WO2024070207A1 - 電波反射装置 - Google Patents

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WO2024070207A1
WO2024070207A1 PCT/JP2023/028261 JP2023028261W WO2024070207A1 WO 2024070207 A1 WO2024070207 A1 WO 2024070207A1 JP 2023028261 W JP2023028261 W JP 2023028261W WO 2024070207 A1 WO2024070207 A1 WO 2024070207A1
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patch
wiring
radio wave
electrode
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大一 鈴木
真一郎 岡
光隆 沖田
宏己 松野
琢也 大戸
良晃 天野
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Japan Display Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/04013—Intelligent reflective surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a radio wave reflection device that can control the direction of reflected radio waves.
  • a phased array antenna device includes multiple antenna elements arranged in a plane.
  • the amplitude and phase of the high-frequency signal applied to each of the multiple antenna elements are adjusted.
  • the phased array antenna device can control the antenna directivity while each of the multiple antenna elements is fixed.
  • a phased array antenna device requires a phase shifter to adjust the amplitude and phase of the high-frequency signal applied to each of the multiple antenna elements.
  • Patent Document 1 discloses a phased array antenna device that uses a phase shifter that utilizes the change in dielectric constant due to the orientation state of liquid crystals.
  • the antenna elements of the phased array antenna device shown in Patent Document 1 include multiple strip wirings, a planar electrode facing the multiple strip wirings, and a liquid crystal layer provided between the multiple strip wirings and the planar electrode. For example, different voltages are applied to the multiple strip wirings. As a result, the orientation of the liquid crystal in the liquid crystal layer is adjusted for each antenna element, and the reflected waves generated can be superimposed, thereby changing the phase of the radio waves. This allows the reflection direction of the radio waves to be set in any direction.
  • the fifth generation communications standard known as 5G is being introduced.
  • This communications standard employs millimeter wave frequencies of, for example, 26 GHz to 28 GHz.
  • millimeter wave frequencies By employing millimeter wave frequencies, 5G communications can achieve extremely high throughput and enable transmission over a wide bandwidth.
  • millimeter wave frequencies have the characteristic of being highly directional, making it difficult for them to travel around obstacles. This poses a problem in urban areas where the communications area that the 5G standard can cover is narrowing.
  • one embodiment of the present invention aims to improve the reflection gain of a radio wave reflection device.
  • the radio wave reflection device includes a plurality of first patch electrodes, a plurality of second patch electrodes having a size different from that of the plurality of first patch electrodes, a ground electrode facing the plurality of first patch electrodes and the plurality of second patch electrodes and spaced apart from the plurality of first patch electrodes and the plurality of second patch electrodes, and a liquid crystal layer provided between the plurality of first patch electrodes, the plurality of second patch electrodes, and the ground electrode.
  • the plurality of first patch electrodes and the plurality of second patch electrodes are arranged in a matrix in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and when the distance between the centers of two adjacent first patch electrodes is distance W1, the second patch electrode is arranged at a position separated from the first patch electrode by a distance W1/2 in parallel to the first direction and a distance W1/2 in parallel to the second direction, based on the position of the first patch electrode.
  • FIG. 2 is a plan view showing a reflector unit cell used in the radio wave reflecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line A1-A2 shown in FIG. 1.
  • 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line B1-B2 shown in FIG. 1.
  • 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line C1-C2 or line C3-C4 shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a first sub-unit cell included in the reflector unit cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a second sub-unit cell included in the reflector unit cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which no voltage is applied between a patch electrode and a ground electrode in a reflector unit cell used in the radio wave reflecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which a voltage is applied between a patch electrode and a ground electrode in a reflector unit cell used in the radio wave reflecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams illustrating a schematic view showing how the propagation direction of a reflected wave is changed by the radio wave reflecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • 1 is a plan view showing a configuration of a radio wave reflecting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing the configuration of a reflector unit cell shown in FIG. 10 .
  • 2 is a cross-sectional view showing a cut surface of a reflector unit cell in the radio wave reflecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the configuration of a radio wave reflecting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a reflector unit cell used in a radio wave reflecting device according to a second embodiment of the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line D1-D2 shown in FIG. 14.
