CN110011054A - Tft基板、具备tft基板的扫描天线、及tft基板的制造方法 - Google Patents

Tft基板、具备tft基板的扫描天线、及tft基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供在能够抑制扫描天线的天线性能的下降的同时,使扫描天线的成本降低的TFT基板、具备TFT基板的扫描天线、及TFT基板的制造方法。TFT基板(101)具有电介质基板(1)、和在电介质基板(1)上排列的多个天线单元区域(U)。多个天线单元区域(U)的各个天线单元区域具有TFT(10)、和电连接到TFT(10)的漏极电极(7D)的贴片电极(15)。贴片电极(15)包含:第一电极层(15a),其由与TFT(10)的栅极电极(3G)相同的导电膜形成;和第二电极层(15b),其由与TFT(10)的源极电极(7S)相同的导电膜形成。

Description

TFT基板、具备TFT基板的扫描天线、及TFT基板的制造方法
技术领域
本发明涉及扫描天线,特别涉及天线单元(有时也称为“振子天线”。)具有液晶电容的扫描天线(有时也称为“液晶阵列天线”。)、该扫描天线所使用的TFT基板及该TFT基板的制造方法。
背景技术
移动体通信、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)”。),已知具备天线单元的相控阵列天线。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,当天线单元的数量增加时,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,记载了通过液晶显示装置(以下称为“LCD”。)的技术能得到价格低的扫描天线。
本申请人对能够利用现有的LCD的制造技术来进行量产的扫描天线进行开发。本申请人的专利文献6公开了能够利用现有的LCD的制造技术来进行量产的扫描天线、该扫描天线所使用的TFT基板及该扫描天线的制造方法及驱动方法。为了进行参考,在本说明书中引用专利文献6的全部公开内容。
现有技术文献
专利文件
专利文献1:日本特开2007-116573号公报
专利文献2:日本特开2007-295044号公报
专利文献3:日本特表2009-538565号公报
专利文献4:日本特表2013-539949号公报
专利文献5:国际公开第2015/126550号
专利文献6:国际公开第2017/061527号
非专利文献
非专利文献1:R.A.Stevenson et al.,“Rethinking Wireless Communications:Advanced Antenna Design using LCD Technology”,SID 2015 DIGEST,pp.827-830.
非专利文献2:M.ANDO et al.,“A Radial Line Slot Antenna for 12GHz SatelliteTV Reception”,IEEE Transactions of Antennas and Propagation,Vol.AP-33,No.12,pp.1347-1353(1985).
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明人为了使专利文献6所记载的扫描天线的成本降低,研究了各种结构。本发明的一个目的在于能够在抑制天线性能的下降的同时,使成本降低。本发明的其他目的在于提供能够在抑制天线性能的下降的同时使成本降低的TFT基板及该TFT基板的制造方法。
解决问题的方法
本发明的实施方式所涉及的TFT基板具有:电介质基板;和多个天线单元区域,它们排列在上述电介质基板上,上述多个天线单元区域的各个天线单元区域具有TFT、和与上述TFT的漏极电极电连接的贴片电极,上述贴片电极包含:第一电极层,其由与上述TFT的栅极电极相同的导电膜形成;和第二电极层,其由与上述TFT的源极电极相同的导电膜形成。
在某实施方式中,上述第一电极层包含Cu层或者Al层。
在某实施方式中,上述第二电极层包含Cu层或者Al层。
在某实施方式中,上述第一电极层为100nm以上且1000nm以下。
在某实施方式中,上述第二电极层为100nm以上且1000nm以下。
在某实施方式中,上述第二电极层形成于上述第一电极层之上。
在某实施方式中,上述TFT基板具有:栅极金属层,其由上述电介质基板支承,并包含上述栅极电极和上述第一电极层;上述TFT的半导体层,其由上述电介质基板支承;栅极绝缘层,其形成在上述半导体层与上述栅极金属层之间;以及源极金属层,其由上述电介质基板支承,并包含上述源极电极、上述漏极电极及上述第二电极层。
在某实施方式中,上述TFT基板还具有:层间绝缘层,其形成于上述栅极金属层和上述源极金属层之上;和上部导电层,其形成在上述层间绝缘层上。
在某实施方式中,上述层间绝缘层具有到达上述第一电极层或者上述第二电极层的开口部,上述贴片电极还包含在上述开口部内连接到上述第一电极层或者上述第二电极层的第三电极层,上述第三电极层包含于上述上部导电层。
在某实施方式中,上述第三电极层以覆盖上述第一电极层或者上述第二电极层中的、在上述开口部内露出的部分的方式形成。
在某实施方式中,上述贴片电极被上述层间绝缘层覆盖。
本发明的实施方式所涉及的扫描天线具备:上述任一个TFT基板;缝隙基板,其以与上述TFT基板对置的方式配置;液晶层,其设置在上述TFT基板与上述缝隙基板之间;以及反射导电板,其以隔着电介质层与上述缝隙基板的与上述液晶层相反侧的表面对置的方式配置,上述缝隙基板具有另一电介质基板、和形成于上述另一电介质基板的上述液晶层侧的表面的缝隙电极,上述缝隙电极具有多个缝隙,上述多个缝隙的各个缝隙与上述TFT基板的上述多个天线单元区域的各个天线单元区域中的上述贴片电极对应配置。
本发明的实施方式所涉及的TFT基板的制造方法是上述任一个TFT基板的制造方法,其包含:工序A,该工序A在上述电介质基板上形成栅极用导电膜;工序B,该工序B对上述栅极用导电膜进行图案化,由此形成上述栅极电极和上述第一电极层;工序C,该工序C对覆盖上述栅极电极和上述第一电极层的栅极绝缘膜进行沉积;工序D,该工序D将到达上述第一电极层的第一开口部形成于上述栅极绝缘膜;工序E,该工序E在上述栅极绝缘膜上和上述第一开口部内形成源极用导电膜;以及工序F,该工序F对上述源极用导电膜进行图案化,由此形成上述源极电极和上述第二电极层。
在某实施方式中、上述制造方法还包含:工序G,该工序G对覆盖上述源极电极和上述第二电极层的层间绝缘膜进行沉积;工序H,该工序H进行上述层间绝缘膜的蚀刻;工序I,该工序I在上述工序H之后,将上部导电膜形成在上述层间绝缘膜上;以及工序J,该工序J对上述上部导电膜进行图案化。
