CN111342173A - 一种液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法，该液晶移相器包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置于第一基板和第二基板之间的液晶层；设置在第一基板靠近液晶层的一侧的传输线；及，设置在第二基板靠近液晶层的一侧的相控电极；传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的多个子走线区域；液晶层被配置为：每一子走线区域内，液晶层的液晶初始配向方向与传输线的走线方向之间均保持预定关系。本发明提供的液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法，能够使得液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

Description

一种液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法

技术领域

本发明涉及电磁波技术领域，尤其涉及一种移相器、天线及液晶移相器的制造方法。

背景技术

移相器是能够对电磁波的相位进行调整的装置，在雷达、导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至于音乐等领域都有着广泛的应用。液晶移相器是基于液晶在不同电场强度下介电常数不同的特性，通过改变传输线与地之间的电压，改变二者间的液晶介电常数调制电磁波信号相位。

在相关技术中，当利用液晶移相器制备液晶阵列天线时，由于阵列天线之间的间距有要求，一般为0.5λ-0.6λ。为了满足该要求，需要每个天线单元下的液晶移相器的可布局面积仅为0.5*0.5λ²，所以需要将传输线进行一定的排布，例如蛇形走线排布，传输线采用CPW(共面波导)模式，传输线的走线方向不同区域，电场方向不同。然而，在液晶移相器的液晶盒中，液晶位于传输线与相控电极之间，且液晶的初始排布状态在各个区域都是一致的。

对于微波信号来说，当其电场方向垂直于液晶的短轴方向时，此时介电常数取短轴值；当电场方向平行于液晶的长轴方向时，此时液晶介电常数取长轴值。因此，在液晶移相器中，按照走线方向，传输线可划分为具有不同走线方向的多个子走线区域，在各子走线区域的液晶介电常数不同，由此造成最终液晶相控阵天线系统的性能恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法，能够使得液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

本发明所提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种液晶移相器，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

设置在所述第一基板靠近所述液晶层的一侧的传输线；

及，设置在所述第二基板靠近所述液晶层的一侧的相控电极；其中，

所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；

所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向之间均保持相同的预定关系；

示例性的，所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向垂直。

示例性的，所述第一基板和所述第二基板上分别设有用于对所述液晶层进行配向的配向膜，所述配向膜中与各所述子走线区域对应的部分被配置为：在每一所述子走线区域内，所述配向膜的配向方向与当前子走线区域内的传输线走线方向之间均保持相同的所述预定关系。

示例性的，所述配向膜的材料为摩擦配向材料或光配向材料。

示例性的，所述传输线至少包括五个子走线区域，所述五个子走线区域依次连接呈U形走线。

示例性的，所述五个子走线区域包括依次连接的第一子走线区域、第二子走线区域、第三子走线区域、第三子走线区域、第四子走线区域和第五子走线区域；其中，

所述第一子走线区域与所述第五子走线区域的走线方向相反，所述液晶层中对应所述第一子走线区域和所述第五子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第一方向；

所述第三子走线区域的走线方向与所述第一子走线区域的走线方向垂直，所述液晶层对应所述第三子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第二方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；

所述第二子走线区域连接在所述第一子走线区域和所述第三子走线区域的拐角处，所述第二子走线区域与所述第一子走线区域的走线方向之间具有第一夹角，所述液晶层对应所述第二子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第三方向，所述第三方向与所述第一方向之间具有所述第一夹角；

所述第四子走线区域连接在所述第三子走线区域和所述第五子走线区域的拐角处，所述第四子走线区域与所述第五子走线区域的走线方向之间具有第二夹角，所述液晶层对应所述第四子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第四方向，所述第四方向与所述第一方向之间具有所述第二夹角。

示例性的，所述第一夹角为45°；所述第二夹角为45°。

示例性的，所述传输线为共面波导传输线，包括：

中心带，位于所述第一基板的靠近所述液晶层的侧面上；

两条接地带，分设于所述中心带的两侧，并与所述中心带的走线方向一致。

示例性的，所述液晶移相器还包括：

用于向所述传输线上输入高频信号的第一信号线，所述第一信号线连接于所述传输线的信号输入端；

及，用于从所述传输线上输出高频信号的第二信号线，所述第二信号线720连接于所述传输线的信号输出端；

其中，在所述第一信号线和所述传输线的信号输入端之间、以及所述第二信号线和所述传输线的信号输出端之间均设有阻抗变换结构。

示例性的，所述液晶移相器还包括：

用于向所述相控电极上周期加载并联电容的控制信号的第三信号线，所述第三信号线与所述相控电极电连接；

用于向所述传输线上周期加载并联电容的控制信号的第四信号线，所述第四信号线与所述传输线电连接。

示例性的，所述液晶层包括：未设置所述传输线的区域所对应的传输线外液晶部分，所述传输线外液晶部分的液晶初始配向方向与任一所述子走线区域所对应的所述液晶层的液晶初始配向方向相同。

