特開 2024-48902 電波反射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024048902

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】電波反射装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20240402BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155057

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大一

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】沖田 光隆

(72)【発明者】

【氏名】松野 宏己

(72)【発明者】

【氏名】大戸 琢也

(72)【発明者】

【氏名】天野 良晃

【テーマコード（参考）】

5J020

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA01

5J020BA06

5J020BD00

5J020DA10

(57)【要約】

【課題】電波反射装置の反射利得を向上させる。
【解決手段】電波反射装置は、複数の第１パッチ電極と、複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極と、接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、平面視において、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び第２の方向に配置され、隣接する２つの第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、第２パッチ電極は、第１パッチ電極から第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１パッチ電極と、
前記複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、
前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、
前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と、前記接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、
平面視において、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向にマトリクス状に配置され、
隣接する２つの前記第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、前記第２パッチ電極は、前記第１パッチ電極の位置を基準として、前記第１パッチ電極から前記第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び前記第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される、電波反射装置。

【請求項2】

前記複数の第１パッチ電極のうち、一つの前記第１パッチ電極に隣接する４つの前記第２パッチ電極のそれぞれの中心を線で結んで形成された正方形において、
前記正方形の対角線の交点が、前記一つの前記第１パッチ電極の中心と一致する、
請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項3】

前記複数の第２パッチ電極のうち、一つの前記第２パッチ電極に隣接する４つの前記第１パッチ電極のそれぞれの中心を線で結んで形成された正方形において、
前記正方形の対角線の交点が、前記一つの前記第２パッチ電極の中心と一致する、
請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項4】

前記複数の第１パッチ電極のサイズは、前記複数の第２パッチ電極のサイズより大きい、請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項5】

平面視において、前記複数の第１パッチ電極の形状及び前記複数の第２パッチ電極の形状は、十字形状である、請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項6】

前記複数の第１パッチ電極と前記複数の第２パッチ電極とは市松模様に配置される、
請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項7】

前記複数の第１パッチ電極のうち、少なくとも２つの第１パッチ電極に電気的に接続される第１－１の配線と、
前記複数の第２パッチ電極のうち、少なくとも２つの第２パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－１の配線に平行に配置される第１－２の配線と、
前記第１－１の配線及び前記第１－２の配線に電気的に接続される駆動回路と、
をさらに含み、
前記駆動回路は、前記第１－1の配線及び前記第１－２の配線に第１の電圧を供給する、
請求項６に記載の電波反射装置。

【請求項8】

前記複数の第１パッチ電極のうち、前記少なくとも２つの第１パッチ電極とは異なる少なくとも２つの第１パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－２の配線に平行に配置される第１－３の配線と、
前記複数の第２パッチ電極のうち、前記少なくとも２つの第２パッチ電極とは異なる少なくとも２つの第２パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－３の配線に平行に配置される第１－４の配線と、
をさらに含み、
前記第１－３の配線及び前記第１－４の配線は、前記駆動回路に電気的に接続され、
前記駆動回路は、前記第１－３の配線及び前記第１－４の配線に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を供給する、
請求項７に記載の電波反射装置。

【請求項9】

前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極のそれぞれは、スイッチング素子に電気的に接続されている、請求項１に記載の電波反射装置。

【請求項10】

前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、５Ｇの通信規格に対応する電波の周波数を反射することが可能である、請求項１に記載の電波反射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態は、反射した電波の進行方向を制御することのできる電波反射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フェーズドアレイアンテナ（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）装置は、面状に配置された複数のアンテナ素子を含む。フェーズドアレイアンテナ装置では、複数のアンテナ素子のそれぞれに印加する高周波信号の振幅及び位相が調整される。その結果、フェーズドアレイアンテナ装置は、複数のアンテナ素子のそれぞれが固定された状態で、アンテナの指向性を制御することができる。

【0003】

複数のアンテナ素子のそれぞれに印加する高周波信号の振幅及び位相を調整するために、フェーズドアレイアンテナ装置は移相器を必要とする。例えば、特許文献１は、液晶の配向状態による誘電率の変化を利用した移相器を用いたフェーズドアレイアンテナ装置を開示している。

【0004】

特許文献１に示されるフェーズドアレイアンテナ装置のアンテナ素子は、複数のストリップ配線と、複数のストリップ配線と対向する平面電極と、複数のストリップ配線と平面電極との間に設けられた液晶層と、を含む。複数のストリップ配線には、例えば、異なる電圧が印加される。その結果、アンテナ素子ごとに液晶層の液晶の配向が調整されることに基づき生成される反射波を重ね合わせることができるため、電波の位相を変化させることができる。これにより、電波の反射方向を任意の方向に設定できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１－１０３２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

通信分野では、５Ｇと呼ばれる第５世代の通信規格の導入が進んでいる。この通信規格では、例えば、２６ＧＨｚ～２８ＧＨｚのミリ波帯の周波数が採用されている。５Ｇ規格による通信は、ミリ波帯の周波数の採用によって非常に高いスループットを達成することができ、広い帯域幅で伝送することが可能となる。しかし、ミリ波帯の周波数による電波は直進性が高く、障害物を回り込んで伝搬することが難しいという特性がある。そのため都市部などでは５Ｇ規格がカバーできる通信エリアが狭くなることが問題となっている。

【0007】

このような問題に対し、障害物を避けて通信エリアを広げるために反射板を用いて電波の伝送方向を変えることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のフェーズドアレイアンテナ装置では、電波の位相変化量が十分でなく、目標の方向に電波を反射することができない。

【0008】

このような問題に鑑み、本発明の一実施形態は、電波反射装置の反射利得を向上させることを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施形態に係る電波反射装置は、複数の第１パッチ電極と、前記複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と、前記接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、平面視において、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向にマトリクス状に配置され、隣接する２つの前記第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、前記第２パッチ電極は、前記第１パッチ電極の位置を基準として、前記第１パッチ電極から前記第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び前記第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルを示す平面図である。

