first insulating film 11 and overlapping the opening 4cs.
  • the contact hole CH_cs is formed in the first insulating film 11 and the gate insulating film 4.
  • the side surface of the opening 4cs and the side surface of the opening 11cs may be aligned.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched together in the region overlapping the source lower connection wiring 3sg, and in the region overlapping the source bus line connection portion 7sg.
  • the first insulating film 11 is etched by the source bus line connection portion 7sg functioning as an etch stop.
  • the contact hole CH_sg1 and the contact hole CH_sg2 (opening 11sg2) are obtained.
  • the contact hole CH_sg1 is formed in the gate insulating layer 4 and has an opening 4sg1 reaching the source lower connection wiring 3sg and an opening 11sg1 formed in the first insulating layer 11 and overlapping the opening 4sg1.
  • the opening 11sg2 formed in the first insulating layer 11 reaches the source bus line connection 7sg.
  • at least a part of the source lower connection wiring 3 sg is formed so as not to overlap with the source bus line connection part 7 sg, so that the contact hole CH_sg 1 is formed in the gate insulating film 4 and the first insulating film 11.
  • the side surface of the opening 4sg1 and the side surface of the opening 11sg1 may be aligned.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched together to form a contact hole CH_p1.
  • the contact hole CH_p1 is formed in the gate insulating film 4, and has an opening 4p1 reaching the lower connection portion 3p1, and an opening 11p1 formed in the first insulating film 11 and overlapping the opening 4p1.
  • the side surface of the opening 4p1 and the side surface of the opening 11p1 may be aligned.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are collectively etched using, for example, the same etchant.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched by dry etching using a fluorine-based gas.
  • the first insulating film 11 and the gate insulating film 4 may be etched using different etchants.
  • the lower conductive film 13 ′ is formed by, eg, sputtering.
  • the lower conductive film 13 ' includes, for example, a transparent conductive film.
  • an ITO film with a thickness of 70 nm is formed.
  • the lower conductive layer 13 ' is patterned to form the lower conductive layer 13 as shown in FIGS. 37 (a) and 38 (a). Specifically, in the antenna unit formation region, a connection portion 13a that contacts a portion extending from the drain electrode 7D in the opening 11a, and in the antenna unit formation region, the first auxiliary capacitance counter electrode 3C in the contact hole CH_cs The contact portion 13cs in contact, the first conductive portion 13p1 in contact with the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1 in the first transfer terminal portion formation region, and the source lower portion in the contact hole CH_sg1 in the source-gate connection portion formation region A source bus line upper connection portion 13sg that contacts the connection wiring 3sg and contacts the source bus line connection portion 7sg in the contact hole CH_sg2 is formed.
  • a patch conductive film 15 ′ is formed on the lower conductive layer 13 and the first insulating film 11.
  • a multilayer film MoN / thickness: for example, 50 nm
  • an Al film thickness: for example, 1000 nm
  • a MoN film thickness: for example, 50 nm
  • Al / MoN a laminated film (Cu / Ti) including a Ti film (thickness: for example, 20 nm) and a Cu film (thickness: for example, 500 nm) in this order may be formed.
  • the patch conductive layer 15 ′ is patterned to form a patch metal layer 15 l as shown in FIGS. 37 (c) and 38 (c). Specifically, the patch electrode 15 and the connection portion 15a are formed in the antenna unit formation region, the second auxiliary capacitance counter electrode 15C is formed in the antenna unit formation region, and the second conductive portion 15p1 is formed in the first transfer terminal portion formation region. And the lower connection portion 15p2 is formed in the second transfer terminal portion formation region.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 15C is formed so as to include a portion 15Cc that does not overlap the auxiliary capacitance electrode 7C and overlaps the first auxiliary capacitance counter electrode 3C when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1.
  • connection portion 15a is formed so as to be connected to the connection portion 13a.
  • connection part 15a is formed so as to be in contact with the connection part 13a.
  • portion 15Cc of the second storage capacitor counter electrode 15C is formed so as to be connected to the connection portion 13cs.
  • portion 15Cc of the second auxiliary capacitance counter electrode 15C is formed so as to be in contact with the connection portion 13cs.
  • the second conductive portion 15p1 is formed so as to be connected to the first conductive portion 13p1.
  • the second conductive portion 15p1 is formed in contact with the first conductive portion 13p1.
  • a laminated film (MoN / Al / MoN) in which MoN, Al, and MoN are laminated in this order is formed as the patch conductive film 15 ′
  • patterning of the patch conductive film 15 ′ is performed by using, for example, phosphorous as an etchant.
  • the MoN film and Al film are simultaneously patterned by wet etching using an aqueous solution containing acid, nitric acid and acetic acid.
  • the patch conductive film 15 ′ is wet-etched using, for example, a mixed acid aqueous solution as an etchant. Can be patterned.
  • the patch conductive film 15 ′ in the source-gate connection portion formation region is removed. Since the source bus line upper connection portion 13sg is formed in the contact hole CH_sg1 and the contact hole CH_sg2, in the patterning process of the patch conductive film 15 ′, the source lower connection wiring 3sg and / or the source bus line connection by etching is performed. Damage to the part 7sg is reduced.
  • a portion of the source lower connection wiring 3sg exposed by the contact hole CH_sg1 is covered with the source bus line upper connection portion 13sg, and is exposed by the contact hole CH_sg2 of the source bus line connection portion 7sg.
  • the covered portion is covered with the source bus line upper connecting portion 13sg.
  • the second insulating film 17 is formed on the patch metal layer 15l, the lower conductive layer 13, and the first insulating layer 11.
  • the second insulating layer 17 and the second insulating film 17 are denoted by the same reference numerals.
  • the second insulating film 17 for example, a silicon nitride (SixNy) film having a thickness of 100 nm is formed.
  • the second insulating film 17 is formed so as to cover the patch metal layer 15l.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are formed.
  • a contact hole CH_s reaching the lower connection portion 3sA is formed in the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4.
  • a contact hole CH_g reaching the lower connection portion 3gA is formed in the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4.
  • a contact hole CH_c reaching the lower connection portion 3c is formed in the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4.
  • an opening 17p1 reaching the second conductive portion 15p1 is formed in the second insulating film 17.
  • an opening 17p2 reaching the lower connection portion 15p2 is formed in the second insulating film 17.
  • the second insulating layer 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are etched using the gate metal layer 3 or the patch metal layer 15l as an etch stop.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are collectively etched using, for example, the same etchant.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are etched by dry etching using a fluorine-based gas.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 may be etched using different etchants.
  • the conductive portion included in the source metal layer 7 and the patch metal layer 15l is not formed.
  • the 1 insulating film 11 and the gate insulating film 4 are etched together.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are etched together to form a contact hole CH_s.
  • the contact hole CH_s is formed in the gate insulating layer 4 and formed in the opening 4s reaching the lower connection portion 3sA, the opening 11s formed in the first insulating layer 11 and overlapping the opening 4s, and the second insulating layer 17. And an opening 17s that overlaps the opening 11s.
  • the side surface of the opening 4s, the side surface of the opening 11s, and the side surface of the opening 17s may be aligned.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are etched together to form a contact hole CH_g.
  • the contact hole CH_g is formed in the gate insulating layer 4 and formed in the opening 4g reaching the lower connection portion 3gA, the opening 11g formed in the first insulating layer 11 and overlapping the opening 4g, and the second insulating layer 17. And an opening 17g that overlaps the opening 11g.
  • the side surface of the opening 4g, the side surface of the opening 11g, and the side surface of the opening 17g may be aligned.
  • the second insulating film 17, the first insulating film 11, and the gate insulating film 4 are etched together to form a contact hole CH_c.
  • the contact hole CH_c is formed in the gate insulating layer 4 and formed in the opening 4c reaching the lower connection portion 3c, the opening 11c formed in the first insulating layer 11 and overlapping the opening 4c, and the second insulating layer 17. And an opening 17c overlapping the opening 11c.
  • the side surface of the opening 4c, the side surface of the opening 11c, and the side surface of the opening 17c may be aligned.
  • an upper conductive film 19 ′ is formed by, eg, sputtering.
  • the upper conductive film 19 ' includes, for example, a transparent conductive film.
  • an ITO film having a thickness of 70 nm is used as the upper conductive film 19 ′.
  • the upper conductive layer 19 is formed as shown in FIGS. 41 (b) and 42 (b). Specifically, the upper connection portion 19sA that contacts the lower connection portion 3sA in the contact hole CH_s in the source terminal portion formation region, and the upper connection portion that contacts the lower connection portion 3gA in the contact hole CH_g in the gate terminal portion formation region. 19 gA, the upper connection portion 19 c in contact with the lower connection portion 3 c in the contact hole CH_c in the CS terminal portion formation region, and the upper connection in contact with the second conductive portion 15 p 1 in the opening portion 17 p 1 in the first transfer terminal portion formation region.
  • a portion 19p1 and an upper connection portion 19p2 that contacts the lower connection portion 15p2 in the opening 17p2 in the second transfer terminal portion formation region are formed.
  • the TFT substrate 106 is manufactured.
  • FIGS. 43 (a) to (c), FIGS. 44 (a) to (b), and FIGS. 45 (a) to 45 (b) are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 106a.
  • Each of these figures shows a cross section (A-A ′ cross section, B-B ′ cross section, and H-H ′ cross section of the TFT substrate 106 a) corresponding to FIGS. 28A to 28 C.
  • differences from the manufacturing method of the TFT substrate 106 described with reference to FIGS. 33 to 42 will be mainly described.
  • the gate metal layer 3 the gate insulating film 4 the island-shaped semiconductor layer 5, the contact layers 6S and 6D, the source metal layer 7, the first insulating film 11, and the lower conductive film 13 ′.
  • the lower conductive layer 13 ' is patterned to form the lower conductive layer 13 as shown in FIG.
  • This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 37 (a) and 38 (a). However, here, it differs from the manufacturing method of the TFT substrate 106 in that the conductive portion included in the lower conductive layer 13 is not formed in the antenna unit formation region and the first transfer terminal portion formation region.
  • a patch conductive film 15 ′ is formed on the lower conductive layer 13 and the first insulating film 11. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 37 (b) and 38 (b).
  • the patch conductive layer 15 ′ is patterned to form a patch metal layer 15 l as shown in FIG.
  • This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 37 (c) and 38 (c).
  • the patch metal layer 151 is extended from the second auxiliary capacitance counter electrode 15Ca and the second auxiliary capacitance counter electrode 15Ca in the antenna unit formation region, when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1
  • the extended portion 15ce does not overlap the auxiliary capacitance electrode 7C and overlaps the first auxiliary capacitance counter electrode 3C.
  • connection portion 15a is formed so as to be connected to a portion extending from the drain electrode 7D in the opening portion 11a.
  • connection portion 15a is formed so as to be in contact with a portion extending from the drain electrode 7D in the opening portion 11a.
  • the extending portion 15ce is formed so as to be connected to the first auxiliary capacitance counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the extending portion 15ce is formed so as to be in contact with the first storage capacitor counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the second conductive portion 15p1 is formed to be connected to the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • the second conductive portion 15p1 is formed to contact the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • a second insulating film 17 is formed on the patch metal layer 151, the lower conductive layer 13, and the first insulating layer 11. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 39 (a) and 40 (a).
  • the upper conductive film 19 is formed on the second insulating layer 17, in the contact hole CH_s, in the contact hole CH_g, in the contact hole CH_c, in the opening 17p1, and in the opening 17p2. 'Form. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 41 (a) and 42 (a).
  • the upper conductive layer 19 is patterned to form the upper conductive layer 19 as shown in FIG. This step is performed in the same manner as described with reference to FIGS. 41 (b) and 42 (b).
  • the TFT substrate 106a is manufactured.
  • FIGS. 48 (a) to 48 (b) are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 106b.
  • Each of these drawings shows a cross section corresponding to FIGS. 30A to 30C (A-A ′ cross section, B-B ′ cross section and H-H ′ cross section of the TFT substrate 106 b).
  • FIGS. 33 to 42 differences from the manufacturing method of the TFT substrate 106 described with reference to FIGS. 33 to 42 will be mainly described.
  • the patch conductive layer 15 ' is patterned to form a patch metal layer 151 as shown in FIG.
  • This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 37 (c) and 38 (c). However, it differs from the manufacturing method of the TFT substrate 106 in that the second storage capacitor counter electrode 15C is not formed in the antenna unit formation region.
  • a second insulating film 17 is formed on the patch metal layer 151, the lower conductive layer 13, and the first insulating layer 11. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 39 (a) and 40 (a).
  • an upper conductive film 19 ′ is formed on the second insulating layer 17, in the opening 17cs, in the contact hole CH_s, in the contact hole CH_g, in the contact hole CH_c, in the opening 17p1, and in the opening 17p2.
  • an upper conductive film 19 ′ is formed on the second insulating layer 17, in the opening 17cs, in the contact hole CH_s, in the contact hole CH_g, in the contact hole CH_c, in the opening 17p1, and in the opening 17p2.
  • an upper conductive film 19 ′ is formed on the opening 17cs.
  • the upper conductive film 19 ' is also formed in the opening 17cs.
  • This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 41 (a) and 42 (a).
  • a single film selected from the group consisting of a MoNbNi film, a MoNb film, a MoW film, a W film, and a Ta film or a laminated film of two or more films may be used. That is, as the upper conductive film 19 ′, a single film selected from the group consisting of a Ti film, a MoNbNi film, a MoNb film, a MoW film, a W film, and a Ta film, or a laminated film of two or more films, and an ITO film are used. You may use the laminated film laminated
  • the upper conductive layer 19 is formed as shown in FIG.
  • This step is performed in the same manner as described with reference to FIGS. 41 (b) and 42 (b).
  • the second storage capacitor counter electrode 19C is formed in the antenna unit formation region.
  • the second auxiliary capacitance counter electrode 19C includes a portion 19Cc that does not overlap the auxiliary capacitance electrode 7C and overlaps the first auxiliary capacitance counter electrode 3C when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 1. Formed.
  • the TFT substrate 106b is manufactured.
  • FIGS. 49 (a) to (c), FIGS. 50 (a) to (b), and FIGS. 51 (a) to (b) are process cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing method of the TFT substrate 106c.
  • Each of these figures shows a cross section (A-A ′ cross section, B-B ′ cross section and H-H ′ cross section of the TFT substrate 106 c) corresponding to FIGS. 32A to 32 C.