另一方面，本发明实施例提供一种天线，包括如上所述的液晶移相器。

另一方面，本发明实施例提供一种液晶移相器的制造方法，用于制造如上所述的移相器，所述方法包括：

提供第一基板和第二基板；

在所述第一基板上形成传输线；

在所述第二基板上形成相控电极；

在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层，其中所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与传输线的走线方向之间均保持相同的预定关系。

示例性的，所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向垂直。

示例性的，所述方法中，所述在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层，其中所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域，所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶初始配向方向与当前子走线区域内的传输线走线方向之间均保持相同的预定关系；具体包括：

在所述第一基板的所述传输线上形成配向膜，在所述第二基板的所述相控电极上形成配向膜；

将所述配向膜根据所述传输线的走线方向分为至少两个子配向区域，其中所述配向膜中，走线方向相同和相反的子走线区域所对应的区域，作为一个子配向区域，对不同所述子配向区域分别进行配向，以使得所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向之间均保持所述预定关系。

示例性的，所述方法中，采用摩擦配向或者光配向方式对所述配向膜进行配向。

示例性的，所述对不同所述子配向区域分别进行配向，具体包括：

对任一子配向区域进行配向时，采用掩模板遮挡住除当前子配向区域之外的其他子配向区域，暴露当前子配向区域，对当前子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述掩模板；

重复上述步骤，对下一子配向区域进行配向，直至完成所述子配向区域的配向步骤。

示例性的，所述配向膜中还包括：除所述传输线所对应的区域之外的传输线外配向区域；

在任一所述子配向区域进行配向时，采用掩模板暴露出当前所述子配向区域和所述传输线外配向区域，以对当前子配向区域和所述传输线外配向区域同时进行配向。

本发明所带来的有益效果如下：

上述方案中，根据所述传输线的走线方向，对液晶层进行分区定向配向，使得在传输线具有不同走线方向的各个子走线区域处，液晶初始配向方向均与传输线的走线方向匹配，也就是说，使得液晶层中液晶初始配向方向与传输线的走线方向始终保持相同的预定关系，例如，液晶初始配向方向与传输线的走线方向始终保持平行、或者始终保持垂直，从而，使得传输线各子走线区域处的液晶介电常数保持一致，液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

附图说明

图1表示传输线周期性并联加载可变电容的等效电路图；

图2表示相关技术中液晶移相器的一种传输线走线方向示意图；

图3表示相关技术中一种液晶移相器在图2中A-A向剖视断面示意图；

图4表示液晶介电常数与电场关系示意图；

图5表示不同液晶排布方式对移相器性能影响示意图；

图6表示本发明实施例中提供的一种液晶移相器的第一基板上传输线的走线方向示意图；

图7表示本发明一种实施例中的液晶移相器在图6中B-B向剖视断面示意图；

图8表示第一掩模板的示意图；

图9表示第二掩模板的示意图；

图10表示第三掩模板的示意图；

图11表示第四掩模板的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在对本发明实施例提供的液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法进行详细说明之前，有必要对相关技术进行以下说明：

在相关技术中，传输线周期性并联加载可变电容，可通过改变可变电容的容值，实现相位的变化，其等效电路模型如图1所示，其中Lt、Ct为传输线等效的线电感和线电容，取决于传输线及基板的特性；可变电容Cvar(V)可以通过MEMS电容、可变二极管电容等来实现。

液晶移相器是通过压控液晶，来实现平板电容的电容值改变，其结构图如图3所示，在上基板30的下表面制备可变平板电容的上电极50，下基板40的上表面制备传输线10，该传输线10采用CPW(共面波导)模式，上电极50与CPW传输线10之间为液晶层20，上电极50与CPW传输线10空间重合的区域，即形成平板电容，该电容垂直于电磁波传输方向，因此形成并联电容，具有如图1的等效电路模型。根据其原理及图1等效电路模型，该结构液晶移相器为传输线按照一定周期的加载并联电容，因此，在设计时需要确保两点：1)每个周期里传输线特性完全一致；2)每个周期里可变电容值完全一致。

