KR20230142552A - 전파 반사판 - Google Patents
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Abstract
본 실시 형태의 목적은, 외기온의 변화가 있어도, 유전율 변화가 일정한 범위 내가 되는 전파 반사판을 제공하는 데 있다. 본 실시 형태의 전파 반사판은, 제1 기재와, 제1 방향 및 제2 방향 각각을 따라서, 등간격으로 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 패치 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 기재와, 상기 복수의 패치 전극에 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 끼움 지지되는 액정층과, 상기 제2 기판에 접하여 마련되는 열교환기와, 상기 액정층의 온도를 검지하는 온도 센서와, 상기 온도 센서가 검지한 온도에 기초하여, 상기 열교환기를 제어하는 온도 제어부를 구비하고, 입사파는, 제1 기판의 입사면에 입사하고, 상기 열교환기는, 상기 입사면의 반대측의 면에 마련된다.
Description
본 발명의 실시 형태는, 전파 반사판에 관한 것이다.
전기적으로 지향성을 제어할 수 있는 위상 배열 안테나에 사용하는 이상기 로서, 액정을 이용한 이상기의 개발이 행해지고 있다. 위상 배열 안테나에서는, 대응하는 이상기로부터 고주파 신호가 전송되는 복수의 안테나 소자는, 1차원(또는 2차원)으로 배열되어 있다. 상기와 같은 위상 배열 안테나에 있어서, 인접하는 안테나 소자에 입력하는 고주파 신호의 위상차가 일정해지도록, 액정의 유전율을 조정할 필요가 있다.
또한, 위상 배열 안테나와 마찬가지로 액정을 이용하여 전파의 반사 방향을 제어할 수 있는 전파 반사판의 검토도 행해지고 있다. 이 반사판에 있어서, 반사 전극을 갖는 반사 제어부가 1차원(또는 2차원)으로 배열되어 있다. 반사판에 있어서도, 반사되는 전파의 위상차가 인접하는 반사 제어부 사이에서 일정해지도록, 액정의 유전율을 조정할 필요가 있다.
전파 반사판은 옥외에의 설치도 상정되고 있다. 그러나 옥외에서의 온도 변화에 따라 액정의 온도가 변화되어, 유전율이 원하는 값에서 벗어날 우려가 있다.
본 실시 형태는, 외기온의 변화가 있어도, 유전율 변화가 일정한 범위 내가 되는 전파 반사판을 제공한다.
일 실시 형태에 관한 전파 반사판은, 제1 기재와, 제1 방향 및 제2 방향 각각을 따라서, 등간격으로 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 패치 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 기재와, 상기 복수의 패치 전극에 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 끼움 지지되는 액정층과, 상기 제2 기판에 접하여 마련되는 열교환기와, 상기 액정층의 온도를 검지하는 온도 센서와, 상기 온도 센서가 검지한 온도에 기초하여, 상기 열교환기를 제어하는 온도 제어부를 구비하고, 입사파는, 제1 기판의 입사면에 입사하고, 상기 열교환기는, 상기 입사면의 반대측의 면에 마련된다.
본 실시 형태에 의해, 외기온의 변화가 있어도, 유전율 변화가 일정한 범위 내가 되는 전파 반사판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 전파 반사판을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전파 반사판을 도시하는 평면도이다.
도 3은 패치 전극을 도시하는 확대 평면도이다.
도 4는 전파 반사판의 일부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태의 전파 반사판의 구동 방법에 있어서, 기간마다 패치 전극에 인가하는 전압의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 6은 본 실시 형태의 전파 반사판의 사시도이다.
도 7은 본 실시 형태의 전파 반사판을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시 형태에 있어서의 전파 반사판의 다른 구성예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 전파 반사판의 부분 확대 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전파 반사판을 도시하는 평면도이다.
도 3은 패치 전극을 도시하는 확대 평면도이다.
도 4는 전파 반사판의 일부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태의 전파 반사판의 구동 방법에 있어서, 기간마다 패치 전극에 인가하는 전압의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 6은 본 실시 형태의 전파 반사판의 사시도이다.
도 7은 본 실시 형태의 전파 반사판을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시 형태에 있어서의 전파 반사판의 다른 구성예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 전파 반사판의 부분 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 개시는 어디까지나 일례에 지나지 않고, 당업자에 있어서, 발명의 주지를 유지하는 적절한 변경에 대해 용이하게 상도할 수 있는 것에 대해서는, 당연히 본 발명의 범위에 함유되는 것이다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 양태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표시되는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서와 각 도면에 있어서, 기출의 도면에 관하여 전술한 것과 마찬가지의 요소에는, 동일한 부호를 붙여, 상세한 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.
이하, 도면을 참조하면서 일 실시 형태에 관한 전파 반사판에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 방향 X, 제2 방향 Y 및 제3 방향 Z는, 서로 직교하고 있지만, 90도 이외의 각도로 교차하고 있어도 된다. 제3 방향 Z의 화살표의 선단을 향하는 방향을 상 또는 상방이라고 정의하고, 제3 방향 Z의 화살표의 선단을 향하는 방향과는 반대측의 방향을 하 또는 하방이라고 정의한다.