  • FIGS. 46 to 48 differences from the manufacturing method of the TFT substrate 106b described with reference to FIGS. 46 to 48 will be mainly described.
  • the gate metal layer 3 the gate insulating film 4 the island-shaped semiconductor layer 5, the contact layers 6S and 6D, the source metal layer 7, the first insulating film 11, and the lower conductive film 13 ′.
  • the lower conductive layer 13 ' is patterned to form the lower conductive layer 13 as shown in FIG.
  • the conductive portion included in the lower conductive layer 13 is not formed in the antenna unit forming region and the first transfer terminal portion forming region.
  • a patch conductive film 15 ′ is formed on the lower conductive layer 13 and the first insulating film 11. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIGS. 37 (b) and 38 (b).
  • the patch conductive layer 15 ' is patterned to form a patch metal layer 151 as shown in FIG.
  • This step is performed similarly to the step described with reference to FIG.
  • the connection portion 15a is formed so as to be connected to a portion extending from the drain electrode 7D in the opening portion 11a.
  • the connection portion 15a is formed so as to be in contact with a portion extending from the drain electrode 7D in the opening portion 11a.
  • the second conductive portion 15p1 is formed to be connected to the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • the second conductive portion 15p1 is formed to contact the lower connection portion 3p1 in the contact hole CH_p1.
  • a second insulating film 17 is formed on the patch metal layer 151, the lower conductive layer 13, and the first insulating layer 11. This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIG.
  • the upper conductive layer 19 ' is patterned to form the upper conductive layer 19 as shown in FIG.
  • This step is performed in the same manner as the step described with reference to FIG.
  • the portion 19Cc of the second auxiliary capacitor counter electrode 19C is formed to be connected to the first auxiliary capacitor counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the second storage capacitor counter electrode 19C is formed so as to be in contact with the first storage capacitor counter electrode 3C in the contact hole CH_cs.
  • the TFT substrate 106c 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 its manufacture.
  • a scanning antenna for satellite communication or satellite broadcasting mounted on a mobile body (for example, a ship, an aircraft, an automobile) and its manufacture.
  • Dielectric substrate 2 Base insulating film 3: Gate metal layer 3C: Auxiliary capacitor counter electrode (lower auxiliary capacitor electrode) (first auxiliary capacitor counter electrode) 3G: Gate electrode 3c, 3gA, 3p1, 3s, 3sA: Lower connection part 3sg: Source lower connection wiring 4: Gate insulating layer 4c, 4cs, 4g, 4p1, 4s, 4sg1: Opening part 5: Semiconductor layer 6D: Drain contact Layer 6S: Source contact layer 7: Source metal layer 7D: Drain electrode 7S: Source electrode 7p: Source connection wiring 7sg: Source bus line connection 11: First insulating layers 11a, 11c, 11cs, 11g, 11p1: Opening 11s 11sg1, 11sg2: opening 13: lower conductive layer 13a, 13cs: connection portion 13p1: first conductive portion 13sg: source bus line upper connection portion 15: patch electrode 15C, 15Ca: second auxiliary capacitance counter electrode 15a: connection portion 15ce: Extension part 15l

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Abstract

TFT基板(106)は、誘電体基板(1)と、誘電体基板上に配列された複数のアンテナ単位領域(U)とを有する。複数のアンテナ単位領域のそれぞれは、TFT(10)と、TFTのドレイン電極(7D)に電気的に接続されたパッチ電極(15)と、ドレイン電極と電気的に接続された補助容量電極(7C)と、誘電体層(4)を介して補助容量電極と対向する第1補助容量対向電極(3C)と、補助容量電極の第1補助容量対向電極と反対側に位置し、他の誘電体層(11)を介して補助容量電極と対向する第2補助容量対向電極(15C)とを有する。

Description

TFT基板およびTFT基板を備えた走査アンテナ
 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。)、およびそのような走査アンテナに用いられるTFT基板に関する。
 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、およびそのような走査アンテナに用いられるTFT基板を提供することを目的とする。
 本発明の実施形態によるTFT基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板上に配列された複数のアンテナ単位領域とを有し、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、前記ドレイン電極と電気的に接続された補助容量電極と、誘電体層を介して前記補助容量電極と対向する第1補助容量対向電極と、前記補助容量電極の前記第1補助容量対向電極と反対側に位置し、他の誘電体層を介して前記補助容量電極と対向する第2補助容量対向電極とを有する。
 ある実施形態において、前記第1補助容量対向電極または前記第2補助容量対向電極は、前記パッチ電極を含む導電層から形成されている。
 ある実施形態において、前記第1補助容量対向電極または前記第2補助容量対向電極は、透明導電層を含む。
 ある実施形態において、前記第1補助容量対向電極および前記第2補助容量対向電極には、共通の電圧が供給される。
 ある実施形態において、前記第2補助容量対向電極は、前記第1補助容量対向電極を含む導電層よりも上の導電層に含まれ、前記第2補助容量対向電極のエッジは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記補助容量電極の内側にある部分を含む。
 ある実施形態において、前記補助容量電極のエッジは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記第1補助容量対向電極の内側にある部分を含む。
 ある実施形態において、前記誘電体層および前記他の誘電体層には、前記第1補助容量対向電極に達するコンタクトホールが形成されており、前記第2補助容量対向電極は、前記コンタクトホール内で前記第1補助容量対向電極と電気的に接続されている。
 ある実施形態において、前記TFT基板は、前記誘電体基板に支持され、前記TFTのゲート電極を含むゲートメタル層と、前記誘電体基板に支持され、前記TFTのソース電極を含むソースメタル層と、前記ゲートメタル層と前記ソースメタル層との間に形成されたゲート絶縁層とを有し、前記補助容量電極は、前記ソースメタル層に含まれ、前記第1補助容量対向電極は、前記ゲートメタル層に含まれ、前記誘電体層は、前記ゲート絶縁層である。
 ある実施形態において、前記TFT基板は、前記ゲートメタル層および前記ソースメタル層の上に形成された第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に形成され、前記パッチ電極を含むパッチメタル層とをさらに有する。
 ある実施形態において、前記第2補助容量対向電極は、前記パッチメタル層に含まれ、前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層である。
 ある実施形態において、前記TFT基板は、前記第1絶縁層と前記パッチメタル層との間に形成された下部導電層をさらに有する。
 ある実施形態において、前記第2補助容量対向電極は、前記下部導電層に含まれ、前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層である。
 ある実施形態において、前記TFT基板は、前記パッチメタル層上に形成された第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に形成された上部導電層とをさらに有する。
 ある実施形態において、前記第2補助容量対向電極は、前記上部導電層に含まれ、前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層および前記第2絶縁層を含む。
 ある実施形態において、前記上部導電層は、透明導電層を含む第1上部導電層と、前記第1上部導電層の下に形成され、Ti層、MoNb層、MoNbNi層、MoW層、W層およびTa層からなる群から選択される少なくとも1つの層から形成されている第2上部導電層とを含む。
 ある実施形態において、前記ゲートメタル層は、前記TFTの前記ゲート電極に接続されたゲートバスラインをさらに含み、前記ソースメタル層は、前記TFTの前記ソース電極に接続されたソースバスラインをさらに含み、前記ソースバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ゲートバスラインと重なる部分の幅が、前記ゲートバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている。
 ある実施形態において、前記ゲートバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ソースバスラインと重なる部分の幅が、前記ソースバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている。
 ある実施形態において、前記ゲートメタル層は、前記第1補助容量対向電極および前記第2補助容量対向電極に電気的に接続されたCSバスラインをさらに含み、前記ソースバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記CSバスラインと重なる部分の幅が、前記CSバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている。
 ある実施形態において、前記CSバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ソースバスラインと重なる部分の幅が、前記ソースバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている。
 本発明の実施形態による走査アンテナは、上記のいずれかの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、およびそのような走査アンテナに用いられるTFT基板が提供される。
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。 (a)~(c)は、第4の実施形態におけるTFT基板105を例示する模式的な平面図である。 (a)~(d)は、TFT基板105の模式的な断面図である。 (a)~(d)は、TFT基板105の模式的な断面図である。 (a)~(c)は、第5の実施形態におけるTFT基板106を例示する模式的な平面図である。 (a)~(e)は、TFT基板106の模式的な断面図である。 (a)~(d)は、TFT基板106の模式的な断面図である。 (a)~(c)は、第5の実施形態の変形例1のTFT基板106aを例示する模式的な平面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106aの模式的な断面図である。 (a)~(c)は、第5の実施形態の変形例2のTFT基板106bを例示する模式的な平面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106bの模式的な断面図である。 (a)~(c)は、第5の実施形態の変形例3のTFT基板106cを例示する模式的な平面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106cの模式的な断面図である。 (a)~(e)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(e)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(d)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(d)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106aの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106aの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106aの製造方法の一例を示す工程断面図である。 TFT基板106bの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106bの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106bの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)~(c)は、TFT基板106cの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106cの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (a)および(b)は、TFT基板106cの製造方法の一例を示す工程断面図である。 (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52(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52(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52(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信号はインターレース信号であり、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52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3G、島状の半導体層5、ゲート電極3G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3G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3G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3G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上に形成されたパッチ接続部15pと、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、パッチ接続部15pと接している。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3G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3G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3G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、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。これよりも厚いとプロセス中の熱応力により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、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、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。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。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、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、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、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上に形成されたパッチ接続部15pと、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、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、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少なくとも30%、好ましくは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60Hz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のうち、最も内側の円を構成するアンテナ単位にも接続されているn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、その他の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よりも小さい。
