特許 7589093 電波反射板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】電波反射板

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20241118BHJP

   H01Q 3/46 20060101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 Z

H01Q3/46

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021060859

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156918

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-03-18

(73)【特許権者】

【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

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(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】新木 盛右

(72)【発明者】

【氏名】沖田 光隆

(72)【発明者】

【氏名】天野 良晃

(72)【発明者】

【氏名】松野 宏己

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５３２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１３０８３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２１３１４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２９２５８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １５／１４

Ｈ０１Ｑ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板と、第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に挟持される第１誘電体層と、
を備える電波反射板であり、
前記第１基板は、
第１基材と、
第１方向及び第２方向それぞれに沿って、等間隔にマトリクス状に配置される正方形の複数の第１パッチ電極と、
前記第１基材及び前記複数の第１パッチ電極との間に設けられた、正方形の複数の第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パッチ電極との間に設けられた、第２誘電体層と、
を備え、
前記第２基板は、
第２基材と、
前記第２基材に接して設けられた、共通電極と、
を備え、
前記第１誘電体層は、第１誘電率を有し、
前記第２誘電体層は、第２誘電率を有する、電波反射板。

【請求項2】

前記第１誘電率は可変であり、前記第２誘電率は一定である、請求項１に記載の電波反射板。

【請求項3】

前記第１誘電体層は、液晶層であり、
前記第２誘電体層は、有機絶縁層である、請求項１に記載の電波反射板。

【請求項4】

前記有機絶縁層の材料は、ポリイミド又はアクリルである、請求項３に記載の電波反射板。

【請求項5】

前記第１誘電率は、２．５以上３．５以下であり、
前記第２誘電率は、２．５である、請求項１に記載の電波反射板。

【請求項6】

前記第２パッチ電極は、フローティング状態である、請求項１に記載の電波反射板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電波反射板に関する。

【0002】

電気的に指向性を制御できるフェーズドアレイアンテナに使用する移相器として、液晶を利用した移相器の開発が行われている。フェーズドアレイアンテナでは、対応する移相器から高周波信号が伝送される複数のアンテナ素子は、１次元(又は２次元)に並べられている。上記のようなフェーズドアレイアンテナにおいて、隣り合うアンテナ素子に入力する高周波信号の位相差が一定となるよう、液晶の誘電率を調整する必要がある。

【0003】

また、フェーズドアレイアンテナと同様に液晶を利用して電波の反射方向を制御できる電波反射板の検討も行われている。この電波反射板において、反射電極を有する反射制御部が１次元(又は２次元)に並べられている。電波反射板においても、反射される電波の位相差が隣り合う反射制御部間で一定となるよう、液晶の誘電率を調整する必要がある。

【0004】

液晶を誘電体として用いる電波反射板は、反射方向を液晶に印加する電圧により可変で制御することが可能である。しかしながら、液晶を用いる電波反射板では、反射される電波の位相差量が不十分の場合、電波を反射する方向の可変量に制約を受ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－１０３２０１号公報

【文献】特表２０１９－５３０３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本実施形態は、反射される電波の位相差量を増加させることが可能な電波反射板を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る電波反射板は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に挟持される第１誘電体層と、を備える電波反射板であり、前記第１基板は、第１基材と、第１方向及び第２方向それぞれに沿って、等間隔にマトリクス状に配置される正方形の複数の第１パッチ電極と、前記第１基材及び前記複数の第１パッチ電極との間に設けられた、正方形の複数の第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パッチ電極との間に設けられた、第２誘電体層と、を備え、前記第２基板は、第２基材と、前記第２基材に接して設けられた、共通電極と、を備え、前記第１誘電体層は、第１誘電率を有し、前記第２誘電体層は、第２誘電率を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態の電波反射板を示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示した電波反射板を示す平面図である。

【図3】図３は、パッチ電極を示す拡大平面図である。

【図4】図４は、電波反射板の一部を示す拡大断面図である。

【図5】図５は、本実施形態の電波反射板の駆動方法において、期間毎にパッチ電極に印加する電圧の変化を示すタイミングチャートである。

【図6】図６は、本実施形態の電波反射板の拡大断面図である。

【図7】図７は、本実施形態の電波反射板を示す平面図である。

【図8】図８は、電波反射板の部分拡大断面図である。

【図9】図９は、スイッチング素子を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、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、形状等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、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る電波反射板について詳細に説明する。