또한, 「제1 부재의 상방의 제2 부재」 및 「제1 부재의 하방의 제2 부재」로 한 경우, 제2 부재는, 제1 부재에 접하고 있어도 되고, 또는 제1 부재로부터 이격되어 위치하고 있어도 된다. 후자의 경우, 제1 부재와 제2 부재 사이에, 제3 부재가 개재되어 있어도 된다. 한편, 「제1 부재 상의 제2 부재」 및 「제1 부재 하의 제2 부재」로 한 경우, 제2 부재는 제1 부재에 접하고 있다.
또한, 제3 방향 Z의 화살표의 선단측에 전파 반사판을 관찰하는 관찰 위치가 있는 것으로 하고, 이 관찰 위치로부터, 제1 방향 X 및 제2 방향 Y로 규정되는 X-Y 평면을 향하여 보는 것을 평면시라고 한다. 제1 방향 X 및 제3 방향 Z에 의해 규정되는 X-Z 평면, 혹은 제2 방향 Y 및 제3 방향 Z에 의해 규정되는 Y-Z 평면에 있어서의 전파 반사판의 단면을 보는 것을 단면시라고 한다.
도 1은, 본 실시 형태의 전파 반사판을 도시하는 단면도이다. 전파 반사판(RE)은 전파를 반사시킬 수 있어, 전파를 위한 중계 장치로서 기능하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전파 반사판(RE)은, 제1 기판(SUB1)과, 제2 기판(SUB2)과, 액정층(LC)을 구비하고 있다. 제1 기판(SUB1)은 전기 절연성의 기재(BA1)와, 복수의 패치 전극(PE)과, 배향막(AL1)을 갖고 있다. 기재(BA1)는 평판 형상으로 형성되고, 서로 직교하는 제1 방향 X 및 제2 방향 Y를 포함하는 X-Y 평면을 따라서 연장되어 있다. 배향막(AL1)은, 복수의 패치 전극(PE)을 덮고 있다.
제2 기판(SUB2)은, 제1 기판(SUB1)에 소정의 간극을 두고 대향 배치되어 있다. 제2 기판(SUB2)은 전기 절연성의 기재(BA2)와, 공통 전극(CE)과, 배향막(AL2)을 갖고 있다. 기재(BA2)는 평판 형상으로 형성되고, X-Y 평면을 따라서 연장되어 있다. 공통 전극(CE)은, 제1 방향 X 및 제2 방향 Y 각각에 직교하는 제3 방향 Z에 평행한 방향에서 복수의 패치 전극(PE)과 대향하고 있다. 배향막(AL2)은 공통 전극(CE)을 덮고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 배향막(AL1) 및 배향막(AL2)은, 각각 수평 배향막이다.
제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2)은, 각각의 주연부에 배치된 시일재(SE)에 의해 접합되어 있다. 액정층(LC)은, 제1 기판(SUB1), 제2 기판(SUB2) 및 시일재(SE)로 둘러싸인 공간에 마련되어 있다. 액정층(LC)은, 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 보유 지지되어 있다. 액정층(LC)은, 한쪽에서 복수의 패치 전극(PE)과 대향하고, 다른 쪽에서 공통 전극(CE)과 대향하고 있다.
여기서, 액정층(LC)의 두께(셀 갭)를 dl로 한다. 두께 dl은, 통상의 액정 표시 패널의 액정층의 두께보다 크고, 20㎛ 내지 70㎛ 정도이다. 본 실시 형태에 있어서, 두께 dl은 50㎛이다. 단, 전파의 반사 위상을 충분한 폭으로써 변화할 수 있는 것이면, 두께 dl은 50㎛ 미만이어도 된다. 또는, 전파의 반사각을 크게 하기 위해, 두께 dl은 50㎛를 초과해도 된다. 전파 반사판(RE)의 액정층(LC)에 사용하는 액정 재료는, 통상의 액정 표시 패널에 사용하는 액정 재료와 다르다. 또한, 상술한 전파의 반사 위상에 관해서는 후술한다.
공통 전극(CE)에는 커먼 전압이 인가되고, 공통 전극(CE)의 전위는 고정된다. 본 실시 형태에 있어서, 커먼 전압은 접지 전압, 예를 들어 0V이다. 패치 전극(PE)에도 전압이 인가된다. 본 실시 형태에 있어서, 패치 전극(PE)은 교류 구동된다. 액정층(LC)은, 소위 종전계에 의해 구동된다. 패치 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 인가되는 전압이 액정층(LC)에 작용함으로써, 액정층(LC)의 유전율은 변화한다.
