CN109997071B - 液晶装置、液晶装置的求出残留dc电压值的方法、液晶装置的驱动方法以及液晶装置的制造方法 - Google Patents

液晶装置、液晶装置的求出残留dc电压值的方法、液晶装置的驱动方法以及液晶装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种液晶装置的求出残留DC电压值的方法,上述液晶装置具备:有源区域(R1),其具有多个液晶电容和多个TFT;以及非有源区域(R2),其位于有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容(MVr1),多个液晶电容和至少1个监视用电容包含液晶层,上述方法包含如下工序:通过一边对至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V‑I曲线;在V‑I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;以及将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。

Description

液晶装置、液晶装置的求出残留DC电压值的方法、液晶装置的 驱动方法以及液晶装置的制造方法
技术领域
本发明涉及液晶装置、液晶装置的驱动方法以及液晶装置的制造方法。液晶装置广泛地包括具有液晶电容的装置,例如,包括天线单位(有时也称为“元件天线”。)具有液晶电容的扫描天线(有时也称为“液晶阵列天线”。)和液晶显示装置。
背景技术
移动体通信或卫星广播用天线需要能改变波束的方向(被称为“波束扫描”或者“波束定向(beam steering)”。)的功能。作为具有这种功能的天线(以下称为“扫描天线(scanned antenna)”。),已知具备天线单位的相控阵列天线。但是,现有的相控阵列天线的价格高,这成为向消费品普及的障碍。特别是,当天线单位的数量增加时,成本会显著上升。
因此,已提出利用了液晶材料(包括向列液晶、高分子分散液晶)的大的介电各向异性(双折射率)的扫描天线(专利文献1~5和非专利文献1)。液晶材料的介电常数具有频率分散性,因此在本说明书中将微波的频带中的介电常数(有时也称为“相对于微波的介电常数”。)特别标记为“介电常数M(εM)”。
在专利文献3和非专利文献1中,记载了通过利用液晶显示装置(以下称为“LCD”。)的技术能得到价格低的扫描天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2007-116573号公报
专利文献2:特开2007-295044号公报
专利文献3:特表2009-538565号公报
专利文献4:特表2013-539949号公报
专利文献5:国际公开第2015/126550号
非专利文献
非专利文献1:R.A.Stevensonetal.,“Rethinking Wireless Communications:Advanced Antenna Design using LCD Technology”,SID 2015DIGEST,pp.827-830.
非专利文献2:M.ANDO etal.,“A Radial Line Slot Antenna for 12GHzSatellite TV Reception”,IEEE Transactions of Antennas and Propagation,Vol.AP-33,No.12,pp.1347-1353(1985)。
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,虽然已知通过应用LCD技术来实现价格低的扫描天线这样的想法,但是没有具体地记载了利用LCD技术的扫描天线的结构、其制造方法以及其驱动方法的文献。
因此,本发明的某实施方式的目的在于提供能利用现有的LCD的制造技术批量生产的扫描天线及其制造方法。本发明的另一实施方式的目的在于抑制扫描天线等的残留DC电压值的变化比较大的液晶装置的特性或者可靠性的下降。本发明的又一实施方式的目的在于提供以电学的方式定量地求出残留DC电压值的方法。
用于解决问题的方案
在本发明的某实施方式的液晶装置的求出残留DC电压值的方法中,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,在上述液晶装置的求出残留DC电压值的方法中包含如下工序:通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;以及将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。
在某实施方式中,上述至少1个监视用电容所包含的上述液晶层的部分的面积是25mm2以上。
在某实施方式中,上述至少1个监视用电容配置于与上述有源区域相比离上述密封部更近的位置。
在某实施方式中,上述至少1个监视用电容包括以隔着上述有源区域相对的方式配置的2个监视用电容。
在某实施方式中,上述液晶装置是扫描天线,上述扫描天线具有多个天线单位,上述多个天线单位各自具有上述多个液晶电容中的对应的1个液晶电容。
在本发明的另一实施方式的液晶装置的求出残留DC电压值的方法中,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具有:多个液晶电容;以及多个TFT,其分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容,上述多个液晶电容包含上述液晶层,在液晶装置的求出残留DC电压值的方法中包含如下工序:针对上述多个液晶电容中的相互相邻的2个以上的液晶电容的群,通过一边对属于上述群的2个以上的液晶电容中的全部液晶电容的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;以及将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。
在上述的任意一项所述的求出残留DC电压值的方法中,上述三角波电压的频率是0.01Hz以上100Hz以下。
在上述的任意一项所述的求出残留DC电压值的方法中,上述三角波电压的振幅的绝对值是1V以上10V以下。
在本发明的某实施方式的液晶装置的驱动方法中,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,在上述液晶装置的驱动方法中包含:工序(a),通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;工序(b),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;工序(c),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及工序(d),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压。
在某实施方式中,上述液晶装置的驱动方法反复进行多次上述工序(a)到工序(d),第2次以后的工序(d)包含:工序(ds1),求出上次的残留DC电压值与此次的残留DC电压值之差;以及工序(ds2),以抵消上述差的方式使上述共用电压移位。
在某实施方式中,上述液晶装置的驱动方法还包括如下工序:在未进行上述工序(a)的期间中的、上述多个液晶电容中的任意一个液晶电容被施加有电压的期间内,将上述多个液晶电容被施加的电压的平均值或最大值的电压施加到上述至少1个监视用电容。
本发明的某实施方式的液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,在液晶装置中,上述液晶装置还具备对上述多个液晶电容供应规定的电压的驱动电路和rDC电压测定电路,上述驱动电路和上述rDC电压测定电路构成为执行:工序(a),通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;工序(b),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;工序(c),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及工序(d),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压。
在本发明的实施方式的液晶装置的制造方法中,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,在液晶装置的制造方法中包含使上述液晶装置的残留DC电压值稳定化的工序,上述稳定化工序反复进行多次如下工序:工序(A),对上述至少1个监视用电容和上述有源区域的上述多个液晶电容各自具有的一对电极中的一个电极提供极性反转的AC电压,并且对另一个电极提供DC电压;工序(B),在上述工序(A)之后,通过一边对上述至少1个监视用电容的上述一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到上述另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;工序(C),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;工序(D),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及工序(E),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压,第2次以后的工序(E)包含:工序(Es1),求出上次的残留DC电压值与此次的残留DC电压值之差;以及工序(Es2),判定上述差是否是规定值以下,反复进行上述工序(A)到(E)直至工序(Es2)的判定结果成为“是”为止。
发明效果
根据本发明的某实施方式,可提供具有经由TFT连接的液晶电容的液晶装置、液晶装置的求出残留DC电压值的方法、液晶装置的驱动方法以及液晶装置的制造方法。根据本发明的某实施方式,可提供能利用现有的LCD的制造技术批量生产的扫描天线及其制造方法。
附图说明
图1是示意性地表示第1实施方式的扫描天线1000的一部分的截面图。
图2的(a)和(b)是分别表示扫描天线1000的TFT基板101和缝隙基板201的示意性俯视图。
图3的(a)和(b)是分别示意性地表示TFT基板101的天线单位区域U的截面图和俯视图。
图4的(a)~(c)是分别示意性地表示TFT基板101的栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。
图5是表示TFT基板101的制造工序的一例的图。
图6是示意性地表示缝隙基板201的天线单位区域U和端子部IT的截面图。
图7是用于说明TFT基板101和缝隙基板201的传输部的示意性截面图。
图8的(a)~(c)是分别表示第2实施方式的TFT基板102的栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。
图9是表示TFT基板102的制造工序的一例的图。
图10的(a)~(c)是分别表示第3实施方式的TFT基板103的栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。
图11是表示TFT基板103的制造工序的一例的图。
图12是用于说明TFT基板103和缝隙基板203的传输部的示意性截面图。
图13的(a)是具有加热器用电阻膜68的TFT基板104的示意性俯视图,(b)是用于说明缝隙57和贴片电极15的尺寸的示意性俯视图。
图14的(a)和(b)是表示电阻加热结构80a和80b的示意性结构和电流的分布的图。
图15的(a)~(c)是表示电阻加热结构80c~80e的示意性结构和电流的分布的图。
图16的(a)是具有加热器用电阻膜68的液晶面板100Pa的示意性截面图,(b)是具有加热器用电阻膜68的液晶面板100Pb的示意性截面图。
图17是表示本发明的实施方式的扫描天线的1个天线单位的等价电路的图。
图18的(a)~(c)、(e)~(g)是表示在实施方式的扫描天线的驱动中使用的各信号的波形的例子的图,(d)是表示进行点反转驱动的LCD面板的显示信号的波形的图。
图19的(a)~(e)是表示在实施方式的扫描天线的驱动中使用的各信号的波形的另一例的图。
图20的(a)~(e)是表示在实施方式的扫描天线的驱动中使用的各信号的波形的又一例的图。
图21是用于说明rDC电压值的增大与天线特性的关系的坐标图,是横轴取为对液晶电容施加的电压、纵轴取为作为天线特性的共振频率的概念性坐标图。
图22是表示为了生成V-I曲线而对液晶电容施加的三角波电压的波形的图。
图23的(a)是表示ECB模式的液晶电容的V-I曲线的例子的图,(b)和(c)是将(a)的V-I曲线的正的极大值附近和负的极小值附近分别放大后示出的图。
图24的(a)是表示FFS模式的监视用电容的V-I曲线的例子的图,(b)和(c)是将(a)的V-I曲线的正的极小值附近和负的极大值附近分别放大后示出的图。
图25是表示本发明的实施方式的扫描天线1000A的示意性俯视图。
图26是表示扫描天线1000A的非发送接收区域R2的示意性俯视图。
图27的(a)和(b)是分别表示图26中的沿着A-A’线和B-B’线的扫描天线1000A的非发送接收区域R2的示意性截面图。
图28的(a)和(b)是扫描天线1000A所具有的TFT基板100A的示意性俯视图,(c)是扫描天线1000A所具有的缝隙基板200A的示意性俯视图。
图29是表示求出rDC电压值的整个系统的示意图。
图30是表示使用rDC电压测定装置500根据应力施加后的rDC电压值的增大而设定缝隙电压的流程的例子的流程图。
图31是表示本发明的实施方式的另一扫描天线1000B的示意性俯视图。
图32是用于说明扫描天线1000B的驱动方法的流程图。
图33是示意性地表示在扫描天线中使用的液晶面板LCP1和LCP2的rDC电压值的应力施加时间依赖性的坐标图。
图34是表示将残留DC电压稳定化的工序的流程的例子的流程图。
图35的(a)是表示以往的LCD900的结构的示意图,(b)是LCD面板900a的示意性截面图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式的扫描天线及其制造方法。在以下的说明中,首先,说明公知的TFT型LCD(以下称为“TFT-LCD”。)的结构和制造方法。不过,关于在LCD的技术领域中的周知事项,有时省略说明。关于TFT-LCD的基本技术,例如,请参照LiquidCrystals,Applications and Uses,Vol.1-3(Editor:Birenda Bahadur,Publisher:WorldScientific Pub Co Inc)等。为了进行参考,在本说明书中引用上述的文献的全部公开内容。
参照图35的(a)和(b),说明典型的透射型的TFT-LCD(以下简称为“LCD”。)900的结构和动作。在此,例示在液晶层的厚度方向上施加电压的纵向电场模式(例如为TN模式或垂直取向模式)的LCD900。对LCD的液晶电容施加的电压的帧频率(典型地为极性反转频率的2倍)例如在4倍速驱动下也是240Hz,作为LCD的液晶电容的电介质层的液晶层的介电常数ε与相对于微波(例如卫星广播或Ku频带(12~18GHz)、K频带(18~26GHz)、Ka频带(26~40GHz))的介电常数M(εM)不同。
如在图35的(a)中示意性地表示的,透射型的LCD900具备液晶显示面板900a、控制电路CNTL、背光源(未图示)以及电源电路(未图示)等。液晶显示面板900a包括:液晶显示单元LCC;以及包含栅极驱动器GD和源极驱动器SD的驱动电路。驱动电路例如可以安装于液晶显示单元LCC的TFT基板910,驱动电路的一部分或者全部也可以与TFT基板910一体化(单片化)。
在图35的(b)中示意性地示出LCD900所具有的液晶显示面板(以下称为“LCD面板”。)900a的截面图。LCD面板900a具有TFT基板910、相对基板920以及设置于TFT基板910和相对基板920之间的液晶层930。TFT基板910和相对基板920均具有玻璃基板等透明基板911、921。作为透明基板911、921,除了玻璃基板以外,有时也使用塑料基板。塑料基板例如用透明的树脂(例如聚酯)和玻璃纤维(例如无纺布)形成。
LCD面板900a的显示区域DR包括排列成矩阵状的像素P。在显示区域DR的周边形成有无助于显示的边框区域FR。液晶材料由以包围显示区域DR的方式形成的密封部(未图示)密封到显示区域DR内。密封部例如通过使包含紫外线固化性树脂和间隔物(例如树脂珠或硅石珠)的密封材料固化而形成,将TFT基板910与相对基板920相互粘接、固定。密封材料中的间隔物将TFT基板910与相对基板920的间隙、即液晶层930的厚度控制为恒定。为了抑制液晶层930的厚度的面内不匀,在显示区域DR内的被遮光的部分(例如配线上)使用紫外线固化性树脂形成柱状间隔物。近年来,如在液晶电视或智能电话用LCD面板中可以看到的,无助于显示的边框区域FR的宽度变得非常窄。
在TFT基板910中,在透明基板911上形成有TFT912、栅极总线(扫描线)GL、源极总线(显示信号线)SL、像素电极914、辅助电容电极(未图示)、CS总线(辅助电容线)(未图示)。CS总线与栅极总线平行地设置。或者有时也将下一级的栅极总线作为CS总线使用(CS导通栅极结构)。
像素电极914由控制液晶的取向的取向膜(例如聚酰亚胺膜)覆盖。取向膜以与液晶层930接触的方式设置。TFT基板910多配置于背光源侧(与观察者相反的一侧)。
相对基板920多配置于液晶层930的观察者侧。相对基板920在透明基板921上具有彩色滤光片层(未图示)、相对电极924以及取向膜(未图示)。相对电极924设置为构成显示区域DR的多个像素P共用,因此也被称为共用电极。彩色滤光片层包括按每一像素P设置的彩色滤光片(例如红滤光片、绿滤光片、蓝滤光片)和用于遮挡对于显示而言不需要的光的黑矩阵(遮光层)。黑矩阵例如以对显示区域DR内的像素P之间和边框区域FR进行遮光的方式配置。
TFT基板910的像素电极914、相对基板920的相对电极924以及它们之间的液晶层930构成液晶电容Clc。各个液晶电容与像素对应。为了保持对液晶电容Clc施加的电压(为了提高所谓的电压保持率),形成有与液晶电容Clc电并联连接的辅助电容CS。辅助电容CS典型地包括与像素电极914设为相同电位的电极、无机绝缘层(例如栅极绝缘层(SiO2层))以及连接到CS总线的辅助电容电极。从CS总线典型地供应与相对电极924相同的共用电压。
作为对液晶电容Clc施加的电压(有效电压)降低的原因,有(1)基于作为液晶电容Clc的电容值CClc与电阻值R的乘积的CR时间常数的原因、(2)由液晶材料中包含的离子性杂质导致的界面极化和/或液晶分子的取向极化等。其中,液晶电容Clc的CR时间常数带来的贡献较大,通过设置电并联连接到液晶电容Clc的辅助电容CS,能增大CR时间常数。此外,液晶电容Clc的作为电介质层的液晶层930的体积电阻率在是通用的向列液晶材料的情况下,超过1012Ω·cm的量级。
对像素电极914供应的显示信号是在根据从栅极驱动器GD供应到栅极总线GL的扫描信号而选择的TFT912成为导通状态时对连接到该TFT912的源极总线SL供应的显示信号。因而,连接到某栅极总线GL的TFT912同时成为导通状态,此时,从连接到该行的像素P的各个TFT912的源极总线SL供应对应的显示信号。从第1行(例如显示面的最上行)到第m行(例如显示面的最下行)为止依次进行该动作,从而在由m行的像素行构成的显示区域DR中写入、显示1个图像(帧)。当像素P按m行n列排列成矩阵状时,与各像素列对应地设置至少1根源极总线SL,而总共设置至少n根源极总线SL。
这种扫描被称为线顺序扫描,从选择1个像素行到选择下1行为止的时间被称为水平扫描期间(1H),从选择某行到再次选择该行为止的时间被称为垂直扫描期间(1V)或者帧。此外,一般来说,1V(或者1帧)成为将选择全部m个像素行的期间m·H加上消隐期间而得到的期间。
例如,在输入视频信号为NTSC信号的情况下,现有的LCD面板的1V(=1帧)是1/60sec(16.7msec)。NTSC信号是隔行信号,帧频率为30Hz,场频率为60Hz,但在LCD面板中需要在各场中对全部像素供应显示信号,因此以1V=(1/60)sec驱动(60Hz驱动)。此外,近年来,为了改善动态图像显示特性,也有以2倍速驱动(120Hz驱动、1V=(1/120)sec)驱动的LCD面板,还有为了进行3D显示而以4倍速(240Hz驱动、1V=(1/240)sec)驱动的LCD面板。