在某实施方式中,上述工序H包含形成到达上述第二电极层的第二开口部的工序,上述工序J包含在上述第二开口部内形成连接到上述第二电极层的第三电极层的工序。
发明效果
根据本发明的某实施方式,能够在抑制扫描天线的天线性能的下降的同时,使成本降低。根据本发明的其他实施方式,提供能够抑制扫描天线的天线性能的降低,同时降低成本的TFT基板及这种TFT基板的制造方法。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的扫描天线1000的一部分的剖视图。
图2的(a)和(b)分别是表示扫描天线1000所具备的TFT基板101和缝隙基板201的示意性俯视图。
图3的(a)是TFT基板101的示意性剖视图,(b)是TFT基板101的示意性俯视图。
图4的(a)和(b)是TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性剖视图。
图5的(a)是变形例的TFT基板101a的示意性剖视图,(b)是TFT基板101a的示意性俯视图。
图6是专利文献6的扫描天线所具备的TFT基板901的示意性剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式所涉及的扫描天线、扫描天线的制造方法、及扫描天线所使用的TFT基板进行说明。此外,本发明并不限于以下例示的实施方式。并且,本发明的实施方式并不限于附图。例如,剖视图中的层的厚度、俯视图中的导电部和开口部的大小等是例示的。
<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)的天线单元的扫描天线对施加于与LCD面板的像素对应的天线单元的各液晶层的电压进行控制,使各天线单元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元形成二维图案(与由LCD进行的图像的显示对应。)。从天线射出或者由天线接收的电磁波(例如微波)被赋予与各天线单元的静电电容相应的相位差,根据由静电电容不同的天线单元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,从天线射出的电磁波是通过考虑由各天线单元赋予的相位差而对输入电磁波射入到各天线单元并在各天线单元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元作为“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,本发明的实施方式所涉及的扫描天线的天线单元虽然与LCD面板的像素类似,但是与LCD面板的像素的结构不同,且多个天线单元的排列也与LCD面板中的像素的排列不同。参照表示后面详细说明的第一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所涉及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/或天线单元的排列,为了参考,在本说明书中引用专利文献5的全部公开内容。
图1是示意性地表示本实施方式的扫描天线1000的一部分的剖视图,示意性地表示从设置于呈同心圆状排列的缝隙的中心近旁的供电销72(参照图2的(b))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、反射导电板65、它们之间的电介质基板51及空气层54作为波导路径301发挥功能。
贴片电极15、包含缝隙57的缝隙电极55的局部、及它们之间的液晶层LC构成天线单元U。在各天线单元U中,一个贴片电极15隔着液晶层LC与包含一个缝隙57的缝隙电极55的局部相对,构成液晶电容。另外,各天线单元U具有与液晶电容电并联的辅助电容(例如参照图3)。扫描天线1000的天线单元U与LCD面板中的像素具有类似的结构。但是,扫描天线1000与LCD面板具有许多的不同点。
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面板通常使用对可见光透明的基板,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耗角正切表示为tanδM。)较小。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,在形成波导路径的材料是空气和玻璃的情况下,玻璃的上述介电损耗较大,因此从比较薄的玻璃能减少波导损耗的观点来看,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65一起作为波导路径301的壁发挥功能。因而,为了抑制微波透射过导路径301的壁,优选波导路径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,当相对于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,当相对于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,能考虑成膜时间、成本而适当地设定。当使用Cu层时,能得到与使用Al层相比形成得较薄的优点。不仅能采用在LCD的制造工艺中使用的薄膜沉积法,也能采用将Cu箔或者Al箔贴附于基板等其他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例如能使用厚度为数mm的铝板、铜板等。
贴片电极15并不是如缝隙电极55那样构成波导路径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成热的损耗,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,Al层的厚度优选例如是0.3μm以上2μm以下。