【図2】図１に示されるＡ１－Ａ２線の切断面を示す断面図である。

【図3】図１に示されるＢ１－Ｂ２線の切断面を示す断面図である。

【図4】図１に示されるＣ１－Ｃ２線の切断面、又は、Ｃ３－Ｃ４線の切断面を示す断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る反射板ユニットセルに含まれる第１のサブユニットセルを説明するための図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る反射板ユニットセルに含まれる第２のサブユニットセルを説明するための図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルにおいて、パッチ電極と接地電極との間に電圧が印加されない状態を示す図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルにおいて、パッチ電極と接地電極との間に電圧が印加された状態を示す図である。

【図9】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置によって反射波の進行方向が変化することを模式的に示す図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置の構成を示す平面図である。

【図11】図１０に示される反射板ユニットセルの構成を示す平面図である。

【図12】本発明の第１実施形態に係る電波反射装置における反射板ユニットセルの切断面を示す断面図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。

【図14】本発明の第２実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルを示す平面図である。

【図15】図１４に示されるＤ１－Ｄ２線の切断面を示す断面図である。

【図16】図１４に示されるＥ１－Ｅ２線の切断面を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態を、図面などを参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。

【0012】

本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。

【0013】

本願の明細書において、Ｘ方向はＹ方向に交差する。Ｘ方向は第１の方向と呼ばれ、Ｙ方向は第２の方向と呼ばれる。

【0014】

本願の明細書において、同一及び一致という表記を用いている場合、同一及び一致には、設計の範囲での誤差が含まれてもよい。

【0015】

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、二軸反射制御可能な電波反射装置１００ａ（図１０）を、図１～図１２を参照して説明する。

【0016】

＜１．反射板ユニットセル＞
まず、本発明の第１実施形態に係る電波反射装置１００ａに用いられる反射板ユニットセル１０２を説明する。電波反射装置１００ａは、複数の反射板ユニットセル１０２を含む。

【0017】

図１は、反射板ユニットセル１０２を上方（電波が入射する側）から見たときの平面図である。図２は、図１に示されるＡ１－Ａ２線の切断面を示す断面図であり、図３は図１に示されるＢ１－Ｂ２線の切断面を示す断面図であり、図４は、図１に示されるＣ１－Ｃ２線の切断面、又は、Ｃ３－Ｃ４線の切断面を示す断面図である。図５は、反射板ユニットセル１０２に含まれる第１のサブユニットセル１０３ａを説明するための図であり、図６は反射板ユニットセル１０２に含まれる第２のサブユニットセル１０３ｂを説明するための図である。

【0018】

図１、図２、図３、図４、図５又は図６に示されるように、反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。第１のサブユニットセル１０３ａの一部は、第２のサブユニットセル１０３ｂと重なり、第２のサブユニットセル１０３ｂの一部は、第１のサブユニットセル１０３ａと重なる。第１のサブユニットセル１０３ａは、対向基板１０６、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂ、液晶層１１４、第１配向膜１１２ａ、パッチ電極１０８ａ、アレイ層１８０及び誘電体基板１０４を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、誘電体基板１０４、対向基板１０６、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂ、液晶層１１４、第１配向膜１１２ａ、パッチ電極１０８ｂ、アレイ層１８０及び誘電体基板１０４を含む。第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂの中で、誘電体基板１０４は一つの層をなすものとして誘電体層とみなすこともできる。よって、誘電体基板１０４は、誘電体層と呼ばれる場合がある。詳細は後述されるが、アレイ層１８０は、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂのそれぞれに電気的に接続されるスイッチング素子１３４（図１１）を含む。パッチ電極１０８ａは第１のパッチ電極と呼ばれ、パッチ電極１０８ｂは第２のパッチ電極と呼ばれる場合がある。

【0019】

図２～図４に示されるように、アレイ層１８０が、誘電体基板１０４の上に設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが、アレイ層１８０の上に設けられる。第１配向膜１１２ａが、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを覆うように設けられる。接地電極１１０が対向基板１０６の上に設けられる。第２配向膜１１２ｂが接地電極１１０を覆うように設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、接地電極１１０と対向するように配置される。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂと、接地電極１１０との間に液晶層１１４が設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂと液晶層１１４との間には、第１配向膜１１２ａが介在する。接地電極１１０と液晶層１１４との間には、第２配向膜１１２ｂが介在する。誘電体基板１０４の厚さＴは、例えば、パッチ電極１０８の液晶層１１４側の表面から誘電体基板１０４のパッチ電極１０８が設けられる面とは反対側の面までの長さとする。

【0020】

電波反射装置１００ａにおいて、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂの異なる点は、例えば、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂのサイズである。図１に示される例では、パッチ電極１０８ａのサイズは、パッチ電極１０８ｂのサイズより大きい。なお、パッチ電極１０８ａのサイズは、パッチ電極１０８ｂのサイズより小さくてもよい。本願の明細書では、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを特に区別しない場合には、単に反射板ユニットセル１０２と記載する。また、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂを特に区別する必要がない場合には、単にパッチ電極１０８と記載する。

【0021】

図５に示されるように、複数の第１のサブユニットセル１０３ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａは、Ｘ方向（第１の方向）、及び、Ｘ方向と交差するＹ方向（第２の方向）にマトリクス状に配置される。Ｘ方向に平行な、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１との間の距離は、距離Ｗ１である。また、Ｘ方向と同様に、Ｙ方向に平行な、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１との距離は、距離Ｗ１である。すなわち、複数のパッチ電極１０８ａは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ１）で配置される。換言すると、複数の第１のサブユニットセル１０３ａは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ１）で配置される。

【0022】

パッチ電極１０８ａの形状は、例えば、十字形状である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの長さは、十字形状のＹ方向に平行なパターンの長さと同じであり、その長さは、長さＷ３である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの幅は、十字形状のＹ方向に平行なパターンの幅と同じであり、その幅は、幅Ｗ４である。また、パッチ電極１０８ａと隣接するパッチ電極１０８ａとの距離は、距離Ｗ２である。

【0023】

図６に示されるように、複数の第２のサブユニットセル１０３ｂの平面視では、複数のパッチ電極１０８ｂは、複数のパッチ電極１０８ａと同様に、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置される。Ｘ方向に平行な、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と、隣接するパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２との間の距離、及び、Ｙ方向に平行な、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ２との距離は、距離Ｗ５である。すなわち、複数のパッチ電極１０８ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ５）で配置される。換言すると、複数の第２のサブユニットセル１０３ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ５）で配置される。本明細書において、距離Ｗ５は、距離Ｗ１と同じである。すなわち、第２のサブユニットセル１０３ｂは第１のサブユニットセル１０３ａと同じピッチで配置される。

