特開 2024-8435 電波反射装置の駆動方法

(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】P2024008435

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】電波反射装置の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20240112BHJP

   H01Q 3/44 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 Z

H01Q3/44

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110314

(22)【出願日】2022-07-08

(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】沖田 光隆

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大一

(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

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA07

5J021AA05

5J021AA09

5J021AB06

5J021BA02

5J021CA03

5J021DB03

5J021FA06

5J021GA02

(57)【要約】

【課題】位相差が高い電波反射装置の駆動方法を提供することを目的の一つとする。
【解決手段】電波反射装置の駆動方法は、行方向及び列方向に配列された複数の反射素子を有し、複数の反射素子に印加する電圧によって反射波の位相変化量を制御する電波反射装置の駆動方法であって、複数の反射素子の配列を、列方向に配列する複数の反射素子を１列ごとに位相変化量を制御する第１の領域と、列方向に配列する複数の反射素子を隣合う２列ごとに位相変化量を制御する第２の領域と、に区分けして、第１の領域及び前記第２の領域に属するそれぞれの複数の反射素子を同時に駆動することを特徴とする
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

行方向及び列方向に配列された複数の反射素子を有し、前記複数の反射素子に印加する電圧によって反射波の位相変化量を制御する電波反射装置の駆動方法であって、
前記複数の反射素子の配列を、
前記列方向に配列する複数の反射素子を１列ごとに位相変化量を制御する第１の領域と、
前記列方向に配列する複数の反射素子を隣合う２列ごとに位相変化量を制御する第２の領域と、に区分けして、
前記第１の領域及び前記第２の領域に属するそれぞれの前記複数の反射素子を同時に駆動することを特徴とする電波反射装置の駆動方法。

【請求項2】

前記第２の領域に属する複数の反射素子により制御される位相変化量が、前記第１の領域に属する複数の反射素子により制御される位相変化量より大きい、請求項１に記載の電波反射装置の駆動方法。

【請求項3】

前記第１の領域および第２の領域に属する複数の反射素子は、それぞれパッチ電極と、前記パッチ電極の背面側に重なるコモン電極と、前記パッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、を有し、前記第１の領域に属する複数の反射素子の複数のパッチ電極に、それぞれＶ０からＶｎの電圧をそれぞれ印加し、
前記第２の領域に属する複数の反射素子の複数のパッチ電極に、それぞれＶａとＶｂの組み合わせの電圧をそれぞれ印加し、
前記ｎは、３以上の自然数であり、
前記Ｖｂの電圧の絶対値は、前記Ｖａの電圧の絶対値より大きく、
前記Ｖｎの電圧の絶対値は、前記Ｖａの電圧の絶対値より大きい、
請求項１に記載の電波反射装置の駆動方法。

【請求項4】

前記複数のパッチ電極のうち、前記Ｖｎの電圧が印加される第１パッチ電極と前記Ｖａの電圧が印加される第２パッチ電極は、行方向に沿って並び、
前記複数のパッチ電極のうち、前記Ｖｂの電圧が印加される第３パッチ電極と前記第２パッチ電極は、行方向に沿って並ぶ、
請求項３に記載の電波反射装置の駆動方法。

【請求項5】

前記Ｖａの電圧を印加される前記複数のパッチ電極は、互いに対角に配置される、
請求項３に記載の電波反射装置の駆動方法。

【請求項6】

前記Ｖａの電圧を印加される前記複数のパッチ電極は、対角線上に配置される、
請求項３に記載の電波反射装置の駆動方法。

【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の駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フェーズドアレイアンテナ（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）装置は、面状に配列された複数のアンテナ素子のそれぞれに対し、印加する高周波信号の振幅と位相を調整することでアンテナを固定した状態で指向性を制御している。フェーズドアレイアンテナ装置は移相器を必要とする。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が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

フェーズドアレイアンテナ装置のように、液晶を利用して反射方向を制御できる電波反射板を用いた電波反射装置は、反射方向をあらゆる方向に制御する反射位相の可変範囲を広くする必要があるが、反射位相の可変範囲が狭いという問題がある。