另外,天线单元U的排列间距与像素间距大为不同。例如,当考虑12GHz(Ku band)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,天线单元U的间距是λ/4以下和/或λ/5以下,因此变成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,天线单元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,天线单元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(例如参照日本特开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380nm~830nm)的偏振光赋予相位差,从而使偏振光状态变化(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。而实施方式所涉及的扫描天线1000通过使天线单元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。因此,优选液晶层相对于微波的介电常数M(εM)的各向异性(ΔεM)较大,并优选tanδM较小。例如能适于使用M.Wittek etal.,SID 2015DIGESTpp.824-826中记载的ΔεM为4以上、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通常具有频率分散性,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存在正相关系。因而可以说,就相对于微波的天线单元用的液晶材料而言,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。当这里也将相对于550nm的光的Δn(双折射率)用作指标时,在针对微波的天线单元中使用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。液晶层的厚度例如是1μm~500μm。
以下,对本发明所涉及的实施方式的扫描天线的结构更详细地进行说明。
首先,参照图1和图2。图1如详述的那样是扫描天线1000的中心附近的示意性局部剖视图,图2的(a)和(b)分别是表示扫描天线1000所具备的TFT基板101和缝隙基板201的示意性俯视图。
扫描天线1000具有二维排列的多个天线单元U,这里在例示的扫描天线1000中,多个天线单元排列成同心圆状。在以下的说明中,将与天线单元U对应的TFT基板101的区域和缝隙基板201的区域称为“天线单元区域”,标注与天线单元相同的附图标记U。另外,如图2的(a)和(b)所示,在TFT基板101和缝隙基板201中,将由二维排列的多个天线单元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设置端子部、驱动电路等。
图2的(a)是表示扫描天线1000所具备的TFT基板101的示意性俯视图。
在图示的例子中,从TFT基板101的法线方向观看时,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的中心部的第一非发送接收区域R2a、和位于发送接收区域R1的周缘部的第二非发送接收区域R2b。发送接收区域R1的外径例如是200mm~1500mm,根据通信量等而设定。
在TFT基板101的发送接收区域R1设有由电介质基板1支承的多个栅极总线GL和多个源极总线SL,并通过上述配线来规定天线单元区域U。天线单元区域U在发送接收区域R1例如排列成同心圆状。各个天线单元区域U包括TFT、和电连接到TFT的贴片电极。TFT的源极电极连接到源极总线SL,栅极电极连接到栅极总线GL。另外,漏极电极与贴片电极电连接。
在非发送接收区域R2(R2a、R2b)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,并且在上述基板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及源极驱动器SD。栅极总线GL分别经由栅极端子部GT连接到栅极驱动器GD。源极总线SL分别经由源极端子部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形成在电介质基板1上,但上述驱动器的一者或者两者也可以设置在其他电介质基板上。
在非发送接收区域R2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”。如图示那样,传输端子部PT(传输部)可以配置在密封区域Rs内。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,能够在使液晶封入TFT基板101与缝隙基板201之间的同时,确保传输端子部PT与缝隙基板201的缝隙电极55的电连接。在该例子中,在第一非发送接收区域R2a和第二非发送接收区域R2b两者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)也可以不配置在密封区域Rs内。例如可以配置在非发送接收区域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地形成有缝隙电极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中的天线单元区域U对应配置。在图示的例子中,以多个缝隙57构成径向线缝隙天线的方式,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。在该例子中,端子部IT配置在密封区域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,在第一非发送接收区域R2a中,供电销72配置在缝隙基板201的背面侧。微波通过供电销72进入到由缝隙电极55、反射导电板65及电介质基板51构成的波导路径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的比较狭窄的区域包围的方式设置的例子,但并不限于此。特别是,设置在发送接收区域R1的外侧的密封区域Rs也可以以距发送接收区域R1一定以上的距离的方式例如设置在电介质基板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、驱动电路也可以形成在密封区域Rs的外侧(即,不存在液晶层的一侧)。通过在距发送接收区域R1一定以上的距离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)所含有的杂质(特别是离子性杂质)的影响而使天线特性降低。
<TFT基板101的结构>
参照图3,对扫描天线1000所具备的TFT基板101的结构具体地进行说明。图3的(a)是TFT基板101的示意性剖视图,表示沿着图3的(b)的3A-3A’线的截面。图3的(b)是TFT基板101的天线单元区域U的示意性俯视图。
如图3的(a)和(b)所示,TFT基板101具有电介质基板1、和在电介质基板1上排列的多个天线单元区域U。多个天线单元区域U分别具有TFT10、和电连接到TFT10的漏极电极7D的贴片电极15。贴片电极15包含由与TFT10的栅极电极3G相同的导电膜形成的第一电极层15a、和由与TFT10的源极电极7S相同的导电膜形成的第二电极层15b。在该例子中,贴片电极15还包括第三电极层15c。
