JP2024078133A - 電波反射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電波を反射可能な範囲に自由度を持たせた電波反射装置を提供すること。【解決手段】一実施形態の電波反射装置は、複数のパッチ電極と、前記複数のパッチ電極に対向するコモン電極と、前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、を含み、前記複数のパッチ電極は、第１パッチ電極、前記第１パッチ電極に隣接する第２パッチ電極、及び前記第２パッチ電極に隣接する第３パッチ電極を含み、前記第１パッチ電極の面積は、前記第２パッチ電極の面積よりも大きく、前記第２パッチ電極の面積は、前記第３パッチ電極の面積よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明の一実施形態は、電波反射装置に関する。

従来、液晶の配向状態による誘電率の変化を利用した電波反射装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来の電波反射装置は、平面上に配列された複数の反射セルを含み、各反射セルは、一対の電極間に液晶を配置した液晶セルを含む。従来の電波反射装置は、各反射セルに印加する電圧を制御して液晶の配向状態を制御することにより、各反射セルによって反射した電波の進行方向を調整することができる。

特表２０１９－５３０３８７号公報

上述の電波反射装置は、液晶の配向状態を最大限に変化させたとしても制御可能な範囲（電波の進行方向を調整可能な範囲）には限界があり、全方位に対応できるものではない。したがって、電波反射装置の制御可能な範囲から外れたエリアに電波を供給したい場合には、電波反射装置の反射面（作用面）の向きをあらかじめ調整し、該当エリアが電波反射装置の制御可能な範囲内に収まるように設定する必要があった。しかしながら、電波反射装置を設置する環境によっては、電波反射装置の反射面を所望の方向に向けることが困難な場合もあった。

本発明の実施形態の一つは、初期状態において指向性を有する電波反射装置を提供することを課題の一つとする。

本発明の一実施形態における電波反射装置は、複数のパッチ電極と、前記複数のパッチ電極に対向するコモン電極と、前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、を含み、前記複数のパッチ電極は、第１パッチ電極、前記第１パッチ電極に隣接する第２パッチ電極、及び前記第２パッチ電極に隣接する第３パッチ電極を含み、前記第１パッチ電極の面積は、前記第２パッチ電極の面積よりも大きく、前記第２パッチ電極の面積は、前記第３パッチ電極の面積よりも大きい。

本発明の一実施形態における電波反射装置は、複数のパッチ電極と、前記複数のパッチ電極に対向するコモン電極と、前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、を含み、前記複数のパッチ電極は、第１パッチ電極、前記第１パッチ電極に隣接する第２パッチ電極、及び前記第２パッチ電極に隣接する第３パッチ電極を含み、前記第１パッチ電極を含む第１反射板ユニットセルによる反射波と前記第２パッチ電極を含む第２反射板ユニットセルによる反射波との間の位相差は、前記第２反射板ユニットセルによる反射波と前記第３パッチ電極を含む第３反射板ユニットセルによる反射波との間の位相差と同一である。

本発明の一実施形態の電波反射装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における反射板ユニットセルの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における反射板ユニットセルの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における反射板ユニットセルの動作状態を示す図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における反射板ユニットセルの動作状態を示す図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における制御状態の反射波の進行方向を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態の電波反射装置における無電界状態の反射波の進行方向を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態の変形例における電波反射装置の構成を示す平面図である。 本発明の他の実施形態の電波反射装置の構成を示す平面図である。 本発明の他の実施形態の電波反射装置における反射板ユニットセルの構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態の変形例における電波反射装置の構成を示す平面図である。

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。

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。また、共通の機能を有する要素について、説明の便宜上、同じ符号の後に「ａ」、「ｂ」などの文字を付して区別する場合がある。ただし、特に区別して説明する必要がない場合には、同じ符号を付して説明する場合がある。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。

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。

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

＜第１実施形態＞
（電波反射装置の構成）
図１は、本発明の一実施形態の電波反射装置１００の構成を示す平面図である。本実施形態の電波反射装置１００は、第１方向（Ｄ１方向）に直列に接続された複数のパッチ電極１０８で構成される電極群が、第１方向と交差する第２方向（Ｄ２方向）に複数並んで配列された構成を有する。図１において、第１方向（図面に向かって上下方向）は、列方向に相当し、第２方向（図面に向かって左右方向）は、行方向に相当する。本実施形態では、第１方向に接続された複数のパッチ電極１０８を用いて、反射軸ＶＲを回転軸として第２方向に反射波の進行方向を変化させる一次元制御を行う例について説明する。