【0005】

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位相の可変範囲を広くする駆動方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態に係る電波反射装置の駆動方法は、行方向及び列方向に配列された複数の反射素子を有し、複数の反射素子に印加する電圧によって反射波の位相変化量を制御する電波反射装置の駆動方法であって、複数の反射素子の配列を、列方向に配列する複数の反射素子を１列ごとに位相変化量を制御する第１の領域と、列方向に配列する複数の反射素子を隣り合う２列ごとに位相変化量を制御する第２の領域と、に区分けして、第１の領域及び第２の領域に属するそれぞれの複数の反射素子を同時に駆動する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子であり、（Ａ）はその平面図を示し、（Ｂ）は平面図に示すＡ１－Ａ２間の断面構造を示す。

【図2】本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子が動作するときの２つの状態を示し、（Ａ）はパッチ電極とコモン電極との間に電圧が印加されない状態であり、（Ｂ）はパッチ電極とコモン電極との間に電圧が印加された状態を示す。

【図3】本発明の一実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。

【図4】本発明の一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5】本発明の一実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。

【図6】図３および図５で示した電波反射装置の各反射素子のアドレスの一例を示す。

【図7】本発明の一実施形態に係る電波反射装置の駆動方法において、複数の反射素子に印加される電圧を説明する図を示す。

【図8】本発明の一実施形態に係る電波反射装置の駆動方法において、複数の反射素子に印加される電圧を説明する図を示す。

【図9】本発明の一実施形態に係る電波反射装置の駆動方法において、複数の反射素子に印加される電圧を説明する図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

１．反射素子
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電波反射装置１００に用いられる反射素子１０２を示す。図１（Ａ）は、反射素子１０２を上方（電波が入射する側）からみたときの平面図を示し、図１（Ｂ）は平面図に示すＡ１－Ａ２間の断面図を示す。

【0011】

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、反射素子１０２は、誘電体基板１０４、対向基板１０６、パッチ電極１０８、コモン電極１１０、液晶層１１４、第１配向膜１１２ａ、第２配向膜１１２ｂを含む。反射素子１０２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。パッチ電極１０８は誘電体基板（誘電体層）１０４に設けられ、コモン電極１１０は対向基板１０６に設けられる。誘電体基板（誘電体層）１０４にはパッチ電極１０８を覆うように第１配向膜１１２ａが設けられ、対向基板１０６にはコモン電極１１０を覆うように第２配向膜１１２ｂが設けられる。パッチ電極１０８とコモン電極１１０とは対向するように配置され、両者の間に液晶層１１４が設けられる。パッチ電極１０８と液晶層１１４との間には第１配向膜１１２ａが介在し、コモン電極１１０と液晶層１１４との間には第２配向膜１１２ｂが介在する。

【0012】

パッチ電極１０８は、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して対称となる形状を有していることが好ましく、平面視で正方形又は円形の形状を有する。図１（Ａ）は、パッチ電極１０８が平面視で正方形である場合を示す。コモン電極１１０の形状には特段の限定はなく、パッチ電極１０８よりも広い面積を有するように対向基板１０６の略全面に広がる形状を有する。パッチ電極１０８及びコモン電極１１０を形成する材料に限定はなく、導電性を有する金属、金属酸化物を用いて形成される。誘電体基板（誘電体層）１０４には第１配線１１８が設けられていてもよい。第１配線１１８はパッチ電極１０８に接続される。第１配線１１８はパッチ電極１０８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１１８は、複数の反射素子が配列する場合、あるパッチ電極とそれに隣接するパッチ電極とを接続するときに用いることができる。

