TWI769421B - 掃描天線及掃描天線的製造方法 - Google Patents

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Abstract

掃描天線包含：收發區域(R1)，包含複數個天線單位(U)；及收發區域外的非收發區域(R2)。掃描天線包含：TFT基板(101)；槽基板(201A)；液晶層(LC)，設置在TFT基板與槽基板之間；密封部(73)，設置在非收發區域，包圍液晶層；及反射導電板(65)，以在第二介電質基板(51)的第二主面介隔介電質層(54)而對向的方式配置。槽電極(55)包含形成在非收發區域內且被密封部包圍的區域內的開口部(56h)或凹部(56d)。

Description

掃描天線及掃描天線的製造方法
本發明是關於掃描天線，尤其，是關於天線單位(也有稱為「元件天線」的情形。)包含液晶電容的掃描天線(也有稱為「液晶陣列天線」的情形。)及如此的掃描天線的製造方法。
移動體通信、衛星廣播用的天線需要能夠改變光束的方向(稱為「光束掃描」或者「光束控制(Beam steering)」。)的功能。作為具有如此功能的天線(以下，稱為「掃描天線(Scanned antenna)」。)，已知有包括天線單位的相位陣列天線(Phased array antenna)。然而，以往的相位陣列天線是高價的，成為向民生品的普及的障礙。尤其，若天線單位的數量增加，則成本顯著地上昇。
在此，提出了利用液晶材料(包含向列型液晶(Nematic liquid crystal)、高分子分散液晶)的大的介電異向性(dielectric anisotropy，複折射率)的掃描天線(專利文獻1~5及非專利文獻1)。由於液晶材料的介電常數(dielectric constant)具有頻率分散(frequency dispersion)，在本說明書中，將微波的頻譜的介電常數(也有稱為「對於微波的介電常數」的情形)特別表示為「介電常數M(εM)」。
在專利文獻3及非專利文獻1，記載了藉由利用液晶顯示裝置(以下，稱為「LCD」。)的技術而得到低價格的掃描天線。
本發明人開發了可利用以往的LCD的製造技術而量產的掃描天線。本發明人的專利文獻6揭示了可利用以往的LCD的製造技術而量產的掃描天線、用於如此的掃描天線的TFT基板及如此的掃描天線的製造方法及驅動方法。為了參考，將專利文獻6的揭示內容的全部引用到本說明書。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本公開特許公報「特開2007-116573號公報」
[專利文獻2]日本公開特許公報「特開2007-295044號公報」
[專利文獻3]日本公表特許公報「特表2009-538565號公報」
[專利文獻4]日本公表特許公報「特表2013-539949號公報」
[專利文獻5]國際公開第2015/126550號
[專利文獻6]國際公開第2017/061527號
[非專利文獻]
[非專利文獻1]R. A. Stevenson et al., ”Rethinking Wireless Communications:Advanced Antenna Design using LCD Technology”, SID 2015 DIGEST, pp. 827-830.
[非專利文獻2]M. ANDO et al., ”A Radial Line Slot Antenna for 12Ghz Satellite TV Reception”, IEEE Transactions of Antennas and Propagation, Vol.AP-33, No.12, pp. 1347-1353(1985).
本發明的某個目的是使在專利文獻6記載的掃描天線的性能進一步提升。
若根據本發明的實施方式，則提供在以下的項目記載的解決方法。
[項目1]一種掃描天線，包含：收發區域，包含複數個天線單位；及該收發區域外的非收發區域；其包含： TFT基板，包含第一介電質基板、及被支撐在該第一介電質基板的，複數個TFT、複數個閘極總線、複數個源極總線及複數個貼片電極；槽基板，包含第二介電質基板、及槽電極，該槽電極為形成在該第二介電質基板的第一主面上，包含與該複數個貼片電極對應而配置的複數個槽；液晶層，設置在該TFT基板與該槽基板之間；密封部，設置在該非收發區域，包圍該液晶層；及反射導電板，以在該第二介電質基板的與該第一主面為相反側的第二主面介隔介電質層而對向的方式配置；其中該槽電極包含形成在該非收發區域內且被該密封部包圍的區域內的開口部或凹部。
[項目2]如項目1的掃描天線，其中，該開口部或該凹部的面積圓相當徑為0.05mm以上2.0mm以下。
[項目3]如項目1或2的掃描天線，其中，該凹部的深度為該槽電極的厚度的0.1倍以上未滿1倍。
[項目4]如項目1至3中任一項的掃描天線，其中，該液晶層的溫度為25℃時，該液晶層包含真空氣泡，該液晶層的溫度為120℃以上時，該液晶層不包含真空氣泡。
[項目5]一種掃描天線的製造方法，是項目1至4中任一項所載的掃描天線的製造方法，其中，形成該液晶層的工序包含以在該TFT基板與該槽基板之間，且，被該密封部包圍的區域內使真空氣泡產生的方式供給液晶材料的工序。
[項目6]如項目5的掃描天線的製造方法，其中，形成該液晶層的工序還包含在供給該液晶材料的工序之後，使該液晶層的溫度上昇到120℃以上的工序。
[項目7]如項目5或6的掃描天線的製造方法，其中，使用真空注入法形成該液晶層。
[項目8]如項目5或6的掃描天線的製造方法，其中，使用滴下注入法形成該液晶層，形成該液晶層的工序包含滴下比該TFT基板與該槽基板之間，且，被該密封部包圍的區域的體積少的液晶材料的工序。
若根據本發明的某個實施方式，則能夠使掃描天線的天線性能進一步提升。
1:介電質基板
2:基底絕緣層
3:閘極金屬層
3C:下部補助電容電極
3G:閘極電極
3g:下部連接部
4:閘極絕緣層
4g:開口部
5:半導體層
6D:汲極接觸層
6S:源極接觸層
7:源極金屬層
7C:上部補助電容電極
7D:汲極電極
7S:源極電極
7s:下部連接部
10:TFT
11:第一絕緣層
11g、11p:開口部
15:貼片電極
15h:凸部
15l:貼片金屬層
15p:下部連接部
17:第二絕緣層
17g、17p:開口部
19:上部導電層
19g、19p、19s:上部連接部
21:對準標記
51:介電質基板
52:第三絕緣層
54:介電質層(空氣層)
55:槽電極
56d:凹部
56h:開口部
57:槽
58:第四絕緣層
58a、58h、58p:開口部
60:上部連接部
65:反射導電板
70:供電裝置
71:導電性粒
72:供電銷
73:密封部
100a1、100b1:液晶面板
101:TFT基板
201、201A、201B:槽基板
301:傳播路徑
1000、1000A、1000B、1001:掃描天線
CH_g、CH_p、CH_s:接觸孔
GD:閘極驅動器
GL:閘極總線
GT:閘極端子部
IT:端子部
LC:液晶層
PS:柱狀間隔件
PT:傳輸端子部
R1:收發區域
R2:非收發區域
R2a:第一非收發區域
R2b:第二非收非區域
Rs:密封區域
SD:源極驅動器
SL:源極總線
ST:源極端子部
U:天線單位、天線單位區域
圖1是示意性地表示掃描天線1000的一部分的剖面圖。
圖2A是表示掃描天線1000包括的TFT基板101的示意性的俯視圖。
圖2B是表示掃描天線1000包括的槽基板201的示意性的俯視圖。
圖3是掃描天線1000的變形例的掃描天線1001的示意性的俯視圖。
圖4A是表示掃描天線1000的拼貼(Tiling)構造的例子的圖。
圖4B是表示掃描天線1000的拼貼構造的例子的圖。
圖5是掃描天線1000的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。
圖6是本發明的實施方式的掃描天線1000A的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。
圖7是掃描天線1000A的變形例的掃描天線1000B的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。