  • 15 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line E1-E2 shown in FIG. 14.
  • the X direction intersects with the Y direction.
  • the X direction is referred to as the first direction and the Y direction is referred to as the second direction.
  • a radio wave reflecting device 100a (see FIG. 10) capable of two-axis reflection control will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
  • FIG. 10 a radio wave reflecting device 100a (see FIG. 10) capable of two-axis reflection control will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
  • FIG. 10 a radio wave reflecting device 100a (see FIG. 10) capable of two-axis reflection control will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
  • the radio wave reflecting device 100a includes a plurality of reflector unit cells 102.
  • FIG. 1 is a plan view of the reflector unit cell 102 as viewed from above (the side where radio waves are incident).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cut surface along the A1-A2 line shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cut surface along the B1-B2 line shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cut surface along the C1-C2 line or the C3-C4 line shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the first sub-unit cell 103a included in the reflector unit cell 102
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the second sub-unit cell 103b included in the reflector unit cell 102.
  • the reflector unit cell 102 includes a first subunit cell 103a and a second subunit cell 103b. A portion of the first subunit cell 103a overlaps with the second subunit cell 103b, and a portion of the second subunit cell 103b overlaps with the first subunit cell 103a.
  • the first subunit cell 103a includes a counter substrate 106, a ground electrode 110, a second alignment film 112b, a liquid crystal layer 114, a first alignment film 112a, a patch electrode 108a, an array layer 180 and a dielectric substrate 104.
  • the second subunit cell 103b includes a dielectric substrate 104, a counter substrate 106, a ground electrode 110, a second alignment film 112b, a liquid crystal layer 114, a first alignment film 112a, a patch electrode 108b, an array layer 180, and a dielectric substrate 104.
  • the dielectric substrate 104 can be regarded as a dielectric layer as a single layer. Therefore, the dielectric substrate 104 may be called a dielectric layer.
  • the array layer 180 includes a switching element 134 (see FIG. 11) electrically connected to each of the patch electrodes 108a and 108b, as will be described in detail later.
  • the patch electrode 108a may be called a first patch electrode
  • the patch electrode 108b may be called a second patch electrode.
  • an array layer 180 is provided on the dielectric substrate 104.
  • Patch electrodes 108a and 108b are provided on the array layer 180.
  • a first alignment film 112a is provided to cover the patch electrodes 108a and 108b.
  • a ground electrode 110 is provided on the opposing substrate 106.
  • a second alignment film 112b is provided to cover the ground electrode 110.
  • the patch electrodes 108a and 108b are arranged to face the ground electrode 110.
  • a liquid crystal layer 114 is provided between the patch electrodes 108a and 108b and the ground electrode 110.
  • a first alignment film 112a is interposed between the patch electrodes 108a and 108b and the liquid crystal layer 114.
  • a second alignment film 112b is interposed between the ground electrode 110 and the liquid crystal layer 114.
  • the thickness T of the dielectric substrate 104 is, for example, the length from the surface of the patch electrode 108 on the liquid crystal layer 114 side to the surface of the dielectric substrate 104 opposite the surface on which the patch
  • the first subunit cell 103a and the second subunit cell 103b differ, for example, in the size of the patch electrode 108a and the patch electrode 108b.
  • the size of the patch electrode 108a is larger than the size of the patch electrode 108b.
  • the size of the patch electrode 108a may be smaller than the size of the patch electrode 108b.
  • the reflector unit cell 102 when there is no particular distinction between the first subunit cell 103a and the second subunit cell 103b, they are simply referred to as the reflector unit cell 102.
  • the patch electrode 108 when there is no particular need to distinguish between the patch electrode 108a and the patch electrode 108b, they are simply referred to as the patch electrode 108.
  • the multiple patch electrodes 108a are arranged in a matrix in the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) intersecting the X direction.
  • the distance between the center O1 of the patch electrode 108a parallel to the X direction and the center O1 of the adjacent patch electrode 108a is distance W1.