【0024】

パッチ電極１０８ｂの形状は、パッチ電極１０８ａの形状と同様に、例えば、十字形状である。パッチ電極１０８ｂでは、十字形状のＸ方向に平行なパターンの長さは、十字形状のＹ方向に平行なパターンの長さと同じであり、その長さは、長さＷ７である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの幅は、十字形状のＹ方向に平行なパターンの幅と同じであり、その幅は、幅Ｗ８である。また、パッチ電極１０８ｂと隣接するパッチ電極１０８ｂとの距離は、距離Ｗ６である。

【0025】

例えば、距離Ｗ１は距離Ｗ５と同一であり、距離Ｗ２は距離Ｗ６より短く、幅Ｗ３は長さＷ７より長く、幅Ｗ４は幅Ｗ８より長い。

【0026】

十字形状は、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１、及びパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２のそれぞれに対して４回回転対称性を有する形状である。パッチ電極１０８ａが、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１に対して回転対称性を有することにより、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して電波の反射に関する異方性を小さくできる。パッチ電極１０８ａと同様に、パッチ電極１０８ｂが、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２に対して回転対称性を有することにより、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して電波の反射に関する異方性を小さくできる。すなわち、図１、図５及び図６におけるＸＹ平面内に関する垂直偏波及び水平偏波の偏りを抑制して、垂直偏波及び水平偏波を均一に反射させることができる。

【0027】

図１、図５及び図６に示されるように、電波反射装置１００ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、千鳥格子状（ｈｏｕｎｄｓ ｔｏｏｔｈ ｃｈｅｃｋ ｐａｔｔｅｒｎ）、又は、市松模様（Ｃｈｅｃｋｅｒｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ）に配置されている。具体的には、パッチ電極１０８ｂは、パッチ電極１０８ａとは、Ｘ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）、及び、Ｙ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）離れて配置される。また、一つのパッチ電極１０８ａの周辺の４つのパッチ電極１０８ｂのそれぞれの中心Ｏ２を線で結んで形成された正方形において、当該正方形の対角線の交点が、一つのパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と一致する。同様にして、一つのパッチ電極１０８ｂの周辺の４つのパッチ電極１０８ａのそれぞれの中心Ｏ１を線で結んで形成された正方形において、当該正方形の対角線の交点が、一つのパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と一致する。

【0028】

電波反射装置１００ａでは、一例として、複数のパッチ電極１０８ａの形状及び複数のパッチ電極１０８ｂの形状は十字形状であるが、複数のパッチ電極１０８ａの形状及び複数のパッチ電極１０８ｂの形状は十字形状に限定されない。例えば、パッチ電極１０８ａの形状及びパッチ電極１０８ｂの形状は、Ｘ方向及びＹ方向に同一の長さの正方形を４５度回転した多角形であってよく、パッチ電極１０８ａに対して４回回転対称性のひし形及びパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２に対して４回回転対称性のひし形であってもよい。

【0029】

なお、接地電極１１０の形状は制限されない。例えば、接地電極１１０の形状は、パッチ電極１０８ａより大きな面積を有する形状であればよい。電波反射装置１００ａでは、接地電極１１０は、対向基板１０６の液晶層１１４が設けられる側に、全面又は略全面に配置される。

【0030】

また、パッチ電極１０８及び接地電極１１０を形成する材料に制限はない。例えば、パッチ電極１０８及び接地電極１１０は、導電性を有する金属、金属酸化物を用いて形成される。

【0031】

また、詳細は後述されるが、誘電体基板１０４には第１配線１１８ａ及び１１８ｂが設けられていてもよい。例えば、第１配線１１８ａは、同一列に配置されたパッチ電極１０８ａを接続し、第１配線１１８ｂは同一列に配置されるパッチ電極１０８ｂを接続する。第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂに制御信号を印加するときに用いることができる。また、第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、パッチ電極１０８ａとパッチ電極１０８ｂとを接続するときに用いることができる。

【0032】

反射板ユニットセル１０２は、電波を所定の方向に反射する反射板１２０として用いられる。そのため、反射板ユニットセル１０２は、反射した電波の振幅がなるべく減衰しないことが好ましい。図２～図４に示される構造から明らかなように、空中を伝播する電波が反射板ユニットセル１０２で反射されるとき、電波は誘電体基板１０４を２回通過する。誘電体基板１０４は、例えば、ガラス、樹脂などの誘電体材料で形成されることが好ましい。

【0033】

誘電体基板１０４は、対向基板１０６と、シール材１２８（図１０）を用いて、貼り合わされている。間隙が誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に含まれるように、誘電体基板１０４は、対向基板１０６と、対向配置している。液晶層１１４は、シール材１２８で囲まれる領域内に設けられる。側面視において、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間の間隙は、２０μｍ以上１００μｍ以下である。電波反射装置１００ａでは、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間の間隙は、例えば、７５μｍである。誘電体基板１０４と対向基板１０６との間には、パッチ電極１０８、接地電極１１０、第１配向膜１１２ａ、及び第２配向膜１１２ｂが設けられる。正確には、誘電体基板１０４と対向基板１０６の各々に設けられた第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間隙が液晶層１１４の厚さとなる。なお、図示は省略されるが、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間には、間隔を一定に保つためのスペーサが設けられてもよい。

【0034】

パッチ電極１０８には、液晶層１１４の液晶分子の配向を制御する制御信号が印加される。制御信号は、直流電圧の信号、又は正の直流電圧と負の直流電圧とが交互に反転する極性反転信号である。接地電極１１０には、接地又は極性反転信号の中間レベルの電圧が印加される。パッチ電極１０８に、制御信号が印加されることで液晶層１１４に含まれる液晶分子の配向状態が変化する。液晶層１１４には、誘電異方性を有する液晶材料が用いられる。例えば、液晶層１１４として、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレスティック液晶、ディスコティック液晶を用いる。誘電異方性を有する液晶層１１４は、液晶分子の配向状態の変化により誘電率が変化する。反射板ユニットセル１０２は、パッチ電極１０８に印加される制御信号によって液晶層１１４の誘電率を変化させることができる。これにより、電波を反射するときに、反射波の位相を遅延させることができる。