当对液晶层930施加直流电压时,有效电压降低,像素P的亮度降低。在该有效电压的降低中有上述的界面极化和/或取向极化的贡献,因此即使设置辅助电容CS也难以完全防止。例如,当将与某中间灰度级对应的显示信号按每一帧写入全部像素时,亮度会按每一帧变动,而被观察为闪烁。另外,当对液晶层930长时间施加直流电压时,有时会发生液晶材料的电解。另外,有时也会是杂质离子偏析于单侧的电极,而无法对液晶层施加有效的电压,液晶分子无法动作。为了防止这些情况,LCD面板900a进行所谓的交流驱动。典型地进行使显示信号的极性按每一帧(每一垂直扫描期间)反转的帧反转驱动。例如在现有的LCD面板中,按每1/60sec进行极性反转(极性反转的周期为30Hz)。
另外,为了在1帧内也使施加的电压的极性不同的像素均匀地分布,而进行点反转驱动或者线反转驱动等。其原因是,正极性与负极性时,难以使对液晶层施加的有效电压的大小完全一致。例如当液晶材料的体积电阻率超过1012Ω·cm的量级时,若按每1/60sec进行点反转或者线反转驱动,则几乎不会看到闪烁。
基于从控制电路CNTL向栅极驱动器GD和源极驱动器SD供应的信号,LCD面板900a中的扫描信号和显示信号从栅极驱动器GD和源极驱动器SD分别供应到栅极总线GL和源极总线SL。例如,栅极驱动器GD和源极驱动器SD分别连接到设置于TFT基板910的对应的端子。栅极驱动器GD和源极驱动器SD例如有时作为驱动器IC安装于TFT基板910的边框区域FR,有时以单片形成于TFT基板910的边框区域FR。
相对基板920的相对电极924经由被称为传输(转移)的导电部(未图示)电连接到TFT基板910的端子(未图示)。传输是通过例如与密封部重叠或者对密封部的一部分赋予导电性而形成的。这是为了缩窄边框区域FR。从控制电路CNTL对相对电极924直接或者间接地供应共用电压。典型地,共用电压如上所述也对CS总线供应。
[扫描天线的基本结构]
使用了利用液晶材料的大的介电常数M(εM)的各向异性(双折射率)的天线单位的扫描天线对施加于与LCD面板的像素对应的天线单位的各液晶层的电压进行控制,使各天线单位的液晶层的有效的介电常数M(εM)变化,从而由静电电容不同的天线单位形成二维图案(与由LCD进行的图像的显示对应。)。从天线出射或者由天线接收的电磁波(例如微波)被赋予与各天线单位的静电电容相应的相位差,根据由静电电容不同的天线单位形成的二维图案而在特定的方向上具有强指向性(波束扫描)。例如,从天线出射的电磁波是通过考虑由各天线单位赋予的相位差而对输入电磁波入射到各天线单位并在各天线单位散射后得到的球面波进行积分而得到的。也能够认为各天线单位作为“移相器:phase shifter”发挥功能。关于使用液晶材料的扫描天线的基本结构和动作原理,请参照专利文献1~4和非专利文献1、2。非专利文献2公开了排列有螺旋状缝隙的扫描天线的基本结构。为了参考,在本说明书中引用专利文献1~4和非专利文献1、2的全部公开内容。
此外,本发明的实施方式的扫描天线的天线单位虽然与LCD面板的像素类似,但是与LCD面板的像素的结构不同,且多个天线单位的排列也与LCD面板中的像素的排列不同。参照表示后面详细说明的第1实施方式的扫描天线1000的图1来说明本发明的实施方式的扫描天线的基本结构。扫描天线1000是缝隙排列成同心圆状的径向线缝隙天线,但本发明的实施方式的扫描天线不限于此,例如缝隙的排列也可以是公知的各种排列。特别是关于缝隙和/或天线单位的排列,为了参考而将专利文献5的全部公开内容引用到本说明书中。
图1是示意性地表示本实施方式的扫描天线1000的一部分的截面图,示意性地表示从设置于排列成同心圆状的缝隙的中心近旁的供电销72(参照图2的(b))起沿着半径方向的截面的一部分。
扫描天线1000具备TFT基板101、缝隙基板201、配置在它们之间的液晶层LC、以及以隔着空气层54与缝隙基板201相对的方式配置的反射导电板65。扫描天线1000从TFT基板101侧发送、接收微波。
TFT基板101具有玻璃基板等电介质基板1、形成于电介质基板1上的多个贴片电极15以及多个TFT10。各贴片电极15连接到对应的TFT10。各TFT10连接到栅极总线和源极总线。
缝隙基板201具有玻璃基板等电介质基板51和形成于电介质基板51的液晶层LC侧的缝隙电极55。缝隙电极55具有多个缝隙57。
反射导电板65配置成隔着空气层54与缝隙基板201相对。能够使用由相对于微波的介电常数M小的电介质(例如PTFE等氟树脂)形成的层来代替空气层54。缝隙电极55和反射导电板65以及它们之间的电介质基板51及空气层54作为波导301发挥功能。
贴片电极15、包含缝隙57的缝隙电极55的部分以及它们之间的液晶层LC构成天线单位U。在各天线单位U中,1个贴片电极15隔着液晶层LC与包含1个缝隙57的缝隙电极55的部分相对,构成液晶电容。贴片电极15与缝隙电极55隔着液晶层LC相对的结构与图35所示的LCD面板900a的像素电极914与相对电极924隔着液晶层930相对的结构类似。即,扫描天线1000的天线单位U与LCD面板900a中的像素P具有类似的构成。另外,天线单位在具有与液晶电容电并联连接的辅助电容(参照图13的(a)、图17)方面也具有与LCD面板900a中的像素P相似的构成。但是,扫描天线1000与LCD面板900a具有许多不同之处。
首先,扫描天线1000的电介质基板1、51所要求的性能不同于LCD面板的基板所要求的性能。
LCD面板一般使用在可见光中透明的基板,例如使用玻璃基板或塑料基板。在反射型的LCD面板中,背面侧的基板不需要有透明性,因此有时也使用半导体基板。而作为天线用的电介质基板1、51,优选相对于微波的介电损耗(将相对于微波的介电损耗角正切表示为tanδM。)小。电介质基板1、51的tanδM优选为大致0.03以下,进一步优选为0.01以下。具体地,能使用玻璃基板或者塑料基板。玻璃基板与塑料基板相比尺寸稳定性、耐热性优异,适于使用LCD技术形成TFT、配线、电极等电路要素。例如在形成波导的材料是空气和玻璃的情况下,玻璃的上述介电损耗较大,因此从较薄的玻璃更能减小波导损耗这一观点来看,优选是400μm以下,更优选是300μm以下。没有特别的下限,只要在制造工艺中能无破损地进行处理即可。
电极所使用的导电材料也是不同的。在LCD面板的像素电极、相对电极中多使用ITO膜作为透明导电膜。但是,ITO相对于微波的tanδM大,无法作为天线中的导电层使用。缝隙电极55与反射导电板65一起作为波导301的壁发挥功能。因而,为了抑制微波透射过波导301的壁,优选波导301的壁的厚度、即金属层(Cu层或者Al层)的厚度大。已知金属层的厚度若是表皮深度的3倍,则电磁波衰减为1/20(-26dB),若是5倍,则衰减为1/150(-43dB)左右。因而,若金属层的厚度是表皮深度的5倍,则能将电磁波的透射率降低为1%。例如,当针对10GHz的微波使用厚度为3.3μm以上的Cu层和厚度为4.0μm以上的Al层时,能将微波降低到1/150。另外,当针对30GHz的微波使用厚度为1.9μm以上的Cu层和厚度为2.3μm以上的Al层时,能将微波降低到1/150。这样,优选缝隙电极55由比较厚的Cu层或者Al层形成。Cu层或者Al层的厚度没有特别的上限,可考虑成膜时间、成本而适当地设定。当使用Cu层时,能得到与使用Al层相比形成为较薄的优点。不仅能采用在LCD的制造工艺中使用的薄膜沉积法,还能采用将Cu箔或者Al箔贴附于基板等其它方法来形成比较厚的Cu层或者Al层。金属层的厚度例如是2μm以上30μm以下。在使用薄膜沉积法形成的情况下,优选金属层的厚度是5μm以下。此外,反射导电板65能使用厚度例如为几mm的铝板、铜板等。
贴片电极15并不是如缝隙电极55那样构成波导301,因此能使用与缝隙电极55相比厚度较小的Cu层或者Al层。但是,为了避免缝隙电极55的缝隙57附近的自由电子的振动诱发贴片电极15内的自由电子的振动时转化为热的损耗,而优选电阻低的贴片电极15。从批量生产性的观点来看,与Cu层相比优选使用Al层,优选Al层的厚度例如是0.3μm以上2μm以下。
另外,天线单位U的排列间距与像素间距大为不同。例如,当考虑12GHz(Ku频带)的微波用的天线时,波长λ例如是25mm。这样,如专利文献4所记载的,天线单位U的间距是λ/4以下和/或λ/5以下,因此成为6.25mm以下和/或5mm以下。这比LCD面板的像素的间距大10倍以上。因而,天线单位U的长度和宽度也会比LCD面板的像素长度和宽度大约10倍。
当然,天线单位U的排列可与LCD面板中的像素的排列不同。在此,示出排列成同心圆状的例子(例如参照特开2002-217640号公报),但不限于此,例如也可以如非专利文献2所记载的那样排列成螺旋状。而且,也可以如专利文献4所记载的那样排列成矩阵状。
扫描天线1000的液晶层LC的液晶材料所要求的特性与LCD面板的液晶材料所要求的特性不同。LCD面板通过像素的液晶层的折射率变化而对可见光(波长为380nm~830nm)的偏振光赋予相位差,从而使偏振状态变化(例如使直线偏振光的偏振轴方向旋转或者使圆偏振光的圆偏振度变化),由此进行显示。而实施方式的扫描天线1000通过使天线单位U所具有的液晶电容的静电电容值变化而使从各贴片电极激振(再辐射)的微波的相位变化。因而,优选液晶层的相对于微波的介电常数M(εM)的各向异性(ΔεM)大,优选tanδM小。例如能适于使用在M.Wittek et al.,SID 2015DIGESTpp.824-826中记载的ΔεM为4以上且tanδM为0.02以下(均为19Gz的值)。除此之外,能使用在九鬼、高分子55卷8月号pp.599-602(2006)中记载的ΔεM为0.4以上、tanδM为0.04以下的液晶材料。
液晶材料的介电常数一般具有频率分散性,但相对于微波的介电各向异性ΔεM与相对于可见光的折射率各向异性Δn存在正相关关系。因而可以说,就相对于微波的天线单位用的液晶材料而言,优选是相对于可见光的折射率各向异性Δn大的材料。LCD用的液晶材料的折射率各向异性Δn是用相对于550nm的光的折射率各向异性来评价的。当在此也将相对于550nm的光的Δn(双折射率)用作指标时,在针对微波的天线单位中使用Δn为0.3以上、优选为0.4以上的向列液晶。Δn没有特别的上限。不过,Δn大的液晶材料存在极性强的倾向,因此有可能使可靠性降低。从可靠性的观点来看,优选Δn是0.4以下。液晶层的厚度例如是1μm~500μm。
以下,更详细地说明本发明的实施方式的扫描天线的结构和制造方法。
(第1实施方式)
首先,参照图1和图2。图1如详述那样是扫描天线1000的中心附近的示意性局部截面图,图2的(a)和(b)分别是表示扫描天线1000中的TFT基板101和缝隙基板201的示意性俯视图。
扫描天线1000具有按二维排列的多个天线单位U,在此例示的扫描天线1000中,多个天线单位排列成同心圆状。在以下的说明中,将与天线单位U对应的TFT基板101的区域和缝隙基板201的区域称为“天线单位区域”,标注与天线单位相同的附图标记U。另外,如图2的(a)和图2的(b)所示,在TFT基板101和缝隙基板201中,将由按二维排列的多个天线单位区域划定的区域称为“发送接收区域R1”,将发送接收区域R1以外的区域称为“非发送接收区域R2”。在非发送接收区域R2中设置端子部、驱动电路等。
图2的(a)是表示扫描天线1000中的TFT基板101的示意性俯视图。
在图示的例子中,从TFT基板101的法线方向观察时,发送接收区域R1是环状。非发送接收区域R2包括位于发送接收区域R1的中心部的第1非发送接收区域R2a和位于发送接收区域R1的周缘部的第2非发送接收区域R2b。发送接收区域R1的外径例如是200mm~1500mm,是根据通信量等设定的。
在TFT基板101的发送接收区域R1中设置有由电介质基板1支撑的多根栅极总线GL和多根源极总线SL,利用这些配线来规定天线单位区域U。天线单位区域U在发送接收区域R1中排列成例如同心圆状。天线单位区域U各自包括TFT和电连接到TFT的贴片电极。TFT的源极电极电连接到源极总线SL,TFT的栅极电极电连接到栅极总线GL。另外,TFT的漏极电极与贴片电极电连接。
在非发送接收区域R2(R2a、R2b)中以包围发送接收区域R1的方式配置有密封区域Rs。对密封区域Rs赋予密封材料(未图示)。密封材料使TFT基板101和缝隙基板201相互粘接,并且在这些基板101、201之间封入液晶。
在非发送接收区域R2中的密封区域Rs的外侧设置有栅极端子部GT、栅极驱动器GD、源极端子部ST以及源极驱动器SD。栅极总线GL各自经由栅极端子部GT连接到栅极驱动器GD。源极总线SL各自经由源极端子部ST连接到源极驱动器SD。此外,在该例中,源极驱动器SD和栅极驱动器GD形成于电介质基板1上,但这些驱动器中的一方或者双方也可以设置于另一电介质基板上。
在非发送接收区域R2中还设置有多个传输端子部PT。传输端子部PT与缝隙基板201的缝隙电极55(图2的(b))电连接。在本说明书中,将传输端子部PT与缝隙电极55的连接部称为“传输部”。如图所示,传输端子部PT(传输部)可以配置于密封区域Rs内。在该情况下,可以使用含有导电性粒子的树脂作为密封材料。由此,能使液晶封入TFT基板101与缝隙基板201之间,并且能确保传输端子部PT与缝隙基板201的缝隙电极55的电连接。在该例中,在第1非发送接收区域R2a和第2非发送接收区域R2b两者中均配置有传输端子部PT,但也可以仅配置于任意一者。
此外,传输端子部PT(传输部)也可以不配置于密封区域Rs内。例如也可以配置于非发送接收区域R2中的密封区域Rs的外侧。
图2的(b)是例示扫描天线1000中的缝隙基板201的示意性俯视图,示出缝隙基板201的液晶层LC侧的表面。
在缝隙基板201中,在电介质基板51上,跨发送接收区域R1和非发送接收区域R2形成有缝隙电极55。
在缝隙基板201的发送接收区域R1中,多个缝隙57配置于缝隙电极55。缝隙57与TFT基板101中的天线单位区域U对应配置。在图示的例子中,多个缝隙57为了构成径向线缝隙天线,而使在相互大致正交的方向上延伸的一对缝隙57排列成同心圆状。由于具有相互大致正交的缝隙,因此扫描天线1000能发送、接收圆偏振波。
缝隙电极55的端子部IT在非发送接收区域R2中设置有多个。端子部IT与TFT基板101的传输端子部PT(图2的(a))电连接。在该例中,端子部IT配置于密封区域Rs内,通过含有导电性粒子的密封材料与对应的传输端子部PT电连接。
另外,在第1非发送接收区域R2a中,供电销72配置于缝隙基板201的背面侧。微波通过供电销72进入由缝隙电极55、反射导电板65以及电介质基板51构成的波导301。供电销72连接到供电装置70。从排列有缝隙57的同心圆的中心进行供电。供电的方式可以是直接连结供电方式和电磁耦合方式中的任意一种,能采用公知的供电结构。
在图2的(a)和(b)中,示出了密封区域Rs以将包含发送接收区域R1的比较窄的区域包围的方式设置的例子,但不限于此。特别是,设置于发送接收区域R1的外侧的密封区域Rs也可以是以与发送接收区域R1之间具有一定距离以上的方式设置于例如电介质基板1和/或电介质基板51的边的近旁。当然,设置于非发送接收区域R2的例如端子部或驱动电路也可以形成于密封区域Rs的外侧(即,不存在液晶层的一侧)。通过在与发送接收区域R1相隔一定距离以上的位置形成密封区域Rs,由此,能够抑制受到密封材料(特别是固化性树脂)中包含的杂质(特别是离子性杂质)的影响而致使天线特性下降。
以下,参照附图更详细地说明扫描天线1000的各构成要素。
<TFT基板101的结构>
·天线单位区域U
图3的(a)和(b)分别是示意性地表示TFT基板101的天线单位区域U的截面图和俯视图。
天线单位区域U各自具备:电介质基板(未图示);TFT10,其支撑于电介质基板;第1绝缘层11,其覆盖TFT10;贴片电极15,其形成于第1绝缘层11上,电连接到TFT10;以及第2绝缘层17,其覆盖贴片电极15。TFT10例如配置于栅极总线GL和源极总线SL的交点近旁。
TFT10具备栅极电极3、岛状的半导体层5、配置于栅极电极3与半导体层5之间的栅极绝缘层4、源极电极7S以及漏极电极7D。TFT10的结构没有特别限定。在该例中,TFT10是具有底栅结构的沟道蚀刻型TFT。
栅极电极3电连接到栅极总线GL,由栅极总线GL供应扫描信号。源极电极7S电连接到源极总线SL,由源极总线SL供应数据信号。栅极电极3和栅极总线GL可以由相同导电膜(栅极用导电膜)形成。源极电极7S、漏极电极7D以及源极总线SL可以由相同导电膜(源极用导电膜)形成。栅极用导电膜和源极用导电膜例如是金属膜。在本说明书中,有时将使用栅极用导电膜形成的层(layer)称为“栅极金属层”,将使用源极用导电膜形成的层称为“源极金属层”。
半导体层5以隔着栅极绝缘层4与栅极电极3重叠的方式配置。在图示的例子中,在半导体层5上形成有源极接触层6S和漏极接触层6D。源极接触层6S和漏极接触层6D分别配置于半导体层5中的形成沟道的区域(沟道区域)的两侧。可以是,半导体层5为本征非晶硅(i-a-Si)层,源极接触层6S和漏极接触层6D为n+型非晶硅(n+-a-Si)层。
源极电极7S以与源极接触层6S接触的方式设置,并经由源极接触层6S连接到半导体层5。漏极电极7D以与漏极接触层6D接触的方式设置,并经由漏极接触层6D连接到半导体层5。
第1绝缘层11具有到达TFT10的漏极电极7D的接触孔CH1。
贴片电极15设置于第1绝缘层11上和接触孔CH1内,在接触孔CH1内与漏极电极7D接触。贴片电极15包含金属层。贴片电极15也可以是仅由金属层形成的金属电极。贴片电极15的材料也可以与源极电极7S和漏极电极7D相同。不过,贴片电极15中的金属层的厚度(在贴片电极15为金属电极的情况下是贴片电极15的厚度)设定为大于源极电极7S和漏极电极7D的厚度。贴片电极15中的金属层的厚度在由Al层形成的情况下例如设定为0.3μm以上。
可以使用与栅极总线GL相同的导电膜来设置CS总线CL。CS总线CL可以是以隔着栅极绝缘层4与漏极电极(或者漏极电极的延长部分)7D重叠的方式配置,构成以栅极绝缘层4为电介质层的辅助电容CS。
也可以在比栅极总线GL靠电介质基板侧形成有对准标记(例如金属层)21和覆盖对准标记21的基底绝缘膜2。关于对准标记21,在由1个玻璃基板制作例如m个TFT基板的情况下,若光掩模的个数为n个(n<m),则需要将各曝光工序分为多次进行。这样,在光掩模的个数(n个)比由1个玻璃基板1制作的TFT基板101的个数(m个)少时,用于光掩模的对准。对准标记21可省略。
在本实施方式中,在与源极金属层不同的层内形成贴片电极15。由此,能得到如下优点。
由于源极金属层通常是使用金属膜形成的,所以还可以考虑在源极金属层内形成贴片电极。但是,优选贴片电极是不阻碍电子的振动程度的低电阻,例如由厚度为0.3μm以上的比较厚的Al层形成。从天线性能的观点来看,优选厚的贴片电极。然而,虽也取决于TFT的构成,但当将具有例如超过1μm的厚度的贴片电极形成于源极金属层时,有时会产生无法得到期望的图案化精度的问题。例如,有时会产生无法以高精度控制源极电极和漏极电极的间隙(相当于TFT的沟道长度)的问题。对此,在本实施方式中,与源极金属层分开地形成贴片电极15,因此能独立地控制源极金属层的厚度和贴片电极15的厚度。因而能确保形成源极金属层时的控制性且形成希望厚度的贴片电极15。
在本实施方式中,能与源极金属层的厚度分开地以高自由度设定贴片电极15的厚度。此外,贴片电极15的尺寸无需如源极总线SL等那样被严格地控制,因此即使由于增厚贴片电极15而致使线宽度变动(与设计值的偏差)变大也不要紧。此外,并不排除贴片电极15的厚度与源极金属层的厚度相等的情况。
贴片电极15可以包含Cu层或者Al层作为主层。扫描天线的性能与贴片电极15的电阻相关,主层的厚度以能得到希望的电阻的方式设定。从电阻的观点来看,存在Cu层与Al层相比更能减小贴片电极15的厚度的可能性。
·栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT
图4的(a)~(c)分别是示意性地表示栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。
栅极端子部GT具备形成于电介质基板上的栅极总线GL、覆盖栅极总线GL的绝缘层、以及栅极端子用上部连接部19g。栅极端子用上部连接部19g在形成于绝缘层的接触孔CH2内与栅极总线GL接触。在该例中,覆盖栅极总线GL的绝缘层从电介质基板侧起包含栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17。栅极端子用上部连接部19g例如是由设置于第2绝缘层17上的透明导电膜形成的透明电极。
源极端子部ST具备形成于电介质基板上(在此为栅极绝缘层4上)的源极总线SL、覆盖源极总线SL的绝缘层、以及源极端子用上部连接部19s。源极端子用上部连接部19s在形成于绝缘层的接触孔CH3内与源极总线SL接触。在该例中,覆盖源极总线SL的绝缘层包含第1绝缘层11和第2绝缘层17。源极端子用上部连接部19s例如是由设置于第2绝缘层17上的透明导电膜形成的透明电极。