  • the distance between the center O1 of the patch electrode 108a parallel to the Y direction and the center O1 of the adjacent patch electrode 108a is distance W1. That is, the multiple patch electrodes 108a are arranged at the same pitch (distance W1) in the X direction and the Y direction.
  • the multiple first subunit cells 103a are arranged at the same pitch (distance W1) in the X direction and the Y direction.
  • the shape of the patch electrode 108a is, for example, a cross shape.
  • the length of the pattern parallel to the X direction of the cross shape is the same as the length of the pattern parallel to the Y direction of the cross shape, and this length is length W3.
  • the width of the pattern parallel to the X direction of the cross shape is the same as the width of the pattern parallel to the Y direction of the cross shape, and this width is width W4.
  • the distance between the patch electrode 108a and the adjacent patch electrode 108a is distance W2.
  • the patch electrodes 108b are arranged in a matrix in the X and Y directions, similar to the patch electrodes 108a.
  • the second subunit cells 103b are arranged at the same pitch (distance W5) in the X and Y directions.
  • the distance W5 is the same as the distance W1. That is, the second subunit cells 103b are arranged at the same pitch as the first subunit cells 103a.
  • the shape of patch electrode 108b is, for example, a cross shape, similar to the shape of patch electrode 108a.
  • the length of the pattern parallel to the X direction of the cross shape is the same as the length of the pattern parallel to the Y direction of the cross shape, and this length is length W7.
  • the width of the pattern parallel to the X direction of the cross shape is the same as the width of the pattern parallel to the Y direction of the cross shape, and this width is width W8.
  • the distance between patch electrode 108b and an adjacent patch electrode 108b is distance W6.
  • distance W1 is the same as distance W5
  • distance W2 is shorter than distance W6
  • width W3 is longer than width W7
  • width W4 is longer than width W8.
  • the cross shape has four-fold rotational symmetry with respect to the center O1 of the patch electrode 108a and the center O2 of the patch electrode 108b.
  • the patch electrode 108a has rotational symmetry with respect to the center O1 of the patch electrode 108a, so that the anisotropy of the reflection of the radio wave can be reduced for the vertically polarized and horizontally polarized waves of the incident radio wave.
  • the patch electrode 108b has rotational symmetry with respect to the center O2 of the patch electrode 108b, so that the anisotropy of the reflection of the radio wave can be reduced for the vertically polarized and horizontally polarized waves of the incident radio wave.
  • the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b are arranged in a hounds tooth check pattern or a checked pattern.
  • the patch electrode 108b is arranged at a distance W1/2 (W5/2) from the patch electrode 108a in parallel to the X direction and a distance W1/2 (W5/2) in parallel to the Y direction.
  • W1/2 W5/2
  • W1/2 W5/2
  • the intersection of the diagonals of the square coincides with the center O1 of one patch electrode 108a.
  • the intersection of the diagonals of the square coincides with the center O2 of one patch electrode 108b.
  • the shape of the multiple patch electrodes 108a and the shape of the multiple patch electrodes 108b are cross-shaped, but the shape of the multiple patch electrodes 108a and the shapes of the multiple patch electrodes 108b are not limited to cross-shaped.
  • the shape of the patch electrode 108a and the shape of the patch electrode 108b may be a polygon formed by rotating a square of the same length in the X direction and the Y direction by 45 degrees, or may be a rhombus with four-fold rotational symmetry with respect to the patch electrode 108a and a rhombus with four-fold rotational symmetry with respect to the center O2 of the patch electrode 108b.
  • the shape of the ground electrode 110 is not limited.
  • the shape of the ground electrode 110 may be any shape that has an area larger than that of the patch electrode 108a.
  • the ground electrode 110 is disposed over the entire surface or almost the entire surface of the opposing substrate 106 on the side where the liquid crystal layer 114 is provided.
  • the patch electrode 108 and the ground electrode 110 are formed using a conductive metal or metal oxide.
  • first wirings 118a and 118b may be provided on the dielectric substrate 104.
  • the first wiring 118a connects the patch electrodes 108a arranged in the same column
  • the first wiring 118b connects the patch electrodes 108b arranged in the same column.
  • the first wirings 118a and 118b can be used when applying control signals to the patch electrodes 108a and 108b.