【0035】

反射板ユニットセル１０２が反射する電波の周波数帯は、超短波（ＶＨＦ：Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、極超短波（ＵＨＦ：Ｕｌｔｒａ－Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、マイクロ波（ＳＨＦ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、サブミリ波（ＴＨＦ：Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ミリ波（ＥＨＦ：Ｅｘｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯である。ミリ波とは、例えば、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数帯をいう。なお、５Ｇと呼ばれる第５世代の通信規格の周波数帯域は、２６ＧＨｚ帯～２９ＧＨｚ帯を含んでおり、２６ＧＨｚ帯以上の周波数をまとめてミリ波と呼ぶ場合がある。液晶層１１４の液晶分子の配向は、パッチ電極１０８に印加される制御信号に応答して、変化するが、パッチ電極１０８に入射される電波の周波数にはほとんど追従しない。したがって、反射板ユニットセル１０２は、電波の影響を受けずに反射する電波の位相を制御することができる。

【0036】

なお、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、５Ｇの通信規格に対応する電波の周波数を反射することが可能な電極である。当該周波数は、上述のとおり、例えば、ミリ波帯の周波数であり、２６ＧＨｚ以上の周波数であってよく、２６ＧＨｚ以上３６ＧＨｚ以下の範囲の周波数であってよい。

【0037】

図７は、パッチ電極１０８と接地電極１１０との間に電圧が印加されない状態（「第１の状態」とする）を示す。図７は、第１配向膜１１２ａ及び第２配向膜１１２ｂが水平配向膜である場合を示す。第１の状態における液晶分子１１６の長軸は、第１配向膜１１２ａ及び第２配向膜１１２ｂにより、パッチ電極１０８及び接地電極１１０の表面に対して水平に配向している。図８は、パッチ電極１０８に制御信号（電圧信号）が印加された状態（「第２の状態」とする）を示す。第２の状態において、液晶分子１１６は電界の作用を受けて長軸がパッチ電極１０８及び接地電極１１０の表面に対し垂直に配向する。液晶分子１１６の長軸が配向する角度は、パッチ電極１０８に印加する制御信号の大きさ（接地電極とパッチ電極との間の電圧の大きさ）によって、水平方向と垂直方向との中間の方向に配向させることもできる。

【0038】

液晶分子１１６が正の誘電異方性を有する場合、第１の状態に対して第２の状態の方が、誘電率が大きくなる。また、液晶分子１１６が負の誘電異方性を有する場合、第１の状態に対して第２の状態の方が見かけ上の誘電率が小さくなる。誘電異方性を有する液晶層１１４は、可変誘電体層とみなすこともできる。反射板ユニットセル１０２は、液晶層１１４の誘電異方性を利用して、反射波の位相を遅らせる（又は遅らせない）ように制御することができる。

【0039】

図９は、任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び任意の第１のサブユニットセル１０３ａに隣接する第１のサブユニットセル１０３ａによって反射波の進行方向が変化することを模式的に示す。任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び任意の第１のサブユニットセル１０３ａに隣接する第１のサブユニットセル１０３ａは、Ｘ方向において隣接している。つまり、任意のパッチ電極１０８ａと任意のパッチ電極１０８ａに隣接するパッチ電極１０８ａとは、異なる第１配線１１８（第１配線１１８ａ、第１配線１１８ｂ）に接続されている。任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び隣接する第１のサブユニットセル１０３ａに同じ位相で電波が入射した場合には、任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び隣接する第１のサブユニットセル１０３ａに異なる制御信号（Ｖ１≠Ｖ２）が印加されているために、任意の第１のサブユニットセル１０３ａによる反射波の位相変化は、隣接する第１のサブユニットセル１０３ａによる反射波の位相変化より大きい。その結果、任意の第１のサブユニットセル１０３ａで反射した反射波Ｒ１の位相と、隣接する第１のサブユニットセル１０３ａで反射した反射波Ｒ２の位相が異なり（図９では、反射波Ｒ２の位相が反射波Ｒ１の位相より進んでいる）、見かけ上、反射波の進行方向が斜め方向に変化する。なお、電波反射装置１００ａでは、第１配線を区別する場合には、第１配線１１８ａ、第１配線１１８ｂのように表し、第１配線を区別しない場合は、第１配線１１８のように表す。

【0040】

次に、電波反射装置１００ａにおいて、液晶層の厚さは７５μｍとし、上述のサイズのパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いて、位相変化量（ｄｅｇ）をシミュレーションした結果について説明する。シミュレーションでは、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが図１に示すように配置された反射板を想定し、シミュレーションは、ＣＳＴ Ｓｔｕｄｉｏ Ｓｕｉｔｅ（ダッソー・システムズ株式会社製）を用いて実行された。

【0041】

図示は省略するが、電波反射装置１００ａでは、一例として、電波の周波数が３１ＧＨｚにおいて、液晶層に電圧が印加されていない状態の位相を基準とすると、液晶層に電圧が印加された状態における位相変化量が－４１６ｄｅｇとなることが示された。一方、比較例として、形状が正方形の一種類のパッチ電極を含む電波反射装置を用いて、電波反射装置１００ａと同様の趣味レーションを実行した結果、位相変化量が－２７０ｄｅｇとなることが示された。すなわち、電波反射装置１００ａのように、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることは、位相変化量を大きくすることに有効である。また、図示は省略するが、例えば、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、パッチ電極１０８ａで起こる共振、及びパッチ電極１０８ｂで起こる共振により、ミリ波帯における共振周波数のピーク（反射率が最小となる点）を二つにすることができるため、反射波の振幅の減衰を抑制できるとともに、位相変化量を大きくすることができる。