【0013】

図１（Ａ）及び（Ｂ）には示されないが、誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６とは、シール材により貼り合わされる。誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６とは間隙を有するように対向配置され、液晶層１１４はシール材で囲まれる領域内に設けられる。液晶層１１４は誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６との間隙を充填するように設けられる。誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６との間隔は２０～１００μｍであり、例えば、５０μｍの間隔を有する。誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６との間には、パッチ電極１０８、コモン電極１１０、第１配向膜１１２ａ、第２配向膜１１２ｂが設けられるため、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及び第２配向膜１１２ｂの間の間隔が液晶層１１４の厚さとなる。なお、図１（Ｂ）には図示されないが、誘電体基板（誘電体層）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いてもよい。

【0014】

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が交互に反転する極性反転信号である。コモン電極１１０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、コレステリック液晶、ディスコティック液晶を用いることができる。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。反射素子１０２は、パッチ電極１０８に印加す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、それによって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。

【0015】

反射素子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。液晶層１１４の液晶分子はパッチ電極１０８に印加される制御信号に応答して液晶分子の配向が変化するが、パッチ電極１０８に照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、反射素子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。

【0016】

図２（Ａ）は、パッチ電極１０８とコモン電極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２（Ａ）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及びコモン電極１１０の表面に対して水平に配向している。図２（Ｂ）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及びコモン電極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（対向電極とパッチ電極間の電圧の大きさ）によって、水平方向と垂直方向の中間の方向に配向させることもできる。

【0017】

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。反射素子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。

【0018】

反射素子１０２は、電波を所定の方向に反射する電波反射板に用いられる。反射素子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１（Ｂ）に示す構造から明らかなように、空中を伝搬する電波が反射素子１０２で反射されるとき電波は誘電体基板（誘電体層）１０４を２回通過する。誘電体基板（誘電体層）１０４は、例えば、ガラス、樹脂などの誘電体材料で形成される。

【0019】

２．電波反射装置
次に、反射素子が集積された電波反射装置の構成を示す。

【0020】

２－１．電波反射装置Ａ（一軸反射制御）
図３は、本発明の一実施形態に係る電波反射装置１００ａの構成を示す。電波反射装置１００は電波反射板１２０を有する。電波反射板１２０は複数の反射素子１０２により構成される。複数の反射素子１０２は、例えば、列方向（図３に示すＸ軸方向）及び列方向に交差する行方向（図３に示すＹ軸方向）に配列される。反射素子１０２は、パッチ電極１０８が電波の入射面に向くように配置される。電波反射板１２０は平板状であり、この平板状の面内に複数のパッチ電極１０８がマトリクス状に配列される。

【0021】

電波反射装置１００ａは、一つの誘電体基板（誘電体層）１０４に複数の反射素子１０２が集積化された構造を有する。図３に示すように、電波反射装置１００は、複数のパッチ電極１０８が配列された誘電体基板（誘電体層）１０４と、コモン電極１１０が設けられた対向基板１０６とが重ねて配置され、２つの基板間に液晶層（図示されず）が設けられた構造を有する。電波反射板１２０は、複数のパッチ電極１０８とコモン電極１１０とが重畳する領域に形成される。電波反射板１２０の断面構造は、個々のパッチ電極１０８について見れば、図１（Ｂ）に示す反射素子１０２の構造と同じである。誘電体基板（誘電体層）１０４と対向基板１０６とはシール材１２８で貼り合わされており、図示されない液晶層はシール材１２８の内側の領域に設けられる。

【0022】

誘電体基板（誘電体層）１０４は対向基板１０６と対向する領域に加え、対向基板１０６より外側に広がる周辺領域１２２を有する。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。第１駆動回路１２４はパッチ電極１０８に制御信号を出力する。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、図示されないフレキシブルプリント回路基板が接続される。端子部１２６には第１駆動回路１２４を制御する信号が入力される。

【0023】

上記のように、誘電体基板（誘電体層）１０４には複数のパッチ電極１０８が列方向（Ｘ軸方向）及び行方向（Ｙ軸方向）に配列される。また、誘電体基板（誘電体層）１０４には行方向（Ｙ軸方向）に伸びる複数の第１配線１１８が配設される。複数の第１配線１１８のそれぞれは、行方向（Ｙ軸方向）に配列する複数のパッチ電極１０８と電気的に接続される。別言すれば、行方向（Ｙ軸方向）に配列する複数のパッチ電極１０８は第１配線１１８により連結される。電波反射板１２０は、第１配線１１８によって連結された一列のパッチ電極アレイが列方向（Ｘ軸方向）に複数個配列された構成を有する。