 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)
 本実施形態の走査アンテナに用いられるTFT基板は、非送受信領域にソース-ゲート接続部を有する。ソース-ゲート接続部は、各ソースバスラインをゲートメタル層内に形成された接続配線(「ソース下部接続配線」ということがある。)に電気的に接続する。
 以下、図21~図23を参照しながら、本実施形態のTFT基板105を説明する。
 図21(a)~(c)は、本実施形態のTFT基板105を例示する模式的な平面図である。
 TFT基板105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(a)は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uを示し、図21(b)は、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ゲート端子部GTおよびCS端子部CTを示し、図21(c)は、非送受信領域R2に設けられたソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STを示している。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の外側(液晶層がない側)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毎およびソースバスライン毎に設けられる。ソース-ゲート接続部SGは、一般に各ソースバスラインに対応して設けられる。図21(b)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の個数より少なく、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。
 各CS端子部CTは、例えば、各CSバスラインに対応して設けられる。各CS端子部CTは、複数のCSバスラインに対応して設けられていてもよい。例えば、各CSバスラインにスロット電圧と同じ電圧が供給される場合、TFT基板105は、CS端子部CTを少なくとも1つ有すればよい。ただし、配線抵抗を下げるためには、TFT基板105は複数のCS端子部CTを有することが好ましい。なお、スロット電圧は、例えばグランド電位である。また、CSバスラインにスロット電圧と同じ電圧が供給される場合、CS端子部CTまたは第2トランスファー端子部PT2のいずれかは省略され得る。
 図22(a)~(d)および図23(a)~(d)は、それぞれ、TFT基板105の模式的な断面図である。図22(a)は、図21(a)中のA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図22(b)は、図21(b)中のB-B’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図22(c)は、図21(c)中のC-C’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面を示し、図22(d)は、図21(c)中のD-D’線に沿ったソース端子部STの断面を示し、図23(a)は、図21(b)中のE-E’線に沿った第2トランスファー端子部PT2の断面を示し、図23(b)は、図21(b)中のF-F’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図23(c)は、図21(c)中のG-G’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面を示し、図23(d)は、図21(c)中のH-H’線に沿ったソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STの断面を示している。
 ・アンテナ単位領域U
 図21(a)および図22(a)に示すように、TFT基板105における各アンテナ単位領域Uは、TFT10と、TFT10のドレイン電極7Dに電気的に接続されたパッチ電極15とを有する。
 TFT基板105は、図21~図23に示すように、誘電体基板1に支持されたゲートメタル層3と、ゲートメタル層3上に形成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メタル層7と、ソースメタル層7上に形成された第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成されたパッチメタル層15lと、パッチメタル層15l上に形成された第2絶縁層17と、第2絶縁層17上に形成された上部導電層19とを有する。TFT基板105は、第1絶縁層11とパッチメタル層15lとの間に形成された下部導電層13をさらに有する。
 TFT10は、ゲート電極3Gと、島状の半導体層5と、コンタクト層6Sおよび6Dと、ゲート電極3Gと半導体層5との間に配置されたゲート絶縁層4と、ソース電極7Sおよびドレイン電極7Dとを備える。各TFT10のゲート電極3GはゲートバスラインGLに接続され、ソース電極7SはソースバスラインSLに接続されている。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。
 TFT基板105のアンテナ単位領域Uにおける構造を具体的に説明する。
 ゲートメタル層3は、TFT10のゲート電極3Gと、ゲートバスラインGLとを含む。
 ゲート絶縁層4は、ゲート電極3GおよびゲートバスラインGLを覆うように形成されている。
 ソースメタル層7は、TFT10のソース電極7Sおよびドレイン電極7Dと、ソースバスラインSLとを含む。
 第1絶縁層11は、TFT10を覆うように形成されている。第1絶縁層11は、ドレイン電極7Dまたはドレイン電極7Dから延設された部分に達する開口部11aを有する。
 下部導電層13は、第1絶縁層11上および開口部11a内に形成された接続部13aを含む。接続部13aは、開口部11a内でドレイン電極7Dまたはドレイン電極7Dから延設された部分と接続されている。例えばここでは、接続部13aは、開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接触している。
 パッチメタル層15lは、パッチ電極15と、接続部15aとを含む。接続部15aは、接続部13a上に形成され、接続部13aと電気的に接続されている。例えばここでは、接続部15aは、接続部13aと直接接触するように形成されている。この例では、パッチ電極15とドレイン電極7Dとは、接続部13aおよび接続部15aを介して電気的に接続されている。
 第2絶縁層17は、パッチ電極15および接続部15aを覆うように形成されている。
 この例では、アンテナ単位領域Uは、上部導電層19に含まれる導電部を有しない。
 下部導電層13は、例えば透明導電層(例えばITO層)を含む。
 パッチメタル層15lは、低抵抗金属層と、低抵抗金属層の下に高融点金属含有層とを有する積層構造を有する。パッチメタル層15lは、低抵抗金属層の上に高融点金属含有層をさらに有していてもよい。「高融点金属含有層」は、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)およびニオブ(Nb)からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む層である。「高融点金属含有層」は積層構造であってもよい。例えば、高融点金属含有層は、Ti、W、Mo、Ta、Nb、これらを含む合金、およびこれらの窒化物、ならびに前記金属または合金と前記窒化物との固溶体のいずれかで形成された層を指す。「低抵抗金属層」は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)および金(Au)からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む層である。「低抵抗金属層」は、積層構造であってもよい。パッチメタル層15lの低抵抗金属層を「主層」と呼ぶことがあり、低抵抗金属層の下および上の高融点金属含有層を、それぞれ「下層」および「上層」と呼ぶことがある。
 例えば、パッチメタル層15lは、Ti層(厚さ:例えば20nm)およびCu層(厚さ:例えば500nm)をこの順で含む積層構造(Cu/Ti)を有する。あるいは、パッチメタル層15lは、MoN層(厚さ:例えば50nm)、Al層(厚さ:例えば1000nm)およびMoN層(厚さ:例えば50nm)をこの順で積層した積層構造(MoN/Al/MoN)を有していてもよい。
 ここでは、各アンテナ単位領域は、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量を有している。この例では、補助容量は、ドレイン電極7Dと電気的に接続された上部補助容量電極(「補助容量電極」ということがある。)7Cと、ゲート絶縁層4と、ゲート絶縁層4を介して上部補助容量電極7Cと対向する下部補助容量電極(「補助容量対向電極」または「第1補助容量対向電極」ということがある。)3Cとによって構成される。下部補助容量電極3Cはゲートメタル層3に含まれており、上部補助容量電極7Cはソースメタル層7に含まれている。ゲートメタル層3は、下部補助容量電極3Cに接続されたCSバスライン(補助容量線)CLをさらに含む。CSバスラインCLは、例えば、ゲートバスラインGLと略平行に延びている。この例では、下部補助容量電極3Cは、CSバスラインCLと一体的に形成されている。下部補助容量電極3Cの幅は、CSバスラインCLの幅よりも大きくてもよい。また、この例では、上部補助容量電極7Cは、ドレイン電極7Dから延設されている。上部補助容量電極7Cの幅は、ドレイン電極7Dから延設された部分のうち上部補助容量電極7C以外の部分の幅よりも大きくてもよい。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。
 ・ソース-ゲート接続部SG
 TFT基板105は、図21(c)に示すように、非送受信領域R2にソース-ゲート接続部SGを有する。ソース-ゲート接続部SGは、一般に、ソースバスラインSL毎に設けられる。ソース-ゲート接続部SGは、各ソースバスラインSLをゲートメタル層3内に形成された接続配線(「ソース下部接続配線」ということがある。)に電気的に接続する。
 図21(c)、図22(c)、図23(c)および図23(d)に示すように、ソース-ゲート接続部SGは、ソース下部接続配線3sgと、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sg1と、ソースバスライン接続部7sgと、第1絶縁層11に形成された開口部11sg1および開口部11sg2と、ソースバスライン上部接続部13sgとを有する。
 ソース下部接続配線3sgは、ゲートメタル層3に含まれる。ソース下部接続配線3sgは、ゲートバスラインGLと電気的に分離されている。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4sg1は、ソース下部接続配線3sgに達している。
 ソースバスライン接続部7sgは、ソースメタル層7に含まれ、ソースバスラインSLに電気的に接続されている。この例では、ソースバスライン接続部7sgは、ソースバスラインSLから延設され、ソースバスラインSLと一体的に形成されている。ソースバスライン接続部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。
 第1絶縁層11に形成された開口部11sg1は、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sg1に重なっている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4sg1および第1絶縁層11に形成された開口部11sg1は、コンタクトホールCH_sg1を構成する。
 第1絶縁層11に形成された開口部11sg2は、ソースバスライン接続部7sgに達している。開口部11sg2をコンタクトホールCH_sg2ということがある。
 ソースバスライン上部接続部13sg(単に「上部接続部13sg」ということがある。)は、下部導電層13に含まれる。上部接続部13sgは、第1絶縁層11上、コンタクトホールCH_sg1内、およびコンタクトホールCH_sg2内に形成され、コンタクトホールCH_sg1内でソース下部接続配線3sgと接続されており、コンタクトホールCH_sg2内でソースバスライン接続部7sgと接続されている。例えばここでは、上部接続部13sgは、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sg1内でソース下部接続配線3sgと接触しており、第1絶縁層11に形成された開口部11sg2内でソースバスライン接続部7sgと接触している。
 ソース下部接続配線3sgの内、開口部4sg1によって露出されている部分は、上部接続部13sgで覆われていることが好ましい。ソースバスライン接続部7sgの内、開口部11sg2によって露出されている部分は、上部接続部13sgで覆われていることが好ましい。
 この例では、ソース-ゲート接続部SGは、パッチメタル層15lに含まれる導電部および上部導電層19に含まれる導電部を有しない。
 TFT基板105は、ソース-ゲート接続部SGに上部接続部13sgを有することによって、優れた動作安定性を有する。ソース-ゲート接続部SGが上部接続部13sgを有することによって、パッチメタル層15lを形成するためのパッチ用導電膜をエッチングする工程における、ゲートメタル層3および/またはソースメタル層7へのダメージが軽減される。この効果について説明する。
 上述したように、TFT基板105において、ソース-ゲート接続部SGはパッチメタル層15lに含まれる導電部を有しない。つまり、パッチ用導電膜のパターニング工程において、ソース-ゲート接続部形成領域のパッチ用導電膜は除去される。ソース-ゲート接続部SGが上部接続部13sgを有しない場合、コンタクトホールCH_sg1内でゲートメタル層3(ソース下部接続配線3sg)が露出されるので、除去されるべきパッチ用導電膜は、コンタクトホールCH_sg1内に堆積され、ソース下部接続配線3sgに接して形成される。同様に、ソース-ゲート接続部SGが上部接続部13sgを有しない場合、コンタクトホールCH_sg2内でソースメタル層7(ソースバスライン接続部7sg)が露出されるので、除去されるべきパッチ用導電膜は、コンタクトホールCH_sg2内に堆積され、ソースバスライン接続部7sgに接して形成される。このような場合、ゲートメタル層3および/またはソースメタル層7がエッチングダメージを受ける可能性がある。パッチ用導電膜をパターニングする工程では、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。ソース下部接続配線3sgおよび/またはソースバスライン接続部7sgがエッチングダメージを受けると、ソース-ゲート接続部SGにおいてコンタクト不良が生じる可能性がある。
 TFT基板105のソース-ゲート接続部SGは、コンタクトホールCH_sg1内およびコンタクトホールCH_sg2内に形成された上部接続部13sgを有する。従って、パッチ用導電膜のパターニング工程における、エッチングによるソース下部接続配線3sgおよび/またはソースバスライン接続部7sgへのダメージが軽減される。従って、TFT基板105は動作安定性に優れている。
 ゲートメタル層3および/またはソースメタル層7へのエッチングダメージを効果的に軽減する観点からは、ソース下部接続配線3sgの内、コンタクトホールCH_sg1によって露出されている部分は、上部接続部13sgで覆われており、ソースバスライン接続部7sgの内、開口部11sg2によって露出されている部分は、上部接続部13sgで覆われていることが好ましい。
 走査アンテナに用いられる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とがある。この場合、パッチ用導電膜のエッチング時間およびオーバーエッチング時間が、他の層のエッチング工程よりも長くなり得る。このとき、コンタクトホールCH_sg1内およびコンタクトホールCH_sg2内で、ゲートメタル層3(ソース下部接続配線3sg)およびソースメタル層7(ソースバスライン接続部7sg)が露出されていると、これらのメタル層が受けるエッチングダメージが大きくなる。このように、比較的厚いパッチメタル層を有するTFT基板においては、ソース-ゲート接続部SGが上部接続部13sgを有することによって、ゲートメタル層3および/またはソースメタル層7へのエッチングダメージが軽減される効果が特に大きい。
 上部導電層19は、例えば透明導電層(例えばITO層)を含む。上部導電層19は、例えば透明導電層のみから形成されていてもよい。あるいは、上部導電層19は、透明導電層を含む第1上部導電層と、第1上部導電層の下に形成された第2上部導電層とを含んでもよい。第2上部導電層は、例えば、Ti層、MoNbNi層、MoNb層、MoW層、W層およびTa層からなる群から選択される1つの層または2以上の層の積層から形成されている。
 図示する例では、コンタクトホールCH_sg2は、コンタクトホールCH_sg1から離間した位置に形成されている。本実施形態はこれに限られず、コンタクトホールCH_sg1およびコンタクトホールCH_sg2は、連続していてもよい(すなわち、単一のコンタクトホールとして形成されていてもよい)。コンタクトホールCH_sg1およびコンタクトホールCH_sg2は、単一のコンタクトホールとして同じ工程で形成されてもよい。具体的には、ソース下部接続配線3sgおよびソースバスライン接続部7sgに達する単一のコンタクトホールをゲート絶縁層4および第1絶縁層11に形成し、このコンタクトホール内および第1絶縁層11上に上部接続部13sgを形成してもよい。このとき、上部接続部13sgは、ソース下部接続配線3sgおよびソースバスライン接続部7sgの内、コンタクトホールによって露出されている部分を覆うように形成されることが好ましい。