액정층(LC)의 유전율이 바뀌면, 액정층(LC)에 있어서의 전파의 전반 속도도 바뀐다. 그 때문에, 액정층(LC)에 작용시키는 전압을 조정함으로써, 전파의 반사 위상을 조정할 수 있다. 이에 의해, 전파의 반사 방향을 조정할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 액정층(LC)에 작용시키는 전압의 절댓값은, 10V 이하이다. 10V로 액정층(LC)의 유전율이 포화 상태로 되기 때문이다. 단, 액정층(LC)에 작용시키는 전압의 절댓값은, 10V를 초과해도 된다. 예를 들어, 액정의 응답 속도의 향상이 요구되는 경우, 액정 구동의 초기에 10V를 초과하는 전압을 액정층(LC)에 작용시킨 후, 10V 이하의 전압을 액정층(LC)에 작용시켜도 된다.
제1 기판(SUB1)은, 제2 기판(SUB2)과 대향하는 측과는 반대측에 입사면(Sa)을 갖고 있다. 또한, 도 1 중, 입사파(w1)는 전파 반사판(RE)에 입사되는 전파이고, 반사파(w2)는 전파 반사판(RE)에서 반사된 전파이다.
도 2는, 도 1에 도시한 전파 반사판을 도시하는 평면도이다. 도 2에 도시하는 전파 반사판(RE)에서는, 복수의 패치 전극(PE)이, 제1 방향 X 및 제2 방향 Y 각각을 따라서 간격을 두고 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. X-Y 평면에 있어서, 복수의 패치 전극(PE)은 동일 형상 및 동일 사이즈를 갖고 있다.
복수의 패치 전극(PE)은, 제1 방향 X를 따라서 등간격으로 배열되고, 제2 방향 Y를 따라서 등간격으로 배열되어 있다. 복수의 패치 전극(PE)은, 제2 방향 Y를 따라서 연장되고 제1 방향 X를 따라서 배열된 복수의 패치 전극군(GP)에 포함되어 있다. 도 2에서는, 복수의 패치 전극군(GP)은, 예를 들어 제1 패치 전극군(GP1)으로부터 제8 패치 전극군(GP8)까지를 갖고 있다.
제1 패치 전극군(GP1)은 복수의 제1 패치 전극(PE1)을 갖고, 제2 패치 전극군(GP2)은 복수의 제2 패치 전극(PE2)을 갖고, 제3 패치 전극군(GP3)은 복수의 제3 패치 전극(PE3)을 갖고, 제4 패치 전극군(GP4)은 복수의 제4 패치 전극(PE4)을 갖고, 제5 패치 전극군(GP5)은 복수의 제5 패치 전극(PE5)을 갖고, 제6 패치 전극군(GP6)은 복수의 제6 패치 전극(PE6)을 갖고, 제7 패치 전극군(GP7)은 복수의 제7 패치 전극(PE7)을 갖고, 제8 패치 전극군(GP8)은 복수의 제8 패치 전극(PE8)을 갖고 있다. 예를 들어, 제2 패치 전극(PE2)은, 제1 방향 X를 따른 방향에 있어서, 제1 패치 전극(PE1)과 제3 패치 전극(PE3) 사이에 위치하고 있다.
각각의 패치 전극군(GP)은, 제2 방향 Y를 따라서 배열되고 서로 전기적으로 접속된 복수의 패치 전극(PE)을 포함하고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 각각의 패치 전극군(GP)의 복수의 패치 전극(PE)은, 접속 배선(CL)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 기판(SUB1)은, 제2 방향 Y를 따라서 연장되고, 제1 방향 X를 따라서 배열된 복수의 접속 배선(CL)을 갖고 있다. 접속 배선(CL)은, 제1 기판(SUB1) 중 제2 기판(SUB2)과 대향하고 있지 않은 영역까지 연장되어 있다. 또한, 본 실시 형태와 달리, 복수의 접속 배선(CL)은, 복수의 패치 전극(PE)과 일대일로 접속되어도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 제2 방향 Y를 따라서 배열된 복수의 패치 전극(PE)과, 접속 배선(CL)은 동일한 도체로 일체로 형성되어 있다. 또한, 복수의 패치 전극(PE)과, 접속 배선(CL)은, 서로 다른 도체로 형성되어도 된다. 패치 전극(PE), 접속 배선(CL) 및 상기 공통 전극(CE)은, 금속, 또는 금속에 준하는 도체로 형성되어 있다. 예를 들어, 패치 전극(PE), 접속 배선(CL) 및 상기 공통 전극(CE)은, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO) 등의 투명한 도전 재료로 형성되어도 된다. 접속 배선(CL)은, 도시하지 않은 아우터 리드 본딩(OLB)의 패드에 접속되어도 된다.
접속 배선(CL)은 세선이고, 접속 배선(CL)의 폭은 후술하는 길이 Px와 비교하여 충분히 작다. 접속 배선(CL)의 폭은, 수㎛ 내지 수십㎛이고, ㎛ 오더이다. 또한, 접속 배선(CL)의 폭이 너무 크면, 패치 전극군(GP)이 하나의 직사각형의 전극면으로서 작용하고, 원하는 전파의 주파수 성분에 대한 감도가 바뀌어 버리므로 바람직하지 않다.