【0010】

本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。

【0011】

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。

【0012】

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に電波反射板を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における電波反射板の断面を見ることを断面視という。

【0013】

図１は、本実施形態の電波反射板を示す断面図である。電波反射板ＲＥは、電波を反射させることができ、電波のための中継装置として機能している。

【0014】

図１に示すように、電波反射板ＲＥは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１は、電気絶縁性の基材ＢＡ１と、複数のパッチ電極ＰＥＦと、絶縁層ＩＮＳと、複数のパッチ電極ＰＥＬと、配向膜ＡＬ１と、有している。

【0015】

基材ＢＡ１は、平板状に形成され、互いに直交する第１方向Ｘ及び第２方向Ｙを含むＸ－Ｙ平面に沿って延伸している。
基材ＢＡ１上に、複数のパッチ電極ＰＥＦが設けられている。
複数のパッチ電極ＰＥＦを覆って、絶縁層ＩＮＳが設けられている。

【0016】

絶縁層ＩＮＳ上に、複数のパッチ電極ＰＥＬが設けられている。複数のパッチ電極ＰＥＬは、複数のパッチ電極ＰＥＦと第３方向で対向し、それぞれ重畳している。

【0017】

パッチ電極ＰＥＬを覆って、配向膜ＡＬ１が設けられている。
なお本実施形態では、パッチ電極ＰＥＦ及びＰＥＬを総じて、パッチ電極ＰＥとも呼ぶこともある。

【0018】

第２基板ＳＵＢ２は、第１基板ＳＵＢ１に所定の隙間を空けて対向配置されている。第２基板ＳＵＢ２は、電気絶縁性の基材ＢＡ２と、共通電極ＣＥと、配向膜ＡＬ２と、を有している。基材ＢＡ２は、平板状に形成され、Ｘ－Ｙ平面に沿って延伸している。
基材ＢＡ２に接して、共通電極ＣＥが設けられている。共通電極ＣＥと基材ＢＡ１との間に、図示しない絶縁層を設けてもよい。
共通電極ＣＥを覆って、配向膜ＡＬ２が設けられている。本実施形態において、配向膜ＡＬ１及び配向膜ＡＬ２は、それぞれ水平配向膜である。

【0019】

第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、それぞれの周縁部に配置されたシール材ＳＡＬにより接合されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及びシール材ＳＡＬで囲まれた空間に設けられている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。

【0020】

ここで、液晶層ＬＣの厚み（セルギャップ）をｄｌとする。厚みｄｌは、通常の液晶表示パネルの液晶層の厚みより大きい。本実施形態において、厚みｄｌは５０μｍである。但し、電波の反射位相を十分に調整できるのであれば、厚みｄｌは、５０μｍ未満であってもよい。又は、電波の反射角を大きくするため、厚みｄｌは、５０μｍを超えてもよい。電波反射板ＲＥの液晶層ＬＣに使用する液晶材料は、通常の液晶表示パネルに使用する液晶材料と異なっている。なお、上述した電波の反射位相に関しては後述する。

【0021】

共通電極ＣＥにはコモン電圧が印加され、共通電極ＣＥの電位は固定される。本実施形態において、コモン電圧は接地電圧、例えば０Ｖである。パッチ電極ＰＥにも電圧が印加される。本実施形態において、パッチ電極ＰＥは、交流駆動される。液晶層ＬＣは、パッチ電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に生じた電界により駆動される。パッチ電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に印加される電圧が液晶層ＬＣに作用することで、液晶層ＬＣの誘電率は変化する。

【0022】

液晶層ＬＣの誘電率が変わると、液晶層ＬＣにおける電波の伝搬速度も変わる。そのため、液晶層ＬＣに作用させる電圧を調整することで、電波の反射位相を調整することができる。これにより、電波の反射方向を調整することができる。

