WO2024029170A1 - 電波反射装置の検査方法 - Google Patents

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真一郎 岡
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    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/02Function characteristic reflective

Definitions

  • the present invention relates to a method for inspecting a radio wave reflecting device.
  • a phased array antenna device controls the directivity of a fixed antenna by adjusting the amplitude and phase of a high-frequency signal applied to each of a plurality of antenna elements arranged in a planar manner. ing. Phased array antenna devices require a phase shifter. A phased array antenna device using a phase shifter that utilizes a change in dielectric constant depending on the alignment state of liquid crystal has been disclosed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • radio wave reflecting devices using liquid crystals have a problem in that there is no way to judge whether the device is good or bad by observing a reflecting element that cannot control desired radio waves.
  • radio wave reflecting devices unlike display devices that use transparent electrodes as pixel electrodes, radio wave reflecting devices often use light-shielding metal for patch electrodes, which limits the area in which the inside of the radio wave reflecting device can be directly observed non-destructively. There was a problem with this.
  • a method for inspecting a radio wave reflecting device is a method for inspecting a radio wave reflecting device having a plurality of reflecting elements arranged in a row direction and a column direction, wherein each of the plurality of reflecting elements has a patch electrode. , a common electrode overlapping the back side of the patch electrode, and a liquid crystal layer between the patch electrode and the common electrode, and a voltage V1 is applied between each of the plurality of patch electrodes and the common electrode.
  • V1 is applied between each of the plurality of patch electrodes and the common electrode.
  • 1 is a plan view of a reflection element used in a radio wave reflection device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 shows a cross-sectional view of a reflection element used in a radio wave reflection device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 shows a state in which a reflecting element used in a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention operates, and shows a state in which no voltage is applied between a patch electrode and a common electrode.
  • 1 shows a state in which a reflecting element used in a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention operates, and shows a state in which a voltage is applied between a patch electrode and a common electrode.
  • 1 shows a configuration of a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows that the traveling direction of reflected waves changes by the radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 shows a configuration of a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 shows a cross-sectional view of a reflecting element in a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
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  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
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  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
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  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view for explaining a method for inspecting a radio wave reflecting device according to an embodiment of the present invention.
  • a member or region when a member or region is said to be “above (or below)" another member or region, it means that it is directly above (or directly below) the other member or region unless otherwise specified. This includes not only the case where the item is located above (or below) another member or area, that is, the case where another component is included in between above (or below) the other member or area. .
  • FIGS. 1A and 1B show a reflection element 102 used in a radio wave reflection device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A shows a plan view of the reflective element 102 viewed from above (the side where radio waves are incident), and
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view along A1-A2 shown in the plan view.
  • the reflective element 102 includes a dielectric substrate 104, a counter substrate 106, a patch electrode 108, a common electrode 110, a first alignment film 112a, a second alignment film 112b, and a liquid crystal layer 114.
  • the dielectric substrate 104 in the reflective element 102 can also be considered as a dielectric layer, forming one layer.
  • Patch electrode 108 is provided on dielectric substrate (dielectric layer) 104, and common electrode 110 is provided on counter substrate 106.
  • Common electrode 110 is arranged on the back side of patch electrode 108.
  • a first alignment film 112a is provided on the dielectric substrate (dielectric layer) 104 so as to cover the patch electrode 108, and a second alignment film 112b is provided on the counter substrate 106 so as to cover the common electrode 110.
  • Patch electrode 108 and common electrode 110 are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 114 is provided between them.
  • a first alignment film 112a is interposed between the patch electrode 108 and the liquid crystal layer 114, and a second alignment film 112b is interposed between the common electrode 110 and the liquid crystal layer 114.
  • the patch electrode 108 preferably has a shape that is symmetrical with respect to vertically polarized waves and horizontally polarized waves of incident radio waves, and has a square or circular shape in plan view.
  • FIG. 1A shows a case where the patch electrode 108 is square in plan view.
  • the shape of the common electrode 110 is not particularly limited, and has a shape that extends over substantially the entire surface of the counter substrate 106 so as to have a larger area than the patch electrode 108.
  • a first wiring 118 may be provided on the dielectric substrate (dielectric layer) 104. First wiring 118 is connected to patch electrode 108 . The first wiring 118 can be used when applying a control signal to the patch electrode 108. Furthermore, when a plurality of reflective elements are arranged, the first wiring 118 can be used to connect one patch electrode to an adjacent patch electrode.
  • the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 are bonded together using a sealing material.
  • the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 are arranged to face each other with a gap therebetween, and the liquid crystal layer 114 is provided in a region surrounded by a sealant.
  • the liquid crystal layer 114 is provided so as to fill the gap between the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 .
  • the distance between the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 is 20 to 100 ⁇ m, for example, 50 ⁇ m.
  • a patch electrode 108, a common electrode 110, a first alignment film 112a, and a second alignment film 112b are provided between the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106, so to be more precise, the dielectric substrate 104
  • the thickness of the liquid crystal layer 114 is the distance between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b provided on each of the opposing substrates 106 and 106.
  • a spacer may be provided between the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 in order to keep the distance constant.
  • a control signal for controlling the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 114 is applied to the patch electrode 108.
  • the control signal is a DC voltage signal or a polarity inversion signal in which a positive DC voltage and a negative DC voltage are alternately inverted.
  • the common electrode 110 is applied with a voltage at an intermediate level of ground or a polarity inverted signal.
  • a liquid crystal material having dielectric anisotropy is used for the liquid crystal layer 114.
  • the liquid crystal layer 114 nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, or discotic liquid crystal can be used.
  • the dielectric constant of the liquid crystal layer 114 having dielectric anisotropy changes due to changes in the alignment state of liquid crystal molecules.
  • the reflective element 102 can change the dielectric constant of the liquid crystal layer 114 according to a control signal applied to the patch electrode 108, thereby delaying the phase of the reflected wave when reflecting the radio wave.
  • the frequency bands of the radio waves reflected by the reflective element 102 are a very high frequency (VHF) band, an ultra-high frequency (UHF) band, and a microwave (SHF: super high frequency) band. , submillimeter wave (THF: These are the extremely high frequency (tremendously high frequency) and millimeter wave (EHF: extra high frequency) bands.
  • VHF very high frequency
  • UHF ultra-high frequency
  • SHF microwave
  • SHF super high frequency
  • THF submillimeter wave
  • EHF extra high frequency
  • FIG. 2A shows a state in which no voltage is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 (referred to as a "first state").
  • FIG. 2A shows a case where the first alignment film 112a and the second alignment film 112b are horizontal alignment films. The long axes of the liquid crystal molecules 116 in the first state are aligned horizontally with respect to the surfaces of the patch electrode 108 and the common electrode 110 by the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • FIG. 2B shows a state in which a control signal (voltage signal) is applied to the patch electrode 108 (referred to as a "second state").
  • the long axes of the liquid crystal molecules 116 are aligned perpendicular to the surfaces of the patch electrode 108 and the common electrode 110 under the action of the electric field.
  • the angle at which the long axes of the liquid crystal molecules 116 are oriented is determined by the magnitude of the control signal applied to the patch electrode 108 (the magnitude of the voltage between the counter electrode and the patch electrode), so that the liquid crystal molecules 116 are oriented in a direction intermediate between the horizontal direction and the vertical direction. You can also do that.
  • the dielectric constant is larger in the second state than in the first state. Further, when the liquid crystal molecules 116 have negative dielectric anisotropy, the apparent dielectric constant in the second state is smaller than that in the first state.
  • the liquid crystal layer 114 having dielectric anisotropy can also be regarded as a variable dielectric layer.
  • the reflective element 102 can be controlled to delay (or not delay) the phase of the reflected wave by utilizing the dielectric anisotropy of the liquid crystal layer 114.
  • the reflecting element 102 is used as a radio wave reflecting plate that reflects radio waves in a predetermined direction. It is preferable that the reflection element 102 attenuates the amplitude of reflected radio waves as little as possible. As is clear from the structure shown in FIG. 1B, when a radio wave propagating in the air is reflected by the reflecting element 102, the radio wave passes through the dielectric substrate (dielectric layer) 104 twice.
  • the dielectric substrate (dielectric layer) 104 is made of, for example, a dielectric material such as glass or resin.
  • Radio Wave Reflector Next, the configuration of a radio wave reflector in which reflective elements are integrated will be shown.
  • FIG. 3 shows the configuration of a radio wave reflecting device 100a according to an embodiment of the present invention.
  • the radio wave reflection device 100 has a radio wave reflection plate 120.
  • the radio wave reflecting plate 120 is composed of a plurality of reflecting elements 102.
  • the plurality of reflective elements 102 are arranged, for example, in a column direction (X-axis direction shown in FIG. 3) and a row direction (Y-axis direction shown in FIG. 3) intersecting the column direction.
  • the reflective element 102 is arranged so that the patch electrode 108 faces the radio wave incident surface.
  • the radio wave reflecting plate 120 has a flat plate shape, and a plurality of patch electrodes 108 are arranged in a matrix within the plane of this flat plate.
  • the radio wave reflecting device 100a has a structure in which a plurality of reflecting elements 102 are integrated on one dielectric substrate (dielectric layer) 104.
  • the radio wave reflection device 100 includes a dielectric substrate (dielectric layer) 104 on which a plurality of patch electrodes 108 are arranged, and a counter substrate 106 on which a common electrode 110 is provided, which are arranged one on top of the other. It has a structure in which a liquid crystal layer (not shown) is provided between two substrates.
  • the radio wave reflecting plate 120 is formed in a region where the plurality of patch electrodes 108 and the common electrode 110 overlap.
  • the cross-sectional structure of the radio wave reflecting plate 120 is the same as the structure of the reflecting element 102 shown in FIG.
  • the dielectric substrate (dielectric layer) 104 and the counter substrate 106 are bonded together with a sealant 128, and a liquid crystal layer (not shown) is provided in an area inside the sealant 128.
  • the dielectric substrate (dielectric layer) 104 has a peripheral region 122 that extends outward from the counter substrate 106 in addition to a region facing the counter substrate 106 .
  • a first drive circuit 124 and a terminal section 126 are provided in the peripheral region 122.