시일재(SE)는, 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)이 대향하는 영역의 주연부에 배치되어 있다.
도 2에는, 제1 방향 X를 따른 방향 및 제2 방향 Y를 따른 방향으로 각각 8개의 패치 전극(PE)이 배열된 예를 나타냈지만, 본 실시 형태는 이것에 한정되지는 않는다. 패치 전극(PE)의 개수는, 여러 가지 변형 가능하다. 예시하면, 패치 전극(PE)은, 제1 방향 X를 따른 방향으로 100개 배열되고, 제2 방향 Y를 따른 방향으로 복수개(예를 들어 100개) 배치되어 있어도 된다. 전파 반사판(RE)(제1 기판(SUB1))의 제1 방향 X를 따른 방향의 길이는, 예를 들어 40㎝ 이상 80㎝ 이하이다.
도 3은 패치 전극을 도시하는 확대 평면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 패치 전극(PE)은 정사각형의 형상을 갖고 있다. 패치 전극(PE)의 형상은 유리하게 한정되는 것은 아니지만, 정사각형이나 진원이 바람직하다. 패치 전극(PE)의 외형에 주목하면, 종횡의 애스펙트비가 1:1이 되는 형상이 바람직하다. 횡편파 및 종편파에 대응하기 위해서는 90°의 회전 대칭 구조가 바람직하기 때문이다.
패치 전극(PE)은, 제1 방향 X를 따른 방향에 길이 Px를 갖고, 제2 방향 Y를 따른 방향으로 길이 Py를 갖고 있다. 길이 Px 및 길이 Py는, 입사파(w1)의 주파수대에 따라서 조정한 쪽이 바람직하다. 다음에, 상기 입사파(w1)의 주파수대와, 길이 Px 및 길이 Py의 바람직한 관계를 예시한다.
2.4㎓: Px=Py=35㎜
5.0㎓: Px=Py=16.8㎜
28㎓: Px=Py=3.0㎜
도 4는 전파 반사판의 일부를 도시하는 확대 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 액정층(LC)의 두께 dl(셀 갭)은, 복수의 스페이서(SS)에 의해 보유 지지되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 스페이서(SS)는 주상 스페이서이고, 제2 기판(SUB2)에 형성되고, 제1 기판(SUB1)측으로 돌출되어 있다.
스페이서(SS)의 폭은 10㎛ 이상 20㎛ 이하이다. 패치 전극(PE)의 길이 Px 및 길이 Py가 ㎜ 오더인 것에 반해, 스페이서(SS)의 폭은 ㎛ 오더이다. 그 때문에, 패치 전극(PE)과 대향하는 영역에 스페이서(SS)를 존재시킬 필요가 있다. 또한, 패치 전극(PE)과 대향하는 영역 중, 복수의 스페이서(SS)가 존재하는 영역의 비율은 1% 정도이다. 그 때문에, 상기 영역에 스페이서(SS)가 존재해도, 스페이서(SS)가 반사파(w2)에 미치는 영향은 얼마 안된다. 또한, 스페이서(SS)는, 제1 기판(SUB1)에 형성되고, 제2 기판(SUB2)측으로 돌출되어도 된다. 또는, 스페이서(SS)는 구상 스페이서여도 된다.
전파 반사판(RE)은, 복수의 반사 제어부(RH)를 구비하고 있다. 각각의 반사 제어부(RH)는, 복수의 패치 전극(PE) 중 1개의 패치 전극(PE)과, 공통 전극(CE) 중 상기 1개의 패치 전극(PE)과 대향한 부분과, 액정층(LC) 중 상기 1개의 패치 전극(PE)과 대향한 영역을 갖고 있다. 각각의 반사 제어부(RH)는 패치 전극(PE)에 인가되는 전압에 따라서 입사면(Sa)측에서 입사되는 전파(입사파(w1))의 위상을 조정하고, 전파를 입사면(Sa)측에 반사시키고, 반사파(w2)로 하도록 기능한다. 각각의 반사 제어부(RH)에 있어서, 반사파(w2)는 패치 전극(PE)에서 반사한 전파와 공통 전극(CE)에서 반사한 전파의 합성파이다.
제1 방향 X를 따른 방향에 있어서, 패치 전극(PE)은 등간격으로 배열되어 있다. 인접하는 패치 전극(PE) 사이의 길이(피치)를 dk로 한다. 길이 dk는, 1개의 패치 전극(PE)의 기하학 중심으로부터, 인접한 패치 전극(PE)의 기하학 중심까지의 거리에 상당하고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 반사파(w2)를 제1 반사 방향(d1)에 있어서 동위상으로 하는 것으로서 설명한다. 도 4의 X-Z 평면에 있어서, 제1 반사 방향(d1)은, 제3 방향 Z와의 사이에 제1 각도 θ1을 이루는 방향이다. 제1 반사 방향(d1)은 X-Z 평면에 평행하다. 도 4 중 θ1a는 θ1과 동등하다(θ1=θ1a).