传输端子部PT具有形成于第1绝缘层11上的贴片连接部15p、覆盖贴片连接部15p的第2绝缘层17、以及传输端子用上部连接部19p。传输端子用上部连接部19p在形成于第2绝缘层17的接触孔CH4内与贴片连接部15p接触。贴片连接部15p是与贴片电极15由相同导电膜形成。传输端子用上部连接部(也称为上部透明电极。)19p例如是由设置于第2绝缘层17上的透明导电膜形成的透明电极。在本实施方式中,各端子部的上部连接部19g、19s以及19p由相同的透明导电膜形成。
在本实施方式中,有如下优点:能通过在形成了第2绝缘层17后的蚀刻工序同时形成各端子部的接触孔CH2、CH3、CH4。后述详细的制造工艺。
<TFT基板101的制造方法>
TFT基板101例如可用以下的方法来制造。图5是例示TFT基板101的制造工序的图。
首先,在电介质基板上形成金属膜(例如Ti膜),并对其进行图案化,从而形成对准标记21。作为电介质基板,例如能使用玻璃基板、具有耐热性的塑料基板(树脂基板)等。接着,以覆盖对准标记21的方式形成基底绝缘膜2。例如使用SiO2膜作为基底绝缘膜2。
接下来,在基底绝缘膜2上形成包含栅极电极3和栅极总线GL的栅极金属层。
栅极电极3可与栅极总线GL一体地形成。在此,在电介质基板上通过溅射法等形成未图示的栅极用导电膜(厚度:例如为50nm以上500nm以下)。接着,通过对栅极用导电膜进行图案化,得到栅极电极3和栅极总线GL。栅极用导电膜的材料没有特别限定。能适当地使用包含铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)、铜(Cu)等金属或其合金、或者其金属氮化物的膜。在此,形成将MoN(厚度:例如为50nm)、Al(厚度:例如为200nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜作为栅极用导电膜。
接着,以覆盖栅极金属层的方式形成栅极绝缘层4。栅极绝缘层4可通过CVD法等形成。能适当地使用氧化硅(SiO2)层、氮化硅(SiNx)层、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)层、氮化氧化硅(SiNxOy;x>y)层等作为栅极绝缘层4。栅极绝缘层4也可以具有层叠结构。在此,形成SiNx层(厚度:例如为410nm)作为栅极绝缘层4。
接着,在栅极绝缘层4上形成半导体层5和接触层。在此,将本征非晶硅膜(厚度:例如为125nm)和n+型非晶硅膜(厚度:例如为65nm)按该顺序形成并对其进行图案化,从而得到岛状的半导体层5和接触层。在半导体层5中使用的半导体膜不限于非晶硅膜。例如也可以形成氧化物半导体层作为半导体层5。在该情况下,可以不在半导体层5与源极/漏极电极之间设置接触层。
接着,在栅极绝缘层4上和接触层上形成源极用导电膜(厚度:例如为50nm以上500nm以下),并对其进行图案化,从而形成包含源极电极7S、漏极电极7D以及源极总线SL的源极金属层。此时,接触层也被蚀刻,形成相互分离的源极接触层6S和漏极接触层6D。
源极用导电膜的材料没有特别限定。能适当地使用包含铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)、铜(Cu)等金属或其合金、或者其金属氮化物的膜。在此,形成将MoN(厚度:例如为30nm)、Al(厚度:例如为200nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜作为源极用导电膜。此外,也可以取而代之,形成将Ti(厚度:例如为30nm)、MoN(厚度:例如为30nm)、Al(厚度:例如为200nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜作为源极用导电膜。
在此,例如用溅射法形成源极用导电膜,通过湿式蚀刻进行源极用导电膜的图案化(源极/漏极分离)。之后,例如通过干式蚀刻将接触层中的位于成为半导体层5的沟道区域的区域上的部分除去而形成间隙部,分离成源极接触层6S和漏极接触层6D。此时,在间隙部中,半导体层5的表面近旁也被蚀刻(过蚀刻)。
此外,例如在使用将Ti膜和Al膜按该顺序层叠而成的层叠膜作为源极用导电膜的情况下,也可以在使用例如磷酸醋酸硝酸水溶液以湿式蚀刻进行了Al膜的图案化之后,以干式蚀刻对Ti膜和接触层(n+型非晶硅层)6同时进行图案化。或者,也能一并对源极用导电膜和接触层进行蚀刻。但是,在同时对源极用导电膜或者其下层与接触层6进行蚀刻的情况下,有时难以控制基板整体的半导体层5的蚀刻量(间隙部的挖深量)的分布。相对于此,若如上述那样,通过分开的蚀刻工序进行源极/漏极分离与间隙部的形成,则能够更加容易地控制间隙部的蚀刻量。
接着,以覆盖TFT10的方式形成第1绝缘层11。在该例中,第1绝缘层11以与半导体层5的沟道区域接触的方式配置。另外,通过公知的光刻,在第1绝缘层11形成到达漏极电极7D的接触孔CH1。
第1绝缘层11例如可以是氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SiNx)膜、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)膜、氮化氧化硅(SiNxOy;x>y)膜等无机绝缘层。在此,例如通过CVD法形成厚度例如为330nm的SiNx层作为第1绝缘层11。
接着,在第1绝缘层11上和接触孔CH1内形成贴片用导电膜,并对其进行图案化。由此,在发送接收区域R1形成贴片电极15,在非发送接收区域R2形成贴片连接部15p。贴片电极15在接触孔CH1内与漏极电极7D接触。此外,在本说明书中,有时将由贴片用导电膜形成的、包含贴片电极15、贴片连接部15p的层称为“贴片金属层”。
可使用与栅极用导电膜或源极用导电膜同样的材料作为贴片用导电膜的材料。不过,贴片用导电膜设定为比栅极用导电膜和源极用导电膜厚。由此,通过减小贴片电极的片电阻,能降低贴片电极内的自由电子的振动转化为热的损耗。贴片用导电膜的合适厚度例如是0.3μm以上。若比其薄,则片电阻变成0.10Ω/sq以上,可能产生损耗变大的问题。贴片用导电膜的厚度例如为3μm以下,更优选为2μm以下。若比其厚,则有时会由于工艺中的热应力而产生基板的翘曲。若翘曲较大,则在量产工艺中,有时会发生输送故障、基板的缺损、或者基板的开裂等问题。
在此,形成将MoN(厚度:例如为50nm)、Al(厚度:例如为1000nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(MoN/Al/MoN)作为贴片用导电膜。此外,也可以取而代之,形成将Ti(厚度:例如为50nm)、MoN(厚度:例如为50nm)、Al(厚度:例如为2000nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(MoN/Al/MoN/Ti)。或者,还可以取而代之,形成将Ti(厚度:例如为50nm)、MoN(厚度:例如为50nm)、Al(厚度:例如为500nm)以及MoN(厚度:例如为50nm)按该顺序层叠而成的层叠膜(MoN/Al/MoN/Ti)。或者,还可以使用将Ti膜、Cu膜以及Ti膜按该顺序层叠而成的层叠膜(Ti/Cu/Ti)、或是将Ti膜和Cu膜按该顺序层叠而成的层叠膜(Cu/Ti)。
接着,在贴片电极15和第1绝缘层11上形成第2绝缘层(厚度:例如为100nm以上300nm以下)17。作为第2绝缘层17,没有特别限定,例如能适当地使用氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SiNx)膜、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)膜、氮化氧化硅(SiNxOy;x>y)膜等。在此,例如形成厚度为200nm的SiNx层作为第2绝缘层17。
之后,例如通过使用了氟系气体的干式蚀刻对无机绝缘膜(第2绝缘层17、第1绝缘层11以及栅极绝缘层4)一并进行蚀刻。在蚀刻中,贴片电极15、源极总线SL以及栅极总线GL作为蚀刻阻挡物发挥功能。由此,在第2绝缘层17、第1绝缘层11以及栅极绝缘层4形成到达栅极总线GL的接触孔CH2,在第2绝缘层17和第1绝缘层11形成到达源极总线SL的接触孔CH3。另外,在第2绝缘层17形成到达贴片连接部15p的接触孔CH4。
在该例中,由于对无机绝缘膜一并进行蚀刻,因此在所得到的接触孔CH2的侧壁,第2绝缘层17、第1绝缘层11以及栅极绝缘层4的侧面对齐,在接触孔CH3的侧壁,第2绝缘层17和第1绝缘层11的侧壁对齐。此外,在本说明书中,在接触孔内不同的2个以上的层的“侧面对齐”不仅包括这些层中的在接触孔内露出的侧面在垂直方向上齐平的情况,还包括连续地构成锥形等倾斜面的情况。这种构成例如是通过使用同一掩模对上述层进行蚀刻或者将1个层作为掩模来进行另1个层的蚀刻等而得到的。
接着,在第2绝缘层17上以及接触孔CH2、CH3、CH4内,例如通过溅射法形成透明导电膜(厚度:50nm以上200nm以下)。能够使用例如ITO(氧化铟锡)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化锌膜)等作为透明导电膜。在此,使用厚度例如是100nm的ITO膜作为透明导电膜。
接着,通过对透明导电膜进行图案化而形成栅极端子用上部连接部19g、源极端子用上部连接部19s以及传输端子用上部连接部19p。栅极端子用上部连接部19g、源极端子用上部连接部19s以及传输端子用上部连接部19p用于保护在各端子部露出的电极或配线。这样,得到栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT。
<缝隙基板201的结构>
接着,更具体地说明缝隙基板201的结构。
图6是示意性地表示缝隙基板201中的天线单位区域U和端子部IT的截面图。
缝隙基板201具备:具有表面和背面的电介质基板51、形成在电介质基板51的表面的第3绝缘层52、形成在第3绝缘层52上的缝隙电极55、以及覆盖缝隙电极55的第4绝缘层58。反射导电板65以隔着电介质层(空气层)54而与电介质基板51的背面相对的方式配置。缝隙电极55和反射导电板65作为波导301的壁发挥功能。
在发送接收区域R1中,在缝隙电极55形成有多个缝隙57。缝隙57是贯通缝隙电极55的开口。在该例中,在各天线单位区域U配置有1个缝隙57。
第4绝缘层58形成在缝隙电极55上和缝隙57内。第4绝缘层58的材料可以与第3绝缘层52的材料相同。通过用第4绝缘层58覆盖缝隙电极55,缝隙电极55与液晶层LC不会直接接触,因此能够提高可靠性。若缝隙电极55由Cu层形成,则Cu有时会溶出到液晶层LC。另外,若使用薄膜沉积技术由Al层形成缝隙电极55,则有时Al层会含有孔隙。第4绝缘层58能够防止液晶材料侵入到Al层的孔隙中。此外,若通过将铝箔利用粘接材料贴附于电介质基板51而对Al层进行图案化,来制作缝隙电极55,则能够避免孔隙的问题。
缝隙电极55包含Cu层、Al层等主层55M。缝隙电极55也可以具有包含主层55M以及以夹着主层55M的方式配置的上层55U和下层55L的层叠结构。主层55M的厚度根据材料并考虑表皮效应而进行设定,例如可以为2μm以上30μm以下。主层55M的厚度典型地大于上层55U和下层55L的厚度。
在图示的例子中,主层55M为Cu层,上层55U和下层55L为Ti层。通过在主层55M与第3绝缘层52之间配置下层55L,能够提高缝隙电极55与第3绝缘层52的贴紧性。另外,通过设置上层55U,能够抑制主层55M(例如Cu层)的腐蚀。
反射导电板65构成波导301的壁,因此优选具有表皮深度的3倍以上、优选为5倍以上的厚度。反射导电板65例如能够使用通过切削而制作出的厚度为几mm的铝板、铜板等。
在非发送接收区域R2设置有端子部IT。端子部IT具备缝隙电极55、覆盖缝隙电极55的第4绝缘层58、以及上部连接部60。第4绝缘层58具有到达缝隙电极55的开口。上部连接部60在开口内与缝隙电极55接触。在本实施方式中,端子部IT配置在密封区域Rs内,并通过含有导电性粒子的密封树脂而与TFT基板中的传输端子部连接(传输部)。
·传输部
图7是用于说明将TFT基板101的传输端子部PT与缝隙基板201的端子部IT连接的传输部的示意性截面图。在图7中,对与图1~图4同样的构成要素标注相同的附图标记。
在传输部中,端子部IT的上部连接部60与TFT基板101中的传输端子部PT的传输端子用上部连接部19p电连接。在本实施方式中,将上部连接部60与传输端子用上部连接部19p经由包含导电性珠71的树脂(密封树脂)73(有时也称为“密封部73”。)连接。
上部连接部60、19p均为ITO膜、IZO膜等透明导电层,有时在其表面形成氧化膜。在形成了氧化膜时,无法确保透明导电层彼此的电连接,接触电阻有可能变高。而在本实施方式中,由于经由包含导电性珠(例如Au珠)71的树脂使这些透明导电层粘接,因此即使形成有表面氧化膜,导电性珠也会将表面氧化膜刺破(贯通),从而能够抑制接触电阻的增大。导电性珠71也可以不仅贯通表面氧化膜,还贯通作为透明导电层的上部连接部60、19p,而与贴片连接部15p和缝隙电极55直接接触。
传输部既可以配置于扫描天线1000的中心部和周缘部(即,从扫描天线1000的法线方向观看时的环状的发送接收区域R1的内侧和外侧)这两者,也可以仅配置于任意一者。传输部既可以配置在将液晶封入的密封区域Rs内,也可以配置在密封区域Rs的外侧(与液晶层相反的一侧)。
<缝隙基板201的制造方法>
缝隙基板201例如可用以下的方法制造。
首先,在电介质基板上形成第3绝缘层(厚度:例如为200nm)52。能够使用玻璃基板、树脂基板等相对于电磁波的透射率高的(介电常数εM和介电损耗tanδM小的)基板作为电介质基板。为了抑制电磁波的衰减,优选电介质基板较薄。例如,也可以在玻璃基板的表面通过后述的工艺形成缝隙电极55等构成要素之后,从背面侧使玻璃基板薄板化。由此,能够将玻璃基板的厚度降低到例如500μm以下。
在使用树脂基板作为电介质基板的情况下,既可以将TFT等构成要素直接形成在树脂基板上,也可以使用转印法将其形成在树脂基板上。若利用转印法,则例如在玻璃基板上形成树脂膜(例如聚酰亚胺膜),并在树脂膜上通过后述的工艺形成构成要素之后,使形成有构成要素的树脂膜与玻璃基板分离。通常,与玻璃相比,树脂的介电常数εM和介电损耗tanδM较小。树脂基板的厚度例如为3μm~300μm。除聚酰亚胺之外,例如也能够使用液晶高分子作为树脂材料。
作为第3绝缘层52,没有特别限定,例如能适当地使用氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SiNx)膜、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)膜、氮化氧化硅(SiNxOy;x>y)膜等。
接着,在第3绝缘层52之上形成金属膜,并对其进行图案化,由此得到具有多个缝隙57的缝隙电极55。作为金属膜,可以使用厚度为2μm~5μm的Cu膜(或者Al膜)。在此,使用将Ti膜、Cu膜以及Ti膜按该顺序层叠而成的层叠膜。此外,也可以取而代之,形成将Ti(厚度:例如为50nm)和Cu(厚度:例如为5000nm)按该顺序层叠而成的层叠膜。
之后,在缝隙电极55上和缝隙57内形成第4绝缘层58(厚度:例如为100nm或200nm)。第4绝缘层58的材料可以与第3绝缘层的材料相同。之后,在非发送接收区域R2中,在第4绝缘层58形成到达缝隙电极55的开口部。
接着,在第4绝缘层58上和第4绝缘层58的开口部内形成透明导电膜,并对其进行图案化,从而形成在开口部内与缝隙电极55接触的上部连接部60。由此,得到端子部IT。
<TFT10的材料和结构>
在本实施方式中,使用将半导体层5设为活性层的TFT作为配置于各像素的开关元件。半导体层5并不限于非晶硅层,也可以是多晶硅层、氧化物半导体层。
在使用氧化物半导体层的情况下,氧化物半导体层所包含的氧化物半导体既可以是非晶质氧化物半导体,也可以是具有结晶质部分的结晶质氧化物半导体。作为结晶质氧化物半导体,可举出多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体、c轴与层面大致垂直取向的结晶质氧化物半导体等。
氧化物半导体层也可以具有两层以上的层叠结构。在氧化物半导体层具有层叠结构的情况下,氧化物半导体层可以包含非晶质氧化物半导体层和结晶质氧化物半导体层。或者,也可以包含结晶结构不同的多个结晶质氧化物半导体层。另外,也可以包含多个非晶质氧化物半导体层。在氧化物半导体层具有包含上层和下层的双层结构的情况下,优选上层所包含的氧化物半导体的能隙大于下层所包含的氧化物半导体的能隙。但是,在上述层的能隙之差比较小的情况下,下层的氧化物半导体的能隙也可以大于上层的氧化物半导体的能隙。
非晶质氧化物半导体和上述各结晶质氧化物半导体的材料、结构、成膜方法、具有层叠结构的氧化物半导体层的构成等例如记载于特开2014-007399号公报。为了参考,在本说明书中引用特开2014-007399号公报的全部公开内容。
氧化物半导体层可以包含例如In、Ga以及Zn中的至少一种金属元素。在本实施方式中,氧化物半导体层包含例如In-Ga-Zn-O系的半导体(例如氧化铟镓锌)。在此,In-Ga-Zn-O系的半导体为In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)的三元系氧化物,In、Ga以及Zn的比例(组成比)并无特别限定,例如能够包括In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等。这种氧化物半导体层可由包含In-Ga-Zn-O系的半导体的氧化物半导体膜形成。
In-Ga-Zn-O系的半导体既可以是非晶质,也可以是结晶质。作为结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体,优选c轴与层面大致垂直取向的结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体。
此外,结晶质In-Ga-Zn-O系的半导体的结晶结构例如公开于上述的特开2014-007399号公报、特开2012-134475号公报、特开2014-209727号公报等。为了进行参考,在本说明书中引用特开2012-134475号公报和特开2014-209727号公报的全部公开内容。具有In-Ga-Zn-O系半导体层的TFT具有高迁移率(与a-SiTFT相比超过20倍)和低漏电流(与a-SiTFT相比不到百分之一),因此适于用作驱动TFT(例如设置于非发送接收区域的驱动电路所包含的TFT)和设置于各天线单位区域的TFT。
氧化物半导体层也可以包含其它氧化物半导体来代替In-Ga-Zn-O系半导体。例如可以包含In-Sn-Zn-O系半导体(例如In2O3-SnO2-ZnO;InSnZnO)。In-Sn-Zn-O系半导体为In(铟)、Sn(锡)以及Zn(锌)的三元系氧化物。或者,氧化物半导体层也可以包含In-Al-Zn-O系半导体、In-Al-Sn-Zn-O系半导体、Zn-O系半导体、In-Zn-O系半导体、Zn-Ti-O系半导体、Cd-Ge-O系半导体、Cd-Pb-O系半导体、CdO(氧化镉)、Mg-Zn-O系半导体、In-Ga-Sn-O系半导体、In-Ga-O系半导体、Zr-In-Zn-O系半导体、Hf-In-Zn-O系半导体、Al-Ga-Zn-O系半导体、Ga-Zn-O系半导体等。
在图3所示的例子中,TFT10是具有底栅结构的沟道蚀刻型TFT。在“沟道蚀刻型TFT”中,在沟道区域上没有形成蚀刻阻挡层,源极和漏极电极的沟道侧的端部下表面以与半导体层的上表面接触的方式配置。沟道蚀刻型TFT例如通过在半导体层上形成源极/漏极电极用导电膜,并进行源极/漏极分离而形成。在源极/漏极分离工序中,有时沟道区域的表面部分会被蚀刻。
此外,TFT10也可以是在沟道区域上形成有蚀刻阻挡层的蚀刻阻挡型TFT。在蚀刻阻挡型TFT中,源极和漏极电极的沟道侧的端部下表面例如位于蚀刻阻挡层上。蚀刻阻挡型TFT例如通过在形成将半导体层中的成为沟道区域的部分覆盖的蚀刻阻挡层之后,在半导体层和蚀刻阻挡层上形成源极/漏极电极用的导电膜,进行源极/漏极分离而形成。
另外,TFT10具有源极和漏极电极与半导体层的上表面接触的顶部接触结构,但源极和漏极电极也可以是以与半导体层的下表面接触的方式配置(底部接触结构)。而且,TFT10既可以是在半导体层的电介质基板侧具有栅极电极的底栅结构,也可以是在半导体层的上方具有栅极电极的顶栅结构。
(第2实施方式)
参照附图说明第2实施方式的扫描天线。本实施方式的扫描天线中的TFT基板与图2所示的TFT基板101的不同之处在于,成为各端子部的上部连接部的透明导电层设置于TFT基板中的第1绝缘层与第2绝缘层之间。
图8的(a)~(c)分别是表示本实施方式中的TFT基板102的栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。对与图4同样的构成要素标注相同的附图标记,并省略说明。此外,天线单位区域U的截面结构与上述的实施方式(图3)相同,因此省略图示和说明。