圖8是用以說明將TFT基板101的傳輸(transfer)端子部PT、與槽基板201A的端子部IT連接的傳輸部的示意性的剖面圖。
圖9是表示TFT基板101的天線單位區域U的示意性的俯視圖。
圖10是表示TFT基板101的天線單位區域U的示意性的剖面圖。
圖11A是表示TFT基板101的非收發區域R2的示意性的剖面圖。
圖11B是表示TFT基板101的非收發區域R2的示意性的剖面圖。
圖11C是表示TFT基板101的非收發區域R2的示意性的剖面圖。
在以下，一邊參照圖式一邊說明本發明的實施方式的掃描天線、掃描天線的製造方法、及用於掃描天線的TFT基板。另外，本發明不限定為在以下例示的實施方式。又，本發明的實施方式不是限定為圖式者。例如，剖面圖的層的厚度、俯視圖的導電部及開口部的尺寸等為例示。
(掃描天線的基本構造)
使用利用液晶材料的大的介電常數M(εM)的異向性(複折射率)的天線單位的掃描天線控制施加在與LCD面板的像素賦予關聯的天線單位的各液晶層的電壓，使各天線單位的液晶層的實效的介電常數M(εM)變化，藉此在靜電電容不同的天線單位形成二次元的圖案(與藉由LCD的圖像的顯示對應)。在從天線出射的，或，藉由天線接收的電磁波(例如，微波)，賦予與各天線單位的靜電電容相應的相位差，成為與藉由靜電電容不同的天線單位形成的二次元的圖案相應，在特定的方向具有強的指向性(光束掃描)。例如，從天線出射的電磁波是將輸入電磁波入射到各天線單位，將在各天線單位得到散射的結果的球面波，考慮由各天線單位被賦予的相位差而積分而藉此得到。也能夠認為各天線單位作為「移相器：phase shifter」發揮功能。針對使用液晶材料的掃描天線的基本的構造及動作原理，欲參照專利 文獻1~4及非專利文獻1、2。非專利文獻2揭示了排列螺旋狀的槽的掃描天線的基本的構造。為了參考，將專利文獻1~4及非專利文獻1、2的揭示內容的全部引用到本說明書。
另外，雖然掃描天線的天線單位有類似於LCD面板的像素的，但與LCD面板的像素的構造不同，複數個天線單位的排列也與LCD面板的像素的排列不同。參照表示在專利文獻6記載的掃描天線1000的圖1，說明掃描天線的基本構造。掃描天線1000雖然是槽被排列成同心圓狀的輻射線式槽天線(Radial inline slot antenna)，但本發明的實施方式的掃描天線不限定為此，例如，槽的排列可以是習知的各種的排列。尤其，針對槽及/或天線單位的排列，為了參考將專利文獻5的全部的揭示內容而引用到本說明書。
圖1是示意性地表示掃描天線1000的一部分的剖面圖，示意性地表示從在被排列成同心圓狀的槽的中心附近設置的供電銷(pin)72(參照圖2B)沿著半徑方向的剖面的一部分。
掃描天線1000包括TFT基板101、槽基板201、配置在這些之間的液晶層LC、以與槽基板201介隔空氣層54而對向的方式配置的反射導電板65。掃描天線1000從TFT基板101側收發微波。
TFT基板101包含玻璃基板等的介電質基板1、形成在介電質基板1上的複數個貼片電極15、複數個TFT10。各貼片電極15連接到對應的TFT10。各TFT10連接到閘極總線與源極總線。
槽基板201包含玻璃基板等的介電質基板51、形成在介電質基板51的液晶層LC側的槽電極55。槽電極55包含複數個槽57。
以與槽基板201介隔空氣層54而對向的方式配置有反射導電板65。取代空氣層54，能夠使用以對於微波的介電常數M小的介電質(例如，PTFE 等的氟樹脂)形成的層。槽電極55與反射導電板65、這些之間的介電質基板51及空氣層54作為傳播路徑301發揮功能。
貼片電極15、包含槽57的槽電極55的部分、這些之間的液晶層LC構成天線單位U。在各天線單位U中，一個貼片電極15與包含一個槽57的槽電極55的部分介隔液晶層LC而對向，構成液晶電容。貼片電極15與槽電極55介隔液晶層LC而對向的構造是與LCD面板的像素電極和對向電極介隔液晶層而對向的構造相似。即，掃描天線1000的天線單位U、和LCD面板的像素包含相似的構成。又，天線單位在包含與液晶電容電性並聯地連接的補助電容的點也包含與LCD面板的像素相似的構成。然而，掃描天線1000與LCD面板具有許多的不同點
首先，掃描天線1000的介電質基板1、51所要求的性能與LCD面板的基板所要求的性能不同。
一般而言在LCD面板，使用對可見光透明的基板，例如，使用玻璃基板或塑膠基板。在反射型的LCD面板中，由於在背面側的基板不需要透明性，也有使用半導體基板的情形。與此相對，作為天線用的介電質基板1、51，較佳為對於微波的介電損失(將對1微波的介電正切設為表示成tanδM。)小。介電質基板1、51的tanδM較佳為大致0.03以下，更佳為0.01以下。具體而言，能夠使用玻璃基板或塑膠基板。玻璃基板是與塑膠基板相比在尺寸穩定性、耐熱性為優異，適於使用LCD技術而形成TFT、配線、電極等的電路要素。例如，形成傳播路徑的材料是空氣與玻璃的情況，由於玻璃是上述介電損失為大，從玻璃更薄能夠減少傳播損失的觀點，較佳為400μm以下，更佳為300μm以下。沒有特別的下限，在製造過程中，能夠不破損而搬運(handling)即可。
用於電極的導電材料也不同。在LCD面板的像素電極、對向電極大多為使用ITO膜作為透明導電膜。然而，ITO是對於微波的tanδM大，無法作為天線的導電層使用。槽電極55是與反射導電板65一起作為傳播路徑301而發揮功能。因此，在為了抑制傳播路徑301的壁的微波的透射，較佳為傳播路徑301的壁的厚度，即，金屬層(Cu層或者Al層)的厚度大。已知若金屬層的厚度為表皮深度的三倍，則電磁波衰減到1/20(-26dB)，若為五倍則衰減到1/150(-43dB)左右。因此，若金屬層的厚度為表皮深度的五倍，則能夠將電磁波的透射率減低到1%。例如，對於10GHz的微波，若使用厚度為3.3μm以上的Cu層、及厚度為4.0μm以上的Al層，則能夠將微波減低到1/150。又，對於30GHz的微波，若使用厚度1.9μm以上的Cu層、及厚度2.3μm以上的Al層，則能夠將微波減低到1/150。如此，槽電極55較佳為以比較厚的Cu層或Al層形成。Cu層或Al層的厚度沒有特別的上限，考慮成膜時間、成本，可適當地設定。若使用Cu層，則可得到所謂能夠比使用Al層薄的優點。比較厚的Cu層或Al層的形成不僅是在LCD製造過程使用的薄膜沉積法，也能夠採用將Cu箔或Al箔貼設在基板等其他方法。金屬層的厚度是，例如，2μm以上30μm以下。使用薄膜沉積法形成的情況，金屬層的厚度較佳為5μm以下。另外，反射導電板65是，例如，能夠使用厚度為數mm的鋁板、銅板等。
貼片電極15由於並不是如槽電極55般地構成傳播路徑301，能夠使用與槽電極55相比為厚度小的Cu層或Al層。但是，為了避免在槽電極55的槽57附近的自由電子的振動引起貼片電極15內的自由電子的振動的時候變成熱的損失，較佳為電阻低。從量產性的觀點與Cu層相比較佳為使用Al層，Al層的厚度較佳為例如0.3μm以上2μm以下。
又，天線單位U的排列間距是與像素間距大不同。例如，若考慮12GHz(Ku band)的微波用的天線，則波長λ是例如25mm。若如此，則如在專利文獻4記載般，由於天線單位U的間距是λ/4以下及/或λ/5以下，成為所謂6.25mm以下及/或5mm以下。這些與LCD面板的像素的間距相比為大10倍以上。因此，天線單位U的長度及寬度也成為與LCD面板的像素長度及寬度相比為大約大10倍。
當然，天線單位U的排列可變得與LCD面板的像素的排列不同。在此，雖然表示排列成同心圓狀的例子(例如，參照日本特開2002-217640號公報)，但不限定為此，例如，也可以如非專利文獻2記載般，被排列成螺旋狀。此外，也可以如在專利文獻4記載般地排列成矩陣狀。