복수의 반사 제어부(RH)에서 반사되는 전파가 제1 반사 방향(d1)에서 위상을 정렬시키기 위해서는, 직선상의 이점쇄선 상에서 전파의 위상이 정렬되어 있으면 되게 된다. 예를 들어, 점 Q1b에서의 반사파(w2)의 위상과, 점 Q2a에서의 반사파(w2)의 위상이 정렬되어 있으면 된다. 제1 패치 전극(PE1)의 점 Q1a로부터 점 Q1b까지의 물리적인 직선 거리는 dk×sinθ1이다. 그 때문에, 제1 반사 제어부(RH1)와 제2 반사 제어부(RH2)에 주목하면, 제2 반사 제어부(RH2)로부터의 반사파(w2)의 위상을 제1 반사 제어부(RH1)로부터의 반사파(w2)의 위상보다, 위상량 δ1만큼 늦추면 된다. 여기서, 위상량 δ1은 다음 식으로 표시된다.
도 5는 본 실시 형태의 전파 반사판의 구동 방법에 있어서, 기간마다 패치 전극에 인가하는 전압의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다. 도 5에서는, 전파 반사판(RE)의 구동 기간 중, 제1 기간(Pd1)으로부터 제5 기간(Pd5)까지를 도시하고 있다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 전파 반사판(RE)의 구동이 개시되면, 제1 기간(Pd1)에, 복수의 반사 제어부(RH)에서 반사되는 전파가 제1 반사 방향(d1)에 있어서 동위상으로 되도록, 복수의 패치 전극(PE)에 전압(V)이 인가된다. 예를 들어, 제1 패치 전극(PE1)에 제1 전압(V1)이 인가되고, 제2 패치 전극(PE2)에 제2 전압(V2)이 인가되고, 제3 패치 전극(PE3)에 제3 전압(V3)이 인가된다.
제1 기간(Pd1)에 이어지는 제2 기간(Pd2)에, 복수의 반사 제어부(RH)에서 반사되는 전파가 제1 반사 방향(d1)에 있어서 동위상으로 유지되도록, 복수의 패치 전극(PE)에 전압이 인가된다. 예를 들어, 제1 패치 전극(PE1)에 제2 전압(V2)이 인가되고, 제2 패치 전극에 제3 전압(V3)이 인가되고, 제3 패치 전극(PE3)에 제4 전압(V4)이 인가된다.
각각의 기간(Pd)에, 각각의 패치 전극군(GP)의 복수의 패치 전극(PE)에 접속 배선(CL)을 통해 동일한 전압이 인가된다.
제1 기간(Pd1) 및 제2 기간(Pd2)의 각각에 있어서, 공통 전극(CE)의 전위를 기준으로 하면, 각각의 패치 전극(PE)에 인가되는 전압의 극성은, 정기적으로 반전된다. 예를 들어, 패치 전극(PE)은 60Hz의 구동 주파수로 구동된다. 패치 전극(PE)은 교류 구동되므로, 장기간, 액정층(LC)에 고정 전압이 인가되는 일은 없다. 베이킹의 발생을 억제할 수 있으므로, 제1 반사 방향(d1)에 대한 반사파(w2)의 방향의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 각각의 패치 전극(PE)에 있어서, 제2 기간(Pd2)에 인가되는 전압의 절댓값은, 제1 기간(Pd1)에 인가되는 전압의 절댓값과 다르다. 베이킹의 발생을 충분히 억제할 수 있으므로, 제1 반사 방향(d1)에 대한 반사파(w2)의 방향의 어긋남을 억제할 수 있다.
기간 Pd가 다른 기간 Pd로 바뀌어도, 1개의 반사 제어부(RH)에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파와, 인접한 반사 제어부(RH)에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파의 위상량 δ1은 유지되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 위상량 δ1은 60°이다.
도 5에 도시하는 예에서는, 제6 패치 전극(PE6)에는, 제1 기간(Pd1)에 제6 전압(V6)이 인가된다. 제1 반사 제어부(RH1)에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파와, 제6 패치 전극(PE6)을 갖는 제6 반사 제어부에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파 사이에 300°의 위상차를 부여하고 있다.
제1 반사 제어부(RH1)에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파와, 제7 패치 전극(PE7)을 갖는 제7 반사 제어부에서 제1 반사 방향(d1)으로 반사되는 전파 사이에 360°의 위상차를 부여하므로, 제1 기간(Pd1)에, 제7 패치 전극(PE7)에는 제7 전압을 인가해도 된다. 그러나 본 실시 형태에 있어서, 제1 기간(Pd1)에, 제7 패치 전극(PE7)에는 제1 전압(V1)이 인가된다. 주기적인 전압 인가 패턴에 의해, 전압(V)의 종류를 억제하면서, 다수의 패치 전극(PE)을 구동할 수 있다.