【0023】

本実施形態において、液晶層ＬＣに作用させる電圧の絶対値は、１０Ｖ以下である。１０Ｖで液晶層ＬＣの誘電率が飽和状態となるためである。ただし、液晶層ＬＣの誘電率によっては、その飽和状態となる電圧は異なってくるため、液晶層ＬＣに作用させる電圧の絶対値は、１０Ｖを超えてもよい。例えば、液晶の応答速度の向上が求められる場合、１０Ｖを超える電圧を液晶層ＬＣに作用させた後、１０Ｖ以下の電圧を液晶層ＬＣに作用させてもよい。

【0024】

第１基板ＳＵＢ１は、第２基板ＳＵＢ２と対向する側とは反対側に入射面Ｓａを有している。なお、図１中、入射波ｗ１は電波反射板ＲＥに入射される電波であり、反射波ｗ２は電波反射板ＲＥで反射された電波である。

【0025】

図２は、図１に示した電波反射板を示す平面図である。図２に示す電波反射板ＲＥでは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに沿ってマトリクス状に配置された、複数のパッチエリアＰＡを有している。複数のパッチエリアＰＡのそれぞれは、パッチ電極ＰＥを有している。図２に示すパッチ電極ＰＥは、重畳するパッチ電極ＰＥＦ及びパッチ電極ＰＥＬを示すものとする。

【0026】

複数のパッチ電極ＰＥは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに沿って間隔を置いてマトリクス状に配置されている。Ｘ－Ｙ平面において、複数のパッチ電極ＰＥは、同一形状及び同一サイズを有している。複数のパッチ電極ＰＥＬは同一平面（Ｘ－Ｙ平面）に設けられ、複数のパッチ電極ＰＥＦは、パッチ電極ＰＥＬより上方の同一平面（Ｘ－Ｙ平面）に設けられている。

【0027】

複数のパッチ電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿って等間隔に並べられ、第２方向Ｙに沿って等間隔に並べられている。複数のパッチ電極ＰＥは、第２方向Ｙに沿って延伸し第１方向Ｘに沿って並べられた複数のパッチ電極群ＧＰに含まれている。図２では、複数のパッチ電極群ＧＰは、例えば、第１パッチ電極群ＧＰ１から第８パッチ電極群ＧＰ８までを有している。

【0028】

第１パッチ電極群ＧＰ１は複数の第１パッチ電極ＰＥ１を有し、第２パッチ電極群ＧＰ２は複数の第２パッチ電極ＰＥ２を有し、第３パッチ電極群ＧＰ３は複数の第３パッチ電極ＰＥ３を有し、第４パッチ電極群ＧＰ４は複数の第４パッチ電極ＰＥ４を有し、第５パッチ電極群ＧＰ５は複数の第５パッチ電極ＰＥ５を有し、第６パッチ電極群ＧＰ６は複数の第６パッチ電極ＰＥ６を有し、第７パッチ電極群ＧＰ７は複数の第７パッチ電極ＰＥ７を有し、第８パッチ電極群ＧＰ８は複数の第８パッチ電極ＰＥ８を有している。例えば、第２パッチ電極ＰＥ２は、第１方向Ｘに沿った方向において、第１パッチ電極ＰＥ１と第３パッチ電極ＰＥ３との間に位置している。

【0029】

各々のパッチ電極群ＧＰは、第２方向Ｙに沿って並べられ互いに電気的に接続された複数のパッチ電極ＰＥを含んでいる。本実施形態において、各々のパッチ電極群ＧＰの複数のパッチ電極ＰＥは、接続配線ＣＬにより接続されている。接続配線ＣＬは、複数のパッチ電極ＰＥＬのみに接続され、複数のパッチ電極ＰＥＦに対しては、接続配線ＣＬが設けられていなくてもよい。すなわち、パッチ電極ＰＥＦはフローティング状態であればよい。この場合、図２に示すパッチ電極ＰＥは、パッチ電極ＰＥＬを表している。なお図示しないが、接続配線ＣＬは、複数のパッチ電極ＰＥＬそれぞれ、及び、複数のパッチ電極ＰＥＦのそれぞれに対して設けられていてもよい。

【0030】

図２に示す電波反射板ＲＥは、パッチ電極ＰＥごとにスイッチング素子が設けられておらず、接続配線ＣＬを介して電圧が印加される。つまり、図２に示す電波反射板ＲＥは、パッシブ駆動により駆動される。しかし本実施形態の電波反射板はこれに限定されず、パッチ電極ＰＥごとにスイッチング素子を設け、いわゆるアクティブ駆動により駆動してもよい。詳細は後述する。