  • the first drive circuit 124 outputs a control signal to the patch electrode 108.
  • the terminal portion 126 is a region for forming a connection with an external circuit, and is connected to, for example, a flexible printed circuit board (not shown).
  • a signal for controlling the first drive circuit 124 is input to the terminal section 126 .
  • a plurality of patch electrodes 108 are arranged on the dielectric substrate (dielectric layer) 104 in the column direction (X-axis direction) and the row direction (Y-axis direction). Further, a plurality of first wirings 118 extending in the row direction (Y-axis direction) are arranged on the dielectric substrate (dielectric layer) 104. Each of the plurality of first wirings 118 is electrically connected to the plurality of patch electrodes 108 arranged in the row direction (Y-axis direction). In other words, the plurality of patch electrodes 108 arranged in the row direction (Y-axis direction) are connected by the first wiring 118.
  • the radio wave reflecting plate 120 has a configuration in which a plurality of patch electrode arrays are arranged in a column direction (X-axis direction) and connected by first wiring 118.
  • a plurality of first wirings 118 arranged on the radio wave reflecting plate 120 extend to the peripheral region 122 and are connected to the first drive circuit 124.
  • the first drive circuit 124 can output control signals of different voltage levels to each of the plurality of first wirings 118.
  • a control signal is applied to each patch electrode 108).
  • a control signal is applied to each set of a plurality of patch electrodes 108 arranged in the row direction (Y-axis direction), thereby controlling the direction of reflection of the reflected radio waves incident on the radio wave reflection plate 120.
  • the radio wave reflecting device 100a can control the propagation direction of the reflected waves in the left-right direction of the drawing with the reflection axis VR parallel to the row direction (Y-axis direction) as the center of the radio waves irradiated to the radio wave reflection plate 120. can.
  • FIG. 4 schematically shows that the traveling direction of the reflected wave changes due to the two reflecting elements 102.
  • V1 ⁇ V2 different control signals
  • the reflection direction can be controlled in a uniaxial direction.
  • Radio wave reflection device B (two-axis reflection control) Since the radio wave reflection device 100a shown in FIG. 3 has a single reflection axis VR, it is possible to control the reflection angle in a direction with the reflection axis VR as the rotation axis. In contrast, this embodiment shows an example of a radio wave reflection device 100b that can perform biaxial reflection control. In the following description, the explanation will focus on parts that are different from the radio wave reflecting device 100a.
  • the radio wave reflection device 100b has a plurality of second wirings 132 extending in the column direction (X-axis direction).
  • the plurality of first wirings 118 and the plurality of second wirings 132 are arranged to intersect with each other with an insulating layer (not shown) in between.
  • the plurality of first wirings 118 are connected to the first drive circuit 124, and the plurality of second wirings 132 are connected to the second drive circuit 130.
  • the second drive circuit 130 outputs a scanning signal.
  • FIG. 5 shows an enlarged inset view of the arrangement of the four patch electrodes 108, the two first wirings 118, and the second wirings 132.
  • Each of the four patch electrodes 108 is provided with a switching element 134. Switching (on and off) of the switching element 134 is controlled by a scanning signal applied to the second wiring 132.
  • the patch electrode 108 with the switching element 134 turned on is electrically connected to the first wiring 118 and a control signal is applied thereto.
  • the switching element 134 is formed of, for example, a thin film transistor. According to such a configuration, a plurality of patch electrodes 108 arranged in the column direction (X-axis direction) can be selected for each row, and control signals of different voltage levels can be applied to each row.
  • the radio wave reflecting device 100b shown in FIG. 5 controls the propagation direction of the reflected waves in the horizontal direction of the drawing with the radio waves irradiated on the radio wave reflecting plate 120 centered on the reflection axis VR parallel to the row direction (Y-axis direction). In addition to this, it is also possible to control the traveling direction of reflected waves in the vertical direction of the drawing centering on the reflection axis HR parallel to the row direction (X-axis direction).
  • the radio wave reflection device 100b has a reflection axis VR parallel to the row direction (Y-axis direction) and a reflection axis HR parallel to the column direction (X-axis direction), the direction with the reflection axis VR as the rotation axis,
  • the reflection angle can be controlled in the direction with the reflection axis HR as the rotation axis.
  • the reflection direction can be changed to the uniaxial direction and the biaxial direction. can be controlled.
  • FIG. 6 shows an example of the cross-sectional structure of the reflective element 102 in which the switching element 134 is connected to the patch electrode 108.
  • a switching element 134 is provided on the dielectric substrate (dielectric layer) 104.
  • the switching element 134 is a transistor, and has a structure in which a first gate electrode 138, a first gate insulating layer 140, a semiconductor layer 142, a second gate insulating layer 146, and a second gate electrode 148 are stacked.
  • An undercoat layer 136 may be provided between the first gate electrode 138 and the dielectric substrate (dielectric layer) 104.
  • a first wiring 118 is provided between the first gate insulating layer 140 and the second gate insulating layer 146.
  • the first wiring 118 is provided so as to be in contact with the semiconductor layer 142. Further, the first connection wiring 144 is provided in the same layer as the conductive layer forming the first wiring 118. The first connection wiring 144 is provided so as to be in contact with the semiconductor layer 142.
  • the connection structure of the first wiring 118 and the first connection wiring 144 to the semiconductor layer 142 shows a structure in which one wiring is connected to the source of the transistor and the other wiring is connected to the drain.
  • a first interlayer insulating layer 150 is provided to cover the switching element 134.
  • a second wiring 132 is provided on the first interlayer insulating layer 150.
  • the second wiring 132 is connected to the second gate electrode 148 through a contact hole formed in the first interlayer insulating layer 150.
  • the first gate electrode 138 and the second gate electrode 148 are electrically connected to each other in a region that does not overlap with the semiconductor layer 142.
  • a second connection wiring 152 is provided on the first interlayer insulating layer 150 using the same conductive layer as the second wiring 132 .
  • the second connection wiring 152 is connected to the first connection wiring 144 through a contact hole formed in the first interlayer insulating layer 150.
  • a second interlayer insulating layer 154 is provided to cover the second wiring 132 and the second connection wiring 152. Further, a flattening layer 156 is provided to fill the difference in level of the switching element 134. By providing the planarizing layer 156, the patch electrode 108 can be formed without being affected by the arrangement of the switching elements 134.
  • a passivation layer 158 is provided on the planar surface of planarization layer 156. Patch electrode 108 is provided on passivation layer 158. The patch electrode 108 is connected to the second connection wiring 152 through a contact hole penetrating the passivation layer 158, the planarization layer 156, and the second interlayer insulating layer 154.
  • a first alignment film 112a is provided on the patch electrode 108.
  • the counter substrate 106 is provided with a common electrode 110 and a second alignment film 112b, as in FIG. 1B.
  • the surface of the dielectric substrate (dielectric layer) 104 on which the switching element 134 and patch electrode 108 are provided is arranged so as to face the surface of the counter substrate on which the common electrode 110 is provided, and the liquid crystal layer 114 is provided between them.
  • the thickness T of the dielectric substrate (dielectric layer) 104 is from the surface of the patch electrode 108 on the liquid crystal layer 114 side to the surface of the dielectric substrate (dielectric layer) 104 opposite to the surface on which the patch electrode 108 is provided.
  • the length can be as follows.
  • At least one insulating layer (undercoat layer 136, first gate insulating layer 140, second gate insulating layer 146, first interlayer
  • the thicknesses of the insulating layer 150, the second interlayer insulating layer 154, the planarization layer 156, and the passivation layer 158) can be taken into account.
  • the undercoat layer 136 is formed of, for example, a silicon oxide film.
  • the first gate insulating layer 140 and the second gate insulating layer 146 are formed of, for example, a silicon oxide film or a laminated structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
  • the semiconductor layer is formed of a silicon semiconductor such as amorphous silicon or polycrystalline silicon, or an oxide semiconductor containing a metal oxide such as indium oxide, zinc oxide, or gallium oxide.
  • the first gate electrode 138 and the second gate electrode 148 may be made of, for example, molybdenum (Mo), tungsten (W), or an alloy thereof.
  • the first wiring 118, the second wiring 132, the first connection wiring 144, and the second connection wiring 152 are formed using a metal material such as titanium (Ti), aluminum (Al), or molybdenum (Mo).
  • a metal material such as titanium (Ti), aluminum (Al), or molybdenum (Mo).
  • it may have a laminated structure of titanium (Ti)/aluminum (Al)/titanium (Ti) or a laminated structure of molybdenum (Mo)/aluminum (Al)/molybdenum (Mo).
  • the planarization layer 156 is made of a resin material such as acrylic or polyimide.
  • the passivation layer 158 is formed of, for example, a silicon nitride film.
  • the patch electrode 108 and the common electrode 110 are formed of a metal film such as aluminum (Al) or copper (Cu), or a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO).
  • the second wiring 132 is connected to the gate of the transistor used as the switching element 134
  • the first wiring 118 is connected to one of the source and drain of the transistor
  • the patch electrode 108 is connected to the other of the source and drain.
  • a control signal can be applied to a predetermined patch electrode selected from among the plurality of patch electrodes 108 arranged in a matrix.
  • the radio wave reflection device 100 is installed in the inspection device so that the direction in which the patch electrode 108 can be observed is the top surface, and the radio wave reflection device 100 can be observed from the top.
  • the radio wave reflecting device 100 is installed such that the patch electrode 108 is on the top surface and the common electrode 110 is on the bottom surface, like the reflecting element 102 shown at voltage V0 in FIG.
  • the inspection device may be any microscope that can nondestructively observe the radio wave reflection device 100, and for example, an optical microscope may be used.
  • an optical microscope When observing the radio wave reflection device 100 using an optical microscope, since the radio wave reflection device 100 often uses an opaque conductive metal or the like for the common electrode 110, the patch electrode 108 and its surroundings can be observed from the top using reflected light. can be observed.
  • the inspection device has an image capture function that captures shape information of the reflective element 102 to be observed.
  • the inspection device has an image capture function that captures shape information of the reflective element 102 to be observed.