当利用该结构的液晶移相器制备液晶阵列天线时，由于阵列天线之间的间距有要求，一般为0.5λ～0.6λ。为了满足该要求，需要每个天线单元下的液晶移相器的可布局面积仅为大约0.5*0.5λ²，所以需要将传输线进行一定的排布，例如，图2中所示，传输线10按照走线方向可分为5个部分，I、II、III、IV、V，图中箭头所示为各部分的液晶初始排布方向。图3所示的液晶移相器断面结构中，液晶层20位于上基板30、下基板40之间，因此在传输线10各部分对应的液晶层的液晶初始排布状态是一致的，如图2中箭头所示为传输线I、II、III、IV、V各部分的液晶初始排布方向。

根据图4中所示，对于微波信号来说，当其电场方向垂直于液晶的长轴方向时，此时介电常数取短轴值；当电场方向平行于液晶的长轴方向时，此时介电常数取长轴值。因此，若在图3中液晶沿水平方向排布(即液晶初始排布方向沿与I、V部分的走线方向一致)，此时I、V部分的液晶介电常数取值为短轴值，II、IV部分的液晶介电常数取值为中间态，III部分的液晶介电常数取值为长轴，对应的仿真结果如图5中b曲线所示，由此，传输线在走线方向不同的各子走线区域内，液晶介电常数不一致，插损较大，会造成最终液晶相控阵天线系统的性能恶化。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种液晶移相器、天线及液晶移相器的制造方法，能够使得液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

如图6和图7所示，本发明实施例所提供的液晶移相器包括：

相对设置的第一基板100和第二基板200；

设置于所述第一基板100和所述第二基板200之间的液晶层300；

设置在所述第一基板100靠近所述液晶层300的一侧的传输线400；

及，设置在所述第二基板200靠近所述液晶层300的一侧的相控电极500；

其中，所述传输线400按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；所述液晶层300被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层300的液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向之间均保持预定关系。

其中所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向垂直。

上述方案中，根据所述传输线400的走线方向，对液晶层300进行分区定向配向，使得在传输线400具有不同走线方向的各个子走线区域处，液晶初始配向方向均与传输线400的走线方向匹配，也就是说，使得液晶层300中液晶初始配向方向与传输线400的走线方向始终保持预定关系，例如，液晶初始配向方向与传输线400的走线方向始终保持平行、或者始终保持垂直，从而，使得传输线400各子走线区域处的液晶介电常数保持一致，液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

以下对本发明提供的液晶移相器进行详细说明。

在本发明实施例中提供的液晶移相器中，如图6所示，所述第一基板100和所述第二基板200上分别设有用于对所述液晶层300进行配向的配向膜600，所述配向膜600中与各所述子走线区域对应的部分被配置为：在每一所述子走线区域内，所述配向膜600的配向方向与当前子走线区域内的传输线400走线方向之间均保持相同的所述预定关系。

上述方案中，通过在第一基板100和第二基板200上分别设置配向膜600，并利用配向膜600使液晶层300中的液晶进行分区配向，简单可靠。

其中，所述配向膜600的材料可以是摩擦配向材料，例如PI膜(聚酰亚胺薄膜)，在工艺制造中，通过摩擦配向工艺，来对配向膜600进行配向，使得配向膜600对应于不同的传输线400子区域，沿不同方向进行配向；或者，所述配向膜600的材料还可以是光配向材料，在工艺制造中，可采用光配向工艺，来对配向膜600进行配向，使得配向膜600对应于不同的传输线400子区域，沿不同方向进行配向。

对于所述传输线400来说，当利用该结构的液晶移相器制备液晶阵列天线时，由于阵列天线之间的间距有要求，一般为0.5λ～0.6λ，为了满足该要求，需要每个天线单元下的液晶移相器的可布局面积仅为0.5*0.5λ²，所以需要将传输线400进行一定的排布，其走线方向可以是蛇形走线等。

例如，在一种示例性的实施例中，如图6所示，所述传输线400至少包括五个子走线区域，且所述五个子走线区域的走线方向各不相同，可依次连接呈U形走线。当然可以理解的是，所述五个子走线区域也可以连接呈其他形状，例如，Z字形等；还可以理解的是，所述传输线400的子走线区域的具体数量不限，例如，还可以是包括两个走线方向不同的子走线区域。