여기서 상술한 전파 반사판(RE)을 옥외에 설치한 경우를 생각한다. 전파 반사판(RE)에 구비된 액정층(LC)의 유전율은 온도에 의존한다. 액정의 유전율은, 고주파수대, 예를 들어 상술한 28㎓에서도 온도에 의존한다. 전파 반사판(RE)의 위상 제어에 있어서 유전율의 절댓값이 중요하다. 온도 변화에 의한 유전율 변화에 따라, 위상 변조의 오차가 발생할 우려가 있다.
본 실시 형태의 액정은 유전 이방성을 갖고, 상전이 온도 이하에 있어서의 액정의 유전율은, 액정 디렉터에 수직인 방향의 유전율 ε⊥ 및 평행한 방향의 유전율 ε//이 된다. 상전이 온도 이상에서는, 액정은 등방성을 나타내고, 단일의 유전율만을 갖는다. 상전이 온도 부근에서는, 액정의 유전율의 변화는 급준이 된다. 한편, 상전이 온도로부터 이격된 온도의 경우는, 액정의 유전율의 변화는 완만하다.
상술한 바와 같이, 전파 반사판(RE)의 위상 제어에는, 유전율 ε⊥ 및 ε//의 차의 절댓값 ε(=|ε//-ε⊥|)이 중요하다. 전파 반사판(RE)의 위상 제어에 있어서, ε⊥, ε// 및 Δε은 일정한 것이 보다 바람직하다.
전파 반사판(RE)이 야외에 설치된 경우에서는, 외기온의 상승에 의해, 상전이 온도를 초과하고, 액정이 등방성으로 전이할 우려가 발생한다. 또한 상전이 온도를 초과하지 않아도, 상전이 온도 부근에서 유전율의 변화가 급준이 되어, 위상 변조의 오차가 증대될 우려가 있다.
외기온이 하강한 경우에는, 액정의 온도가 낮아짐으로써 액정의 점성이 상승하고, 전파 반사판(RE)의 품질이 떨어질 우려도 발생한다.
상술한 바와 같이, 액정에는 유전율 이방성에 온도 의존이 있다. 본 실시 형태의 전파 반사판은 유전율 이방성을 이용하는 것이고, 유전율 ε⊥ 및 ε//을 최적값으로 설계하고 있다. 그러나, 외기온에 의해 당해 유전율이 최적값으로부터 크게 벗어나면, 본 실시 형태의 전파 반사판의 최적인 구동을 할 수 없을 우려가 발생한다. 그래서, 설계했을 때의 유전율 이방성으로부터 크게 벗어나질 않도록, 본 실시 형태의 전파 반사판을 최적인 온도로 유지할 필요가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 전파 반사판에 열교환기 및 온도 센서를 마련하고, 전파 반사판의 온도 변화를 방지함으로써, 유전율의 절댓값을 제어한다. 이에 의해, 전파 반사판에서의 위상 변조의 오차를 억제할 수 있다. 본 실시 형태의 전파 반사판에서는 설계했을 때의 유전율 이방성에 기초하여, 최적인 구동을 행하는 것이 가능하다.
도 6은 본 실시 형태의 전파 반사판의 사시도이다. 도 6에 도시하는 전파 반사판(REA)은, 도 1로부터 도 5까지 설명한 전파 반사판(RE)과, 열교환기(PT)와, 온도 센서(SR)를 구비하고 있다. 열교환기(PT)는, 예를 들어 펠티에 소자이다. 펠티에 소자는, 흘리는 직류 전류의 방향에 의해 일방측의 면을 발열 상태 내지 흡열 상태로 제어할 수 있는 소자이다.
외기온에 의해, 전파 반사판(RE)이 고온이 되는 경우는, 펠티에 소자로부터, 전파 반사판(RE)을 냉각할 수 있다. 반대로, 전파 반사판(RE)이 저온이 되는 경우에서는, 펠티에 소자로부터, 전파 반사판(RE)을 가열할 수 있다. 단 열교환기(PT)는 펠티에 소자에 한정되지 않고, 다른 열교환기를 사용해도 된다. 다른 열교환기로서, 예를 들어 공랭이나 수냉에 의한 냉각 기능 및 가열 기능을 갖는 열교환기여도 된다.
도 6에 표시는 하지는 않지만, 열교환기(PT)에 접하여, 방열판을 마련해도 된다.
온도 센서(SR)는 전파 반사판(RE), 특히 액정층(LC)의 온도를 검지한다. 검지한 온도에 기초하여, 열교환기(PT)가 제어된다. 도 6에 도시하는 전파 반사판(REA)에서는, 온도 센서(SR)는 전파 반사판(RE)의 외부에 마련하고 있지만, 전파 반사판(RE)에 내장해도 된다. 온도 센서(SR)는 액정층(LC)에 의해 가까운 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 온도 센서(SR)가 전파 반사판(RE)의 외부에 마련되어 있는 경우는, 제1 기판(SUB1) 또는 제2 기판(SUB2)에 접하여 마련되어 있으면 된다.