【0042】

また、図１、図５及び図６に示されるように、電波反射装置１００ａでは、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、パッチ電極１０８ａをＸ方向及びＹ方向に距離Ｗ１／２離した位置に、パッチ電極１０８ａより小さなサイズのパッチ電極１０８ｂを配置することができる。その結果、図１に示すように、Ｘ方向に平行なＣ１－Ｃ２線に沿って、パッチ電極１０８ａの十字の凸部１０９ａと、パッチ電極１０８ｂの十字の凸部１０９ｂとを交互に配置することができ、Ｙ方向に平行なＣ３－Ｃ４線に沿って、パッチ電極１０８ａの十字の凸部１０９ａと、パッチ電極１０８ｂの十字の凸部１０９ｂを交互に配置することができる。よって、電波反射装置１００ａは、比較例のような形状が正方形の一種類のパッチ電極を配置する場合より、反射板１２０内でのパッチ電極の密度（反射板１２０内でのパッチ電極の占有率、反射板１２０内でのパッチ電極が配置された領域とパッチ電極が配置されない領域との比）を高くすることができる。サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、電波を反射することができる電極の面積が大きくなるため、電波の反射強度を強くすることができる。

【0043】

さらに、図１、図５及び図６に示されるように、複数のパッチ電極１０８ａと複数のパッチ電極１０８ｂとは、隣接するように配置されている。反射板ユニットセル１０２の中心（図１、図５及び図６では、真ん中に配置されたパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２）に対して、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂが、２回回転対称又は４回回転対称となるように配置されることが好ましい。複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂが、２回回転対称又は４回回転対称となるように配置されることで、垂直偏波及び水平偏波に対して対称とすることができる。

【0044】

電波反射装置１００ａでは、一例として、反射板ユニットセル１０２が、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂの２種類のパッチ電極を含む例を示したが、パッチ電極は２種類に限定されない。反射板ユニットセル１０２は、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂとは異なる第３のパッチ電極（図示は省略）を含んでもよい。ここで、第３のパッチ電極のサイズは、パッチ電極１０８ａのサイズ及びパッチ電極１０８ｂのサイズと異なる。例えば、第３のパッチ電極のサイズは、パッチ電極１０８ａのサイズより小さくてよく、パッチ電極１０８ｂのサイズより大きく、パッチ電極１０８ａのサイズより小さくてもよい。また、第３のパッチ電極は、パッチ電極１０８ａの形状とパッチ電極１０８ｂとの間に配置されてよい。電波反射装置１００ａが第３のパッチ電極を含む場合には、第３のパッチ電極のサイズ及び配置などが、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂのサイズ並びに配置などに応じて、適宜調整されることによって、本発明の一実施形態に係る電波反射装置は構成される。

【0045】

以上のように、電波反射装置１００ａでは、反射板ユニットセル１０２のパッチ電極のサイズを少なくとも２種類とする。本発明の第１実施形態に係る電波反射装置１００ａを用いることは、反射波の振幅の減衰の抑制、位相変化量の向上、及び電波の反射強度を強くすることに有効である。電波反射装置１００ａを用いることによって、複数の電波反射装置１００ａを組み合わせて空中に伝送経路を形成する場合であっても、電波の減衰を抑制することができるため、通信機器が良好な通信を行うことができる。

【0046】

また、電波反射装置１００ａでは、パッチ電極１０８及び接地電極１１０が透明導電膜を用いて形成され、液晶層１１４が透光性を有するため、採光性を損なわずに電波を反射することができる。よって、電波反射装置１００ａは、ビルディングのような高層建築物の窓に設置することができる。その結果、障害物が比較的少ない高所で、直進性の高い電波を所定の方向に反射することが可能となる。よって、電波反射装置１００ａは、都市部において電波の不感地帯（電波の届かない場所）を解消するために用いることができる。

【0047】

＜２．電波反射装置＞
次に、反射板ユニットセル１０２が集積された電波反射装置１００ａの構成を説明する。電波反射装置１００ａは、二軸反射制御をすることができる電波反射装置である。図１０は、電波反射装置１００ａの構成を示す平面図である。図１１は、図１０に示される反射板ユニットセル１０２を拡大し、反射板ユニットセル１０２の構成を示す平面図である。図１２は、反射板ユニットセル１０２の切断面を示す断面図である。図１～図９と同一、又は類似する構成については、ここでの説明を省略する。

【0048】

「１．反射板ユニットセル」において説明したように、反射板１２０は、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に設けられる。図１０に示されるように、反射板１２０は複数の反射板ユニットセル１０２が集積化された構造を有する。反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。例えば、複数の反射板ユニットセル１０２（複数の第１のサブユニットセル１０３ａ及び複数の第２のサブユニットセル１０３ｂ）は、Ｘ方向及びＹ方向に配置される。第１のサブユニットセル１０３ａは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ａの上に配置された第１配向膜１１２ａ、アレイ層１８０、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ｂ、パッチ電極１０８ｂの上に配置された第１配向膜１１２ａ、アレイ層１８０、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、誘電体基板１０４の上に配置されたアレイ層１８０の上に設けられ、接地電極１１０は対向基板１０６の上に設けられる。また、誘電体基板１０４は対向基板１０６とシール材１２８を用いて貼り合わされる。液晶層はシール材１２８の内側の領域に設けられる。

【0049】

反射板ユニットセル１０２において、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが電波の入射面に向くように配置される。接地電極１１０は平板状である。複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、平板状の接地電極１１０の面内、かつ、シール材１２８の内側の領域に、マトリクス状に配置される。

【0050】

「１．反射板ユニットセル」において説明したように、電波反射装置１００ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、千鳥格子状、又は、市松模様に配置されている。具体的には、パッチ電極１０８ｂは、パッチ電極１０８ａとは、Ｘ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）、及び、Ｙ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）離れて配置される。また、各パッチ電極１０８ａは、各パッチ電極１０８ｂとＸ方向又はＹ方向において隣接している。

【0051】

誘電体基板１０４にはＹ方向に伸びる複数の第１配線１１８ａ及び複数の第１配線１１８ｂが配設される。第１配線１１８ａ及び第１配線１１８ｂは、Ｘ方向に交互に配設される。複数の第１配線１１８ａのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａと電気的に接続され、複数の第１配線１１８ｂのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ｂと電気的に接続される。反射板１２０は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂによって接続された一列のパッチ電極アレイがＹ方向に複数個並べられた構成を有する。

