JPWO2018012490A1 - 走査アンテナ、及び走査アンテナの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の走査アンテナ１０００は、複数のアンテナ単位Ｕが配列された走査アンテナ１０００であり、第１誘電体基板１と、第１誘電体基板１に支持された複数のＴＦＴ１０及び複数のパッチ電極１５と、パッチ電極１５等を覆う形で配される第１配向膜Ｍ１とを有するＴＦＴ基板１０１と、第２誘電体基板５１と、第２誘電体基板５１に支持され複数のスロット５７を含むスロット電極５５と、スロット電極５５を覆う形で配される第２配向膜Ｍ２とを有するスロット基板２０１と、配向膜Ｍ１，Ｍ２同士が対向するＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１との間に介在される液晶層ＬＣと、第２誘電体基板５１の反対面５１ｂに、誘電体層５４を介して対向するように配される反射導電板６５とを備える。第１配向膜Ｍ１及び第２配向膜Ｍ２は、アクリル系ポリマーを含むアクリル系配向膜からなる。
Description
本発明は、走査アンテナ、及び走査アンテナの製造方法に関する。
移動体通信、衛星放送等に利用されるアンテナは、ビーム方向を変更可能なビーム走査機能を必要とする。このような機能を有するアンテナとして、液晶材料（ネマチック液晶、高分子分散液晶を含む）の大きな誘電異方性（複屈折率）を利用した走査アンテナが提案されている（例えば、特許文献１〜３）。この種の走査アンテナは、アンテナ単位（素子アンテナ）が液晶容量を有する構成であり、「液晶アレイアンテナ」と称されることもある。
また、特許文献３には、液晶表示装置の技術を利用することにより、低価格な走査アンテナが得られることが記載されている。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように、液晶表示技術等の液晶技術を走査アンテナに適用するというアイデア自体は知られているものの、液晶技術を具体的に適用した走査アンテナの構成やその具体的な製造方法等は、これまで全く開示されていないのが実情であった。
上述したように、液晶表示技術等の液晶技術を走査アンテナに適用するというアイデア自体は知られているものの、液晶技術を具体的に適用した走査アンテナの構成やその具体的な製造方法等は、これまで全く開示されていないのが実情であった。
走査アンテナのアンテナ単位（素子アンテナ）は、マイクロ波等の送受信に利用されるものであり、それに対応する液晶表示装置の画素単位とは異なる性能等が要求される。そのため従来の液晶技術を、単純に走査アンテナに適用できない場合も存在する。
例えば、走査アンテナは、従来の液晶表示パネルに対応する構成として、液晶層を挟んだ一対の基板を備えている。一方の基板は、パッチ電極を含むＴＦＴ基板であり、他方の基板はスロット電極を含むスロット基板である。これらの基板に形成される電極のサイズは、従来の液晶表示パネルの電極と比べて極めて大きく、液晶層に面する側の各基板上には、深い凹部や高い凸部が存在している。そのような凹凸を備えた基板上には、従来の液晶表示パネルと同様、液晶分子（液晶化合物）の配向を制御する配向膜が形成されている。
液晶表示パネルの配向膜としては、例えば、ポリアミック酸をイミド化した高分子膜が広く用いられている。そこで、従来、液晶表示パネルで使用されている配向膜を、走査アンテナに転用すると、液晶層中に気泡が発生してしまい、その気泡が電圧印加時の容量変化を妨げ、走査アンテナの性能を低下させることがあった。
走査アンテナにおいて、各基板に形成される電極の厚みは例えば１μｍ以上、電極の幅も例えば１００μｍ以上ある。そのような大きな電極を備えた各基板上に、電極を覆う形で配向膜を形成しようとすると、配向膜用の配向剤（配向膜溶液）が凹部内に入り込む等して、かなり厚みのある部分を含んだ配向膜が得られてしまう。
このような配向膜は、吸湿水分量も多くなるため、走査アンテナの製造工程（例えば、減圧工程、脱気工程、加熱工程）や、完成した走査アンテナの使用時等において、環境の変化（例えば、気圧変化、温度変化）を受け易いといえる。つまり、環境が変化すると、配向膜中に含まれていた水分が気化し、その気化した水分（水蒸気）が液晶層中に気泡として溜まってしまう。また、場合によっては、配向膜に含まれていた水分が一度に気化することで、液晶層を挟んでいた各基板が破損してしまうこともある。
本発明の目的は、好適な配向膜材料を備えた走査アンテナ、及び前記走査アンテナの製造方法を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明に係る走査アンテナは、複数のアンテナ単位が配列された走査アンテナであって、第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板に支持された複数のＴＦＴ及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記ＴＦＴ及び前記パッチ電極を覆う形で配される第１配向膜とを有するＴＦＴ基板と、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持され複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆う形で配される第２配向膜とを有するスロット基板と、前記第１配向膜及び前記第２配向膜が互いに対向する前記アンテナ単位を構成するために前記パッチ電極に前記スロットが割り当てられる形で配された前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に介在される液晶層と、前記スロット電極が形成されていない前記第２誘電体基板の反対面に、誘電体層を介して対向するように配される反射導電板とを備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、アクリル系ポリマーを含むアクリル系配向膜からなることを特徴とする。
本発明に係る走査アンテナは、複数のアンテナ単位が配列された走査アンテナであって、第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板に支持された複数のＴＦＴ及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記ＴＦＴ及び前記パッチ電極を覆う形で配される第１配向膜とを有するＴＦＴ基板と、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持され複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆う形で配される第２配向膜とを有するスロット基板と、前記第１配向膜及び前記第２配向膜が互いに対向する前記アンテナ単位を構成するために前記パッチ電極に前記スロットが割り当てられる形で配された前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に介在される液晶層と、前記スロット電極が形成されていない前記第２誘電体基板の反対面に、誘電体層を介して対向するように配される反射導電板とを備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、アクリル系ポリマーを含むアクリル系配向膜からなることを特徴とする。
前記走査アンテナにおいて、前記アクリル系配向膜は、光が照射されると、前記液晶層中の液晶化合物を、特定の方向に配向させる機能を発現する光反応性アクリル系配向膜からなるものであってもよい。
前記走査アンテナにおいて、前記光反応性アクリル系配向膜は、側鎖に光反応性官能基を有するアクリル系モノマーに由来する構成単位を含む光反応性アクリル系ポリマーを含むものであってもよい。
前記走査アンテナにおいて、前記液晶層中の液晶化合物は、Ｆ基、Ｃｌ基、Ｂｒ基、ＳＣＮ基、ＮＣＳ基、ＣＮ基、ＯＣＮ基、ＮＣＯ基、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基及びＳＦ５基からなる群より選ばれる少なくとも１つの官能基を末端に備えるものであってもよい。
前記走査アンテナにおいて、前記液晶層中の液晶化合物は、炭素−炭素三重結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）−、及び−Ｏ−からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合を有するものであってもよい。
前記走査アンテナにおいて、前記パッチ電極及び／又は前記スロット電極は、銅からなるものであってもよい。
前記走査アンテナにおいて、前記液晶層を取り囲みつつ前記ＴＦＴ基板及び前記スロット基板にそれぞれ接着する形で、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に介在されるシール材を備え、前記シール材は、前記液晶層側と外側とを貫通する孔部からなり、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に、真空注入法で前記液晶層を構成する液晶化合物を注入する際に利用される液晶注入口を有し、前記液晶注入口を封止する封止部を備えるものであってもよい。
また、本発明に係る走査アンテナの製造方法は、前記何れか１つに記載の走査アンテナの製造方法であって、前記液晶層が真空注入法を用いて形成される。
（発明の効果）
本発明によれば、好適な配向膜材料を備えた走査アンテナ、及び前記走査アンテナの製造方法を提供することができる。
本発明によれば、好適な配向膜材料を備えた走査アンテナ、及び前記走査アンテナの製造方法を提供することができる。
〔実施形態１〕
（走査アンテナの基本構造）
走査アンテナは、ビーム方向を変更可能なビーム走査機能を備えており、液晶材料の大きな誘電率Ｍ（εＭ）の異方性（複屈折率）を利用した複数のアンテナ単位を備えた構造を有する。走査アンテナは、各アンテナ単位の液晶層に印加する電圧を制御し、各アンテナ単位の液晶層の実効的な誘電率Ｍ（εＭ）を変化させることで、静電容量の異なる複数のアンテナ単位で２次元的なパターンを形成する。なお、液晶材料の誘電率は周波数分散を有するため、本明細書では、マイクロ波の周波数帯における誘電率を、特に「誘電率Ｍ（εＭ）」と表記する。
（走査アンテナの基本構造）
走査アンテナは、ビーム方向を変更可能なビーム走査機能を備えており、液晶材料の大きな誘電率Ｍ（εＭ）の異方性（複屈折率）を利用した複数のアンテナ単位を備えた構造を有する。走査アンテナは、各アンテナ単位の液晶層に印加する電圧を制御し、各アンテナ単位の液晶層の実効的な誘電率Ｍ（εＭ）を変化させることで、静電容量の異なる複数のアンテナ単位で２次元的なパターンを形成する。なお、液晶材料の誘電率は周波数分散を有するため、本明細書では、マイクロ波の周波数帯における誘電率を、特に「誘電率Ｍ（εＭ）」と表記する。