需要说明的是，在本发明中，传输线的走线方向，是以传输线上的信号传输方向作为传输线的走线方向，例如，对于平行设置的两个子走线区域，走线方向相同，是指传输线的信号传输方向相同，走线方向相反，是指传输线的信号传输方向相反。

在一种示例性的实施例中，以所述五个子走线区域连接呈U形走线为例，所述五个子走线区域包括依次连接的第一子走线区域I、第二子走线区域II、第三子走线区域III、第三子走线区域III、第四子走线区域IV和第五子走线区域V；其中，所述第一子走线区域I与所述第五子走线区域V的走线方向相反，所述液晶层300中对应所述第一子走线区域I和所述第五子走线区域V的部分的液晶初始配向方向为第一方向F1；所述第三子走线区域III的走线方向与所述第一子走线区域I的走线方向垂直，所述液晶层300对应所述第三子走线区域III的部分的液晶初始配向方向为第二方向F2，所述第二方向F2与所述第一方向F1垂直；所述第二子走线区域II连接在所述第一子走线区域I和所述第三子走线区域III的拐角处，所述第二子走线区域II与所述第一子走线区域I的走线方向之间具有第一夹角α，所述液晶层300对应所述第二子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第三方向F3，所述第三方向F3与所述第一方向F1之间具有所述第一夹角α；所述第四子走线区域IV连接在所述第三子走线区域III和所述第五子走线区域V的拐角处，所述第四子走线区域IV与所述第五子走线区域V的走线方向之间具有第二夹角β，所述液晶层300对应所述第四子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第四方向F4，所述第四方向F4与所述第一方向F1之间具有所述第二夹角β。

在上述方案中，所述传输线400包括第一、第二、第三、第四和第五子走线区域V，其中由图6可知，第一子走线区域I和第五子走线区域V的走线方向相反(即所述第一子走线区域I与所述第五子走线区域V的信号传输方向相反)，从图6中看，所述第一子走线区域I和所述第五子走线区域V均为图6中横向水平设置的两个子走线区域，第三子走线区域III的走线方向与第一子走线区域I、第五子走线区域V垂直，从图6中看，为竖向设置的子走线区域，而第二子走线区域II和第四子走线区域IV分别位于所述U形走线的两个拐角处，从图6中看，与水平方向之间分别具有第一夹角α和第二夹角β。

为了使得液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向始终保持相同的预定关系，以液晶初始配向方向与传输线400的走线方向始终垂直为例，此时，各子走线区域对应的液晶层300的液晶初始配向方向如图6所示：

第一子走线区域I和第五子走线区域V的液晶层300的液晶初始配向方向为第一方向F1(图6中所示第一子走线区域I、第五子走线区域V内的液晶初始配向方向为竖直方向)；

第三子走线区域III的液晶初始配向方向为第二方向F2(图6中所示第三子走线区域III内的液晶初始配向方向为水平方向)；

第二子走线区域II的液晶初始配向方向为第三方向F3(图6所示第二子走线区域II的液晶初始配向方向为与第一方向F1的走线方向之间具有夹角，该夹角角度与所述第一夹角α相同)，

第四子走线区域IV的液晶初始配向方向为第四方向F4(图6所示第四子走线区域IV的液晶初始配向方向为与第一方向F1的走线方向之间具有夹角，该夹角角度与所述第二夹角β相同)。

需要说明的是，以上示例是以液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向始终保持垂直为例，在实际应用中，根据实际需求，也可以是液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向始终保持平行。

还需要说明的是，由于当液晶初始配向方向与走线方向一致时，其插损波动要比液晶初始配向方向垂直于走线方向时的插损大，因此，在发明实施例中，优选的，在每一所述子走线区域，所述液晶层300的液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向垂直，有利于降低插损。

此外，在本发明所提供的实施例中，所述第二子走线区域II和所述第四子走线区域IV为U形拐角的两个拐角区域，这两个拐角区域的走线方向与所述第一子走线区域I的走线方向之间的关系可根据实际应用中阵列天线下液晶移相器的可布局面积等进行设计，对此不限定，例如，所述第一夹角α可以为45°，所述第二夹角β可以为45°。