【0031】

複数の接続配線ＣＬは、第１基板ＳＵＢ１に、第２方向Ｙに沿って延伸し、第１方向Ｘに沿って並べられている。接続配線ＣＬは、第１基板ＳＵＢ１のうち第２基板ＳＵＢ２と対向していない領域まで延伸している。なお、本実施形態と異なり、複数の接続配線ＣＬは、複数のパッチ電極ＰＥと一対一で接続されてもよい。

【0032】

本実施形態において、第２方向Ｙに沿って並んだ複数のパッチ電極ＰＥと、接続配線ＣＬとは、同一の導体で一体に形成されている。なお、複数のパッチ電極ＰＥと、接続配線ＣＬとは、互いに異なる導体で形成されてもよい。パッチ電極ＰＥ、接続配線ＣＬ、及び上記共通電極ＣＥは、金属、又は金属に準ずる導体で形成されている。例えば、パッチ電極ＰＥ、接続配線ＣＬ、及び上記共通電極ＣＥは、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）等の透明な導電材料で形成されてもよい。接続配線ＣＬは、図示しないアウターリードボンディング（ＯＬＢ）のパッドに接続されてもよい。１つのパッチエリアＰＡは、１つのパッチ電極ＰＥ、及び、隣り合うパッチ電極ＰＥを接続する接続配線ＣＬの一部を有している。

【0033】

接続配線ＣＬは細線であり、接続配線ＣＬの幅は後述する長さＰｘと比べて十分に小さい。接続配線ＣＬの幅は、数μｍ乃至数十μｍであり、μｍオーダーである。なお、接続配線ＣＬの幅が長大きすぎると、電波の周波数成分の感度が変わってしまうため望ましくない。

【0034】

シール材ＳＡＬは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とが対向する領域の周縁部に配置されている。

【0035】

図２には、第１方向Ｘに沿った方向及び第２方向Ｙに沿った方向にそれぞれ８個のパッチ電極ＰＥが並べられた例を示したが、本実施形態はこれに限定されない。パッチ電極ＰＥの個数は、種々変形可能である。例示すると、パッチ電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿った方向に１００個並べられ、第２方向Ｙに沿った方向に複数個（例えば１００個）配置されていてもよい。電波反射板ＲＥ（第１基板ＳＵＢ１）の第１方向Ｘに沿った方向の長さは、例えば４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下である。

【0036】

図３は、パッチ電極を示す拡大平面図である。本実施形態では、パッチ電極ＰＥＬ及びＰＥＦは同じ形状を有している。よって、図３に示すパッチ電極ＰＥは、パッチ電極ＰＥＬ及びＰＥＦの両方の形状を示すものである。
パッチ電極ＰＥは、正方形の形状を有している。パッチ電極ＰＥの形状は得に限定されるものではないが、正方形や真円が望ましい。パッチ電極ＰＥの外形に注目すると、縦横のアスペクト比が１：１となる形状が望ましい。横偏波及び縦偏波に対応するためには９０°の回転対称構造が望ましいためである。

【0037】

パッチ電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿った方向に長さＰｘを有し、第２方向Ｙに沿った方向に長さＰｙを有している。長さＰｘ及び長さＰｙは、入射波ｗ１の周波数帯に応じて調整した方が望ましい。次に、上記入射波ｗ１の周波数帯と、長さＰｘ及び長さＰｙとについて、望ましい関係を例示する。
２．４ＧＨｚ： Ｐｘ＝Ｐｙ＝３５ｍｍ
５．０ＧＨｚ： Ｐｘ＝Ｐｙ＝１６．８ｍｍ
２８ＧＨｚ： Ｐｘ＝Ｐｙ＝３．０ｍｍ

【0038】

図４は、電波反射板の一部を示す拡大断面図である。図４に示すように、液晶層ＬＣの厚みｄｌ（セルギャップ）は、複数のスペーサＳＳにより保持されている。本実施形態において、スペーサＳＳは、柱状スペーサであり、第２基板ＳＵＢ２に形成され、第１基板ＳＵＢ１側に突出している。