本发明的实施方式所涉及的扫描天线所使用的TFT基板101具有包含由与TFT10的栅极电极3G相同的导电膜形成的第一电极层15a、和由与TFT10的源极电极7S相同的导电膜形成的第二电极层15b的贴片电极15,因此如以下进行说明那样,能够在抑制扫描天线的天线性能的下降的同时,降低成本。
如图3的(a)和(b)所示,各天线单元区域U所具有的TFT10具有栅极电极3G、岛状的半导体层5、源极接触层6S和漏极接触层6D、配置在栅极电极3G与半导体层5之间的栅极绝缘层4、源极电极7S及漏极电极7D。
在该例子中,TFT10是具有底栅结构的沟道蚀刻型TFT。栅极电极3G经由栅极绝缘层4配置在半导体层5之下。在该例子中,源极电极7S和漏极电极7D以与半导体层5的上表面连接的方式形成。即,TFT10具有顶接触结构。这里,源极电极7S和漏极电极7D分别经由源极接触层6S和漏极接触层6D而与半导体层5的上表面连接。
栅极电极3G电连接到栅极总线GL,从栅极总线GL供给扫描信号电压。源极电极7S电连接到源极总线SL,从源极总线SL供给数据信号电压。在该例子中,栅极电极3G和栅极总线GL由相同的导电膜(栅极用导电膜)形成。这里,源极电极7S、漏极电极7D及源极总线SL由相同的导电膜(源极用导电膜)形成。栅极用导电膜和源极用导电膜例如包含金属膜。有时将使用栅极用导电膜形成的、包含栅极电极3G的层(layer)称为“栅极金属层3”,有时将使用源极用导电膜形成的、包含源极电极7S的层称为“源极金属层7”。
TFT基板101具有:由电介质基板1支承的栅极金属层3、由电介质基板1支承的、TFT10的半导体层5、形成在半导体层5与栅极金属层3之间的栅极绝缘层4、及由电介质基板1支承的源极金属层7。TFT基板101还具有形成在栅极金属层3和源极金属层7之上的层间绝缘层11、和形成在层间绝缘层11上的上部导电层19。在该例子中,如上述那样,半导体层5形成在栅极绝缘层4上。另外,在该例子中,源极金属层7形成在栅极绝缘层4和半导体层5之上。
栅极金属层3包含TFT10的栅极电极3G、栅极总线GL、及贴片电极15的第一电极层15a。
栅极绝缘层4具有到达贴片电极15的第一电极层15a的开口部4p。
源极金属层7包括TFT10的源极电极7S和漏极电极7D、源极总线SL、及贴片电极15的第二电极层15b。贴片电极15的第二电极层15b在形成于栅极绝缘层4的开口部4p内与贴片电极15的第一电极层15a连接。
层间绝缘层11具有到达贴片电极15的第二电极层15b的开口部11p。
上部导电层19包含贴片电极15的第三电极层15c。贴片电极15的第三电极层15c在形成于层间绝缘层11的开口部11p内与贴片电极15的第二电极层15b连接。贴片电极15的第三电极层15c例如以覆盖贴片电极15的第二电极层15b中的、在开口部11p内露出的部分的方式形成。
贴片电极15的第三电极层15c如参照图4后述的那样,由与形成于非发送接收区域R2的各端子部的上部连接部相同的导电膜形成。即,上部导电层19包含贴片电极15的第三电极层15c、和形成于非发送接收区域R2的各端子部的上部连接部。由此,降低了TFT基板101的制造成本。
上部导电层19例如包含透明导电层(例如ITO层)。上部导电层19例如也可以仅由透明导电层形成。或者,上部导电层19也可以包括:包含透明导电层的第一上部导电层、和形成在第一上部导电层之下的第二上部导电层。第二上部导电层例如由从由Ti层、MoNbNi层、MoNb层、MoW层、W层及Ta层组成的组中选择出的一种层或者两种以上的层的叠层形成。
贴片电极15从天线性能的观点来看,优选至少包含一个低电阻金属层。扫描天线的性能与贴片电极15的电阻有关,主层的厚度以得到期望的电阻的方式设定。这里,“低电阻金属层”是包含从由铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)及金(Au)组成的组中选择出的至少一种元素的层。“低电阻金属层”也可以是叠层结构。有时将贴片电极15的低电阻金属层称为“主层”。贴片电极15例如包含Cu层和/或Al层作为主层。从电阻的观点来看,Cu层与Al层相比有可能能够减小贴片电极15的厚度。
贴片电极15也可以还具有高融点金属含有层。这里,“高融点金属含有层”是从由钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)及铌(Nb)组成的组中选择出的至少包含一种元素的层。“高融点金属含有层”也可以是叠层结构。例如,高融点金属含有层是指Ti、W、Mo、Ta、Nb、包含它们的合金、它们的氮化物、以及上述金属或合金与上述氮化物的固溶体中的任意一种形成的层。
栅极金属层3和源极金属层7各自独立地例如具有叠层结构,叠层结构具有低电阻金属层、和在低电阻金属层之下的高融点金属含有层。栅极金属层3和/或源极金属层7也可以在低电阻金属层之上还具有高融点金属含有层。也可以仅栅极金属层3和源极金属层7中的任意一个含有低电阻金属层。
例如,贴片电极15的第一电极层15a(即栅极金属层3)和第二电极层15b(即源极金属层7)各自独立地包含Al层或Cu层。贴片电极15的第一电极层15a和第二电极层15b可以都包含Cu层,也可以都包含Al层。贴片电极15的第一电极层15a例如是0.1μm以上1.0μm以下(100nm以上1000nm以下)。贴片电极15的第二电极层15b例如是0.1μm以上1.0μm以下(100nm以上1000nm以下)。
贴片电极15所具有的低电阻金属层的厚度例如是0.2μm以上2.0μm以下(200nm以上2000nm以下)。贴片电极15也可以包含多个低电阻金属层。在贴片电极15包含多个低电阻金属层的情况下,“贴片电极15所具有的低电阻金属层的厚度”是指它们的厚度之和。贴片电极15也可以具有包含两个低电阻金属层、和在两个低电阻金属层之间的高融点金属含有层的叠层结构。贴片电极15所具有的多个低电阻金属层可以由相同金属材料形成,也可以由互不相同的金属材料形成。
贴片电极15的低电阻金属层优选通过不包含绝缘层和/或低电阻金属的导电层覆盖。若贴片电极15的低电阻金属层通过不包含绝缘层或低电阻金属的导电层覆盖,则能够抑制在贴片电极15的低电阻金属层(即主层)产生腐蚀和/或向液晶层溶出低电阻金属。由此,能够抑制扫描天线的天线性能的下降。若低电阻金属(例如Cu或Al)在液晶层熔出,则有时因以下的理由而使天线性能下降。