本实施方式的栅极端子部GT具备形成于电介质基板上的栅极总线GL、覆盖栅极总线GL的绝缘层、以及栅极端子用上部连接部19g。栅极端子用上部连接部19g在形成于绝缘层的接触孔CH2内与栅极总线GL接触。在该例中,覆盖栅极总线GL的绝缘层包含栅极绝缘层4和第1绝缘层11。在栅极端子用上部连接部19g和第1绝缘层11上形成有第2绝缘层17。第2绝缘层17具有将栅极端子用上部连接部19g的一部分露出的开口部18g。在该例中,第2绝缘层17的开口部18g也可以以将整个接触孔CH2露出的方式配置。
源极端子部ST具备形成于电介质基板上(在此为栅极绝缘层4上)的源极总线SL、覆盖源极总线SL的绝缘层、以及源极端子用上部连接部19s。源极端子用上部连接部19s在形成于绝缘层的接触孔CH3内与源极总线SL接触。在该例中,覆盖源极总线SL的绝缘层仅包含第1绝缘层11。第2绝缘层17延伸设置于源极端子用上部连接部19s和第1绝缘层11上。第2绝缘层17具有将源极端子用上部连接部19s的一部分露出的开口部18s。第2绝缘层17的开口部18s也可以以将整个接触孔CH3露出的方式配置。
传输端子部PT具有:源极连接配线7p,其与源极总线SL由相同导电膜(源极用导电膜)形成;第1绝缘层11,其延伸设置于源极连接配线7p上;以及传输端子用上部连接部19p和贴片连接部15p,它们形成于第1绝缘层11上。
在第1绝缘层11设置有将源极连接配线7p露出的接触孔CH5和接触孔CH6。传输端子用上部连接部19p配置于第1绝缘层11上和接触孔CH5内,并在接触孔CH5内与源极连接配线7p接触。贴片连接部15p配置于第1绝缘层11上和接触孔CH6内,并在接触孔CH6内与源极连接配线7p接触。传输端子用上部连接部19p是由透明导电膜形成的透明电极。贴片连接部15p是与贴片电极15由相同导电膜形成。此外,各端子部的上部连接部19g、19s以及19p也可以由相同的透明导电膜形成。
第2绝缘层17延伸设置于传输端子用上部连接部19p、贴片连接部15p以及第1绝缘层11上。第2绝缘层17具有将传输端子用上部连接部19p的一部分露出的开口部18p。在该例中,第2绝缘层17的开口部18p以将整个接触孔CH5露出的方式配置。另一方面,贴片连接部15p被第2绝缘层17覆盖。
这样,在本实施方式中,通过形成于源极金属层的源极连接配线7p将传输端子部PT的传输端子用上部连接部19p与贴片连接部15p电连接。虽未图示,但与上述的实施方式同样地,传输端子用上部连接部19p通过含有导电性粒子的密封树脂与缝隙基板201中的缝隙电极连接。
在上述的实施方式中,在第2绝缘层17的形成之后,一并形成深度不同的接触孔CH1~CH4。例如在栅极端子部GT上,蚀刻比较厚的绝缘层(栅极绝缘层4、第1绝缘层11以及第2绝缘层17),而在传输端子部PT,仅蚀刻第2绝缘层17。因此,成为浅的接触孔的基底的导电膜(例如贴片电极用导电膜)在蚀刻时可能受到大的损伤。
而在本实施方式中,在形成第2绝缘层17之前形成接触孔CH1~CH3、CH5、CH6。这些接触孔仅形成于第1绝缘层11或者形成于第1绝缘层11和栅极绝缘层4的层叠膜,因此与上述的实施方式相比,能减小一并形成的接触孔的深度的差。因而,能减小对成为接触孔的基底的导电膜的损伤。特别是,在贴片电极用导电膜中使用Al膜的情况下,若使ITO膜与Al膜直接接触,则无法得到良好的接触,所以有时在Al膜的上层形成MoN层等盖层。在这种情况下,不需要考虑蚀刻时的损伤而增大盖层的厚度,因此是有利的。
<TFT基板102的制造方法>
例如用如下方法制造TFT基板102。图9是例示TFT基板102的制造工序的图。此外,以下在各层的材料、厚度、形成方法等与上述的TFT基板101相同的情况下省略说明。
首先,用与TFT基板102同样的方法在电介质基板上形成对准标记、基底绝缘层、栅极金属层、栅极绝缘层、半导体层、接触层以及源极金属层,得到TFT。在形成源极金属层的工序中,由源极用导电膜形成源极和漏极电极、源极总线以及源极连接配线7p。
接着,以覆盖源极金属层的方式形成第1绝缘层11。之后,一并蚀刻第1绝缘层11和栅极绝缘层4,形成接触孔CH1~CH3、CH5、CH6。在蚀刻中,源极总线SL和栅极总线GL作为蚀刻阻挡物发挥功能。由此,在发送接收区域R1中,在第1绝缘层11形成到达TFT的漏极电极的接触孔CH1。另外,在非发送接收区域R2中,在第1绝缘层11和栅极绝缘层4形成到达栅极总线GL的接触孔CH2、在第1绝缘层11形成到达源极总线SL的接触孔CH3和到达源极连接配线7p的接触孔CH5、CH6。可以将接触孔CH5配置于密封区域Rs,将接触孔CH6配置于密封区域Rs的外侧。或者也可以将两者均配置于密封区域Rs的外部。
接着,在第1绝缘层11上和接触孔CH1~CH3、CH5、CH6形成透明导电膜,并对其进行图案化。由此,形成在接触孔CH2内与栅极总线GL接触的栅极端子用上部连接部19g、在接触孔CH3内与源极总线SL接触的源极端子用上部连接部19s、以及在接触孔CH5内与源极连接配线7p接触的传输端子用上部连接部19p。
接着,在第1绝缘层11上、在栅极端子用上部连接部19g、源极端子用上部连接部19s、传输端子用上部连接部19p上、以及在接触孔CH1、CH6内形成贴片电极用导电膜,并进行图案化。由此,在发送接收区域R1形成在接触孔CH1内与漏极电极7D接触的贴片电极15,在非发送接收区域R2形成在接触孔CH6内与源极连接配线7p接触的贴片连接部15p。可以通过湿式蚀刻进行贴片电极用导电膜的图案化。在此,使用能增大透明导电膜(ITO等)与贴片电极用导电膜(例如Al膜)的蚀刻选择比的蚀刻剂。由此,在贴片电极用导电膜的图案化时,能够使透明导电膜作为蚀刻阻挡物发挥功能。源极总线SL、栅极总线GL以及源极连接配线7p中的在接触孔CH2、CH3、CH5露出的部分被蚀刻阻挡物(透明导电膜)覆盖,因此不会被蚀刻。
接下来,形成第2绝缘层17。之后,例如通过使用氟系气体的干式蚀刻进行第2绝缘层17的图案化。由此,在第2绝缘层17设置将栅极端子用上部连接部19g露出的开口部18g、将源极端子用上部连接部19s露出的开口部18s以及将传输端子用上部连接部19p露出的开口部18p。这样,得到TFT基板102。
(第3实施方式)
参照附图说明第3实施方式的扫描天线。本实施方式的扫描天线中的TFT基板与图8所示的TFT基板102的不同之处在于,不将包括透明导电膜的上部连接部设置于传输端子部。
图10的(a)~(c)分别是表示本实施方式的TFT基板103的栅极端子部GT、源极端子部ST以及传输端子部PT的截面图。对与图8同样的构成要素标注相同的附图标记,并省略说明。此外,天线单位区域U的结构与上述的实施方式(图3)相同,因此省略图示和说明。
栅极端子部GT和源极端子部ST的结构与图8所示的TFT基板102的栅极端子部和源极端子部的结构相同。
传输端子部PT具有形成于第1绝缘层11上的贴片连接部15p和层叠于贴片连接部15p上的保护导电层23。第2绝缘层17延伸设置于保护导电层23上,并具有将保护导电层23的一部分露出的开口部18p。另一方面,贴片电极15被第2绝缘层17覆盖。
<TFT基板103的制造方法>
例如用如下方法制造TFT基板103。图11是例示TFT基板103的制造工序的图。此外,以下在各层的材料、厚度、形成方法等与上述的TFT基板101相同的情况下省略说明。
首先,用与TFT基板101同样的方法在电介质基板上形成对准标记、基底绝缘层、栅极金属层、栅极绝缘层、半导体层、接触层以及源极金属层,得到TFT。
接着,以覆盖源极金属层的方式形成第1绝缘层11。之后,一并蚀刻第1绝缘层11和栅极绝缘层4,形成接触孔CH1~CH3。在蚀刻中,源极总线SL和栅极总线GL作为蚀刻阻挡物发挥功能。由此,在第1绝缘层11形成到达TFT的漏极电极的接触孔CH1,并且在第1绝缘层11和栅极绝缘层4形成到达栅极总线GL的接触孔CH2,在第1绝缘层11形成到达源极总线SL的接触孔CH3。不在形成传输端子部的区域形成接触孔。
接着,在第1绝缘层11上和接触孔CH1、CH2、CH3内形成透明导电膜,并对其进行图案化。由此,形成在接触孔CH2内与栅极总线GL接触的栅极端子用上部连接部19g、以及在接触孔CH3内与源极总线SL接触的源极端子用上部连接部19s。在形成传输端子部的区域,透明导电膜被除去。
接着,在第1绝缘层11上、栅极端子用上部连接部19g和源极端子用上部连接部19s上、以及接触孔CH1内形成贴片电极用导电膜,并进行图案化。由此,在发送接收区域R1形成在接触孔CH1内与漏极电极7D接触的贴片电极15,在非发送接收区域R2形成贴片连接部15p。与上述的实施方式同样地,在贴片电极用导电膜的图案化中使用能确保透明导电膜(ITO等)与贴片电极用导电膜的蚀刻选择比的蚀刻剂。
接下来,在贴片连接部15p上形成保护导电层23。能使用Ti层、ITO层以及IZO(铟锌氧化物)层等(厚度:例如为50nm以上100nm以下)作为保护导电层23。在此,使用Ti层(厚度:例如为50nm)作为保护导电层23。此外,也可以将保护导电层形成于贴片电极15之上。
接着,形成第2绝缘层17。之后,例如通过使用氟系气体的干式蚀刻进行第2绝缘层17的图案化。由此,在第2绝缘层17设置将栅极端子用上部连接部19g露出的开口部18g、将源极端子用上部连接部19s露出的开口部18s、以及将保护导电层23露出的开口部18p。这样,得到TFT基板103。
<缝隙基板203的结构>
图12是用于说明本实施方式的将TFT基板103的传输端子部PT与缝隙基板203的端子部IT连接的传输部的示意性截面图。在图12中,对与上述的实施方式同样的构成要素标注相同的附图标记。
首先,说明本实施方式的缝隙基板203。缝隙基板203具备电介质基板51、形成于电介质基板51的表面的第3绝缘层52、形成于第3绝缘层52上的缝隙电极55、以及覆盖缝隙电极55的第4绝缘层58。反射导电板65以隔着电介质层(空气层)54而与电介质基板51的背面相对的方式配置。缝隙电极55和反射导电板65作为波导301的壁发挥功能。
缝隙电极55具有将Cu层或Al层设为主层55M的层叠结构。在发送接收区域R1中,在缝隙电极55形成有多个缝隙57。发送接收区域R1中的缝隙电极55的结构与参照图6说明的上述的缝隙基板201的结构相同。
在非发送接收区域R2设置有端子部IT。在端子部IT中,在第4绝缘层58设置有将缝隙电极55的表面露出的开口。缝隙电极55的露出的区域成为接触面55c。这样,在本实施方式中,缝隙电极55的接触面55c未被第4绝缘层58覆盖。
在传输部中,经由包含导电性珠71的树脂(密封树脂)将TFT基板103中的覆盖贴片连接部15p的保护导电层23与缝隙基板203中的缝隙电极55的接触面55c连接。
本实施方式的传输部与上述的实施方式同样地,既可以配置于扫描天线的中心部和周缘部这两者,也可以仅配置于任意一者。另外,既可以配置于密封区域Rs内,也可以配置于密封区域Rs的外侧(与液晶层相反的一侧)。
在本实施方式中,不在传输端子部PT和端子部IT的接触面设置透明导电膜。因此,能够使保护导电层23与缝隙基板203的缝隙电极55经由含有导电性粒子的密封树脂连接。
另外,在本实施方式中,与第1实施方式(图3和图4)相比,一并形成的接触孔的深度的差较小,因此能降低对成为接触孔的基底的导电膜的损伤。
<缝隙基板203的制造方法>
如下制造缝隙基板203。各层的材料、厚度以及形成方法与缝隙基板201相同,因此省略说明。
首先,用与缝隙基板201相同的方法在电介质基板上形成第3绝缘层52和缝隙电极55,在缝隙电极55形成多个缝隙57。接着,在缝隙电极55上和缝隙内形成第4绝缘层58。之后,为了将缝隙电极55的成为接触面的区域露出而在第4绝缘层58设置开口部18p。这样,制造缝隙基板203。
<内部加热器结构>
如上所述,优选在天线的天线单位中使用的液晶材料的介电各向异性ΔεM大。但是,介电各向异性ΔεM大的液晶材料(向列液晶)的粘度大,存在响应速度慢的问题。特别是,当温度降低时,粘度上升。移动体(例如船舶、飞机、汽车)所搭载的扫描天线的环境温度会发生变动。因而,优选能将液晶材料的温度调整为某程度以上、例如30℃以上、或者45℃以上。优选设定温度以向列液晶材料的粘度成为大致10cP(厘泊)以下的方式设定。
优选本发明的实施方式的扫描天线除了具有上述的结构以外,还具有内部加热器结构。优选将利用焦耳热的电阻加热方式的加热器作为内部加热器。作为加热器用电阻膜的材料,没有特别限定,例如能使用ITO、IZO等电阻率比较高的导电材料。另外,为了调整电阻值,也可以用金属(例如镍铬合金、钛、铬、白金、镍、铝、铜)的细线、丝网来形成电阻膜。还能够使用ITO、IZO等的细线、丝网。只要根据所要求的发热量设定电阻值即可。
例如,为了在直径为340mm的圆的面积(约90,000mm2)中以100V交流(60Hz)将电阻膜的发热温度设为30℃,只要将电阻膜的电阻值设为139Ω、将电流设为0.7A、将功率密度设为800W/m2即可。为了在相同的面积中以100V交流(60Hz)将电阻膜的发热温度设为45℃,只要将电阻膜的电阻值设为82Ω、将电流设为1.2A、将功率密度设为1350W/m2即可。
加热器用电阻膜只要不影响扫描天线的动作就可以设置于任意的部位,但为了对液晶材料高效地进行加热,优选设置在液晶层的附近。例如可以像图13的(a)所示的TFT基板104那样,在电介质基板1的大致整个面形成电阻膜68。图13的(a)是具有加热器用电阻膜68的TFT基板104的示意性俯视图。电阻膜68例如被图3所示的基底绝缘膜2覆盖。基底绝缘膜2形成为具有足够的绝缘耐压。
优选电阻膜68具有开口部68a、68b以及68c。当TFT基板104与缝隙基板被贴合时,缝隙57位于与贴片电极15相对的位置。此时,为了在从缝隙57的边缘起距离为d的周围不存在电阻膜68,而配置开口部68a。d例如是0.5mm。另外,优选在辅助电容CS的下部也配置开口部68b,在TFT的下部也配置开口部68c。
此外,天线单位U的尺寸例如是4mm×4mm。另外,如图13的(b)所示,例如缝隙57的宽度s2是0.5mm,缝隙57的长度s1是3.3mm,缝隙57的宽度方向的贴片电极15的宽度p2是0.7mm,缝隙的长度方向的贴片电极15的宽度p1是0.5mm。此外,天线单位U、缝隙57以及贴片电极15的尺寸、形状、配置关系等不限于图13的(a)和(b)所示的例子。
为了进一步降低来自加热器用电阻膜68的电场的影响,也可以形成屏蔽导电层。屏蔽导电层例如在基底绝缘膜2之上形成于电介质基板1的几乎整个面。在屏蔽导电层中,虽然不需要像电阻膜68那样设置开口部68a、68b,但优选设置开口部68c。屏蔽导电层例如由铝层形成,并设为接地电位。
另外,为了能对液晶层均匀地进行加热,优选使电阻膜的电阻值具有分布。优选在液晶层的温度分布中,最高温度-最低温度(温度不匀)例如为15℃以下。当温度不匀超过15℃时,有时会发生如下缺陷:相位差调制在面内不匀,无法形成良好的波束。另外,当液晶层的温度接近Tni点(例如125℃)时,ΔεM会变小,因此并不优选。
参照图14的(a)、(b)和图15的(a)~(c)说明电阻膜的电阻值的分布。在图14的(a)、(b)和图15的(a)~(c)中,示出电阻加热结构80a~80e的示意性结构与电流的分布。电阻加热结构具备电阻膜和加热器用端子。
图14的(a)所示的电阻加热结构80a具有第1端子82a和第2端子84a以及连接到它们的电阻膜86a。第1端子82a配置于圆的中心,第2端子84a沿着整个圆周配置。在此,圆与发送接收区域R1对应。当对第1端子82a与第2端子84a之间供应直流电压时,例如电流IA从第1端子82a以辐射状向第2端子84a流动。因而,电阻膜86a即使是面内的电阻值恒定,也能均匀地发热。当然,电流的流动方向也可以是从第2端子84a朝向第1端子82a的方向。
在图14的(b)中,电阻加热结构80b具有第1端子82b、第2端子84b以及连接到它们的电阻膜86b。第1端子82b和第2端子84b沿着圆周相互相邻配置。为了使由在电阻膜86b中的第1端子82b与第2端子84b之间流动的电流IA产生的每单位面积的发热量保持恒定,电阻膜86b的电阻值具有面内分布。电阻膜86b的电阻值的面内分布例如在用细线构成电阻膜86的情况下,只要以细线的粗细、细线的密度进行调整即可。
图15的(a)所示的电阻加热结构80c具有第1端子82c、第2端子84c以及连接到它们的电阻膜86c。第1端子82c沿着圆的上侧半个圆周配置,第2端子84c沿着圆的下侧半个圆周配置。例如用在第1端子82c与第2端子84c之间上下延伸的细线构成电阻膜86c的情况下,为了使电流IA的每单位面积的发热量在面内保持恒定,例如将中央附近的细线的粗细、密度调高。
图15的(b)所示的电阻加热结构80d具有第1端子82d、第2端子84d以及连接到它们的电阻膜86d。第1端子82d和第2端子84d分别以沿着圆的直径在上下方向、左右方向延伸的方式设置。在图中虽然进行了简化,但第1端子82d与第2端子84d是相互绝缘的。
另外,图15的(c)所示的电阻加热结构80e具有第1端子82e、第2端子84e以及连接到它们的电阻膜86e。电阻加热结构80e与电阻加热结构80d不同,第1端子82e和第2端子84e均具有从圆的中心向上下左右四个方向延伸的四个部分。相互成90度的第1端子82e的部分与第2端子84e的部分配置成电流IA顺时针流动。
在电阻加热结构80d和电阻加热结构80e的任意1个中,为了使每单位面积的发热量在面内保持均匀,均以离圆周越近电流IA越多、例如加粗离圆周近的一侧的细线、并提高密度的方式进行调整。
这种内部加热器结构例如可以检测扫描天线的温度并在低于预先设定的温度时自动动作。当然,也可以响应使用者的操作而动作。
<外部加热器结构>
本发明的实施方式的扫描天线也可以具有外部加热器结构来代替上述的内部加热器结构,或者不仅具有内部加热器结构还具有外部加热器结构。作为外部加热器,能够使用公知的各种加热器,但优选利用焦耳热的电阻加热方式的加热器。将加热器中的发热的部分称为加热部。以下,说明将电阻膜用作加热部的例子。以下,电阻膜也用附图标记68表示。
例如,如图16的(a)和(b)所示的液晶面板100Pa或者100Pb那样,优选配置加热器用电阻膜68。在此,液晶面板100Pa和100Pb具有图1所示的扫描天线1000的TFT基板101、缝隙基板201、以及设置在它们之间的液晶层LC,而且在TFT基板101的外侧具有包含电阻膜68的电阻加热结构。虽然也可以将电阻膜68形成在TFT基板101的电介质基板1的液晶层LC侧,但TFT基板101的制造工艺会复杂化,因此优选将其配置在TFT基板101的外侧(与液晶层LC相反的一侧)。
图16的(a)所示的液晶面板100Pa具有:加热器用电阻膜68,其形成于TFT基板101的电介质基板1的外侧的表面;以及保护层69a,其覆盖加热器用电阻膜68。也可以将保护层69a省略。扫描天线例如收纳于塑料制的壳体,因此用户不会直接接触到电阻膜68。
电阻膜68能够例如使用公知的薄膜沉积技术(例如溅射法、CVD法)、涂布法或者印刷法形成于电介质基板1的外侧的表面。电阻膜68根据需要被图案化。例如通过光刻工艺进行图案化。
作为加热器用电阻膜68的材料,如关于内部加热器结构前述的那样,没有特别限定,例如能使用ITO、IZO等电阻率比较高的导电材料。另外,为了调整电阻值,也可以通过金属(例如镍铬合金、钛、铬、白金、镍、铝、铜)的细线、丝网形成电阻膜68。还能够使用ITO、IZO等的细线、丝网。只要根据所要求的发热量设定电阻值即可。
保护层69a由绝缘材料形成,并以覆盖电阻膜68的方式形成。可以是将电阻膜68图案化,并在电介质基板1露出的部分不形成保护层69a。对电阻膜68如后述的那样以不使天线的性能下降的方式进行图案化。在由于存在形成保护层69a的材料而会致使天线的性能下降的情况下,与电阻膜68同样地,优选使用被图案化的保护层69a。
保护层69a可以通过湿式工艺、干式工艺的任意一种工艺形成。例如,通过对形成有电阻膜68的电介质基板1的表面赋予液状的固化性树脂(或者树脂的前体)或者溶液之后,使固化性树脂固化而形成。液状的树脂或者树脂的溶液通过各种涂布法(例如使用缝隙式涂布机、旋涂机、喷雾器)或者各种印刷法,以成为规定的厚度的方式被赋予到电介质基板1的表面。之后,根据树脂的种类,进行室温固化、加热固化或者光固化,由此能够由绝缘性树脂膜形成保护层69a。绝缘性树脂膜例如可通过光刻工艺进行图案化。
作为形成保护层69a的材料,能够适宜使用固化性树脂材料。固化性树脂材料包含热固化型和光固化型。另外,热固化型包含热交联型和热聚合型。