此外，在本发明所提供的液晶移相器优选是应用于共面波导(CPW)周期负载可变电容液晶移相器。

在一种示例性的实施例中，如图6和图7所示，所述传输线400为共面波导(CPW)传输线400，包括：中心带410，所述中心带410为信号线，位于所述第一基板100的靠近所述液晶层300的侧面上；及，两条接地带420，分设于所述中心带410的两侧，并与所述中心带410的走线方向一致。当然可以理解的是，所述传输线400也可以是其他模式传输线400。

此外，在一种示例性的实施例中，所述液晶层300还包括：未设置所述传输线400的区域所对应的传输线外液晶部分，所述传输线外液晶部分的液晶初始配向方向与任一所述子走线区域所对应的所述液晶层300的液晶初始配向方向相同。

采用上述方案，所述液晶层300中，除所述传输线400所对应区域之外的其他区域，也就是所述传输线外液晶部分，液晶初始配向方向可以是与所述传输线400任一子走线区域的液晶初始配向方向相同。

此外，图5中a曲线为本发明实施例提供的液晶移相器中各子走线区域中液晶初始配向方向均垂直于走线方向时的损耗仿真结果示意图，b曲线为液晶沿图3中水平方向排布(即液晶初始排布方向沿与I、V部分的走线方向一致)时的损耗仿真结果示意图。从图5中可以看出，液晶沿图3中水平方向排布(即液晶初始排布方向沿与I、V部分的走线方向一致)时，其插损波动要比各子走线区域中液晶初始配向方向均垂直于走线方向时的插损大约3dB，由此可见，本发明实施例提供的液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

此外，需要说明的是，本发明实施例所提供的液晶移相器中，微波信号为高频信号，周期加载并联电容的控制信号为低频信号，因此，微波信号传输时和电容加载时的控制信号不同。基于此，本发明实施例中所提供的液晶移相器中还包括：

用于向所述传输线400上输入高频信号的第一信号线710，所述第一信号线700连接于所述传输线400的信号输入端；

及，用于从所述传输线400上输出高频信号的第二信号线720，所述第二信号线720连接于所述传输线400的信号输出端；

其中，在所述第一信号线710和所述传输线400的信号输入端之间、以及所述第二信号线720和所述传输线400的信号输出端之间均设有阻抗变换结构900。

采用上述方案，在负载(例如，天线)和传输线的接触处，若两者的阻抗不相同，驻波比(驻波)不为1，即有回波损耗，使性能下降，因此需要做好阻抗匹配，通过设置阻抗变换结构900使得第二信号线720和所述传输线之间进行阻抗匹配；同样地，在高频信号输入元件和传输线的接触处，若两者的阻抗不相同，驻波比(驻波)不为1，即有回波损耗，使性能下降，因此需要做好阻抗匹配，通过设置阻抗变换结构900使得所述第一信号线710和所述传输线400之间进行阻抗匹配。

此外，还需要说明的是，所述阻抗变换结构900可以包括：第一连接单元910、转换单元920和第二连接单元930，所述转换单元920为直径渐变的圆柱体结构，其连接所述第一连接单元910的一端内径大于连接所述第二连接单元920的一端；其中，所述第一信号线710和所述传输线400的信号输入端之间的阻抗变换结构中，其第一连接单元910发射的信号经所述转换单元920进行阻抗变换，然后传递给所述第二连接单元930；所述第二信号线720和所述传输线400的信号输出端之间的阻抗变换结构中，第二连接单元920发射的信号经所述转换单元920进行阻抗变换，然后传递给所述第一连接单元910。

其中，需要说明的是，所述阻抗变换结构900与所述传输线400的中心带410连接，而与所述两条接地带420之间保留间隙。

此外，如图7所示，所述液晶移相器中还包括：用于向所述相控电极上周期加载并联电容的控制信号的第三信号线730，所述第三信号线730与所述相控电极500电连接；和，用于向所述传输线上周期加载并联电容的控制信号的第四信号线(图中未示意出)，所述第四信号线与所述传输线400电连接。

此外，需要说明的是，所述液晶移相器中可包括多个相位调整单元，每一所述相位调整单元中对应一个或多个所述相控电极500，每个相位调整单元和传输线400在被施加电压形成电场后，驱动液晶层偏转，改变液晶层的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，且不同的相位调整单元中相控电极和传输线在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。

此外，为了方便控制，以及布线简单，每个相位调整单元中的各个相控电极500可采用同一第三信号线730进行控制。当然，也可以根据实际需求，不同相位调整单元中的各个相控电极采用同一第三信号线730进行控制。