 また、後述するように、ソース-ゲート接続部SGを設けることによって、ソース端子部STの下部接続部をゲートメタル層3で形成することができる。ゲートメタル層3で形成された下部接続部を有するソース端子部STは、信頼性に優れる。
 ・ソース端子部ST
 TFT基板105は、図21(c)に示すように、非送受信領域R2にソース端子部STを有する。ソース端子部STは、一般に、各ソースバスラインSLに対応して設けられる。ここでは、各ソースバスラインSLに対応して、ソース端子部STおよびソース-ゲート接続部SGが設けられている。
 ソース端子部STは、図21(c)、図22(d)および図23(d)に示すように、ソース-ゲート接続部SGに形成されたソース下部接続配線3sgに接続されたソース端子用下部接続部3sA(単に「下部接続部3sA」ということもある。)と、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sと、第1絶縁層11に形成された開口部11sと、第2絶縁層17に形成された開口部17sと、ソース端子用上部接続部19sA(単に「上部接続部19sA」ということもある。)とを有している。
 下部接続部3sAは、ゲートメタル層3に含まれる。下部接続部3sAは、ソース-ゲート接続部SGに形成されているソース下部接続配線3sgと電気的に接続されている。この例では、下部接続部3sAは、ソース下部接続配線3sgから延設され、ソース下部接続配線3sgと一体的に形成されている。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4sは、下部接続部3sAに達している。
 第1絶縁層11に形成された開口部11sは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sに重なっている。
 第2絶縁層17に形成された開口部17sは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1絶縁層11に形成された開口部11sに重なっている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4s、第1絶縁層11に形成された開口部11s、および第2絶縁層17に形成された開口部17sは、コンタクトホールCH_sを構成する。
 上部接続部19sAは、上部導電層19に含まれる。上部接続部19sAは、第2絶縁層17上およびコンタクトホールCH_s内に形成され、コンタクトホールCH_s内で、下部接続部3sAと接続されている。ここでは、上部接続部19sAは、ゲート絶縁層4に形成された開口部4s内で、下部接続部3sAと接触している。
 誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部接続部19sAの全ては、下部接続部3sAと重なっていてもよい。
 この例では、ソース端子部STは、ソースメタル層7に含まれる導電部、下部導電層13に含まれる導電部、およびパッチメタル層15lに含まれる導電部を含まない。
 ソース端子部STは、ゲートメタル層3に含まれる下部接続部3sAを有するので、優れた信頼性を有する。
 端子部、特にシール領域Rsよりも外側(液晶層と反対側)に設けられた端子部には、大気中の水分(不純物を含み得る。)によって腐食が生じることがある。大気中の水分は、下部接続部に達するコンタクトホールから侵入し、下部接続部に達し、下部接続部に腐食が起こり得る。腐食の発生を抑制する観点からは、下部接続部に達するコンタクトホールが深いことが好ましい。すなわち、コンタクトホールを構成する開口部が形成されている絶縁層の厚さが大きいことが好ましい。
 また、誘電体基板としてガラス基板を有するTFT基板を作製する工程において、ガラス基板の破片や切り屑(カレット)によって、端子部の下部接続部にキズや断線が生じることがある。例えば、1つのマザー基板から複数のTFT基板が作製される。カレットは、例えば、マザー基板を切断する時、マザー基板にスクライブラインを形成する時、等に生じる。端子部の下部接続部のキズや断線を防ぐ観点からは、下部接続部に達するコンタクトホールが深いことが好ましい。すなわち、コンタクトホールを構成する開口部が形成されている絶縁層の厚さが大きいことが好ましい。
 TFT基板105のソース端子部STにおいて、下部接続部3sAはゲートメタル層3に含まれているので、下部接続部3sAに達するコンタクトホールCH_sは、ゲート絶縁層4に形成された開口部4s、第1絶縁層11に形成された開口部11s、および第2絶縁層17に形成された開口部17sを有する。コンタクトホールCH_sの深さは、ゲート絶縁層4の厚さ、第1絶縁層11の厚さ、および第2絶縁層17の厚さの和である。これに対して、例えば下部接続部がソースメタル層7に含まれている場合、下部接続部に達するコンタクトホールは、第1絶縁層11に形成された開口部および第2絶縁層17に形成された開口部のみを有し、その深さは第1絶縁層11の厚さおよび第2絶縁層17の厚さの和であり、コンタクトホールCH_sの深さよりも小さい。ここで、コンタクトホールの深さおよび絶縁層の厚さは、それぞれ、誘電体基板1の法線方向における深さおよび厚さをいう。他のコンタクトホールおよび絶縁層についても特に断らない限り同様である。このように、TFT基板105のソース端子部STは、下部接続部3sがゲートメタル層3に含まれているので、例えば下部接続部がソースメタル層7に含まれている場合に比べて、優れた信頼性を有する。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4sは、下部接続部3sの一部のみを露出するように形成されている。誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4sは、下部接続部3sの内側にある。従って、開口部4s内の全ての領域は、誘電体基板1上に下部接続部3sおよび上部接続部19sを有する積層構造を有する。ソース端子部STにおいて、下部接続部3sを有しない領域の全ては、ゲート絶縁層4、第1絶縁層11および第2絶縁層17を有する積層構造を有する。これにより、TFT基板105のソース端子部STは優れた信頼性を有する。優れた信頼性を得る観点からは、ゲート絶縁層4の厚さ、第1絶縁層11の厚さおよび第2絶縁層17の厚さの和が大きいことが好ましい。
 下部接続部3sの内、開口部4sによって露出されている部分は、上部接続部19sで覆われている。
 端子部の上部接続部の厚さが大きい(すなわち上部導電層19の厚さが大きい)と、下部接続部に腐食が生じることが抑制される。下部接続部に腐食が生じることを効果的に抑制するために、上述したように、上部導電層19は、透明導電層(例えばITO層)を含む第1上部導電層と、第1上部導電層の下に形成され、Ti層、MoNbNi層、MoNb層、MoW層、W層およびTa層からなる群から選択される1つの層または2以上の層の積層から形成されている第2上部導電層とを含む積層構造を有してもよい。下部接続部に腐食が生じることをより効果的に抑制するために、第2上部導電層の厚さを例えば100nm超としてもよい。
 ・ゲート端子部GT
 TFT基板105は、図21(b)に示すように、非送受信領域R2にゲート端子部GTを有する。ゲート端子部GTは、図21(b)に示すように、ソース端子部STと同様の構成を有し得る。ゲート端子部GTは、一般に、ゲートバスラインGL毎に設けられる。
 図21(b)に示すように、この例では、ゲート端子部GTは、ゲート端子用下部接続部3gA(単に「下部接続部3gA」ということもある。)と、ゲート絶縁層4に形成された開口部4gと、第1絶縁層11に形成された開口部11gと、第2絶縁層17に形成された開口部17gと、ゲート端子用上部接続部19gA(単に「上部接続部19gA」ということもある。)とを有している。
 下部接続部3gAは、ゲートメタル層3に含まれ、ゲートバスラインGLと電気的に接続されている。この例では、下部接続部3gAは、ゲートバスラインGLから延設され、ゲートバスラインGLと一体的に形成されている。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4gは、下部接続部3gAに達している。
 第1絶縁層11に形成された開口部11gは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4gに重なっている。
 第2絶縁層17に形成された開口部17gは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1絶縁層11に形成された開口部11gに重なっている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4g、第1絶縁層11に形成された開口部11g、および第2絶縁層17に形成された開口部17gは、コンタクトホールCH_gを構成する。
 上部接続部19gAは、上部導電層19に含まれる。上部接続部19gAは、第2絶縁層17上およびコンタクトホールCH_g内に形成され、コンタクトホールCH_g内で、下部接続部3gAと接続されている。例えば、上部接続部19gAは、ゲート絶縁層4に形成された開口部4g内で、下部接続部3gAと接触している。
 誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部接続部19gAの全ては、下部接続部3gAと重なっていてもよい。
 この例では、ゲート端子部GTは、ソースメタル層7に含まれる導電部、下部導電層13に含まれる導電部、およびパッチメタル層15lに含まれる導電部を有しない。
 ゲート端子部GTは、ゲートメタル層3に含まれる下部接続部3gAを有するので、ソース端子部STと同様に、優れた信頼性を有する。
 ・CS端子部CT
 TFT基板105は、図21(b)に示すように、非送受信領域R2にCS端子部CTを有する。CS端子部CTは、ここでは、図21(b)に示すように、ソース端子部STおよびゲート端子部GTと同様の構成を有する。CS端子部CTは、例えば各CSバスラインCLに対応して設けられていてもよい。
 図21(b)に示すように、CS端子部CTは、CS端子用下部接続部3c(単に「下部接続部3c」ということもある。)と、ゲート絶縁層4に形成された開口部4cと、第1絶縁層11に形成された開口部11cと、第2絶縁層17に形成された開口部17cと、CS端子用上部接続部19c(単に「上部接続部19c」ということもある。)とを有している。
 下部接続部3cは、ゲートメタル層3に含まれる。下部接続部3cは、CSバスラインCLと電気的に接続されている。この例では、下部接続部3cは、CSバスラインCLから延設され、CSバスラインCLと一体的に形成されている。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4cは、下部接続部3cに達している。
 第1絶縁層11に形成された開口部11cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4cに重なっている。
 第2絶縁層17に形成された開口部17cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1絶縁層11に形成された開口部11cに重なっている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4c、第1絶縁層11に形成された開口部11c、および第2絶縁層17に形成された開口部17cは、コンタクトホールCH_cを構成する。
 上部接続部19cは、上部導電層19に含まれる。上部接続部19cは、第2絶縁層17上およびコンタクトホールCH_c内に形成され、コンタクトホールCH_c内で、下部接続部3cと接続されている。例えば、上部接続部19cは、ゲート絶縁層4に形成された開口部4c内で、下部接続部3cと接触している。
 誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部接続部19cの全ては、下部接続部3cと重なっていてもよい。
 この例では、CS端子部CTは、ソースメタル層7に含まれる導電部、下部導電層13に含まれる導電部、およびパッチメタル層15lに含まれる導電部を有しない。
 CS端子部CTは、ゲートメタル層3に含まれる下部接続部3cを有するので、ソース端子部STと同様に、優れた信頼性を有する。
 ・トランスファー端子部PT
 TFT基板105は、図21(b)に示すように、非送受信領域R2に第1トランスファー端子部PT1を有する。第1トランスファー端子部PT1は、ここでは、シール領域Rs内に設けられている(すなわち、第1トランスファー端子部PT1は、液晶層を包囲するシール部に設けられている)。
 第1トランスファー端子部PT1は、図21(b)および図22(b)に示すように、第1トランスファー端子用下部接続部3p1(単に「下部接続部3p1」ということもある。)と、ゲート絶縁層4に形成された開口部4p1と、第1絶縁層11に形成された開口部11p1と、第1トランスファー端子用第1導電部13p1(単に「第1導電部13p1」ということもある。)と、第1トランスファー端子用第2導電部15p1(単に「第2導電部15p1」ということもある。)と、第2絶縁層17に形成された開口部17p1と、第1トランスファー端子用上部接続部19p1(単に「上部接続部19p1」ということもある。)とを有している。
 下部接続部3p1は、ゲートメタル層3に含まれる。すなわち、下部接続部3p1は、ゲートバスラインGLと同じ導電膜から形成されている。下部接続部3p1は、ゲートバスラインGLと電気的に分離されている。例えば、CSバスラインCLにスロット電圧と同じ電圧が供給されている場合、下部接続部3p1は、例えばCSバスラインCLと電気的に接続されている。図示するように、下部接続部3p1は、CSバスラインから延設されていてもよい。ただしこの例に限られず、下部接続部3p1は、CSバスラインと電気的に分離されていてもよい。
 ゲート絶縁層4に形成された開口部4p1は、下部接続部3p1に達している。
 第1絶縁層11に形成された開口部11p1は、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲート絶縁層4に形成された開口部4p1に重なっている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4p1および第1絶縁層11に形成された開口部11p1は、コンタクトホールCH_p1を構成する。
 第1導電部13p1は、下部導電層13に含まれる。第1導電部13p1は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_p1内に形成され、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接続されている。ここでは、第1導電部13p1は、開口部4p1内で下部接続部3p1と接触している。
 第2導電部15p1は、パッチメタル層15lに含まれる。第2導電部15p1は、第1導電部13p1上に形成されている。第2導電部15p1は、第1導電部13p1と電気的に接続されている。例えばここでは、第2導電部15p1は、第1導電部13p1と直接接触している。
 第2絶縁層17に形成された開口部(コンタクトホール)17p1は、第2導電部15p1に達している。
 上部接続部19p1は、上部導電層19に含まれる。上部接続部19p1は、第2絶縁層17上および開口部17p1内に形成され、開口部17p1内で第2導電部15p1と接続されている。ここでは、上部接続部19p1は、開口部17p1内で第2導電部15p1と接触している。上部接続部19p1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、第1トランスファー端子部PT1は、ソースメタル層7に含まれる導電部を有しない。
 第1トランスファー端子部PT1は、下部接続部3p1と上部接続部19p1との間に第1導電部13p1および第2導電部15p1を有する。これにより、第1トランスファー端子部PT1は、下部接続部3p1と上部接続部19p1との間の電気抵抗が低いという利点を有する。
 誘電体基板1の法線方向から見たとき、上部接続部19p1の全ては、第2導電部15p1と重なっていてもよい。
 この例では、下部接続部3p1は、互いに隣接する2つのゲートバスラインGLの間に配置されている。ゲートバスラインGLを挟んで配置された2つの下部接続部3p1は、導電接続部(不図示)を介して電気的に接続されていてもよい。導電接続部は、例えばソースバスラインと同じ導電膜から形成されていてもよい。
 ここでは、複数のコンタクトホールCH_p1が設けられることによって、下部接続部3p1が、第1導電部13p1および第2導電部15p1を介して、上部接続部19p1と接続されているが、コンタクトホールCH_p1は、1つの下部接続部3p1に対して1つ以上設けられていればよい。1つの下部接続部3p1に対して1つのコンタクトホールが設けられていてもよい。コンタクトホールの個数や形状は図示する例に限られない。
 ここでは、コンタクトホールCH_p1のそれぞれと重なるように第1導電部13p1が形成されているが、第1導電部13p1の形状はこれに限られない。第1導電部は、複数のコンタクトホールCH_p1と重なるように形成されていてもよい。
 ここでは、上部接続部19p1は、1つの開口部17p1によって第1導電部13p1および第2導電部15p1と接続されているが、開口部17p1は、1つの上部接続部19p1に対して1つ以上設けられていればよい。1つの上部接続部19p1に対して複数の開口部が設けられていてもよい。開口部の個数や形状は図示する例に限られない。
 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、図21(b)および図23(a)に示すように、第2トランスファー端子用下部接続部15p2(単に「下部接続部15p2」ということもある。)と、第2絶縁層17に形成された開口部17p2と、第2トランスファー端子用上部接続部19p2(単に「上部接続部19p2」ということもある。)とを有している。
 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の内、下部接続部3p1、コンタクトホールCH_p1、および第1導電部13p1を有しない部分(図23(b)参照)と同様の断面構造を有している。
 下部接続部15p2は、パッチメタル層15lに含まれる。下部接続部15p2は、ここでは、第1トランスファー端子用第2導電部15p1から延設され、第1トランスファー端子用第2導電部15p1と一体的に形成されている。
 第2絶縁層17に形成された開口部(コンタクトホール)17p2は、下部接続部15p2に達している。
 上部接続部19p2は、上部導電層19に含まれる。上部接続部19p2は、第2絶縁層17上および開口部17p2内に形成され、開口部17p2内で下部接続部15p2と接続されている。ここでは、上部接続部19p2は、開口部17p2内で下部接続部15p2と接触している。
 この例では、第2トランスファー端子部PT2は、ゲートメタル層3に含まれる導電部、ソースメタル層7に含まれる導電部および下部導電層13に含まれる導電部を有しない。
 第2トランスファー端子部PT2においても、上部接続部19p2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ていてもよい。
 (第5の実施形態)
 本実施形態の走査アンテナに用いられるTFT基板は、それぞれのアンテナ単位領域に2つの補助容量を有する点において先の実施形態と異なる。
 以下、図24~図26を参照しながら、本実施形態のTFT基板106を説明する。第4の実施形態のTFT基板105と共通する構成には共通の参照符号を付し、説明を省略することがある。