作为热交联型的树脂材料,例如可举出环氧系化合物(例如环氧树脂)与胺系化合物的组合、环氧系化合物与酰肼系化合物的组合、环氧系化合物与醇系化合物(例如包括酚醛树脂)的组合、环氧系化合物与羧酸系化合物(例如包括酸酐)的组合、异氰酸酯系化合物与胺系化合物的组合、异氰酸酯系化合物与酰肼系化合物的组合、异氰酸酯系化合物与醇系化合物的组合(例如包括氨基甲酸酯树脂)、异氰酸酯系化合物与羧酸系化合物的组合。另外,作为阳离子聚合型粘接材料,例如可举出环氧系化合物与阳离子聚合引发剂的组合(代表性的阳离子聚合引发剂、芳香族锍盐)。作为自由基聚合型的树脂材料,例如可举出各种丙烯酸、甲基丙烯酸、氨基甲酸酯改性丙烯酸(甲基丙烯酸)树脂等包含乙烯基的单体和/或低聚物与自由基聚合引发剂的组合(代表性的自由基聚合引发剂:偶氮系化合物(例如AIBN(偶氮二异丁腈))),作为开环聚合型的树脂材料,例如可举出环氧乙烷系化合物、乙烯亚胺系化合物、硅氧烷系化合物。除此之外,能够使用马来酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂与胺的组合、马来酰亚胺与甲基丙烯酸化合物的组合、双马来酰亚胺-三嗪树脂以及聚苯醚树脂。另外,也能够适宜使用聚酰亚胺。此外,“聚酰亚胺”以包含作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸的含义而使用。聚酰亚胺例如与环氧系化合物或者异氰酸酯系化合物组合而使用。
从耐热性、化学稳定性、机械特性的观点出发,优选使用热固化性类型的树脂材料。特别是,优选包含环氧树脂或者聚酰亚胺树脂的树脂材料,从机械特性(特别是机械强度)和吸湿性的观点出发,优选包含聚酰亚胺树脂的树脂材料。也能将聚酰亚胺树脂与环氧树脂混合使用。另外,也可以对聚酰亚胺树脂和/或环氧树脂混合热塑性树脂和/或弹性体。而且,作为聚酰亚胺树脂和/或环氧树脂,也可以混合进行了橡胶改性的材料。通过混合热塑性树脂或者弹性体,能够使柔软性、韧性(韧度)提高。使用进行了橡胶改性的材料也能够获得同样的效果。
光固化型通过紫外线或者可见光产生交联反应和/或聚合反应,并固化。在光固化型中,例如存在自由基聚合型和阳离子聚合型。作为自由基聚合型,是以丙烯酸树脂(环氧改性丙烯酸树脂、氨基甲酸酯改性丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂)与光聚合引发剂的组合为代表的。作为紫外光用自由基聚合引发剂,例如可举出苯乙酮型和二苯甲酮型。作为可见光用自由基聚合引发剂,例如可举出苄基型和噻吨酮型。作为阳离子聚合型,是以环氧系化合物与光阳离子聚合引发剂的组合为代表的。光阳离子聚合引发剂例如能够列举碘盐系化合物。此外,也能够使用兼具光固化性与热固化性的树脂材料。
图16的(b)所示的液晶面板100Pb与液晶面板100Pa的不同之处在于,在电阻膜68与电介质基板1之间还具有粘接层67。另外,保护层69b是使用预先制作出的高分子膜或者玻璃板而形成的,这一点也不同。
例如,如以下那样制造保护层69b由高分子膜形成的液晶面板100Pb。
首先,准备成为保护层69b的绝缘性的高分子膜。作为高分子膜,例如使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯膜、聚苯砜、以及聚酰亚胺、聚酰胺等超级工程塑料的膜。高分子膜的厚度(即,保护层69b的厚度)例如是5μm以上200μm以下。
在该高分子膜的1个表面上形成电阻膜68。电阻膜68可通过上述的方法形成。电阻膜68可以被图案化,高分子膜也可以根据需要而被图案化。
使用粘接材料将形成有电阻膜68的高分子膜(即,保护层69b与电阻膜68被形成为一体的构件)贴附于电介质基板1。作为粘接材料,能够使用与上述的保护层69a的形成所使用的固化性树脂相同的固化性树脂。而且,也能够使用热熔型的树脂材料(粘接材料)。热熔型的树脂材料以热塑性树脂为主要成分,通过加热而熔融,通过冷却而固化。可例示聚烯烃系(例如聚乙烯、聚丙烯)、聚酰胺系、乙烯醋酸乙烯酯系。另外,具有反应性的氨基甲酸酯(Urethane)系的热熔树脂材料(粘接材料)也有销售。从粘接性和耐久性的观点出发,优选反应性的氨基甲酸酯系。
另外,粘接层67也可以与电阻膜68和保护层(高分子膜)69b同样地被图案化。不过,粘接层67只要能将电阻膜68和保护层69b固定于电介质基板1即可,因此粘接层67也可以比电阻膜68和保护层69b小。
也能够代替高分子膜,而使用玻璃板形成保护层69b。制造工艺可以与使用高分子膜的情况相同。玻璃板的厚度优选1mm以下,进一步优选0.7mm以下。玻璃板的厚度没有特别的下限,但从处理性的观点出发,优选玻璃板的厚度是0.3mm以上。
在图16的(b)所示的液晶面板100Pb中,是经由粘接层67将形成于保护层(高分子膜或者玻璃板)69b的电阻膜68固定于电介质基板1,但只要将电阻膜68配置为与电介质基板1接触即可,并非一定需要将电阻膜68和保护层69b固定(粘接)于电介质基板1。即,也可以省略粘接层67。例如,也可以将形成有电阻膜68的高分子膜(即,保护层69b和电阻膜68被形成为一体的构件)以电阻膜68与电介质基板1接触的方式配置,并通过收纳扫描天线的壳体将电阻膜68按压到电介质基板1。例如,若仅是单纯放置形成有电阻膜68的高分子膜,则存在接触热电阻变高的担忧,因此优选通过按压而使接触热电阻下降。当采用这样的构成时,就能够将电阻膜68和保护层(高分子膜或者玻璃板)69b被形成为一体的构件取下。
此外,在电阻膜68(和保护层69b)如后述的那样被图案化的情况下,为了使天线的性能不下降,优选将电阻膜68(和保护层69b)固定成相对于TFT基板的位置不偏离的程度。
加热器用电阻膜68只要不影响扫描天线的动作,设置在何处均可,但为了有效地加热液晶材料,优选设置在液晶层的附近。因而,如图16的(a)和(b)所示,优选设置于TFT基板101的外侧。另外,与如图16的(b)所示隔着粘接层67将电阻膜68设置于电介质基板1的外侧相比,如图16的(a)所示,直接在TFT基板101的电介质基板1的外侧设置电阻膜68的情况下,能量效率更高且温度的控制性也更高,因此是更优选的。
电阻膜68例如也可以相对于图13的(a)所示的TFT基板104,设置于电介质基板1的几乎整个面。如关于内部加热器结构前述的那样,优选电阻膜68具有开口部68a、68b以及68c。
保护层69a和69b也可以是以覆盖电阻膜68的方式形成于整个面。如上述那样,保护层69a或者69b会对天线特性带来不良影响的情况下,也可以设置与电阻膜68的开口部68a、68b以及68c对应的开口部。在该情况下,保护层69a或者69b的开口部形成在电阻膜68的开口部68a、68b以及68c的内侧。
为了进一步降低来自加热器用电阻膜68的电场的影响,也可以形成屏蔽导电层。屏蔽导电层例如隔着绝缘膜形成在电阻膜68的电介质基板1侧。屏蔽导电层形成于电介质基板1的几乎整个面。在对屏蔽导电层中,虽然不需要像电阻膜68那样设置开口部68a、68b,但优选设置开口部68c。屏蔽导电层例如由铝层形成,并被设为接地电位。另外,为了能对液晶层均匀地进行加热,优选使电阻膜的电阻值具有分布。它们也是如关于内部加热器结构前述的那样。
电阻膜只要能对发送接收区域R1的液晶层LC进行加热即可,因此如例示的那样,只要在与发送接收区域R1对应的区域设置电阻膜即可,但并不限于此。例如,在如图2所示的那样,TFT基板101具有能够划定包含发送接收区域R1的矩形的区域那样的外形的情况下,也可以在与包含发送接收区域R1的矩形的区域对应的区域设置电阻膜。当然,电阻膜的外形并不限于矩形,可以是包含发送接收区域R1的任意的形状。
在上述的例子中,是在TFT基板101的外侧配置了电阻膜,但也可以是在缝隙基板201的外侧(与液晶层LC相反的一侧)配置电阻膜。在该情况下,可以与图16的(a)的液晶面板100Pa同样地,在电介质基板51直接形成电阻膜,也可以与图16的(b)的液晶面板100Pb同样地,隔着粘接层将形成于保护层(高分子膜或者玻璃板)的电阻膜固定于电介质基板51。或者,还可以省略粘接层,将形成有电阻膜的保护层(即,保护层与电阻膜被形成为一体的构件)以电阻膜与电介质基板51接触的方式配置。例如,若仅是单纯放置形成有电阻膜的高分子膜,则存在接触热电阻变高的担忧,因此优选通过按压而使接触热电阻下降。当采用这样的构成时,就能够将电阻膜和保护层(高分子膜或者玻璃板)被形成为一体的构件取下。此外,在电阻膜(和保护层)被图案化的情况下,为了使天线的性能不下降,优选将电阻膜(和保护层)固定成相对于缝隙基板的位置不偏离的程度。
当在缝隙基板201的外侧配置电阻膜的情况下,优选在与电阻膜的缝隙57对应的位置设置开口部。另外,优选电阻膜是能充分透射微波的厚度。
在此,说明了使用电阻膜作为加热部的例子,但作为加热部,除此之外,例如能够使用镍铬合金线(例如绕组)、红外线加热部等。在这种情况下,为了不使天线的性能下降,也优选配置加热部。
这种外部加热器结构例如可以是检测扫描天线的温度,并在低于预先设定的温度时自动进行动作。当然,也可以是响应使用者的操作而进行动作。
作为用于使外部加热器结构自动进行动作的温度控制装置,例如能够使用公知的各种恒温器。例如,只要在连接到电阻膜的2个端子中的1个端子与电源之间,连接使用了双金属的恒温器即可。当然,也可以采用如下温度控制装置:使用温度检测器,为了不低于预先设定的温度,而从电源对外部加热器结构供应电流。
<驱动方法>
本发明的实施方式的扫描天线所具有的天线单位的阵列具有与LCD面板类似的结构,因此与LCD面板同样地进行线顺序驱动。但是,若应用现有的LCD面板的驱动方法,则有可能产生以下问题。参照图17所示的扫描天线的1个天线单位的等效电路图来说明可能在扫描天线中产生的问题。
首先,如上所述,微波区域的介电各向异性ΔεM(相对于可见光的双折射率Δn)大的液晶材料的电阻率低,因此若直接应用LCD面板的驱动方法,则无法充分保持对液晶层施加的电压。这样,对液晶层施加的有效电压降低,液晶电容的静电电容值达不到目标值。
这样,若对液晶层施加的电压偏离规定的值,则天线的增益为最大的方向会偏离所希望的方向。这样,例如就无法准确地追踪通信卫星。为了防止该情况,以与液晶电容Clc电并联的方式设置辅助电容CS,使辅助电容CS的电容值C-Ccs足够大。优选以使得液晶电容Clc的电压保持率成为例如至少30%、优选成为55%以上的方式适当地设定辅助电容CS的电容值C-Ccs。辅助电容CS的电容值C-Ccs依赖于电极CSE1和电极CSE2的面积、以及电极CSE1和电极CSE2之间的电介质层的厚度和介电常数。典型地,对电极CSE1供应与贴片电极15相同的电压,对电极CSE2供应与缝隙电极55相同的电压。
另外,若使用电阻率低的液晶材料,则也会引起由于界面极化和/或取向极化所致的电压下降。为了防止这些极化所致的电压下降,可以考虑施加将电压降低量估计在内的足够高的电压。但是,当对电阻率低的液晶层施加高电压时,有可能发生动态散射效应(DS效应)。DS效应起因于液晶层中的离子性杂质的对流,液晶层的介电常数εM接近平均值((εM∥+2εM⊥)/3)。另外,为了以多级(多灰度级)控制液晶层的介电常数εM,也无法始终施加足够高的电压。
为了抑制上述的DS效应和/或极化所致的电压降低,只要使对液晶层施加的电压的极性反转周期足够短即可。如已知的那样,当缩短施加电压的极性反转周期时,产生DS效应的阈值电压会变高。因而,只要以使对液晶层施加的电压(绝对值)的最大值不到发生DS效应的阈值电压的方式决定极性反转频率即可。若极性反转频率是300Hz以上,则例如即使对电阻率为1×1010Ω·cm、介电各向异性Δε(@1kHz)为-0.6左右的液晶层施加绝对值为10V的电压,也能确保良好的动作。另外,若极性反转频率(典型地与帧频率的2倍相同)是300Hz以上,则也能抑制由于上述的极化所导致的电压下降。从功耗等的观点出发,优选极性反转周期的上限是约5kHz以下。
对液晶层施加的电压的极性反转频率当然依赖于液晶材料(特别是电阻率)。因而,根据液晶材料的不同,有时即使以不到300Hz的极性反转周期施加电压也不会发生上述的问题。不过,本发明的实施方式的扫描天线所使用的液晶材料与LCD所使用的液晶材料相比电阻率较小,因此,优选以大致60Hz以上进行驱动。
如上所述,液晶材料的粘度依赖于温度,因此优选适当地控制液晶层的温度。在此描述的液晶材料的物理性质和驱动条件是液晶层的动作温度时的值。反言之,优选以使得用上述条件能够驱动的方式控制液晶层的温度。
参照图18的(a)~(g)说明在扫描天线的驱动中使用的信号的波形的例子。在此,在18的(d)中,为了进行比较,而示出了供应到LCD面板的源极总线的显示信号Vs(LCD)的波形。
图18的(a)表示向栅极总线G-L1供应的扫描信号Vg的波形,图18的(b)表示向栅极总线G-L2供应的扫描信号Vg的波形,图18的(c)表示向栅极总线G-L3供应的扫描信号Vg的波形,图18的(e)表示向源极总线供应的数据信号Vda的波形,图18的(f)表示向缝隙基板的缝隙电极供应的缝隙电压Vidc的波形,图18的(g)表示向天线单位的液晶层施加的电压的波形。
如图18的(a)~(c)所示,向栅极总线供应的扫描信号Vg的电压依次从低电平(VgL)切换为高电平(VgH)。VgL和VgH可根据TFT的特性适当地设定。例如是VgL=-5V~0V,Vgh=+20V。另外,也可以设为VgL=-20V,Vgh=+20V。将从某栅极总线的扫描信号Vg的电压从低电平(VgL)切换为高电平(VgH)的时刻起直至该栅极总线的下一个栅极总线的电压从VgL切换为VgH的时刻为止的期间称为1个水平扫描期间(1H)。另外,将各栅极总线的电压变为高电平(VgH)的期间称为选择期间PS。在该选择期间PS,连接到各栅极总线的TFT变成导通状态,向源极总线供应的数据信号Vda此时的电压被供应到对应的贴片电极。数据信号Vda例如是-15V~+15V(绝对值为15V),例如使用与12灰度级、优选与16灰度级对应的绝对值不同的数据信号Vda。
在此,例示对所有天线单位施加某中间电压的情况。即,数据信号Vda的电压相对于所有天线单位(设为连接到m根栅极总线。)是恒定的。这与在LCD面板中显示作为整个面的中间灰度级的情况对应。此时,在LCD面板中进行点反转驱动。即,在各帧中以相互相邻的像素(点)的极性互为相反的方式供应显示信号电压。
图18的(d)表示进行点反转驱动的LCD面板的显示信号的波形。如图18的(d)所示,Vs(LCD)的极性按每1H反转。对与被供应具有该波形的Vs(LCD)的源极总线相邻的源极总线供应的Vs(LCD)的极性与图18的(d)所示的Vs(LCD)的极性是相反的。另外,对全部像素供应的显示信号的极性按每一帧反转。在LCD面板中,正极性与负极性时,难以使对液晶层施加的有效电压的大小完全一致,且有效电压的差成为亮度的差,而被观察为闪烁。为了不易观察到该闪烁,使施加极性不同的电压的像素(点)在空间上分散在各帧中。典型地,通过进行点反转驱动,使极性不同的像素(点)按方格花纹排列。
而在扫描天线中,闪烁本身不会成为问题。即,液晶电容的静电电容值是所希望的值即可,各帧中的极性的空间分布不会成为问题。因而,从低功耗等观点出发,优选减小从源极总线供应的数据信号Vda的极性反转的次数,即延长极性反转的周期。例如只要像图18的(e)所示,将极性反转的周期设为10H(按每5H进行极性反转)即可。当然,当连接到各源极总线的天线单位的数量(典型地与栅极总线的个数相等。)设为m个时,也可以将数据信号Vda的极性反转的周期设为2m·H(按每m·H进行极性反转)。数据信号Vda的极性反转的周期也可以等于2帧(按每一帧进行极性反转)。
另外,也可以将从所有源极总线供应的数据信号Vda的极性设为相同。因而,例如可以在某一帧,从所有源极总线供应正极性的数据信号Vda,在下一帧,从所有源极总线供应负极性的数据信号Vda。
或者,还可以将从相互相邻的源极总线供应的数据信号Vda的极性设为互为相反极性。例如在某一帧,从奇数列的源极总线供应正极性的数据信号Vda,从偶数列的源极总线供应负极性的数据信号Vda。然后,在下一帧,从奇数列的源极总线供应负极性的数据信号Vda,从偶数列的源极总线供应正极性的数据信号Vda。这种驱动方法在LCD面板中被称为源极线反转驱动。若将从相邻的源极总线供应的数据信号Vda设为相反极性,则通过在帧间使供应的数据信号Vda的极性反转之前,将相邻的源极总线相互连接(使其短路),而能使充电到液晶电容的电荷在相邻的列之间抵消。因而,可得到能减小在各帧中从源极总线供应的电荷量的优点。
如图18的(f)所示,缝隙电极的电压Vidc例如是DC电压,典型地是接地电位。天线单位的电容(液晶电容和辅助电容)的电容值大于LCD面板的像素电容的电容值(例如与20英寸左右的LCD面板相比约30倍),因此不存在由TFT的寄生电容引起的馈通电压的影响,即使将缝隙电极的电压Vidc设为接地电位,将数据信号Vda以接地电位为基准设为正负对称的电压,向贴片电极供应的电压也成为正负对称的电压。在LCD面板中,考虑TFT的馈通电压,而调整相对电极的电压(共用电压),由此对像素电极施加正负对称的电压,但针对扫描天线的缝隙电压则不必这样,也可以是接地电位。另外,虽在图18中未图示,但向CS总线供应与缝隙电压Vidc相同的电压。
向天线单位的液晶电容施加的电压是相对于缝隙电极的电压Vidc(图18的(f))的贴片电极的电压(即,图18的(e)所示的数据信号Vda的电压),因此在缝隙电压Vidc是接地电位时,如图18的(g)所示,与图18的(e)所示的数据信号Vda的波形一致。
扫描天线的驱动所使用的信号的波形不限于上述的例子。例如也可以像参照图19和图20在下面说明的那样,使用具有振动波形的Viac作为缝隙电极的电压。
例如能使用像在图19的(a)~(e)中例示那样的信号。在图19中,省略了向栅极总线供应的扫描信号Vg的波形,但在此也使用参照图18的(a)~(c)所说明的扫描信号Vg。
如图19的(a)所示,与在图18的(e)中示出的同样,例示数据信号Vda的波形按10H周期(每5H)进行极性反转的情况。在此,作为数据信号Vda,示出振幅为最大值|Vdamax|的情况。如上所述,也可以使数据信号Vda的波形按2帧周期(每一帧)进行极性反转。
在此,如图19的(c)所示,缝隙电极的电压Viac设为极性与数据信号Vda(ON)相反,振动的周期与数据信号Vda(ON)相同的振动电压。缝隙电极的电压Viac的振幅等于数据信号Vda的振幅的最大值|Vdamax|。即,缝隙电压Viac设为极性反转的周期与数据信号Vda(ON)相同、极性与数据信号Vda(ON)相反(相位相差180°)、在-Vdamax与+Vdamax之间振动的电压。
向天线单位的液晶电容施加的电压Vlc是相对于缝隙电极的电压Viac(图19的(c))的贴片电极的电压(即,图19的(a)所示的数据信号Vda(ON)的电压),因此在数据信号Vda的振幅以±Vdamax振动时,向液晶电容施加的电压如图19的(d)所示变成以Vdamax的2倍的振幅振动的波形。因而,为了将向液晶电容施加的电压Vlc的最大振幅设为±Vdamax而需要的数据信号Vda的最大振幅变成±Vdamax/2。
通过使用这种缝隙电压Viac,能将数据信号Vda的最大振幅设为一半,因此可得到如下优点:例如能使用耐压为20V以下的通用的驱动器IC作为输出数据信号Vda的驱动器电路。
此外,如图19的(e)所示,为了将向天线单位的液晶电容施加的电压Vlc(OFF)设为零,如图19的(b)所示,只要将数据信号Vda(OFF)设为与缝隙电压Viac相同的波形即可。
例如考虑将向液晶电容施加的电压Vlc的最大振幅设为±15V的情况。当作为缝隙电压使用图18的(f)所示的Vidc,设Vidc=0V时,图18的(e)所示的Vda的最大振幅变成±15V。而作为缝隙电压使用图19的(c)所示的Viac,将Viac的最大振幅设为±7.5V时,图19的(a)所示的Vda(ON)的最大振幅变成±7.5V。
在将向液晶电容施加的电压Vlc设为0V的情况下,只要将图18的(e)所示的Vda设为0V即可,图19的(b)所示的Vda(OFF)的最大振幅只要设为±7.5V即可。
在使用图19的(c)所示的Viac的情况下,向液晶电容施加的电压Vlc的振幅与Vda的振幅不同,因此需要适当地转换。
还能使用如图20的(a)~(e)中例示的信号。图20的(a)~(e)所示的信号与图19的(a)~(e)所示的信号同样地,将缝隙电极的电压Viac如图20的(c)所示设为振动的相位与数据信号Vda(ON)相差180°的振动电压。不过,如在图20的(a)~(c)中分别所示,将数据信号Vda(ON)、Vda(OFF)以及缝隙电压Viac均设为在0V与正的电压之间振动的电压。缝隙电极的电压Viac的振幅等于数据信号Vda的振幅的最大值|Vdamax|。
当使用这种信号时,驱动电路只要仅输出正的电压即可,这有助于低成本化。这样,即使是使用在0V与正的电压之间振动的电压,也如图20的(d)所示,向液晶电容施加的电压Vlc(ON)发生极性反转。在图20的(d)所示的电压波形中,+(正)表示贴片电极的电压高于缝隙电压,-(负)表示贴片电极的电压低于缝隙电压。即,对液晶层施加的电场的方向(极性)与其它例子同样地进行反转。向液晶电容施加的电压Vlc(ON)的振幅是Vdamax
此外,如图20的(e)所示,为了将向天线单位的液晶电容施加的电压Vlc(OFF)设为零,如图20的(b)所示,只要将数据信号Vda(OFF)设为与缝隙电压Viac相同的波形即可。