【0024】

電波反射板１２０に配設された複数の第１配線１１８は周辺領域１２２に伸びて第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、複数の第１配線１１８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可能である。これにより、電波反射板１２０では、列方向（Ｘ軸方向）及び行方向（Ｙ軸方向）に配列された複数のパッチ電極１０８に対し、列ごと（行方向（Ｙ軸方向）に配列されたパッチ電極１０８ごと）に制御信号が印加される。

【0025】

電波反射装置１００ａは行方向（Ｙ軸方向）に配列された複数のパッチ電極１０８の組ごとに制御信号が印加され、それにより電波反射板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は、電波反射板１２０に照射された電波を、行方向（Ｙ軸方向）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。

【0026】

図４は、２つの反射素子１０２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。第１反射素子１０２ａと第２反射素子１０２ｂに同じ位相で電波が入射した場合において、第１反射素子１０２ａと第２反射素子１０２ｂに異なる制御信号（Ｖ１≠Ｖ２）が印加されているために、第１反射素子１０２ａに比べ第２反射素子１０２ｂによる反射波の位相変化が大きい場合を示す。その結果、第１反射素子１０２ａで反射した反射波Ｒ１の位相と、第２反射素子１０２ｂで反射した反射波Ｒ２の位相が異なり（図４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。

【0027】

このような原理を図３に示す電波反射装置１００ａに適用し、例えば、反射素子による位相変化量の制御を列ごとに制御することにより、反射方向を一軸方向に制御することができる。

【0028】

２－２．電波反射装置Ｂ（二軸反射制御）
図３に示す電波反射装置１００ａは反射軸ＶＲが一軸であるため、反射軸ＶＲを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。これに対し本実施形態は、二軸反射制御をすることができる電波反射装置１００ｂの一例を示す。以下の説明においては電波反射装置１００ａと異なる部分を中心に説明を行う。

【0029】

電波反射装置１００ｂは、列方向（Ｘ軸方向）に延伸する複数の第２配線１３２を有する。複数の第１配線１１８と複数の第２配線１３２は図示されない絶縁層を挟んで交差するように配置される。複数の第１配線１１８は第１駆動回路１２４に接続され、複数の第２配線１３２は第２駆動回路１３０に接続される。第２駆動回路１３０は走査信号を出力する。

【0030】

図５は、４つのパッチ電極１０８と、２つの第１配線１１８及び第２配線１３２の配置を拡大した挿入図を示す。４つのパッチ電極１０８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１３２に印加される走査信号により制御される。スイッチング素子１３４がオンになったパッチ電極１０８は、第１配線１１８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、列方向（Ｘ軸方向）に配列する複数のパッチ電極１０８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。

【0031】

図５に示す電波反射装置１００ｂは、電波反射板１２０に照射された電波を、行方向（Ｙ軸方向）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、列方向（Ｘ軸方向）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１００は、行方向（Ｙ軸方向）に平行な反射軸ＶＲと、列方向（Ｘ軸方向）に平行な反射軸ＨＲを有するため、反射軸ＶＲを回転軸とした方向、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。

【0032】

このような原理を図５に示す電波反射装置１００ｂに適用し、例えば、反射素子による位相変化量の制御を列、行ともに独立して制御することにより、反射方向を一軸方向および二軸方向に制御することができる。

【0033】

３．駆動方法
次に、電波反射装置１００の駆動方法を説明する。

【0034】

図６は、図３および図５に示す電波反射装置１００における反射素子１０２の配列を示す。図６に示すように、反射素子１０２は、１行目（Ｒ１）から１０行目（Ｒ１０）までの列方向（Ｘ軸方向）に配列し、１列目（Ｃ１）から１１列目（Ｃ１１）までの行方向（Ｙ軸方向）に配列する。