走査アンテナから出射される、又は走査アンテナによって受信される電磁波（例えば、マイクロ波）には、各アンテナ単位の静電容量に応じた位相差が与えられ、静電容量の異なる複数のアンテナ単位によって形成された２次元的なパターンに応じて、特定の方向に強い指向性を有することになる（ビーム走査）。例えば、走査アンテナから出射される電磁波は、入力電磁波が各アンテナ単位に入射し、各アンテナ単位で散乱された結果得られる球面波を、各アンテナ単位によって与えられる位相差を考慮して積分することによって得られる。
ここで、本発明の一実施形態に係る走査アンテナの基本構造を、図１等を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１に係る走査アンテナ１０００の一部を模式的に表した断面図である。本実施形態の走査アンテナ１０００は、スロット５７が同心円状に配列されたラジアルインラインスロットアンテナである。図１には、同心円状に配列されたスロットの中心近傍に設けられた給電ピン７２から半径方向に沿った断面の一部が模式的に示されている。なお、他の実施形態では、スロットの配列が公知の種々の配列（例えば、螺旋状、マトリクス状）であってもよい。
走査アンテナ１０００は、主として、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１と、これらの間に配される液晶層ＬＣと、反射導電板６５とを備えている。走査アンテナ１０００は、ＴＦＴ基板１０１側からマイクロ波を送受信する構成となっている。ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１は、液晶層ＬＣを挟んで互いに対向する形で配置されている。
ＴＦＴ基板１０１は、ガラス基板等の誘電体基板（第１誘電体基板の一例）１と、誘電体基板１の液晶層ＬＣ側に形成された複数のパッチ電極１５及び複数のＴＦＴ（thin film transistor）１０と、液晶層ＬＣ側の最表面に形成された配向膜Ｍ１とを備えている。各ＴＦＴ１０には、図１で図示されないゲートバスライン及びソースバスラインが接続されている。
スロット基板２０１は、ガラス基板等の誘電体基板（第２誘電体基板の一例）５１と、誘電体基板５１の液晶層ＬＣ側に形成されたスロット電極５５と、液晶層ＬＣ側の最表面に形成された配向膜Ｍ２とを備えている。スロット電極５５は、複数のスロット５７を備えている。
ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に使用される誘電体基板１，５１としては、マイクロ波に対する誘電損失が小さいことが好ましく、ガラス基板以外にプラスチック基板を利用することができる。誘電体基板１，５１の厚みは、特に制限はないが、例えば、４００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。なお、誘電体基板１，５１の厚みの下限は、特に制限はなく、製造プロセス等において耐え得る強度を備えるものであればよい。
反射導電板６５は、スロット基板２０１に対して空気層５４を介して対向する形で配されている。なお、他の実施形態においては、空気層５４に代えて、マイクロ波に対する誘電率Ｍが小さい誘電体（例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）で形成される層を用いてもよい。本実施形態の走査アンテナ１０００において、スロット電極５５と、反射導電板６５と、これらの間の誘電体基板５１及び空気層５４が導波路３０１として機能する。
パッチ電極１５と、スロット５７を含むスロット電極５５の部分（以下、「スロット電極単位５７Ｕ」と称する場合がある）と、これらの間の液晶層ＬＣとがアンテナ単位Ｕを構成する。各々おアンテナ単位Ｕにおいて、１つの島状のパッチ電極１５が、１つの孔状のスロット５７（スロット電極単位５７Ｕ）と対向するように液晶層ＬＣを介して対向しており、それぞれ液晶容量が構成される。本実施形態の走査アンテナ１０００では、複数のアンテナ単位Ｕが同心円状に配列されている。なお、アンテナ単位Ｕは、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量を備えている。
スロット電極５５は、各スロット電極単位５７Ｕにおいてアンテナ単位Ｕを構成すると共に、導波路３０１の壁としても機能する。そのためスロット電極５５には、マイクロ波の透過を抑制する機能が必要であり、比較的厚みのある金属層から構成される。このような金属層としては、例えば、Ｃｕ層、Ａｌ層等が挙げられる。例えば、１０ＧＨｚのマイクロ波を１／１５０まで低減するためには、Ｃｕ層の厚みは３．３μｍ以上に設定され、Ａｌ層の厚みは４．０μｍ以上に設定される。また、３０ＧＨｚのマイクロ波を１／１５０まで低減するためには、Ｃｕ層の厚みは１．９μｍ以上に設定され、Ａｌ層の厚みは２．３μｍ以上に設定される。スロット電極５５を構成する金属層の厚みの上限については、特に制限はないものの、後述するように配向膜Ｍ２の形成を考慮すると、薄ければ薄い方が好ましいと言える。なお、金属層として、Ｃｕ層を用いると、Ａｌ層よりも薄くできるという利点を有する。スロット電極５５の形成方法としては、従来の液晶表示装置の技術で利用される薄膜堆積法や、金属箔（例えば、Ｃｕ箔、Ａｌ箔）を基板上に貼り付ける等の他の方法が用いられてもよい。金属層の厚みは、例えば、２μｍ以上３０μｍ以下に設定される。また、薄膜堆積法を用いて金属層を形成する場合、金属層の厚みは例えば、５μｍ以下に設定される。反射導電板６５は、例えば厚みが数ｍｍのアルミニウム板、銅板等を用いることができる。
パッチ電極１５は、スロット電極５５のように導波路３０１を構成するものではないため、スロット電極５５よりも厚みの小さい金属層によって構成される。なお、スロット電極５５のスロット５７付近の自由電子の振動がパッチ電極１５内の自由電子の振動を誘起する際に熱に変わるロスを避けるために、抵抗が低い方が好ましい。量産性等の観点からは、Ｃｕ層よりもＡｌ層を用いることが好ましく、Ａｌ層の厚みは例えば、０．５μｍ以上２μｍ以下が好ましい。
アンテナ単位Ｕの配列ピッチは、特許文献１に記載されているように、マイクロ波の波長をλとすると、例えば、λ／４以下、及び／又はλ／５以下に設定される。波長λは、例えば２５ｍｍであり、その場合の配列ピッチは、例えば、６．２５ｍｍ以下、及び／又は５ｍｍ以下に設定される。
走査アンテナ１０００は、アンテナ単位Ｕが有する液晶容量の静電容量値を変化させることによって、各パッチ電極１５から励振（再輻射）されるマイクロ波の位相を変化させる。したがって、液晶層ＬＣとしては、マイクロ波に対する誘電率Ｍ（εＭ）の異方性（ΔεＭ）が大きいことが好ましく、またｔａｎδＭ（マイクロ波に対する誘電正接）は小さいことが好ましい。例えば、M. Wittek et al., SID 2015 DIGESTpp.824-826に記載のΔεＭが４以上で、ｔａｎδＭが０．０２以下（いずれも１９Ｇｚの値）を好適に用いることができる。この他、九鬼、高分子５５巻８月号pp.599-602(2006)に記載のΔεＭが０．４以上、ｔａｎδＭが０．０４以下の液晶材料を用いることができる。
液晶材料の誘電率は一般的に周波数分散を有するものの、マイクロ波に対する誘電異方性ΔεＭは、可視光に対する屈折率異方性Δｎと正の相関がある。そのため、マイクロ波に対するアンテナ単位用の液晶材料は、可視光に対する屈折率異方性Δｎが大きい材料が好ましいと言える。ここで５５０ｎｍの光に対するΔｎ（複屈折率）を指標に用いると、Δｎが０．３以上、好ましくは０．４以上のネマチック液晶が、マイクロ波に対するアンテナ単位用に用いられる。Δｎの上限は特に制限はない。液晶層ＬＣの厚みは、例えば、１μｍ以上５００μｍ以下に設定される。
図２は、走査アンテナ１０００が備えるＴＦＴ基板１０１を模式的に表した平面図で
あり、図３は、走査アンテナ１０００が備えるスロット基板２０１を模式的に表した平面図である。なお、アンテナ単位Ｕに対応するＴＦＴ基板１０１の領域、及びスロット基板２０１の領域を、説明の便宜上、共に「アンテナ単位領域」と称し、アンテナ単位と同じ参照符号を、それらの参照符号とする。また、図２及び図３に示されるように、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１において、２次元的に配列された複数のアンテナ単位領域Ｕによって画定される領域を「送受信領域Ｒ１」と称し、送受信領域Ｒ１以外の領域を「非送受信領域Ｒ２」と称する。非送受信領域Ｒ２には、端子部、駆動回路等が配設されている。
あり、図３は、走査アンテナ１０００が備えるスロット基板２０１を模式的に表した平面図である。なお、アンテナ単位Ｕに対応するＴＦＴ基板１０１の領域、及びスロット基板２０１の領域を、説明の便宜上、共に「アンテナ単位領域」と称し、アンテナ単位と同じ参照符号を、それらの参照符号とする。また、図２及び図３に示されるように、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１において、２次元的に配列された複数のアンテナ単位領域Ｕによって画定される領域を「送受信領域Ｒ１」と称し、送受信領域Ｒ１以外の領域を「非送受信領域Ｒ２」と称する。非送受信領域Ｒ２には、端子部、駆動回路等が配設されている。
送受信領域Ｒ１は、平面視した際、円環状をなしている。非送受信領域Ｒ２は、送受信領域Ｒ１の中心部に位置する第１非送受信領域Ｒ２ａと、送受信領域Ｒ１の周縁に配される第２非送受信領域Ｒ２ｂとを含んでいる。送受信領域Ｒ１の外径は、例えば２００ｍｍ以上１，５００ｍｍ以下であり、通信量等に応じて適宜、設定される。
ＴＦＴ基板１０１の送受信領域Ｒ１には、誘導体基板１に支持された複数のゲートバスラインＧＬ及び複数のソースバスラインＳＬが設けられており、これらの配線を利用して各アンテナ単位領域Ｕの駆動が制御される。各々のアンテナ単位領域Ｕは、ＴＦＴ１０と、ＴＦＴ１０に電気的に接続されたパッチ電極１５とを含んでいる。ＴＦＴ１０のソース電極はソースバスラインＳＬに電気的に接続され、ゲート電極はゲートバスラインＧＬに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ１０のドレイン電極は、パッチ電極１５と電気的に接続されている。
非送受信領域Ｒ２（第１非送受信領域Ｒ２ａ、第２非送受信領域Ｒ２ｂ）には、送受信領域Ｒ１を取り囲むようにシール材（不図示）が形成されたシール領域Ｒｓが配設されている。シール材は、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１を互いに接着させると共に、これらの基板１０１，２０１間で液晶材料（液晶層ＬＣ）を封止する機能等を有する。
非送受信領域Ｒ２のうち、シール領域Ｒ２の外側には、ゲート端子部ＧＴ、ゲートドライバＧＤ、ソース端子部ＳＴ及びソースドライバＳＤが配設されている。各々のゲートバスラインＧＬは、ゲート端子部ＧＴを介してゲートドライバＧＤに接続されており、また、各々のソースバスラインＳＬは、ソース端子部ＳＴを介してソースドライバＳＤに接続されている。なお、本実施形態では、ソースドライバＳＤ及びゲートドライバＧＤの双方が、ＴＦＴ基板１０１の誘電体基板１上に形成されているが、これらのドライバの一方又は双方は、スロット基板２０１の誘電体基板５１上に形成されてもよい。