【0052】

また、誘電体基板１０４にはＸ方向に伸びる複数の第２配線１３２ａ及び複数の第２配線１３２ｂが配設される。第２配線１３２ａ及び第２配線１３２ｂは、Ｙ方向に交互に配設される。複数の第２配線１３２ａのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａと電気的に接続され、複数の第２配線１３２ｂのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ｂと電気的に接続される。反射板１２０は、第２配線１３２ａ及び第２配線１３２ｂによって接続された一列のパッチ電極アレイがＸ方向に複数個並べられた構成を有する。

【0053】

誘電体基板１０４において、反射板１２０が設けられる以外の領域を周辺領域１２２という。周辺領域１２２には、第１駆動回路１２４及び端子部１２６が設けられる。端子部１２６は、外部回路との接続を形成する領域であり、例えば、図示されない端子部１２６には、フレキシブルプリント回路が接続される。端子部１２６には、フレキシブルプリント回路から第１駆動回路１２４を制御する信号が入力される。

【0054】

反射板１２０に配設された複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、Ｙ軸方向に延在すると共に、周辺領域１２２に延在し、第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを介してパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂに制御信号を出力する。第１駆動回路１２４は、複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂのそれぞれに異なる電圧レベルの制御信号を出力することができる。異なる電圧レベルの制御信号は、例えば、第１の電圧レベルの制御信号、及び第２の電圧レベル期間の制御信号である。

【0055】

反射板１２０に配設されたＸ方向に延在する複数の第２配線１３２ａ及び１３２ｂは、Ｘ方向に延在すると共に、第２駆動回路１３０に接続される。第２駆動回路１３０は、複数の第２配線１３２ａ及び１３２ｂに走査信号を出力する。

【0056】

図１１は、２つのパッチ電極１０８ａ及び２つのパッチ電極１０８ｂ、第１配線１１８ａ及び１１８ｂ、並びに、第２配線１３２ａ及び１３２ｂの配置を拡大した図を示す。２つのパッチ電極１０８ａ及び２つのパッチ電極１０８ｂのそれぞれにはスイッチング素子１３４が設けられる。スイッチング素子１３４のスイッチング（オン及びオフ）は第２配線１３２ａ及び１３２ｂに印加される走査信号により制御される。第２配線１３２ａに印加された走査信号に応じて、スイッチング素子１３４がオンになったパッチ電極１０８ａは、第１配線１１８ａと導通し制御信号が印加される。また、第２配線１３２ｂに印加された走査信号に応じて、スイッチング素子１３４がオンになったパッチ電極１０８ｂは、第１配線１１８ｂと導通し制御信号が印加される。スイッチング素子１３４は、例えば、薄膜トランジスタで形成される。このような構成によれば、Ｘ方向に配列する複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを行ごとに選択し、各行に異なる電圧レベルの制御信号を印加することができる。

【0057】

電波反射装置１００ａは、反射板１２０に入射された電波を、Ｙ方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向に反射波の進行方向を制御することができることに加え、Ｘ方向に平行な反射軸ＨＲを中心として図面の上下方向へも反射波の進行方向を制御することができる。すなわち、電波反射装置１００ａは、Ｙ方向に平行な反射軸ＶＲ、及びＸ方向に平行な反射軸ＶＨを含み、反射軸ＶＲを回転軸とした方向、及び反射軸ＨＲを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。

【0058】

なお、図１０に示される電波反射装置１００ａの例では、Ｙ方向において、第１駆動回路１２４と遠い側にパッチ電極１０８ａがＸ方向に平行に配置され、第１駆動回路１２４と近い側にパッチ電極１０８ｂがＸ方向に平行に配置されている。また、図１０に示される電波反射装置１００ａの例では、Ｘ方向において、第２駆動回路１３０と遠い側にパッチ電極１０８ａがＹ方向に平行に配置され、第２駆動回路１３０と近い側にパッチ電極１０８ａがＹ方向に平行に配置されている。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂの配置は図１０で示される配置に限定されない。例えば、第１駆動回路１２４と遠い側にパッチ電極１０８ｂがＸ方向に平行に配置されてよく、第１駆動回路１２４と近い側にパッチ電極１０８ａがＸ方向に平行に配置されてもよい。また、第２駆動回路１３０と遠い側にパッチ電極１０８ｂがＹ方向に平行に配置されてよく、第２駆動回路１３０と近い側にパッチ電極１０８ｂがＹ方向に平行に配置されてもよい。電波反射装置１００ａは、反射軸ＶＲを回転軸とした方向、及び反射軸ＨＲを回転軸とした方向に反射角を制御する構成を含んでいれば、電波反射装置１００ａの構成に制限はない。

【0059】

図１２は、パッチ電極１０８にスイッチング素子１３４が接続された反射板ユニットセル１０２の断面構造の一例を示す。反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含み、第１のサブユニットセル１０３ａの切断面は、第２のサブユニットセル１０３ｂの切断面と同様である。ここでは、第１のサブユニットセル１０３ａの切断面を、主に説明する。スイッチング素子１３４が誘電体基板１０４に設けられる。スイッチング素子１３４はトランジスタである。スイッチング素子１３４は、第１ゲート電極１３８、第２ゲート絶縁層１４６、半導体層１４２、第２ゲート絶縁層１４６、及び第２ゲート電極１４８を積層した構造を含む。第１ゲート電極１３８と誘電体基板１０４との間にはアンダーコート層１３６が設けられていてもよい。第１ゲート絶縁層１４０と第２ゲート絶縁層１４６との間に第１配線１１８ａが設けられる。第１配線１１８ａは半導体層１４２と接するように設けられる。また、第１配線１１８ａを形成する導電層と同一の導電層に、第１接続配線１４４が設けられる。第１接続配線１４４は半導体層１４２と接するように設けられる。第１配線１１８ａ及び第１接続配線１４４の半導体層１４２に対する接続構造は、一方の配線がトランジスタのソースに接続され、もう一方の配線がドレインに接続された構造を示す。