掃描天線1000的液晶層LC的液晶材料所要求的特性是與LCD面板的液晶材料所要求的特性不同。LCD面板是根據像素的液晶層的折射率變化，對可見光(波長380~830nm)的偏光賦予相位差，藉此使偏光狀態變化(例如，使直線偏光的偏光軸方向旋轉，或，使圓偏光的圓偏光度變化)，藉此進行顯示。與此相對掃描天線1000使天線單位U所包含的液晶電容的靜電電容值變化，藉此使從各貼片電極被激發(再輻射)的微波的相位變化。因此，液晶層較佳為對於微波的介電常數M(εM)的異向性(△εM)大，較佳是tanδM為小。例如，在M.Wittek et al.,SID 2015 DIGESTpp.824-826記載的△εM為4以上，藉此能夠適當地使用tanδM為0.02以下(均為19Ghz的值)。其他，能夠使用在九鬼，高分子55卷8月號pp.599-602(2006)記載的△εM為0.4以上，tanδM為0.04以下的液晶材料。
一般而言液晶材料的介電常數具有頻率分散，對於微波的介電異向性△εM是與對於可見光的折射率異向性△n有正的相關。因此，對於微波的天線單位用的液晶材料可說是較佳為對於可見光的折射率異向性△n 為大的材料。LCD用的液晶材料的折射率異向性△n是以對於550nm的光的折射率異向性進行評價。在此若也將對於550nm的光的△n(複折射率)用於指標，則△n為0.3以上，較佳為0.4以上的向列型(nematic)液晶用於對於微波的天線單位用。△n沒有特別的上限。但是，由於△n大的液晶材料有極性強的傾向，有使可靠性降低的疑慮。液晶層的厚度是，例如，1μm~500μm。
以下，更詳細地說明掃描天線的構造。
首先，參照圖1、圖2A及圖2B。圖1是如已詳述的掃描天線1000的中心附近的示意性的部分剖面圖，圖2A及圖2B分別是表示掃描天線1000所包括的TFT基板101及槽基板201的示意性的俯視圖。
掃描天線1000包含被排列成二次元的複數個天線單位U，在此例示的掃描天線1000，複數個天線單位被排列成同心圓狀。在以下的說明中，將對應於天線單位U的TFT基板101的區域及槽基板201的區域稱為「天線單位區域」，設為賦予與天線單位相同的參照符號U。又，如圖2A及圖2B所示，在TFT基板101及槽基板201中，將由被排列成二次元的複數個天線單位區域劃定的區域稱為「收發區域R1」，將收發區域R1以外的區域稱為「非收發區域R2」。在非收發區域R2，設置有端子部、驅動電路等。
圖2A是表示掃描天線1000所包括的TFT基板101的示意性的俯視圖。
在圖示的例子中，從TFT基板101的法線方向觀察時，收發區域R1是圓環狀。非收發區域R2包含位於收發區域R1的中心部的第一非收發區域R2a、位於收發區域R1的周緣部的第二非收發區域R2b。收發區域R1的外徑是，例如以200mm~1500mm，與通信量等相應而設定。
在TFT基板101的收發區域R1，設置有被支撐在介電質基板1的複數個閘極總線GL及複數個源極總線SL，藉由這些配線規定天線單位區域U。天線單位區域U是，在收發區域R1中，例如被排列成同心圓狀。天線單位區域U的各個包含TFT、電連接到TFT的貼片電極。TFT的源極電極電連接到源極總線SL，閘極電極電連接到閘極總線GL。又，汲極電極與貼片電極電連接。
在非收發區域R2(R2a、R2b)，以包圍收發區域R1的方式配置有密封區域Rs。在密封區域Rs賦予密封材。密封材是使TFT基板101及槽基板201互相黏接，並且在這些基板101、201之間封入液晶。
在非收發區域R2之中被密封區域Rs包圍的區域的外側，設置有閘極端子部GT、閘極驅動器GD、源極端子部ST及源極驅動器SD。閘極總線GL的各個經由閘極端子部GT連接到閘極驅動器GD。源極總線SL的各個經由源極端子部ST連接到源極驅動器SD。另外，在此例子中，源極驅動器SD及閘極驅動器GD雖然形成在介電質基板1上，但這些驅動器的一方或兩方也可以設置在其他介電質基板上。
在非收發區域R2，又，設置有複數個傳輸端子部PT。傳輸端子部PT與槽基板201的槽電極55(圖2B)電連接。在本說明書中，將傳輸端子部PT與槽電極55的連接部稱為「傳輸部」。如圖示般，傳輸端子部PT(傳輸部)也可以配置在密封區域Rs內。這個情況，也可以使用含有導電性粒子的樹脂作為密封材。由此，能夠使液晶封入在TFT基板101與槽基板201之間，並且確保傳輸端子部PT與槽基板201的槽電極55的電連接。在此例子中，雖然在第一非收發區域R2a及第二非收發區域R2b的兩方配置有傳輸端子部PT，但也可以僅在任一方配置。
另外，傳輸端子部PT(傳輸部)也可以不配置在密封區域Rs內。例如也可以配置在非收發區域R2之中密封區域Rs以外的區域內。傳輸部也當然可以配置在密封區域Rs內及密封區域Rs以外的區域內的兩方。
圖2B是例示掃描天線1000的槽基板201的示意性的俯視圖，表示槽基板201的液晶層LC側的表面。
在槽基板201中，在介電質基板51上，跨及收發區域R1及非收發區域R2形成有槽電極55。
在槽基板201的收發區域R1，在槽電極55配置有複數個槽57。槽57是與TFT基板101的天線單位區域U對應而配置。在圖示的例子中，複數個槽57是，以構成輻射線式槽天線的方式，在互相大致正交的方向延伸的一對槽57被排列成同心圓狀。由於具有互相大致正交的槽，掃描天線1000能夠收發圓偏振波。
在非收發區域R2，設置有複數個的，槽電極55的端子部IT。端子部IT與TFT基板101的傳輸端子部PT(圖2A)電連接。在此例子中，端子部IT配置在密封區域Rs內，藉由含有導電性粒子的密封材而與對應的傳輸端子部PT電連接。
又，在第一非收發區域R2a中，在槽基板201的背面側配置有供電銷72。藉由供電銷72，在以槽電極55、反射導電板65及介電質基板51構成的傳播路徑301插入微波。供電銷72連接到供電裝置70。供電是從排列槽57的同心圓的中心進行。供電的方式也可以是直接供電方式及電磁結合方式的任一個，能夠採用習知的供電構造。
在圖2A及圖2B中，密封區域Rs雖然表示了以包圍包含收發區域R1的比較狹窄的區域的方式設置的例子，但不限定為此。在圖3，表示掃描天線1000的變形例的掃描天線1001的示意性的俯視圖。例如如在圖3表示的例 子般，設置在收發區域R1的外側的密封區域Rs也可以是，以從收發區域R1保持一定以上的距離的方式，例如，設置在介電質基板1及/或介電質基板51的邊的附近。即，在圖3表示的例子中，被密封區域Rs包圍的區域包含收發區域R1、非收發區域R2的一部分。當然，設置在非收發區域R2的，例如端子部、驅動電路(包含閘極驅動器GD及源極驅動器SD)也可以形成在被密封區域Rs包圍的區域的外側(即，不存在液晶層的側)。一般而言，TFT基板101之中，包含端子部、驅動電路(例如，閘極驅動器GD、源極驅動器SD、源極端子部ST及閘極端子部GT)的部分是與槽基板201不重疊地露出。在圖3中，為了簡單，雖然不區別槽基板201的端與密封區域Rs(密封部73)地表示，但槽基板201的端是在密封區域Rs(密封部73)與TFT基板101的端之間。在以後的圖式也有為了簡單而同樣地表示的情形。從收發區域R1在一定以上的分離的位置形成密封區域Rs，藉此能夠抑制受到包含在密封材(尤其，硬化性樹脂)的雜質(尤其是離子性雜質)的影響而天線特性降低。
掃描天線1000也可以是例如如在藉由發明人的國際公開第2017/065088號記載般，將複數個掃描天線部分拼貼而藉此製作。例如，能夠將掃描天線的液晶面板分割而製作。掃描天線的液晶面板分別包含TFT基板、槽基板、設置在這些之間的液晶層。空氣層(或其他介電質層)54及反射導電板65也可以是對於複數個掃描天線部分共通地設置。
在圖4A及圖4B，表示掃描天線1000包括的液晶面板的拼貼構造的例子。例如，掃描天線1000的液晶面板也可以是，如圖4A所示，將四個液晶面板100a1~100a4拼貼而藉此製作，如圖4B所示，也可以將兩個液晶面板100b1及100b2拼貼而藉此製作。為了簡單，針對包含掃描天線部分的構成要素，有賦予與掃描天線相同的參照符號。
掃描天線包含的液晶面板如以下般被製造。
首先，將密封部73如以下而形成。首先，在槽基板201及TFT基板101的一方的基板上，例如使用投放器(dispenser)，將在成為注入口的部分以密封材描畫包含開口的圖案。取代藉由投放器的密封材的描畫，例如，也可以藉由網板印刷(screen printing)，在既定的圖案賦予密封材。之後，使其與另一方的基板重疊，以既定的溫度，加熱既定的時間，藉此將密封材硬化。在密封材，用以控制單元間隙的粒狀的間隔件(例如樹脂粒(beads))被混入，保持在槽基板201與TFT基板101之間形成有液晶層LC的間隙，互相黏接，固定。由此，形成有主密封部。