【0035】

３－１．反射方向制御－１
図６を参照し、列方向（Ｘ軸方向）に反射方向を制御する電波反射装置１００ａの駆動方法を説明する。

【0036】

電波反射装置１００ａの複数の反射素子１０２の配列は、図６に示すように、第１の領域１３６および第２の領域１３８に区分けされる。第１の領域１３６と第２の領域１３８は隣り合って配置され、少なくとも列方向（Ｘ軸方向）または行方向（Ｙ軸方向）の一方向に繰り返し配置される。

【0037】

第１の領域１３６に区分けされる複数の反射素子１０２は、列方向に配列し、１列ごとに位相変化量が制御される。第２の領域１３８に区分けされる複数の反射素子１０２は、列方向に配列し、隣り合う２列ごとに位相変化量が制御される。さらに、第１の領域１３６および第２の領域１３８に属するそれぞれの複数の反射素子１０２は、同時に駆動される。これら第２の領域１３８に属する反射素子１０２により制御される位相変化量は、第１の領域１３６に属する反射素子１０２により制御される位相変化量より大きい。

【0038】

図７を参照し、具体的に図６に示した電波反射装置１００の駆動方法を説明する。図７に示す電圧設定は、一次元方向に反射制御をするときの一例を示す。図７は、図６に示す複数の反射素子１０２に設定される反射波の位相変化量（位相設定）とそれぞれの位相変化量に対応する反射素子１０２に印加される電圧（電圧設定）を示す。

【0039】

なお、図７に示す駆動方法に用いる電波反射装置は、図５に示す、反射素子による位相変化量の制御を列、行ともに独立して制御する電波反射装置を用いることが好ましい。

【0040】

図７に示すように、同列に配列する複数の反射素子１０２は、同じ電圧が印加され、同行に配置される複数の反射素子１０２は、異なる電圧が印加される。

【0041】

図６で示される第１の領域１３６の列Ｃ１からＣ５に配列する反射素子１０２は、図７に示すように、それぞれ１列ごとに０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°の位相変化量が設定される。位相変化量０°が設定されるＣ１に配列する反射素子１０２は、電圧Ｖ０が印加される。列Ｃ２からＣ５に配列する反射素子１０２も、それぞれ１列ごとに電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が印加される。このとき、第１の領域１３６に属する反射素子１０２のうち列Ｃ１からＣ５に配列する反射素子１０２に印加される電圧の絶対値は、位相変化量の大小関係と同様に、電圧Ｖ０から電圧Ｖ４の順に大きい。電圧Ｖ０から電圧Ｖ４の変化は、電圧が直線的に増加するのではなく、液晶の印加電圧に対する誘電率の変化を考慮して適宜設定される。

【0042】

さらに、第１の領域１３６における列Ｃ８からＣ１１に配列する反射素子１０２に関しても、列Ｃ１からＣ５に配列する反射素子１０２と同様に、１列ごとに位相変化量が設定され、１列ごとに位相変化量に対応する電圧Ｖ１からＶ４がそれぞれ印加される。

【0043】

第２の領域１３８に属する反射素子１０２は列Ｃ６とＣ７にそれぞれ配列し、列Ｃ６およびＣ７の２列で、例えば、高位相差とされる３３０°の位相変化量が設定される。ここで、第２の領域１３８に設定される位相差は、２７０°以上３６０°以下であることが好ましい。このとき列Ｃ６に配列する反射素子１０２は、電圧Ｖ５が印加され、列Ｃ７に配列する反射素子１０２は、電圧Ｖ６が印加される。電圧Ｖ５の絶対値は、電圧Ｖ６の絶対値より小さく、また第１の領域１３６の列Ｃ５に配列する反射素子１０２に印加される電圧Ｖ４の絶対値より小さい。別言すると、列Ｃ６に配列する反射素子１０２は、隣り合う列Ｃ５およびＣ６に配列する反射素子１０２に印加される電圧の絶対値より小さい。