図１に示すように、電波反射装置１００は、反射板１２０を有する。反射板１２０は、複数の反射板ユニットセル１０２により構成される。本実施形態の複数の反射板ユニットセル１０２は、前述の第１方向（列方向）及び第２方向（行方向）にマトリクス状に配列される。反射板ユニットセル１０２の具体的な構造については、後述する。反射板ユニットセル１０２は、複数のパッチ電極１０８が電波の入射面に向くように配置される。反射板１２０は、複数の反射板ユニットセル１０２によって構成された平板状の構造体である、反射板１２０で反射される電波（反射波）の進行方向は、各パッチ電極１０８のサイズ（面積）及び各パッチ電極１０８に印加される電圧によって制御される。

図１に示すように、本実施形態の電波反射装置１００において、複数のパッチ電極１０８は、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ａに隣接するパッチ電極１０８ｂ、及びパッチ電極１０８ｂに隣接するパッチ電極１０８ｃを含む。また、パッチ電極１０８ａの面積は、パッチ電極１０８ｂの面積よりも大きく、かつ、パッチ電極１０８ｂの面積は、パッチ電極１０８ｃの面積よりも大きい。ただし、この例に限られるものではなく、面積の大きさの関係は逆であってもよい。すなわち、パッチ電極１０８ａ～１０８ｃは、パッチ電極１０８ｃの面積が最も大きく、パッチ電極１０８ｃの面積が最も小さくてもよい。

このように、本実施形態では、互いに面積の異なる複数のパッチ電極１０８ａ～１０８ｃが、第１方向に周期的に並んで配置されている。このような構成とする理由については、後述する。複数のパッチ電極１０８ａ～１０８ｃは、第１配線１１８によって互いに接続されている。図１に示すように、第１配線１１８は、第１方向に延在し、第２方向に並んで複数配置される。そのため、本実施形態では、第２方向には同じ面積のパッチ電極１０８が並ぶ。例えば、パッチ電極１０８ａは、第１方向において面積の異なるパッチ電極１０８ｂと隣接し、第２方向において他のパッチ電極１０８ａ（他の第１配線１１８に接続されたパッチ電極１０８ａ）と隣接する。

電波反射装置１００は、１つの誘電体基板（誘電体層）１０４に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。図１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１０４と、複数のパッチ電極１０８に対向するコモン電極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。

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。誘電体基板１０４と対向基板１０６とは、例えば光硬化性の樹脂材料で構成されるシール材１２８を用いて貼り合わされている。図示は省略するが、液晶層は、シール材１２８の内側の領域に設けられる。

誘電体基板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、各パッチ電極１０８に制御信号を出力する。端子部１２６は、外部回路（図示せず）との接続部として機能する領域であり、図示は省略するが、例えばフレキシブルプリント回路基板と接続される。端子部１２６には、第１駆動回路１２４を制御するための信号が入力される。

反射板１２０において、複数のパッチ電極１０８は、第１方向に延在する第１配線１１８に接続される。すなわち、各パッチ電極１０８は、第１配線１１８を介して相互に連結されている。反射板１２０は、第１配線１１８によって第１方向（列方向）に連結された複数のパッチ電極１０８で構成される電極群が、第２方向（行方向）に複数配列された構成を有する。

複数の第１配線１１８は、周辺領域１２２に至るまで延びて第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、各パッチ電極１０８に供給する制御信号を出力する。具体的には、第１駆動回路１２４は、複数の第１配線１１８のそれぞれに、互いに異なる電圧の制御信号を出力することが可能である。第１配線１１８ごとに供給する制御信号を異ならせる（つまり、第１配線１１８ごとに印加する電圧を異ならせる）により、反射板１２０では、第１方向及び第２方向に配列された複数のパッチ電極１０８に対し、列ごと（すなわち、第１方向に配列された複数のパッチ電極１０８で構成される電極群ごと）に異なる制御信号が供給される。

電波反射装置１００は、第１方向に配列された複数のパッチ電極１０８で構成される電極群ごとに異なる制御信号が供給されることにより、反射板１２０に入射した電波の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、反射板１２０に照射された電波の反射方向を、第１方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向（行方向）に変化させることができる。

（反射板ユニットセルの構成）
図２Ａは、本発明の一実施形態の電波反射装置１００における反射板ユニットセル１０２の構成を示す平面図である。図２Ｂは、本発明の一実施形態の電波反射装置１００における反射板ユニットセル１０２の構成を示す断面図である。具体的には、図２Ｂは、図２Ａに示す反射板ユニットセル１０２をＡ１－Ａ２で切断した断面図に対応する。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、反射板ユニットセル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、及び第２配向膜１１２ｂを含む。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、パッチ電極１０８と表記して説明するが、特に断りのない限り、パッチ電極１０８に関する説明は、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ｂ、及びパッチ電極１０８ｃに共通である。