之後，形成液晶層LC。從注入口，以真空注入法注入液晶材料。之後，以堵塞注入口的方式賦予例如熱硬化型的密封材，以既定的溫度，加熱既定的時間，藉此密封材被硬化，形成端密封部。使用真空注入法的情況，如此，形成有以主密封部與端密封部，包圍液晶層LC的密封部的整體。另外，也可以使用滴下注入法形成液晶層LC。使用滴下注入法的情況，由於主密封部是以包圍液晶層LC的方式形成，未形成有注入口及端密封部。
如上述，掃描天線控制施加在天線單位的各液晶層的電壓，使各天線單位的液晶層的實效的介電常數M(εM)變化，藉此在靜電電容不同的天線單位形成二次元的圖案。然而，有天線單位的靜電電容值變動的情形。例如根據掃描天線的環境溫度液晶材料的體積變化，起因於此，有液晶電容的靜電電容值變化的情形。其結果，天線單位的液晶層賦予微波的相位差成為從既定的值偏離。若相位差從既定的值偏離，則天線特性降低。此天線特性的降低是，例如，可作為共振頻率的偏差而被評價。實際上，例如，由於掃描天線是以在預先決定的共振頻率增益成為最大的方式設計，天線特性的降低是，例如，作為增益的變化而顯現。或，若掃描天線的增 益成為最大的方向從期望的方向偏離，則例如，成為無法正確地追蹤通信衛星。
具體地說明可能成為掃描天線1000的天線性能的降低的原因的問題(問題1)。
在形成掃描天線1000的液晶層LC之後，一般是在液晶層LC幾乎未產生真空氣泡。形成液晶層LC指的是，例如，在TFT基板101及槽基板201之間，且，被密封部73包圍的區域內注入液晶材料。液晶層也可以是以真空注入法形成，也可以是以滴下注入法形成。在形成液晶層的工序中，若液晶材料的供給量不足，則局部地成為液晶材料不足的狀態，其結果，有產生氣泡(有稱為「真空氣泡」的情形)的情況。若在天線單位U的液晶層LC產生真空氣泡，則液晶電容的靜電電容值變化，藉此可能產生天線特性的降低。因此，為了避免在液晶層產生真空氣泡，在形成液晶層的工序中，一般是以液晶材料的供給量不會不足的方式進行。然而，這個情況，若在形成液晶層LC後，構成液晶層LC的液晶材料的體積變化，則因TFT基板101所包含的介電質基板1及/或槽基板201所包含的介電質基板51的可撓性(flexibility)則液晶層LC的厚度變化。介電質基板1及51例如是玻璃基板。若液晶材料熱膨脹，則液晶層LC的厚度變大，若液晶材料熱收縮，則液晶層LC的厚度變小。若液晶層LC的厚度變化，則液晶電容的靜電電容變化，其結果，可能成為天線特性的降低的原因。
針對可能成為掃描天線1000的天線性能的降低的原因的其他問題(問題2)，一邊參照圖5一邊進行說明。圖5是掃描天線1000的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。在圖5中，省略了反射導電板65及介電質層54(圖1)的圖示。以後，在掃描天線的剖面圖中，有省略了反射導電板65及介電質層54(設置在反射導電板65與介電質基板51之間的介電質層54)的圖 示的情形。在此，密封部73是，如圖3所示的例子般，以包圍收發區域R1與非收發區域R2的一部分的方式形成。非收發區域R2是，如已經描述般，收發區域R1以外的區域。在此，收發區域R1與非收發區域R2的邊界線是，例如，能夠設為包含從最外側的天線單位分離2mm以上的點的線。
如圖5所示，在收發區域R1，設置有控制單元間隙的柱狀間隔件(感光間隔件)PS。即，為了將液晶層LC設為均勻，在TFT基板101及槽基板201的至少一方，配置有使用紫外線硬化性樹脂形成的柱狀的感光間隔件。如圖示般，柱狀間隔件PS也可以也設置在非收發區域R2。若設置有柱狀間隔件PS，則即便溫度下降而液晶材料熱收縮，藉由柱狀間隔件PS則單元間隙的變化也被抑制。即，由於TFT基板101及/或槽基板201彎曲被抑制在某個程度，抑制液晶層LC的厚度的變化。然而，柱狀間隔件不跟隨熱收縮所致的液晶材料的體積的減少，藉此有在低溫中在柱狀間隔件的周圍產生真空氣泡的情形。也有如此產生的真空氣泡稱為「低溫氣泡」的情形。尤其若在收發區域R1的柱狀間隔件PS的周圍產生真空氣泡，則液晶電容的靜電電容變化，其結果，有天線特性降低的情況。
本發明的實施方式的掃描天線能夠抑制這些問題的產生，在從高溫時到低溫時的廣溫度範圍中，抑制天線性能的降低。
一邊參照圖6一邊說明本發明的實施方式的掃描天線1000A。圖6是掃描天線1000A的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。在與掃描天線1000共通的構成賦予共通的參照符號，有省略說明的情形。
如圖6所示，掃描天線1000A包括的槽基板201A在槽電極55包含形成在非收發區域R2內且被密封部73包圍的區域內的，開口部56h的點，與掃描天線1000包括的槽基板201不同。從介電質基板1或51的法線方向觀察 時，在與開口部56h重疊的區域中，TFT基板101與槽基板201A之間的距離是部分地寬。
槽電極55雖然由於，如上述，構成天線單位的液晶電容，當然地形成在收發區域R1內，但延伸設置到非收發區域R2。槽電極55是由形成在介電質基板51的幾乎整面的金屬層(典型而言是銅層)形成，延伸設置在非收發區域R2的部分也有稱為槽電極55的情形。
在本發明的實施方式的掃描天線1000A中，在形成液晶層LC的工序中，故意地在液晶層LC使真空氣泡(真空區域)產生，藉此抑制液晶材料的體積變化所致的液晶層LC的厚度的變化。液晶層LC指的是TFT基板101與槽基板201A之間，且，被密封部73包圍的區域。真空氣泡吸收液晶材料的體積變化，藉此抑制液晶層LC的厚度的變化。此時，槽電極55包含形成在非收發區域R2內且被密封部73包圍的區域內的開口部56h，藉此能夠控制在形成液晶層LC的工序中產生的真空氣泡(真空區域)的位置。這是因為在形成液晶層LC的工序中，真空氣泡(真空區域)有容易沿著TFT基板與槽基板之間的距離為最大的區域形成的傾向。由此，由於真空氣泡形成在開口部56h周圍(即非收發區域R2)，能夠抑制真空氣泡形成在收發區域R1。因此，例如在室溫中，抑制真空氣泡形成在收發區域R1，藉此能夠抑制天線性能的降低。從室溫液晶層的溫度已變化時藉由真空氣泡吸收液晶材料的體積變化，抑制液晶層的厚度的變化，藉此能夠抑制天線性能的降低。
在形成液晶層LC的工序中，調整液晶材料的供給量，藉此能夠在液晶層LC形成真空氣泡(真空區域)。由此，真空氣泡吸收液晶材料的體積變化，藉此抑制液晶層LC的厚度的變化。也就是說，也抑制TFT基板101及/或槽基板201A包含的介電質基板(例如玻璃基板)的可撓性。液晶材料已膨脹的情況是真空氣泡的體積變小，液晶材料已收縮的情況是真空氣泡的 體積變大。尤其，液晶材料已熱膨脹的情況是，由於只要真空氣泡殘留，就能夠避免TFT基板101及槽基板201A的變形(可撓性)，認為只要真空氣泡殘留液晶層LC的厚度就不變化。
掃描天線1000A包含在非收發區域R2內且被密封部73包圍的區域內包含開口部56h的槽電極55，藉此也得到以下的效果。液晶材料已熱收縮的情況，能夠抑制在收發區域R1的柱狀間隔件的周圍產生真空氣泡(低溫氣泡)。由此，能夠抑制真空氣泡所致的天線性能的降低。
如上述，若在收發區域R1內的液晶層LC(其中貼片電極15及槽57附近的液晶層LC)產生真空氣泡，則因液晶電容的靜電電容值的變化有影響到天線性能的疑慮。液晶材料已熱收縮的情況，柱狀間隔件不跟隨熱收縮所致的液晶材料的體積的減少，藉此有在柱狀間隔件的周圍產生真空氣泡(低溫氣泡)的情形。在溫度下降時低溫氣泡最先產生的是在TFT基板與槽基板之間的距離為最大的區域。在掃描天線1000A中，槽電極55包含形成在非收發區域R2內且被密封部73包圍的區域內的開口部56h，藉此能夠在非收發區域R2優先地使低溫氣泡產生，抑制在收發區域R1的柱狀間隔件的周圍產生真空氣泡。由此，抑制天線性能的降低。
液晶層也可以是以真空注入法形成，也可以是以滴下注入法形成。使用真空注入法的情況是，例如，在TFT基板與槽基板之間，且，被密封部包圍的區域內存在真空區域的狀態，停止液晶材料的供給即可。使用滴下注入法的情況是，例如，滴下與為了將被密封部包圍的區域的全部裝滿所需的體積相比為少的量的液晶材料即可。使用滴下注入法的情況，也可以是在收發區域R1優先地滴下液晶材料。