도 7은 본 실시 형태의 전파 반사판을 설명하는 도면이다. 도 7에 도시하는 전파 반사판(REA)은 전파 반사판(RE)과, 온도 센서(SR)와, 열교환기(PT)와, 온도 제어부(TC)와, 구동 회로(DRV)와, 제어부(CTL)를 갖고 있다. 전파 반사판(RE)에 대해서는, 상기와 마찬가지의 구성이지만, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 도 7에서는 일부만의 구성 요소를 도시하고 있다. 온도 센서(SR) 및 열교환기(PT)에 대해서는, 도 6과 마찬가지이다.
온도 제어부(TC)는 온도 센서(SR)가 검지한 전파 반사판(RE)의 온도에 기초하여, 열교환기(PT)를 제어한다.
구동 회로(DRV)는 패치 전극(PE) 및 공통 전극(CE)을 구동한다.
제어부(CTL)는 외부로부터의 입력에 기초하여, 구동 회로(DRV) 및 온도 제어부(CT)를 제어한다.
전파 반사판(REA)이 놓인 환경에서 외기온이 상승하고, 액정층(LC)의 온도가 상승하고, 특히 상전이 온도 부근이면 온도 센서(SR)가 검지하면, 온도 제어부(CT)는 열교환기(PT)에 제어 신호를 출력한다. 열교환기(PT)는 제어 신호에 기초하여, 전파 반사판(RE)을 냉각한다. 전파 반사판(RE)이 냉각됨으로써, 액정층(LC)을 상전이 이하의 온도로 유지할 수 있다.
상전이 온도 부근에서는, 액정층(LC)의 유전율은 급준하므로, 미세한 온도 제어가 바람직하다. 액정층(LC)의 온도가 상전이 온도 부근으로부터 이격되어 있는 경우는, 액정층(LC)의 유전율은 완만하므로, 상술한 경우보다는 미세한 온도 제어가 필요하지 않다.
액정층(LC)의 온도가 상전이 온도 부근으로부터 이격되어 있는 경우(예를 들어 50℃ 이상)는, 예를 들어 액정층(LC)이 ±30℃, 바람직하게는 ±20℃ 정도로 되도록, 열교환기(PT)의 온도 제어를 행하면 된다.
또한 열교환기(PT)의 온도 제어는 액정층(LC)의 유전율의 변화인 Δε이 ±20% 이내, 바람직하게는 ±10% 이내로 되도록 행하면 된다.
전파 반사판(REA)이 놓인 환경에서 외기온이 하강하고, 액정층(LC)의 온도가 하강하면, 온도 제어부(CT)는 열교환기(PT)에 제어 신호를 출력한다. 열교환기(PT)는 제어 신호에 기초하여, 전파 반사판(RE)을 가열한다. 이에 의해, 액정층(LC)의 온도를 높여, 액정의 점성이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7에 있어서, 열교환기(PT)는 전파 반사판(RE)의 면 중, 입사파(w1)의 입사면(Sa)(반사면이라고도 함)과 반대측의 면에 마련되어 있다. 이에 의해, 전파 반사판(RE)으로의 입사파(w1)의 입사 및 반사파(w2)의 반사를 저해하지 않는다.
구체적으로는, 열교환기(PT)는, 제2 기판(SUB2)의 기재(BA2)에 접하여 마련되어 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 기재(BA1 및 BA2)를, 각각 제1 기재 및 제2 기재라고도 한다.
온도 센서(SR)는 입사면(Sa)에 마련되어 있어도 되고, 입사면(Sa)의 반대측의 면에 마련되어 있어도 된다. 구체적으로는, 열교환기(PT)는, 제1 기판(SUB1)의 기재(BA1)에 접하여 마련되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 의해, 외기온의 변화가 있어도, 유전율 변화가 일정한 범위 내가 되는 전파 반사판을 얻는 것이 가능하다.
<구성예 1>
도 8은 실시 형태에 있어서의 전파 반사판의 다른 구성예를 도시하는 평면도이다. 도 8에 도시한 구성예에서는, 도 2에 도시한 구성예와 비교하여, 패치 전극을 액티브 매트릭스 구동한다는 점에서 다르다.
도 8은 본 구성예에 관한 전파 반사판(RE)의 평면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 기판(SUB1)은 접속 배선(CL) 대신에, 복수의 신호선(SL), 복수의 제어선(GL), 복수의 스위칭 소자(SW), 구동 회로(DR) 및 복수의 리드선(LE)을 갖고 있다.
복수의 신호선(SL)은, 제2 방향 Y를 따라서 연장되고, 제1 방향 X를 따른 방향으로 배치되어 있다. 복수의 제어선(GL)은, 제1 방향 X를 따라서 연장되고 제2 방향 Y를 따른 방향으로 배치되어 있다. 복수의 제어선(GL)은 구동 회로(DR)에 접속되어 있다. 스위칭 소자(SW)는 1개의 신호선(SL)과 1개의 제어선(GL)의 교차부 근방에 마련되어 있다. 복수의 리드선(LE)은 구동 회로(DR)에 접속되어 있다. 신호선(SL) 및 리드선(LE)은, 각각 아우터 리드 본딩(OLB)의 패드에 접속되어도 된다.