如上述的那样,扫描天线控制对天线单元的各液晶层施加的电压,使各天线单元的液晶层的有效的介电常数M(εM)变化,由此由静电电容不同的天线单元形成二维图案。微波区域的介电各向异性ΔεM(相对于可见光的双折射率Δn)大的液晶材料的比电阻低,因此对液晶电容施加的电压的保持率低。若液晶电容的电压保持率降低,则对液晶层实际的有效电压降低,未对液晶层施加目的电压。其结果为,天线单元的液晶层赋予微波的相位差偏离规定的值。若相位差偏离规定的值,则天线特性下降。实际上,扫描天线被设计成通过预先决定的共振频率而使增益变得最大,因此电压保持率的降低例如表现为增益的降低。
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根基(-NCS)或硫氰酸盐基(-SCN)。包含异硫氰酸根基或硫氰酸盐基的液晶材料与当前LCD所使用的液晶材料相比,化学稳定性低、易劣化。若液晶材料劣化,则比电阻进一步降低,电压保持率进一步降低。例如,由于异硫氰酸根基和硫氰酸盐基具有较强的极性,因此有时与金属离子(例如Cu离子或Al离子)反应。由于上述情况,导致液晶材料的比电阻下降,和/或离子性杂质增加,因此液晶电容的电压保持率下降。
在TFT基板101中,贴片电极15包含第三电极层15c。贴片电极15的第三电极层15c不包含低电阻金属。第三电极层15c以覆盖在形成于层间绝缘层11的开口部11p内露出的第二电极层15b的方式形成。因此,能够抑制在贴片电极15的主层产生腐蚀和/或向液晶层溶出低电阻金属。抑制了具备TFT基板101的扫描天线的天线性能的下降。另外,在该例子中,贴片电极15没有由绝缘层覆盖,因此能够实现较高的天线性能。
在仅由源极金属层形成贴片电极的情况下,若增大贴片电极的厚度,则有时产生以下的问题。虽然也取决于TFT的结构,但例如具有超1μm的厚度的源极金属层有时得不到期望的图案化精度。例如,有时产生不能以较高的精度控制源极电极与漏极电极的间隙(相当于TFT的沟道长度)的长度的问题。另外,如上述那样,若贴片电极的主层的厚度较小,则得不到期望的电阻,有时使天线性能变差。
相对于此,TFT基板101的贴片电极15包括栅极金属层3所包含的第一电极层15a和源极金属层7所包含的第二电极层15b,因此贴片电极15的厚度大于源极电极7S和漏极电极7D的厚度。因此,能够不降低TFT的沟道长度的控制的精度地增大贴片电极15的厚度。根据TFT基板101,能够在以较高的精度控制TFT的沟道长度的同时,得到具有优异的天线性能的扫描天线。
图6示出专利文献6的扫描天线所具备的TFT基板901的示意性剖视图。在图6中,有时对与TFT基板101的构成要素实质上相同的构成要素标注同一附图标记,并省略其说明。
如图6所示,TFT基板901的贴片电极15包含于与栅极金属层3和源极金属层7不同的导电层。TFT基板901还具有覆盖贴片电极15的第二绝缘层17。TFT基板901的上部导电层形成在第二绝缘层17之上。TFT基板901的贴片电极15形成在层间绝缘层11上和形成于层间绝缘层11的接触孔CH1内,并在接触孔CH1内与漏极电极7D连接。
在TFT基板901中,能够独立地控制源极金属层7的厚度与贴片电极15的厚度。根据TFT基板901,能够在以较高的精度控制TFT的沟道长度的同时,得到具有优异的天线性能的扫描天线。
只是,TFT基板901从制造成本的观点来看,逊色于本发明的实施方式所涉及的扫描天线所使用的TFT基板101。在TFT基板901中,为了形成贴片电极15,形成有与栅极金属层3和源极金属层7不同的包含金属层的贴片金属层。
而在本发明的实施方式所涉及的扫描天线所使用的TFT基板101中,没有为了形成贴片电极15,而形成与栅极金属层3和源极金属层7不同的金属层,因此与TFT基板901相比,能够以较少的成本制造。另外,与TFT基板901相比,TFT基板101能够以较少的制造工序数(例如光掩模数)制造。在该例子中,TFT基板101的贴片电极15包括上部导电层19所包含的第三电极层15c,但如上述那样,上部导电层19是包括各端子部的上部连接部的导电层,因此抑制了用于形成贴片电极的成本的增加。
如图3的(a)和图3的(b)所示,各天线单元区域U也可以具有与液晶电容电气并联连接的辅助电容。在该例子中,辅助电容由与漏极电极7D电连接的上部辅助电容电极7C、栅极绝缘层4、及隔着栅极绝缘层4而与上部辅助电容电极7C相对于的下部辅助电容电极3C构成。上部辅助电容电极7C包含于源极金属层7,下部辅助电容电极3C包含于栅极金属层3。栅极金属层3还包括连接到下部辅助电容电极3C的CS母线(辅助电容线)CL。CS母线CL例如与栅极总线GL大致平行地延伸。在该例子中,下部辅助电容电极3C与CS母线CL一体地形成。下部辅助电容电极3C的宽度可以大于CS母线CL的宽度。另外,在该例子中,上部辅助电容电极7C从漏极电极7D延伸设置。上部辅助电容电极7C的宽度可以大于从漏极电极7D延伸设置的部分中的除上部辅助电容电极7C以外的部分的宽度。在该例子中,贴片电极15从上部辅助电容电极7C延伸设置,上部辅助电容电极7C从漏极电极7D延伸设置。此外,辅助电容与贴片电极15的位置关系并不限于图示的例子。
在该例子中,贴片电极15的第二电极层15b从上部辅助电容电极7C延伸设置,并与上部辅助电容电极7C一体地形成。贴片电极15经由上部辅助电容电极7C而与漏极电极7D电连接。其中,将漏极电极7D与贴片电极15电连接的方法并不限于图示的例子。
此外,本发明的实施方式并不限于图示的例子。例如,TFT的结构并不限于图示的例子,栅极金属层3与源极金属层7的配置关系(即上下关系)可以是相反的。TFT也可以具有顶栅结构。在图3图示的例子中,源极金属层7形成在栅极金属层3之上。即,贴片电极15的第二电极层15b形成在第一电极层15a之上。但并不限于此,栅极金属层也可以形成在源极金属层之上。即,由与栅极电极相同的导电膜形成的第一电极层也可以形成在由与源极电极相同的导电膜形成的第二电极层之上。
在图4的(a)和图4的(b)中,示出TFT基板101的非发送接收区域R2的示意性剖视图。图4的(a)和图4的(b)分别示意性地示出栅极端子部GT和源极端子部ST。
如图4的(a)所示,栅极端子部GT具有电连接到栅极总线的栅极端子用下部连接部3g(有时简称为“下部连接部3g”。)、形成于栅极绝缘层4和层间绝缘层11的接触孔CH_g、及栅极端子用上部连接部19g(有时简称为“上部连接部19g”。)。
下部连接部3g在该例子中包含于栅极金属层3。下部连接部3g例如可以与栅极总线GL一体地形成。
形成于栅极绝缘层4和层间绝缘层11的接触孔CH_g到达下部连接部3g。接触孔CH_g包括形成于栅极绝缘层4的开口部4g和形成于层间绝缘层11的开口部11g。
上部连接部19g包含于上部导电层19。上部连接部19g在形成于栅极绝缘层4和层间绝缘层11的接触孔CH_g内与下部连接部3g连接。