また、非送受信領域Ｒ２には複数のトランスファー端子部ＰＴが設けられている。トランスファー端子部ＰＴは、スロット基板２０１のスロット電極５５と電気的に接続されている。本実施形態では、第１非送受信領域Ｒ２ａ及び第２非送受信領域Ｒ２ｂの双方に、トランスファー端子部ＰＴが配設されている。他の実施形態においては、何れか一方の領域のみにトランスファー端子部ＰＴが配設される構成であってもよい。また、本実施形態の場合、トランスファー端子部ＰＴは、シール領域Ｒｓ内に配設されている。そのため、シール材として、導電性粒子（導電性ビーズ）を含有する導電性樹脂が用いられる。
図３に示されるように、スロット基板２０１では、誘電体基板５１上にスロット電極５５が、送受信領域Ｒ１及び非送受信領域Ｒ２に亘って形成されている。なお、図３には、液晶層ＬＣ側から見たスロット基板２０１の表面が示されており、説明の便宜上、最表面に形成されている配向膜Ｍ２が取り除かれている。
スロット基板２０１の送受信領域Ｒ１において、スロット電極５５には複数のスロット５７が配設されている。これらのスロット５７は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕにそれぞれ１つずつ割り当てられている。本実施形態の場合、複数のスロット５７は、ラジアルインラインスロットアンテナを構成するように、互いに概ね直交する方向に延びる一対のスロット５７が同心円状に配置されている。このような一対のスロット５７を有するため、走査アンテナ１０００は、円偏波を送受信することができる。
スロット基板２０１における非送受信領域Ｒ２には、スロット電極５５の端子部ＩＴが複数設けられている。端子部ＩＴは、ＴＦＴ基板１０１のトランスファー端子部ＰＴと電気的に接続される。本実施形態の場合、端子部ＩＴは、シール領域Ｒｓ内に配設されており、上述したように、導電性粒子（導電性ビーズ）を含む導電性樹脂からなるシール材によって対応するトランスファー端子部ＰＴと電気的に接続される。
また、第１非送受信領域Ｒ２ａには、スロット５７がなす同心円の中心に配置する形で、給電ピン７２が設けられている。この給電ピン７２によって、スロット電極５５、反射導電板６５及び誘電体基板５１で構成された導波路３０１にマイクロ波が供給される。なお、給電ピン７２は、給電装置７０に接続されている。なお、給電方式としては、直結給電方式及び電磁結合方式の何れであってもよく、公知の給電構造を採用することができる。
以下、ＴＦＴ基板１０１、スロット基板２０１及び導波路３０１について、詳細に説明する。
＜ＴＦＴ基板１０１の構造＞
図４は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図であり、図５は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した平面図である。図４及び図５には、それぞれ送受信領域Ｒ１の一部の断面構成が示されている。
図４は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図であり、図５は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した平面図である。図４及び図５には、それぞれ送受信領域Ｒ１の一部の断面構成が示されている。
ＴＦＴ基板１０１の各々のアンテナ単位領域Ｕは、誘電体基板（第１誘電体基板）１と、誘電体基板１に支持されたＴＦＴ１０と、ＴＦＴ１０を覆う第１絶縁層１１と、第１絶縁層１１上に形成されＴＦＴ１０に電気的に接続されたパッチ電極１５と、パッチ電極１５を覆う第２絶縁層１７と、第２絶縁層１７を覆う配向膜Ｍ１とをそれぞれ備えている。
ＴＦＴ１０は、ゲート電極３、島状の半導体層５、ゲート電極３と半導体層５との間に配されるゲート絶縁層４、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄを備える。本実施形態のＴＦＴ１０は、ボトムゲート構造を有するチャネルエッチ型である。なお、他の実施形態においては、他の構造のＴＦＴであってもよい。
ゲート電極３は、ゲートバスラインＧＬに電気的に接続されており、ゲートバスラインＧＬから走査信号が供給される。ソース電極７Ｓは、ソースバスラインＳＬに電気的に接続されており、ソースバスラインＳＬからデータ信が供給される。ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬは、同じ導電膜（ゲート用導電膜）から形成されてもよい。また、ソース電極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄ及びソースバスラインＳＬは同じ導電膜（ソース用導電膜）から形成されてもよい。ゲート用導電膜及びソース用導電膜は、例えば、金属膜からなる。なお、ゲート用導電膜を用いて形成された層を「ゲートメタル層」と称し、ソース用導電膜を用いて形成された層を「ソースメタル層」と称する場合がある。
半導体層５は、ゲート絶縁層４を介してゲート電極３と重なるように配置されている。図４に示されるように、半導体層５上に、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄが形成されている。ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄは、それぞれ、半導体層５のうちチャネルが形成される領域（チャネル領域）の両側に対峙する形で配置されている。本実施形態の場合、半導体層５は真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）層かなり、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄはｎ+型アモルファスシリコン（ｎ+−ａ−Ｓｉ）層からなる。なお、他の実施形態においては、半導体層５を、ポリシリコン層、酸化物半導体層等から構成してもよい。
ソース電極７Ｓは、ソースコンタクト層６Ｓに接するように設けられ、ソースコンタクト層６Ｓを介して半導体層５に接続されている。ドレイン電極７Ｄは、ドレインコンタクト層６Ｄに接するように設けられ、ドレインコンタクト層６Ｄを介して半導体層５に接続されている。
第１絶縁層１１は、ＴＦＴ１０のドレイン電極７Ｄに達するコンタクトホールＣＨ１を備えている。
パッチ電極１５は、第１絶縁層１１上及びコンタクトホールＣＨ１内に設けられており、コンタクトホールＣＨ１内でドレイン電極７Ｄと接している。パッチ電極１５は、主として、金属層から構成される。なお、パッチ電極１５は、金属層のみから形成された金属電極であってもよい。パッチ電極１５の材料は、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄと同じであってもよい。パッチ電極１５における金属層の厚み（パッチ電極１５が金属電極の場合は、パッチ電極１５の厚み）は、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの厚みと同じであってもよいが、それらよりも大きい方が好ましい。パッチ電極１５の厚みが大きいと、電磁波の透過率が低く抑えられ、パッチ電極のシート抵抗が低減し、パッチ電極内の自由電子の振動が熱に変わるロスが低減する。
また、ゲートバスラインＧＬと同じ導電膜を用いて、ＣＳバスラインＣＬが設けられてもよい。ＣＳバスラインＣＬは、ゲート絶縁層４を介してドレイン電極７Ｄ（又はドレイン電極７Ｄの延長部分）と重なるように配置され、ゲート絶縁層４を誘電体層とする補助容量ＣＳを構成してもよい。
本実施形態では、ソースメタル層とは異なる層内にパッチ電極１５が形成されている。そのため、ソースメタル層の厚みとパッチ電極１５の厚みとを互いに独立して制御できる構成となっている。
パッチ電極１５は、主層としてＣｕ層又はＡｌ層を含んでもよい。走査アンテナの性能はパッチ電極１５の電気抵抗と相関があり、主層の厚みは、所望の抵抗が得られるように設定される。パッチ電極１５は、電子の振動を阻害しない程度に低抵抗であることが好ましい。パッチ電極１５における金属層の厚みは、Ａｌ層で形成する場合、例えば０．５μｍ以上に設定される。
配向膜Ｍ１は、アクリル系樹脂からなる。配向膜Ｍ１の詳細は後述する。
ＴＦＴ基板１０１は、例えば、以下に示される方法で製造される。先ず、誘電体基板１を用意する。誘導体基板１としては、例えば、ガラス基板、耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。そのような誘電体基板１上に、ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬを含むゲートメタル層を形成する。
ゲート電極３は、ゲートバスラインＧＬと一体的に形成され得る。ここでは、誘電体基板１上に、スパッタ法等によって、ゲート用導電膜（厚み：例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）を形成する。次いで、ゲート用導電膜をパターニングすることによって、ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬが形成される。ゲート用導電膜の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ゲート用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば２００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜を形成する。
次いで、ゲートメタル層を覆うようにゲート絶縁層４を形成する。ゲート絶縁層４は、ＣＶＤ法等によって形成され得る。ゲート絶縁層４としては、酸化珪素（ＳｉＯ２）層、 窒化珪素（ＳｉＮｘ）層、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）層、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）層等を適宜用いることができる。ゲート絶縁層４は積層構造を有していてもよい。ここでは、ゲート絶縁層４として、ＳｉＮｘ層（厚み：例えば４１０ｎｍ）を形成する。
次いで、ゲート絶縁層４上に半導体層５及びコンタクト層を形成する。ここでは、真性アモルファスシリコン膜（厚み：例えば１２５ｎｍ）及びｎ+型アモルファスシリコン膜（厚み：例えば６５ｎｍ）をこの順で形成し、パターニングすることにより、島状の半導体層５及びコンタクト層を得る。なお、半導体層５に用いる半導体膜はアモルファスシリコン膜に限定されない。例えば、半導体層５として酸化物半導体層を形成してもよい。この場合には、半導体層５とソース・ドレイン電極との間にコンタクト層を設けなくてもよい。
次いで、ゲート絶縁層４上及びコンタクト層上にソース用導電膜（厚み：例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）を形成し、これをパターニングすることによって、ソース電極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄ及びソースバスラインＳＬを含むソースメタル層を形成する。このとき、コンタクト層もエッチングされ、互いに分離されたソースコンタクト層６Ｓとドレインコンタクト層６Ｄとが形成される。