使参照图19和图20说明的缝隙电极的电压Viac振动(反转)的驱动方法若以LCD面板的驱动方法来说,则与使相对电压反转的驱动方法对应(有时被称为“普通反转驱动”。)。在LCD面板中,由于无法充分地抑制闪烁,所以不采用普通反转驱动。而在扫描天线中,闪烁不会成为问题,因此能使缝隙电压反转。例如按每一帧进行振动(反转)(将图19和图20中的5H设为1V(垂直扫描期间或者帧))。
在上述的说明中,说明了缝隙电极的电压Viac为施加1个电压的例子、即对全部贴片电极设置有共用的缝隙电极的例子,但也可以将缝隙电极与贴片电极的1行或2个以上的行对应地进行分割。在此,行是指经由TFT连接到1根栅极总线的贴片电极的集合。若这样将缝隙电极分割为多个行部分,则能使缝隙电极各部分的电压的极性相互独立。例如在任意的帧中,能将对贴片电极施加的电压的极性在连接到相邻的栅极总线的贴片电极之间设为互为相反的。这样,不仅能进行使极性按贴片电极的每1行反转的行反转(1H反转),还能进行使极性按每2个以上的行反转的m行反转(mH反转)。当然,可将行反转与帧反转组合。
从驱动的简单性的观点出发,优选在任意的帧中进行使对贴片电极施加的电压的极性全部相同且极性按每一帧反转的驱动。
<天线单位的排列、栅极总线、源极总线的连接的例子>
在本发明的实施方式的扫描天线中,天线单位例如排列成同心圆状。
例如,在排列成m个同心圆的情况下,栅极总线例如对于各圆各设置1根,总共设置m根栅极总线。若将发送接收区域R1的外径例如设为800mm,则m例如为200。若将最内侧的栅极总线设为第1根,则在第1根栅极总线连接有n个(例如30个)天线单位,在第m根栅极总线连接有nx个(例如620个)天线单位。
在这种排列中,连接到各栅极总线的天线单位的数量不同。另外,连接到构成最外侧的圆的nx个天线单位的nx根源极总线中的、也连接到构成最内侧的圆的天线单位的n根源极总线连接着m个天线单位,但连接到其它源极总线的天线单位的数量小于m。
这样,扫描天线中的天线单位的排列与LCD面板中的像素(点)的排列不同,根据栅极总线和/或源极总线的不同,所连接的天线单位的数量有时会不同。因而,若将全部天线单位的电容(液晶电容+辅助电容)设为相同,则根据栅极总线和/或源极总线的不同,而所连接的电负载有时会不同。于是,存在向天线单位的电压写入会产生偏差这一问题。
因此,为了防止该情况,例如优选对辅助电容的电容值进行调整,或者对连接到栅极总线和/或源极总线的天线单位的数量进行调整,由此使连接到各栅极总线和各源极总线的电负载大致相同。
<液晶电容的残留DC电压的监视>
如已述那样,本发明的实施方式的扫描天线使用相对于微波的介电各向异性ΔεM(相对于可见光的双折射率Δn)大的向列液晶材料。微波区域的介电各向异性ΔεM大的液晶材料例如包含异硫氰酸酯基(-NCS)或硫氰酸酯基(-SCN)。例如,包含用下述的化学式(化1)表示的原子团中的任意一种。
[化1]
Figure BDA0002073384400000541
包含异硫氰酸酯基或硫氰酸酯基的液晶材料的电阻率低,在液晶电容中产生的残留DC电压的值(有时称为“rDC电压值”。)易于大于当前市场销售的LCD的残留DC电压的值。
包含异硫氰酸酯基或硫氰酸酯基的液晶材料具有强极性,且化学稳定性低于当前在LCD中使用的液晶材料的化学稳定性。异硫氰酸酯基和硫氰酸酯基由于具有强极性,因此易于吸收水分,另外,有时与金属离子(例如在缝隙电极具有Cu层的情况下是Cu离子)发生反应。另外,若持续被施加直流电压,则有时会发生电分解反应。另外,包含异硫氰酸酯基或硫氰酸酯基的液晶材料易于吸收从紫外线区域到430nm附近为止的光,并进行光分解。另外,包含异硫氰酸酯基或硫氰酸酯基的液晶材料的耐热性比较弱。由于这些原因,液晶材料的电阻率下降和/或离子性杂质增加,因此,液晶电容的rDC电压值增大。当各天线单位所具有的液晶电容的rDC电压值增大时,扫描天线的特性会下降。
参照图21,说明rDC电压值的增大与天线特性的关系。图21是横轴取为对液晶电容施加的电压、纵轴取为作为天线特性的共振频率的概念性坐标图。表示rDC电压值为0mV的情况和为200mV的情况。
当液晶电容的rDC电压值增大时,对液晶层施加的有效电压会下降,液晶层不会被施加目标电压。其结果是,天线单位的液晶层对微波提供的位相差会从规定的值偏离。在位相差偏离规定的值时,天线特性会下降。该天线特性的下降例如可评价为共振频率的偏离。实际上,扫描天线设计成在预定的共振频率下增益成为最大,因此,rDC电压值的增大例如表现为增益的变化。
在本发明的实施方式的扫描天线中,能监视rDC电压值的增大,以将rDC电压值抵消的方式调整缝隙电压。因而,能抑制与rDC电压值的增大相伴的扫描天线的特性的变化(例如共振频率的变化)。另外,使对液晶层施加的直流电压下降,因此能抑制液晶材料的电分解。
此外,本发明的实施方式不限于扫描天线,能广泛地应用于具有连接到TFT的液晶电容的液晶装置,能抑制与液晶装置的残留DC电压值的增大相伴的特性或者可靠性的下降。本发明的实施方式例如还能应用于LCD面板。在LCD面板的液晶电容中产生的rDC电压的值及其经时变化与在扫描天线的液晶电容中产生的rDC电压相比较小,但能通过应用本发明的实施方式来抑制由rDC电压导致的问题的发生。特别是,能抑制负型的FFS模式的LCD面板中的闪烁。
关于包含扫描天线和LCD面板的液晶装置,使用有源区域和非有源区域这样的术语。有源区域是用于展现液晶装置的功能的、排列有连接到TFT的液晶电容的区域,非有源区域是位于有源区域以外的区域的区域。扫描天线的有源区域是发送接收区域,非有源区域是非发送接收区域。LCD面板的有源区域是显示区域,非有源区域是边框区域。
本发明的实施方式的求出rDC电压值的方法能以电学的方式定量地求出残留DC电压值。与以往的闪烁消除法不同,由于不使用光,因此能求出如扫描天线那样具有无法使光透射过液晶层的构成的液晶装置的残留DC电压值。只要基于求出的残留DC电压值来设定共用电压(例如缝隙电压)即可。
另外,能以电学的方式求出残留DC电压值,因此,能将求出rDC电压值的电路和基于其来调整共用电压(例如缝隙电压)的电路组装到液晶装置的控制电路,并能加入到驱动方法中。而且,残留DC电压值在液晶装置刚刚制造完后变化最大,因此,通过将使残留DC电压值稳定的工序导入制造工艺,能提高液晶装置的动作稳定性和/或可靠性。
首先,本发明的发明人研究了求出扫描天线中的rDC电压值的方法。例如,如图1所示,扫描天线的各天线单位所具有的液晶电容包括贴片电极15、缝隙电极55以及液晶层。贴片电极15和缝隙电极55由金属层(例如Al层或Cu层)形成。贴片电极15和缝隙电极55不透射光,因此,无法如LCD那样通过闪烁消除法求出rDC电压值。闪烁消除法如已知的那样,是对LCD的像素电极施加正负对称的信号电压(例如显示中间灰度级的电压),一边使共用电压变化一边观察闪烁来求出观察不到闪烁的共用电压的方法。从观察不到闪烁的共用电压的接地电平进行的移位成为rDC电压值。闪烁消除法利用了如下现象:若LCD的像素的rDC电压值不是零,则在施加了正极性的信号电压时与施加了负极性的信号电压时,施加到液晶层的净电压的大小会不同,因此,像素的透射率会随着信号电压的极性变化而变化(观察到闪烁)。
本发明的实施方式的求出残留DC电压值的方法包含如下工序:通过一边对液晶电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压一边测定流到另一个电极的电流来生成V-I曲线;在V-I曲线中,求出电流值取正的极大值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值的绝对值最大的电压值Vmin;以及将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。用于求出rDC电压值的液晶电容根据电流值的大小而适宜设计。
此外,具有液晶电容的液晶装置(例如扫描天线和LCD)有时具有电并联连接到液晶电容的辅助电容。如上所述,这是为了提高液晶电容的电压保持率。在与液晶电容电并联地设置有辅助电容的情况下,对液晶电容施加的电压也被施加到辅助电容,上述的V-I曲线不仅受到液晶电容的影响,还受到辅助电容的影响。即,上述的V-I曲线会成为液晶电容与辅助电容的合成电容的特征。不过,辅助电容具有无机绝缘层(例如SiO2层)作为电介质层,不会发生界面极化、取向极化以及离子导电,因此,残留DC电压仅取决于液晶电容。因此,在液晶装置具有辅助电容的情况下,虽然严格地说是关于上述的合成电容的V-I曲线,但是也将其称作液晶电容的V-I曲线,以下为了简化,说明仅具有液晶电容的情况。此外,在具有电并联连接到液晶电容的辅助电容的情况下,严格地说,在以下的说明中,只要使用合成电容(液晶电容+辅助电容)来替代液晶电容即可。
在图22中示出为了生成V-I曲线而施加到液晶电容的三角波电压的波形。如图22所示,三角波电压的振幅按等腰三角形的形状随时间变化,在1个周期内以相同的比例具有振幅为正极性的期间和振幅为负极性的期间。液晶电容的液晶层所包含的液晶材料(在此为向列液晶材料)根据被施加的电压而取向。当液晶分子的取向变化时,液晶电容的电容值会变化。当使对液晶电容施加的电压增大时,液晶分子会以介电常数大的轴与电场平行的方式取向。此时,液晶电容的电容值(以下有时标记为“C-Clc”。)增大。在此,开头的“C”表示是电容值(电容量:capacitance),“Clc”表示是液晶电容。在本说明书中,“Cls”或“Ccs”表示电容(电容元件),其前面的“C”表示是电容值。液晶电容Clc的电容值C-Clc取决于时间。在液晶电容中流动的电流的时间变化反映出液晶分子的取向变化所致的电容值C-Clc的变化和离子性杂质的举动。
一般地,在电容中蓄积的电荷Q用电容值C与施加电压V的乘积表示。因而,在电容中流动的电流I以Q的时间微分(偏微分)给出。即,通过下式给出。
I(t)=dQ/dt=C·dV/dt+V·dC/dt
本发明的发明人进行了各种试验的结果是,发现能在施加恰当的三角波电压而得到的V-I曲线中,将电流值取正的极大值(纵向电场模式)或极小值(横向电场模式)的绝对值最大的电压值Vmax与电流值取负的极小值(纵向电场模式)或极大值(横向电场模式)的绝对值最大的电压值Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。
在液晶电容中流动的电流的极大值和极小值归因于上式的右边的两个项目。在具有与液晶电容Clc并联的辅助电容Cs的情况下,上式中的dC/dt成为d(C-Clc+C-Ccs)/dt。在此,C-Ccs不依赖于时间,因此,dC/dt成为dC-Clc/dt。即,在具有辅助电容的情况下,V-I曲线的极大值和极小值也会归因于在液晶电容中流动的电流。
以下,有时将用于求出rDC电压值的液晶电容称为rDC监视用电容或者简称为监视用电容。
此外,在设置监视用辅助电容CSMVr的情况下,优选以使得监视用辅助电容CSMVr的电容值C-CSMVr相对于监视用电容CMVr的电容值C-CMVr的比率(C-CSMVr/C-CMVr)等于天线单位中的辅助电容CS的电容值C-Ccs相对于液晶电容Clc的电容值C-Clc的比率(C-Ccs/C-Clc)的方式设定电容值C-CSMVr。另外,优选监视用辅助电容CSMVr的一对电极由与辅助电容CS的一对电极相同的材料形成,进一步优选由相同导电膜形成。同样地,优选监视用辅助电容CSMVr的电介质层也由与辅助电容CS的电介质层相同的材料形成,进一步优选由相同电介质膜形成。这样,通过将rDC监视用电容CMVr设为与天线单位的液晶电容Clc相近的构成,能将rDC监视用电容CMVr的rDC电压值设为能与液晶电容Clc的rDC电压值直接进行比较的值。
在图23的(a)~(c)中,示出作为纵向电场模式之一的ECB(ElectricallyControlled Birefringence:电场控制双折射)模式的液晶电容的V-I曲线的例子。
该监视用电容在1cm2的一对电极之间具有扫描天线用的向列液晶材料的液晶层(厚度为3.0μm)。一对电极均用Cu层形成。用于生成V-I曲线的三角波电压的频率设为10Hz,振幅设为±10V。
此外,在刚制作后(电压未施加)以及应力施加后测定了监视用电容。在此,应力施加是指对监视用电容施加具有DC成分的电压。具体地,对监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的交流电压,对另一个电极施加DC电压。在扫描天线中,对贴片电极施加的数据信号是按一定周期使极性反转的交流电压,对缝隙电极施加的信号是直流电压。在LCD中,对像素电极施加的显示信号是按一定周期进行极性反转的交流电压,对共用电极(相对电极)施加的共用电压(相对电压)是直流电压。在此,施加了2小时5V的直流电压和振幅为±3V、60Hz的矩形波AC电压。
图23的(a)的V-I曲线表示对监视用电容施加1个周期的三角波电压的期间(0V→10V→0V→-10V→0V)的电流值的变化。图23的(a)的V-I曲线在初始时和应力施加后均具有电流值为正的极大值和电流值为负的极小值。在V-I曲线中,当将电流值取正的极大值的绝对值最大的电压值设为Vmax,将电流值取负的极小值的绝对值最大的电压值设为Vmin时,rDC电压值被作为Vmax与Vmin之和的二分之一给出。关于这一点,如后面的试验例所示的那样,通过与用闪烁消除法求出的rDC电压值比较而进行了确认。此外,采用极大值(极小值)之中绝对值最大的电压值的原因是,当三角波电压的频率低(例如0.01Hz)时,有时会在0V附近观察到极大值和极小值。并提出了使用该极大值和/或极小值对可动离子进行定量的方法。在此,由于在0V附近看不到由可动离子导致的峰值(极大和极小),因此,简单地指正的极大值和负的极小值。
在图23的(b)和(c)中,分别将图23的(a)的V-I曲线的正的极大值附近和负的极小值附近放大后示出。根据该V-I曲线可得到以下的值。
在初始的V-I曲线中电流值取正的极大值的电压Vmax:5.40V
在初始的V-I曲线中电流值取负的极小值的电压Vmin:-5.43V
在应力施加后的V-I曲线中电流值取正的极大值的电压Vmax:5.61V
在应力施加后的V-I曲线中电流值取负的极小值的电压Vmin:-5.17V
若基于rDC=(Vmax+Vmin)/2的式子求出rDC电压值,则在初始和应力施加后可得到以下的值。
初始的rDC电压值:(5.40-5.43)/2=-0.015V
应力施加后的rDC电压值:(5.61-5.17)/2=0.22V
这样,可知初始的rDC电压值为大致0V,而在应力施加后产生了约0.22V的rDC电压。
为了与通过以往的闪烁消除法求出的rDC电压值进行比较,制作横向电场模式的监视用电容,用与上述相同的条件在初始和应力施加后测定了V-I曲线。监视用电容使用了作为横向电场模式之一的FFS(Fringe Field Switching:边缘场开关)模式且使用了光取向膜(水平取向膜)。光取向膜的厚度设为约100nm。液晶材料使用了介电各向异性为负的负型的向列液晶材料。液晶层的厚度设为约3μm。具有将层间绝缘膜夹在中间而层叠的共用电极(下)和像素电极(液晶层侧),在像素电极形成了宽度为约4μm的狭缝。监视用电容的液晶层中的、从像素电极和共用电极受到电场作用的部分的面积设为1cm2
在图24的(a)~(c)中示出FFS模式的监视用电容的V-I曲线的例子。图24的(a)表示整个V-I曲线,在图24的(b)和(c)中,将图24的(a)的V-I曲线的正的极小值附近和负的极大值附近分别放大后示出。
当比较图24的(a)和图23的(a)时,图24的(a)所示的横向电场模式的监视用电容的V-I曲线的极大值或极小值是不明确的。另外,在图24的(a)中,在电流值为正时出现极小值,在电流值为负时出现极大值。根据该V-I曲线可得到以下的值。
在初始的V-I曲线中电流值取正的极小值的电压Vmax:0.65V
在初始的V-I曲线中电流值取负的极大值的电压Vmin:-0.62V
在应力施加后的V-I曲线中电流值取正的极小值的电压Vmax:2.67V
在应力施加后的V-I曲线中电流值取负的极大值的电压Vmin:0.21V
若基于rDC=(Vmax+Vmin)/2的式子求出rDC电压值,则在初始和应力施加后可得到以下的值。
初始的rDC电压值:(0.65-0.62)/2=0.015V
应力施加后的rDC电压值:(2.67+0.21)/2=1.44V
另一方面,用闪烁消除法测定了应力施加后的监视用电容的rDC电压值,其是1.43V。与通过本发明的实施方式的求出rDC电压值的方法得到的1.44V良好地一致。根据这一点,确认了通过使用了三角波电压的上述方法能以电学的方式定量地求出rDC电压值。
本发明的实施方式的求出rDC电压值的方法是以电学的方式进行,因此,如后面的实施方式所例示的那样,能在使用着液晶装置的状态下,求出rDC电压值。因而,能根据求出的rDC电压值而使共用电压最佳化。另外,其结果是,能抑制扫描天线等的残留DC电压值的变化比较大的液晶装置的特性或者可靠性的下降。
此外,监视用电容的大小只要设定为能在求出V-I曲线时得到足够的电流即可,例如,优选监视用电容所包含的液晶层的部分的面积是25mm2以上。液晶层的厚度优选与有源区域中的液晶层的厚度相同。
监视用电容可以配置在与有源区域相比离密封部更近的位置。另外,也可以设置多个监视用电容。多个监视用电容可以包含以隔着有源区域相对的方式配置的2个监视用电容。在设置了多个监视用电容时,优选使用以多个监视用电容求出的rDC电压值的平均值。
此外,本发明的实施方式的求出rDC电压值的方法即使不另外设置监视用电容,也能使用有源区域的液晶电容来进行。即,只要针对位于有源区域的多个液晶电容中的相互相邻的2个以上的液晶电容的群,一边对属于群的2个以上的液晶电容中的全部液晶电容的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而求出V-I曲线即可。例如,在求出如LCD面板那样具有排列成矩阵状的多个像素(液晶电容)的液晶装置的残留DC电压值时,也可以是,通过针对多个像素中的相互相邻的2个以上的像素的群,一边对属于群的2个以上的像素中的全部像素的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而得到V-I曲线。
例如,可以使用LCD面板所具有的多个像素中的、例如10行10列的像素的群来得到V-I曲线。用于求出V-I曲线的像素的群例如能通过对栅极总线和源极总线供应电压来选择。选择的像素群所包含的像素的数量只要适宜设定为能在求出V-I曲线时得到足够的电流即可。另外,也可以依次选择多个不同位置的像素群而针对每一个像素群得到V-I曲线。此时,与使用多个监视用电容的情况同样地,也可以使用针对多个像素群得到的rDC电压值的平均值来设定共用电压。此外,在生成V-I曲线的工序中,三角波电压从源极总线经由TFT供应到像素电极,电流从共用电极(相对电极)来测定。
扫描天线所具有的多个天线单位(液晶电容)也有没有排列成矩阵状的情况,但能与LCD面板同样地针对包含相互相邻的多个天线单位的群来生成V-I曲线。此时,三角波电压从源极总线经由TFT供应到贴片电极,电流从缝隙电极来测定。
三角波电压的频率例如是0.01Hz以上100Hz以下。在三角波电压的频率不到0.01Hz的低频区域中,有时液晶层中的离子性杂质的移动所致的电流峰值会出现于V-I曲线,而难以确定液晶分子的取向变化所致的液晶电容的电容量的变化带来的极大值或极小值。另外,若成为比100Hz高的高频区域,则有时液晶分子的取向变化无法追随电压的变化,液晶电容的电容量不会充分地变化,在V-I曲线中不会出现极大值或极小值。另外,三角波电压的振幅的绝对值只要能使液晶分子的取向充分地变化即可,例如是1V以上10V以下。
以下关于可显著地得到本发明的效果的扫描天线,说明本发明的实施方式的例子。
参照图25~图28,说明本发明的实施方式的扫描天线1000A的结构。图25是表示扫描天线1000A的示意性俯视图。
如图25所示,扫描天线1000A在发送接收区域R1的外侧的非发送接收区域R2中具有4个rDC监视用电容部(以下称为“监视用电容部”。)MVr1、MVr2、MVr3、MVr4。监视用电容部MVr1、MVr2、MVr3、MVr4分别具有与天线单位所具有的液晶电容Clc同样的构成的rDC监视用电容(以下称为“监视用电容”。)CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4。监视用电容部一般除了监视用电容以外,还可以具有电并联连接到监视用电容的辅助电容。
监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4各自具有一对电极和配置在一对电极之间的液晶层,该一对电极优选由与液晶电容Clc所具有的一对电极相同的材料形成,进一步优选由相同导电膜形成。另外,监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4各自所具有的液晶层是与发送接收区域R1的液晶层LC连续的1个液晶层,液晶层的厚度也被控制为大致相同。另外,与监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4各自的液晶层接触的一对取向膜也与形成于发送接收区域R1的一对取向膜是共同的。