【0039】

スペーサＳＳの幅は１０μｍ以上２０μｍ以下である。パッチ電極ＰＥの長さＰｘ及び長さＰｙがｍｍオーダーであるのに対し、スペーサＳＳの第１方向Ｘの断面径はμｍオーダーである。そのため、パッチ電極ＰＥと対向する領域にスペーサＳＳを存在させる必要がある。また、パッチ電極ＰＥと対向する領域のうち、複数のスペーサＳＳが存在する領域の割合は１％程度である。そのため、上記領域にスペーサＳＳが存在しても、スペーサＳＳが反射波ｗ２に及ぼす影響は僅かである。なお、スペーサＳＳは、第１基板ＳＵＢ１に形成され、第２基板ＳＵＢ２側に突出してもよい。又は、スペーサＳＳは球状スペーサであってもよい。

【0040】

電波反射板ＲＥは、複数の反射制御部ＲＨを備えている。各々の反射制御部ＲＨは、複数のパッチ電極ＰＥのうち１つのパッチ電極ＰＥ（第３方向で重畳するパッチ電極ＰＥＬ及びＰＥＦ）と、共通電極ＣＥのうち上記１つのパッチ電極ＰＥと対向した部分と、液晶層ＬＣのうち上記１つのパッチ電極ＰＥと対向した領域と、を有している。各々の反射制御部ＲＨは、パッチ電極ＰＥに印加される電圧に応じて入射面Ｓａ側から入射される電波（入射波ｗ１）の位相を調整し、電波を入射面Ｓａ側に反射させ、反射波ｗ２とするように機能する。各々の反射制御部ＲＨにおいて、反射波ｗ２は、パッチ電極ＰＥで反射した電波と共通電極ＣＥで反射した電波との合成波である。上述のように、複数のパッチ電極ＰＥＬが接続配線ＣＬにより接続され、複数のパッチ電極ＰＥＦがフローティング状態の場合は、当該電圧は複数のパッチ電極ＰＥＬのみに印加される。

【0041】

第１方向Ｘに沿った方向において、パッチ電極ＰＥは等間隔に並べられている。隣り合うパッチ電極ＰＥ間の長さ（ピッチ）をｄｋとする。長さｄｋは、１つのパッチ電極ＰＥの幾何学中心から、隣のパッチ電極ＰＥの幾何学中心までの距離に相当している。本実施形態において、反射波ｗ２を第１反射方向ｄ１において同位相とするものとして説明する。図４のＸ－Ｚ平面において、第１反射方向ｄ１は、第３方向Ｚとの間に第１角度θ１を成す方向である。第１反射方向ｄ１は、Ｘ－Ｚ平面に平行である。図４中θ１ａはθ１と等しい（θ１＝θ１ａ）。

【0042】

複数の反射制御部ＲＨで反射される電波が第１反射方向ｄ１で位相を揃えるには、直線状の二点鎖線上で電波の位相が揃っていればよいことになる。例えば、点Ｑ１ｂでの反射波ｗ２の位相と、点Ｑ２ａでの反射波ｗ２の位相とが、揃っていればよい。第１パッチ電極ＰＥ１の点Ｑ１ａから点Ｑ１ｂまでの物理的な直線距離はｄｋ×ｓｉｎθ１である。そのため、第１反射制御部ＲＨ１と第２反射制御部ＲＨ２とに注目すると、第２反射制御部ＲＨ２からの反射波ｗ２の位相を第１反射制御部ＲＨ１からの反射波ｗ２の位相より、位相量δ１だけ遅らせればよい。ここで、位相量δ１は次の式で表される。
δ１＝ｄｋ×ｓｉｎθ１×２π／λ

【0043】

図５は、本実施形態の電波反射板の駆動方法において、期間毎にパッチ電極に印加する電圧の変化を示すタイミングチャートである。図５では、電波反射板ＲＥの駆動期間のうち、第１期間Ｐｄ１から第５期間Ｐｄ５までを示している。本実施形態において、上述のようにパッチ電極ＰＥＬにのみ電圧を印加し、パッチ電極ＰＥＦはフローティング状態の場合は、図５のパッチ電極ＰＥは、パッチ電極ＰＥＬを示すものとする。