ソース用導電膜の材料は特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属またはその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ソース用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば３０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば２００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜を形成する。
ここでは、例えば、スパッタ法でソース用導電膜を形成し、ウェットエッチングによりソース用導電膜のパターニング（ソース・ドレイン分離）を行う。この後、例えばドライエッチングにより、コンタクト層のうち、半導体層５のチャネル領域となる領域上に位置する部分を除去してギャップ部を形成し、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄとに分離する。このとき、ギャップ部において、半導体層５の表面近傍もエッチングされる（オーバーエッチング）。
次に、ＴＦＴ１０を覆うように第１絶縁層１１を形成する。この例では、第１絶縁層１１は、半導体層５のチャネル領域と接するように配置される。また、公知のフォトリソグラフィ技術により、第１絶縁層１１に、ドレイン電極７Ｄに達するコンタクトホールＣＨ１を形成する。
第１絶縁層１１は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等の無機絶縁層であってもよい。ここでは、第１絶縁層１１として、例えばＣＶＤ法により、厚みが例えば３３０ｎｍのＳｉＮｘ層を形成する。
次いで、第１絶縁層１１上及びコンタクトホールＣＨ１内にパッチ用導電膜を形成し、これをパターニングする。これにより、送受信領域Ｒ１にパッチ電極１５を形成する。なお、非送受信領域Ｒ２には、パッチ電極１５と同じ導電膜（パッチ用導電膜）からなるパッチ接続部を形成する。パッチ電極１５は、コンタクトホールＣＨ１内でドレイン電極７Ｄと接する。
パッチ用導電膜の材料としては、ゲート用導電膜又はソース用導電膜と同様の材料が用いられ得る。ただし、パッチ用導電膜は、ゲート用導電膜及びソース用導電膜よりも厚くなるように設定されることがこのましい。パッチ用導電膜の好適な厚さは、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下である。これよりも薄いと、電磁波の透過率が３０％程度となり、シート抵抗が０．０３Ω／ｓｑ以上となり、ロスが大きくなるという問題が生じる可能性があり、厚いとスロット５７のパターニング性が悪化するという問題が生じる可能性がある。
ここでは、パッチ用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば１０００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜（ＭｏＮ／Ａｌ／ＭｏＮ）を形成する。
次いで、パッチ電極１５及び第１絶縁層１１上に第２絶縁層（厚み：例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下）１７を形成する。第２絶縁層１７としては、特に限定されず、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ； ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等を適宜用いることができる。ここでは、第２絶縁層１７として、例えば厚さ２００ｎｍのＳｉＮｘ層を形成する。
この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、無機絶縁膜（第２絶縁層１７、第１絶縁層１１及びゲート絶縁層４）を一括してエッチングする。エッチングでは、パッチ電極１５、ソースバスラインＳＬ及びゲートバスラインＧＬはエッチストップとして機能する。これにより、第２絶縁層１７、第１絶縁層１１及びゲート絶縁層４にゲートバスラインＧＬに達する第２のコンタクトホールが形成され、第２絶縁層１７及び第１絶縁層１１に、ソースバスラインＳＬに達する第３のコンタクトホールが形成される。また、第２絶縁層１７に、上述したパッチ接続部に達する第４のコンタクトホールが形成される。
次に、第２絶縁層１７上、第２のコンタクトホール、第３のコンタクトホール、第４のコンタクトホール内に、例えばスパッタ法により導電膜（厚み：５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下）を形成する。導電膜として、例えばＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）膜、ＩＺＯ膜、ＺｎＯ膜（酸化亜鉛膜）等の透明導電膜を用いることができる。ここでは、導電膜として、厚みが例えば１００ｎｍのＩＴＯ膜を用いる。
次いで、上記透明導電膜をパターニングすることにより、ゲート端子用上部接続部、ソース端子用上部接続部及びトランスファー端子用上部接続部を形成する。ゲート端子用上部接続部、ソース端子用上部接続部及びトランスファー端子用上部接続部は、各端子部で露出した電極又は配線を保護するために用いられる。このようにして、ゲート端子部ＧＴ、ソース端子部ＳＴ及びトランスファー端子部ＰＴが得られる。
次いで、第２絶縁膜１７等を覆う形で、配向膜Ｍ１が形成される。配向膜Ｍ１の詳細は後述する。このようにして、ＴＦＴ基板１０１を製造することがでる。
＜スロット基板２０１の構造＞
次いで、スロット基板２０１の構造をより具体的に説明する。図６は、スロット基板２０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図である。
次いで、スロット基板２０１の構造をより具体的に説明する。図６は、スロット基板２０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図である。
スロット基板２０１は、主として、誘電体基板（第２誘電体基板）５１と、誘電体基板５１の一方の板面（液晶層側を向く板面、ＴＦＴ基板１０１側を向く板面）５１ａ上に形成されたスロット電極５５と、スロット電極５５を覆う第３絶縁層５８と、第３絶縁層５８を覆う配向膜Ｍ２とを備える。
スロット基板２０１の送受信領域Ｒ１において、スロット電極５５には複数のスロット５７が形成されている（図３参照）。スロット５７はスロット電極５５を貫通する開口（溝部）である。この例では、各アンテナ単位領域Ｕに１個のスロット５７が割り当てられている。
スロット電極５５は、Ｃｕ層、Ａｌ層等の主層５５Ｍを含んでいる。スロット電極５５は、主層５５Ｍと、それを挟むように配置された上層５５Ｕ及び下層５５Ｌとを含む積層構造を有していてもよい。主層５５Ｍの厚みは、材料に応じて表皮効果を考慮して設定され、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。主層５５Ｍの厚みは、典型的には上層５５Ｕ及び下層５５Ｌの厚さよりも大きく設定される。
この例では、主層５５ＭはＣｕ層からなり、上層５５Ｕ及び下層５５ＬはＴｉ層からなる。主層５５Ｍと誘電体基板５１との間に下層５５Ｌを配置することにより、スロット電極５５と誘電体基板５１との密着性を向上させることができる。また、上層５５Ｕを設けることにより、主層５５Ｍ（例えばＣｕ層）の腐食を抑制できる。
第３絶縁層５８は、スロット電極５５上及びスロット５７内に形成されている。第３絶縁層５２の材料としては、特に限定されないが、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪 素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等が適宜用いられる。
配向膜Ｍ２は、ＴＦＴ基板１０１の配向膜Ｍ１と同様、アクリル系樹脂からなる。配向膜Ｍ２の詳細は後述する。
なお、スロット基板２０１の非送受信領域Ｒ２には、端子部ＩＴが設けられている（図３参照）。端子部ＩＴは、スロット電極５５の一部と、スロット電極５５の一部を覆う第３絶縁層５８と、上部接続部とを備える。第３絶縁層５８は、スロット電極５５の一部に達する開口（コンタクトホール）を有している。上部接続部は、前記開口内でスロット電極５５の一部に接している。本実施形態において、端子部ＩＴは、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜等の導電層からなり、シール領域Ｒｓ内に配置され、導電性粒子（例えばＡｕビーズ等の導電性ビーズ）を含有するシール樹脂によって、ＴＦＴ基板１０１におけるトランスファー端子部ＰＴと接続される。
スロット基板２０１は、例えば、以下に示される方法で製造される。先ず、誘電体基板５１を用意する。誘電体基板５１としては、ガラス基板、樹脂基板等の電磁波に対する透過率の高い（誘電率εＭ及び誘電損失ｔａｎδＭが小さい）基板を用いることができる。誘電体基板５１は電磁波の減衰を抑制するために厚みが薄い方が好ましい。例えば、ガラス基板の表面に後述するプロセスでスロット電極５５等の構成要素を形成した後、ガラス基板を裏面側から薄板化してもよい。これにより、ガラス基板の厚みを例えば５００μｍ以下に設定できる。なお、一般的にはガラスよりも樹脂の方が誘電率εＭ及び誘電損失ｔａｎδＭが小さい。誘電体基板５１が樹脂基板からなる場合、その厚みは、例えば３μｍ以上３００μｍ以下である。樹脂基材の材料としては、ポリイミド等が用いられる。
誘電体基板５１上に金属膜を形成し、これをパターニングすることによって、複数のスロット５７を有するスロット電極５５が得られる。金属膜としては、厚みが２μｍ以上５μｍ以下のＣｕ膜（又はＡｌ膜）が用いられてもよい。ここでは、Ｔｉ膜、Ｃｕ膜及びＴｉ膜をこの順で積層した積層膜を用いる。
次いで、スロット電極５５上及びスロット５７内に第３絶縁層（厚み：例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下）５８を形成する。ここでの第３絶縁層５２は、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜からなる。
その後、非送受信領域Ｒ２において、第３絶縁層５８に、スロット電極５５の一部に達する開口（コンタクトホール）を形成する。
次いで、第３絶縁層５８上、及び第３絶縁層５８の上記開口内に透明導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、開口内でスロット電極５５の一部と接する上部接続部が形成され、ＴＦＴ基板１０１のトランスファー端子部ＰＴと接続させるための端子部ＩＴが得られる。