此外,扫描天线1000A具有4个监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4,但只要具有至少1个监视用电容即可。此外,液晶层的液晶材料的劣化的程度有时根据场所的不同而不同,因此,也可以在不同的位置配置多个监视用电容、使用针对多个监视用电容中的每一个监视用电容求出的rDC电压值的平均值。多个监视用电容也可以包括以隔着有源区域相对的方式配置的2个监视用电容。扫描天线1000A所具有的监视用电容CMVr1及CMVr2与监视用电容CMVr3及CMVr4以隔着发送接收区域R1相对的方式配置。监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3以及CMVr4各自所具有的一对电极经由连接配线M1L和M2L连接到对应的端子电极M1T和M2T。后述连接结构的详细内容。
扫描天线1000A的发送接收区域R1内的构成例如可以与参照图2所说明的扫描天线1000的发送接收区域R1内的结构相同。以下关于与扫描天线1000共同的结构有时省略说明和/或图示。图25将扫描天线1000A的结构简化后示出。另外,在以下的附图中,有时省略扫描天线1000A所具有的、空气层和以隔着空气层与缝隙基板200A的电介质基板相对的方式配置的反射导电板等(图1中的空气层54、反射导电板65等)。
如图26所示,扫描天线1000A在非发送接收区域R2中还具有测定电极传输部M2P、第1测定电极端子部M1T以及第2测定电极端子部M2T。
参照图26~图28说明rDC监视用电容部MVr、测定电极传输部M2P、第1测定电极端子部M1T以及第2测定电极端子部M2T的结构。
图26是表示扫描天线1000A的非发送接收区域R2的示意性俯视图。图27的(a)和(b)是分别表示图26中的沿着A-A’线和B-B’线的扫描天线1000A的非发送接收区域R2的示意性截面图。图28的(a)~(c)是表示与图26所示的扫描天线1000A的非发送接收区域R2对应的区域的示意性俯视图,图28的(a)和(b)是扫描天线1000A所具有的TFT基板100A的示意性俯视图,图28的(c)是扫描天线1000A所具有的缝隙基板200A的示意性俯视图。图28的(a)是表示栅极金属层的图,图28的(b)是表示贴片金属层的图,图28的(c)是表示包含缝隙电极55的层的图。
此外,在图27中,示出扫描天线所具有的液晶面板的结构,省略图1中的电介质层(空气层)54和反射导电板65的图示。
在以下的说明中,监视用电容部MVr表示上述的监视用电容部MVr1、MVr2、MVr3以及MVr4中的任意1个,监视用电容CMVr同样地表示上述的监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3以及CMVr4中的任意1个。不过,监视用电容部MVr1、MVr2、MVr3以及MVr4的大小等可相互独立地设定,同样地,监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3以及CMVr4的大小等可相互独立地设定。不过,优选监视用电容部MVr1、MVr2、MVr3以及MVr4的大小等、监视用电容CMVr1、CMVr2、CMVr3以及CMVr4的大小等设定成使得电容值相互相等。
·rDC监视用电容部MVr
如图26和图27所示,rDC监视用电容部MVr具有rDC监视用电容CMVr。在此例示的rDC监视用电容部MVr不具有辅助电容。
rDC监视用电容CMVr具有液晶层LC和夹着液晶层LC相对的第1测定电极ME1及第2测定电极ME2。严格地说,在第1测定电极ME1与液晶层LC之间以及第2测定电极ME2与液晶层LC之间分别设置有取向膜。第1测定电极ME1和第2测定电极ME2配置于密封区域Rs的内侧(比密封区域Rs靠发送接收区域R1侧)。
扫描天线1000A通过具有rDC监视用电容部MVr,从而能测定rDC监视用电容CMVr的rDC电压值。
优选rDC监视用电容CMVr的位置、即第1测定电极ME1和第2测定电极ME2的位置与密封区域Rs分开10mm以上。即,优选第1测定电极ME1和第2测定电极ME2配置成与离密封区域Rs不足10mm的区域不重叠。这是为了不受到从形成密封区域Rs的密封树脂溶出到液晶层LC的(例如来源于未固化成分的)离子性杂质的影响。
大多数天线单位区域比rDC监视用电容CMVr更远离密封区域Rs,因此,发送接收区域R1中的天线单位区域的液晶电容Clc的液晶层LC与非发送接收区域R2的rDC监视用电容CMVr的液晶层LC相比,存在不易受到形成密封区域Rs的树脂的影响的倾向。当rDC监视用电容CMVr的液晶层LC受到形成密封区域Rs的树脂的影响时,rDC监视用电容CMVr的rDC电压值与天线单位区域中的液晶电容的rDC电压值会较大地不同。在这种情况下,有时难以根据rDC监视用电容CMVr的rDC电压值的测定值来推测天线单位区域的液晶电容Clc的rDC电压值。通过将第1测定电极ME1和第2测定电极ME2配置成与密封区域Rs分开10mm以上,能抑制这种问题的发生。
如图27的(a)所示,rDC监视用电容部MVr在TFT基板100A中具有第1测定电极连接部(也称为“连接配线”。)M1L、覆盖第1测定电极连接部M1L的绝缘层13、以及形成在绝缘层13上的第1测定电极ME1。第1测定电极连接部M1L与栅极电极3由相同导电膜(栅极金属层)形成。绝缘层13至少具有1个到达第1测定电极连接部M1L的开口部13a。第1测定电极ME1与贴片电极15由相同导电膜(贴片金属层)形成。第1测定电极ME1形成于绝缘层13上和开口部13a内,在开口部13a内与第1测定电极连接部M1L接触。
绝缘层13例如包括栅极绝缘层4和第1绝缘层11(参照图3)。
rDC监视用电容部MVr也可以还具有覆盖第1测定电极ME1的第2绝缘层17。
如图27的(a)所示,rDC监视用电容部MVr在缝隙基板200A上具有第2测定电极ME2,第2测定电极ME2具有隔着液晶层LC与第1测定电极ME1相对的部分。第2测定电极ME2与缝隙电极55由相同导电膜形成,并与缝隙电极55的延设部分55e电分离。“缝隙电极55的延设部分55e”是从缝隙电极55延伸设置到非发送接收区域R2的部分。缝隙电极55的延设部分55e可省略。
rDC监视用电容部MVr也可以还具有覆盖第2测定电极ME2的第4绝缘层58。
第1测定电极ME1和第2测定电极ME2分别例如是大致1cm见方的矩形形状。在此,第1测定电极ME1的形状和大小是指从TFT基板100A的法线方向观看时的形状和大小,第2测定电极ME2的形状和大小是指从缝隙基板200A的法线方向观看时的形状和大小。第1测定电极ME1和第2测定电极ME2的形状或大小只要是具有第1测定电极ME1与第2测定电极ME2隔着液晶层LC相对的部分即可,没有特别限定。第1测定电极ME1和第2测定电极ME2既可以具有相同的形状和大小,也可以在形状和/或大小上不同。为了更准确地测定rDC监视用电容部MVr的rDC电压值,优选第1测定电极ME1和第2测定电极ME2具有相同的形状和大小。
rDC监视用电容部MVr的结构不限于例示的结构。例如,第1测定电极连接部M1L也可以不是使用与栅极电极3相同的导电膜形成。传输端子连接部15pt也可以不是使用与贴片电极15相同的导电膜形成。不过,优选它们分别形成于TFT基板100A所具有的导电层(包括栅极金属层、源极金属层以及贴片金属层)中的任意一个导电层内。在这种情况下,能不使扫描天线的制造工序数量(例如光掩模数量)增加地形成rDC监视用电容部。
绝缘层13既可以具有1个开口部13a,也可以具有多个开口部13a。在该例中,绝缘层13具有多个开口部13a,因此,能提高第1测定电极ME1与第1测定电极连接部M1L之间的电连接的稳定性。开口部13a也可以不是设置于rDC监视用电容部MVr。例如可以是,绝缘层13在rDC监视用电容部MVr以外的区域具有至少1个开口部,第1测定电极ME1的延设部形成于绝缘层13上和开口部内,第1测定电极ME1的延设部在开口部内与第1测定电极连接部M1L接触。
·测定电极传输部M2P和测定电极传输端子部M2PT
如图26和图27所示,测定电极传输部M2P是TFT基板100A所具有的测定电极传输端子部M2PT与第2测定电极ME2的连接部。测定电极传输部M2P在该例中配置于密封区域Rs内。例如与参照图7所说明的传输部同样地,经由包含导电性珠71的树脂(密封树脂)73(有时也称为“密封部73”。)将测定电极传输端子部M2PT与第2测定电极ME2连接。密封部73通过具有导电性珠71,从而仅在图27的上下方向上具有导电性,在与纸面垂直的方向上不具有导电性。
在测定电极传输部M2P中,TFT基板100A具有测定电极传输端子部M2PT。
测定电极传输端子部M2PT具有第2测定电极连接部(也称为“连接配线”。)M2L、覆盖第2测定电极连接部M2L的绝缘层13、以及形成于绝缘层13上的传输端子连接部15pt。第2测定电极连接部M2L与第1测定电极连接部M1L使用相同导电膜形成,并与第1测定电极连接部M1L电分离。绝缘层13至少具有1个到达第2测定电极连接部M2L的开口部13b。传输端子连接部15pt与贴片电极15使用相同导电膜形成。传输端子连接部15pt形成于绝缘层13上和开口部13b内,在开口部13b内与第2测定电极连接部M2L接触。
优选测定电极传输端子部M2PT例如具有与传输端子部PT(例如参照图4的(c))相同的层叠结构。
在测定电极传输部M2P中,缝隙基板200A具有第2测定电极ME2的延设部ME2e和覆盖第2测定电极ME2的延设部ME2e的第4绝缘层58,第4绝缘层58至少具有1个使第2测定电极ME2的延设部ME2e的一部分露出的开口部58a。
在测定电极传输部M2P中,第2测定电极ME2与TFT基板100A所具有的第2测定电极连接部M2L电连接。
此外,测定电极传输部M2P(测定电极传输端子部M2PT)也可以不是配置于密封区域Rs内。例如也可以配置于非发送接收区域R2中的密封区域Rs的外侧。
测定电极传输端子部M2PT的结构不限于例示的结构。例如,第2测定电极连接部M2L也可以不是使用与第1测定电极连接部M1L相同的导电膜形成。传输端子连接部15pt也可以不是使用与贴片电极15相同的导电膜形成。从抑制扫描天线的制造工序数量(光掩模数量)增加的观点来看,优选它们分别形成于TFT基板100A所具有的导电层(包括栅极金属层、源极金属层以及贴片金属层)中的任意一个导电层内。
如图28的(b)所示,贴片金属层也可以在密封区域Rs内具有与传输端子连接部15pt电分离的密封区域部15ps。优选TFT基板100A例如在密封区域Rs内具有与传输端子部PT(例如参照图4的(c))相同的层叠结构。由此,能在密封区域Rs内形成将TFT基板100A的电极或者端子与缝隙基板200A的电极或者端子连接的传输部。
·第1测定电极端子部M1T和第2测定电极端子部M2T
如图26和图27所示,第1测定电极端子部M1T和第2测定电极端子部M2T在扫描天线1000A的非发送接收区域R2中的、密封区域Rs的外侧(密封区域Rs的与液晶层LC侧相反的一侧)设置于TFT基板100A。第1测定电极端子部M1T和第2测定电极端子部M2T不具有液晶层LC和缝隙基板200A。即,在第1测定电极端子部M1T和第2测定电极端子部M2T中,TFT基板100A是露出的。
如图27的(a)所示,第1测定电极端子部M1T具有第1测定电极连接部M1L和覆盖第1测定电极连接部M1L的绝缘层13和第2绝缘层17。绝缘层13和第2绝缘层17具有到达第1测定电极连接部M1L的接触孔CH7。
接触孔CH7也可以被透明导电层(未图示)覆盖。即,也可以是,第1测定电极端子部M1T还具有在第2绝缘层17上和接触孔CH7内形成的透明导电层,透明导电层在接触孔CH7内与第1测定电极连接部M1L接触。
如图27的(b)所示,第2测定电极端子部M2T具有第2测定电极连接部M2L和覆盖第2测定电极连接部M2L的绝缘层13和第2绝缘层17。绝缘层13和第2绝缘层17具有到达第2测定电极连接部M2L的接触孔CH8。
接触孔CH8也可以被透明导电层(未图示)覆盖。即,也可以是,第2测定电极端子部M2T还具有在第2绝缘层17上和接触孔CH8内形成的透明导电层,透明导电层在接触孔CH8内与第2测定电极连接部M2L接触。
如图28的(a)所示,在该例中,第1测定电极连接部M1L包括与第1测定电极ME1重叠的部分、形成第1测定电极端子部M1T的部分、以及跨密封区域Rs并在两者之间延伸设置的部分。如图28的(a)所示,第2测定电极连接部M2L包括形成第2测定电极端子部M2T的部分、形成测定电极传输端子部M2PT的部分、以及在两者之间延伸设置的部分。
·扫描天线1000A的制造方法
说明扫描天线1000A的制造方法的一例。
首先,以下说明TFT基板100A的制造方法。此外,关于与参照图5所说明的TFT基板101的制造方法同样的事项,有时会省略说明。
在电介质基板1和基底绝缘膜2上,形成栅极用导电膜并对栅极用导电膜进行图案化,由此形成栅极金属层。栅极金属层在发送接收区域R1中包括栅极电极3和栅极总线GL,在非发送接收区域R2中包括第1测定电极连接部M1L和第2测定电极连接部M2L。
在栅极金属层上按顺序形成栅极绝缘层4、半导体层5、源极金属层以及第1绝缘层11。
之后,对栅极绝缘层4和第1绝缘层11(即绝缘层13)一并进行蚀刻,由此在栅极绝缘层4和第1绝缘层11形成到达第1测定电极连接部M1L的开口部13a。在该工序中,也可以在栅极绝缘层4和第1绝缘层11还形成到达第2测定电极连接部M2L的开口部13b。
接着,在第1绝缘层11上、开口部13a内以及开口部13b内形成贴片用导电膜并对贴片用导电膜进行图案化,由此形成贴片金属层。贴片金属层在发送接收区域R1中包括贴片电极15,在非发送接收区域R2的rDC监视用电容部MVr中包括第1测定电极ME1。第1测定电极ME1形成于第1绝缘层11上和开口部13a内,在开口部13a内与第1测定电极连接部M1L接触。贴片金属层也可以在非发送接收区域R2的密封区域Rs中还包括密封区域部15ps。密封区域部15ps形成于第1绝缘层11上和开口部13b内,在开口部13b内与第2测定电极连接部M2L接触。
接着,在贴片金属层上和第1绝缘层11上形成第2绝缘层17。
之后,对第2绝缘层17、第1绝缘层11以及栅极绝缘层4(即,第2绝缘层17和绝缘层13)一并进行蚀刻,由此在第2绝缘层17、第1绝缘层11以及栅极绝缘层4形成到达第1测定电极连接部M1L的接触孔CH7和到达第2测定电极连接部M2L的接触孔CH8。
之后,在第2绝缘层17上形成透明导电膜,并对透明导电膜进行图案化。这样形成TFT基板100A。
接下来,说明缝隙基板200A的制造方法。此外,关于与上述的缝隙基板201的制造方法同样的事项,有时省略说明。
在电介质基板51和第3绝缘层52上形成金属膜并对其进行图案化,由此形成包含缝隙电极55的层。有时将包含缝隙电极55的层称为“缝隙金属层”。缝隙金属层包括:缝隙电极55、缝隙电极的延设部分55e、以及位于非发送接收区域R2的rDC监视用电容部MVr中的第2测定电极ME2。
接着,在缝隙金属层上形成第4绝缘层58。之后,在非发送接收区域R2的密封区域Rs中形成将第2测定电极ME2的延设部ME2e的一部分露出的开口部58a。
之后,在第4绝缘层58上形成透明导电膜,并对透明导电膜进行图案化。这样形成缝隙基板200A。
对如上所述得到的TFT基板100A和缝隙基板200A的配置于液晶层侧的表面赋予取向膜,实施规定的取向处理。取向处理例如是摩擦处理或者光取向处理。在对TFT基板100A和缝隙基板200A的表面赋予规定的图案的密封材料,并将它们贴合后,例如通过真空注入法注入液晶材料。根据需要安装或者连接驱动电路。这样,可得到本发明的实施方式的扫描天线1000A用的液晶面板。以下将扫描天线1000A所具有的液晶面板称为液晶面板100PA。以与液晶面板100PA的缝隙基板200A隔着空气层相对的方式配置反射导电板65,并连接扫描天线用的控制电路(可以包括液晶面板用驱动电路。),得到扫描天线1000A。
此外,对如上所述制作的液晶面板100PA进行后述的使残留DC电压稳定化的工序。使残留DC电压稳定化的工序既可以在将驱动电路安装或者连接到液晶面板100PA之前进行,也可以在完成驱动电路向液晶面板100PA的安装或者连接之后进行。当然,也可以最后在制作扫描天线1000A之后进行使残留DC电压稳定化的工序。
参照图29进一步具体地说明求出扫描天线1000A的残留DC电压值的方法。以下,说明在扫描天线1000A的液晶面板100PA的状态下求出rDC电压值的例子,但不限于此,可以在制作液晶面板100PA之后的任意的阶段进行。另外,不限于液晶面板100PA,也能针对其它液晶装置求出rDC电压值。
图29是表示求出rDC电压值的整个系统的示意图。该系统具有将液晶面板100PA收纳并稳定地固定的载台400和rDC电压测定装置500。载台400具有支撑板420以及配置于支撑板420的规定的位置的多个固定夹具440a、440b和440c。多个固定夹具440a、440b以及440c根据液晶面板100PA的大小适宜配置,其位置可以是可动的。例如,能使以隔着液晶面板100PA相对的方式配置的固定夹具440a和440c中的至少一方可动,在固定夹具440a与440c之间夹持液晶面板100PA。或者也可以省略固定夹具440a和440c中的一方,使用与液晶面板100PA的在不同方向上延伸的2个边抵接的固定夹具440a或者440c和440b。
rDC电压测定装置500能向被稳定地固定在载台400的规定的位置的液晶面板100PA所具有的监视用电容部MVr(在此为4个监视用电容部MVr1~MVr4中的每一个监视用电容部)的第1测定电极端子部M1T和第2测定电极端子部M2T施加规定的电压和/或对电流进行测定。
rDC电压测定装置500具有波形产生电路520、电流测定电路530和共用电压产生电路540、以及控制器(控制电路)560。控制器560具有运算电路562和存储器564,对波形产生电路520、电流测定电路530以及共用电压产生电路540进行控制。
控制器560例如可以是通用计算机(例如个人计算机),可以包括为了执行包含后述的工序的流程(算法)而安装了程序的运算电路(处理器)562和存储器564。波形产生电路520例如可以是函数发生器,电流测定电路530例如可以是电流表。共用电压产生电路540例如是能产生扫描天线的缝隙电压或LCD面板用的共用电压(相对电压)的电路。共用电压产生电路540可以是DC电压产生电路或者振动电压产生电路。
图23和图24所示的液晶电容的V-I曲线例如是使用rDC电压测定装置500如下测定的。此外,在图23和图24中示出在刚制作监视用电容后(电压未施加)和应力施加后求出的V-I曲线。
rDC电压测定装置500能进行应力的施加和rDC电压值的测定。例如,关于液晶面板100PA所具有的监视用电容CMVr1,可如下生成V-I曲线。
首先,一边对监视用电容CMVr1所具有的一对电极(第1测定电极ME1和第2测定电极ME2)中的一个电极(第1测定电极ME1)施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极(第2测定电极ME2)的电流。rDC电压测定装置500将从波形产生电路520输出的三角波电压供应到第1测定电极端子部M1T,用电流测定电路530测定流到第2测定电极端子部M2T的电流。由控制器560控制:测定装置500的2个端子与波形产生电路520的输出及电流测定电路530的输入的连接(切换);从波形产生电路520输出的三角波电压的波形(频率、振幅)或输出的定时。
运算电路562根据从波形产生电路520输出的三角波电压的电压值和由电流测定电路530求出的电流值来生成V-I曲线。此外,“生成V-I曲线”意味着在三角波电压的1个周期内取得三角波电压的电压值与电流值的关系,无需创建V-I曲线其本身。只要求出下面说明的、电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax以及电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin即可。
运算电路562在得到的V-I曲线中求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin。该工序例如可使用求出极值的公知的算法以及求出最大值和/或最小值的公知的算法来执行。Vmax和Vmin例如暂时存储到存储器564。此外,Vmax和Vmin既可以取正的值,也可以取负的值。
运算电路562进而将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。加法和除法是使用公知的算法来执行。
测定装置500也可以还具备输出rDC电压值的电路。例如也可以还具有显示装置,将rDC电压值显示于显示装置或者显示V-I曲线。当然,也可以输出到打印机或者输出到其它存储装置。