【0044】

図４及び図５に示すように、電波反射板ＲＥの駆動が開始されると、第１期間Ｐｄ１に、複数の反射制御部ＲＨにて反射される電波が第１反射方向ｄ１において同位相となるように、複数のパッチ電極ＰＥに電圧Ｖが印加される。例えば、第１パッチ電極ＰＥ１に第１電圧Ｖ１が印加され、第２パッチ電極ＰＥ２に第２電圧Ｖ２が印加され、第３パッチ電極ＰＥ３に第３電圧Ｖ３が印加される。

【0045】

第１期間Ｐｄ１に続く第２期間Ｐｄ２に、複数の反射制御部ＲＨにて反射される電波が第１反射方向ｄ１において同位相に保持されるように、複数のパッチ電極ＰＥに電圧が印加される。例えば、第１パッチ電極ＰＥ１に第２電圧Ｖ２が印加され、第２パッチ電極に第３電圧Ｖ３が印加され、第３パッチ電極ＰＥ３に第４電圧Ｖ４が印加される。
それぞれの期間Ｐｄに、各々のパッチ電極群ＧＰの複数のパッチ電極ＰＥに接続配線ＣＬを介して同一の電圧が印加される。

【0046】

第１期間Ｐｄ１及び第２期間Ｐｄ２のそれぞれにおいて、共通電極ＣＥの電位を基準とすると、各々のパッチ電極ＰＥに印加される電圧の極性は、定期的に反転される。例えば、パッチ電極ＰＥは６０Ｈｚの駆動周波数で駆動される。パッチ電極ＰＥは交流駆動されるため、長期間、液晶層ＬＣに固定電圧が印加されることはない。焼き付きの発生を抑制できるため、第１反射方向ｄ１に対する反射波ｗ２の方向のずれを抑制することができる。

【0047】

さらに、本実施形態において、各々のパッチ電極ＰＥにおいて、第２期間Ｐｄ２に印加される電圧の絶対値は、第１期間Ｐｄ１に印加される電圧の絶対値と異なる。焼き付きの発生を十分に抑制できるため、第１反射方向ｄ１に対する反射波ｗ２の方向のずれを抑制することができる。

【0048】

期間Ｐｄが別の期間Ｐｄに変わっても、１つの反射制御部ＲＨにて第１反射方向ｄ１に反射される電波と、隣の反射制御部ＲＨにて第１反射方向ｄ１に反射される電波との位相量δ１は維持されている。本実施形態において、位相量δ１は６０°である。

【0049】

図５に示す例では、第６パッチ電極ＰＥ６には、第１期間Ｐｄ１に第６電圧Ｖ６が印加される。第１反射制御部ＲＨ１にて第１反射方向ｄ１に反射される電波と、第６パッチ電極ＰＥ６を 有する第６反射制御部にて第１反射方向ｄ１に反射される電波と、の間に３００°の位相差を与えている。

【0050】

第１反射制御部ＲＨ１にて第１反射方向ｄ１に反射される電波と、第７パッチ電極ＰＥ７を有する第７反射制御部にて第１反射方向ｄ１に反射される電波と、の間に３６０°の位相差を与えるため、第１期間Ｐｄ１に、第７パッチ電極ＰＥ７には第７電圧を印加してもよい。しかし本実施形態において、第１期間Ｐｄ１に、第７パッチ電極ＰＥ７には第１電圧Ｖ１が印加される。周期的な電圧印加パターンにより、電圧Ｖの種類を抑えつつ、多数のパッチ電極ＰＥを駆動することができる。

【0051】

図６は、本実施形態の電波反射板の拡大断面図である。本実施形態の電波反射板ＲＥは、共通電極ＣＥ、誘電体層ＤＬＴ１、パッチ電極ＰＥＬ、誘電体層ＤＬＴ２、及び、パッチ電極ＰＥＦを備えている。図６に示す誘電体層ＤＬＴ１は、可変の誘電率ε１を有す誘電体層であり、例えば、図１や図４に示す液晶層ＬＣである。誘電体層ＤＬＴ２は、固定の誘電率ε２を有する誘電体層であり、図１や図４に示す絶縁層ＩＮＳに該当する。
本実施形態の電波反射板ＲＥは、パッチ電極ＰＥ及び誘電体層の積層体を２層備える電波反射板であるといえる。当該積層体を２層備える電波反射板は、積層体が１層のみである場合と比較して、位相差量を増加させることが可能である。以下に具体例を説明する。