その後、第３絶縁層５８を覆うように配向膜Ｍ２が形成される。配向膜Ｍ２の詳細は後述する。このようにして、スロット基板２０１を製造することがでる。
＜導波路３０１の構成＞
導波路３０１は、反射導電板６５が誘電体基板５１を介してスロット電極５５と対向する形で構成されている。反射導電板６５は、誘電体基板５１の裏面と、空気層５４を介する形で対向するように配設される。反射導電板６５は、導波路３０１の壁を構成するので、表皮深さの３倍以上、好ましくは５倍以上の厚みを有することが好ましい。反射導電板６５は、例えば、削り出しによって作製され厚みが数ｍｍのアルミニウム板、銅板等を用いることができる。
導波路３０１は、反射導電板６５が誘電体基板５１を介してスロット電極５５と対向する形で構成されている。反射導電板６５は、誘電体基板５１の裏面と、空気層５４を介する形で対向するように配設される。反射導電板６５は、導波路３０１の壁を構成するので、表皮深さの３倍以上、好ましくは５倍以上の厚みを有することが好ましい。反射導電板６５は、例えば、削り出しによって作製され厚みが数ｍｍのアルミニウム板、銅板等を用いることができる。
例えば、走査アンテナ１０００が発信する際、導波路３０１は、同心円状に並ぶ複数のアンテナ単位Ｕの中心に配置された給電ピン７２より供給されるマイクロ波を、外側に向けて放射状に広げるように導く。マイクロ波が導波路３０１を移動する際に各アンテナ単位Ｕの各スロット５７で断ち切られることで、所謂スロットアンテナの原理により電界が発生し、その電界の作用により、スロット電極５５に電荷が誘起される（つまり、マイクロ波がスロット電極５５内の自由電子の振動に変換される）。各アンテナ単位Ｕにおいて、液晶の配向制御を通して液晶容量の静電容量値を変化させることで、パッチ電極１５に誘起される自由電子の振動の位相が制御される。パッチ電極１５に電荷が誘起されると電界が発生し（つまり、スロット電極５５内の自由電子の振動が、パッチ電極１５内の自由電子の振動へ移動し）、各アンテナ単位Ｕのパッチ電極１５からＴＦＴ基板１０１の外側に向かってマイクロ波（電波）が発振される。各アンテナ単位Ｕから発振される位相の異なったマイクロ波（電波）が足し合わせられることで、ビームの方位角が制御される。
なお、他の実施形態においては、導波路を上層と下層とに分かれた２層構造としてもよい。この場合、給電ピンより供給されるマイクロ波は、先ず下層内を中心から外側に向けて放射状に広がるように移動し、その後、下層の外壁部分で上層に立ち上がって上層を外側から中心に集まるように移動する。このような２層構造とすることで、各アンテナ単位Ｕにマイクロ波を均一に行き渡らせ易くなる。
＜配向膜Ｍ１，Ｍ２＞
本実施形態のＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に利用される配向膜Ｍ１，Ｍ２（以下、それらをまとめて「配向膜Ｍ」と表記する場合がある）は、アクリル系樹脂（アクリル系ポリマー）を材料とする高分子膜（アクリル系配向膜）からなる。
本実施形態のＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に利用される配向膜Ｍ１，Ｍ２（以下、それらをまとめて「配向膜Ｍ」と表記する場合がある）は、アクリル系樹脂（アクリル系ポリマー）を材料とする高分子膜（アクリル系配向膜）からなる。
アクリル系ポリマーを主材料とする配向膜Ｍは、例えばポリイミド系（ポリアミック酸系）の配向膜と比べて、吸湿性が極めて低い。そのため、走査アンテナの各基板（ＴＦＴ基板１０１、スロット基板２０１）のような、大きな段差構造（凹凸構造）を備える基板の配向膜としては、アクリル系ポリマーを主材料とする配向膜Ｍが好適である。
配向膜Ｍに利用されるアクリル系ポリマーは、アルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレート（以下、単に「アルキル（メタ）アクリレート」と称する）、及び／又は光反応性の官能基を有する（メタ）アクリレート（以下、単に「光反応性（メタ）アクリレート」と称する）を含むモノマー組成物の重合体からなる。なお、本願明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」及び／又は「メタクリル」（「アクリル」及び「メタクリル」のうち、何れか一方又は両方）を意味する。
アルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、下記化学式（１）で表される化合物を好適に用いることができる。
上記式（１）中のＲ１は、水素原子又はメチル基である。また、Ｒ２は、炭素数が１〜１８の直線状又は分岐鎖状のアルキル基である。なお、Ｒ２としては、炭素数が１〜１０の直線状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数が１〜８の直直状又は分岐鎖状のアルキル基がより好ましい。
なお、アルキル（メタ）アクリレートの具体例としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｓ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ウンデシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート（ラウリル（メタ）アクリレート）、トリデシル（メタ）アクリレート、テトラデシル（メタ）アクリレート、ペンタデシル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ヘプタデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート（ステアリル（メタ）アクリレート）、イソステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上組み合わせて用いられてもよい。
また、光反応性（メタ）アクリレートとしては、例えば、下記化学式（２）で表される化合物を好適に用いることができる。
上記（２）式中のＲ３は、水素原子又はメチル基である。また、Ｒ４は、スペーサ部であり、単結合又は２価の有機基である。Ｒ４は、必須ではなく無くてもよい。Ｒ５は、修飾基であり、１価の有機基、又は水素原子である。なお、Ｒ４としては、炭素数１〜１２のアルキル基が好ましく、Ｒ５としては、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、又はフェニル基の何れかが好ましい。光反応性（メタ）アクリレートは、紫外線等の所定の光を受けると反応し、構造が変化する。
アクリル系ポリマーが、上記化学式（２）等で示される光反応性（メタ）アクリレートに由来する構成単位を含む場合、そのようなアクリル系ポリマーからなる配向膜Ｍは、光配向膜（アクリル系光配向膜）として利用することができる。このような光配向膜（アクリル系配向膜）は、所定の光（例えば、直線偏光紫外線）が特定の方向から照射（光配向処理）されると、液晶層ＬＣ中の液晶化合物を、特定の方向に配向させる機能を発現する。このように光配向膜（アクリル系配向膜）が、側鎖に光反応性官能基を有するアクリル系モノマーに由来する構成単位を含む光反応性アクリル系ポリマーを含んでもよい。
上記アクリル系ポリマーは、上記モノマー（アルキル（メタ）アクリレート、光反応性（メタ）アクリレート）に由来する構成単位以外に、他のモノマーに由来する構成単位を含んでもよい。
他のモノマーとしては、例えば、液晶化合物のチルト角を制御すること等を目的として、非光反応性の垂直性側鎖を含む（メタ）アクリレートや、信頼性を改善すること等を目的として、非光反応性の熱架橋性側鎖を含む（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記アクリル系ポリマーは、公知乃至慣用の重合方法により上記モノマー組成物を重合することで調製される。アクリル系ポリマーの重合方法としては、例えば、溶液重合方法、乳化重合方法、塊状重合方法や紫外線照射による重合方法等が挙げられる。なお、アクリル系ポリマーの重合に際しては、重合開始剤、連鎖移動剤、乳化剤、溶剤等それぞれの重合方法に応じた適宜な成分が、公知乃至慣用のものの中から適宜選択して使用される。
アクリル系ポリマーの重量平均分子量は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はない。また、アクリル系ポリマーを溶解させる溶媒としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はない。
配向膜Ｍに利用される好適なアクリル系ポリマーとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。
また、配向膜Ｍには、本発明の目的を損なわない限り、上記アクリル系ポリマー以外に、他の樹脂成分が含まれてもよい。
上記ポリアクリル系ポリマーを含む配向膜Ｍの形成方法としては、特に制限はなく、公知の成膜方法を適用できる。例えば、上記アクリル系ポリマーを所定の溶媒に溶解されてなる配向膜溶液が、塗布対象物であるＴＦＴ基板１０１等の表面に、公知の塗工方法（例えば、スピンコーター等）を利用して塗工される。塗工後の塗膜は、溶媒の除去等を目的として、適宜、加熱される。加熱後の塗膜（配向膜）には、適宜、配向処理が施される。
配向膜Ｍに対する配向処理としては、ラビング処理を行ってもよいし、配向膜Ｍが光配向膜の場合は、所定の方向から光（例えば、直線偏光紫外線）を照射する光配向処理を行ってもよい。
配向膜Ｍの厚みは、特に制限はなく、必要に応じて適宜、設定される。
ここで、図７を参照しつつ、配向膜Ｍの厚みが大きくなり易い部分等について説明する。図７は、走査アンテナ１０００のアンテナ単位Ｕを構成するＴＦＴ基板１０１、液晶層ＬＣ及びスロット基板２０１を模式的に表した断面図である。図７に示されるように、アンテナ単位Ｕでは、ＴＦＴ基板１０１の島状のパッチ電極１５と、スロット基板２０１のスロット電極５５が備える孔状（溝状）のスロット５７（スロット電極単位５７Ｕ）とが液晶層ＬＣを挟む形で対向している。なお、本明細書において、アンテナ単位Ｕは、１つのパッチ電極１５と、そのパッチ電極１５と対応する少なくとも１つのスロット５７が配置されたスロット電極５５（スロット電極単位５７Ｕ）とを含む構造からなる。
ＴＦＴ基板１０１の液晶層ＬＣ側は、第１絶縁層１１の表面からパッチ電極１５が凸状に高く盛り上がった状態となっている。また、隣り合ったパッチ電極１５の間は、凹状に深く窪んだ状態となっている。このように、ＴＦＴ基板１０１の液晶層ＬＣ側の表面には、主としてパッチ電極１５に由来する大きな段差構造（凹凸構造）が形成されている。
また、スロット基板２０１の液晶層ＬＣ側は、スロット電極５５に形成されたスロット５７が誘電体基板５１側に深く窪んだ状態となっている。なお、スロット５７を取り囲む部分のスロット電極５５は、誘電体基板５１の表面から高く盛り上がった状態となっているとも言える。このように、スロット基板２０１の液晶層ＬＣ側の表面には、主としてスロット電極５５（スロット５７）に由来する大きな段差構造（凹凸構造）が形成されている。