パッチ電極１０８は、誘電体基板１０４の上に設けられる。反射板ユニットセル１０２において、誘電体基板１０４は、所定の誘電率を有する誘電体層とみなすことができる。コモン電極１１０は、対向基板１０６の上に設けられる。第１配向膜１１２ａは、パッチ電極１０８を覆うように設けられる。第２配向膜１１２ｂは、コモン電極１１０を覆うように設けられる。パッチ電極１０８とコモン電極１１０とは、液晶層１１４を介して互いに対向するように配置される。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。

パッチ電極１０８は、対称となる形状を有していることが好ましい。ただし、パッチ電極の相互接続等の構造によっては、この限りでない場合もある。図２Ａは、パッチ電極１０８が平面視で正方形である例を示すしている。コモン電極１１０の形状には特段の制限はない。本実施形態のコモン電極１１０は、複数のパッチ電極１０８と対向するように、対向基板１０６の略全面にわたって設けられている。各パッチ電極１０８及びコモン電極１１０を構成する材料に制限はなく、導電性を有する金属材料又は金属酸化物材料などにより構成される。

図１に示したように、誘電体基板１０４には、パッチ電極１０８に接続される第１配線１１８が設けられている。本実施形態では、第１配線１１８は、パッチ電極１０８と一体形成されているが、この例に限られるものではない。すなわち、第１配線１１８とパッチ電極１０８とは別の要素として形成されていてもよい。第１配線１１８は、パッチ電極１０８に制御信号を供給する際に用いる。図２Ａでは、１つのパッチ電極１０８のみが図示されているが、図１に示したように、パッチ電極１０８は、第１配線１１８を介して隣接する他のパッチ電極１０８に接続される。

図２Ａ及び図２Ｂには図示されないが、図１に示したように、誘電体基板１０４と対向基板１０６とは、シール材１２８により貼り合わされている。誘電体基板１０４と対向基板１０６とは間隙を有するように対向して配置され、液晶層１１４は、シール材１２８で囲まれた領域内に設けられる。つまり、液晶層１１４は、誘電体基板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、及び第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と第２配向膜１１２ｂとの間隔が液晶層１１４の厚さとなる。なお、図２Ｂには図示されないが、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いてもよい。

上述のとおり、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ための制御信号が供給される。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。コモン電極１１０は、接地電圧、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に制御信号が供給されることにより、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としては、誘電率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、ネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶、又はディスコティック液晶を用いることができる。誘電率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に供給する制御信号（すなわち、パッチ電極１０８に印加される電圧）によって液晶層１１４の誘電率を変化させることにより、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。

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。液晶層１１４の液晶分子の配向は、パッチ電極１０８に供給される制御信号に応答して変化するが、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可能である。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態の電波反射装置１００における反射板ユニットセル１０２の動作状態を示す図である。具体的には、図３Ａは、パッチ電極１０８に制御信号が供給されていない状態、すなわち、パッチ電極１０８とコモン電極１１０とが等電位である状態（以下、「無電界状態」と呼ぶ）を示している。図３Ｂは、パッチ電極１０８に制御信号が供給された状態、すなわち、パッチ電極１０８とコモン電極１１０との間に電位差が生じている状態（以下、「電界形成状態」呼ぶ）を示している。ただし、図３Ａにおいて、第１配向膜１１２ａ及び第２配向膜１１２ｂは、いずれも水平配向膜である場合を示している。

図３Ａに示すように、無電界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の表面に対して略水平に配向している。これに対し、電界形成状態において、液晶分子１１６の長軸は、形成された電界の作用を受けてパッチ電極１０８及びコモン電極１１０の表面に対し、略垂直に配向する。液晶分子１１６の長軸が配向する角度は、パッチ電極１０８とコモン電極１１０との間の電位差（電圧）の大きさによって変化する。したがって、パッチ電極１０８とコモン電極１１０との間の電位差を制御することにより、水平方向と垂直方向の中間の方向に配向させることも可能である。

反射板ユニットセル１０２は、液晶層１１４の誘電率異方性を利用して、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可能である。誘電率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。液晶分子１１６は、材料によって誘電率異方性の正負が異なる。そのため、位相変化の制御を行う際には、誘電率異方性の正負に応じて、初期配向状態や液晶層１１４に与える電界の大小及び正負を適宜選択すればよい。