  • the inspection device is adjusted so that the width or length and width of the patch electrode 108 of the reflective element 102 can be measured.
  • the inspection device may be adjusted so that it can measure a length that is about 1/20 of the long side or short side.
  • an optical filter such as a polarizing plate in the inspection device. Observation of the radio wave reflection device 100 in this embodiment can be performed without using an optical filter, unlike observation of a display device using liquid crystal.
  • voltages V0 to V4 are applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110, and the reflective element 102 is observed.
  • voltage V0 indicates that the voltage between patch electrode 108 and common electrode 110 is 0V, and application of 0V is also included in voltage application.
  • the voltage V0 to the voltage V4 are different voltages from each other.
  • the absolute values of the respective voltages V0 to V4 are larger in the order of the voltages V0 to V4.
  • the quality of the reflective element 102 is determined based on the change (described later) in the frame-shaped area appearing on the outer periphery of the patch electrode 108 when the above-mentioned voltage is applied.
  • a voltage V0 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110, or a voltage is not applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 of the reflective element 102.
  • the frame-shaped region 160 does not appear on the outer periphery of the patch electrode 108, as in the reflective element 102 shown at voltage V0 in FIG.
  • a voltage V1 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • a frame-shaped region 160 having a width L1a appears on the outer periphery of the patch electrode 108, as shown in the reflective element 102 indicated by the voltage V1 in FIG.
  • Frame-shaped region 160 surrounds patch electrode 108 when viewed from above. Further, the frame-shaped region 160 may have the same width and appear along the first wiring 118 connected to the patch electrode 108.
  • the width L1a is a width that becomes a standard for determining the quality of the corresponding frame-shaped area 160 when the voltage V1 is normally applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • a voltage V2 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • a frame-shaped region 160 having a width L2a appears on the outer periphery of the patch electrode 108, as shown in the reflective element 102 indicated by the voltage V2 in FIG. Further, the frame-shaped region 160 may appear along the first wiring 118 that has the same width and connects to the patch electrode 108.
  • the width L2a is a width that serves as a standard for determining the quality of the corresponding frame-shaped region 160 when the voltage V2 is normally applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the reference width L2a is larger than the reference width L1a, similar to the relationship in which the absolute value of the voltage V2 is larger than the absolute value of the voltage V1. Also, since the absolute value of voltage V2 is larger than the absolute value of voltage V1, the reflective element 102 has a voltage V1 that is smaller than the amount of phase change set to the reflective element 102 applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110. A high amount of phase change can be set.
  • a voltage V3 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • a frame-shaped region 160 having a width L3a appears on the outer periphery of the patch electrode 108, as shown in the reflective element 102 indicated by the voltage V3 in FIG. Further, the frame-shaped region 160 may appear along the first wiring 118 that has the same width and connects to the patch electrode 108.
  • the width L3a is a width that serves as a reference for determining the quality of the frame-shaped region 160 when the voltage V3 is normally applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the reference width L3a is larger than the reference width L2a, similar to the relationship where the absolute value of the voltage V3 is larger than the absolute value of the voltage V2.
  • the reflective element 102 since the absolute value of voltage V3 is larger than the absolute value of voltage V2, the reflective element 102 has a voltage V2 that is smaller than the amount of phase change set to the reflective element 102 applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110. A high amount of phase change can be set.
  • a voltage V4 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • a frame-shaped region 160 appears on the outer periphery of the patch electrode 108, as in the reflective element 102 shown at voltage V4 in FIG. Further, the frame-shaped region 160 may appear along the first wiring 118 that has the same width and connects to the patch electrode 108.
  • the width of the frame-shaped area 160 that appeared was measured, the width of the frame-shaped area 160 was width L4a.
  • the width L4a is a width that serves as a standard for determining the quality of the frame-shaped region 160 when the voltage V4 is normally applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the reference width L4a is larger than the reference width L3a, similar to the relationship where the absolute value of the voltage V4 is larger than the absolute value of the voltage V3.
  • the reflective element 102 since the absolute value of voltage V4 is larger than the absolute value of voltage V3, the reflective element 102 has a voltage V3 that is smaller than the amount of phase change set in the reflective element 102 applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110. A high amount of phase change can be set.
  • the reference widths L1a to L4a can be determined by measuring the frame-shaped region 160 at each applied voltage from the radio wave reflecting device 100 actually produced as described above. Further, the reference widths L1a to L4a can also be calculated and determined from design standards taking into account the size of the patch electrode 108 of the radio wave reflection device 100, the physical property value of the cell thickness of the liquid crystal layer, and the like. The reference widths L1a to L4a can be determined without being limited to the method described above.
  • determining the quality of the reflective element 102 refers to determining whether a desired voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114 or whether a desired voltage is not normally applied to the liquid crystal layer 114. .
  • FIG. 8A shows a plan view of the reflective element 102a-1 in which a frame-shaped region 160 having a reference width L1a appears.
  • FIG. 8B shows the reflective element 102a-2 in which a frame-shaped region 160 having a width L12 larger by ⁇ L1 than the reference width L1a appears.
  • FIG. 8C shows a reflective element 102a-3 in which a frame-shaped region L13 smaller than the reference width L1a by ⁇ L1 appears.
  • the difference between the width L12 or L13 of the frame-shaped region 160 and the reference width L1a is within ⁇ L1, it can be determined that the voltage V1 is applied to the liquid crystal layer 114.
  • the voltage V1 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110, and the width of the frame-shaped area 160 is larger than ⁇ L1 from the reference width L1a, the reflective element It can be determined that the liquid crystal layer is not properly covered.
  • 8A to 8C show examples in which the width uniformly increases or decreases with respect to the outer circumference of the patch electrode 108.
  • the width L12 and the width L13 of the frame-shaped area 160 do not need to increase or decrease uniformly, and if the difference between these widths and the reference width L1a is within ⁇ L1, the voltage V1 is normally applied to the liquid crystal layer. can be determined.
  • the value of ⁇ L1 can be determined by measuring the frame-shaped region 160 at each applied voltage from an actually manufactured radio wave reflecting device 100. Further, the value of the base ⁇ L1 can also be calculated and determined from a design standard taking into account the size of the patch electrode 108 of the radio wave reflecting device 100, the physical property value depending on the thickness of the cell of the liquid crystal layer, and the like.
  • the method for determining ⁇ L1 is not limited to the method described above, and the same applies to ⁇ L2 to ⁇ L4, which will be described later.
  • FIG. 9A shows a cross-sectional view of reflective element 102a-1 shown in FIG. 8A.
  • the frame-shaped region 160 is the upper surface of a portion of the liquid crystal layer 114.
  • a part of the liquid crystal layer 114 whose top surface is the frame-shaped area 160 is formed between the patch electrode 108 and the common electrode 110 when the voltage V1 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • This is a liquid crystal that is oriented by an oblique electric field (up and down arrows).
  • the diagonal electric fields indicated by up and down arrows are illustrative and not restrictive.
  • a part of the liquid crystal layer 114 with the frame-shaped area 160 as the top surface is arranged so that the alignment of the liquid crystal is caused by leakage of an oblique electric field formed between the edge of the patch electrode 108 or its surroundings and the common electrode 110.
  • diagonal electric field leakage refers to an electric field formed between the patch electrode 108 and the common electrode 110 outside the width 108w of the patch electrode 108, with respect to the electric field within the width 108w of the patch electrode 108. Point to the electric field. Therefore, as shown in FIGS.
  • the orientation of the liquid crystal due to those electric fields can be visually recognized as a frame-shaped area 160 appearing on the outer periphery of the patch electrode 108 from a top view, and the alignment between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is visible from the top. It is possible to measure the width of the frame-shaped region 160, which changes depending on the voltage applied.
  • a part of the liquid crystal layer 114 that is oriented by the electric field formed outside the width 108w is connected between the patch electrode 108 and the common electrode 110 by the width 108w of the patch electrode 108. They are located so as to sandwich a liquid crystal layer 114 that is oriented by an electric field.
  • the reflective element 102a-2 shown in FIG. 8B will be explained with reference to the cross-sectional view in FIG. 9B.
  • a diagonal electric field (up and down arrow) is formed between the end of the patch electrode 108 and the common electrode 110. be done. Due to the formed oblique electric field, a portion of the liquid crystal layer that does not overlap with the common electrode 110 is oriented, and the oriented liquid crystal is visually recognized as a frame-shaped region 160 having a width L12 when viewed from above.
  • the diagonal electric field in the reflective element 102a-1 expands more toward the common electrode 110 than in the reflective element 102a-1, but the width L12 of the frame-shaped region 160 is different from the reference width L1a. Since the difference is within ⁇ L1, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • the reflective element 102 shown in FIG. 8C will also be explained with reference to the cross-sectional view in FIG. 9C.
  • a diagonal electric field (up and down arrow) is formed between the end of the patch electrode 108 and the common electrode 110. be done.
  • a part of the liquid crystal layer is oriented by the formed oblique electric field, and the oriented liquid crystal is visually recognized as a frame-shaped region 160 having a width L13 when viewed from above.
  • the diagonal electric field in the reflective element 102a-1 is narrower toward the common electrode 110 than that in the reflective element 102, but the width L12 of the frame-shaped region 160 is different from the reference width L1a. Since it is within ⁇ L1, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIGS. 10A to 10C An example of the reflective element 102 that can determine that the voltage V2 is normally applied to the liquid crystal layer 114 will be described with reference to FIGS. 10A to 10C.
  • the difference from the reflective element 102 shown in FIGS. 8A to 8C and 9A to 9C is that the absolute value of the voltage applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is greater than the absolute value of the voltage V1. .
  • explanations may be omitted for configurations that are the same as or similar to the reflective element 102 shown in FIGS. 8A to 8C and 9A to 9C.
  • FIG. 10A shows a plan view of reflective element 102a-1 to which voltage V2 is applied between patch electrode 108 and common electrode 110.
  • the reference width L2a when a voltage V2 different from the voltage V1 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is the reference width L2a when the voltage V1 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the width shown is different from the reference width L1a when the width is changed. Further, since the absolute value of the voltage V2 is greater than the absolute value of the voltage V1, the reference width L2a is greater than the reference width L1a.