このように大きな段差構造（凹凸構造）を備えたＴＦＴ基板１０１では、パッチ電極１５の凸状に盛り上がった周縁部付近（図７中で符号Ｓ１、Ｓ２で示される部分）で、製造過程において配向膜Ｍ１が溜まり易く、配向膜Ｍ１の厚みが大きくなり易い。また、スロット基板２０１では、凹状に窪んだスロット５７内（図７中で符号３で示される部分）で、製造過程において配向膜Ｍ２が溜まり易く、配向膜Ｍ２の厚みが大きくなり易い。
しかしながら、本実施形態では、配向膜Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）として、アクリル系ポリマーを主材料とする高分子膜を利用するため、上記のように、配向膜Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の厚みが部分的に大きくなったとしても、配向膜Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の吸湿性は極めて低いため、液晶層ＬＣ中に気泡が溜まることが抑制される。
＜液晶層ＬＣ＞
本実施形態の液晶層ＬＣを構成する液晶材料（液晶化合物）としては、極性の大きなものを用いることが好ましい。例えば、液晶化合物の末端に、ハロゲン基（Ｆ基、Ｃｌ基、Ｂｒ基）、ＳＣＮ基、ＮＣＳ基、ＣＮ基、ＯＣＮ基、ＮＣＯ基、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、及びＳＦ５基からなる群より選ばれる少なくとも１つの官能基を有するものが好ましい。また、液晶化合物中に、炭素−炭素三重結合（アセチレン結合）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）−、及び−Ｏ−からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合を有するものが好ましい。このような結合を含んでいると更に極性が大きくなるため好ましい。
本実施形態の液晶層ＬＣを構成する液晶材料（液晶化合物）としては、極性の大きなものを用いることが好ましい。例えば、液晶化合物の末端に、ハロゲン基（Ｆ基、Ｃｌ基、Ｂｒ基）、ＳＣＮ基、ＮＣＳ基、ＣＮ基、ＯＣＮ基、ＮＣＯ基、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、及びＳＦ５基からなる群より選ばれる少なくとも１つの官能基を有するものが好ましい。また、液晶化合物中に、炭素−炭素三重結合（アセチレン結合）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）−、及び−Ｏ−からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合を有するものが好ましい。このような結合を含んでいると更に極性が大きくなるため好ましい。
以上のような液晶化合物は、マイクロ波領域での誘電率の異方性が大きく、特にアンテナ用の液晶化合物として好ましいと言える。そして更に、上記液晶化合物は、従来の液晶表示パネルで利用されている液晶化合物と比べて、極性が大きいので、水の溶解性が高いと言える。そのため、配向膜Ｍ（配向膜Ｍ１，配向膜Ｍ２）から水分が発生した場合でも、その水分を液晶層ＬＣ中に溶解させることが可能であり、気泡の発生を防止することができる。
（走査アンテナの製造方法）
走査アンテナを製造する際、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に液晶層ＬＣを封入する工程が行われる。液晶層ＬＣを構成する液晶材料（液晶化合物）は、従来の液晶表示パネルの製造工程と同様、液晶滴下注入法（ODF：One Drop Fill）でＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に封入されてもよいし、真空注入法でＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に封入されてもよい。なお、後述するように、本実施形態の走査アンテナを製造する場合、真空注入法を用いることが好ましい。
走査アンテナを製造する際、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に液晶層ＬＣを封入する工程が行われる。液晶層ＬＣを構成する液晶材料（液晶化合物）は、従来の液晶表示パネルの製造工程と同様、液晶滴下注入法（ODF：One Drop Fill）でＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に封入されてもよいし、真空注入法でＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に封入されてもよい。なお、後述するように、本実施形態の走査アンテナを製造する場合、真空注入法を用いることが好ましい。
走査アンテナの各基板（ＴＦＴ基板１０１、スロット基板２０１）には、例えば厚みが１μｍ〜数μｍの電極（パッチ電極１５、スロット電極５５）が備えられており、上述したようにそれらの各基板には、大きな段差構造（凹凸構造）が存在している。このような基板に、配向膜溶液を塗布すると、凹部に配向膜液が流れ込むため、凹部付近の膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍと大きくなってしまう。また、その面積も、従来の液晶表示パネルのものと比べて、極めて大きい。そのため、走査アンテナの製造工程において、配向膜の形成工程（成膜工程）から、液晶を基板間に封入するまでの工程間で、配向膜材料が環境中（雰囲気中）の水分を大量に吸湿し易い状態となっていると言える。しかしながら、本実施形態では、配向膜Ｍとして、上述したように、アクリル系配向膜（アクリル系ポリマーを含む高分子膜）を利用するため、配向膜Ｍが水分を吸収することが抑制される。アクリル系樹脂は、例えばポリイミド系樹脂と比べて、極めて吸湿し難いため、液晶材料の封入工程での脱気・加熱プロセスや、完成した走査アンテナの使用時の温度変化・気圧変化等で、配向膜Ｍからガスが発生することが抑制される。したがって、本実施形態の走査アンテナの製造方法によれば、気泡の発生が抑制された液晶アンテナパネル（走査アンテナの複合パネル）を、歩留まり良く作製することができる。
上記パネルを製造した後、適宜、スロット基板２０１（第２誘電体基板５１）の反対面５１ｂに、誘電体層（空気層）５４を介して対向するように反射導電板６５が前記パネル側に組み付けられる。このような工程を経て、本実施形態の走査アンテナが製造される。
なお、上記実施形態では、走査アンテナが備えるＴＦＴ基板、及びスロット基板の各配向膜Ｍ１，Ｍ２として、アクリル系配向膜を使用するものであった。このように配向膜として、アクリル系配向膜を用いることが好適であれば、走査アンテナ用途以外の各種基板（例えば、表面に大きな凹凸構造を備えた液晶表示装置用の基板）に、アクリル系配向膜を用いてもよい。
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
（実施例１）
上記実施形態１で例示したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板と、同じく上記実施形態１で例示したスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１とをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板のパッチ電極、及びスロット基板のスロット電極は、共にアルミニウムからなる。また、パッチ電極の厚みは２μｍに設定し、スロット電極の厚みは４μｍに設定した。
上記実施形態１で例示したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板と、同じく上記実施形態１で例示したスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１とをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板のパッチ電極、及びスロット基板のスロット電極は、共にアルミニウムからなる。また、パッチ電極の厚みは２μｍに設定し、スロット電極の厚みは４μｍに設定した。
ＴＦＴ基板の液晶層側の表面に、パッチ電極を覆う形で、ポリメタクリル酸メチルを主成分とする配向膜溶液を塗布した。なお、配向膜溶液の溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とブチルセロルブとを、１：１の体積比で混合した混合溶媒を用いた。また、スロット基板の液晶層側の表面に対しても、スロット電極を覆う形で、上記配向膜溶液を塗布した。
ＴＦＴ基板及びスロット基板に形成された上記配向膜溶液からなる塗膜を、７０℃で５分間加熱し、続けて更に、１５０℃で３０分間加熱した。その後、ＴＦＴ基板及びスロット基板の各塗膜に対して、ラビング処理（配向処理）を施しＴＦＴ基板及びスロット基板の各表面に、それぞれ配向膜を形成した。
ＴＦＴ基板の表面（液晶層側、配向膜側）に、熱硬化型シール材（商品名「ＨＣ−１４１３ＦＰ」、三井化学株式会社製）を、シールディスペンサーを用いて枠状に描画し、続いてＯＤＦ法により、液晶材料を描画した枠内に付与した。その後、スロット基板を、熱硬化型シール材を介してＴＦＴ基板に貼り合わせた。なお、液晶材料（液晶化合物）としては、末端に−ＣＮ基（シアノ基、ニトリル基）を有する４−シアノ−４'−ペンチルビフェニル（５ＣＢ）を用いた。
基板同士を貼り合わせた後、１３０℃で４０分間加熱して、熱硬化型シール材の硬化、及び液晶化合物の再配向処理を行い、液晶化合物が一様に一軸配向した実施例１の複合パネルを得た。
（比較例１）
配向膜を形成するための配向膜材料として、ポリアミック酸を主成分とする配向膜材料を用い、その配向膜材料の塗膜の加熱条件を、７０℃で５分間加熱し、続けて更に、２００℃で３０分間加熱したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の複合パネルを作製した。
配向膜を形成するための配向膜材料として、ポリアミック酸を主成分とする配向膜材料を用い、その配向膜材料の塗膜の加熱条件を、７０℃で５分間加熱し、続けて更に、２００℃で３０分間加熱したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の複合パネルを作製した。
〔評価１：脱離ガス量の測定〕
実施例１及び比較例１の脱離ガス量を、昇温脱離ガス分析装置（ＴＤＳ：Thermal Desorption Spectroscopy）を用いて測定した。具体的には、実施例１のアクリル系配向膜と、比較例１のポリイミド系配向膜とをそれぞれ素ガラス上に成膜し、それらの配向膜を、１０−７Ｐａの気圧条件で、室温（２３℃）から１５０℃まで加熱した際に各配向膜から離脱したガス量（離脱ガス量）を測定した。結果は、図８は、実施例１及び比較例１の各配向膜における脱離ガス量の測定結果を示すグラフである。図８の縦軸は、ガス（質量数１８、Ｈ２Ｏ）の脱離量（１０１５個／ｃｍ２）である。図８に示されるように、実施例１のアクリル系配向膜の方が、脱離水蒸気の量が比較例１のポリイミド系配向膜と比べて、極めて少ないことが確認された。このことより、アクリル系配向膜を用いると、気泡の発生を抑制しつつ、複合パネルを作製することができると言える。