【0060】

スイッチング素子１３４を覆うように第１層間絶縁層１５０が設けられる。第１層間絶縁層１５０の上に第２配線１３２ａが設けられる。第２配線１３２ａは、第１層間絶縁層１５０に形成されたコンタクトホールを介して第２ゲート電極１４８と接続される。なお、図示されないが、第１ゲート電極１３８と第２ゲート電極１４８とは半導体層１４２と重ならない領域で相互に電気的に接続されている。第１層間絶縁層１５０の上には、第２配線１３２ａと同一の導電層で第２接続配線１５２が設けられる。第２接続配線１５２は、第１層間絶縁層１５０に形成されたコンタクトホールを介して第１接続配線１４４と接続される。

【0061】

第２配線１３２ａ及び第２接続配線１５２を覆うように第２層間絶縁層１５４が設けられる。さらに、スイッチング素子１３４の形成に伴う段差を埋めるように平坦化層１５６が設けられる。平坦化層１５６を設けることにより、スイッチング素子１３４の段差を埋めることができるため、平坦化層１５６の表面は平坦になる。よって、スイッチング素子１３４の段差の影響を受けることなく、平坦化層１５６の平坦な面（表面）の上に、パッチ電極１０８ａを形成することができる。平坦化層１５６の平坦な表面の上にパッシベーション層１５８が設けられる。電波反射装置１００ａでは、アレイ層１８０は、例えば、アンダーコート層１３６、第１ゲート電極１３８を含む導電層、第１ゲート絶縁層１４０、半導体層１４２、第１接続配線１４４を含む導電層、第２ゲート絶縁層１４６、第２ゲート電極１４８を含む導電層、第１層間絶縁層１５０、第２接続配線１５２を含む導電層、第２層間絶縁層１５４、平坦化層１５６、及び、パッシベーション層１５８、を含む。アレイ層１８０は、パッシベーション層１５８、平坦化層１５６、及び第２層間絶縁層１５４を貫通するコンタクトホールに設けられるパッチ電極１０８を形成する導電層を含んでもよい。

【0062】

パッチ電極１０８はパッシベーション層１５８の上に設けられる。パッチ電極１０８は、パッシベーション層１５８、平坦化層１５６、及び第２層間絶縁層１５４を貫通するコンタクトホールを介して第２接続配線１５２と接続される。パッチ電極１０８の上に第１配向膜１１２ａが設けられる。

【0063】

対向基板１０６の上には、図２～図４に示される切断面の構造と同様に、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂが設けられる。誘電体基板１０４のスイッチング素子１３４及びパッチ電極１０８ａが設けられた面が、対向基板の接地電極１１０が設けられた面に対向するように配置され、スイッチング素子１３４及びパッチ電極１０８ａが設けられた面と接地電極１１０が設けられた面との間に液晶層１１４が設けられる。誘電体基板１０４の厚さＴは、パッチ電極１０８ａの液晶層１１４側の表面から誘電体基板１０４のパッチ電極１０８が設けられる面とは反対側の面までの長さとすることができる。この場合、パッチ電極１０８と誘電体基板１０４との間にある少なくとも１層の絶縁層（アンダーコート層１３６、第１ゲート絶縁層１４０、第２ゲート絶縁層１４６、第１層間絶縁層１５０、第２層間絶縁層１５４、平坦化層１５６、パッシベーション層１５８）の厚さを考慮に入れることができる。

【0064】

誘電体基板１０４に形成される各層は以下のような材料を用いて形成される。アンダーコート層１３６は、例えば、シリコン酸化膜で形成される。第１ゲート絶縁層１４０、第２ゲート絶縁層１４６は、例えば、酸化シリコン膜、又は酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層構造で形成される。半導体層は、アモルファスシリコン、多結晶シリコンのようなシリコン半導体、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムなどの金属酸化物を含む酸化物半導体で形成される。第１ゲート電極１３８及び第２ゲート電極１４８は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はこれらの合金で構成されてもよい。第１配線１１８、第２配線１３２、第１接続配線１４４、及び第２接続配線１５２は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を用いて形成される。例えば、チタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／チタン（Ｔｉ）の積層構造、又はモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の積層構造で構成されてもよい。平坦化層１５６は、アクリル、ポリイミドなどの樹脂材料で形成される。パッシベーション層１５８は、例えば、窒化シリコン膜などで形成される。パッチ電極１０８ａ及び接地電極１１０は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属膜、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電膜で形成される。

【0065】

図１２に示されるように、第２配線１３２ａをスイッチング素子１３４として用いるトランジスタのゲートに接続し、第１配線１１８ａを当該トランジスタのソース及びドレインの一方に接続し、パッチ電極１０８ａをソース及びドレインの他方に接続することで、マトリクス状に配列された複数のパッチ電極１０８ａの中から所定のパッチ電極を選択して制御信号を印加することができる。そして、反射板１２０の中の個々のパッチ電極１０８ａにスイッチング素子１３４を設けることにより、Ｘ方向に平行に横一列に配置されるパッチ電極１０８ａごと、又は、Ｙ方向に平行に縦一列に配置されるパッチ電極１０８ａごとに制御電圧を印加することができる。例えば、反射板１２０が直立しているとき、左右方向及び上下方向に反射波の反射方向を制御することができる。

【0066】

なお、第２のサブユニットセル１０３ｂでは、パッチ電極１０８ａ、第１配線１１８ａ及び第２配線１３２ａが、パッチ電極１０８ｂ、第１配線１１８ｂ及び第２配線１３２ｂと置き換えられた構成を含む。

【0067】

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、一例として、一軸反射制御可能な電波反射装置１００ｂを説明する。電波反射装置１００ｂの反射軸ＲＹは、一軸である。電波反射装置１００ｂでは、反射軸ＲＹを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。第２実施形態に係る電波反射装置１００ｂは、第１実施形態に係る電波反射装置１００ａに対して、少なくとも、アレイ層１８０、複数の第２配線１３２ａ及び複数の第２配線１３２ｂ、並びに、第２駆動回路１３０を含まない。第２実施形態では、主に、第１実施形態と相違する点を説明する。