如图4的(b)所示,源极端子部ST具有:电连接到源极总线的源极端子用下部连接部7s(有时简称为“下部连接部7s”。)、形成于层间绝缘层11的接触孔CH_s(有时称为“开口部11s”。)、及源极端子用上部连接部19s(有时简称为“上部连接部19s”。)。
下部连接部7s在该例子中包含于源极金属层7。下部连接部7s例如可以与源极总线SL一体地形成。其中,并不限于图示的例子,源极端子用下部连接部也可以由栅极金属层3形成。该情况下,源极端子部的截面结构能够与栅极端子部GT的截面结构相同。
形成于层间绝缘层11的接触孔CH_s到达下部连接部7s。
上部连接部19s包含于上部导电层19。上部连接部19s在形成于层间绝缘层11的接触孔CH_s内与下部连接部7s连接。
如图4的(a)和(b)所示,TFT基板101也可以在比栅极金属层3靠电介质基板1侧,还具有对准标记(例如金属层)21、和覆盖对准标记21的基底绝缘层2。对准标记21在由一张玻璃基板例如制作m张TFT基板的情况下,若光掩模张数为n张(n<m),则需要分成多次地进行各曝光工序。像这样,当光掩模的张数(n张)小于由一张玻璃基板制作出的TFT基板的张数(m张)时,用于光掩模的对准。可以省略对准标记21和基底绝缘层2。在图3的(a)中,省略了对准标记21和基底绝缘层2的图示。
此外,对准标记的形状和位置并不限于图示的例子。例如,对准标记也可以由栅极金属层3形成。该情况下,与使对准标记由比栅极金属层3靠电介质基板1侧的金属层形成的情况(例如参照图4的(a)参照)相比,能够削减制造成本(例如光掩模数)。该情况下,能够省略基底绝缘层2。
<TFT基板101的制造方法>
对TFT基板101的制造方法进行说明。
首先,在电介质基板1上形成金属膜(例如Ti膜、Mo膜、Ta膜、Al膜、Cu膜),并对其进行图案化,由此形成对准标记21。作为电介质基板1,例如能够使用玻璃基板、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层2。这里,作为基底绝缘层2,例如形成氧化硅(SiO2)或氮化硅(SixNy)膜。此外,在由栅极金属层3形成对准标记的情况下,省略形成对准标记21和基底绝缘层2的工序。该情况下,在对以下叙述的栅极用导电膜进行图案化的工序中,形成对准标记即可。
接着,在电介质基板1上通过溅射法等形成栅极用导电膜。这里,作为栅极用导电膜,形成依次层叠Al膜(厚度:例如是150nm)和MoN膜(厚度:例如是100nm)而成的叠层膜(MoN/Al)。或者也可以作为栅极用导电膜,形成依次层叠Ti膜(厚度:例如是20nm)和Cu膜(厚度:例如是200nm)而成的叠层膜(Cu/Ti)。
接着,通过对栅极用导电膜进行图案化,由此形成栅极金属层3。栅极金属层3包含TFT10的栅极电极3G、栅极总线GL、及贴片电极15的第一电极层15a。栅极用导电膜的图案化例如通过湿蚀刻(湿式蚀刻)和/或干蚀刻(干式蚀刻)进行。
之后,以覆盖栅极金属层3的方式,依次形成栅极绝缘膜、本征非晶硅膜及n+型非晶硅膜。栅极绝缘膜能够通过CVD法等形成。作为栅极绝缘膜,能够适当地使用氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SixNy)膜、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)膜、氮化氧化硅(SixNy;x>y)膜等。这里,作为栅极绝缘膜,例如沉积厚度为350nm的氮化硅(SixNy)膜。在栅极绝缘膜上例如形成厚度为120nm的本征非晶硅膜和例如厚度为30nm的n+型非晶硅膜。
接着,对本征非晶硅膜和n+型非晶硅膜进行图案化,由此得到岛状的半导体层5和接触层。此外,用于半导体层5的半导体膜并不限于非晶硅膜。例如,也可以形成氧化物半导体层作为半导体层5。该情况下,可以不在半导体层5与源极电极及漏极电极之间设置接触层。
接着,通过公知的光刻工艺,进行栅极绝缘膜的蚀刻,由此形成到达贴片电极15的第一电极层15a的开口部4p。
接着,在栅极绝缘膜上、开口部4p内及接触层上通过溅射法等形成源极用导电膜。这里,形成依次层叠MoN(厚度:例如是50nm)、Al(厚度:例如是150nm)及MoN(厚度:例如是100nm)而成的叠层膜(MoN/Al/MoN)作为源极用导电膜。或者,也可以形成依次层叠Ti(厚度:例如是20nm)和Cu(厚度:例如是200nm)而成的叠层膜(Cu/Ti)作为源极用导电膜。
接着,对源极用导电膜进行图案化,由此形成源极金属层7。此时,接触层也被蚀刻,形成相互分离的源极接触层6S与漏极接触层6D。源极金属层7包括TFT10的源极电极7S和漏极电极7D、源极总线SL、及贴片电极15的第二电极层15b。贴片电极15的第二电极层15b在开口部4p内与贴片电极15的第一电极层15a连接。
源极用导电膜的图案化例如通过湿蚀刻(湿式蚀刻)和/或干蚀刻(干式蚀刻)进行。例如,在形成依次层叠MoN膜、Al膜及MoN膜而成的叠层膜作为源极用导电膜的情况下,例如通过湿蚀刻对MoN膜和Al膜同时进行图案化。在形成依次层叠Ti膜和Cu膜而成的叠层膜作为源极用导电膜的情况下,例如能够通过湿蚀刻对Ti膜和Cu膜进行图案化。之后,例如通过干蚀刻,去除接触层中的、位于作为半导体层5的沟道区域的区域上的部分而形成间隙部,与源极接触层6S及漏极接触层6D分离。此时,在间隙部中,半导体层5的表面近旁也被蚀刻(过蚀刻)。这样,得到TFT10。
接着,以覆盖TFT10和源极金属层7的方式,例如通过CVD法形成层间绝缘膜。作为层间绝缘膜,能够适当地使用氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SixNy)膜、氧化氮化硅(SiOxNy;x>y)膜、氮化氧化硅(SiNxOy;x>y)膜等。在该例子中,层间绝缘膜以与半导体层5的沟道区域接触的方式形成。这里,例如沉积厚度为330nm的氮化硅(SixNy)膜作为层间绝缘膜。
接着,利用公知的光刻工艺,进行层间绝缘膜和栅极绝缘膜的蚀刻,由此形成层间绝缘层11和栅极绝缘层4。具体地,将贴片电极15的到达第二电极层15b的开口部11p形成于层间绝缘膜。另外,将栅极端子部的到达下部连接部3g的接触孔CH_g形成于层间绝缘膜和栅极绝缘膜,将到达源极端子部的下部连接部7s的接触孔CH_s(开口部11s)形成于层间绝缘膜。
接着,在层间绝缘层11上和开口部11p内、接触孔CH_g内和接触孔CH_s内,例如通过溅射法形成包含透明导电膜的上部导电膜。作为透明导电膜,例如能够使用ITO(铟/锡氧化物)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化锌膜)等。这里,作为上部导电膜,使用依次层叠Ti(厚度:例如为50nm)和ITO(厚度:例如为70nm)而成的叠层膜(ITO/Ti)。