実施例１及び比較例１の脱離ガス量を、昇温脱離ガス分析装置（ＴＤＳ：Thermal Desorption Spectroscopy）を用いて測定した。具体的には、実施例１のアクリル系配向膜と、比較例１のポリイミド系配向膜とをそれぞれ素ガラス上に成膜し、それらの配向膜を、１０−７Ｐａの気圧条件で、室温（２３℃）から１５０℃まで加熱した際に各配向膜から離脱したガス量（離脱ガス量）を測定した。結果は、図８は、実施例１及び比較例１の各配向膜における脱離ガス量の測定結果を示すグラフである。図８の縦軸は、ガス（質量数１８、Ｈ２Ｏ）の脱離量（１０１５個／ｃｍ２）である。図８に示されるように、実施例１のアクリル系配向膜の方が、脱離水蒸気の量が比較例１のポリイミド系配向膜と比べて、極めて少ないことが確認された。このことより、アクリル系配向膜を用いると、気泡の発生を抑制しつつ、複合パネルを作製することができると言える。
〔評価２：初期状態での気泡の有無〕
実施例１の複合パネル及び比較例１の複合パネルを、それぞれ５個ずつ用意した。実施例１の各複合パネル、及び比較例１の各複合パネルについて、気泡の発生の有無を確認するため、作製直後の状態（初期状態）を目視で確認した。その結果、実施例１の複合パネルについては、何れも気泡は確認されなかった。これに対し、比較例１では、５個の複合パネルのうち、１個の複合パネルで気泡が確認された。
実施例１の複合パネル及び比較例１の複合パネルを、それぞれ５個ずつ用意した。実施例１の各複合パネル、及び比較例１の各複合パネルについて、気泡の発生の有無を確認するため、作製直後の状態（初期状態）を目視で確認した。その結果、実施例１の複合パネルについては、何れも気泡は確認されなかった。これに対し、比較例１では、５個の複合パネルのうち、１個の複合パネルで気泡が確認された。
〔評価３：減圧試験後の気泡の有無〕
上記のように初期状態を確認した後、実施例１の各複合パネル、及び比較例１の各複合パネルを、７０℃、５０ｋＰａの環境下に１００時間放置する減圧試験を行った。そして、減圧試験後の各複合パネルについて、気泡の発生の有無を目視で確認した。その結果、実施例１の複合パネルについては、何れも気泡は確認されなかった。これに対し、比較例１では、５個の複合パネルのうち、３個の複合パネルで気泡が確認された。比較例１のように、複合パネル中に気泡が存在していると、電圧を印加した際に複合パネルが正しく動作せず、アンテナとして機能しなくなってしまう。
上記のように初期状態を確認した後、実施例１の各複合パネル、及び比較例１の各複合パネルを、７０℃、５０ｋＰａの環境下に１００時間放置する減圧試験を行った。そして、減圧試験後の各複合パネルについて、気泡の発生の有無を目視で確認した。その結果、実施例１の複合パネルについては、何れも気泡は確認されなかった。これに対し、比較例１では、５個の複合パネルのうち、３個の複合パネルで気泡が確認された。比較例１のように、複合パネル中に気泡が存在していると、電圧を印加した際に複合パネルが正しく動作せず、アンテナとして機能しなくなってしまう。
（実施例２）
配向膜として、アクリル系光配向膜を用いると共に、配向処理として、ラビング処理の代わりに光配向処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の複合パネルを作製した。
配向膜として、アクリル系光配向膜を用いると共に、配向処理として、ラビング処理の代わりに光配向処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の複合パネルを作製した。
実施例２のアクリル系光配向膜としては、上述した化学式（２）で表される光反応性（メタ）アクリレートの重合体（つまり、光反応性のアクリル系ポリマー）を用いた。なお、化学式（２）中のＲ３はメチル基であり、Ｒ４は、Ｃ５Ｈ１０であり、Ｒ５は、Ｈである。また、実施例２のアクリル系ポリマーを溶解させる溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とブチルセロルブとを、１：１の体積比で混合した混合溶媒を用いた。
また、光配向処理としては、アクリル系ポリマーの塗膜に対して、基板（ＴＦＴ基板、スロット基板）の法線方向から４０度斜め方向から直線偏光紫外線を照射した。直線偏光紫外線の照射量は、中心波長３１３ｎｍ付近で１００ｍＪ／ｃｍ２とした。
〔実施例２の評価〕
上記実施例１と同様、実施例２の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例２では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
上記実施例１と同様、実施例２の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例２では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
（実施例３）
ＴＦＴ基板のパッチ電極、及びスロット電極のスロット電極として、銅（Ｃｕ）を使用すると共に、パッチ電極の厚みを１μｍ、スロット電極の厚みを２μｍに設定したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の複合パネルを作製した。
ＴＦＴ基板のパッチ電極、及びスロット電極のスロット電極として、銅（Ｃｕ）を使用すると共に、パッチ電極の厚みを１μｍ、スロット電極の厚みを２μｍに設定したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の複合パネルを作製した。
電極の厚みは、所望のアンテナ性能を得るために、一定以上の厚みが必要であるものの、電極の材料としてアルミニウム（Ａｌ）の代わりに銅（Ｃｕ）を用いることで、電極の厚みを小さくすることができる。電極の厚みが小さいと、各基板の凹部に溜まる配向膜量も少なくなるため、配向膜からの発生ガスの量が更に少なくなり、気泡の発生が抑えられる。
〔実施例３の評価〕
上記実施例１と同様、実施例３の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例３では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
上記実施例１と同様、実施例３の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例３では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
（実施例４）
液晶材料（液晶化合物）として、末端に−ＣＮ基（シアノ基、ニトリル基）を有し、分子中に−Ｏ−結合（エーテル結合）を有する４−シアノ−４'−ペンチルオキシビフェニル（５ＯＣＢ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４の複合パネルを作製した。
液晶材料（液晶化合物）として、末端に−ＣＮ基（シアノ基、ニトリル基）を有し、分子中に−Ｏ−結合（エーテル結合）を有する４−シアノ−４'−ペンチルオキシビフェニル（５ＯＣＢ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４の複合パネルを作製した。
液晶材料（液晶化合物）として、極性の高いものを利用することで、液晶層に対する水の溶解性が高くなる。そのため、配向膜から水分が発生した場合でも、その水分を液晶中へ溶解させ、気泡の発生を防ぐことができる。
〔実施例４の評価〕
上記実施例１と同様、実施例４の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例４では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
上記実施例１と同様、実施例４の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例４では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
（実施例５）
ＯＤＦ法に代えて、真空注入法で液晶材料を基板間に封入したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５の複合パネルを作製した。
ＯＤＦ法に代えて、真空注入法で液晶材料を基板間に封入したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５の複合パネルを作製した。
実施例５では、ＴＦＴ基板の表面に、実施例１と同様、熱硬化型シール材を、シールディスペンサーを、用いて枠状に描画し、その後、液晶を封入する前に、ＴＦＴ基板とスロット基板とを互いに貼り合わせ、１３０℃で４０分間加熱することで、液晶が封入されていない空パネルを作製した。そして、その空パネル内に、真空注入法で液晶材料を封入した。図９は、真空注入法で液晶層ＬＣが注入された複合パネルの液晶注入口８１付近を模式的に表した拡大平面図である。液晶注入口８１は、枠状に描画されたシール材８０の一部が内側（液晶層ＬＣ側）と外側とを貫通する孔部からなる。なお、図９には、実施例５のＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１がシール材８０を介して貼り合わされた複合パネルＰの一部が模式的に示されている。液晶材料（液晶層ＬＣ）が基板１０１，２０１間に注入された後、液晶注入口８１は、封止部８２によって閉塞（密栓）されている。なお、封止部８２としては、シール材８０と同じ材料（熱硬化型樹脂）を使用しても良いし、その他のシール性能を備えた材料を用いてもよい。ここでは、封止部８２として、商品名「ＴＢ３０２６Ｅ」（株式会社スリーボンド製）を使用した。
真空注入法では、空パネルの状態で（液晶材料と配向膜が接触する前の状態で）加熱・脱気工程が行われる。そのため、液晶注入時に、配向膜中の吸湿量を予め低減させることができる。このようにして、液晶注入後の気泡の発生を更に防ぐことができる。
〔実施例５の評価〕
上記実施例１と同様、実施例５の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例５では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
上記実施例１と同様、実施例５の複合パネルを、合計５個用意し、それらに対して、実施例１と同様、初期状態及び減圧試験後における気泡の有無を確認した。その結果、実施例５では、初期状態及び減圧試験後の何れの場合も、すべての複合パネルにおいて気泡の発生は見られなかった。
１...誘電体基板（第１誘電体基板）、３...ゲート電極、４...ゲート絶縁層、５...半導体層、６Ｄ...ドレインコンタクト層、６Ｓ...ソースコンタクト層、７Ｄ...ドレイン電極、７Ｓ...