  • FIGS. 10B and 10C show reflective elements 102a-2 and 102a-3, respectively, in which the width of the frame-shaped region 160 differs from the reference width L2a by ⁇ L2.
  • FIG. 10B shows a reflective element 102a-2 in which a frame-shaped region 160 having a width L22 larger than the reference width L2a by ⁇ L2 appears.
  • FIG. 10C shows a reflective element 102a-3 in which a frame-shaped region L23 smaller than the reference width L2a by ⁇ L2 appears. In this way, if the difference between the width L22 or L23 of the frame-shaped region 160 and the reference width L2a is within ⁇ L2, it can be determined that the voltage V2 is applied to the liquid crystal layer 114.
  • the reflective element it can be determined that the liquid crystal layer is not properly covered.
  • FIG. 11A shows a cross-sectional view of reflective element 102a-1 of FIG. 10A.
  • the reference width L2a is larger than the reference width L1a.
  • FIG. 11B shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-2 shown in FIG. 10B.
  • the diagonal electric field spreads significantly toward the common electrode 110 compared to the diagonal electric field in the reflective element 102a-1, but the width L22 of the frame-shaped region 160 is different from the reference width L2a. Since the difference is within ⁇ L2, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIG. 11C shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-3 shown in FIG. 10C.
  • the diagonal electric field of the reflective element 102a-3 spreads smaller toward the common electrode 110 than the diagonal electric field of the reflective element 102a-1, but the width L23 of the frame-shaped region 160 is different from the reference width L2a. Since the difference is within ⁇ L2, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIGS. 12A to 12C An example of the reflective element 102 that can determine that the voltage V3 is normally applied to the liquid crystal layer 114 will be described with reference to FIGS. 12A to 12C.
  • the difference from the reflective element 102 shown in FIGS. 10A to 10C and FIGS. 11A to 11C is that the absolute value of the voltage applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is greater than the absolute value of the voltage V2. .
  • descriptions of structures that are the same as or similar to the reflective element 102 shown in FIGS. 10A to 10C and FIGS. 11A to 11C may be omitted.
  • FIG. 12A shows a plan view of the reflective element 102a-1 to which the voltage V2 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the reference width L3a when a voltage V3 different from the voltage V2 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is the reference width L3a when the voltage V2 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • the width shown is different from the reference width L2a when the width is changed. Further, since the absolute value of voltage V3 is greater than the absolute value of voltage V2, reference width L3a is greater than reference width L2a.
  • FIGS. 12B and 12C show reflective elements 102a-2 and 102a-3, respectively, in which the width of the frame-shaped region 160 differs from the reference width L3a by ⁇ L3.
  • FIG. 12B shows a reflective element 102a-2 in which a frame-shaped region 160 having a width L22 larger by ⁇ L3 than the reference width L3a appears.
  • FIG. 12C shows a reflective element 102a-3 in which a frame-shaped region L23 smaller than the reference width L3a by ⁇ L3 appears. In this way, if the difference between the width L22 or L23 of the frame-shaped region 160 and the reference width L3a is within ⁇ L3, it can be determined that the voltage V3 is applied to the liquid crystal layer 114.
  • the reflective element it can be determined that the liquid crystal layer is not properly covered.
  • FIG. 13A shows a cross-sectional view of reflective element 102a-1 of FIG. 12A.
  • the reference width L3a is larger than the reference width L2a.
  • FIG. 13B shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-2 shown in FIG. 12B.
  • the oblique electric field in the reflective element 102a-1 spreads more toward the common electrode 110 than in the reflective element 102a-1, but the width L22 of the frame-shaped region 160 is Since the difference from the width L3a is within ⁇ L3, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIG. 13C shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-3 shown in FIG. 12C.
  • the diagonal electric field in the reflective element 102a-1 spreads smaller toward the common electrode 110 than that in the reflective element 102a-1, but the width L23 of the frame-shaped region 160 is Since the difference from the width L3a is within ⁇ L3, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIGS. 14A to 14C An example of the reflective element 102 that can determine that the voltage V4 is normally applied to the liquid crystal layer 114 will be described with reference to FIGS. 14A to 14C.
  • the difference from the reflective element 102 shown in FIGS. 12A to 12C and 13A to 13C is that the absolute value of the voltage V4 applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is greater than the absolute value of the voltage V3. be. Note that explanations may be omitted for configurations that are the same as or similar to the reflective element 102 shown in FIGS. 12A to 12C and 13A to 13C.
  • FIG. 14A shows a plan view of reflective element 102a-1 to which voltage V4 is applied between patch electrode 108 and common electrode 110.
  • the reference width L4a when a voltage V4 different from the voltage V3 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 is the reference width L4a when the voltage V3 is applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110.
  • FIGS. 14B and 14C show reflective elements 102a-2 and 102a-3, respectively, in which the width of the frame-shaped region 160 differs from the reference width L4a by ⁇ L4.
  • FIG. 14B shows a reflective element 102a-2 in which a frame-shaped region 160 having a width L22 larger by ⁇ L4 than the reference width L4a appears.
  • FIG. 14C shows a reflective element 102a-3 in which a frame-shaped region L23 smaller than the reference width L4a by ⁇ L4 appears. In this way, if the difference between the width L22 or L23 of the frame-shaped region 160 and the reference width L4a is within ⁇ L4, it can be determined that the voltage V4 is applied to the liquid crystal layer 114.
  • the reflective element it can be determined that the liquid crystal layer is not properly covered.
  • FIG. 15A shows a cross-sectional view of reflective element 102a-1 of FIG. 14A.
  • the reference width L4a is larger than the reference width L3a.
  • FIG. 15B shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-2 shown in FIG. 14B.
  • the diagonal electric field spreads widely toward the common electrode 110 compared to the diagonal electric field in the reflective element 102a-1, but the width L22 of the frame-shaped region 160 is different from the reference width L4a. Since the difference is within ⁇ L4, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • FIG. 15C shows a cross-sectional view of the reflective element 102a-3 shown in FIG. 14C.
  • the diagonal electric field spreads smaller toward the common electrode 110 than that in the reflective element 102a-1, but the width L23 of the frame-shaped region 160 differs from the reference width L4a. Since it is within ⁇ L4, it can be determined that the voltage is normally applied to the liquid crystal layer 114.
  • the method for inspecting the radio wave reflecting device 100 involves applying a desired voltage between the patch electrode 108 and the common electrode 110 of each of the plurality of reflecting elements 102 of the radio wave reflecting device 100.
  • the quality of each reflective element 102 can be determined based on the change in the frame-shaped area 160 appearing on the outer periphery of the patch electrode 108 when viewed from above. Such quality determination can be performed non-destructively on the radio wave reflecting device 100, and thus can be used for pre-shipment inspection of the radio wave reflecting device 100.
  • the failure mode of the reflective element 102 can be determined. By determining this failure mode, failure analysis of the manufacturing process of the radio wave reflection device 100 can be performed, and the yield of the radio wave reflection device 100 can be further improved.
  • FIG. 16 illustrates a top view of reflective element 102 when the desired voltage is not applied to liquid crystal layer 114.
  • FIG. 16A shows an example of the reflective element 102 in failure mode A.
  • the frame-shaped region 160 appears with a specified width from voltage V0 to voltage V2, and from voltage V3 to voltage V4, which are high potentials, appears with a specified width. Disappear.
  • the prescribed width means, for example, a width within a difference ⁇ L1 between the voltage V1 and the reference width L1a, and a width within a difference ⁇ L2 between the voltage V2 and the reference width L2a.
  • failure mode A it is assumed that there is a failure in the electrical characteristics of the switching element 134 connected to the patch electrode 108.
  • FIG. 16 shows an example of the reflective element 102 in failure mode B.
  • the prescribed width indicates, for example, a width within a difference ⁇ L3 between the voltage V3 and the reference width L3a, and a width within a difference ⁇ L4 between the voltage V4 and the reference width L4a. From this, it can be seen that in failure mode B, the voltage applied to the liquid crystal layer is insufficient.
  • the cause of the voltage shortage is assumed to be a defect in the electrical characteristics of the switching element connected to the patch electrode 108. Furthermore, although not shown, when a frame-shaped area appears with a width other than the specified width at a high potential as described above, there is a lack of voltage applied to the liquid crystal layer, and the electrical characteristics of the switching element connected to the patch electrode 108 are affected. It is assumed that there is a defect.
  • failure mode C in FIG. 16 shows an example of the reflective element 102 in failure mode C.
  • voltages V0 to V4 are applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 in the frame-shaped region 160, no change is observed. Specifically, frame-shaped region 160 does not appear regardless of the applied voltage. From this, failure mode C is assumed to include an open failure of the switching element connected to the patch electrode 108, a connection failure between the patch electrode 108 and the switching element, and the like.
  • FIG. 16D shows an example of the reflective element 102 in failure mode D.
  • voltages V0 to V4 are applied between the patch electrode 108 and the common electrode 110 in the frame-shaped region 160, no change is observed. Specifically, frame-shaped region 160 appears regardless of the applied voltage. From this, in failure mode D, a short circuit between the source and drain of the switching element or a short circuit between the drain and gate is considered, and the voltage from the signal line connected to the source or the gate line connected to the gate electrode is always directly applied to the liquid crystal display. It is conceivable that a frame-shaped region will appear regardless of whether the switching element is on or off.