【0044】

図６および図７では、第１の領域１３６に属する複数の反射素子１０２が配列する列Ｃ１からＣ５および第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２が配列する列Ｃ６とＣ７の例を示したが、第１の領域１３６に属する複数の反射素子１０２の列の数に制限はない。例えば、第１の領域１３６に属する複数の反射素子１０２が配列する列Ｃ１からＣｎ（ｎは３以上の自然数）まであり、それぞれ１列ごとに列Ｃ１からＣｎに配列する複数の反射素子１０２に位相変化量を設定する。さらに、列Ｃ１からＣｎに配列する反射素子１０２に、それぞれ１列ごとに電圧Ｖ０からＶｎを印加する。

【0045】

次に、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２が、隣り合う列Ｃｎ+１およびＣｎ+２に配列する。この隣り合う２列に配列する複数の反射素子１０２に、第１の領域１３６の反射素子１０２に設定される位相変化量より大きい位相変化量を設定する。さらに、列Ｃｎ+１およびＣｎ+２に配列する反射素子１０２に、電圧ＶａとＶｂの組み合わせの電圧をそれぞれ印加する。ここで、電圧Ｖａの絶対値は電圧Ｖｂの絶対値および電圧Ｖｎの絶対値より小さく、別言すると、電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｎの絶対値は、電圧Ｖａの絶対値より大きい。また、電圧Ｖａと電圧Ｖｂの組み合わせは、電圧Ｖａが印加された反射素子による反射波と電圧Ｖｂが印加された反射素子による反射波との合成波が第１の領域１３６に設定される位相変化量より大きくなる電圧を設定すればよい。

【0046】

また、電圧Ｖｎが印加される第１の領域１３６に属する反射素子１０２は、電圧Ｖａが印加される第２の領域１３８に属する反射素子１０２および電圧Ｖｂが印加される第２の領域１３８に属する反射素子１０２と行方向に並ぶことができる。

【0047】

さらに、反射素子１０２に印加される電圧は、上述したように、反射素子１０２を構成するパッチ電極１０８に印加される。したがって、電圧Ｖｎが印加される第１の領域１３６に属する反射素子１０２のパッチ電極１０８は、電圧Ｖａが印加される第２の領域１３８に属する反射素子１０２のパッチ電極１０８および電圧Ｖｂが印加される第２の領域１３８に属する反射素子１０２のパッチ電極１０８と行方向に並ぶことができる。

【0048】

このように、電波反射装置の面内において、１列ごとに位相変化量を設定しそれに対応する電圧を印加する第１の領域に対し、位相変化量の設定値が第１の領域より大きい第２の領域においては、隣合う２列を一組として、その列内で所定の電圧を印加することで、電波反射装置の反射面内において反射位相の可変範囲を広げることができる。

【0049】

３－２．反射方向制御－２
図８を参照し、列方向（Ｘ軸方向）に反射方向を制御する電波反射装置１００の駆動方法を説明する。図７に示す駆動方法と異なる点は、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２のうち同列に配列する反射素子１０２に異なる電圧が印加される点である。なお、図７に示す駆動方法と同一、または、類似する構成については、説明を割愛することがある。

【0050】

第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２は、列方向に沿って並ぶ。具体的には、図８に示すように、列Ｃ６および列Ｃ７に沿って並ぶ。また、上述したように、電圧Ｖａと電圧Ｖｂがそれぞれ第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２に印加され、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２は行方向に沿って並ぶ。具体的には、図８に示すように、列Ｃ６および列Ｃ７に沿って並ぶ複数の反射素子に電圧Ｖ５または電圧Ｖ６が印加される。

【0051】

同様に、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２の複数のパッチ電極１０８は、列方向に沿って並び、具体的には、図８に示すように、列Ｃ６および列Ｃ７に沿って並ぶ。また、電圧Ｖａと電圧Ｖｂがそれぞれそれら複数のパッチ電極１０８に印加され、それら複数のパッチ電極１０８は行方向に沿って並ぶ。具体的には、図８に示すように、列Ｃ６および列Ｃ７に沿って並ぶ複数のパッチ電極に電圧Ｖ５または電圧Ｖ６が印加される。