 図24(a)~(c)は、TFT基板106の模式的な平面図である。図24(a)は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uを示し、図24(b)は、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ゲート端子部GTおよびCS端子部CTを示し、図24(c)は、非送受信領域R2に設けられたソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STを示している。
 図25(a)~(e)および図26(a)~(d)は、それぞれ、TFT基板106の模式的な断面図である。図25(a)は、図24(a)中のA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図25(b)は、図24(b)中のB-B’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図25(c)は、図24(c)中のC-C’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面を示し、図25(d)は、図24(c)中のD-D’線に沿ったソース端子部STの断面を示し、図25(e)は、図24(b)中のE-E’線に沿った第2トランスファー端子部PT2の断面を示し、図26(a)は、図24(b)中のF-F’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図26(b)は、図24(c)中のG-G’線に沿ったソース-ゲート接続部SGの断面を示し、図26(c)は、図24(a)中のH-H’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図26(d)は、図24(c)中のI-I’線に沿ったソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STの断面を示している。
 図24(a)、図25(a)および図26(c)に示すように、TFT基板106は、各アンテナ単位領域に、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量を2つ有する点において、TFT基板105と異なる。
 TFT基板106は、誘電体基板1と、誘電体基板1上に配列された複数のアンテナ単位領域Uとを有する。複数のアンテナ単位領域Uのそれぞれは、TFT10と、TFT10のドレイン電極7Dに電気的に接続されたパッチ電極15と、ドレイン電極7Dと電気的に接続された補助容量電極7Cと、誘電体層(ここではゲート絶縁層4)を介して補助容量電極7Cと対向する第1補助容量対向電極3Cと、補助容量電極7Cの第1補助容量対向電極3Cと反対側に位置し、他の誘電体層(ここでは第1絶縁層11)を介して補助容量電極7Cと対向する第2補助容量対向電極15Cを有する。
 各アンテナ単位領域Uの液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量のうち、補助容量電極7Cと、誘電体層(ここではゲート絶縁層4)と、第1補助容量対向電極3Cとによって構成されている補助容量を「第1補助容量」と呼ぶことがあり、補助容量電極7Cと、他の誘電体層(ここでは第1絶縁層11)と、第2補助容量対向電極15Cとによって構成されている補助容量を「第2補助容量」と呼ぶことがある。第1補助容量および第2補助容量は、それぞれ液晶容量と電気的に並列に接続されている。TFT基板106の各アンテナ単位領域が有する第1補助容量は、TFT基板105の各アンテナ単位領域が有する補助容量と同様の構成を有する。TFT基板105の各アンテナ単位領域Uは、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量として第1補助容量のみを有するのに対し、TFT基板106の各アンテナ単位領域Uは、第1補助容量および第2補助容量を有する。従って、TFT基板106の各アンテナ単位領域が有する補助容量の静電容量値は、TFT基板105に比べて大きい。
 TFT基板106を備える走査アンテナは、TFT基板105を備える走査アンテナに比べて、アンテナ特性の低下を抑制することができる。この効果について説明する。
 本発明者がTFT基板105を備える走査アンテナを試作し、駆動させたところ、アンテナ特性が低下することがあった。
 既に説明したように、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、液晶容量に印加された電圧の保持率が低い。液晶容量の電圧保持率が低下すると、液晶層に印加される実効電圧が低下し、液晶層に目的の電圧が印加されない。その結果、アンテナ単位の液晶層がマイクロ波に与える位相差が所定の値からずれることになる。位相差が所定の値からずれると、アンテナ特性が低下する。実際には、走査アンテナは予め決められた共振周波数でゲインが最大となるように設計されるので、電圧保持率の低下は、例えば、ゲインの低下として現れる。
 マイクロ波領域の誘電異方性ΔεMが大きい液晶材料は、例えば、イソチオシアネート基(-NCS)またはチオシアネート基(-SCN)を含む。イソチオシアネート基またはチオシアネート基を含む液晶材料は劣化しやすい。液晶材料が劣化すると、比抵抗がさらに低下し、電圧保持率がさらに低下する。イソチオシアネート基またはチオシアネート基を含む液晶材料は、強い極性を有し、化学的な安定性が、現在LCDに用いられている液晶材料に比べて低い。イソチオシアネート基およびチオシアネート基は、強い極性を有するので、水分を吸収しやすく、また、金属イオン(例えばスロット電極がCu層を有する場合はCuイオン)と反応することがある。また、直流電圧が印加され続けると、電気的な分解反応を起こすことがある。また、イソチオシアネート基またはチオシアネート基を含む液晶材料は、紫外領域から430nm付近までの光を吸収し、光分解しやすい。また、イソチオシアネート基またはチオシアネート基を含む液晶材料は、熱にも比較的弱い。これらに起因して、液晶材料の比抵抗が低下する、および/または、イオン性不純物が増えるので、液晶容量の電圧保持率が低下する。
 本発明者の検討によると、TFT基板105を備える走査アンテナにおいては、液晶容量の電圧保持率が低下したことに起因して、アンテナ特性が低下していた。TFT基板106を備える走査アンテナが各アンテナ単位領域に有する補助容量の静電容量値は、TFT基板105を備える走査アンテナに比べて大きい。従って、TFT基板106を備える走査アンテナにおいては、TFT基板105を備える走査アンテナに比べて、液晶容量の電圧保持率の低下が抑制される。TFT基板106を備える走査アンテナは、TFT基板105を備える走査アンテナに比べて、アンテナ特性の低下を抑制することができる。
 TFT基板106において、第1補助容量対向電極3Cおよび第2補助容量対向電極15Cは、補助容量電極7Cの上下両側に配置されているので、補助容量を形成するために必要な面積の増加を抑制しつつ、TFT基板105に比べて補助容量の静電容量値を大きくすることができる。また、TFT基板105においてゲート絶縁層4の厚さを小さくすれば、補助容量を形成するための面積を増やすことなく補助容量の静電容量値を大きくすることができるが、絶縁層の厚さを小さくすることは、アンテナの信頼性の観点から好ましくない場合がある。TFT基板106によると、TFT基板の面積を増加させることなく、かつ、絶縁層の厚さを小さくすることなく、走査アンテナのアンテナ特性の低下を抑制することができる。
 TFT基板106の具体的な構成を説明する。図示するTFT基板106の構成は、第2補助容量を除いて、図21~図23を参照しながら説明したTFT基板105と同様である。ただし、本実施形態は図示する例に限られるものではなく、例えば、TFTの構成およびアンテナ単位領域の構成は、任意のものであってよい。
 図24~図26に示すように、TFT基板106は、誘電体基板1に支持されたゲートメタル層3およびソースメタル層7と、ゲートメタル層3とソースメタル層7との間に形成されたゲート絶縁層4とを有する。TFT基板106は、ゲートメタル層3およびソースメタル層7の上に形成された第1絶縁層11と、第1絶縁層11上に形成され、パッチ電極15を含むパッチメタル層15lとをさらに有する。TFT基板106は、パッチメタル層15l上に形成された第2絶縁層17と、第2絶縁層17上に形成された上部導電層19とをさらに有する。TFT基板106は、第1絶縁層11とパッチメタル層15lとの間に形成された下部導電層13をさらに有する。
 上述したように、TFT基板106は、各アンテナ単位領域Uの液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量として、第1補助容量および第2補助容量を有する。図24(a)および図26(c)を参照しながら説明する。
 第1補助容量は、補助容量電極7Cと、誘電体層(ここではゲート絶縁層4)と、第1補助容量対向電極3Cとによって構成されている。第1補助容量対向電極3Cはゲートメタル層3に含まれており、補助容量電極7Cはソースメタル層7に含まれている。第1補助容量対向電極3Cは、CSバスラインCLに電気的に接続されている。この例では、第1補助容量対向電極3Cは、CSバスラインCLと一体的に形成されている。この例では、補助容量電極7Cは、ドレイン電極7Dから延設されている。ここでは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cは、補助容量電極7Cと重なっている。なお、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cと、補助容量電極7Cとが重なっていなくても、これらの電極間に第1補助容量が形成され得る。
 第2補助容量は、補助容量電極7Cと、他の誘電体層(ここでは第1絶縁層11)と、第2補助容量対向電極15Cとによって構成されている。
 第2補助容量対向電極15Cは、パッチメタル層15lに含まれている。すなわち、第2補助容量対向電極15Cは、パッチ電極15を含む導電層から形成されている。第2補助容量対向電極15Cは、パッチ電極15と電気的に分離されている。この例では、第2補助容量対向電極15Cは、第1補助容量対向電極3Cを含む導電層よりも上の導電層に含まれている。
 ここでは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第2補助容量対向電極15Cは、補助容量電極7Cと重なっている。なお、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第2補助容量対向電極15Cと、補助容量電極7Cとが重なっていなくても、これらの電極間で第2補助容量は形成され得る。
 第1補助容量対向電極3Cおよび第2補助容量対向電極15Cには、共通の電圧が供給されるように構成されている。例えば、第1補助容量対向電極3Cおよび第2補助容量対向電極15Cには、スロット電圧と同じ電圧が供給される。これにより、第1補助容量および第2補助容量の両方が、液晶容量と電気的に並列に接続されるので、液晶容量に印加された電圧の保持率の低下を抑制するように機能することができる。
 例えば、第2補助容量対向電極15Cは、CSバスラインCLに電気的に接続されている。ここでは、第1補助容量対向電極3Cと第2補助容量対向電極15Cとが以下のように電気的に接続されていることによって、第1補助容量対向電極3Cおよび第2補助容量対向電極15Cは、共通のCSバスラインCLに電気的に接続されている。
 ゲート絶縁層4および第1絶縁層11には、第1補助容量対向電極3Cに達するコンタクトホールCH_csが形成されている。コンタクトホールCH_csは、ゲート絶縁層4に形成され、第1補助容量対向電極3Cに達する開口部4csと、第1絶縁層11に形成され、誘電体基板1の法線方向から見たとき開口部4csと重なっている開口部11csとを含む。第2補助容量対向電極15Cは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと電気的に接続されている。ここでは、第2補助容量対向電極15Cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる部分15Ccを含むように形成されている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4csは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cと重なり、かつ、補助容量電極7Cとは重ならない。
 この例では、下部導電層13は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_cs内に形成された接続部13csを含む。接続部13csは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接続されている。この例では、接続部13csは、開口部4cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触している。第2補助容量対向電極15Cは、接続部13csを介して第1補助容量対向電極3Cと電気的に接続されている。なお、接続部13csは、省略され得る。
 図24(a)に示すように、補助容量電極7Cのエッジは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cの内側にある部分を含む。補助容量電極7Cのエッジのうち、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cの内側にある部分を多くすることにより、補助容量電極7Cと第1補助容量対向電極3Cとが短絡する可能性を低減することができる。
 ゲート絶縁層4の液晶層側の表面は、ゲートメタル層3のパターン形状を反映して段差(凹凸)を有し得る。例えば、第1補助容量対向電極3C上に形成されたゲート絶縁層4の表面は、第1補助容量対向電極3Cのエッジを反映して段差を有し得る。この段差の周りでは、第1補助容量対向電極3Cの一部が、ゲート絶縁層4によって覆われず、露出されている場合がある。従って、この段差をまたいで補助容量電極7Cが形成されると、補助容量電極7Cと第1補助容量対向電極3Cとが短絡するおそれがある。補助容量電極7Cと第1補助容量対向電極3Cとの間に短絡が生じると、これらの電極の間で容量が形成されないので、液晶容量の電圧保持率の低下を抑制するための補助容量として機能することができない。補助容量電極7Cのエッジが、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cの内側にある部分を含むことで、補助容量電極7Cと第1補助容量対向電極3Cとの間の短絡の発生を抑制することができる。
 ただし、補助容量電極7Cおよび/または第1補助容量対向電極3Cを段差(例えば凹部または凸部を含む)上に形成してもよい。この場合、誘電体基板1の法線方向から見たときの面積に対して、ゲート絶縁層4を介して対向するこれらの電極の面積を増大させることができる。従って、これらの電極の間に形成される容量の静電容量値を増大させることができるという利点が得られる。
 補助容量電極7Cおよび第2補助容量対向電極15Cの位置関係についても、同様のことが言える。ここでは、図24(a)に示すように、第2補助容量対向電極15Cのエッジは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cの内側にある部分を含む。第2補助容量対向電極15Cのエッジのうち、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cの内側にある部分を多くすることにより、第2補助容量対向電極15Cと補助容量電極7Cとの間に短絡が生じることを抑制することができる。
 なお、断面図では、簡単のために、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)を平坦化層のように表している場合があるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。
 なお、第1補助容量および第2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。また、第1補助容量および第2補助容量の構成は、図示するものに限られない。補助容量電極、第1補助容量対向電極および第2補助容量対向電極は、TFT基板106が有する任意の導電層を用いて形成することができる。例えば、第2補助容量対向電極は、下部導電層13から形成してもよく、上部導電層19から形成してもよい。第2補助容量対向電極は、透明導電層を含んでもよい。第2補助容量対向電極が下部導電層13から形成されている場合は、第2補助容量対向電極は第1絶縁層11を介して補助容量電極7Cと対向する。第2補助容量対向電極が上部導電層19から形成されている場合は、例えば図30を参照して説明するように、第2補助容量対向電極は、第1絶縁層11および第2絶縁層17を介して補助容量電極7Cと対向する。
 各アンテナ単位領域は、補助容量電極と、誘電体層を介して補助容量電極の下に形成され、当該誘電体層を介して補助容量電極と対向する第1補助容量対向電極と、他の誘電体層を介して補助容量電極の上に形成され、当該他の誘電体層を介して補助容量電極と対向する第2補助容量対向電極とを有すればよい。第1補助容量対向電極および第2補助容量対向電極は、補助容量電極と電気的に分離されていればよい。補助容量電極は、TFTのドレイン電極と電気的に接続され、パッチ電極はTFTのドレイン電極に電気的に接続されているので、第1補助容量対向電極および第2補助容量対向電極は、TFTのドレイン電極およびパッチ電極とも電気的に分離されることになる。
 なお、各アンテナ単位領域は、液晶容量と電気的に接続された補助容量を3つ以上有していてもよい。
 ・変形例1
 図27および図28を参照しながら、本実施形態の変形例1のTFT基板106aを説明する。TFT基板106と共通する構成には共通の参照符号を付し、説明を省略する。
 図27(a)~(c)は、TFT基板106aの模式的な平面図である。図27(a)は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uを示し、図27(b)は、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ゲート端子部GTおよびCS端子部CTを示し、図27(c)は、非送受信領域R2に設けられたソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STを示している。
 図28(a)~(c)は、TFT基板106aの模式的な断面図である。図28(a)は、図27(a)中のA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図28(b)は、図27(b)中のB-B’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図28(c)は、図27(a)中のH-H’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示している。図27中のC-C’線~G-G’線およびI-I’線に沿った断面は、TFT基板106と同じであるので図示を省略する。
 図27(a)に示すように、TFT基板106aは、第2補助容量対向電極15Caのエッジのほぼ全てが、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cの内側にある点において、TFT基板106と異なる。パッチメタル層15lは、第2補助容量対向電極15Caから延設され、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる延設部15ceをさらに含む。延設部15ceは、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_cs内に形成され、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと電気的に接続されている。