  • 100 Radio wave reflection device, 100a: Radio wave reflection device, 100b: Radio wave reflection device, 102: Reflection element, 102a: First reflection element, 102a-1: Reflection element, 102a-2: Reflection element, 102a-3: Reflection element , 102b: second reflective element, 104: dielectric substrate (dielectric layer), 104: dielectric substrate, 106: counter substrate, 108: patch electrode, 108w: width, 110: common electrode, 110: common electrode, 112a : first alignment film, 112b: second alignment film, 114: liquid crystal layer, 116: liquid crystal molecules, 118: first wiring, 120: radio wave reflection plate, 122: peripheral area, 124: first drive circuit, 126: terminal part, 128: sealing material, 130: second drive circuit, 132: second wiring, 134: switching element, 136: undercoat layer, 138: first gate electrode, 140: first gate insulating layer, 142: semiconductor layer, 144: first connection wiring, 146: second gate insul

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Abstract

電波反射装置の検査方法は、行方向および列方向に配列された複数の反射素子を有する電波反射装置の検査方法であって、複数の反射素子は、それぞれパッチ電極と、パッチ電極の背面側に重なるコモン電極と、パッチ電極とコモン電極との間の液晶層と、を有し、複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧V1をそれぞれ印加し、複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧が印加されるときに上面視において複数のパッチ電極の外周に現れる枠状領域の変化に基づいて、反射素子の良否を判定する。

Description

電波反射装置の検査方法
 本発明は、電波反射装置の検査方法に関する。
 フェーズドアレイアンテナ(Phased Array Antenna)装置は、面状に配列された複数のアンテナ素子のそれぞれに対し、印加する高周波信号の振幅と位相を調整することでアンテナを固定した状態で指向性を制御している。フェーズドアレイアンテナ装置は移相器を必要とする。液晶の配向状態による誘電率の変化を利用した移相器を用いたフェーズドアレイアンテナ装置が開示されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
特開平11-103201号公報 特表2019-530387号公報
 しかしながら、液晶を用いる電波反射装置には、所望の電波制御ができない反射素子を観察することで良否を判断する方法がないという問題があった。
 さらに、電波反射装置は、透明電極を画素電極に用いる表示装置と異なり、パッチ電極に光を遮蔽する金属を用いることが多いため、非破壊で電波反射装置の内部を直接観察できる領域が限られてしまうという問題があった。
 このような問題に鑑み本発明の一実施形態は、電波反射装置の反射素子の良否を判定することができる検査方法を提供することを目的の一つとする。また、電波反射装置の反射素子の液晶層に所望の電圧がかかっているかを判定する検査方法を提供することを目的の一つとする。
 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法は、行方向および列方向に配列された複数の反射素子を有する電波反射装置の検査方法であって、複数の反射素子は、それぞれパッチ電極と、パッチ電極の背面側に重なるコモン電極と、パッチ電極とコモン電極との間の液晶層と、を有し、複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧V1をそれぞれ印加し、複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧が印加されるときに上面視において複数のパッチ電極の外周に現れる枠状領域の変化に基づいて、反射素子の良否を判定する。
本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子の平面図を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子の断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子が動作するときの状態を示し、パッチ電極とコモン電極との間に電圧が印加されない状態を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射素子が動作するときの状態を示し、パッチ電極とコモン電極との間に電圧が印加された状態を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置によって反射波の進行方向が変化することを模式的に示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置における反射素子の断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電波反射装置の検査方法を説明するための平面図である。
 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。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(又は数字の後にa、bなどを付した符号)を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。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。
1.反射素子
 図1A及び図1Bは、本発明の一実施形態に係る電波反射装置100に用いられる反射素子102を示す。図1Aは、反射素子102を上方(電波が入射する側)からみたときの平面図を示し、図1Bは平面図に示すA1-A2間の断面図を示す。
 図1A及び図1Bに示すように、反射素子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、第1配向膜112a、第2配向膜112b、液晶層114を含む。反射素子102の中で誘電体基板104は一つの層をなすものとして誘電体層とみなすこともできる。パッチ電極108は誘電体基板(誘電体層)104に設けられ、コモン電極110は対向基板106に設けられる。コモン電極110は、パッチ電極108の背面側に配置される。誘電体基板(誘電体層)104にはパッチ電極108を覆うように第1配向膜112aが設けられ、対向基板106にはコモン電極110を覆うように第2配向膜112bが設けられる。パッチ電極108とコモン電極110とは対向するように配置され、両者の間に液晶層114が設けられる。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、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して対称となる形状を有していることが好ましく、平面視で正方形又は円形の形状を有する。図1Aは、パッチ電極108が平面視で正方形である場合を示す。コモン電極110の形状には特段の限定はなく、パッチ電極108よりも広い面積を有するように対向基板106の略全面に広がる形状を有する。パッチ電極108及びコモン電極110を形成する材料に限定はなく、導電性を有する金属、金属酸化物を用いて形成される。誘電体基板(誘電体層)104には第1配線118が設けられていてもよい。第1配線118はパッチ電極108に接続される。第1配線118はパッチ電極108に制御信号を印加するときに用いることができる。また、第1配線118は、複数の反射素子が配列する場合、あるパッチ電極とそれに隣接するパッチ電極とを接続するときに用いることができる。
 図1A及び図1Bには示されないが、誘電体基板(誘電体層)104と対向基板106とは、シール材により貼り合わされる。誘電体基板(誘電体層)104と対向基板106とは間隙を有するように対向配置され、液晶層114はシール材で囲まれる領域内に設けられる。液晶層114は誘電体基板(誘電体層)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(誘電体層)104と対向基板106との間隔は20~100μmであり、例えば、50μmの間隔を有する。誘電体基板(誘電体層)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、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及び第2配向膜112bの間の間隔が液晶層114の厚さとなる。なお、図1Bには図示されないが、誘電体基板(誘電体層)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。
 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制御信号が印加される。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に制御信号が印加されることで液晶層114に含まれる液晶分子の配向状態が変化する。液晶層114には誘電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、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、ディスコティック液晶を用いることができる。誘電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。反射素子102は、パッチ電極108に印加する制御信号によって液晶層114の誘電率を変化させることができ、それによって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。
 反射素子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の液晶分子はパッチ電極108に印加される制御信号に応答して液晶分子の配向が変化するが、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、反射素子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できる。
 図2Aは、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧が印加されない状態(「第1の状態」とする)を示す。図2Aは、第1配向膜112a及び第2配向膜112bが水平配向膜である場合を示す。第1の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の表面に対して水平に配向している。図2Bは、パッチ電極108に制御信号(電圧信号)が印加された状態(「第2の状態」とする)を示す。第2の状態において、液晶分子116は電界の作用を受けて長軸がパッチ電極108及びコモン電極110の表面に対し垂直に配向する。液晶分子116の長軸が配向する角度は、パッチ電極108に印加する制御信号の大きさ(対向電極とパッチ電極間の電圧の大きさ)によって、水平方向と垂直方向の中間の方向に配向させることもできる。
 液晶分子116が正の誘電異方性を有する場合、第1の状態に対して第2の状態の方が、誘電率が大きくなる。また、液晶分子116が負の誘電異方性を有する場合、第1の状態に対して第2の状態の方が見かけ上の誘電率が小さくなる。誘電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。反射素子102は、液晶層114の誘電異方性を利用して、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できる。
 反射素子102は、電波を所定の方向に反射する電波反射板に用いられる。反射素子102は、反射した電波の振幅がなるべく減衰しないことが好ましい。図1Bに示す構造から明らかなように、空中を伝搬する電波が反射素子102で反射されるとき、電波は誘電体基板(誘電体層)104を2回通過する。誘電体基板(誘電体層)104は、例えば、ガラス、樹脂などの誘電体材料で形成される。
2.電波反射装置
 次に、反射素子が集積された電波反射装置の構成を示す。
2-1.電波反射装置A(一軸反射制御)