【0052】

第２の領域１３８において、電圧Ｖａが印加される反射素子１０２と列方向に隣り合う反射素子１０２は電圧Ｖｂが印加される。また、第２の領域１３８において、電圧Ｖｂが印加される反射素子１０２と列方向に隣り合う反射素子１０２は電圧Ｖａが印加される。また、第２の領域１３８において、電圧Ｖａが印加される複数の反射素子１０２は、互いに対角に配置される。さらに、第２の領域１３８において、電圧Ｖｂが印加される複数の反射素子１０２は、互いに対角に配置される。

【0053】

具体的には、図８に示すように、第２の領域１３８は列Ｃ６およびＣ７に配置され、列Ｃ６の行Ｒ１に配列する反射素子に電圧Ｖ５が印加される。列Ｃ６の行Ｒ１に配列する反射素子の列方向に隣り合う反射素子、列Ｃ６の行Ｒ２に配列する反射素子は電圧Ｖ６が印加される。また、列Ｃ７の行Ｒ１に配列する反射素子に電圧Ｖ６が印加される。列Ｃ７の行Ｒ１に配列する反射素子の列方向に隣り合う反射素子、列Ｃ７の行Ｒ２に配列する反射素子は電圧Ｖ５が印加される。

【0054】

上述した電圧Ｖ５が印加される列Ｃ６の行Ｒ１に配列する反射素子と電圧Ｖ５が印加される列Ｃ７の行Ｒ２に配列する反射素子は、互いに対角に配置される。また、上述した電圧Ｖ６が印加される列Ｃ６の行Ｒ２に配列する反射素子と電圧Ｖ６が印加される列Ｃ７の行Ｒ１に配列する反射素子は、互いに対角に配置される。

【0055】

図８では、互いに対角に配置される反射素子は、４つの反射素子の組み合わせを示したが、組み合わせた反射素子の数に制限はない。例えば、電圧Ｖ５が印加される反射素子を列Ｃ６およびＣ７の行Ｒ１およびＲ２の４つの反射素子およびそれらの対角に位置する列Ｃ８およびＣ９の行Ｒ３およびＲ４の４つの反射素子に設定し、次に、電圧Ｖ６が印加される反射素子を列Ｃ８およびＣ９の行Ｒ１およびＲ２の４つの反射素子およびそれらの対角に位置する列Ｃ６およびＣ７の行Ｒ３およびＲ４の４つの反射素子に設定することができる。

【0056】

また、上述した反射素子の数だけでなく、上述した互いに対角に配置される４つの反射素子をさらに、行方向および列方向に配置することもできる。例えば、図８に示した列Ｃ６およびＣ７の反射素子の電圧設定を、さらに、列Ｃ８およびＣ９に設定することができる。具体的には、電圧Ｖ５を列Ｃ８の行Ｒ１、Ｒ３、、、と奇数行目および列Ｃ９の行Ｒ２、Ｒ４の偶数行目に印加し、電圧Ｖ６を列Ｃ９の行Ｒ１、Ｒ３、、、と奇数行目および列Ｃ８の行Ｒ２、Ｒ４の偶数行目に印加することができる。

【0057】

上述した反射素子１０２を構成するパッチ電極１０８についても、同様に電圧が印加され、配置される。

【0058】

このように４つの反射素子のうち対角に位置する反射素子またはそれらのパッチ電極に印加する電圧を等しく制御することで、行方向、列方向ともに電圧Ｖａと電圧Ｖｂの組み合わせの電圧が印加され、電波反射装置１００の水平、垂直偏波に対する反射特性は等しくなりやすく、さらに印加する電圧を電圧Ｖｚと電圧Ｖｂの組み合わせにすることで、電波反射装置１００に高位相差を設定することができる。