（電波反射装置の基本動作）
次に、電波反射装置１００の基本動作について説明する。上述のように、反射板ユニットセル１０２は、パッチ電極１０８に印加する電圧に応じて反射波（反射する電波）の位相を進めたり遅らせたりすることが可能である。この原理を利用して、電波反射装置１００は、反射波の進行方向を制御することが可能である。

図４は、本発明の一実施形態の電波反射装置１００における制御状態の反射波の進行方向を説明するための模式図である。具体的には、図４は、２つの反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２によって反射波の進行方向が変化する様子を模式的に示している。図４に示すように、反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２の各々に対し、同じ位相の電波（入射波）が入射する。なお、図４において、第３方向（Ｄ３方向）は、第１方向（Ｄ１方向）及び第２方向（Ｄ２方向）と直交する方向（反射板１２０の反射面の法線方向）である。

図４において、反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２のパッチ電極１０８の面積は、等しいものとする。例えば、反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２の各々のパッチ電極１０８は、図１に示したパッチ電極１０８ａであってもよい。この場合、液晶層１１４に電圧を印加しない無電界状態では、反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２の各々から、同じ位相の電波（反射波）が出射される。すなわち、反射板ユニットセル１０２－１及び１０２－２からの反射波は、入射波の入射方向と平行な方向に向かって進行する。

他方、反射板ユニットセル１０２－１と反射板ユニットセル１０２－２とにそれぞれ異なる電圧を印加した場合（Ｖ１≠Ｖ２）、反射板ユニットセル１０２－１における液晶層１１４の誘電率と反射板ユニットセル１０２－２における液晶層１１４の誘電率とは互いに異なる値となる。その結果、図４に示すように、反射板ユニットセル１０２－１で反射した反射波Ｒ１の位相と、反射板ユニットセル１０２－２で反射した反射波Ｒ２の位相が異なり、見かけ上、反射波の進行方向が斜め方向に変化する。具体的には、図４では、反射波Ｒ２の位相が反射波Ｒ１の位相に比べて進んでいるため、反射波は、左方向（第２方向）に向かって斜めに進行する。

このように、本実施形態の電波反射装置１００は、隣接するパッチ電極１０８に異なる電圧を印加することにより、それぞれのパッチ電極１０８を含む反射板ユニットセルにおける反射波の位相を異ならせることができる。本実施形態では、図１に示したように、第１方向（列方向）に並ぶ複数のパッチ電極１０８は、第１配線１１８によって互いに接続されているため、等電位である。つまり、本実施形態では、第１方向に並ぶ複数のパッチ電極１０８で構成される電極群ごとに、パッチ電極１０８に印加する電圧を異ならせることができる。換言すれば、ある第１配線１１８に印加される電圧と、当該第１配線１１８に隣接する他の第１配線１１８に印加される電圧とを互いに異ならせることができる。

以上説明したように、本実施形態の電波反射装置１００は、図１において、複数の第１配線１１８ごとに異なる制御信号を供給することにより、各第１配線１１８に接続された複数のパッチ電極１０８で構成される電極群ごとに異なる電圧を印加することができる。その結果、反射板１２０によって反射された電波は、各第１配線１１８に印加された電圧に応じて、入射波の入射方向に対して所定の角度を有する方向に向かって進行する。具体的には、電波反射装置１００は、反射軸ＶＲを回転軸として第２方向（行方向）に反射波の進行方向を変化させることができる。

（電波反射装置の初期位相制御）
上述のとおり、本実施形態の電波反射装置１００は、各反射板ユニットセル１０２において液晶層１１４に印加される電圧を制御することにより、反射波の進行方向を制御することができる。このような電圧による制御に加えて、本実施形態の電波反射装置１００は、初期状態（例えば、液晶層１１４に電圧を印加しない無電界状態）においても、反射波の進行方向を所定の方向に設定することが可能である。具体的には、本実施形態では、図１に示したように、第１方向（列方向）に並ぶ複数のパッチ電極１０８が、それぞれ互いに面積の異なるパッチ電極１０８ａ～１０８ｃを含む。このような構成を有することにより、電波反射装置１００は、入射波に対する反射波の進行方向を第１方向（列方向）に向かって変化させることができる。