在形成液晶層的工序中，注入了液晶材料後，使液晶層的溫度上昇到例如120℃以上(或例如Tni點以上)，之後降溫，藉此也可以控制形成在 液晶層的真空氣泡(真空區域)的位置。這個情況，能夠以更高的精度控制真空氣泡的位置。即，若加熱液晶層，則如上述，液晶材料的體積增加，藉此真空氣泡(真空區域)的體積變小。若例如使液晶層的溫度上昇到真空氣泡(真空區域)消失的程度為止，之後降溫，則如上述，從包含最大的單元間隙的開口部56h的周圍開始產生真空氣泡。
從介電質基板51的法線方向觀察時，開口部56h的面積圓相當徑是例如0.05mm以上2.0mm以下。如上述，在形成液晶層LC的工序中產生的真空氣泡、在溫度下降時產生的真空氣泡(低溫氣泡)是容易形成在TFT基板與槽基板之間的距離部分地寬的區域，尤其，若與此區域的周圍的距離的差是急遽的，則在此處真空氣泡容易停留。即，能夠以高的精度控制真空氣泡的位置。因此，例如，與形成面積圓相當徑超過2.0mm的開口部56h相比，從真空氣泡的位置的控制的觀點較佳為形成複數個面積圓相當徑為2.0mm以下的開口部56h。
在此，TFT基板101包含與柱狀間隔件PS重疊的凸部15h。凸部15h是由例如與貼片電極15相同的導電膜形成。若在凸部15h之上形成柱狀間隔件PS，則能夠減低柱狀間隔件PS的高度。凸部15h也可以是由其他導電層形成，也可以省略。
(變形例)
在圖7表示藉由本發明的實施方式的變形例的掃描天線1000B。圖7是掃描天線1000B的，被密封部73包圍的區域的示意性的剖面圖。
如圖7所示，掃描天線1000B包括的槽基板201B在槽電極55包含形成在非收發區域R2內且被密封部73包圍的區域內的，凹部56d的點，與掃描天線1000A包括的槽基板201A不同。從介電質基板1或51的法線方向觀察時，在與凹部56d重疊的區域中，TFT基板101與槽基板201B之間的距離是 部分地寬。相對於開口部56h是貫通槽電極55的貫通孔，凹部56d是形成在槽電極55的液晶層LC側的表面的凹陷。
即便在包含如此的構造的掃描天線1000B中，也能夠得到與掃描天線1000B同樣的效果。
從介電質基板51的法線方向觀察時，凹部56d的面積圓相當徑是例如0.05mm以上2.0mm以下。凹部56d的深度是，例如，槽電極55的厚度的0.1倍以上未滿1倍。凹部56d的側面的錐形角是例如超過30°未滿90°。從真空氣泡的位置的控制的觀點，凹部56d的深度較佳為大，凹部56d的側面的錐形角較佳為大。
(槽基板的構造)
一邊參照圖6及圖8，一邊更詳細地說明槽基板201A的構造。圖8是用以說明將TFT基板101的傳輸端子部PT、與槽基板201A的端子部IT連接的傳輸部的示意性的剖面圖。
槽基板201A包括包含表面及裡面的介電質基板51、形成在介電質基板51的表面的第三絕緣層52、形成在第三絕緣層52上的槽電極55、覆蓋槽電極55的第四絕緣層58。反射導電板65(參照圖1)是以在介電質基板51的裡面介隔介電質層(空氣層)54而對向的方式配置。槽電極55及反射導電板65作為傳播路徑301的壁而發揮功能。
作為第三絕緣層52，能夠合適地使用例如氧化矽(SiOx)膜、氮化矽(SiNx)膜、氧化氮化矽(SiOxNy；x>y)膜、氮化氧化矽(SiNxOy；x>y)膜等。另外，第三絕緣層52可省略。
槽基板201A是，與後述的TFT基板101同樣地，在與第三金屬層52相比為介電質基板51側，還包含對準標記(例如金屬層)、覆蓋對準標記的基底絕緣層。
在收發區域R1中，在槽電極55形成有複數個槽57。槽57是貫通槽電極55的開口。在此例子中，在各天線單位區域U配置有一個槽57。
第四絕緣層58形成在槽電極55上及槽57內。第四絕緣層58是，在此，在槽57內包含到達第三絕緣層52(第三絕緣層52被省略的情況是介電質基板51)的開口部58a。第四絕緣層是在開口部56h內還包含到達第三絕緣層52(第三絕緣層52被省略的情況是介電質基板51)的開口部58h。第四絕緣層58的材料也可以是與第三絕緣層52的材料相同。由於以第四絕緣層58覆蓋槽電極55，藉此槽電極55與液晶層LC不直接接觸，能夠提高可靠性。若槽電極55以Cu層形成，則有Cu析出到液晶層LC的情形。又，若使用薄膜沉積技術並以Al層形成槽電極55，則有在Al層包含空隙的情形。第四絕緣層58能夠防止在Al層的空隙侵入液晶材料。另外，若將鋁箔藉由密黏接材貼設在介電質基板51藉此形成Al層，將此圖案化藉此製作槽電極55，則能夠避免空隙的問題。
槽電極55包含Cu層、Al層等的主層。槽電極55也可以具有包含主層、以夾住此的方式配置的上層及/或下層的層疊構造。主層的厚度也可以是與材料相應考慮表皮效果而設定，例如為2μm以上30μm以下。主層的厚度是，典型而言比上層及下層的厚度大。例如，主層是Cu層，上層及下層是Ti層。在主層與第三絕緣層52之間配置下層，藉此能夠提升槽電極55與第三絕緣層52的緊密性。又，設置上層，藉此能夠抑制主層(例如Cu層)的腐蝕。
反射導電板65由於構成傳播路徑301的壁，較佳為表皮深度的三倍以上，較佳為具有五倍以上的厚度。反射導電板65是，例如，能夠使用藉由切削製作的厚度為數mm的鋁板、銅板等。
如圖8所示，在槽基板201A的非收發區域R2，設置有端子部IT。端子部IT包括槽電極55、覆蓋槽電極55的第四絕緣層58、上部連接部60。第四絕緣層58包含到達槽電極55的開口部58p。上部連接部60是在開口部58p內與槽電極55相接。
如圖8所示，在傳輸部中，槽基板201A的端子部IT的上部連接部60與TFT基板101的傳輸端子部PT的傳輸端子用上部連接部19p電連接。在此，將上部連接部60與傳輸端子用上部連接部19p介隔包含導電性粒71的樹脂(例如密封樹脂)78而連接。
上部連接部60及19p均是ITO膜、IZO膜等的透明導電層，有在其表面形成有氧化膜的情況。若形成有氧化膜，則無法確保透明導電層彼此的電連接，有提高接觸電阻的可能性。與此相對，由於在本實施方式中，介隔包含導電性粒(例如Au粒)71的樹脂，使這些透明導電層黏接，即便形成有表面氧化膜，也有導電性粒突破(貫通)表面氧化膜，藉此可抑制接觸電阻的增大。導電性粒71也可以是，不僅是表面氧化膜，也貫通為透明導電層的上部連接部60及19p，與下部連接部15p及槽電極55直接相接。
另外，密封區域Rs(密封部73)也可以也包含與上述的傳輸部同樣的構造。即，也可以在密封區域Rs(密封部73)內配置有上述的傳輸部。
(槽基板的製造方法)
槽基板201A可以是以例如以下的方法製造。
首先，在介電質基板51上例如藉由CVD法形成第三絕緣層52(厚度：例如300nm~1500nm)。
作為介電質基板51，能夠使用玻璃基板、樹脂基板等的，對於電磁波的透射率高的(介電常數εM及介電損失tanδM小)基板。介電質基板51為了抑制電磁波的衰減較佳為薄。例如，也可以在玻璃基板的表面以後述 的過程形成槽電極55等的構成要素後，將玻璃基板從裡面側薄板化。由此，能夠將玻璃基板的厚度減低到例如500μm以下。
另外，使用樹脂基板作為介電質基板的情況，也可以將TFT等的構成要素直接形成在樹脂基板上，也可以使用轉印法而形成在樹脂基板上。若藉由轉印法，則例如，在玻璃基板上形成樹脂膜(例如聚醯亞胺膜)，在樹脂膜上以後述的過程形成構成要素後，使形成構成要素的樹脂膜與玻璃基板分離。一般而言，與玻璃相比樹脂是介電常數εM及介電損失tanδM小。樹脂基板的厚度是，例如，3μm以上300μm以下。作為樹脂材料，除了聚醯亞胺之外，例如，也能夠使用液晶高分子。
接著，在第三絕緣層52之上例如藉由濺鍍法形成金屬膜(例如Cu膜或Al膜)，將此圖案化，藉此得到包含複數個槽57、形成在非收發區域R2的複數個開口部56h的槽電極55。作為金屬膜，也可以使用例如厚度為1000nm~4000nm的Cu膜。作為金屬膜，也可以形成將Ti(厚度：例如20nm~100nm)及Cu(厚度：例如1000nm~4000nm)以此順序層疊的層疊膜(Cu/Ti)。
之後，在槽電極55上、槽57內、及開口部56h內形成第四絕緣膜(厚度：例如50nm~400nm)。在此，作為第四絕緣膜，沉積例如厚度130nm的氮化矽(SixNy)膜。