【0068】

図１３は、第２実施形態に係る電波反射装置１００ｂの構成を示す平面図である。図１４は、電波反射装置１００ｂに用いられる反射板ユニットセル１０２ｂを示す平面図である。図１５は、図１４に示されるＤ１－Ｄ２線の切断面を示す断面図であり、図１６は、図１４に示されるＥ１－Ｅ２線の切断面を示す断面図である。図１～図１２と同一、又は類似する構成については、ここでの説明を省略する。

【0069】

図１３に示されるように、第２実施形態に係る反射板１２０は、複数の反射板ユニットセル１０２ｂを含む。第２実施形態に係る反射板１２０は、第１実施形態に係る反射板１２０の複数の反射板ユニットセル１０２を、複数の反射板ユニットセル１０２ｂに置き換えた構成を含む。

【0070】

図１３及び図１４に示されるように、Ｙ方向に配列された複数のパッチ電極１０８ａは第１配線１１８ａに電気的に接続され、Ｙ方向に配列された複数のパッチ電極１０８ｂは第１配線１１８ｂに電気的に接続される。第２実施形態に係る反射板１２０では、第１配線１１８ａに電気的に接続された複数のパッチ電極１０８ａ、及び第１配線１１８ｂに電気的に接続された複数のパッチ電極１０８ｂを一組の電圧印加ユニット１９０ａとし、電圧印加ユニット１９０ａがＸ方向に複数並べられる。第１配線１１８ａは、周辺領域１２２で、第１配線１１８ｂと電気的に接続される。なお、第２実施形態に係る反射板１２０では、電圧印加ユニット１９０ｂは電圧印加ユニット１９０ａと同様の構成を含み、電圧印加ユニット１９０ａと電圧印加ユニット１９０ｂとが、Ｘ方向に交互に配置される。電圧印加ユニット１９０ａに含まれる第１配線１１８ａは第１－１配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ａに含まれる第１配線１１８ｂは第１－２配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ｂに含まれる第１配線１１８ａは第１－３配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ｂに含まれる第１配線１１８ｂは第１－４配線と呼ばれる場合がある。

【0071】

「１．反射板ユニットセル」において説明した反射板１２０と同様に、第２実施形態に係る反射板１２０は、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に設けられる。図１３及び図１４に示されるように、第２実施形態に係る反射板１２０は複数の反射板ユニットセル１０２ｂが集積化された構造を有する。反射板ユニットセル１０２と同様に、反射板ユニットセル１０２ｂは、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。

【0072】

図１５及び図１６に示されるように、第１のサブユニットセル１０３ａは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ａの上に配置された第１配向膜１１２ａ、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層１１４を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ｂ、パッチ電極１０８ｂの上に配置された第１配向膜１１２ａ、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは誘電体基板１０４の上に設けられ、接地電極１１０は対向基板１０６の上に設けられる。また、誘電体基板１０４は対向基板１０６とシール材１２８を用いて貼り合わされる。液晶層はシール材１２８の内側の領域に設けられる。

【0073】

反射板ユニットセル１０２ｂにおいて、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが電波の入射面に向くように配置される。接地電極１１０は平板状である。複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、平板状の接地電極１１０の面内、かつ、シール材１２８の内側の領域に、マトリクス状に配置される。

【0074】

第２実施形態に係る反射板１２０に配設された複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、周辺領域１２２に延在し、第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを介してパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂに制御信号を出力する。その結果、反射板１２０では、Ｘ方向及びＹ方向に配置されたパッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂに対し、Ｙ方向に配置されたパッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂに制御信号が印加される。

【0075】

電波反射装置１００ｂでは、第１駆動回路１２４は、第２方向に配列された電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）ごとに制御信号を印加することができる。第２方向に配列された電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）ごとに、反射板１２０に入射した電波の反射波の反射方向を制御することができる。すなわち、電波反射装置１００ａでは、第１駆動回路１２４は、電圧印加ユニット１９０ａと電圧印加ユニット１９０ｂとに異なる電圧（第１の電圧と第２の電圧）を印加（供給）することができるため、反射板１２０に入射した電波の反射波の進行方向をＹ方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向に、制御することができる。

【0076】

一つの電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）に含まれる第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを用いて、周辺領域１２２で電気的に接続され、電気的に等電位となる。電波反射装置１００ｂでは、図１３に示されるように、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂを垂直偏波及び水平偏波に対して対称となる形状としてアレイ状に配置し、反射軸ＲＹに平行に配置される複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂを第１配線１１８ａ及び第１配線１１８ｂで接続することによって、反射板１２０に入射した電波の反射波の進行方向をＹ方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向に、制御することができる。

【0077】

本発明の一実施形態として例示した電波反射装置及び反射板ユニットの各種構成は相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。また、本明細書及び図面に開示された電波反射装置及び反射板ユニットを基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0078】

本明細書に開示された実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0079】

１００ａ：電波反射装置、１００ｂ：電波反射装置、１０２：反射板ユニットセル、１０２ｂ：反射板ユニットセル、１０３ａ：第１のサブユニットセル、１０３ｂ：第２のサブユニットセル、１０４：誘電体基板、１０６：対向基板、１０８：パッチ電極、１０８ａ：パッチ電極、１０８ｂ：パッチ電極、１０９ａ：凸部、１０９ｂ：凸部、１１０：接地電極、１１２ａ：第１配向膜、１１２ｂ：第２配向膜、１１４：液晶層、１１６：液晶分子、１１８：第１配線、１１８ａ：第１配線、１１８ｂ：第１配線、１２０：反射板、１２２：周辺領域、１２４：第１駆動回路、１２６：端子部、１２８：シール材、１３０：第２駆動回路、１３２：第２配線、１３２ａ：第２配線、１３２ｂ：第２配線、１３４：スイッチング素子、１３６：アンダーコート層、１３８：第１ゲート電極、１４０：第１ゲート絶縁層、１４２：半導体層、１４４：第１接続配線、１４６：第２ゲート絶縁層、１４８：第２ゲート電極、１５０：第１層間絶縁層、１５２：第２接続配線、１５４：第２層間絶縁層、１５６：平坦化層、１５８：パッシベーション層、１８０：アレイ層、１９０ａ：電圧印加ユニット、１９０ｂ：電圧印加ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】