  • the first wirings 118a and 118b can be used when connecting the patch electrodes 108a and 108b.
  • the reflector unit cell 102 is used as a reflector 120 that reflects radio waves in a predetermined direction. For this reason, it is preferable that the reflector unit cell 102 attenuates the amplitude of the reflected radio waves as little as possible. As is clear from the structure shown in Figures 2 to 4, when radio waves propagating through the air are reflected by the reflector unit cell 102, the radio waves pass through the dielectric substrate 104 twice.
  • the dielectric substrate 104 is preferably formed from a dielectric material such as glass or resin.
  • the dielectric substrate 104 is bonded to the opposing substrate 106 using a sealing material 128 (see FIG. 10).
  • the dielectric substrate 104 is disposed opposite the opposing substrate 106 so that a gap is included between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106.
  • the liquid crystal layer 114 is provided within an area surrounded by the sealing material 128.
  • the gap between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106 is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the gap between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106 is, for example, 75 ⁇ m.
  • a patch electrode 108, a ground electrode 110, a first alignment film 112a, and a second alignment film 112b are provided between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106.
  • the gap between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b provided on the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106, respectively, is the thickness of the liquid crystal layer 114.
  • a spacer may be provided between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106 to keep the distance constant.
  • a control signal that controls the orientation of the 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.
  • a ground or intermediate level voltage of the polarity inversion signal is applied to the ground electrode 110.
  • the alignment state of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 114 changes when a control signal is applied to the patch electrode 108.
  • a liquid crystal material having dielectric anisotropy is used for the liquid crystal layer 114. For example, nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, or discotic liquid crystal is used as the liquid crystal layer 114.
  • the dielectric constant of the liquid crystal layer 114 with dielectric anisotropy changes with the change in the alignment state of the liquid crystal molecules.
  • the reflector unit cell 102 can change the dielectric constant of the liquid crystal layer 114 by the control signal applied to the patch electrode 108. This allows the phase of the reflected wave to be delayed when reflecting radio waves.
  • the frequency bands of radio waves reflected by the reflector unit cell 102 are the very high frequency (VHF) band, the ultra-high frequency (UHF) band, the super high frequency (SHF) band, the submillimeter wave (THF: tremendous high frequency), and the millimeter wave (EHF: extra high frequency) band.
  • Millimeter waves refer to, for example, a frequency band of 30 GHz to 300 GHz.
  • the frequency band of the fifth generation communication standard called 5G includes the 26 GHz band to 29 GHz band, and frequencies above the 26 GHz band are sometimes collectively referred to as millimeter waves.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 114 changes in response to a control signal applied to the patch electrode 108, but does not follow the frequency of the radio waves incident on the patch electrode 108. Therefore, the reflector unit cell 102 can control the phase of the reflected radio waves without being affected by the radio waves.
  • the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b are electrodes capable of reflecting radio wave frequencies corresponding to the 5G communication standard.
  • the frequency is, for example, a millimeter wave band frequency, and may be a frequency of 26 GHz or higher, or may be a frequency in the range of 26 GHz or higher and 36 GHz or lower.
  • FIG. 7 shows a state where no voltage is applied between the patch electrode 108 and the ground electrode 110 (referred to as the "first state”).
  • FIG. 7 shows a case where the first alignment film 112a and the second alignment film 112b are horizontal alignment films.
  • the first state the long axes of the liquid crystal molecules 116 are aligned horizontally to the surfaces of the patch electrode 108 and the ground electrode 110 by the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • FIG. 8 shows a state where a control signal (voltage signal) is applied to the patch electrode 108 (referred to as the "second state").
  • the liquid crystal molecules 116 are oriented with their long axes perpendicular to the surfaces of the patch electrode 108 and the ground electrode 110 under the action of an electric field.
  • the angle at which the long axes of the liquid crystal molecules 116 are aligned can also be aligned in a direction intermediate between the horizontal and vertical directions depending on the magnitude of the control signal applied to the patch electrode 108 (the magnitude of the voltage between the ground electrode and the patch electrode).