図５は、本発明の一実施形態の電波反射装置１００における無電界状態の反射波の進行方向を説明するための模式図である。具体的には、図５は、２つの反射板ユニットセル１０２ａ及び１０２ｂによって反射波の進行方向が変化する様子を模式的に示している。ここで、反射板ユニットセル１０２ａ及び１０２ｂは、それぞれ図１に示したパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを含む。反射板ユニットセル１０２ａ及び１０２ｂの各々に対しては、同じ位相の電波（入射波）が入射する。

図５に示すように、反射板ユニットセル１０２ａのパッチ電極１０８ａと反射板ユニットセル１０２ｂのパッチ電極１０８ｂとは、互いに面積が異なる。本実施形態では、パッチ電極１０８ａの面積は、パッチ電極１０８ｂの面積よりも大きい。ここで、パッチ電極１０８の面積は、パッチ電極１０８、液晶層１１４、及びコモン電極１１０とで構成される容量（液晶層１１４を誘電体とする容量）の値に影響する。つまり、パッチ電極１０８ａの面積とパッチ電極１０８ｂの面積とが互いに異なることにより、反射板ユニットセル１０２ａにおける容量の値と反射板ユニットセル１０２ｂにおける容量の値とが異なる。反射板ユニットセル１０２の容量の値は、反射板ユニットセル１０２によって反射される電波の位相に影響する。

その結果、図５に示すように、反射板ユニットセル１０２ａで反射した反射波Ｒ３の位相と、反射板ユニットセル１０２ｂで反射した反射波Ｒ４の位相との間に差異が生じ、見かけ上、反射波の進行方向が斜め方向に変化する。具体的には、図５では、反射波Ｒ４の位相が反射波Ｒ３の位相に比べて遅れているため、反射波は、右方向（第１方向）に向かって斜めに傾いて進行する。図示は省略するが、このような関係は、パッチ電極１０８ｂとパッチ電極１０８ｃとの間でも同様である。

本実施形態では、反射板ユニットセル１０２ｂで反射した反射波Ｒ４の位相に比べて、パッチ電極１０８ｃを含む反射板ユニットセル（図示せず。以下、「反射板ユニットセル１０２ｃ」と呼ぶ。）で反射した反射波の位相が遅れる。このとき、図５に示す反射板ユニットセル１０２ａによる反射波と反射板ユニットセル１０２ｂによる反射波との間の位相差は、反射板ユニットセル１０２ｂによる反射波と反射板ユニットセル１０２ｃによる反射波との間の位相差と同一である。このような関係とすることにより、各反射板ユニットセル１０２ａ～１０２ｃを含む反射板ユニットセル群１０における反射波は、入射波に対して所定の角度を有する方向に向かって進行する。なお、上記説明において、位相差が同一であるとは、位相差が完全に一致する場合だけでなく、±５％以内の範囲内で位相差が一致しない場合をも含む。

このように、本実施形態の電波反射装置１００は、互いに隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせることにより、液晶層１１４に電界を印加しない状態（無電界状態）においても、それぞれのパッチ電極１０８ａ～１０８ｃを含む反射板ユニットセル１０２ａ～１０２ｃにおける反射波の位相を異ならせることができる。そのため、各反射板ユニットセル１０２ａ～１０２ｃで構成される反射板ユニットセル群１０で反射される電波は、各反射板ユニットセル１０２ａ～１０２ｃが並ぶ方向に沿って斜めに進行する。このような反射板ユニットセル群１０が第１方向に直列に複数配置され、第２方向に並んで複数配置されることにより反射板１２０が構成される。その結果、電波反射装置１００は、入射波に対する反射波の進行方向を第１方向（列方向）に向かって変化させることができる。

以上説明したとおり、本実施形態の電波反射装置１００は、初期状態（例えば、液晶層１１４に電圧が印加されない無電界状態）において、入射波に対する反射波の進行方向があらかじめ第１方向（列方向）に傾くように設定されている。すなわち、電波反射装置１００に対して電圧制御を行う前の状態において、あらかじめ所定の方向（本実施形態では、第１方向に沿う方向）に向かって反射波を反射させることが可能である。さらに、電波反射装置１００は、電圧制御により、反射波の進行方向を反射軸ＶＲを回転軸として第２方向に変化させることができる。

本実施形態では、初期状態の一例として、液晶層１１４に電圧が印加されない無電界状態を挙げたが、これに限られるものではない。例えば、すべてのパッチ電極１０８に同一の電圧を印加した状態（等電位状態）であっても、各反射板ユニットセルからの反射波に位相差が生じないため、無電界状態と同じ反射態様を示す。したがって、本明細書における初期状態には、無電界状態に加えて、上述の等電位状態も含むものとする。