之後，藉由習知的光刻過程進行第四絕緣膜的蝕刻，藉此得到第四絕緣層58。具體而言，在非收發區域R2中，形成到達槽電極55的開口部58p、形成在開口部56h內的，到達第三絕緣層得開口部58h。
之後，在第四絕緣層58上、開口部58p內、及開口部58h內例如藉由濺鍍法形成透明導電膜，將此圖案化，藉此在開口部58p內形成與槽電極55相接的上部連接部60。由此，能夠得到端子部IT。作為透明導電膜，能 夠使用例如ITO(銦、錫氧化物)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化鋅膜)等。透明導電膜也可以包含將Ti膜、ITO膜、IZO膜、或ZnO膜以此順序包含的層疊構造。在此，作為透明導電膜，使用將Ti(厚度：例如50nm)及ITO(厚度：例如70nm)以此順序層疊的層疊膜(ITO/Ti)。
接著，在第四絕緣層58上及在形成在第四絕緣層58上的透明導電層上形成感光性樹脂膜，介隔包含既定的圖案的開口部的光罩，將感光性樹脂膜曝光、顯影，藉此形成柱狀間隔件PS。感光性樹脂可以是負型(negative type)也可以是正型(positive type)。在此，使用厚度例如是2.7μm的感光性樹脂膜。
如此，槽基板201A被製造。
另外，在TFT基板包含柱狀間隔件PS情況，以後述的方法製造了TFT基板101後，在第二絕緣層17上及上部導電層19上形成感光性樹脂膜，藉由曝光、顯影，形成柱狀間隔件即可。
(TFT基板101的構造)
參照圖9及圖10，說明TFT基板101的構造。圖9是表示TFT基板101的天線單位區域U的示意性的俯視圖，圖10是表示TFT基板101的天線單位區域U的示意性的剖面圖。圖10是表示沿著圖9中的A-A'線的剖面。
另外，本發明的實施方式的掃描天線包含的TFT基板的構造不限定為例示者。
如圖9及圖10所示，TFT基板101包含介電質基板1、排列在介電質基板1上的複數個天線單位區域U。複數個天線單位區域U的各個包含TFT10、電連接到TFT10的汲極電極7D的貼片電極15。
TFT基板101包含被支撐在介電質基板1的閘極金屬層3、形成在閘極金屬層3上的閘極絕緣層4、形成在閘極絕緣層4上的源極金屬層7、形成 在源極金屬層7上的第一絕緣層11、形成在第一絕緣層11上的貼片金屬層15l、形成在貼片金屬層15l上的第二絕緣層17。在此，TFT基板101，如在後述的圖11A、圖11B及圖11C表示非收發區域R2的構造般，還包含形成在第二絕緣層17上的上部導電層19。
各天線單位區域U包含的TFT10包括閘極電極3G、島狀的半導體層5、接觸層6S及6D、配置在閘極電極3G與半導體層5之間的閘極絕緣層4、源極電極7S及汲極電極7D。在此例子中，TFT10是包含底閘構造的通道蝕刻型(channel etch type)的TFT。
閘極電極3G電連接到閘極總線GL，從閘極總線GL供給掃描信號。源極電極7S電連接到源極總線SL，從源極總線SL供給資料信號。閘極電極3G及閘極總線GL也可以是由相同的導電膜(閘極用導電膜)形成。源極電極7S、汲極電極7D及源極總線SL也可以是由相同的導電膜(源極用導電膜)形成。閘極用導電膜及源極用導電膜是例如金屬膜。在本說明書中，有將使用閘極用導電膜形成的層(layer)稱為「閘極金屬層」的情形，有將使用源極用導電膜形成的層稱為「源極金屬層」的情形。又，有將包含貼片電極15的層稱為「貼片金屬層」的情形。
半導體層5是以介隔閘極絕緣層4而與閘極電極3G重疊的方式配置。在圖示的例子中，在半導體層5上，形成有源極接觸層6S及汲極接觸層6D。源極接觸層6S及汲極接觸層6D是，分別，配置在半導體層5之中形成有通道的區域(通道區域)的兩側。在此例子中，半導體層5是本質非晶矽(i-a-Si)，源極接觸層6S及汲極接觸層6D是n+型非晶矽(n+-a-Si)層。
源極電極7S是以與源極接觸層6S相接的方式設置，介隔源極接觸層6S連接到半導體層5。汲極電極7D是以與汲極接觸層6D相接的方式設置，介隔源極接觸層6D連接到半導體層5。
第一絕緣層11包含到達從TFT10的汲極電極7D延伸設置的部分的開口部11p。
貼片電極15設置在第一絕緣層11上及開口部11p內，在開口部11p內，與從汲極電極7D延伸設置的部分連接。貼片電極15包含金屬層。貼片電極15也可以是僅由金屬層形成的金屬電極。貼片電極15也可以包含Cu層或Al層作為主層。掃描天線的性能是與貼片電極15的電阻相關，主層的厚度是以得到期望的電阻的方式設定。從電阻的觀點，有Cu層與Al層相比為能夠將貼片電極15的厚度變小的可能性。
在此，各天線單位區域U包含與液晶電容並聯地電連接的補助電容。補助電容是，例如，由與汲極電極7D電連接的上部補助電容電極7C、閘極絕緣層4、介隔閘極絕緣層4與上部補助電容電極7C對向的下部補助電容電極3C構成。例如，下部補助電容電極3C被包含在閘極金屬層3，上部補助電容電極7C被包含在源極金屬層7。閘極金屬層3也可以還包含連接到下部補助電容電極3C的CS總線(補助電容線)CL。
在圖11A、圖11B及圖11C，表示TFT基板101的非收發區域R2的示意性的剖面圖。圖11A、圖11B及圖11C是，分別，示意性地表示閘極端子部GT、源極端子部ST及傳輸端子部PT。另外，在剖面圖中，雖然有為了簡單，將無機絕緣層如平坦化層般地表示的情況，一般而言，由薄膜沉積法(例如CVD法、濺鍍法、真空蒸鍍法)形成的層包含反映基底的高度差的表面。
如圖11A所示，閘極端子部GT包含電連接到閘極總線GL的閘極端子用下部連接部3g(有只稱為「下部連接部3g」的情形)、閘極絕緣層4、第一絕緣層11、及形成在第二絕緣層17的接觸孔CH_g、閘極端子用上部連接部19g(有只稱為「上部連接部19g」的情形)。
下部連接部3g是，在此例子中，被包含在閘極金屬層3。下部連接部3g也可以是例如與閘極總線GL一體地形成。
形成在閘極絕緣層4、第一絕緣層11、及第二絕緣層17的接觸孔CH_g到達下部連接部3g。接觸孔CH_g包含形成在閘極絕緣層4的開口部4g、形成在第一絕緣層11的開口部11g、及形成在第二絕緣層17的開口部17g。
上部連接部19g被包含在上部導電層19。上部連接部19g是在形成在閘極絕緣層4、第一絕緣層11、及第二絕緣層17的接觸孔CH_g內，與下部連接部3g連接。
如圖11B所示，源極端子部ST包含電連接到源極總線的源極端子用下部連接部7s(有只稱為「下部連接部7s」的情形)、形成在第一絕緣層11及第二絕緣層17的接觸孔CH_s、源極端子用上部連接部19s(有只稱為「上部連接部19s」的情形)。
下部連接部7s是，在此例子中，被包含在源極金屬層7。下部連接部7s也可以是例如與源極總線SL一體地形成。但是，不限定為圖示的例子，源極端子用下部連接部也可以是由閘極金屬層3形成。這個情況，源極端子部的剖面構造可以是與閘極端子部GT的剖面構造同樣。
形成在第一絕緣層11及第二絕緣層17的接觸孔CH_s到達下部連接部7s。
上部連接部19s被包含在上部導電層19。上部連接部19s是在形成在第一絕緣層11及第二絕緣層17的接觸孔CH_s內，與下部連接部7s連接。
如圖11C所示，傳輸端子部PT包含傳輸端子用下部連接部15p(有只稱為「下部連接部15p」的情形)、形成在第二絕緣層17的接觸孔CH_p(開口部17p)、傳輸端子用上部連接部19p(有只稱為「上部連接部19p」的情形)。
下部連接部15p是，在此例子中，被包含在貼片金屬層15l。
形成在第二絕緣層17的開口部17p到達下部連接部15p。有將開口部17p稱為接觸孔CH_p的情形。
上部連接部19p被包含在上部導電層19。上部連接部19p是在形成在第二絕緣層17的接觸孔CH_p內，與下部連接部15p連接。
如圖11A所示，TFT基板101也可以是，在與閘極金屬層3相比為介電質基板1側，還包含對準標記(例如金屬層)21、覆蓋對準標記21的基底絕緣層2。對準標記21是，若在由一枚玻璃基板例如製作m枚的TFT基板的情況中，光罩枚數為n枚(n<m)，則產生將各曝光工序分成複數次進行的必要。如此光罩的枚數(n枚)比由一枚玻璃基板製作的TFT基板的枚數(m枚)少時，用於光罩的對準。對準標記21及基底絕緣層2可省略。在圖10中，省略對準標記21及基底絕緣層2的圖示。