【0052】

図６に示すＰｘは、上述のようにパッチ電極ＰＥの長さである。パッチ電極ＰＥ間の距離を、ｗｐとする。誘電体層ＤＬＴ１及びＤＬＴ２の厚さを、それぞれ、ｔｐ１及びｔｐ２とする。パッチ電極ＰＥが正方形形状のため、長さＰｙは長さＰｘと等しい。
ここで、比較例として、当該積層体が１層の場合、例えば、パッチ電極ＰＥＦ及び誘電体層ＤＬＴ２を設けない電波反射板を考える。本実施形態の電波反射板ＲＥと比較例の電波反射板を、下記に述べる条件で比較した。

【0053】

本実施形態の電波反射板ＲＥにおいて、誘電体層ＤＬＴ１の厚さｔｐ１及びＤＬＴ２の厚さｔｐ２は、それぞれ、５０μｍ及び３０μｍとする。入射波ｗ１の周波数、パッチ電極ＰＥ（パッチ電極ＰＥＦ及びＰＥＬ）の長さＰｘ、及び、パッチ電極ＰＥ間の距離ｗｐは、それぞれ、２８ＧＨｚ、３０００μｍ、及び、５０μｍである。
一方、比較例の電波反射板では、上述のように、パッチ電極ＰＥのうちパッチ電極ＰＥＦ、及び、誘電体層ＤＬＴ２は設けられていない、すなわち誘電体層ＤＬＴ２の厚さｔｐ２は０μｍである。それ以外の条件は、本実施形態の電波反射板ＲＥと同様とする。

【0054】

本実施形態の電波反射板ＲＥでは、反射率は０ｄＢから１０ｄＢであり、反射する電波の位相差量は２８０ｄＢであった。比較例の電波反射板では、反射率は０ｄＢから１０ｄＢであり、当該位相差量は１８０ｄＢであった。このように、誘電体層及びパッチ電極の積層体を２層にすることにより、反射する電波の位相差量を増加させることができる。

【0055】

誘電体層ＤＬＴ１の誘電率ε１は、例えば、２．５以上３．５以下であればよい。例えば、上述のように液晶層を用いればよいが、これに限定されない。誘電体層ＤＬＴ１として、他の可変の誘電体、具体的には外部からの操作により誘電率を変化させることのできる誘電体を用いてもよい。 誘電体層ＤＬＴ２の誘電率ε２は、固定値、例えば、２．５とすればよい。このような誘電率ε２を有する誘電体として、例えば、有機絶縁材料、さらに具体的には、ポリイミド又はアクリルが挙げられる。誘電率ε２は、誘電率ε１の２倍程度を上限とすることが好ましい、
誘電体層ＤＬＴ２の厚さｔｐ２は、上記では３０μｍとしたが、これに限定されない。厚さｔｐ２は、誘電体層ＤＬＴ１の厚さｄｌの２倍程度、例えば、０μｍより厚く７５μｍ以下であればよい。

【0056】

以上本実施形態の電波反射板ＲＥは、誘電体層及びパッチ電極の積層体を２層にすることで、反射される電波の位相差量を増加させることが可能である。

【0057】

図７は、本実施形態の電波反射板を示す平面図である。図７に示した例では、図１に示した例と比較して、パッチ電極ＰＥを制御するスイッチング素子が設けられているという点で異なっている。
図７に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、接続配線ＣＬに代えて、複数の信号線ＳＬ、複数の走査線ＧＬ、複数のスイッチング素子ＳＷ、駆動回路ＤＲＶ、及び複数のリード線ＬＥを有している。