（第１実施形態の変形例１）
図１では、３つのパッチ電極１０８ａ～１０８ｃを含む反射板ユニットセル群１０が第１方向に直列に複数配置される例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、反射板ユニットセル群１０に含まれるパッチ電極１０８の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

反射板ユニットセル群１０に４つ以上のパッチ電極１０８を含む場合においても、各パッチ電極１０８の面積の関係は、図１と同様である。すなわち、反射板ユニットセル群１０に含まれる各パッチ電極１０８は、一端に位置するパッチ電極の面積が最も大きく、他端に位置するパッチ電極の面積が最も小さいという関係を有する。ただし、この場合においても、上述のように、隣接する２つの反射板ユニットセルの間の位相差は、各反射板ユニット間で同一である。

（第１実施形態の変形例２）
図１では、第１方向に隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせる例について説明したが、この例に限られるものではなく、第２方向に隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせることも可能である。

図６は、本発明の一実施形態の変形例における電波反射装置１００ａの構成を示す平面図である。本実施形態の電波反射装置１００ａは、第２方向（Ｄ２方向）に並ぶ複数のパッチ電極１０８で構成される電極群２０が、第１方向（Ｄ１方向）に複数並んで配列された構成を有する。本実施形態の電波反射装置１００ａは、初期状態において、入射波に対する反射波の進行方向があらかじめ第２方向（行方向）に傾くように設定されている。すなわち、電波反射装置１００ａに対して電圧制御を行う前の状態において、あらかじめ所定の方向（図６では、第２方向に沿う方向）に向かって反射波を反射させることが可能である。

さらに、電波反射装置１００ａは、電圧制御により、反射波の進行方向を反射軸ＶＲを回転軸として第２方向に変化させることができる。初期状態において、反射波が予め第２方向に向かうように設定されているため、電圧制御を行う場合、予め設定された方向を基準として、当該基準となる方向から、さらに第２方向に反射波の進行方向を変化させることができる。このような制御を行うことにより、電波反射装置１００ａは、電圧制御だけでは電波を送ることが出来ないエリアに対しても電波を送ることが可能となる。具体的には、初期状態において、電波反射装置１００ａによる反射波の進行方向を当該エリアの位置する方に傾けておき、当該方向を基準としてさらに電圧制御により反射波の進行方向を変化させることにより、所望のエリアに電波を到達させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、反射軸ＶＲを回転軸として第２方向に反射波の進行方向を変化させる一次元制御を行う例について説明した。本実施形態では、さらに反射軸ＨＲを回転軸とした第１方向へ反射波の進行方向も変化させる二次元制御を行う例について説明する。第１実施形態と同じ機能を有する要素については、同一の符号を付して表し、重複する説明を省略する。

図７は、本発明の一実施形態の電波反射装置２００の構成を示す平面図である。本実施形態の電波反射装置２００は、第１方向（列方向）に延在すると共に第２方向に並ぶ複数の第１配線１１８に加え、第２方向（行方向）に延在すると共に第１方向に並ぶ複数の第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。複数の第１配線１１８は、制御信号を出力する第１駆動回路１２４に接続される。複数の第２配線１３２は、走査信号を出力する第２駆動回路１３０に接続される。

図７の拡大図に示すように、各反射板ユニットセル２０２は、スイッチング素子１３４を含む。本実施形態において、スイッチング素子１３４は、トランジスタである。ただし、この例に限らず、スイッチング素子１３４は、スイッチとしての機能を有している素子であれば、如何なる素子であってもよい。なお、拡大図では、パッチ電極１０８ａを含む反射板ユニットセル２０２を例示しているが、パッチ電極１０８ｂ又はパッチ電極１０８ｃを含む反射板ユニットセル２０２も同様の構成を有している。

スイッチング素子１３４は、第１配線１１８及び第２配線１３２に接続される。具体的には、スイッチング素子１３４であるトランジスタのソースに第１配線１１８が接続され、ゲートに第２配線１３２が接続される。スイッチング素子１３４のスイッチング機能は、第２配線１３２に供給される走査信号により制御される。スイッチング素子１３４がオン状態になると、パッチ電極１０８と第１配線１１８とが電気的に接続され、パッチ電極１０８に制御信号が供給される。このような構成によれば、第２方向に配列する複数のパッチ電極１０８を行ごとに選択し、各行に異なる電圧の制御信号を供給することができる。

図８は、本発明の他の実施形態の電波反射装置２００における反射板ユニットセル２０２の構成を示す断面図である。スイッチング素子１３４は、第１ゲート電極１３８、第１ゲート絶縁層１４０、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が設けられている。