  • the liquid crystal layer 114 which has dielectric anisotropy, can also be considered as a variable dielectric layer.
  • the reflector unit cell 102 can utilize the dielectric anisotropy of the liquid crystal layer 114 to control the phase of the reflected wave to be delayed (or not delayed).
  • Figure 9 shows a schematic diagram of how the direction of travel of a reflected wave is changed by an arbitrary first subunit cell 103a and a first subunit cell 103a adjacent to the arbitrary first subunit cell 103a.
  • An arbitrary first subunit cell 103a and a first subunit cell 103a adjacent to the arbitrary first subunit cell 103a are adjacent in the X direction.
  • an arbitrary patch electrode 108a and a patch electrode 108a adjacent to the arbitrary patch electrode 108a are connected to different first wirings 118 (first wiring 118a, first wiring 118b).
  • the phase of the reflected wave R2 leads the phase of the reflected wave R1), and the apparent traveling direction of the reflected wave changes obliquely.
  • the first wiring when the first wiring is to be distinguished, it is represented as the first wiring 118a, the first wiring 118b, and the first wiring 118 when the first wiring is not to be distinguished.
  • the radio wave reflecting device 100a when the frequency of the radio wave is 31 GHz, the phase change amount when the voltage is applied to the liquid crystal layer is -416 deg, based on the phase when no voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • a radio wave reflecting device including one type of patch electrode with a square shape was used, and the result was that the phase change amount was -270 deg.
  • using cross-shaped patch electrodes 108a and 108b of different sizes, as in the radio wave reflecting device 100a is effective in increasing the phase change amount.
  • the resonance frequency peak (the point where the reflectance is minimum) in the millimeter wave band can be made two by the resonance occurring in the patch electrode 108a and the resonance occurring in the patch electrode 108b, so that the attenuation of the amplitude of the reflected wave can be suppressed and the phase change amount can be increased.
  • the cross convex portion 109a of the patch electrode 108a and the cross convex portion 109b of the patch electrode 108b can be arranged alternately along the line C1-C2 parallel to the X direction, and the cross convex portion 109a of the patch electrode 108a and the cross convex portion 109b of the patch electrode 108b can be arranged alternately along the line C3-C4 parallel to the Y direction.
  • the radio wave reflecting device 100a can increase the density of the patch electrodes in the reflector 120 (the occupancy rate of the patch electrodes in the reflector 120, the ratio of the area in the reflector 120 where the patch electrodes are arranged to the area where the patch electrodes are not arranged) compared to the comparative example in which one type of patch electrode is arranged in a square shape.
  • the cross-shaped patch electrodes 108a and 108b of different sizes the area of the electrodes that can reflect radio waves is increased, and the reflection strength of the radio waves can be increased.
  • the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b are arranged adjacent to each other. It is preferable that the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b are arranged so as to have two-fold or four-fold rotational symmetry with respect to the center of the reflector unit cell 102 (in Figures 1, 5, and 6, the center O2 of the patch electrode 108b arranged in the middle). By arranging the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b so as to have two-fold or four-fold rotational symmetry, it is possible to achieve symmetry with respect to vertical polarization and horizontal polarization.
  • the reflector unit cell 102 includes two types of patch electrodes, the patch electrode 108a and the patch electrode 108b, but the number of types of patch electrodes is not limited to two.
  • the reflector unit cell 102 may include a third patch electrode (not shown) different from the patch electrode 108a and the patch electrode 108b.
  • the size of the third patch electrode is different from the size of the patch electrode 108a and the size of the patch electrode 108b.
  • the size of the third patch electrode may be smaller than the size of the patch electrode 108a, larger than the size of the patch electrode 108b, and smaller than the size of the patch electrode 108a.
  • the third patch electrode may be disposed between the shape of the patch electrode 108a and the patch electrode 108b.
  • the size and arrangement of the third patch electrode are appropriately adjusted according to the size and arrangement of the patch electrode 108a and the patch electrode 108b, thereby forming a radio wave reflecting device according to one embodiment of the present invention.
  • the patch electrodes of the reflector unit cell 102 have at least two different sizes.