 このような構造を有するTFT基板106aにおいても、TFT基板106と同様の効果を得ることができる。さらに、TFT基板106aにおいては、第2補助容量対向電極15Caのエッジのほぼ全てが、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cの内側にあるので、第2補助容量対向電極15Caと補助容量電極7Cとの間に短絡が生じることがより効果的に抑制される。TFT基板106aを備える走査アンテナは、TFT基板106を備える走査アンテナに比べて、アンテナ特性の低下がさらに抑制され得る。
 図27(a)、図28(a)および図28(c)に示すように、TFT基板106aは、アンテナ単位領域Uにおいて、下部導電層13に含まれる導電部(接続部13aおよび13cs)を有しない点においてもTFT基板106と異なる。ただし、TFT基板106aは、接続部13aおよび13csを有してもよい。
 この例では、アンテナ単位領域Uにおいて、パッチメタル層15lに含まれる接続部15aは、第1絶縁層11上および開口部11a内に形成され、開口部11a内でTFT10のドレイン電極7Dまたはドレイン電極7Dから延設された部分と電気的に接続される。ここでは、パッチ電極15とドレイン電極7Dとは、接続部15aを介して電気的に接続されている。
 また、延設部15ceは、開口部11cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触している。ここでは、第2補助容量対向電極15Caと第1補助容量対向電極3Cとは、延設部15ceを介して電気的に接続されている。
 図27(b)および図28(b)に示すように、TFT基板106aは、第1トランスファー端子部PT1において、下部導電層13に含まれる導電部(第1導電部13p1)を有しない点においてもTFT基板106と異なる。ただし、TFT基板106aは、第1導電部13p1を有してもよい。
 この例では、第1トランスファー端子部PT1において、パッチメタル層に含まれる第2導電部15p1は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_p1内に形成され、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接続されている。ここでは、第2導電部15p1は、開口部4p1内で下部接続部3p1と接触している。
 さらに、図27(a)に示すように、TFT基板106aにおいては、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲートバスラインGLとソースバスラインSLとが重なる面積がTFT基板106に比べて小さくなるように構成されている。ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとの間には寄生容量が形成され得る。寄生容量の静電容量値は、誘電体基板1の法線方向から見たときの、ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとがゲート絶縁層4を介して重なる面積に比例する。ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとの間に形成される寄生容量が大きくなると、ゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLの負荷(容量および抵抗の積(「CR積」と呼ばれることもある。))が増加し、例えば以下のような問題が生じることがある。ゲートバスラインGLの負荷が増加すると、走査信号の波形が鈍ることにより、TFTがオン状態である時間(すなわち充電時間)が短くなり、アンテナ単位領域の液晶層に所定の電圧が印加されない場合がある。ソースバスラインSLの負荷が増えると、データ信号の波形が鈍ることにより、アンテナ単位領域の液晶層に所定の電圧が印加されない場合がある。
 TFT基板106aは、ゲートバスラインGLとソースバスラインSLとが重なる面積が小さいので、ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとの間に形成される寄生容量を低減することができる。これにより、TFT基板106aを備えた走査アンテナは、より効果的にアンテナ特性の低下を抑制することができる。
 具体的には、例えば図27(a)に示すように、ソースバスラインSLは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ゲートバスラインGLと重なる部分の幅Ds2が、ゲートバスラインGLと重ならない部分の幅Ds1よりも小さくなるように形成されている。また、ゲートバスラインGLは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ソースバスラインSLと重なる部分の幅Dg2が、ソースバスラインSLと重ならない部分の幅Dg1よりも小さくなるように形成されている。
 なお、図示する例に限られず、ソースバスラインSLまたはゲートバスラインGLのいずれか一方が、上記の構成を有していてもよい。すなわち、ソースバスラインSLまたはゲートバスラインGLのいずれか他方は、略一定の幅を有していてもよい。
 また、TFT基板106が有する複数のソースバスラインSLの全てが上記の構成を有していなくてもよい。すなわち、複数のソースバスラインSLは、略一定の幅を有するソースバスラインSLを含んでもよい。それぞれのソースバスラインSLの幅Ds1およびDs2は、同じである必要はなく、ソースバスラインSLによって異なっていてもよい。走査アンテナにおける複数のアンテナ単位領域は、LCDパネルが有する複数の画素がマトリクス状の配列されているのに対して、図2に示すように同心円状に配列されていてもよいし、らせん状に配列されていてもよい。従って、LCDパネルと異なり、走査アンテナにおいては、それぞれのソースバスラインSLに接続されるTFTの数が異なり得る。それぞれのソースバスラインSLの負荷が略等しくなるように、ソースバスラインSLの幅Ds1およびDs2が調整されていてもよい。
 ゲートバスラインGLについても同様である。複数のゲートバスラインGLは、略一定の幅を有するゲートバスラインGLを含んでもよく、それぞれのゲートバスラインGLの幅Dg1およびDg2は、ゲートバスラインGLによって異なっていてもよい。
 同様に、誘電体基板1の法線方向から見たときの、CSバスラインGLとソースバスラインSLとが重なる面積も小さくなるように形成されていてもよい。これにより、ソースバスラインSLとCSバスラインCLとの間に形成される寄生容量を低減することができるので、ソースバスラインSLの負荷をさらに低減することができる。
 例えば図27(a)に示すように、ソースバスラインSLは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、CSバスラインCLと重なる部分の幅Ds2が、CSバスラインCLと重ならない部分の幅Ds1よりも小さくなるように形成されていてもよい。また、CSバスラインCLは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、ソースバスラインSLと重なる部分の幅Dc2が、ソースバスラインSLと重ならない部分の幅Dc1よりも小さくなるように形成されていてもよい。また、複数のCSバスラインCLは、略一定の幅を有するCSバスラインCLを含んでもよく、それぞれのCSバスラインCLの幅Dc1およびDc2は、CSバスラインCLによって異なっていてもよい。
 なお、CSバスラインCLには、典型的にはスロット電圧と同じ電圧(例えばグランド電位)が供給される。この場合、ゲートバスラインGLおよびソースバスラインSLに比べて、CSバスラインCLの負荷が大きくなることによる影響が小さいので、CSバスラインCLの断線を防ぐことを優先し、略一定の幅を有するCSバスラインCLを形成してもよい。
 ・変形例2
 図29および図30を参照しながら、本実施形態の変形例2のTFT基板106bを説明する。TFT基板106と共通する構成には共通の参照符号を付し、説明を省略する。
 図29(a)~(c)は、TFT基板106bの模式的な平面図である。図29(a)は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uを示し、図29(b)は、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ゲート端子部GTおよびCS端子部CTを示し、図29(c)は、非送受信領域R2に設けられたソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STを示している。
 図30(a)~(c)は、TFT基板106bの模式的な断面図である。図30(a)は、図29(a)中のA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図30(b)は、図29(b)中のB-B’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図30(c)は、図29(a)中のH-H’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示している。図29中のC-C’線~G-G’線およびI-I’線に沿った断面は、TFT基板106と同じであるので図示を省略する。
 図29(a)、図30(a)および図30(c)に示すように、TFT基板106bにおいては、第2補助容量対向電極19Cが上部導電層19から形成されている点において、TFT基板106と異なる。すなわち、第2補助容量対向電極19Cは上部導電層19に含まれている。
 このような構造を有するTFT基板106bにおいても、TFT基板106と同様の効果を得ることができる。
 第2補助容量対向電極19Cが上部導電層19に含まれている場合は、上部導電層19は、透明導電層を含む第1上部導電層と、第1上部導電層の下に形成された第2上部導電層とを含むことが特に好ましい。第2上部導電層は、例えば、Ti層、MoNbNi層、MoNb層、MoW層、W層およびTa層からなる群から選択される1つの層または2以上の層の積層から形成されている。なお、上述したTFT基板106およびTFT基板106aのように、第2補助容量対向電極が上部導電層19から形成されていない場合において、上部導電層19が第1上部導電層と第2上部導電層とを含んでももちろんよい。
 第1補助容量対向電極3Cと第2補助容量対向電極19Cとは、以下のように電気的に接続されている。
 図29(a)および図30(c)に示すように、ゲート絶縁層4および第1絶縁層11には、第1補助容量対向電極3Cに達するコンタクトホールCH_csが形成されている。コンタクトホールCH_csは、ゲート絶縁層4に形成され、第1補助容量対向電極3Cに達する開口部4csと、第1絶縁層11に形成され、誘電体基板1の法線方向から見たとき開口部4csと重なっている開口部11csとを含む。第2絶縁層17には、誘電体基板1の法線方向から見たとき開口部11csと重なる開口部17csが形成されている。第2補助容量対向電極19Cは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと電気的に接続されている。ここでは、第2補助容量対向電極19Cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる部分19Ccを含むように形成されている。ゲート絶縁層4に形成された開口部4csは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、第1補助容量対向電極3Cと重なり、かつ、補助容量電極7Cとは重ならない。
 この例では、下部導電層13は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_cs内に形成された接続部13csを含む。接続部13csは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接続されている。この例では、接続部13csは、開口部4cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触している。第2補助容量対向電極19Cは、接続部13csを介して第1補助容量対向電極3Cと電気的に接続されている。接続部13csは、省略され得る。
 TFT基板106bにおいては、TFT基板106aと同様に、ゲートバスラインGLとソースバスラインSLとが重なる面積がTFT基板106に比べて小さくなるように構成されている。また、CSバスラインCLとソースバスラインSLとが重なる面積がTFT基板106に比べて小さくなるように構成されている。
 ・変形例3
 図31および図32を参照しながら、本実施形態の変形例3のTFT基板106cを説明する。TFT基板106bと共通する構成には共通の参照符号を付し、説明を省略する。
 図31(a)~(c)は、TFT基板106cの模式的な平面図である。図31(a)は、送受信領域R1のアンテナ単位領域Uを示し、図31(b)は、非送受信領域R2に設けられたトランスファー端子部PT、ゲート端子部GTおよびCS端子部CTを示し、図31(c)は、非送受信領域R2に設けられたソース-ゲート接続部SGおよびソース端子部STを示している。
 図32(a)~(c)は、TFT基板106cの模式的な断面図である。図32(a)は、図31(a)中のA-A’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示し、図32(b)は、図31(b)中のB-B’線に沿った第1トランスファー端子部PT1の断面を示し、図32(c)は、図31(a)中のH-H’線に沿ったアンテナ単位領域Uの断面を示している。図31中のC-C’線~G-G’線およびI-I’線に沿った断面は、TFT基板106と同じであるので図示を省略する。
 図31(a)および図32(a)~(c)に示すように、TFT基板106cにおいては、アンテナ単位領域Uおよび第1トランスファー端子部PT1において、下部導電層13に含まれる導電部を有しない点においてTFT基板106bと異なる。
 このような構造を有するTFT基板106cにおいても、TFT基板106と同様の効果を得ることができる。
 図31(a)、図32(a)および図32(c)に示すように、アンテナ単位領域Uにおいて、下部導電層13に含まれる接続部13aおよび13csを有しない。パッチメタル層15lに含まれる接続部15aは、第1絶縁層11上および開口部11a内に形成され、開口部11a内でTFT10のドレイン電極7Dまたはドレイン電極7Dから延設された部分と電気的に接続される。ここでは、パッチ電極15とドレイン電極7Dとは、接続部15aを介して電気的に接続されている。また、第2補助容量対向電極19Cの内の部分19Ccは、開口部11cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触している。
 図31(b)および図32(b)に示すように、TFT基板106cは、第1トランスファー端子部PT1において、下部導電層13に含まれる第1導電部13p1を有しない。第1トランスファー端子部PT1において、パッチメタル層に含まれる第2導電部15p1は、第1絶縁層11上およびコンタクトホールCH_p1内に形成され、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接続されている。ここでは、第2導電部15p1は、開口部4p1内で下部接続部3p1と接触している。
 この例では、ゲートバスラインGL、ソースバスラインSLおよびCSバスラインCLの幅は、それぞれ略一定であるように構成されている。
 ・TFT基板の製造方法
 図33~図51を参照して、TFT基板106、TFT基板106a、TFT基板106bおよびTFT基板106cの製造方法を説明する。
 まず、図33~図42を参照して、TFT基板106の製造方法を説明する。
 図33(a)~(e)、図34(a)~(e)、図35(a)~(d)、図36(a)~(d)、図37(a)~(c)、図38(a)~(c)、図39(a)~(b)、図40(a)~(b)、図41(a)~(b)および図42(a)~(b)は、TFT基板106の製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図のそれぞれは、図25(a)~(e)および図26(b)~(c)に対応する断面(TFT基板106のA-A’断面~E-E’断面、G-G’断面およびH-H’断面)を示している。なお、図26(a)に対応する断面(TFT基板106のF-F’断面)については、図示を省略するが、図25(e)に対応する断面(TFT基板106のE-E’断面)と同様の方法で形成される。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こともある。
 上述のように、TFT基板106は、誘電体基板1上に、ゲートメタル層3、ゲート絶縁層4、ソースメタル層7、第1絶縁層11、下部導電層13、パッチメタル層15l、第2絶縁層17および上部導電層19をこの順で有している。
 ゲートメタル層3は、TFT10のゲート電極3G、ゲートバスラインGL、CSバスラインCL、第1補助容量対向電極3C、ソース-ゲート接続部SGのソース下部接続配線3sg、ならびに、各端子部の下部接続部3gA、3c、3sAおよび3p1を含む。
 ソースメタル層7は、TFT10のソース電極7Sおよびドレイン電極7D、ソースバスラインSL、補助容量電極7C、ならびに、ソース-ゲート接続部SGのソースバスライン接続部7sgを含む。
 下部導電層13は、アンテナ単位領域の接続部13aおよび13cs、ソース-ゲート接続部SGのソースバスライン上部接続部13sg、ならびに、第1トランスファー端子部PT1の第1導電部13p1を含む。
 パッチメタル層15lは、パッチ電極15、第2補助容量対向電極15C、アンテナ単位領域Uの接続部15a、第1トランスファー端子部PT1の第2導電部15p1および第2トランスファー端子部PT2の下部接続部15p2を含む。
 上部導電層19は、各端子部の上部接続部19gA、19c、19sA、19p1および19p2を含む。
 まず、図33(a)および図34(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(厚さ:例えば150nm)およびMoN膜(厚さ:例えば100nm)をこの順で積層した積層膜(MoN/Al)を形成する。
 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33(b)および図34(b)に示すように、ゲートメタル層3を形成する。具体的には、アンテナ単位形成領域にゲート電極3G、第1補助容量対向電極3C、ゲートバスラインGLおよびCSバスラインCLを形成し、ソース-ゲート接続部形成領域にソース下部接続配線3sgを形成し、各端子部形成領域に下部接続部3sA、3gA、3cおよび3p1を形成する。ここでは、ゲート用導電膜3’のパターニングは、ウェットエッチングによって行う。
 この後、図33(c)および図34(c)に示すように、ゲートメタル層3を覆うようにゲート絶縁膜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。簡単のために、ゲート絶縁層4とゲート絶縁膜4とを同じ参照符号で示す。ここでは、ゲート絶縁膜4として、例えば厚さ350nmの窒化珪素(SixNy)膜を形成する。また、例えば厚さ120nmの真性アモルファスシリコン膜5’および例えば厚さ30nmのn+型アモルファスシリコン膜6’を形成する。