第１ゲート絶縁層１４０と第２ゲート絶縁層１４６との間には、第１配線１１８及び第１接続配線１４４が設けられる。第１配線１１８及び第１接続配線は、半導体層１４２と接するように設けられる。具体的には、第１配線１１８は、半導体層１４２のソース側と接続され、第１接続配線１４４は、半導体層１４２のドレイン側と接続される。ただし、ソース及びドレインの位置関係は、トランジスタのソースとドレインとの間に印加される電圧に応じて逆になる場合がある。

スイッチング素子１３４は、第１層間絶縁層１５０に覆われている。第１層間絶縁層１５０の上には、第２配線１３２が設けられる。第２配線１３２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１３２と同じ導電層で第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。

第２配線１３２及び第２接続配線１５２は、第２層間絶縁層１５４に覆われている。第２層間絶縁層１５４の上には、スイッチング素子１３４によって形成された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の配置に影響を受けずにパッチ電極１０８を形成することができる。平坦化層１５６の上には、パッシベーション層１５８が設けられる。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。

対向基板１０６の上には、第１実施形態の図２Ｂと同様に、コモン電極１１０、第２配向膜１１２ｂが設けられる。対向基板１０６におけるコモン電極１１０が設けられた面は、誘電体基板１０４におけるパッチ電極１０８が設けられた面と対向するように配置される。第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間には、液晶層１１４が設けられる。

図８に示す構造において、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及び第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、例えば、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形成される。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、各配線は、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を用いて形成される。パッシベーション層１５８は、例えば、シリコン窒化膜などを用いて形成される。パッチ電極１０８及びコモン電極１１０は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属膜、又は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電膜を用いて形成される。

図８に示すように、第２配線１３２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１１８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１０８をソース及びドレインの他方に接続する。これにより、マトリクス状に配列された複数のパッチ電極１０８の中から所定のパッチ電極を選択して制御信号を供給することができる。

このように、本実施形態の電波反射装置２００は、反射板ユニットセル２０２ごとに、パッチ電極１０８に印加する電圧を制御することが可能である。そのため、第２方向に隣接するパッチ電極１０８間で印加電圧を異ならせることができるだけでなく、第１方向に隣接するパッチ電極１０８間で印加電圧を異ならせることができる。つまり、本実施形態の電波反射装置２００は、反射軸ＶＲを中心として第２方向に反射波の進行方向を制御する機能に加え、反射軸ＨＲを中心として第１方向に反射波の進行方向を制御する機能を有する。

また、本実施形態の電波反射装置２００は、第１方向において互いに隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせることにより、初期状態においても、それぞれのパッチ電極１０８ａ～１０８ｃを含む各反射板ユニットセル２０２における反射波の位相を異ならせることができる。すなわち、本実施形態の電波反射装置２００は、第１実施形態の電波反射装置１００と同様に、初期状態において、入射波に対する反射波の進行方向があらかじめ第１方向（列方向）に傾くように設定されている。そのため、本実施形態では、初期状態において第１方向に傾けられた反射波の進行方向を、さらに電圧制御により第１方向又は第２方向に変化させることができる。

例えば、図７に示す例では、初期状態において、反射波が予め第１方向に向かうように設定されているため、電圧制御を行うことにより、予め設定された方向から、さらに第１方向に反射波の進行方向を変化させることができる。このような制御を行うことにより、電波反射装置２００は、電圧制御だけでは電波を送ることが出来ないエリアに対しても電波を送ることが可能となる。

（第２実施形態の変形例１）
図７では、第１方向に隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせる例について説明したが、この例に限られるものではなく、第２方向に隣接するパッチ電極１０８の面積を異ならせることも可能である。

図９は、本発明の一実施形態の変形例における電波反射装置２００ａの構成を示す平面図である。本実施形態の電波反射装置２００ａは、第２方向（Ｄ２方向）に並ぶ複数のパッチ電極１０８で構成される電極群２０が、第１方向（Ｄ１方向）に複数並んで配列された構成を有する。本実施形態の電波反射装置２００ａは、初期状態において、入射波に対する反射波の進行方向があらかじめ第２方向（行方向）に傾くように設定されている。すなわち、電波反射装置２００ａに対して電圧制御を行う前の状態において、あらかじめ所定の方向（図９では、第２方向に沿う方向）に向かって反射波を反射させることが可能である。