此外，本发明实施例还提供了一种天线，包括本发明实施例提供的液晶移相器。显然，本发明实施例所提供的天线也能够带来本发明实施例所提供的液晶移相器所带来的有益效果，在此不再赘述。

此外，本发明实施例中还提供了一种液晶移相器的制造方法，用于制造本发明实施例所提供的移相器，所述方法包括：

步骤S1、提供第一基板100和第二基板200；

步骤S2、在所述第一基板100上形成传输线400，在所述第二基板200上形成相控电极500；

步骤S3、在所述第一基板100和所述第二基板200之间设置液晶层300，其中所述传输线400按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；所述液晶层300被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层300的液晶初始配向方向与传输线400的走线方向之间均保持相同的预定关系；所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向垂直。

上述方案中，根据所述传输线400的走线方向，对液晶层300进行分区定向配向，而使得在传输线400具有不同走线方向的各个子区域处，液晶初始配向方向均与传输线400的走线方向匹配，也就是说，使得液晶层300中液晶初始配向方向与传输线400的走线方向始终保持相同的预定关系，例如，液晶初始配向方向与传输线400的走线方向始终保持平行，或者始终保持垂直，从而使得传输线400各子区域处的液晶介电常数保持一致，液晶移相器的性能一致性得到较大改善。

所述方法中，示例性的，上述步骤S3具体包括：

步骤S31、在所述第一基板100的所述传输线400上形成配向膜600，在所述第二基板200的所述相控电极500上形成配向膜600；

步骤S32、将所述配向膜600根据所述传输线400的走线方向分为多个子配向区域，其中所述配向膜600中，走线方向相同和相反的子走线区域所对应的区域，作为一个子配向区域，对不同所述子配向区域分别进行配向，以使得所述液晶层300被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层300的液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向之间均保持相同的预定关系；所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线400的走线方向垂直。

上述方案中，通过在第一基板100和第二基板200上分别设置配向膜600，并利用配向膜600使液晶层300中的液晶进行分区配向，简单可靠。

具体地，步骤S32中所述对不同所述子配向区域分别进行配向，具体包括：

步骤S321、对任一子配向区域进行配向时，采用掩模板遮挡住除当前子配向区域之外的其他子配向区域，暴露当前子配向区域，对当前子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述掩模板；

步骤S322、重复上述步骤S321，对下一子配向区域进行配向，直至完成所述子配向区域的配向步骤。

采用上述方案，对配向膜600中某一子配向区域进行配向时，可以采用掩模板来遮挡住其他区域，仅对该子配向区域根据液晶初始配向方向进行配向，当该子配向区域配向完成后，去除遮挡板，对下一子配向区域进行配向。

以图所示的液晶移相器为例，所述传输线400至少一部分走线方向为U形走线，包括依次连接的第一子走线区域I、第二子走线区域II、第三子走线区域III、第三子走线区域III、第四子走线区域IV和第五子走线区域V，其中，所述第一子走线区域I与所述第五子走线区域V的走线方向相反，所述液晶层300中对应所述第一子走线区域I和所述第五子走线区域V的部分的液晶初始配向方向为第一方向F1；所述第三子走线区域III的走线方向与所述第一子走线区域I的走线方向垂直，所述液晶层300对应所述第三子走线区域III的部分的液晶初始配向方向为第二方向F2，所述第二方向F2与所述第一方向F1垂直；所述第二子走线区域II连接在所述第一子走线区域I和所述第三子走线区域III的拐角处，所述第二子走线区域II与所述第一子走线区域I的走线方向之间具有第一夹角α，所述液晶层300对应所述第二子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第三方向F3，所述第三方向F3与所述第一方向F1之间具有所述第一夹角α；所述第四子走线区域IV连接在所述第三子走线区域III和所述第五子走线区域V的拐角处，所述第四子走线区域IV与所述第五子走线区域V的走线方向之间具有第二夹角β，所述液晶层300对应所述第四子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第四方向F4，所述第四方向F4与所述第一方向F1之间具有所述第二夹角β。

对图7所示的液晶移相器进行配向时，所述方法包括：

将所述配向膜600中，所述第一子走线区域I和第五子走线区域V由于走线方向相反，所述第一子走线区域I、第五子走线区域V所对应的区域作为一个子配向区域，即第一子配向区域，所述第二子走线区域II所对应的区域作为第二子配向区域，所述第三子走线区域III所对应的区域作为第三子配向区域，所述第四子走线区域IV所对应的区域作为第四子配向区域；