能使用rDC电压测定装置500按照例如图30的流程图所示的流程(算法)并根据应力施加后的rDC电压值的增大来设定缝隙电压。
在刚制作监视用电容后,从图30的工序S2开始,首先求出初始的rDC电压值。rDC电压值如上所述是对第1测定电极提供三角波电压并从第2测定电极测定电流。在该工序S2中,可取得三角波电压的1个周期内的、三角波电压的电压值与电流值的关系(即可生成V-I曲线)。在接下来的工序S3中,如上所述,基于V-I曲线求出rDC电压值。
在工序S4中,判断上次的rDC电压值的有无,在“无”的情况下,进行应力施加工序S1。工序S1施加对在液晶元件的动作中施加到液晶层的电压进行了模拟的电压。例如,在液晶装置是扫描天线的情况下,对第1测定电极(与贴片电极对应)施加AC电压(例如极性以60Hz反转的振动电压),对第2测定电极(与缝隙电极对应)施加例如DC电压。通过将AC电压设为正负对称的电压并叠加DC电压,来对实际的施加到液晶装置的液晶层的电压中包含有直流成分的状态进行模拟。施加应力的时间和/或DC电压的值适宜设定。
在应力施加(工序S1)之后,经过上述的工序S2、S3求出rDC电压值。接下来,在工序S4中,判断为上次的rDC电压值为“有”,在工序S5中,求出上次的rDC电压值与此次的rDC电压值之差。在工序S6中,以将得到的rDC电压值的差抵消的方式使缝隙电压移位。
之后,对新设定的缝隙电压,设定向第2测定电极提供的DC电压。典型地,使DC电压移位与使缝隙电压移位的量相同的量。之后,反复进行工序S1到工序S6。
这样,能测定rDC电压值的经时变化。例如,能评价液晶材料的差异所致的、rDC电压值的大小的差异或经时变化的差异。
具有与图29所示的rDC电压测定装置500实质上相同的功能的rDC电压测定电路例如可安装或者形成于图31所示的电路基板600。
图31所示的扫描天线1000B具有扫描天线1000A和电路基板600。电路基板600具有扫描天线的驱动电路550以及rDC电压测定电路500a。电路基板600所具有的rDC电压测定电路500a具有与图29所示的rDC电压测定装置500实质上相同的构成。即,电路基板600具有:驱动电路(包括栅极驱动器、源极驱动器以及共用电压调整电路(缝隙电压调整电路))550,其供应对扫描天线的源极总线、栅极总线和缝隙电极供应的规定的信号;以及rDC电压测定电路500a,其包括上述的波形产生电路520、电流测定电路530及共用电压产生电路540、以及控制器(控制电路)560。这些电路例如可作为IC安装。各个电路可以是公知的电路。例如,电流测定电路530可以是使用了分流电阻的公知的电流测定电路。此外,在此示出了电路基板600具有驱动电路550和rDC电压测定电路500a的例子,但其也可以分开设置于多个电路基板。另外,也可以将这些电路的一部分以单片形成于扫描天线1000A的例如TFT基板。
图31所示的扫描天线1000B由于具有rDC电压测定电路500a,因此能根据rDC电压值的变化将缝隙电压最佳化。
即,扫描天线1000B还具备驱动电路550和rDC电压测定电路500a,驱动电路550和rDC电压测定电路500a构成为执行如下工序:通过一边对监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;在V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及以将残留DC电压值抵消的方式设定对有源区域的多个液晶电容供应的共用电压(缝隙电压)。
参照图32的流程图说明扫描天线1000B的驱动方法。控制器(控制电路)560所具有的运算电路(处理器)562按照图32的流程图所示的流程(算法)执行各工序的处理,或者对驱动电路550和rDC电压测定电路500a进行控制。
首先,扫描天线1000B将用上述的方法求出的rDC电压值存储为初始的rDC电压值(工序S11)。以将该rDC电压值抵消的方式设定缝隙电压。若rDC电压值与缝隙电压的值之差设定为100mV以下,则可以说rDC电压值实质上被抵消。在LCD面板中若rDC电压值与共用电压之差是100mV以下,则在60Hz驱动中看不到闪烁,因此,可以认为100mV是rDC电压值与共用电压之差的上限。不过,在扫描天线1000B中使用的液晶材料与在LCD面板中使用的液晶材料相比易于劣化,因此,rDC电压值与缝隙电压的值之差优选是50mV以下,进一步优选是20mV以下。典型地,缝隙电压被设为具有与rDC电压值相同的值的DC电压。该工序除了rDC电压值的测定方法以外,与以往的LCD等相同。
初始设定后的扫描天线1000B进行通常动作(工序S12)。即,扫描天线1000B以通常的驱动方法被驱动。在该期间内,液晶材料劣化,rDC电压值上升。因此,在本实施方式的驱动方法中,用上述的方法生成V-I曲线(工序S13),基于其测定结果求出rDC电压值(工序S14)。
然后,求出已存储的rDC电压值与此次得到的rDC电压值之差,并且存储此次得到的rDC电压值(工序S15)。此时,既可以将初始设定的rDC电压值覆盖,也可以另外存储。另外,存储新的rDC电压值的工序可以在以下说明的工序S16中进行。
然后,以将得到的rDC电压值之差抵消的方式使缝隙电压移位(工序S16)。例如,使缝隙电压移位与得到的rDC电压值的差相同的值。此外,只要能将缝隙电压的值设定成使得该时点的rDC电压值与缝隙电压的值之差成为100mV以下即可,也可以使用其它处理。
此外,可根据需要反复进行图32所示的流程。可适宜设定反复的定时、即进行工序S13的定时。例如也可以预先求出扫描天线1000B中的rDC电压值的变化,例如也可以设定通常动作(工序S12)的时间,使得rDC电压值的绝对值不会超过10mV地增大(使得在工序S15中求出的rDC电压值的差不超过10mV)。或者,也可以预测为安全后按每一比较短的时间(例如每1小时)进行工序S13。在这种情况下,扫描天线1000B例如具有计测和/或累计进行通常动作的时间的电路、或者计数和/或累计进行通常动作的帧数的电路。
既可以使用另外设置的监视用电容进行rDC电压的测定,也可以使用有源区域的液晶电容进行rDC电压的测定。即,只要针对扫描天线的有源区域内的多个天线单位所具有的液晶电容中的相互相邻的2个以上的液晶电容的群,一边对属于群的2个以上的液晶电容中的全部液晶电容的一个电极(贴片电极)施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极(缝隙电极)的电流,从而生成V-I曲线即可。此外,在使用有源区域内的液晶电容求出rDC电压值的情况下,需要在进行图32的工序S13的期间停止通常动作。
另一方面,在使用另外设置的监视用电容的情况下,能不使通常动作停止地生成V-I曲线。不过,优选还包括如下工序:在未针对监视用电容进行生成V-I曲线的工序的期间中的、有源区域的多个液晶电容中的任意一个液晶电容被施加有电压的期间内,将有源区域的多个液晶电容被施加的电压的平均值或最大值的电压施加到监视用电容。根据对液晶层施加的电压的大小和时间的不同,液晶材料的劣化的程度、进而rDC电压值的上升的程度发生变化,因此,优选对监视用电容的液晶层给予与有源区域的液晶电容的液晶层同样的电压施加历史。是使用平均值还是使用最大值可适宜设定。多个液晶电容被施加的电压的平均值或最大值的电压由运算电路562根据公知的算法求出。在使用平均值的情况下,可得到能决定与该时点的最佳条件相近的条件的优点,在使用最大值的情况下,在长期的使用中成为接近最佳的条件,因此可得到作为天线特性的劣化不易醒目的优点。
当采用上述的本发明的实施方式的驱动方法时,能抑制与rDC电压值的增大相伴的扫描天线的特性的变化(例如共振频率的变化)。另外,使对液晶层施加的直流电压下降,因此能抑制液晶材料的电分解。即,能提高扫描天线的可靠性。
图33是示意性地表示在扫描天线中使用的液晶面板LCP1和LCP2的rDC电压值的应力施加时间依赖性的坐标图。横轴是应力施加时间,纵轴表示rDC电压值。液晶面板LCP1和LCP2所使用的液晶材料的种类不同。应力例如是与参照图23说明的同样地将5V的直流电压和振幅为±3V、60Hz的矩形波AC电压施加到一对电极。在rDC电压值的测定中使用的三角波电压的频率例如是10Hz,振幅例如是±10V。
在扫描天线中使用的液晶材料的种类不同,大致如图33所示,rDC电压值在初始时较大地增大,以比较短的时间达到饱和值。例如,在上述的应力条件下,与液晶材料无关地以大约2小时达到饱和。
可以利用在扫描天线中使用的液晶材料的rDC电压值以比较短的时间达到饱和值这一点,在制造扫描天线用的液晶面板100之后(产品出厂之前),进行使残留DC电压稳定化的工序。
例如,可按照图34的流程图所示的流程(算法)来执行稳定化工序。
首先,对监视用电容和有源区域的多个液晶电容各自所具有的一对电极中的一个电极提供极性反转的AC电压,并对另一个电极提供DC电压(工序S21)。之后,一边对监视用电容的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线(工序S22)。在V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax以及电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin,将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出(工序S23)。然后,判断上次的rDC电压值的有无,在“无”的情况下,进行应力施加工序S21(工序S24)。在上次的rDC电压值为“有”时,求出上次的残留DC电压值与此次的残留DC电压值之差(工序25)。然后,判定该差是否是规定值以下(工序S26)。反复进行上述的工序S21~S26直至该判定结果成为“是”为止。规定的值例如被设定成使得在工序S25中求出的rDC电压值的差成为10mV以下。在应力施加工序S21中施加的DC电压在反复进行多次的期间内既可以是固定的,也可以根据rDC电压值的变化而进行变化,使得施加实质上相同的DC电压。
当然,也可以使用监视用电容预先求出rDC电压达到饱和的应力施加条件,对扫描天线用液晶面板的有源区域的液晶电容提供该条件的应力。在这种情况下,无需一定对扫描天线用液晶面板设置监视用电容。即,如图23所示,若通过使用了与扫描天线用液晶面板分开制作的监视用电容的试验已预先知道在某应力施加条件下rDC电压值达到饱和,则只要将该相同条件的应力施加到扫描天线用液晶面板的有源区域的液晶电容即可。此时,扫描天线用液晶面板只要是所谓的静态驱动即可。只要对所有栅极总线施加将TFT设为导通状态的信号电压,从源极总线供应规定的AC电压,并且对缝隙电极供应规定的DC电压即可。
本发明的实施方式的扫描天线根据需要例如收纳于塑料制的箱体。优选箱体使用不会对微波的发送接收带来影响的介电常数εM小的材料。另外,也可以在箱体的与发送接收区域R1对应的部分设置贯通孔。而且,为了不使液晶材料暴露于光中,也可以设置遮光结构。遮光结构设置成对例如从TFT基板101的电介质基板1和/或缝隙基板201的电介质基板51的侧面在电介质基板1和/或51内传播并入射到液晶层的光进行遮光。介电各向异性ΔεM大的液晶材料有的易于发生光劣化,优选不仅对紫外线而且对可见光中短波长的蓝色光进行遮光。例如通过使用黑色的粘合胶带等遮光性胶带,能在需要的部位容易地形成遮光结构。
优选扫描天线的有源区域的液晶电容和监视用电容不仅是电压的施加历史相同,而且暴露于光中的历史也相同。当然,优选不仅是扫描天线的有源区域被遮光,而且监视用电容也被遮光。
工业上的可利用性
本发明的实施方式例如在移动体(例如船舶、飞机、汽车)所搭载的卫星通信或卫星广播用扫描天线等液晶装置、液晶装置的求出残留DC电压值的方法、液晶装置的驱动方法以及液晶装置的制造方法中使用。
附图标记说明
1:电介质基板
2:基底绝缘膜
3:栅极电极
4:栅极绝缘层
5:半导体层
6D:漏极接触层
6S:源极接触层
7D:漏极电极
7S:源极电极
7p:源极连接配线
11:第1绝缘层
15:贴片电极
15p:贴片连接部
15pt:传输端子连接部
17:第2绝缘层
18g、18s、18p:开口部
19g:栅极端子用上部连接部
19p:传输端子用上部连接部
19s:源极端子用上部连接部
21:对准标记
23:保护导电层
51:电介质基板
52:第3绝缘层
54:电介质层(空气层)
55:缝隙电极
55L:下层
55M:主层
55U:上层
55c:接触面
57:缝隙
58:第4绝缘层
60:上部连接部
65:反射导电板
67:粘接层
68:加热器用电阻膜
70:供电装置
71:导电性珠
72:供电销
73:密封部
100PA、100Pa、100Pb:液晶面板
101、102、103、104:TFT基板
201、203:缝隙基板
400:载台
420:支撑板
440a、440b:固定夹具
500:rDC电压测定装置
500a:rDC电压测定电路
520:波形产生电路
530:电流测定电路
540:共用电压产生电路
550:驱动电路
560:控制器
562:运算电路
564:存储器
600:电路基板
1000、1000A、1000B:扫描天线
CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6:接触孔
CMVr、CMVr1、CMVr2、CMVr3、CMVr4:监视用电容
GD:栅极驱动器
GL:栅极总线
GT:栅极端子部
M1L:第1测定电极连接部(连接配线)
M2L:第2测定电极连接部(连接配线)
M1T:第1测定电极端子部
M2T:第2测定电极端子部
M2P:测定电极传输部
M2PT:测定电极传输端子部
M2T:第2测定电极端子部
ME1:第1测定电极
ME2:第2测定电极
ME2e:延设部
MVr、MVr1、MVr2、MVr3、MVr4:rDC监视用电容部
SD:源极驱动器
SL:源极总线
ST:源极端子部
PT:传输端子部
IT:端子部
LC:液晶层
R1:发送接收区域
R2:非发送接收区域
Rs:密封区域
U、U1、U2:天线单位、天线单位区域。

Claims (15)

1.一种液晶装置的求出残留DC电压值的方法,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,上述液晶装置的求出残留DC电压值的方法的特征在于,包含如下工序:
通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;
在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;以及
将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。
2.根据权利要求1所述的求出残留DC电压值的方法,
上述至少1个监视用电容所包含的上述液晶层的部分的面积是25mm2以上。
3.根据权利要求1或2所述的求出残留DC电压值的方法,
上述至少1个监视用电容配置于与上述有源区域相比离上述密封部更近的位置。
4.根据权利要求1或2所述的求出残留DC电压值的方法,
上述至少1个监视用电容包括以隔着上述有源区域相对的方式配置的2个监视用电容。
5.根据权利要求1或2所述的求出残留DC电压值的方法,
上述液晶装置是扫描天线,上述扫描天线具有多个天线单位,上述多个天线单位各自具有上述多个液晶电容中的对应的1个液晶电容。
6.根据权利要求1或2所述的求出残留DC电压值的方法,
上述三角波电压的频率是0.01Hz以上100Hz以下。
7.根据权利要求1或2所述的求出残留DC电压值的方法,
上述三角波电压的振幅的绝对值是1V以上10V以下。
8.一种液晶装置的求出残留DC电压值的方法,
上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,
并且上述液晶装置具有:多个液晶电容;以及多个TFT,其分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容,上述多个液晶电容包含上述液晶层,上述液晶装置的求出残留DC电压值的方法的特征在于,包含如下工序:
针对上述多个液晶电容中的相互相邻的2个以上的液晶电容的群,通过一边对属于上述群的2个以上的液晶电容中的全部液晶电容的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;
在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;以及
将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出。
9.根据权利要求8所述的求出残留DC电压值的方法,
上述三角波电压的频率是0.01Hz以上100Hz以下。
10.根据权利要求8或9所述的求出残留DC电压值的方法,
上述三角波电压的振幅的绝对值是1V以上10V以下。
11.一种液晶装置的驱动方法,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,上述液晶装置的驱动方法的特征在于,包含:
工序(a),通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;
工序(b),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;
工序(c),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及
工序(d),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压。
12.根据权利要求11所述的液晶装置的驱动方法,
反复进行多次上述工序(a)到工序(d),
第2次以后的工序(d)包含:工序(ds1),求出上次的残留DC电压值与此次的残留DC电压值之差;以及工序(ds2),以抵消上述差的方式使上述共用电压移位。
13.根据权利要求11或12所述的液晶装置的驱动方法,
还包括如下工序:在未进行上述工序(a)的期间中的、上述多个液晶电容中的任意一个液晶电容被施加有电压的期间内,将上述多个液晶电容被施加的电压的平均值或最大值的电压施加到上述至少1个监视用电容。
14.一种液晶装置,具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,上述液晶装置的特征在于,
上述液晶装置还具备对上述多个液晶电容供应规定的电压的驱动电路和rDC电压测定电路,
上述驱动电路和上述rDC电压测定电路构成为执行:
工序(a),通过一边对上述至少1个监视用电容所具有的一对电极中的一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;
工序(b),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;
工序(c),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及
工序(d),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压。
15.一种液晶装置的制造方法,上述液晶装置具有:第1基板;第2基板;液晶层,其设置于上述第1基板与上述第2基板之间;以及密封部,其包围上述液晶层,并且上述液晶装置具备:有源区域,其具有多个液晶电容和分别连接到上述多个液晶电容中的1个液晶电容的多个TFT;以及非有源区域,其位于上述有源区域以外的区域,具有至少1个监视用电容,上述多个液晶电容和上述至少1个监视用电容包含上述液晶层,上述液晶装置的制造方法的特征在于,
包含使上述液晶装置的残留DC电压值稳定化的工序,
上述稳定化工序反复进行多次如下工序:
工序(A),对上述至少1个监视用电容和上述有源区域的上述多个液晶电容各自具有的一对电极中的一个电极提供极性反转的AC电压,并且对另一个电极提供DC电压;
工序(B),在上述工序(A)之后,通过一边对上述至少1个监视用电容的上述一个电极施加正负对称的三角波电压,一边测定流到上述另一个电极的电流,从而生成V-I曲线;
工序(C),在上述V-I曲线中,求出电流值取正的极大值或极小值的绝对值最大的电压值Vmax和电流值取负的极小值或极大值的绝对值最大的电压值Vmin;
工序(D),将Vmax与Vmin之和的二分之一作为残留DC电压值求出;以及
工序(E),以将上述残留DC电压值抵消的方式设定对上述多个液晶电容供应的共用电压,
第2次以后的工序(E)包含:工序(Es1),求出上次的残留DC电压值与此次的残留DC电压值之差;以及工序(Es2),判定上述差是否是规定值以下,反复进行上述工序(A)到(E)直至工序(Es2)的判定结果成为“是”为止。
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