另外，對準標記的形狀及位置不限定為圖示的例子。例如，對準標記也可以是由閘極金屬層3形成。這個情況是，與相較於閘極金屬層3而由介電質基板1側的金屬層形成對準標記的情況(例如參照圖11A)相比，能夠削減製造成本(例如光罩數量)。這個情況，基底絕緣層2可省略。
(TFT基板101的製造方法)
說明TFT基板101的製造方法。
首先，在介電質基板1上，形成金屬膜(例如Ti膜、Mo膜、Ta膜、Al膜、Cu膜)，將此圖案化，藉此形成對準標記21。作為介電質基板1，能夠使用例如玻璃基板、具有耐熱性的塑膠基板(樹脂基板)等。接著，以覆蓋對準標記21的方式，形成基底絕緣層2。在此，作為基底絕緣層2，例如形成氧化矽(SiOx)或氮化矽(SixNy)膜。另外，由閘極金屬層3形成對準標記的 情況是省略形成對準標記21及基底絕緣層2的工序。這個情況是，在將在以下描述的閘極用導電膜圖案化的工序中，形成對準標記即可。
接著，在介電質基板1上，藉由濺鍍法等，形成閘極用導電膜。閘極用導電膜的材料不特別限定，能夠合適地使用例如，鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、銅(Cu)等的金屬或其合金、或包含其金屬氮化物的膜。在此，作為閘極用導電膜，形成將Al膜(厚度：例如150nm)及MoN膜(厚度：例如100nm)以此順序層疊的層疊膜(MoN/Al)。或，作為閘極用導電膜，也可以形成將Ti膜(厚度：例如20nm)及Cu膜(厚度：例如200nm)以此順序層疊的層疊膜(Cu/Ti)。
接著，將閘極用導電膜圖案化，藉此形成閘極金屬層3。具體而言，在天線單位形成區域，形成TFT10的閘極電極3G、閘極總線GL、下部補助電容電極3C，在閘極端子部形成區域，形成下部連接部3g。閘極用導電膜的圖案化是藉由例如濕蝕刻(濕式蝕刻)及/或乾蝕刻(乾式蝕刻)進行。
之後，以覆蓋閘極金屬層3的方式，將閘極絕緣膜、本質非晶矽膜及n+型非晶矽膜以此順序形成。閘極絕緣膜可藉由CVD法等形成。作為閘極絕緣膜，能夠合適地使用氧化矽(SiOx)膜、氮化矽(SixNy)膜、氧化氮化矽(SiOxNy；x>y)膜、氮化氧化矽(SiNxOy；x>y)膜等。在此，作為閘極絕緣膜，沉積例如厚度350nm的氮化矽(SixNy)膜。在閘極絕緣膜上，形成例如厚度120nm的本質非晶矽膜及例如厚度30nm的n+型非晶矽膜。
接著，將本質非晶矽膜及n+型非晶矽膜圖案化，藉此得到島狀的半導體層5及接觸部。另外，用於半導體層5的半導體膜不限定為非晶矽膜。例如，也可以形成氧化物半導體層作為半導體層5。在這個情況，在半導體層5、源極電極及汲極電極之間也可以不設置接觸層。
接著，在閘極絕緣膜上、及接觸部上，藉由濺鍍法等形成源極用導電膜。源極用導電膜的材料不特別限定，能夠合適地使用例如，鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、銅(Cu)等的金屬或其合金、或包含其金屬氮化物的膜。在此，作為源極用導電膜，形成將MoN(厚度：例如50nm)、Al(厚度：例如150nm)及MoN(厚度：例如100nm)以此順序層疊的層疊膜(MoN/Al/MoN)。或，作為源極用導電膜，也可以形成將Ti(厚度：例如20nm)及Cu(厚度：例如200nm)以此順序層疊的層疊膜(Cu/Ti)。
接著，將源極用導電膜圖案化，藉此形成源極金屬層7。此時，形成有接觸部也被蝕刻，互相分離的源極接觸層6S與汲極接觸層6D。具體而言，在天線單位形成區域，形成TFT10的源極電極7S及汲極電極7D、源極總線SL、上部補助電容電極7C，在源極端子部形成區域形成下部連接部7s。
源極用導電膜的圖案化是藉由例如濕蝕刻(濕式蝕刻)及/或乾蝕刻(乾式蝕刻)進行。例如，在作為源極用導電膜形成將MoN膜、Al膜及MoN膜以此順序層疊的層疊膜的情況，例如以濕蝕刻將MoN膜及Al膜同時地圖案化。在作為源極用導電膜，形成將Ti膜及Cu膜以此順序層疊的層疊膜的情況，例如能夠以濕蝕刻將Ti膜及Cu膜圖案化。之後，例如藉由乾蝕刻，將位於接觸層之中，成為半導體層5的通道區域的區域上的部分除去而形成間隙部，與源極接觸層6S及汲極接觸層6D分離。此時，在間隙部中，半導體層5的表面附近也被蝕刻(過蝕刻，over etching)。如此，可得到TFT10。
接著，以覆蓋TFT10及源極金屬層7的方式，例如藉由CVD法，形成第一絕緣膜。作為第一絕緣膜，能夠合適地使用氧化矽(SiOx)膜、氮化矽(SixNy)膜、氧化氮化矽(SiOxNy；x>y)膜、氮化氧化矽(SiNxOy；x>y)膜等。在此例子中，第一絕緣膜是以與半導體層5的通道區域相接的方式形成。在此，作為第一絕緣膜，沉積例如厚度330nm的氮化矽(SixNy)膜。
接著，藉由習知的光刻過程，進行第一絕緣膜的蝕刻，藉此形成到達從汲極電極延伸設置的部分的開口部11p
接著，在第一絕緣膜上及開口部11p內，藉由濺鍍法等形成貼片用導電膜。作為貼片用導電膜的材料，可使用與閘極用導電膜或源極用導電膜同樣的材料。貼片用導電膜也可以是以變得比閘極用導電膜及源極用導電膜厚的方式設定。由此，使貼片電極的片電阻(sheet resistance)減低，藉此可使貼片電極內的自由電子的振動變成熱的損失減低。在此，作為貼片用導電膜，使用Cu膜(厚度：例如200nm~1000nm)。作為貼片用導電膜，也可以使用將Ti膜(厚度：例如20nm~100nm)及Cu膜(厚度：例如200nm~1000nm)以此順序層疊的層疊膜(Cu/Ti)。
接著，將貼片用導電膜圖案化，藉此形成貼片金屬層15l。具體而言，在天線單位形成區域形成貼片電極15，在傳輸端子部形成區域形成下部連接部15p。貼片用導電膜的圖案化是藉由例如濕蝕刻(濕式蝕刻)及/或乾蝕刻(乾式蝕刻)進行。
接著，在貼片金屬層15l上及第一絕緣膜上，例如藉由CVD法，形成第二絕緣膜。作為第二絕緣膜，能夠合適地使用氧化矽(SiOx)膜、氮化矽(SixNy)膜、氧化氮化矽(SiOxNy；x>y)膜、氮化氧化矽(SiNxOy；x>y)膜等。在此，作為第二絕緣膜，沉積例如厚度130nm的氮化矽(SixNy)膜。
接著，藉由習知的光刻過程，進行閘極絕緣膜、第一絕緣膜、及第二絕緣膜的蝕刻，藉此形成閘極絕緣膜4、第一絕緣層11、及第二絕緣層17。具體而言，將到達閘極端子部形成區域的下部連接部3g的接觸孔CH_g形成在閘極絕緣膜、第一絕緣膜及第二絕緣膜，將到達源極端子部形成區域的下部連接部7s的接觸孔CH_s形成在第一絕緣膜及第二絕緣膜，將到達傳輸端子部形成區域的下部連接部15p的接觸孔CH_p形成在第二絕緣膜。 在此，藉由使用氟系氣體的乾蝕刻，將閘極絕緣膜、第一絕緣膜、及第二絕緣膜統一蝕刻。
接著，在第二絕緣層17上、接觸孔CH_g內、接觸孔CH_s內、及接觸孔CH_p內，例如藉由濺鍍法，形成包含透明導電膜的上部導電膜。作為透明導電膜，能夠使用例如ITO(銦、錫氧化物)膜、IZO膜、ZnO膜(氧化鋅膜)等。在此，作為上部導電膜，使用將Ti(厚度：例如50nm)及ITO(厚度：例如70nm)以此順序層疊的層疊膜(ITO/Ti)。
接著，將上部導電膜圖案化，藉此形成上部導電層19。具體而言，形成閘極端子部形成區域的上部連接部19g、源極端子部形成區域的上部連接部19s及傳輸端子部形成區域的上部連接部19p。
如此，TFT基板101被製造。
(TFT的材料及構造)
在本發明的實施方式，作為配置在各像素的開關元件，使用將半導體層5設為活性層的TFT。半導體層5不限定為非晶矽層，也可以是多晶矽層、氧化物半導體層。
使用氧化物半導體層的情況，包含在氧化物半導體層的氧化物半導體也可以是非晶氧化物半導體，也可以是包含結晶質部分的結晶質氧化物半導體。作為結晶質氧化物半導體，舉出多結晶氧化物半導體、微結晶氧化物半導體、c軸定向成與層面大致垂直的結晶質氧化物半導體等。
氧化物半導體層也可以是包含兩層以上的層疊構造。在氧化物半導體層包含層疊構造的情況，氧化物半導體層也可以包含非晶質氧化物半導體層與結晶質氧化物半導體層。或，也可以包含結晶構造不同的複數個結晶質氧化物半導體層。又，也可以包含複數個非晶質氧化物半導體層。氧化物半導體層包含：包含上層與下層的兩層構造的情況，包含在上層的 氧化物半導體層的能隙較佳為比包含在下層的氧化物半導體的能隙大。但是，在這些層的能隙的差比較小的情況，下層的氧化物半導體的能隙也可以比上層的氧化物半導體的能隙大。