利用如图8所示的第一掩模板710至少遮挡住除所述第一子配向区域之外的其他子配向区域，沿第一方向F1对第一子配向区域进行配向，其中以液晶初始配向方向与传输线400的走线方向垂直时，所述第一方向F1如图中箭头所示，或者沿与第一方向F1相反的方向对所述第一子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述第一掩模板，完成所述第一子配向区域的配向；

利用如图9所示的第二掩模板720至少遮挡住除所述第三子配向区域之外的其他子配向区域，沿第二方向F2对第三子配向区域进行配向，其中以液晶初始配向方向与传输线400的走线方向垂直时，所述第二方向F2如图中箭头所示，或者沿与第二方向F2相反的方向对所述第二子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述第二掩模板；

利用如图10所示的第三掩模板730至少遮挡住除所述第二子配向区域之外的其他子配向区域，沿第三方向F3对第二子配向区域进行配向，其中以液晶初始配向方向与传输线400的走线方向垂直时，所述第三方向F3如图中箭头所示，或者沿与第三方向F3相反的方向对所述第二子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述第二掩模板；

利用如图11所示的第四掩模板740至少遮挡住除所述第四子配向区域之外的其他子配向区域，沿第四方向F4对第四子配向区域进行配向，其中以液晶初始配向方向与传输线400的走线方向垂直时，所述第四方向F4如图中箭头所示，或者沿与第四方向F4相反的方向对所述第四子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述第四掩模板。

需要说明的是，在上述方案中，所述掩模板可以选用薄层塑料、胶带、聚酰亚胺材料等具有较薄厚度、且可剥离除去的材料。

还需要说明的是，在上述方法中，采用摩擦配向或者光配向方式对所述配向膜600进行配向。

上述方案中，所述配向膜600的材料可以是摩擦配向材料，例如PI膜(聚酰亚胺薄膜)，通过摩擦配向工艺，来对配向膜600中未被掩模板遮挡住的区域，以进行定向配向；或者，所述配向膜600的材料还可以是光配向材料，例如，具有感光剂的配向剂材料，利用如图8-11所示的各掩模板对各子配向区域进行配向时，直接利用紫外线照射所述配向膜600中未被掩模板所遮挡住的区域，以进行定向配向，从而实现不同子配向区域的不同方向的配向需求。

此外，上述方案中，所述配向膜600包括与所述传输线400所对应的各所述子配向区域，还包括除所述传输线400所对应的区域之外的传输线400外配向区域；所述方法中，在任一所述子配向区域进行配向时，采用掩模板暴露出当前所述子配向区域和所述传输线400外配向区域，以对当前子配向区域和所述传输线400外配向区域同时进行配向。

采用上述方案采用上述方案，所述配向膜中，除所述传输线400所对应的各子配向区域之外的其他区域，也就是所述传输线400外配向区域，配向方向可以是与任一子配向区域的配向方向相同。

以图所示为例，所述第一掩模板仅遮挡住所述第二子配向区域、所述第三子配向区域和所述第四子配向区域，而所述第一子配向区域和所述传输线400外配向区域均未遮挡，以使得所述传输线400外配向区域的配向方向与所述第一子配向区域的配向方向相同。

当然可以理解的是，以上仅是以所述传输线400外配向区域的配向方向与所述第一子配向区域的配向方向相同为例进行说明，在实际应用中，所述传输线400外配向区域的配向方向还可以是与所述第二、第三和第四子配向区域中任一子配向区域的配向方向一致。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种液晶移相器，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

设置在所述第一基板靠近所述液晶层的一侧的传输线；

及，设置在所述第二基板靠近所述液晶层的一侧的相控电极；其中，

所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；

所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向之间均保持相同的预定关系。

2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，

所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向垂直。

3.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，

所述第一基板和所述第二基板上分别设有用于对所述液晶层进行配向的配向膜，所述配向膜中与各所述子走线区域对应的部分被配置为：在每一所述子走线区域内，所述配向膜的配向方向与当前子走线区域内的传输线走线方向之间均保持相同的所述预定关系。