接下来,对上部导电膜进行图案化,由此形成上部导电层19。上部导电层19包含贴片电极15的第三电极层15c。贴片电极15的第三电极层15c在形成于层间绝缘层11的开口部11p内与贴片电极15的第二电极层15b连接。上部导电层19还包含各端子部的上部连接部19g和19s。
这样,制造了TFT基板101。
<变形例>
参照图5,对变形例的TFT基板101a进行说明。图5的(a)是TFT基板101a的示意性剖视图,表示沿着图5的(b)的5A-5A’线的截面。图5的(b)是TFT基板101a的天线单元区域U的示意性俯视图。在图5中,有时对与图3所示的TFT基板101共用的结构标注共用的附图标记,并省略说明。
如图5的(a)和(b)所示,TFT基板101a的贴片电极15在被层间绝缘层11覆盖的方面上,与TFT基板101不同。即,在TFT基板101a中,省略了形成于层间绝缘层11的开口部11p和贴片电极15的第三电极层15c。
即使在具有这种结构的TFT基板101a,也能获得与TFT基板101相同的效果。
进一步,在TFT基板101a中,贴片电极15的主层被层间绝缘层11覆盖,因此能够有效地抑制在贴片电极15的主层产生腐蚀和/或向液晶层溶出低电阻金属。此外,为了得到较高的天线性能,优选层间绝缘层11的厚度较小。
TFT基板101a能够通过从TFT基板101的制造方法中省略开口部11p和贴片电极15的第三电极层15c而制造。
<TFT的材料和结构>
在本发明的实施方式中,作为配置于各像素的开关元件,使用将半导体层5设为活性层的TFT。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可以是非晶质氧化物半导体,也可以是具有晶质部分的晶质氧化物半导体。作为晶质氧化物半导体,能够列举多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体、c轴以与层面大致垂直的方式取向的晶质氧化物半导体等。
氧化物半导体层可以具有两层以上的叠层结构。在氧化物半导体层具有叠层结构的情况下,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晶质氧化物半导体层。另外,还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与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的各晶质氧化物半导体的材料、结构、成膜方法、具有叠层结构的氧化物半导体层的结构等例如记载于日本特开2014-007399号公报。为了参考,在本说明书中援引日本特开2014-007399号公报的全部公开内容。
氧化物半导体层例如可以包含In、Ga及Zn中的至少一种金属元素。在本实施方式中,氧化物半导体层例如包含In-Ga-Zn-O系的半导体(例如氧化铟镓锌)。这里,In-Ga-Zn-O系的半导体为In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)三元氧化物,In、Ga及Zn的比例(组成比)没有特别地限定,例如包含In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等。这种氧化物半导体层能够由包含In-Ga-Zn-O系的半导体的氧化物半导体膜形成。
In-Ga-Zn-O系的半导体可以是非晶,也可以是晶质。作为晶质In-Ga-Zn-O系的半导体,优选c轴以与层面大致垂直的方式取向的晶质In-Ga-Zn-O系的半导体。
此外,晶质In-Ga-Zn-O系的半导体的结晶结构例如在上述的日本特开2014-007399号公报、日本特开2012-134475号公报、日本特开2014-209727号公报等中公开。为了参考,在本说明书中援引日本特开2012-134475号公报和日本特开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具有高移动度(与a-SiTFT相比超20倍)和低漏电流(与a-SiTFT相比不足百分之一),因此优选用作驱动TFT(例如,设置于非发送接收区域的驱动电路所包含的TFT)和设置于各天线单元区域的TFT。
氧化物半导体层也可以代替In-Ga-Zn-O系半导体而包含其他氧化物半导体。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)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、及In-Ga-Zn-Sn-O系半导体等。
在图3和图5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,在沟道区域上未形成蚀刻阻挡层,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/漏极电极用的导电膜,并进行源极/漏极分离而形成。在源极/漏极分离工序中,有时对沟道区域的表面部分进行蚀刻。
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例如通过在形成覆盖半导体层中的作为沟道区域的部分的蚀刻阻挡层之后,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,并进行源极/漏极分离而形成。但是,具有蚀刻阻挡型TFT的TFT基板以与用于形成蚀刻阻挡层的光掩模的量相称的量,增加制造所需的光掩模数。
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接触结构,但也可以以源极和漏极电极与半导体层的下表面接触的方式配置(底接触结构)。进一步,TFT10可以是在半导体层的电介质基板侧具有栅极电极的底栅结构,也可以是在半导体层的上方具有栅极电极的顶栅结构。
<天线单元的排列、栅极总线、及源极总线的连接的例子>
在本发明的实施方式所涉及的扫描天线中,天线单元例如排列成同心圆状。
例如,在排列成m个同心圆的情况下,栅极总线例如相对于各圆各设置一根,设置合计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例如是200。若将最内侧的栅极总线设为第一个,则在第一个栅极总线连接有n个(例如30个)天线单元,在第m个栅极总线连接有nx个(例如620个)天线单元。
在这样的排列中,连接到各栅极总线的天线单元的数量不同。另外,在连接到构成最外侧的圆的nx个天线单元的nx根源极总线中的、也连接到构成最内侧的圆的天线单元的n根源极总线连接有m个天线单元,但连接到其他源极总线的天线单元的数量可以小于m。