  • Using the radio wave reflecting device 100a according to the first embodiment of the present invention is effective in suppressing attenuation of the amplitude of the reflected wave, improving the amount of phase change, and increasing the reflection strength of the radio wave.
  • By using the radio wave reflecting device 100a even when multiple radio wave reflecting devices 100a are combined to form a transmission path in the air, it is possible to suppress attenuation of radio waves, allowing communication devices to communicate well.
  • the radio wave reflecting device 100a the patch electrode 108 and the ground electrode 110 are formed using a transparent conductive film, and the liquid crystal layer 114 is translucent, so radio waves can be reflected without impairing natural lighting. Therefore, the radio wave reflecting device 100a can be installed in the windows of high-rise buildings. As a result, it is possible to reflect highly directional radio waves in a specified direction at high altitudes where there are relatively few obstacles. Therefore, the radio wave reflecting device 100a can be used to eliminate radio wave blind zones (places where radio waves cannot reach) in urban areas.
  • the radio wave reflecting device 100a is a radio wave reflecting device capable of biaxial reflection control.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the radio wave reflecting device 100a.
  • FIG. 11 is a plan view showing an enlarged view of the reflector unit cell 102 shown in FIG. 10, showing the configuration of the reflector unit cell 102.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cut surface of the reflector unit cell 102. Descriptions of configurations that are the same as or similar to those in FIG. 1 to FIG. 9 will be omitted here.
  • the reflector 120 is provided between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106. As shown in FIG. 10, the reflector 120 has a structure in which a plurality of reflector unit cells 102 are integrated.
  • the reflector unit cell 102 includes a first subunit cell 103a and a second subunit cell 103b.
  • the plurality of reflector unit cells 102 are arranged in the X direction and the Y direction.
  • the first subunit cell 103a includes a ground electrode 110, a second alignment film 112b arranged on the ground electrode 110, a patch electrode 108a, a first alignment film 112a arranged on the patch electrode 108a, an array layer 180, and a liquid crystal layer (not shown) provided between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • the second subunit cell 103b includes a ground electrode 110, a second alignment film 112b arranged on the ground electrode 110, a patch electrode 108b, a first alignment film 112a arranged on the patch electrode 108b, an array layer 180, and a liquid crystal layer (not shown) provided between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • the patch electrodes 108a and 108b are provided on the array layer 180 arranged on the dielectric substrate 104, and the ground electrode 110 is provided on the opposing substrate 106.
  • the dielectric substrate 104 is bonded to the opposing substrate 106 using a sealant 128.
  • the liquid crystal layer is provided in the area inside the sealant 128.
  • the patch electrodes 108a and 108b are arranged so as to face the radio wave incident surface.
  • the ground electrode 110 is flat.
  • the multiple patch electrodes 108a and 108b are arranged in a matrix pattern within the surface of the flat ground electrode 110 and in the area inside the sealing material 128.
  • the multiple patch electrodes 108a and the multiple patch electrodes 108b are arranged in a staggered or checkered pattern. Specifically, the patch electrode 108b is arranged at a distance W1/2 (W5/2) from the patch electrode 108a in parallel to the X direction and at a distance W1/2 (W5/2) in parallel to the Y direction. In addition, each patch electrode 108a is adjacent to each patch electrode 108b in the X direction or Y direction.
  • the dielectric substrate 104 is provided with a plurality of first wirings 118a and a plurality of first wirings 118b extending in the Y direction.
  • the first wirings 118a and the first wirings 118b are alternately arranged in the X direction.
  • Each of the plurality of first wirings 118a is electrically connected to a plurality of patch electrodes 108a arranged in the second direction
  • each of the plurality of first wirings 118b is electrically connected to a plurality of patch electrodes 108b arranged in the second direction.
  • the reflector 120 has a configuration in which a row of patch electrode arrays connected by the first wirings 118a and 118b are arranged in the Y direction.
  • a plurality of second wirings 132a and a plurality of second wirings 132b extending in the X direction are arranged on the dielectric substrate 104.
  • the second wirings 132a and the second wirings 132b are arranged alternately in the Y direction.