4.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，

所述配向膜的材料为摩擦配向材料或光配向材料。

5.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，

所述传输线至少包括五个子走线区域，所述五个子走线区域依次连接呈U形走线。

6.根据权利要求5所述的液晶移相器，其特征在于，

所述五个子走线区域包括依次连接的第一子走线区域、第二子走线区域、第三子走线区域、第三子走线区域、第四子走线区域和第五子走线区域；其中，

所述第一子走线区域与所述第五子走线区域的走线方向相反，所述液晶层中对应所述第一子走线区域和所述第五子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第一方向；

所述第三子走线区域的走线方向与所述第一子走线区域的走线方向垂直，所述液晶层对应所述第三子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第二方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；

所述第二子走线区域连接在所述第一子走线区域和所述第三子走线区域的拐角处，所述第二子走线区域与所述第一子走线区域的走线方向之间具有第一夹角，所述液晶层对应所述第二子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第三方向，所述第三方向与所述第一方向之间具有所述第一夹角；

所述第四子走线区域连接在所述第三子走线区域和所述第五子走线区域的拐角处，所述第四子走线区域与所述第五子走线区域的走线方向之间具有第二夹角，所述液晶层对应所述第四子走线区域的部分的液晶初始配向方向为第四方向，所述第四方向与所述第一方向之间具有所述第二夹角。

7.根据权利要求6所述的液晶移相器，其特征在于，

所述第一夹角为45°；

所述第二夹角为45°。

8.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，

所述传输线为共面波导传输线，包括：

中心带，位于所述第一基板的靠近所述液晶层的侧面上；

两条接地带，分设于所述中心带的两侧，并与所述中心带的走线方向一致。

9.根据权利要求8所述的液晶移相器，其特征在于，

所述液晶移相器还包括：

用于向所述传输线上输入高频信号的第一信号线，所述第一信号线连接于所述传输线的信号输入端；

及，用于从所述传输线上输出高频信号的第二信号线，所述第二信号线连接于所述传输线的信号输出端；

其中，在所述第一信号线和所述传输线的信号输入端之间、以及所述第二信号线和所述传输线的信号输出端之间均设有阻抗变换结构。

10.根据权利要求9所述的液晶移相器，其特征在于，

所述液晶移相器还包括：

用于向所述相控电极上周期加载并联电容的控制信号的第三信号线，所述第三信号线与所述相控电极电连接；

用于向所述传输线上周期加载并联电容的控制信号的第四信号线，所述第四信号线与所述传输线电连接。

11.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，

所述液晶层包括：未设置所述传输线的区域所对应的传输线外液晶部分，所述传输线外液晶部分的液晶初始配向方向与任一所述子走线区域所对应的所述液晶层的液晶初始配向方向相同。

12.一种天线，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的液晶移相器。

13.一种液晶移相器的制造方法，其特征在于，

用于制造如权利要求1至11任一项所述的移相器，所述方法包括：

提供第一基板和第二基板；

在所述第一基板上形成传输线；

在所述第二基板上形成相控电极；

在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层，其中所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域；所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向之间均保持相同的预定关系。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

所述预定关系包括：所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向平行、或者所述液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向垂直。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

所述方法中，所述在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层，其中所述传输线按照走线方向，划分为具有不同走线方向的至少两个子走线区域，所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶初始配向方向与当前子走线区域内的传输线走线方向之间均保持相同的预定关系；具体包括：

在所述第一基板的所述传输线上形成配向膜，在所述第二基板的所述相控电极上形成配向膜；

将所述配向膜根据所述传输线的走线方向分为至少两个子配向区域，其中所述配向膜中，走线方向相同和相反的子走线区域所对应的区域，作为一个子配向区域，对不同所述子配向区域分别进行配向，以使得所述液晶层被配置为：每一所述子走线区域内，所述液晶层的液晶初始配向方向与所述传输线的走线方向之间均保持所述预定关系。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，

所述方法中，采用摩擦配向或者光配向方式对所述配向膜进行配向。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，

所述对不同所述子配向区域分别进行配向，具体包括：

对任一子配向区域进行配向时，采用掩模板遮挡住除当前子配向区域之外的其他子配向区域，暴露当前子配向区域，对当前子配向区域进行配向，配向完成后，去除所述掩模板；

重复上述步骤，对下一子配向区域进行配向，直至完成所述子配向区域的配向步骤。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，

所述配向膜中还包括：除所述传输线所对应的区域之外的传输线外配向区域；

在任一所述子配向区域进行配向时，采用掩模板暴露出当前所述子配向区域和所述传输线外配向区域，以对当前子配向区域和所述传输线外配向区域同时进行配向。

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