 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33(d)および図34(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。なお、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、ソース電極および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、図33(e)および図34(e)に示すように、ゲート絶縁膜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50nm)、Al(厚さ:例えば150nm)およびMoN(厚さ:例えば100nm)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35(a)および図36(a)に示すように、ソースメタル層7を形成する。具体的には、アンテナ単位形成領域にソース電極7Sおよびドレイン電極7D、ソースバスラインSL、補助容量電極7Cを形成し、ソース-ゲート接続部形成領域にソースバスライン接続部7sg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。ここでは、ソース用導電膜7’のパターニングは、ウェットエッチングによって行う。例えばリン酸、硝酸および酢酸を含む水溶液を用いて、ウェットエッチングでMoN膜およびAl膜を同時にパターニングする。このようにして、TFT10が得られる。
 ここで、アンテナ単位形成領域において、補助容量対向電極3Cの少なくとも一部は、補助容量電極7Cと重ならないように形成されている。さらに、ソース-ゲート接続部形成領域において、ソース下部接続配線3sgの少なくとも一部は、ソースバスライン接続部7sgと重ならないようにソースメタル層7が形成されている。また、各端子部形成領域は、ソースメタル層7に含まれる導電部を有しない。
 次に、図35(b)および図36(b)に示すように、TFT10およびソースメタル層7を覆うように第1絶縁膜11を形成する。簡単のために、第1絶縁層11と第1絶縁膜11とを同じ参照符号で示す。この例では、第1絶縁膜11は、半導体層5のチャネル領域と接するように形成される。ここでは、第1絶縁膜11として、例えば厚さ330nmの窒化珪素(SixNy)膜を形成する。
 続いて、図35(c)および図36(c)に示すように、公知のフォトリソグラフィプロセスによって、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングを行う。これにより、アンテナ単位形成領域においては、ドレイン電極7Dから延設された部分に達する開口部11aを第1絶縁膜11に形成し、第1補助容量対向電極3Cに達するコンタクトホールCH_csをゲート絶縁膜4および第1絶縁膜11に形成する。第1トランスファー端子部形成領域においては、下部接続部3p1に達するコンタクトホールCH_p1をゲート絶縁膜4および第1絶縁膜11に形成する。ソース-ゲート接続部形成領域においては、ソース下部接続配線3sgに達するコンタクトホールCH_sg1をゲート絶縁膜4および第1絶縁膜11に形成し、ソースバスライン接続部7sgに達する開口部11sg2(コンタクトホールCH_sg2)を第1絶縁膜11に形成する。
 このエッチング工程では、ソースメタル層7をエッチストップとして第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングが行われる。
 例えばアンテナ単位形成領域では、第1補助容量対向電極3Cに重なる領域において、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされるとともに、ドレイン電極7Dから延設された部分に重なる領域においては、ドレイン電極7Dから延設された部分がエッチストップとして機能することにより第1絶縁膜11のみがエッチングされる。これにより、コンタクトホールCH_csおよび開口部11aが得られる。コンタクトホールCH_csは、ゲート絶縁膜4に形成され、第1補助容量対向電極3Cに達する開口部4csと、第1絶縁膜11に形成され、開口部4csに重なる開口部11csとを有する。ここで、第1補助容量対向電極3Cの少なくとも一部は、補助容量電極7Cと重ならないように形成されているので、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4にコンタクトホールCH_csが形成される。コンタクトホールCH_csの側面において、開口部4csの側面と開口部11csの側面とが整合していてもよい。
 ソース-ゲート接続部形成領域では、ソース下部接続配線3sgに重なる領域においては、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされるとともに、ソースバスライン接続部7sgに重なる領域においてはソースバスライン接続部7sgがエッチストップとして機能することにより第1絶縁膜11がエッチングされる。これにより、コンタクトホールCH_sg1およびコンタクトホールCH_sg2(開口部11sg2)が得られる。コンタクトホールCH_sg1は、ゲート絶縁層4に形成され、ソース下部接続配線3sgに達する開口部4sg1と、第1絶縁層11に形成され、開口部4sg1に重なる開口部11sg1とを有する。第1絶縁層11に形成された開口部11sg2は、ソースバスライン接続部7sgに達する。ここで、ソース下部接続配線3sgの少なくとも一部は、ソースバスライン接続部7sgと重ならないように形成されているので、ゲート絶縁膜4および第1絶縁膜11にコンタクトホールCH_sg1が形成される。コンタクトホールCH_sg1の側面において、開口部4sg1の側面と開口部11sg1の側面とが整合していてもよい。
 第1トランスファー端子部形成領域においては、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされることによってコンタクトホールCH_p1が形成される。コンタクトホールCH_p1は、ゲート絶縁膜4に形成され、下部接続部3p1に達する開口部4p1と、第1絶縁膜11に形成され、開口部4p1に重なる開口部11p1とを有する。コンタクトホールCH_p1の側面において、開口部4p1の側面と開口部11p1の側面とが整合していてもよい。
 第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4は、例えば、同一のエッチャントを用いて一括してエッチングされる。ここでは、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4をエッチングする。第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4は、異なるエッチャントを用いてエッチングされてもよい。
 この工程では、ソース端子部形成領域、ゲート端子部形成領域、CS端子部形成領域および第2トランスファー端子部形成領域においてはゲート絶縁膜4および第1絶縁膜11に開口部を形成しない。
 次に、図35(d)および図36(d)に示すように、第1絶縁膜11上、開口部11a内、コンタクトホールCH_cs内、コンタクトホールCH_sg1内、コンタクトホールCH_sg2内およびコンタクトホールCH_p1内に、例えばスパッタ法により下部導電膜13’を形成する。下部導電膜13’は、例えば透明導電膜を含む。ここでは、下部導電膜13’として、例えば厚さ70nmのITO膜を形成する。
 次いで、下部導電膜13’をパターニングすることにより、図37(a)および図38(a)に示すように、下部導電層13を形成する。具体的には、アンテナ単位形成領域において開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接触する接続部13aと、アンテナ単位形成領域においてコンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触する接続部13csと、第1トランスファー端子部形成領域においてコンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接触する第1導電部13p1と、ソース-ゲート接続部形成領域において、コンタクトホールCH_sg1内でソース下部接続配線3sgと接触し、コンタクトホールCH_sg2内でソースバスライン接続部7sgと接触するソースバスライン上部接続部13sgとを形成する。
 次に、図37(b)および図38(b)に示すように、下部導電層13上および第1絶縁膜11上にパッチ用導電膜15’を形成する。ここでは、パッチ用導電膜15’として、MoN膜(厚さ:例えば50nm)、Al膜(厚さ:例えば1000nm)およびMoN膜(厚さ:例えば50nm)をこの順で含む積層膜(MoN/Al/MoN)を形成する。あるいは、パッチ用導電膜15’として、Ti膜(厚さ:例えば20nm)およびCu膜(厚さ:例えば500nm)をこの順で含む積層膜(Cu/Ti)を形成してもよい。
 次いで、パッチ用導電膜15’をパターニングすることにより、図37(c)および図38(c)に示すように、パッチメタル層15lを形成する。具体的には、アンテナ単位形成領域にパッチ電極15および接続部15aを形成し、アンテナ単位形成領域に第2補助容量対向電極15Cを形成し、第1トランスファー端子部形成領域に第2導電部15p1を形成し、第2トランスファー端子部形成領域に下部接続部15p2を形成する。
 第2補助容量対向電極15Cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる部分15Ccを含むように形成される。
 アンテナ単位形成領域において、接続部15aは、接続部13aと接続されるように形成される。ここでは、接続部15aは、接続部13aと接触するように形成される。また、アンテナ単位形成領域において、第2補助容量対向電極15Cの部分15Ccは、接続部13csと接続されるように形成される。ここでは、第2補助容量対向電極15Cの部分15Ccは、接続部13csと接触するように形成される。
 また、第1トランスファー端子部形成領域において、第2導電部15p1は、第1導電部13p1と接続されるように形成される。ここでは、第2導電部15p1は、第1導電部13p1と接触するように形成される。
 パッチ用導電膜15’として、MoN、AlおよびMoNをこの順で積層した積層膜(MoN/Al/MoN)を形成した場合は、パッチ用導電膜15’のパターニングは、例えば、エッチング液としてリン酸、硝酸および酢酸を含む水溶液を用いて、ウェットエッチングでMoN膜およびAl膜を同時にパターニングする。パッチ用導電膜15’として、TiおよびCuをこの順で積層した積層膜(Cu/Ti)を形成した場合は、パッチ用導電膜15’は、例えば、エッチング液として混酸水溶液を用いてウェットエッチングでパターニングすることができる。
 パッチ用導電膜15’のパターニング工程において、ソース-ゲート接続部形成領域のパッチ用導電膜15’は除去される。コンタクトホールCH_sg1内およびコンタクトホールCH_sg2内にはソースバスライン上部接続部13sgが形成されているので、パッチ用導電膜15’のパターニング工程において、エッチングによるソース下部接続配線3sgおよび/またはソースバスライン接続部7sgへのダメージが軽減される。
 ここでは、ソース下部接続配線3sgの内、コンタクトホールCH_sg1によって露出されている部分は、ソースバスライン上部接続部13sgで覆われており、ソースバスライン接続部7sgの内、コンタクトホールCH_sg2によって露出されている部分は、ソースバスライン上部接続部13sgで覆われている。これにより、ソースバスライン接続部7sgおよび/またはソース下部接続配線3sgへのエッチングダメージは、効果的に軽減される。
 次いで、図39(a)および図40(a)に示すように、パッチメタル層15l上、下部導電層13上および第1絶縁層11上に第2絶縁膜17を形成する。簡単のために、第2絶縁層17と第2絶縁膜17とを同じ参照符号で示す。ここでは、第2絶縁膜17として、例えば厚さ100nmの窒化珪素(SixNy)膜を形成する。第2絶縁膜17は、パッチメタル層15lを覆うように形成される。
 次いで、公知のフォトリソグラフィプロセスによって、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングを行うことにより、図39(b)および図40(b)に示すように、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を形成する。
 具体的には、ソース端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4に、下部接続部3sAに達するコンタクトホールCH_sを形成する。ゲート端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4に、下部接続部3gAに達するコンタクトホールCH_gを形成する。CS端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4に、下部接続部3cに達するコンタクトホールCH_cを形成する。第1トランスファー端子部形成領域においては、第2絶縁膜17に、第2導電部15p1に達する開口部17p1を形成する。第2トランスファー端子部形成領域においては、第2絶縁膜17に、下部接続部15p2に達する開口部17p2を形成する。
 このエッチング工程では、ゲートメタル層3またはパッチメタル層15lをエッチストップとして第2絶縁層17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングが行われる。
 第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4は、例えば、同一のエッチャントを用いて一括してエッチングされる。ここでは、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4をエッチングする。第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4は、異なるエッチャントを用いてエッチングされてもよい。
 ソース端子部形成領域、ゲート端子部形成領域およびCS端子部形成領域のそれぞれにおいては、ソースメタル層7およびパッチメタル層15lに含まれる導電部が形成されていないので、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされる。
 ソース端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされることによってコンタクトホールCH_sが形成される。コンタクトホールCH_sは、ゲート絶縁層4に形成され、下部接続部3sAに達する開口部4sと、第1絶縁層11に形成され、開口部4sに重なる開口部11sと、第2絶縁層17に形成され、開口部11sに重なる開口部17sとを有する。コンタクトホールCH_sの側面において、開口部4sの側面と開口部11sの側面と開口部17sの側面とが整合していてもよい。
 ゲート端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされることによってコンタクトホールCH_gが形成される。コンタクトホールCH_gは、ゲート絶縁層4に形成され、下部接続部3gAに達する開口部4gと、第1絶縁層11に形成され、開口部4gに重なる開口部11gと、第2絶縁層17に形成され、開口部11gに重なる開口部17gとを有する。コンタクトホールCH_gの側面において、開口部4gの側面と開口部11gの側面と開口部17gの側面とが整合していてもよい。
 CS端子部形成領域においては、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4が一括してエッチングされることによってコンタクトホールCH_cが形成される。コンタクトホールCH_cは、ゲート絶縁層4に形成され、下部接続部3cに達する開口部4cと、第1絶縁層11に形成され、開口部4cに重なる開口部11cと、第2絶縁層17に形成され、開口部11cに重なる開口部17cとを有する。コンタクトホールCH_cの側面において、開口部4cの側面と開口部11cの側面と開口部17cの側面とが整合していてもよい。
 次いで、図41(a)および図42(a)に示すように、第2絶縁層17上、コンタクトホールCH_s内、コンタクトホールCH_g内、コンタクトホールCH_c内、開口部17p1内、および開口部17p2内に、例えばスパッタ法により上部導電膜19’を形成する。上部導電膜19’は、例えば透明導電膜を含む。ここでは、上部導電膜19’として、例えば厚さ70nmのITO膜を用いる。
 次いで、上部導電膜19’をパターニングすることにより、図41(b)および図42(b)に示すように、上部導電層19を形成する。具体的には、ソース端子部形成領域においてコンタクトホールCH_s内で下部接続部3sAと接触する上部接続部19sAと、ゲート端子部形成領域においてコンタクトホールCH_g内で下部接続部3gAと接触する上部接続部19gAと、CS端子部形成領域においてコンタクトホールCH_c内で下部接続部3cと接触する上部接続部19cと、第1トランスファー端子部形成領域において開口部17p1内で第2導電部15p1と接触する上部接続部19p1と、第2トランスファー端子部形成領域において開口部17p2内で下部接続部15p2と接触する上部接続部19p2とを形成する。これにより、アンテナ単位領域U、ソース-ゲート接続部SG、ソース端子部ST、ゲート端子部GT、CS端子部CT、第1トランスファー端子部PT1、および第2トランスファー端子部PT2が得られる。
 このようにして、TFT基板106が製造される。
 次に、図43~図45を参照して、TFT基板106aの製造方法を説明する。
 図43(a)~(c)、図44(a)~(b)および図45(a)~(b)は、TFT基板106aの製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図のそれぞれは、図28(a)~(c)に対応する断面(TFT基板106aのA-A’断面、B-B’断面およびH-H’断面)を示している。以下では、図33~図42を参照して説明したTFT基板106の製造方法と異なる点を主に説明する。
 まず、図33(a)~(e)、図34(a)~(e)、図35(a)~(d)、および図36(a)~(d)を参照して説明したのと同様に、誘電体基板1上に、ゲートメタル層3、ゲート絶縁膜4、島状の半導体層5、コンタクト層6S、6D、ソースメタル層7、第1絶縁膜11、および下部導電膜13’を形成する。
 次に、下部導電膜13’をパターニングすることにより、図43(a)に示すように、下部導電層13を形成する。この工程は、図37(a)および図38(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、アンテナ単位形成領域および第1トランスファー端子部形成領域に、下部導電層13に含まれる導電部を形成しない点において、TFT基板106の製造方法と異なる。
 次に、図43(b)に示すように、下部導電層13上および第1絶縁膜11上にパッチ用導電膜15’を形成する。この工程は、図37(b)および図38(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、パッチ用導電膜15’をパターニングすることにより、図43(c)に示すように、パッチメタル層15lを形成する。この工程は、図37(c)および図38(c)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、パッチメタル層15lは、アンテナ単位形成領域に、第2補助容量対向電極15Caと、第2補助容量対向電極15Caから延設され、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる延設部15ceとを含む。