さらに、電波反射装置２００ａは、電圧制御により、反射波の進行方向を反射軸ＶＲを回転軸として第２方向に変化させたり、反射軸ＨＲを回転軸として第１方向に変化させたりすることができる。初期状態において、反射波が予め第２方向に向かうように設定されているため、電圧制御を行う場合、予め設定された方向を基準として、当該基準となる方向から、さらに第１方向又は第２方向に反射波の進行方向を変化させることができる。このような制御を行うことにより、電波反射装置２００ａは、電圧制御だけでは電波を送ることが出来ないエリアに対しても電波を送ることが可能となる。具体的には、初期状態において、電波反射装置２００ａによる反射波の進行方向を当該エリアの位置する方に傾けておき、当該方向を基準としてさらに電圧制御により反射波の進行方向を変化させることにより、所望のエリアに電波を到達させることが可能となる。

本発明の一実施形態として例示した上述の各実施形態（変形例も含む）の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各実施形態の構成を基にして、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。

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。

１０、２０：反射板ユニットセル群、１００、１００ａ：電波反射装置、１０２、１０２－１、１０２－２、１０２ａ～１０２ｃ：反射板ユニットセル、１０４：誘電体基板、１０６：対向基板、１０８、１０８ａ～１０８ｃ：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：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：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、２００、２００ａ：電波反射装置、２０２：反射板ユニットセル

Claims (12)

1. 複数のパッチ電極と、
   前記複数のパッチ電極に対向するコモン電極と、
   前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、
   を含み、
   前記複数のパッチ電極は、第１パッチ電極、前記第１パッチ電極に隣接する第２パッチ電極、及び前記第２パッチ電極に隣接する第３パッチ電極を含み、
   前記第１パッチ電極の面積は、前記第２パッチ電極の面積よりも大きく、
   前記第２パッチ電極の面積は、前記第３パッチ電極の面積よりも大きい、電波反射装置。
2. 複数のパッチ電極と、
   前記複数のパッチ電極に対向するコモン電極と、
   前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、
   を含み、
   前記複数のパッチ電極は、第１パッチ電極、前記第１パッチ電極に隣接する第２パッチ電極、及び前記第２パッチ電極に隣接する第３パッチ電極を含み、
   前記第１パッチ電極を含む第１反射板ユニットセルによる反射波と前記第２パッチ電極を含む第２反射板ユニットセルによる反射波との間の位相差は、前記第２反射板ユニットセルによる反射波と前記第３パッチ電極を含む第３反射板ユニットセルによる反射波との間の位相差と同一である、電波反射装置。
3. 前記第１パッチ電極は、第１方向において前記第２パッチ電極と隣接し、前記第１方向と交差する第２方向において、他の第１パッチ電極と隣接する、請求項１又は２に記載の電波反射装置。
4. 前記第１方向に延在する第１配線をさらに含み、
   前記第１パッチ電極、前記第２パッチ電極、及び前記第３パッチ電極は、各々前記第１配線に接続される、請求項３に記載の電波反射装置。
5. 前記第１配線は、前記第２方向に並んで複数配置される、請求項４に記載の電波反射装置。
6. 前記第１配線に印加される電圧と前記第１配線に隣接する他の第１配線に印加される電圧とが互いに異なる、請求項５に記載の電波反射装置。
7. 前記第１方向に延在する第１配線、前記第２方向に延在する第２配線、及び前記第１配線及び前記第２配線に接続されるスイッチング素子をさらに含み、
   前記第１パッチ電極、前記第２パッチ電極、及び前記第３パッチ電極は、各々前記スイッチング素子を介して前記第１配線に電気的に接続される、請求項３に記載の電波反射装置。
8. 前記スイッチング素子は、トランジスタであり、
   前記第１配線は、前記トランジスタのソースに接続され、
   前記第２配線は、前記トランジスタのゲートに接続される、請求項７に記載の電波反射装置。
9. 前記第１パッチ電極、前記第２パッチ電極、及び前記第３パッチ電極に印加される電圧が互いに異なる、請求項７に記載の電波反射装置。
10. 前記第１配線は、前記第２方向に並んで複数配置される、請求項７に記載の電波反射装置。
11. 前記第１配線に印加される電圧と前記第１配線に隣接する他の第１配線に印加される電圧とが互いに異なる、請求項１０に記載の電波反射装置。
12. 前記第１パッチ電極を含む第１反射板ユニットセル、前記第２パッチ電極を含む第２反射板ユニットセル、及び前記第３パッチ電極を含む第３反射板ユニットセルを含む反射板ユニットセル群が、直列に複数配置される、請求項１又は２に記載の電波反射装置。

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