这样,扫描天线中的天线单元的排列与LCD面板中的像素(点)的排列不同,连接的天线单元的数量根据栅极总线和/或源极总线而不同。因此,若将所有的天线单元的电容(液晶电容+辅助电容)设为相同,则通过栅极总线和/或源极总线,使连接的电负载不同。这样,存在向天线单元的电压的写入产生偏差的问题。
因此,为了防止该情况,例如,优选通过调整辅助电容的电容值,或者调整连接到栅极总线和/或源极总线的天线单元的数量,而使连接到各栅极总线和各源极总线的电负载为大致相同。
本发明的实施方式所涉及的扫描天线根据需要例如收纳于塑料制的框体。优选对框体使用不影响微波的发送接收的介电常数εM小的材料。另外,也可以在与框体的发送接收区域R1对应的部分设置贯通孔。而且,也可以设置遮光结构,以使液晶材料不被曝光。遮光结构例如设置成从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,并对射入到液晶层的光进行遮光。介电各向异性ΔεM大的液晶材料易发生光劣化,优选不仅紫外线,也能对在可见光中短波长的蓝光进行遮光。遮光结构例如使用黑色的胶带等遮光性带而能够易于形成于所需的部位。
产业上的可利用性
本发明所涉及的实施方式例如用于搭载于移动体(例如船舶、飞机、汽车)的卫星通信、卫星广播用的扫描天线及其制造。
附图标记说明
1:电介质基板
2:基底绝缘层
3:栅极金属层
3C:下部辅助电容电极
3G:栅极电极
3g:下部连接部
4:栅极绝缘层
4p、4s:开口部
5:半导体层
6D:漏极接触层
6S:源极接触层
7:源极金属层
7C:上部辅助电容电极
7D:漏极电极
7S:源极电极
7s:下部连接部
11:层间绝缘层
11p、11s:开口部
15:贴片电极
15a:第一电极层
15b:第二电极层
15c:第三电极层
19:上部导电层
19g、19s:上部连接部
21:对准标记
51:电介质基板
52:第三绝缘层
54:电介质层(空气层)
55:缝隙电极
57:缝隙
58:第四绝缘层
65:反射导电板
70:供电装置
72:供电销
101、101a:TFT基板
201:缝隙基板
301:波导路径
1000:扫描天线
CL:CS母线
GD:栅极驱动器
GL:栅极总线
GT:栅极端子部
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:天线单元、天线单元区域

Claims (15)

1.一种TFT基板,其特征在于,具有:
电介质基板;和
多个天线单元区域,其排列在所述电介质基板上,所述多个天线单元区域的各个天线单元区域具有TFT、和与所述TFT的漏极电极电连接的贴片电极,
所述贴片电极包含:
第一电极层,其由与所述TFT的栅极电极相同的导电膜形成;和
第二电极层,其由与所述TFT的源极电极相同的导电膜形成。
2.根据权利要求1所述的TFT基板,其特征在于,
所述第一电极层包含Cu层或者Al层。
3.根据权利要求1或2所述的TFT基板,其特征在于,
所述第二电极层包含Cu层或者Al层。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的TFT基板,其特征在于,
所述第一电极层是100nm以上且1000nm以下。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的TFT基板,其特征在于,
所述第二电极层是100nm以上且1000nm以下。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的TFT基板,其特征在于,
所述第二电极层形成于所述第一电极层之上。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的TFT基板,其特征在于,
具有:
栅极金属层,其由所述电介质基板支承,并包含所述栅极电极和所述第一电极层;
所述TFT的半导体层,其由所述电介质基板支承;
栅极绝缘层,其形成在所述半导体层与所述栅极金属层之间;以及
源极金属层,其由所述电介质基板支承,并包含所述源极电极、所述漏极电极及所述第二电极层。
8.根据权利要求7所述的TFT基板,其特征在于,还具有:
层间绝缘层,其形成于所述栅极金属层和所述源极金属层之上;和
上部导电层,其形成在所述层间绝缘层上。
9.根据权利要求8所述的TFT基板,其特征在于,
所述层间绝缘层具有到达所述第一电极层或者所述第二电极层的开口部,
所述贴片电极还包含在所述开口部内连接到所述第一电极层或所述第二电极层的第三电极层,
所述第三电极层包含于所述上部导电层。
10.根据权利要求9所述的TFT基板,其特征在于,
所述第三电极层以覆盖所述第一电极层或所述第二电极层中的、在所述开口部内露出的部分的方式形成。
11.根据权利要求8所述的TFT基板,其特征在于,
所述贴片电极被所述层间绝缘层覆盖。
12.一种扫描天线,其特征在于,具备:
权利要求1~11中的任一项所述的TFT基板;
缝隙基板,其以与所述TFT基板对置的方式配置;
液晶层,其设置在所述TFT基板与所述缝隙基板之间;以及
反射导电板,其以隔着电介质层与所述缝隙基板的与所述液晶层相反侧的表面对置的方式配置,
所述缝隙基板具有另一电介质基板、和形成于所述另一电介质基板的所述液晶层侧的表面的缝隙电极,
所述缝隙电极具有多个缝隙,所述多个缝隙的各个缝隙与所述TFT基板的所述多个天线单元区域的各个天线单元区域中的所述贴片电极对应配置。
13.一种TFT基板的制造方法,其是权利要求1~6中的任一项所述的TFT基板的制造方法,其特征在于,包含:
工序A,所述工序A在所述电介质基板上形成栅极用导电膜;
工序B,所述工序B对所述栅极用导电膜进行图案化,由此形成所述栅极电极和所述第一电极层;
工序C,所述工序C对覆盖所述栅极电极和所述第一电极层的栅极绝缘膜进行沉积;
工序D,所述工序D将到达所述第一电极层的第一开口部形成于所述栅极绝缘膜;
工序E,所述工序E在所述栅极绝缘膜上和所述第一开口部内形成源极用导电膜;以及
工序F,所述工序F对所述源极用导电膜进行图案化,由此形成所述源极电极和所述第二电极层。
14.根据权利要求13所述的TFT基板的制造方法,其特征在于,
还包含:
工序G,所述工序G对覆盖所述源极电极和所述第二电极层的层间绝缘膜进行沉积;
工序H,所述工序H进行所述层间绝缘膜的蚀刻;
工序I,所述工序I在所述工序H之后,将上部导电膜形成在所述层间绝缘膜上;以及
工序J,所述工序J对所述上部导电膜进行图案化。
15.根据权利要求14所述的TFT基板的制造方法,其特征在于,
所述工序H包含形成到达所述第二电极层的第二开口部的工序,
所述工序J包含在所述第二开口部内形成连接到所述第二电极层的第三电极层的工序。
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