 また、ここでは、アンテナ単位形成領域において、接続部15aは、開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接続されるように形成される。ここでは、接続部15aは、開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接触するように形成される。また、アンテナ単位形成領域において、延設部15ceは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接続されるように形成される。ここでは、延設部15ceは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触するように形成される。また、第1トランスファー端子部形成領域において、第2導電部15p1は、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接続されるように形成される。ここでは、第2導電部15p1は、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接触するように形成される。
 次いで、図44(a)に示すように、パッチメタル層15l上、下部導電層13上および第1絶縁層11上に第2絶縁膜17を形成する。この工程は、図39(a)および図40(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、公知のフォトリソグラフィプロセスによって、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングを行うことにより、図44(b)に示すように、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を形成する。この工程は、図39(b)および図40(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、図45(a)に示すように、第2絶縁層17上、コンタクトホールCH_s内、コンタクトホールCH_g内、コンタクトホールCH_c内、開口部17p1内、および開口部17p2内に、上部導電膜19’を形成する。この工程は、図41(a)および図42(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、上部導電膜19’をパターニングすることにより、図45(b)に示すように、上部導電層19を形成する。この工程は、図41(b)および図42(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 このようにして、TFT基板106aが製造される。
 次に、図46~図48を参照して、TFT基板106bの製造方法を説明する。
 図46、図47(a)~(b)および図48(a)~(b)は、TFT基板106bの製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図のそれぞれは、図30(a)~(c)に対応する断面(TFT基板106bのA-A’断面、B-B’断面およびH-H’断面)を示している。以下では、図33~図42を参照して説明したTFT基板106の製造方法と異なる点を主に説明する。
 まず、図33(a)~(e)、図34(a)~(e)、図35(a)~(d)、図36(a)~(d)、図37(a)~(b)、および図38(a)~(b)を参照して説明したのと同様に、誘電体基板1上に、ゲートメタル層3、ゲート絶縁膜4、島状の半導体層5、コンタクト層6S、6D、ソースメタル層7、第1絶縁膜11、下部導電層13、およびパッチ導電膜15’を形成する。
 次いで、パッチ用導電膜15’をパターニングすることにより、図46に示すように、パッチメタル層15lを形成する。この工程は、図37(c)および図38(c)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、アンテナ単位形成領域において第2補助容量対向電極15Cを形成しない点において、TFT基板106の製造方法と異なる。
 次いで、図47(a)に示すように、パッチメタル層15l上、下部導電層13上および第1絶縁層11上に第2絶縁膜17を形成する。この工程は、図39(a)および図40(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、公知のフォトリソグラフィプロセスによって、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングを行うことにより、図47(b)に示すように、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を形成する。この工程は、図39(b)および図40(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、アンテナ単位形成領域において、第2絶縁膜17に、接続部13csに達する開口部17csを形成する点において、TFT基板106の製造方法と異なる。
 次いで、図48(a)に示すように、第2絶縁層17上、開口部17cs内、コンタクトホールCH_s内、コンタクトホールCH_g内、コンタクトホールCH_c内、開口部17p1内、および開口部17p2内に、上部導電膜19’を形成する。ここでは、開口部17cs内にも上部導電膜19’が形成される。この工程は、図41(a)および図42(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、上部導電膜19’として、Ti(厚さ:例えば200nm)およびITO(厚さ:例えば70nm)をこの順で積層した積層膜(ITO/Ti)を用いることが好ましい。Ti膜に代えて、MoNbNi膜、MoNb膜、MoW膜、W膜およびTa膜からなる群から選択される1つの膜または2以上の膜の積層膜を用いてもよい。すなわち、上部導電膜19’として、Ti膜、MoNbNi膜、MoNb膜、MoW膜、W膜およびTa膜からなる群から選択される1つの膜または2以上の膜の積層膜と、ITO膜とをこの順で積層した積層膜を用いてもよい。
 次いで、上部導電膜19’をパターニングすることにより、図48(b)に示すように、上部導電層19を形成する。この工程は、図41(b)および図42(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。ここでは、アンテナ単位形成領域において、第2補助容量対向電極19Cを形成する点において、TFT基板106の製造方法と異なる。ここで、第2補助容量対向電極19Cは、誘電体基板1の法線方向から見たとき、補助容量電極7Cと重ならず、かつ、第1補助容量対向電極3Cと重なる部分19Ccを含むように形成される。
 このようにして、TFT基板106bが製造される。
 次に、図49~図51を参照して、TFT基板106cの製造方法を説明する。
 図49(a)~(c)、図50(a)~(b)および図51(a)~(b)は、TFT基板106cの製造方法の一例を示す工程断面図である。これらの図のそれぞれは、図32(a)~(c)に対応する断面(TFT基板106cのA-A’断面、B-B’断面およびH-H’断面)を示している。以下では、図46~図48を参照して説明したTFT基板106bの製造方法と異なる点を主に説明する。
 まず、図33(a)~(e)、図34(a)~(e)、図35(a)~(d)、および図36(a)~(d)を参照して説明したのと同様に、誘電体基板1上に、ゲートメタル層3、ゲート絶縁膜4、島状の半導体層5、コンタクト層6S、6D、ソースメタル層7、第1絶縁膜11、および下部導電膜13’を形成する。
 次に、下部導電膜13’をパターニングすることにより、図49(a)に示すように、下部導電層13を形成する。ここでは、アンテナ単位形成領域および第1トランスファー端子部形成領域に、下部導電層13に含まれる導電部を形成しない点において、TFT基板106の製造方法と異なる。
 次に、図49(b)に示すように、下部導電層13上および第1絶縁膜11上にパッチ用導電膜15’を形成する。この工程は、図37(b)および図38(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、パッチ用導電膜15’をパターニングすることにより、図49(c)に示すように、パッチメタル層15lを形成する。この工程は、図46を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、アンテナ単位形成領域において、接続部15aは、開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接続されるように形成される。ここでは、接続部15aは、開口部11a内でドレイン電極7Dから延設された部分と接触するように形成される。また、第1トランスファー端子部形成領域において、第2導電部15p1は、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接続されるように形成される。ここでは、第2導電部15p1は、コンタクトホールCH_p1内で下部接続部3p1と接触するように形成される。
 次いで、図50(a)に示すように、パッチメタル層15l上、下部導電層13上および第1絶縁層11上に第2絶縁膜17を形成する。この工程は、図47(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、公知のフォトリソグラフィプロセスによって、第2絶縁膜17、第1絶縁膜11およびゲート絶縁膜4のエッチングを行うことにより、図50(b)に示すように、第2絶縁層17、第1絶縁層11およびゲート絶縁層4を形成する。この工程は、図47(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、図51(a)に示すように、第2絶縁層17上、開口部17cs内、コンタクトホールCH_s内、コンタクトホールCH_g内、コンタクトホールCH_c内、開口部17p1内、および開口部17p2内に、上部導電膜19’を形成する。この工程は、図48(a)を参照して説明した工程と同様に行われる。
 次いで、上部導電膜19’をパターニングすることにより、図51(b)に示すように、上部導電層19を形成する。この工程は、図48(b)を参照して説明した工程と同様に行われる。ただし、ここでは、アンテナ単位形成領域において、第2補助容量対向電極19Cの部分19Ccは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接続されるように形成される。ここでは、第2補助容量対向電極19Cは、コンタクトホールCH_cs内で第1補助容量対向電極3Cと接触するように形成される。
 このようにして、TFT基板106c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製造に用いられる。
1    :誘電体基板
2    :下地絶縁膜
3    :ゲートメタル層
3C   :補助容量対向電極(下部補助容量電極)(第1補助容量対向電極)
3G   :ゲート電極
3c、3gA、3p1、3s、3sA:下部接続部
3sg  :ソース下部接続配線
4    :ゲート絶縁層
4c、4cs、4g、4p1、4s、4sg1:開口部
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
7    :ソースメタル層
7D   :ドレイン電極
7S   :ソース電極
7p   :ソース接続配線
7sg  :ソースバスライン接続部
11   :第1絶縁層
11a、11c、11cs、11g、11p1:開口部
11s、11sg1、11sg2:開口部
13   :下部導電層
13a、13cs  :接続部
13p1 :第1導電部
13sg :ソースバスライン上部接続部
15   :パッチ電極
15C、15Ca  :第2補助容量対向電極
15a  :接続部
15ce :延設部
15l  :パッチメタル層
15p  :パッチ接続部
15p1 :第2導電部
15p2 :下部接続部
17   :第2絶縁層
17c、17cs、17g、17p1、17p2、17s :開口部
18g、18s、18p  :開口部
19   :上部導電層
19C  :第2補助容量対向電極
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
19c、19gA、19p1、19p2、19sA :上部接続部
19cs :延設部
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
101、102、103、104  :TFT基板
105、106、106a、106b、106c  :TFT基板
201、203  :スロット基板
1000   :走査アンテナ
CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6  :コンタクトホール
CH_c、CH_cs、CH_g :コンタクトホール
CH_p1、CH_s、CH_sg1、CH_sg2 :コンタクトホール
CL   :CSバスライン
GD   :ゲートドライバ
GL   :ゲートバスライン
GT   :ゲート端子部
SD   :ソースドライバ
SL   :ソースバスライン
ST   :ソース端子部
PT   :トランスファー端子部
IT   :端子部
LC   :液晶層
R1   :送受信領域
R2   :非送受信領域
Rs   :シール領域
U、U1、U2    :アンテナ単位、アンテナ単位領域

Claims (20)

  1.  誘電体基板と、前記誘電体基板上に配列された複数のアンテナ単位領域とを有し、
     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、
     前記ドレイン電極と電気的に接続された補助容量電極と、
     誘電体層を介して前記補助容量電極と対向する第1補助容量対向電極と、
     前記補助容量電極の前記第1補助容量対向電極と反対側に位置し、他の誘電体層を介して前記補助容量電極と対向する第2補助容量対向電極と
    を有する、TFT基板。
  2.  前記第1補助容量対向電極または前記第2補助容量対向電極は、前記パッチ電極を含む導電層から形成されている、請求項1に記載のTFT基板。
  3.  前記第1補助容量対向電極または前記第2補助容量対向電極は、透明導電層を含む、請求項1または2に記載のTFT基板。
  4.  前記第1補助容量対向電極および前記第2補助容量対向電極には、共通の電圧が供給される、請求項1から3のいずれかに記載のTFT基板。
  5.  前記第2補助容量対向電極は、前記第1補助容量対向電極を含む導電層よりも上の導電層に含まれ、前記第2補助容量対向電極のエッジは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記補助容量電極の内側にある部分を含む、請求項1から4のいずれかに記載のTFT基板。
  6.  前記補助容量電極のエッジは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記第1補助容量対向電極の内側にある部分を含む、請求項5に記載のTFT基板。
  7.  前記誘電体層および前記他の誘電体層には、前記第1補助容量対向電極に達するコンタクトホールが形成されており、前記第2補助容量対向電極は、前記コンタクトホール内で前記第1補助容量対向電極と電気的に接続されている、請求項5または6に記載のTFT基板。
  8.  前記誘電体基板に支持され、前記TFTのゲート電極を含むゲートメタル層と、
     前記誘電体基板に支持され、前記TFTのソース電極を含むソースメタル層と、
     前記ゲートメタル層と前記ソースメタル層との間に形成されたゲート絶縁層と
    を有し、
     前記補助容量電極は、前記ソースメタル層に含まれ、
     前記第1補助容量対向電極は、前記ゲートメタル層に含まれ、
     前記誘電体層は、前記ゲート絶縁層である、請求項1から7のいずれかに記載のTFT基板。
  9.  前記ゲートメタル層および前記ソースメタル層の上に形成された第1絶縁層と、
     前記第1絶縁層上に形成され、前記パッチ電極を含むパッチメタル層と
    をさらに有する、請求項8に記載のTFT基板。
  10.  前記第2補助容量対向電極は、前記パッチメタル層に含まれ、
     前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層である、請求項9に記載のTFT基板。
  11.  前記第1絶縁層と前記パッチメタル層との間に形成された下部導電層をさらに有する、請求項9または10に記載のTFT基板。
  12.  前記第2補助容量対向電極は、前記下部導電層に含まれ、
     前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層である、請求項11に記載のTFT基板。
  13.  前記パッチメタル層上に形成された第2絶縁層と、
     前記第2絶縁層上に形成された上部導電層と
    をさらに有する、請求項9から12のいずれかに記載のTFT基板。
  14.  前記第2補助容量対向電極は、前記上部導電層に含まれ、
     前記他の誘電体層は、前記第1絶縁層および前記第2絶縁層を含む、請求項13に記載のTFT基板。
  15.  前記上部導電層は、
      透明導電層を含む第1上部導電層と、
      前記第1上部導電層の下に形成され、Ti層、MoNb層、MoNbNi層、MoW層、W層およびTa層からなる群から選択される少なくとも1つの層から形成されている第2上部導電層と
    を含む、請求項14に記載のTFT基板。
  16.  前記ゲートメタル層は、前記TFTの前記ゲート電極に接続されたゲートバスラインをさらに含み、
     前記ソースメタル層は、前記TFTの前記ソース電極に接続されたソースバスラインをさらに含み、
     前記ソースバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ゲートバスラインと重なる部分の幅が、前記ゲートバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている、請求項8から15のいずれかに記載のTFT基板。
  17.  前記ゲートバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ソースバスラインと重なる部分の幅が、前記ソースバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている、請求項16に記載のTFT基板。
  18.  前記ゲートメタル層は、前記第1補助容量対向電極および前記第2補助容量対向電極に電気的に接続されたCSバスラインをさらに含み、
     前記ソースバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記CSバスラインと重なる部分の幅が、前記CSバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている、請求項16または17に記載のTFT基板。
  19.  前記CSバスラインは、前記誘電体基板の法線方向から見たとき、前記ソースバスラインと重なる部分の幅が、前記ソースバスラインと重ならない部分の幅よりも小さくなるように形成されている、請求項18に記載のTFT基板。
  20.  請求項1から19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。
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