ソース電極、１０...ＴＦＴ、１１...第１絶縁層、１５...パッチ電極、１７...第２絶縁層、５１...誘電体基板（第２誘電体基板）、５５...スロット電極、５５Ｌ...下層、５５Ｍ...主層、５５Ｕ...上層、５７...スロット、５７Ｕ...スロット電極単位、５８...第３電極、７０...給電装置、７２...給電ピン、８０...シール材、８１...液晶注入口、８２...封止部、１０１...ＴＦＴ基板、２０１...スロット基板、１０００...走査アンテナ、Ｕ...アンテナ単位（アンテナ単位領域）、ＣＨ１...コンタクトホール、ＬＣ...液晶層、Ｐ...複合パネル、ＧＤ...ゲートドライバ、ＧＬ...ゲートバスライン、ＧＴ...ゲート端子部、ＳＤ...ソースドライバ、ＳＬ...ソースバスライン、ＳＴ...ソース端子部、ＰＴ...トランスファー端子部、Ｒ１...送受信領域、Ｒ２...非送受信領域、Ｒｓ...シール領域
ソース電極、１０...ＴＦＴ、１１...第１絶縁層、１５...パッチ電極、１７...第２絶縁層、５１...誘電体基板（第２誘電体基板）、５５...スロット電極、５５Ｌ...下層、５５Ｍ...主層、５５Ｕ...上層、５７...スロット、５７Ｕ...スロット電極単位、５８...第３電極、７０...給電装置、７２...給電ピン、８０...シール材、８１...液晶注入口、８２...封止部、１０１...ＴＦＴ基板、２０１...スロット基板、１０００...走査アンテナ、Ｕ...アンテナ単位（アンテナ単位領域）、ＣＨ１...コンタクトホール、ＬＣ...液晶層、Ｐ...複合パネル、ＧＤ...ゲートドライバ、ＧＬ...ゲートバスライン、ＧＴ...ゲート端子部、ＳＤ...ソースドライバ、ＳＬ...ソースバスライン、ＳＴ...ソース端子部、ＰＴ...トランスファー端子部、Ｒ１...送受信領域、Ｒ２...非送受信領域、Ｒｓ...シール領域
走査アンテナ１０００は、アンテナ単位Ｕが有する液晶容量の静電容量値を変化させることによって、各パッチ電極１５から励振（再輻射）されるマイクロ波の位相を変化させる。したがって、液晶層ＬＣとしては、マイクロ波に対する誘電率Ｍ（εＭ）の異方性（ΔεＭ）が大きいことが好ましく、またｔａｎδＭ（マイクロ波に対する誘電正接）は小さいことが好ましい。例えば、M. Wittek et al., SID 2015 DIGESTpp.824-826に記載のΔεＭが４以上で、ｔａｎδＭが０．０２以下（いずれも１９Ｇｚの値）の液晶材料を好適に用いることができる。この他、九鬼、高分子５５巻８月号pp.599-602(2006)に記載のΔεＭが０．４以上、ｔａｎδＭが０．０４以下の液晶材料を用いることができる。
ＴＦＴ基板１０１の送受信領域Ｒ１には、誘電体基板１に支持された複数のゲートバスラインＧＬ及び複数のソースバスラインＳＬが設けられており、これらの配線を利用して各アンテナ単位領域Ｕの駆動が制御される。各々のアンテナ単位領域Ｕは、ＴＦＴ１０と、ＴＦＴ１０に電気的に接続されたパッチ電極１５とを含んでいる。ＴＦＴ１０のソース電極はソースバスラインＳＬに電気的に接続され、ゲート電極はゲートバスラインＧＬに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ１０のドレイン電極は、パッチ電極１５と電気的に接続されている。
ゲート電極３は、ゲートバスラインＧＬに電気的に接続されており、ゲートバスラインＧＬから走査信号が供給される。ソース電極７Ｓは、ソースバスラインＳＬに電気的に接続されており、ソースバスラインＳＬからデータ信号が供給される。ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬは、同じ導電膜（ゲート用導電膜）から形成されてもよい。また、ソース電極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄ及びソースバスラインＳＬは同じ導電膜（ソース用導電膜）から形成されてもよい。ゲート用導電膜及びソース用導電膜は、例えば、金属膜からなる。なお、ゲート用導電膜を用いて形成された層を「ゲートメタル層」と称し、ソース用導電膜を用いて形成された層を「ソースメタル層」と称する場合がある。
ＴＦＴ基板１０１は、例えば、以下に示される方法で製造される。先ず、誘電体基板１を用意する。誘電体基板１としては、例えば、ガラス基板、耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。そのような誘電体基板１上に、ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬを含むゲートメタル層を形成する。
上記式（１）中のＲ１は、水素原子又はメチル基である。また、Ｒ２は、炭素数が１〜１８の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である。なお、Ｒ２としては、炭素数が１〜１０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数が１〜８の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基がより好ましい。
上記ポリアクリル系ポリマーを含む配向膜Ｍの形成方法としては、特に制限はなく、公知の成膜方法を適用できる。例えば、上記アクリル系ポリマーを所定の溶媒に溶解されてなる配向膜溶液が、塗布対象物であるＴＦＴ基板１０１等の表面に、公知の塗工方法（例えば、スピンコート等）を利用して塗工される。塗工後の塗膜は、溶媒の除去等を目的として、適宜、加熱される。加熱後の塗膜（配向膜）には、適宜、配向処理が施される。
ＴＦＴ基板の液晶層側の表面に、パッチ電極を覆う形で、ポリメタクリル酸メチルを主成分とする配向膜溶液を塗布した。なお、配向膜溶液の溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とブチルセロソルブとを、１：１の体積比で混合した混合溶媒を用いた。また、スロット基板の液晶層側の表面に対しても、スロット電極を覆う形で、上記配向膜溶液を塗布した。
実施例２のアクリル系光配向膜としては、上述した化学式（２）で表される光反応性（メタ）アクリレートの重合体（つまり、光反応性のアクリル系ポリマー）を用いた。なお、化学式（２）中のＲ３はメチル基であり、Ｒ４は、Ｃ５Ｈ１０であり、Ｒ５は、Ｈである。また、実施例２のアクリル系ポリマーを溶解させる溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とブチルセロソルブとを、１：１の体積比で混合した混合溶媒を用いた。
Claims (8)
- 複数のアンテナ単位が配列された走査アンテナであって、
第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板に支持された複数のＴＦＴ及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記ＴＦＴ及び前記パッチ電極を覆う形で配される第１配向膜とを有するＴＦＴ基板と、
第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持され複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆う形で配される第２配向膜とを有するスロット基板と、
前記第１配向膜及び前記第２配向膜が互いに対向する前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に介在される液晶層と、
前記スロット電極が形成されていない前記第２誘電体基板の反対面に、誘電体層を介して対向するように配される反射導電板とを備え、
前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、アクリル系ポリマーを含むアクリル系配向膜からなることを特徴とする走査アンテナ。 - 前記アクリル系配向膜は、光が照射されると、前記液晶層中の液晶化合物を、特定の方向に配向させる機能を発現する光反応性アクリル系配向膜からなる請求項１に記載の走査アンテナ。
- 前記光反応性アクリル系配向膜は、側鎖に光反応性官能基を有するアクリル系モノマーに由来する構成単位を含む光反応性アクリル系ポリマーを含む請求項２に記載の走査アンテナ。
- 前記液晶層中の液晶化合物は、Ｆ基、Ｃｌ基、Ｂｒ基、ＳＣＮ基、ＮＣＳ基、ＣＮ基、ＯＣＮ基、ＮＣＯ基、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基及びＳＦ５基からなる群より選ばれる少なくとも１つの官能基を末端に備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の走査アンテナ。
- 前記液晶層中の液晶化合物は、炭素−炭素三重結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−（ＣＯ）Ｏ−、−Ｏ（ＣＯ）−、及び−Ｏ−からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合を有する請求項１から請求項４の何れか一項に記載の走査アンテナ。
- 前記パッチ電極及び／又は前記スロット電極は、銅からなる請求項１から請求項５の何れか一項に記載の走査アンテナ。
- 前記液晶層を取り囲みつつ前記ＴＦＴ基板及び前記スロット基板にそれぞれ接着する形で、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に介在されるシール材を備え、
前記シール材は、前記液晶層側と外側とを貫通する孔部からなり、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に、真空注入法で前記液晶層を構成する液晶化合物を注入する際に利用される液晶注入口を有し、
前記液晶注入口を封止する封止部を備える請求項１から請求項６の何れか一項に記載の走査アンテナ。 - 請求項１から請求項７の何れか一項に記載の走査アンテナの製造方法であって、前記液晶層が真空注入法を用いて形成される走査アンテナの製造方法。
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