  • Each of the plurality of second wirings 132a is electrically connected to a plurality of patch electrodes 108a arranged in the second direction
  • each of the plurality of second wirings 132b is electrically connected to a plurality of patch electrodes 108b arranged in the second direction.
  • the reflector 120 has a configuration in which a row of patch electrode arrays connected by the second wirings 132a and the second wirings 132b are arranged in the X direction.
  • the area other than where the reflector 120 is provided is called the peripheral area 122.
  • a first drive circuit 124 and a terminal section 126 are provided in the peripheral area 122.
  • the terminal section 126 is an area that forms a connection with an external circuit, and for example, a flexible printed circuit is connected to the terminal section 126 (not shown).
  • a signal that controls the first drive circuit 124 is input from the flexible printed circuit to the terminal section 126.
  • the multiple first wirings 118a and 118b arranged on the reflector 120 extend in the Y-axis direction and also extend to the peripheral region 122, and are connected to a first drive circuit 124.
  • the first drive circuit 124 outputs control signals to the patch electrodes 108a and 108b via the first wirings 118a and 118b.
  • the first drive circuit 124 can output control signals of different voltage levels to each of the multiple first wirings 118a and 118b.
  • the control signals of different voltage levels are, for example, a control signal of a first voltage level and a control signal for a second voltage level period.
  • the second wirings 132a and 132b arranged on the reflector 120 and extending in the X direction extend in the X direction and are connected to the second drive circuit 130.
  • the second drive circuit 130 outputs a scanning signal to the second wirings 132a and 132b.
  • FIG. 11 shows an enlarged view of the arrangement of the two patch electrodes 108a and two patch electrodes 108b, the first wirings 118a and 118b, and the second wirings 132a and 132b.
  • a switching element 134 is provided on each of the two patch electrodes 108a and two patch electrodes 108b. The switching (on and off) of the switching element 134 is controlled by a scanning signal applied to the second wirings 132a and 132b. In response to the scanning signal applied to the second wiring 132a, the patch electrode 108a whose switching element 134 is turned on is conductive with the first wiring 118a and a control signal is applied to it.
  • the patch electrode 108b whose switching element 134 is turned on is conductive with the first wiring 118b and a control signal is applied to it.
  • the switching element 134 is formed of, for example, a thin film transistor.
  • the radio wave reflecting device 100a can also control the direction of travel of the reflected wave from side to side on the drawing, centered on a reflection axis HR parallel to the X direction.
  • the radio wave reflecting device 100a includes a reflection axis VR parallel to the Y direction and a reflection axis VH parallel to the X direction, and can control the reflection angle in the direction about the reflection axis VR as the rotation axis and in the direction about the reflection axis HR as the rotation axis.
  • the patch electrode 108a is arranged parallel to the X direction on the side farther from the first driving circuit 124, and the patch electrode 108b is arranged parallel to the X direction on the side closer to the first driving circuit 124.
  • the patch electrode 108a is arranged parallel to the Y direction on the side farther from the second driving circuit 130, and the patch electrode 108a is arranged parallel to the Y direction on the side closer to the second driving circuit 130.
  • the arrangement of the patch electrodes 108a and 108b is not limited to the arrangement shown in FIG. 10.
  • the patch electrode 108b may be arranged parallel to the X direction on the side farther from the first driving circuit 124, and the patch electrode 108a may be arranged parallel to the X direction on the side closer to the first driving circuit 124.
  • the patch electrode 108b may be arranged parallel to the Y direction on the side farther from the second drive circuit 130, and the patch electrode 108b may be arranged parallel to the Y direction on the side closer to the second drive circuit 130.
  • the configuration of the radio wave reflecting device 100a includes a configuration that controls the reflection angle in the direction about the reflection axis VR as the rotation axis and in the direction about the reflection axis HR as the rotation axis.
  • FIG. 12 shows an example of a cross-sectional structure of a reflector unit cell 102 in which a switching element 134 is connected to a patch electrode 108.
  • the reflector unit cell 102 includes a first subunit cell 103a and a second subunit cell 103b, and the cut surface of the first subunit cell 103a is similar to the cut surface of the second subunit cell 103b.