【0058】

複数の信号線ＳＬは、第２方向Ｙに沿って延伸し、第１方向Ｘに沿った方向に配置されている。複数の走査線ＧＬは、第１方向Ｘに沿って延伸し第２方向Ｙに沿った方向に配置されている。複数の走査線ＧＬは、駆動回路ＤＲＶに接続されている。スイッチング素子ＳＷは、１つの信号線ＳＬと１つの走査線ＧＬとの交差部近傍に設けられている。複数のリード線ＬＤは、駆動回路ＤＲＶに接続されている。信号線ＳＬ及びリード線ＬＤは、それぞれアウターリードボンディング（ＯＬＢ）のパッドに接続されてもよい。

【0059】

図８は、電波反射板の部分拡大断面図である。図８に示すように、電波反射板ＲＥの基材ＢＡ１の上に走査線ＧＬが設けられている。走査線ＧＬはゲート電極ＧＥを有している。基材ＢＡ１、パッチ電極ＰＥＦ、及び、絶縁層ＩＮＳ上に、走査線ＧＬが設けられている。
走査線ＧＬを覆って、絶縁層ＧＩが形成されている。絶縁層ＧＩ上に半導体層ＳＭＣが設けられている。半導体層ＳＭＣは、ゲート電極ＧＥに重畳し、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、を有している。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２において、一方がソース領域であり、他方がドレイン領域である。

【0060】

ゲート電極ＧＥ、半導体層ＳＭＣ等は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）としてのスイッチング素子ＳＷを構成している。スイッチング素子ＳＷは、ボトムゲート型薄膜トランジスタであってもよく、トップゲート型薄膜トランジスタであってもよい。

【0061】

半導体層ＳＭＣの第１領域Ｒ１に接してソース電極ＳＥ、第２領域Ｒ２に接してドレイン電極ＤＥが設けられている。ソース電極ＳＥは、信号線ＳＬと一体形成されていてもよい。
絶縁層ＧＩ、半導体層ＳＭＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥの上に、絶縁層ＩＬＩ１が形成されている。

【0062】

絶縁層ＩＬＩ１上にパッチ電極ＰＥがＬ形成されている。パッチ電極ＰＥＬは、絶縁層ＩＬＩ１に形成されたコンタクトホールＣＨを通りドレイン電極ＤＥに接続されている。配向膜ＡＬ１は、絶縁層ＩＬＩ２及びパッチ電極ＰＥＬの上に形成されている。

【0063】

図９はスイッチング素子を示す平面図である。図９において、半導体層ＳＭＣの記載は省略している。図示はしないが、パッチ電極ＰＥＦは、パッチ電極ＰＥＬと重畳する位置に配置されている。
第１方向Ｘに沿って延伸する走査線ＧＬ、及び、第２方向Ｙに沿って延伸する信号線ＳＬは、それぞれ、交差する領域の幅が広い。走査線ＧＬの当該幅が広い領域がゲート電極ＧＥ、信号線ＳＬの当該幅が広い領域がソース電極ＳＥである。

【0064】

図７から図９までに示すように、複数のパッチ電極ＰＥ（特にパッチ電極ＰＥＬ）をアクティブマトリクス駆動により個別に駆動することができる。そのため、複数のパッチ電極ＰＥを独立して駆動することができる。例えば、電波反射板ＲＥが反射する反射波ｗ２の方向を、Ｙ－Ｚ平面に平行な方向とすることができる。
アクティブマトリクス駆動の電波反射板ＲＥにおいても、誘電体層及びパッチ電極の積層体を２層にすることで、反射される電波の位相差量を増加させることができる。

【0065】

本開示では、基材ＢＡ１及びＢＡ２を、それぞれ、第１基材及び第２基材とする。誘電体層ＤＬＴ１及びＤＬＴ２を、それぞれ、第１誘電体層及び第２誘電体層とする。パッチ電極ＰＥＬ及びＰＥＦを、それぞれ、第１パッチ電極及び第２パッチ電極とする。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0067】

ＢＡ１…基材、ＢＡ２…基材、ＣＥ…共通電極、ＤＬＴ１…誘電体層、ＤＬＴ２…誘電体層、ＩＮＳ…絶縁層、ＬＣ…液晶層、ＰＡ…パッチエリア、ＰＥ…パッチ電極、ＰＥＦ…パッチ電極、ＰＥＬ…パッチ電極、ＲＥ…電波反射板、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ｗ１…入射波、ｗ２…反射波。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】