 図3は、本発明の一実施形態に係る電波反射装置100aの構成を示す。電波反射装置100は電波反射板120を有する。電波反射板120は、複数の反射素子102により構成される。複数の反射素子102は、例えば、列方向(図3に示すX軸方向)及び列方向に交差する行方向(図3に示すY軸方向)に配列される。反射素子102は、パッチ電極108が電波の入射面に向くように配置される。電波反射板120は平板状であり、この平板状の面内に複数のパッチ電極108がマトリクス状に配列される。
 電波反射装置100aは、一つの誘電体基板(誘電体層)104に複数の反射素子102が集積化された構造を有する。図3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(誘電体層)104と、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。電波反射板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。電波反射板120の断面構造は、個々のパッチ電極108について見れば、図1Bに示す反射素子102の構造と同じである。誘電体基板(誘電体層)104と対向基板106とはシール材128で貼り合わされており、図示されない液晶層はシール材128の内側の領域に設けられる。
 誘電体基板(誘電体層)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、パッチ電極108に制御信号を出力する。端子部126は外部回路との接続を形成する領域であり、例えば、図示されないフレキシブルプリント回路基板が接続される。端子部126には第1駆動回路124を制御する信号が入力される。
 上記のように、誘電体基板(誘電体層)104には、複数のパッチ電極108が列方向(X軸方向)及び行方向(Y軸方向)に配列される。また、誘電体基板(誘電体層)104には、行方向(Y軸方向)に伸びる複数の第1配線118が配設される。複数の第1配線118のそれぞれは、行方向(Y軸方向)に配列する複数のパッチ電極108と電気的に接続される。別言すれば、行方向(Y軸方向)に配列する複数のパッチ電極108は第1配線118により連結される。電波反射板120は、第1配線118によって連結された一列のパッチ電極アレイが列方向(X軸方向)に複数個配列された構成を有する。
 電波反射板120に配設された複数の第1配線118は、周辺領域122に伸びて第1駆動回路124と接続される。第1駆動回路124は、複数の第1配線118のそれぞれに異なる電圧レベルの制御信号を出力することが可能である。これにより、電波反射板120では、列方向(X軸方向)及び行方向(Y軸方向)に配列された複数のパッチ電極108に対し、列ごと(行方向(Y軸方向)に配列されたパッチ電極108ごと)に制御信号が印加される。
 電波反射装置100aは行方向(Y軸方向)に配列された複数のパッチ電極108の組ごとに制御信号が印加され、それにより電波反射板120に入射した電波の反射波の反射方向を制御することができる。すなわち、電波反射装置100aは、電波反射板120に照射された電波を、行方向(Y軸方向)に平行な反射軸VRを中心として図面の左右方向に反射波の進行方向を制御することができる。
 図4は、2つの反射素子102によって反射波の進行方向が変化することを模式的に示す。第1反射素子102aと第2反射素子102bに同じ位相で電波が入射した場合において、第1反射素子102aと第2反射素子102bに異なる制御信号(V1≠V2)が印加されているために、第1反射素子102aに比べ第2反射素子102bによる反射波の位相変化が大きい場合を示す。その結果、第1反射素子102aで反射した反射波R1の位相と、第2反射素子102bで反射した反射波R2の位相が異なり(図4では反射波R2の位相が反射波R1の位相より進んでいる)、見かけ上、反射波の進行方向が斜め方向に変化する。
 このような原理を図3に示す電波反射装置100aに適用し、例えば、反射素子による位相変化量の制御を列ごとに制御することにより、反射方向を一軸方向に制御することができる。
2-2.電波反射装置B(二軸反射制御)
 図3に示す電波反射装置100aは反射軸VRが一軸であるため、反射軸VRを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。これに対し本実施形態は、二軸反射制御をすることができる電波反射装置100bの一例を示す。以下の説明においては電波反射装置100aと異なる部分を中心に説明を行う。
 電波反射装置100bは、列方向(X軸方向)に延伸する複数の第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ように配置される。複数の第1配線118は第1駆動回路124に接続され、複数の第2配線132は第2駆動回路130に接続される。第2駆動回路130は走査信号を出力する。
 図5は、4つのパッチ電極108と、2つの第1配線118及び第2配線132の配置を拡大した挿入図を示す。4つのパッチ電極108のそれぞれにはスイッチング素子134が設けられる。スイッチング素子134のスイッチング(オン及びオフ)は、第2配線132に印加される走査信号により制御される。スイッチング素子134がオンになったパッチ電極108は、第1配線118と導通し制御信号が印加される。スイッチング素子134は、例えば、薄膜トランジスタで形成される。このような構成によれば、列方向(X軸方向)に配列する複数のパッチ電極108を行ごとに選択し、各行に異なる電圧レベルの制御信号を印加することができる。
 図5に示す電波反射装置100bは、電波反射板120に照射された電波を、行方向(Y軸方向)に平行な反射軸VRを中心として図面の左右方向に反射波の進行方向を制御することができることに加え、列方向(X軸方向)に平行な反射軸HRを中心として図面の上下方向へも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100bは、行方向(Y軸方向)に平行な反射軸VRと、列方向(X軸方向)に平行な反射軸HRを有するため、反射軸VRを回転軸とした方向、反射軸HRを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。
 このような原理を図5に示す電波反射装置100bに適用し、例えば、反射素子102による位相変化量の制御を列、行ともに独立して制御することにより、反射方向を一軸方向および二軸方向に制御することができる。
 図6は、パッチ電極108にスイッチング素子134が接続された反射素子102の断面構造の一例を示す。スイッチング素子134が誘電体基板(誘電体層)104に設けられる。スイッチング素子134はトランジスタであり、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、第2ゲート電極148が積層された構造を有する。第1ゲート電極138と誘電体基板(誘電体層)104との間にはアンダーコート層136が設けられていてもよい。第1ゲート絶縁層140と第2ゲート絶縁層146との間に第1配線118が設けられる。第1配線118は半導体層142と接するように設けられる。また、第1配線118を形成する導電層と同じ層で第1接続配線144が設けられる。第1接続配線144は半導体層142と接するように設けられる。第1配線118及び第1接続配線144の半導体層142に対する接続構造は、一方の配線がトランジスタのソースに接続され、もう一方の配線がドレインに接続された構造を示す。
 スイッチング素子134を覆うように第1層間絶縁層150が設けられる。第1層間絶縁層150の上に第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を覆うように第2層間絶縁層154が設けられる。さらにスイッチング素子134の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の平坦な表面の上に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は、図1Bと同様に、コモン電極110、第2配向膜112bが設けられる。誘電体基板(誘電体層)104のスイッチング素子134及びパッチ電極108が設けられた面が対向基板のコモン電極110が設けられた面が対向するように配置され、その間に液晶層114が設けられる。誘電体基板(誘電体層)104の厚さTは、パッチ電極108の液晶層114側の表面から誘電体基板(誘電体層)104のパッチ電極108が設けられる面とは反対側の面までの長さとすることができる。この場合、パッチ電極108と誘電体基板(誘電体層)104との間にある少なくとも1層の絶縁層(アンダーコート層136、第1ゲート絶縁層140、第2ゲート絶縁層146、第1層間絶縁層150、第2層間絶縁層154、平坦化層156、パッシベーション層158)の厚さを考慮に入れることができる。
 誘電体基板(誘電体層)104に形成される各層は、以下のような材料を用いて形成される。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、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、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構成されてもよい。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、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で形成される。パッシベーション層158は、例えば、窒化シリコン膜などで形成される。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、酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導電膜で形成される。
 図6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とで、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印加することができる。そして、電波反射板120の中の個々のパッチ電極108にスイッチング素子134を設けることにより、第1方向(X軸方向)に沿って横一列に配列されるパッチ電極108ごと、又は第2方向(Y軸方向)に沿って縦一列に配列されるパッチ電極108ごとに制御電圧を印加することができ、例えば、電波反射板120が直立しているとき、左右方向及び上下方向に反射波の反射方向を制御することができる。
3.検査方法
 次に、図7、図8A~図8C、及び図9A~図9Cを参照し、電波反射装置100の検査方法を説明する。
 はじめに、パッチ電極108を観察できる方向を上面として、上面から観察できるように、電波反射装置100を検査装置に設置する。具体的には、図7の電圧V0に示す反射素子102のように、パッチ電極108が上面にコモン電極110が下面になるように、電波反射装置100を設置する。
 検査装置は、電波反射装置100を非破壊で観察可能な顕微鏡であればよく、例えば、光学顕微鏡を用いることができる。光学顕微鏡を用いて電波反射装置100を観察する場合、電波反射装置100はコモン電極110に不透過な導電性の金属等を用いることが多いため、反射光にて上面からパッチ電極108およびその周辺を観察することができる。
 さらに、検査装置には、観察対象となる反射素子102の形状情報を取り込む画像取り込み機能を有していることが好ましい。これにより、電波反射装置100が大面積であったり、電波反射装置100の観察と検査が同時に行われなかったりする場合、観察した反射素子102の形状情報を画像でバッチ処理ができる。
 次に、検査装置は、反射素子102のパッチ電極108の幅または縦横の長さが測長できるように調整される。例えば、パッチ電極108が長方形である場合、長辺または短辺に対し20分の1程度のサイズが測長できるように、検査装置は調整されていればよい。このとき、検査装置に偏光板等の光学フィルターを設置しなくてよい。本実施形態における電波反射装置100の観察は、液晶を用いた表示装置の観察とは異なり、光学フィルターを介さずに、行うことができる。
 次に、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧V0からV4を印加し、反射素子102を観察する。本実施形態において、電圧V0はパッチ電極108とコモン電極110間の電圧が0Vであることを示し、0Vの印加も電圧の印加に含まれる。また、電
圧V0から電圧V4は互いに異なる電圧である。さらに、それぞれの電圧V0から電圧V4の絶対値は、電圧V0から電圧V4の順に大きい。これら印加電圧は、電圧V0からV4に限らず、反射素子102が低位相差から高位相差まで設定できる範囲で適宜設定すればよい。
 最後に、反射素子102の良否の判定は、上述した電圧の印加におけるパッチ電極108の外周に現れる枠状領域の変化(後述する)に基づいて行われる。
<判定基準>
 はじめに、図7を参照し、パッチ電極108とコモン電極110との間に印加された電圧に対応する所望の電圧が液晶層に印加された反射素子102について説明をする。
 パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V0を印加、または、反射素子102のパッチ電極108およびコモン電極110との間の電圧を未印加とする。このとき、反射素子102を上面から観察すると、図7の電圧V0に示す反射素子102ように、パッチ電極108の外周に枠状領域160は現れない。
 パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V1を印加する。このとき、反射素子102を上面から観察すると、図7の電圧V1に示す反射素子102ように、パッチ電極108の外周に幅L1aの枠状領域160が現れる。枠状領域160は、上面視においてパッチ電極108を囲む。さらに、枠状領域160は同幅でパッチ電極108に接続する第1配線118に沿って現れてもよい。幅L1aは、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V1が正常に印加されたときに対応する枠状領域160の良否判定の基準となる幅とする。
 パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V2を印加する。このとき、反射素子102を上面から観察すると、図7の電圧V2に示す反射素子102ように、パッチ電極108の外周に幅L2aの枠状領域160が現れる。さらに、枠状領域160は同幅でパッチ電極108に接続する第1配線118に沿って現れる場合がある。幅L2aは、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V2が正常に印加されたときの対応する枠状領域160の良否判定の基準となる幅とする。基準幅L2aは、電圧V2の絶対値が電圧V1の絶対値より大きい関係と同様に、基準幅L1aより大きい。また、電圧V2の絶対値が電圧V1の絶対値より大きいことより、反射素子102は電圧V1がパッチ電極108およびコモン電極110との間に印加された反射素子102に設定される位相変化量より高い位相変化量を設定することができる。
 パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V3を印加する。このとき、反射素子102を上面から観察すると、図7の電圧V3に示す反射素子102ように、パッチ電極108の外周に幅L3aの枠状領域160が現れる。さらに、枠状領域160は同幅でパッチ電極108に接続する第1配線118に沿って現れる場合がある。幅L3aは、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V3が正常に印加されたときの枠状領域160の良否判定の基準となる幅とする。基準幅L3aは、電圧V3の絶対値が電圧V2の絶対値より大きい関係と同様に、基準幅L2aより大きい。また、電圧V3の絶対値が電圧V2の絶対値より大きいことより、反射素子102は電圧V2がパッチ電極108およびコモン電極110との間に印加された反射素子102に設定される位相変化量より高い位相変化量を設定することができる。
 パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V4を印加する。このとき、反射素子102を上面から観察すると、図7の電圧V4に示す反射素子102ように、パッチ電極108の外周に枠状領域160が現れる。さらに、枠状領域160は同幅でパッチ電極108に接続する第1配線118に沿って現れる場合がある。現れた枠状領域160の幅を測長すると、枠状領域160の幅は幅L4aであった。ここで、幅L4aは、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V4が正常に印加されたときの枠状領域160の良否判定の基準となる幅とする。基準幅L4aは、電圧V4の絶対値が電圧V3の絶対値より大きい関係と同様に、基準幅L3aより大きい。また、電圧V4の絶対値が電圧V3の絶対値より大きいことより、反射素子102は電圧V3がパッチ電極108およびコモン電極110との間に印加された反射素子102に設定される位相変化量より高い位相変化量を設定することができる。
 基準幅L1aからL4aは、上述したように実際に作製された電波反射装置100から枠状領域160をそれぞれの印加電圧で計測して決定することができる。また、基準幅L1aからL4aは、電波反射装置100のパッチ電極108のサイズや液晶層のセル厚の物性値等に鑑みた設計基準から算出して決定することもできる。基準幅L1aからL4aは、特に上述した手法に限定されず決定することができる。
 次に、基準幅L1aからL4aを用い、枠状領域160の変化に基づいた反射素子102の良否の判定の詳細を説明する。ここで、反射素子102の良否の判定とは、所望の電圧が液晶層114に正常にかかっていること、または、所望の電圧が液晶層114に正常にかかっていないことを判定することを示す。
 図8A~図8Cを参照し、電圧V1が液晶層114に正常にかかっていると判断できる反射素子102の例を説明する。図8Aは、基準幅L1aの枠状領域160が現れた反射素子102a-1の平面図を示す。次に、図8Bは、基準幅L1aよりΔL1大きい幅L12の枠状領域160の現れる反射素子102a-2を示す。さらに、図8Cは、基準幅L1aよりΔL1小さい枠状領域L13の現れる反射素子102a-3を示す。このように、枠状領域160の幅L12またはL13が基準幅L1aとの差がΔL1以内であれば、電圧V1が液晶層114にかかっていると判定することができる。別言すると、電圧V1をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加し、枠状領域160の幅が、基準幅L1aとの差がΔL1より大きい場合は、その反射素子は、電圧V1が液晶層に正常にかかっていないと判定することができる。図8A~図8Cでは、パッチ電極108の外周に対し一律に幅が増減した例を示した。しかしながら、枠状領域160の幅L12および幅L13は一律に増減していなくともよく、それらの幅が基準幅L1aとの差がΔL1以内であれば電圧V1が液晶層に正常にかかっていると判定することができる。
 ΔL1の値は、基準幅L1aと同様に、実際に作製された電波反射装置100から枠状領域160をそれぞれの印加電圧で計測して決定することができる。また、基ΔL1の値は、電波反射装置100のパッチ電極108のサイズや液晶層のセルの厚みによる物性値等に鑑みた設計基準から算出して決定することもできる。ΔL1の決定方法は、上述した方法に限定されず、後述するΔL2からΔL4についても同様である。
 次に、図9A~図9Cを参照し、図8A~図8Cに示す反射素子102の断面構造について説明する。図9Aは、図8Aに示す反射素子102a-1の断面図を示す。図9Aに示すように、枠状領域160は、液晶層114の一部の上面である。枠状領域160を上面とする液晶層114の一部は、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧V1が印加されたときに、パッチ電極108とコモン電極110との間に形成される斜め電界(上下矢印)により配向した液晶である。上下矢印で示した斜め電界は、例示であって制限的なものではない。
 詳細には、枠状領域160を上面とする液晶層114の一部は、パッチ電極108の端部またはその周辺とコモン電極110との間に形成される斜め電界の漏れ出しによる液晶の配向を示す。斜め電界の漏れ出しとは、図9A~図9Cに示すように、パッチ電極108とコモン電極110との間をパッチ電極108の幅108w内の電界に対し、幅108wより外側に形成されている電界を指し示す。したがって、図8A~図8Cに示すように、上面視からそれらの電界による液晶の配向をパッチ電極108の外周に現れる枠状領域160として視認可能であり、パッチ電極108とコモン電極110との間にかけられる電圧によって変化する枠状領域160の幅を測長することが可能である。
 また、図9A~図9Cに示すように、幅108wより外側に形成されている電界によって配向する液晶層114の一部は、パッチ電極108とコモン電極110との間をパッチ電極108の幅108w内の電界によって配向する液晶層114を挟むように位置する。
 ここで、図8Bに示す反射素子102a-2について、図9Bの断面図を参照し説明する。反射素子102a-2も同様に、電圧V1をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加することで、パッチ電極108の端部とコモン電極110との間に斜め電界(上下矢印)が形成される。形成された斜め電界によって、コモン電極110と重畳していない液晶層の一部が配向し、その配向した液晶が幅L12の枠状領域160として上面視において視認される。このとき、反射素子102a-2は、反射素子102a-1における斜め電界は反射素子102a-1のそれに比べコモン電極110に向かって大きく広がるが、枠状領域160の幅L12は基準幅L1aとの差はΔL1以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 さらに、図8Cに示す反射素子102についても、図9Cの断面図を参照し説明する。反射素子102a-3も同様に、電圧V1をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加することで、パッチ電極108の端部とコモン電極110との間に斜め電界(上下矢印)が形成される。形成された斜め電界によって、液晶層の一部が配向し、その配向した液晶が幅L13の枠状領域160として上面視において視認される。このとき、反射素子102a-3は、反射素子102a-1における斜め電界は反射素子102のそれに比べコモン電極110に向かって狭まっているが、枠状領域160の幅L12は基準幅L1aとの差はΔL1以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 次に、図10A~図10Cを参照し、電圧V2が正常に液晶層114にかかっていると判定できる反射素子102の例を説明する。図8A~図8Cおよび図9A~図9Cに示す反射素子102と異なる点は、パッチ電極108とコモン電極110との間に印加される電圧の絶対値が電圧V1の絶対値より大きい点である。なお、図8A~図8Cおよび図9A~図9Cに示す反射素子102と同一、または、類似する構成については、説明を割愛することがある。
 図10Aは、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧V2が印加される反射素子102a-1の平面図を示す。図10Aに示すように、電圧V1と異なる電圧V2をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L2aは、電圧V1がパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L1aと異なる幅を示す。また、電圧V2の絶対値が電圧V1の絶対値より大きいため、基準幅L2aは基準幅L1aより大きい。
 図10Bおよび図10Cは、枠状領域160の幅が基準幅L2aとの差がΔL2である反射素子102a-2および102a-3をそれぞれ示す。図10Bは、基準幅L2aよりΔL2大きい幅L22の枠状領域160の現れる反射素子102a-2を示す。さらに、図10Cは、基準幅L2aよりΔL2小さい枠状領域L23の現れる反射素子102a-3を示す。このように、枠状領域160の幅L22またはL23が基準幅L2aとの差がΔL2以内であれば、電圧V2が液晶層114にかかっていると判定することができる。別言すると、電圧V1をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加し、枠状領域160の幅が、基準幅L2aとの差がΔL2より大きい場合は、その反射素子は、電圧V2が液晶層に正常にかかっていないと判定することができる。
 次に、図11A~図11Cを参照し、図10A~図10Cに示す反射素子102の断面構造について説明する。図11Aは、図10Aの反射素子102a-1の断面図を示す。上述したように、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V1より大きい電圧V2を印加するため、パッチ電極108およびコモン電極110間の斜め電界(上下矢印)の広がりが、電圧V1が印加されたときに比べ大きくなる。したがって、基準幅L2aは、基準幅L1aより大きい。
 図11Bは、図10Bに示す反射素子102a-2の断面図を示す。図11Bに示すように、反射素子102a-2は、斜め電界が反射素子102a-1の斜め電界に比べコモン電極110に向かって大きく広がるが、枠状領域160の幅L22は基準幅L2aとの差はΔL2以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 図11Cは、図10Cに示す反射素子102a-3の断面図を示す。図11Cに示すように、反射素子102a-3は、斜め電界が反射素子102a-1の斜め電界に比べコモン電極110に向かって小さく広がっているが、枠状領域160の幅L23は基準幅L2aとの差はΔL2以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 次に、図12A~図12Cを参照し、電圧V3が正常に液晶層114にかかっていると判定できる反射素子102の例を説明する。図10A~図10Cおよび図11A~図11Cに示す反射素子102と異なる点は、パッチ電極108とコモン電極110との間に印加される電圧の絶対値が電圧V2の絶対値より大きい点である。なお、図10A~図10Cおよび図11A~図11Cに示す反射素子102と同一、または、類似する構成については、説明を割愛することがある。
 図12Aは、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧V2が印加される反射素子102a-1の平面図を示す。図12Aに示すように、電圧V2と異なる電圧V3をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L3aは、電圧V2がパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L2aと異なる幅を示す。また、電圧V3の絶対値が電圧V2の絶対値より大きいため、基準幅L3aは基準幅L2aより大きい。