非晶質氧化物半導體及上述的各結晶質氧化物半導體的材料、構造、成膜方法、包含層疊構造的氧化物半導體層的構成等，記載在例如日本特開2014-007399號公報。為了參考，將日本特開2014-007399號公報的揭示內容的全部引用到本說明書。
氧化物半導體層也可以是，例如，包含In、Ga及Zn之中至少一種金屬元素。在本實施方式，氧化物半導體層包含，例如，In-Ga-Zn-O系的半導體(例如氧化銦鎵鋅)。在此，In-Ga-Zn-O系的半導體是In(銦)、Ga(鎵)、Zn(鋅)的三元系氧化物，In、Ga及Zn的比例(組成比)不特別限定，例如包含In：Ga：Zn=2：2：1、In：Ga：Zn=1：1：1、In：Ga：Zn=1：1：2等。如此的氧化物半導體層可由包含In-Ga-Zn-O系的半導體的氧化物半導體膜形成。
In-Ga-Zn-O系的半導體也可以是非晶，也可以是結晶質。作為結晶質In-Ga-Zn-O系的半導體，較佳為c軸定向成與層面大致垂直的結晶質In-Ga-Zn-O系的半導體。
另外，結晶質In-Ga-Zn-O系的半導體的結晶構造是，例如，在上述的日本特開2014-007399號公報、日本特開2012-134475號公報、日本特開2014-209727號公報等被揭示。為了參考，將日本特開2012-134475號公報及日本特開2014-209727號公報的揭示內容的全部引用到本說明書。包含In-Ga-Zn-O系半導體層的TFT由於具有高遷移率(與a-SiTFT相比超過二十倍)及低漏電流(與a-SiTFT相比未滿一百分之一)，作為設置在驅動TFT(例 如，包含在設置在非收發區域的驅動電路的TFT)及各天線單位區域的TFT適當地使用。
氧化物半導體層也可以是取代In-Ga-Zn-O系半導體，包含其他氧化物半導體。例如也可以包含In-Sn-Zn-O系半導體(例如In2O3-SnO2-ZnO；InSnZnO)。In-Sn-Zn-O系半導體是In(銦)、Sn(錫)及Zn(鋅)的三元系氧化物。或，氧化物半導體層也可以是In-Al-Zn-O系半導體、In-Al-Sn-Zn-O系半導體、Zn-O系半導體、In-Zn-O系半導體、Zn-Ti-O系半導體、Cd-Ge-O系半導體、Cd-Pb-O系半導體、CdO(氧化鎘)、Mg-Zn-O系半導體、In-Ga-Sn-O系半導體、In-Ga-O系半導體、Zr-In-Zn-O系半導體、Hf-In-Zn-O系半導體、Al-Ga-Zn-O系半導體、Ga-Zn-O系半導體、In-Ga-Zn-Sn-O系半導體等。
在上述例子中，TFT10是包含底閘構造的通道蝕刻型的TFT。在「通道蝕刻型的TFT」，在通道區域上不形成有蝕刻阻擋層，源極及汲極電極的通道側的端部下面是以與半導體層的上面相接的方式配置。通道蝕刻型的TFT是例如在半導體層上形成源極、汲極電極用的導電膜，進行源極、汲極分離而藉此形成。在源極、汲極分離工序中，有通道區域的表面部分被蝕刻的情況。
另外，各天線單位所包含的TFT也可以是在通道區域上形成了蝕刻阻擋層的蝕刻阻擋型TFT。在蝕刻阻擋型TFT中，源極及汲極電極的通道側的端部下面位於例如蝕刻阻擋層上。蝕刻阻擋型的TFT形成覆蓋例如半導體層之中成為通道區域的部分的蝕刻阻擋層後，在半導體層及蝕刻阻擋層上形成源極、汲極電極用的導電膜，進行源極、汲極分離而藉此形成。
又，TFT10雖然包含源極及汲極電極與半導體層的上面相接的頂接觸構造，但源極及汲極電極也可以是以與半導體層的下面相接的方式配 置(底接觸構造)。此外，TFT也可以是在半導體層的介電質基板側包含閘極電極的底閘構造，也可以是在半導體層的上方包含閘極電極的頂閘構造。
(天線單位的排列、閘極總線、源極總線的連接的例子)
在本發明的實施方式的掃描天線中，天線單位是例如排列成同心圓狀。
例如，排列成m個同心圓的情況，閘極總線是例如對於各圓各設置一個，合計設置有m條閘極總線。若將收發區域R1的外徑設為例如800mm，則m是例如200。若將最內側的閘極總線設為第一個，則在第一個閘極總線，連接n個(例如30個)天線單位，在第m個閘極總線連接nx個(例如620個)天線單位。
在如此的排列中，連接到各閘極總線的天線單位的數量不同。又，在連接到構成最外側的圓的nx個天線單位的nx條源極總線之中，在也連接到構成最內側的圓的天線單位的n條源極總線，雖然連接m個天線單位，但連接到其他源極總線的天線單位的數量比m小。
如此，掃描天線的天線單位的排列與LCD面板的像素(點)的排列不同，根據閘極總線及/或源極總線，連接的天線單位的數量不同。因此，若將全部的天線單位的電容(液晶電容+補助電容)設為相同，則根據閘極總線及/或源極總線，連接的電負載變得不同。若如此，則有所謂對向天線單位的電壓的寫入產生偏差的問題。
因此，為了防止此，例如，較佳為藉由調整補助電容的電容值，或，藉由調整連接到閘極總線及/或源極總線的天線單位的數量，將連接到各閘極總線及各源極總線的電負載設為大致相同。
本發明的實施方式的掃描天線是，與必要相應，被收容在例如塑膠製的箱體。在箱體較佳為使用對微波的收發不賦予影響的介電常數εM小的材料。又，也可以在與箱體的收發區域R1對應的部分設置貫通孔。此 外，也可以是以液晶材料不暴露到光的方式，設置遮光構造。遮光構造是，例如，以從TFT基板101的介電質基板1及/或槽基板201的介電質基板51的側面傳播到介電質基板1及/或51內，將入射到液晶層的光遮光的方式設置。介電異向性△εM大的液晶材料有容易光劣化者，不僅是紫外線光，較佳為也在可見光之中也將短波長的藍色光遮光。遮光構造是，例如，使用黑色的膠帶等的遮光性的帶，藉此能夠在需要的地方容易地形成。
[產業上的利用可能性]
本發明的實施方式是，例如，用於搭載在移動體(例如，船舶、飛機、汽車)的衛星通信、衛星廣播用的掃描天線及其製造。
1:介電質基板
15:貼片電極
15h:凸部
51:介電質基板
55:槽電極
56h:開口部
57:槽
58:第四絕緣層
58a、58h:開口部
101:TFT基板
201A:槽基板
1000A:掃描天線
LC:液晶層
PS:柱狀間隔件
R1:收發區域
R2:非收發區域

Claims (8)

  1. 一種掃描天線，包含：收發區域，包含複數個天線單位；及該收發區域外的非收發區域；其包含：TFT基板，包含第一介電質基板、及被支撐在該第一介電質基板的，複數個TFT、複數個閘極總線、複數個源極總線及複數個貼片電極；槽基板，包含第二介電質基板、及槽電極，該槽電極為形成在該第二介電質基板的第一主面上，包含與該複數個貼片電極對應而配置的複數個槽；液晶層，設置在該TFT基板與該槽基板之間；密封部，設置在該非收發區域，包圍該液晶層；及反射導電板，以在該第二介電質基板的與該第一主面為相反側的第二主面介隔介電質層而對向的方式配置；其中該槽電極包含形成在該非收發區域內且被該密封部包圍的區域內的開口部或凹部。
  2. 如請求項1的掃描天線，其中，該開口部或該凹部的面積圓相當徑為0.05mm以上2.0mm以下。
  3. 如請求項1或2的掃描天線，其中，該凹部的深度為該槽電極的厚度的0.1倍以上未滿1倍。
  4. 如請求項1或2的掃描天線，其中，該液晶層的溫度為25℃時，該液晶層包含真空氣泡，該液晶層的溫度為120℃以上時，該液晶層不包含真空氣泡。
  5. 一種掃描天線的製造方法，是請求項1至4中任一項所載的掃描天線的製造方法，其中，形成該液晶層的工序包含以在該TFT基板與該槽基板之間，且，被該密封部包圍的區域內使真空氣泡產生的方式供給液晶材料的工序。
  6. 如請求項5的掃描天線的製造方法，其中，形成該液晶層的工序還包含在供給該液晶材料的工序之後，使該液晶層的溫度上昇到120℃以上的工序。
  7. 如請求項5或6的掃描天線的製造方法，其中，使用真空注入法形成該液晶層。
  8. 如請求項5或6的掃描天線的製造方法，其中，使用滴下注入法形成該液晶層，形成該液晶層的工序包含滴下比該TFT基板與該槽基板之間，且，被該密封部包圍的區域的體積少的液晶材料的工序。
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