도 9는 전파 반사판의 부분 확대 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 전파 반사판(RE)의 기재(BA1) 상에 제어선(GL)이 마련되어 있다. 제어선(GL)은 게이트 전극(GE)을 갖고 있다. 기재(BA1) 및 제어선(GL) 상에 절연층(GI)이 형성되어 있다. 절연층(GI) 상에 반도체층(SMC)이 마련되어 있다. 반도체층(SMC)은 게이트 전극(GE)에 중첩하고, 제1 영역(R1)과, 제2 영역(R2)을 갖고 있다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에 있어서, 한쪽이 소스 영역이고, 다른 쪽이 드레인 영역이다.
게이트 전극(GE), 반도체층(SMC) 등은 박막 트랜지스터(TFT)로서의 스위칭 소자(SW)를 구성하고 있다. 스위칭 소자(SW)는 보텀 게이트형 박막 트랜지스터여도 되고, 톱 게이트형 박막 트랜지스터여도 된다.
절연층(GI) 및 반도체층(SMC) 상에, 절연층(ILI1)이 형성되어 있다. 절연층(ILI1) 상에, 접속 전극(RY) 및 신호선(SL)이 마련되어 있다. 도시하지는 않지만, 신호선(SL)은 반도체층(SMC)의 제1 영역(R1)에 접속되어 있다. 접속 전극(RY)은 절연층(ILI1)에 형성된 콘택트 홀을 통해 반도체층(SMC)의 제2 영역(R2)에 접속되어 있다.
절연층(ILI1), 신호선(SL) 및 접속 전극(RY) 상에, 절연층(ILI2)이 형성되어 있다. 절연층(ILI2) 상에 패치 전극(PE)이 형성되어 있다. 패치 전극(PE)은 절연층(ILI2)에 형성된 콘택트 홀을 통해 접속 전극(RY)에 접속되어 있다. 배향막(AL1)은 절연층(ILI2) 및 패치 전극(PE) 상에 형성되어 있다.
도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 복수의 패치 전극(PE)을 액티브 매트릭스 구동에 의해 개별로 구동할 수 있다. 그 때문에, 복수의 패치 전극(PE)을 독립적으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 전파 반사판(RE)이 반사하는 반사파(w2)의 방향을, Y-Z 평면에 평행한 방향으로 할 수 있다.
본 구성예는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 실시 형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 신규인 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
CE: 공통 전극
CL: 접속 배선
CT: 온도 제어부
GP: 패치 전극군
LC: 액정층
PE: 패치 전극
PT: 열교환기
RE: 전파 반사판
REA: 전파 반사판
SS: 스페이서
SUB1: 제1 기판
SUB2: 제2 기판
Sa: 입사면
TC: 온도 제어부
w1: 입사파
w2: 반사파
CL: 접속 배선
CT: 온도 제어부
GP: 패치 전극군
LC: 액정층
PE: 패치 전극
PT: 열교환기
RE: 전파 반사판
REA: 전파 반사판
SS: 스페이서
SUB1: 제1 기판
SUB2: 제2 기판
Sa: 입사면
TC: 온도 제어부
w1: 입사파
w2: 반사파
Claims (11)
- 제1 기재와, 제1 방향 및 제2 방향 각각을 따라서, 등간격으로 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 패치 전극을 갖는 제1 기판과,
제2 기재와, 상기 복수의 패치 전극에 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 기판과,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 끼움 지지되는 액정층과,
상기 제2 기판에 접하여 마련되는 열교환기와,
상기 액정층의 온도를 검지하는 온도 센서와,
상기 온도 센서가 검지한 온도에 기초하여, 상기 열교환기를 제어하는 온도 제어부
를 구비하고,
입사파는, 제1 기판의 입사면에 입사하고,
상기 열교환기는, 상기 입사면의 반대측의 면에 마련되는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 열교환기는, 펠티에 소자인, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 제1 방향을 따라서 배열되고, 상기 제2 방향을 따라서 연장되는 복수의 접속 배선을 더 구비하고,
상기 복수의 패치 전극은, 상기 제2 방향을 따라서 연장되고, 상기 제1 방향을 따라서 배열된 복수의 패치 전극군을 형성하고,
상기 패치 전극군 각각의 복수의 패치 전극은, 상기 접속 배선에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 패치 전극은, 각각, 스위칭 소자와 접속되는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 접하여 마련되어 있는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 센서는, 상기 전파 반사판에 내장되어 있는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 액정층의 온도가 ±30℃가 되도록, 상기 열교환기를 제어하는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 액정층의 온도가 ±20℃가 되도록, 상기 열교환기를 제어하는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 액정층의 유전율의 변화가 ±20% 이내로 되도록, 상기 열교환기를 제어하는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 액정층의 유전율의 변화가 ±10% 이내로 되도록, 상기 열교환기를 제어하는, 전파 반사판. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 액정층을 상전이 이하의 온도로 유지하도록, 상기 열교환기를 제어하는, 전파 반사판.
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