 図12Bおよび図12Cは、枠状領域160の幅が基準幅L3aとの差がΔL3である反射素子102a-2および102a-3をそれぞれ示す。図12Bは、基準幅L3aよりΔL3大きい幅L22の枠状領域160の現れる反射素子102a-2を示す。さらに、図12Cは、基準幅L3aよりΔL3小さい枠状領域L23の現れる反射素子102a-3を示す。このように、枠状領域160の幅L22またはL23が基準幅L3aとの差がΔL3以内であれば、電圧V3が液晶層114にかかっていると判定することができる。別言すると、電圧V1をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加し、枠状領域160の幅が、基準幅L3aとの差がΔL3より大きい場合は、その反射素子は、電圧V3が液晶層に正常にかかっていないと判定することができる。
 次に、図13A~図13Cを参照し、図12A~図12Cに示す反射素子102の断面構造について説明する。図13Aは、図12Aの反射素子102a-1の断面図を示す。上述したように、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V2より大きい電圧V3を印加するため、パッチ電極108およびコモン電極110間の斜め電界(上下矢印)の広がりが、電圧V2が印加されたときに比べ大きくなる。したがって、基準幅L3aは、基準幅L2aより大きい。
 図13Bは、図12Bに示す反射素子102a-2の断面図を示す。図13Bに示すように、反射素子102a-2は、反射素子102a-1における斜め電界が反射素子102a-1のそれに比べコモン電極110に向かって大きく広がるが、枠状領域160の幅L22は基準幅L3aとの差はΔL3以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 図13Cは、図12Cに示す反射素子102a-3の断面図を示す。図13Cに示すように、反射素子102a-3は、反射素子102a-1における斜め電界が反射素子102a-1のそれに比べコモン電極110に向かって小さく広がるが、枠状領域160の幅L23は基準幅L3aとの差はΔL3以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 次に、図14A~図14Cを参照し、電圧V4が正常に液晶層114にかかっていると判定できる反射素子102の例を説明する。図12A~図12Cおよび図13A~図13Cに示す反射素子102と異なる点は、パッチ電極108とコモン電極110との間に印加される電圧V4の絶対値が電圧V3の絶対値より大きい点である。なお、図12A~図12Cおよび図13A~図13Cに示す反射素子102と同一、または、類似する構成については、説明を割愛することがある。
 図14Aは、パッチ電極108とコモン電極110との間に電圧V4が印加される反射素子102a-1の平面図を示す。図14Aに示すように、電圧V3と異なる電圧V4をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L4aは、電圧V3がパッチ電極108とコモン電極110との間に印加された場合の基準幅L3aと異なる幅を示す。また、電圧V4の絶対値が電圧V3の絶対値より大きいため、基準幅L4aは基準幅L3aより大きい。
 図14Bおよび図14Cは、枠状領域160の幅が基準幅L4aとの差がΔL4である反射素子102a-2および102a-3をそれぞれ示す。図14Bは、基準幅L4aよりΔL4大きい幅L22の枠状領域160の現れる反射素子102a-2を示す。さらに、図14Cは、基準幅L4aよりΔL4小さい枠状領域L23の現れる反射素子102a-3を示す。このように、枠状領域160の幅L22またはL23が基準幅L4aとの差がΔL4以内であれば、電圧V4が液晶層114にかかっていると判定することができる。別言すると、電圧V4をパッチ電極108とコモン電極110との間に印加し、枠状領域160の幅が、基準幅L4aとの差がΔL4より大きい場合は、その反射素子は、電圧V4が液晶層に正常にかかっていないと判定することができる。
 次に、図15A~図15Cを参照し、図14A~図14Cに示す反射素子102の断面構造について説明する。図15Aは、図14Aの反射素子102a-1の断面図を示す。上述したように、パッチ電極108およびコモン電極110との間に電圧V3より大きい電圧V4を印加するため、パッチ電極108およびコモン電極110間の斜め電界(上下矢印)の広がりが、電圧V3が印加されたときに比べ大きくなる。したがって、基準幅L4aは、基準幅L3aより大きい。
 図15Bは、図14Bに示す反射素子102a-2の断面図を示す。図15Bに示すように、反射素子102a-2は、斜め電界が反射素子102a-1の斜め電界に比べコモン電極110に向かって大きく広がるが、枠状領域160の幅L22は基準幅L4aとの差はΔL4以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 図15Cは、図14Cに示す反射素子102a-3の断面図を示す。図15Cに示すように、反射素子102a-3は、斜め電界が反射素子102a-1のそれに比べコモン電極110に向かって小さく広がるが、枠状領域160の幅L23は基準幅L4aとの差はΔL4以内であるため、液晶層114に正常に電圧がかかっていると判定することができる。
 以上のように、本発明の一実施形態に係る電波反射装置100の検査方法は、電波反射装置100の複数の反射素子102のそれぞれのパッチ電極108とコモン電極110の間に所望の電圧を印加し、上面視にてパッチ電極108の外周に現れる枠状領域160の変化に基づいて、それぞれの反射素子102の良否を判定することができる。このような良否判定は、電波反射装置100を非破壊で行うことができるため、電波反射装置100の出荷前検査等に用いることができる。さらに、上面視にてパッチ電極108の外周に現れる枠状領域160の幅を測長することにより、反射素子102の不良モードを判定することができる。この不良モードの判定により、電波反射装置100の製造工程の不良解析が可能となり、電波反射装置100の歩留まりをさらに向上することができる。
4.不良モード
 図16は、所望の電圧が液晶層114に印加されなかった場合の反射素子102の平面図を例示する。
 図16のAは、不良モードAの反射素子102の例を示す。枠状領域160は、それぞれ電圧V0から電圧V4までパッチ電極108とコモン電極110との間に印加すると、電圧V0から電圧V2までは規定の幅で現れ、高電位である電圧V3から電圧V4では消失する。規定の幅とは、例えば、電圧V1に対し基準幅L1aとの差ΔL1以内の幅、電圧V2に対し基準幅L2aとの差ΔL2以内幅を示す。不良モードAでは、パッチ電極108に接続するスイッチング素子134の電気特性に不良があることが想定される。
 図16のBは、不良モードBの反射素子102の例を示す。枠状領域160は、それぞれ電圧V0から電圧V4までパッチ電極108とコモン電極110との間に印加すると、電圧V0から電圧V2までは現れず、高電位である電圧V3から電圧V4では規定の幅で現れる。規定の幅とは、例えば、電圧V3に対し基準幅L3aとの差ΔL3以内の幅、電圧V4に対し基準幅L4aとの差ΔL4以内幅を示す。これより、不良モードBでは、液晶層にかかる電圧が不足していることが分かる。電圧不足の原因は、パッチ電極108に接続するスイッチング素子の電気特性に不良があることが想定される。また、図示しないが、上述したように高電位にて規定の幅でないが枠状領域が現れる場合も、液晶層にかかる電圧の不足がみられ、パッチ電極108に接続するスイッチング素子の電気特性に不良があることが想定される。
 図16のCは、不良モードCの反射素子102の例を示す。枠状領域160は、それぞれ電圧V0から電圧V4までパッチ電極108とコモン電極110との間に印加するが、変化が見られない。具体的には、枠状領域160は、印加される電圧に関係なく現れない。これより、不良モードCでは、パッチ電極108に接続するスイッチング素子のオープン不良、およびパッチ電極108とスイッチング素子間の接続不良等が想定される。
 図16のDは、不良モードDの反射素子102の例を示す。枠状領域160は、それぞれ電圧V0から電圧V4までパッチ電極108とコモン電極110との間に印加するが、変化が見られない。具体的には、枠状領域160は、印加される電圧に関係なく現れる。これより、不良モードDでは、スイッチング素子のソース-ドレイン間のショート、またはドレイン-ゲート間のショートが考えられ、ソースと接続する信号線またはゲート電極と接続するゲート線からの電圧が直接常に液晶層にかかってしまい、スイッチング素子のオン、オフに関係なく枠状領域が現れてしまうことが想定される。
 以上のように、印加される電圧による枠状領域160の変化を観察することによって、液晶層に所望の電圧がかからない反射素子102を不良モードに分類することができる。
 本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、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。
 上述した各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、または、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。
 100:電波反射装置、100a:電波反射装置、100b:電波反射装置、102:反射素子、102a:第1反射素子、102a-1:反射素子、102a-2:反射素子、102a-3:反射素子、102b:第2反射素子、104:誘電体基板(誘電体層)、104:誘電体基板、106:対向基板、108:パッチ電極、108w:幅、110:コモン電極、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:電波反射板、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、160:枠状領域

Claims (12)

  1.  行方向および列方向に配列された複数の反射素子を有する電波反射装置の検査方法であって、
     前記複数の反射素子は、それぞれパッチ電極と、前記パッチ電極の背面側に重なるコモン電極と、前記パッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層と、を有し、
     前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧V1をそれぞれ印加し、
     前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧が印加されるときに上面視において前記複数のパッチ電極の外周に現れる枠状領域の変化に基づいて、前記反射素子の良否を判定する電波反射装置の検査方法。
  2.  前記枠状領域の変化は、前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に電圧が印加されるときに、上面視において前記複数のパッチ電極の外周に枠状領域が現れるか否かの変化である、請求項1に記載の電波反射装置の検査方法。
  3.  前記電圧V1が印加されたときの前記枠状領域の幅L1と前記電圧V1に対応する枠状領域の基準幅L1aとの差がΔL1以内であるか否かを判定する、請求項1に記載の電波反射装置の検査方法。
  4.  前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に、前記電圧V1と異なる電圧V2をそれぞれ印加し、
     前記電圧V1を印加したときの前記幅L1は前記電圧V2を印加したときの前記枠状領域の幅L2と異なるか否かを判定する、請求項3に記載の電波反射装置の検査方法。
  5.  前記電圧V2の絶対値は、前記電圧V1の絶対値より大きく、
     前記電圧V2に対応する枠状領域の基準幅L2aは、前記基準幅L1aより大きい、
     請求項4に記載の電波反射装置の検査方法。
  6.  前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に、前記電圧V1と異なる電圧V2をそれぞれ印加し、
     前記電圧V2を印加したときの前記枠状領域の幅L2と前記電圧V2に対応する枠状領域の基準幅L2aとの差がΔL2以内であるか否かを判定する、請求項3に記載の電波反射装置の検査方法。
  7.  前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に、電圧V3をそれぞれ印加し、
     前記幅L2は、前記電圧V3を印加したときの前記枠状領域の幅L3と異なるか否かを判定する、請求項4に記載の電波反射装置の検査方法。
  8.  前記電圧V3の絶対値は、前記電圧V2の絶対値より大きく、
     前記電圧V3に対応する枠状領域の基準幅L3aは、前記電圧V2に対応する枠状領域の基準幅L2aより大きい、
     請求項7に記載の電波反射装置の検査方法。
  9.  前記複数のパッチ電極と前記コモン電極との間に、電圧V3をそれぞれ印加し、
     前記電圧V3を印加したときの前記枠状領域の幅L3と前記電圧V3に対応する枠状領域の基準幅L3aとの差がΔL3以内であるか否かを判定する、請求項6に記載の電波反射装置の検査方法。
  10.  前記枠状領域は、上面視において前記パッチ電極を囲み、
     前記枠状領域は、前記液晶層の一部の上面である、請求項1に記載の電波反射装置の検査方法。
  11.  前記液晶層の一部は、断面視において、前記パッチ電極と前記コモン電極との間の液晶層を挟む、請求項10に記載の電波反射装置の検査方法。
  12.  前記液晶層の一部は、前記パッチ電極と前記コモン電極との間に形成された斜め電界により配向する液晶層の一部である、請求項10に記載の電波反射装置の検査方法。
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