【0059】

３－３．反射方向制御－３
図９を参照し、列方向（Ｘ軸方向）と行方向（Ｙ軸方向）に跨る方向（斜め方向）に反射方向を制御する電波反射装置１００の駆動方法を説明する。図７に示す駆動方法と異なる点は、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２の配置が、行ごとに１列ずつ異なる点である。なお、図７に示す駆動方法と同一、または、類似する構成については、説明を割愛することがある。

【0060】

各行に設けられる複数の第２の領域１３８は、次行に設けられる第２の領域１３８と異なる列に配置される。隣り合う行に配置される複数の第２の領域１３８において、電圧Ｖａが印加される複数の反射素子１０２は、対角線上に配置される。また、隣り合う行に配置される複数の第２の領域１３８において、電圧Ｖｂが印加される複数の反射素子１０２は、対角線上に配置される。隣り合う行に配置される複数の第２の領域１３８において、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂが印加される複数の反射素子１０２は、同じ列に配置することができる。

【0061】

具体的には、図９に示すように、行Ｒ１に設けられる第２の領域１３８は、列Ｃ６および列Ｃ７に配置され、行Ｒ１と隣り合う行Ｒ２に設けられる第２の領域１３８は、列Ｃ７および列Ｃ８に配置される。行Ｒ１に配置される第２の領域１３８の複数の反射素子のうち列Ｃ６に配列する反射素子は、電圧Ｖ５が印加され、行Ｒ２に配置される第２の領域１３８の複数の反射素子のうち列Ｃ７に配列する反射素子は、電圧Ｖ５が印加される。したがって、上述した行Ｒ１の列Ｃ６に配列する反射素子と行Ｒ２の列Ｃ７に配列する反射素子は、対角線上に配置される。なお、図９では、第２の領域１３８は、破線で囲む反射素子を示される。

【0062】

また、図９に示すように、行Ｒ１に配置される第２の領域１３８の複数の反射素子のうち列Ｃ７に配列する反射素子は、電圧Ｖ６が印加され、行Ｒ２に配置される第２の領域１３８の複数の反射素子のうち列Ｃ８に配列する反射素子は、電圧Ｖ６が印加される。したがって、上述した行Ｒ１の列Ｃ７に配列する反射素子と行Ｒ２の列Ｃ８に配列する反射素子は、対角線上に配置される。

【0063】

また、上述した反射素子１０２を構成するパッチ電極１０８についても、同様に電圧が印加され、配置される。

【0064】

このように、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２の配置が行ごとに１列ずつ異なることで、反射素子の沿って並べられる行方向と列方向に対し斜め方向に反射方向を制御することができる。さらに、第２の領域１３８に属する複数の反射素子の同電圧が印加される複数の反射素子１０２が対角線上に配置されることで、電波反射装置１００は、高位相差の設定をすることができる。

【0065】

以上のように、本発明の一実施形態に係る電波反射装置１００の駆動方法は、１列ごとに位相差を制御する第１の領域１３６と２列ごとに位相差を制御する第２の領域１３８とを有し、第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２に、電圧Ｖａと電圧Ｖａの絶対値より大きい電圧Ｖｂをそれぞれ印加することで、高位相差を設定することができ、電波反射装置１００の反射位相の可変範囲を広くすることができる。また、同列に設けられる第２の領域１３８に属する複数の反射素子１０２において、対角に配列する反射素子１０２に電圧ＶａまたはＶｂの同電圧を印加することで、電波反射装置１００は、水平、垂直偏波に対して等しい反射特性を示すことができる。

【0066】

本発明の一実施形態として例示した電波反射装置１００の駆動方法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１００の駆動方法を基にして、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。

【0067】

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】

【0068】

１００：電波反射装置、１００ａ：電波反射装置、１００ｂ：電波反射装置、１０２：反射素子、１０２ａ：第１反射素子、１０２ｂ：第２反射素子、１０４：誘電体基板（誘電体層）、１０６：対向基板、１０８：パッチ電極、１１０：コモン電極、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、１２０：電波反射板、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、１３４：スイッチング素子、１３６：第１の領域、１３８：第２の領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】