  • the cut surface of the first subunit cell 103a will be mainly described.
  • a switching element 134 is provided on the dielectric substrate 104.
  • the switching element 134 is a transistor.
  • the switching element 134 includes a structure in which a first gate electrode 138, a second gate insulating layer 146, 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 104.
  • a first wiring 118a is provided between the first gate insulating layer 140 and the second gate insulating layer 146.
  • the first wiring 118a is provided so as to be in contact with the semiconductor layer 142.
  • the first connection wiring 144 is provided in the same conductive layer as the conductive layer forming the first wiring 118a.
  • 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 118a 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 so as to cover the switching element 134.
  • a second wiring 132a is provided on the first interlayer insulating layer 150.
  • the second wiring 132a 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 132a.
  • 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 132a and the second connection wiring 152. Furthermore, a planarizing layer 156 is provided to fill in the steps caused by the formation of the switching element 134. By providing the planarizing layer 156, the steps of the switching element 134 can be filled, so that the surface of the planarizing layer 156 becomes flat. Therefore, the patch electrode 108a can be formed on the flat surface (front surface) of the planarizing layer 156 without being affected by the steps of the switching element 134.
  • a passivation layer 158 is provided on the flat surface of the planarizing layer 156.
  • the array layer 180 includes, for example, an undercoat layer 136, a conductive layer including a first gate electrode 138, a first gate insulating layer 140, a semiconductor layer 142, a conductive layer including a first connection wiring 144, a second gate insulating layer 146, a conductive layer including a second gate electrode 148, a first interlayer insulating layer 150, a conductive layer including a second connection wiring 152, a second interlayer insulating layer 154, a planarizing layer 156, and a passivation layer 158.
  • the array layer 180 may include a conductive layer that forms a patch electrode 108 provided in a contact hole that penetrates the passivation layer 158, the planarizing layer 156, and the second interlayer insulating layer 154.
  • the patch electrode 108 is provided on the passivation layer 158.
  • the patch electrode 108 is connected to the second connection wiring 152 via a contact hole that penetrates 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.
  • a ground electrode 110 and a second alignment film 112b are provided on the opposing substrate 106, similar to the cut surface structure shown in Figures 2 to 4.
  • the surface of the dielectric substrate 104 on which the switching element 134 and patch electrode 108a are provided is arranged to face the surface of the opposing substrate on which the ground electrode 110 is provided, and a liquid crystal layer 114 is provided between the surface on which the switching element 134 and patch electrode 108a are provided and the surface on which the ground electrode 110 is provided.
  • the thickness T of the dielectric substrate 104 can be the length from the surface of the patch electrode 108a on the liquid crystal layer 114 side to the surface of the dielectric substrate 104 opposite the surface on which the patch electrode 108 is provided.
  • the thickness of at least one insulating layer (undercoat layer 136, first gate insulating layer 140, second gate insulating layer 146, first interlayer insulating layer 150, second interlayer insulating layer 154, planarization layer 156, passivation layer 158) between the patch electrode 108 and the dielectric substrate 104 can be taken into consideration.
  • the undercoat layer 136 is formed, for example, of a silicon oxide film.
  • the first gate insulating layer 140 and the second gate insulating layer 146 are formed, for example, of a silicon oxide film or a laminated structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
  • the semiconductor layer is formed of an oxide semiconductor including a silicon semiconductor such as amorphous silicon or polycrystalline silicon, and 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 formed, for example, of 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).
  • they may be formed of a titanium (Ti)/aluminum (Al)/titanium (Ti) laminated structure, or a molybdenum (Mo)/aluminum (Al)/molybdenum (Mo) laminated structure.
  • the planarization layer 156 is formed 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 108a and the ground 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
  • a control signal can be applied to a specific patch electrode selected from the multiple patch electrodes 108a arranged in a matrix.
  • a control voltage can be applied to each patch electrode 108a arranged in a horizontal row parallel to the X direction, or each patch electrode 108a arranged in a vertical row parallel to the Y direction. For example, when the reflector 120 is upright, the reflection direction of the reflected wave can be controlled in the left-right and up-down directions.
  • the second subunit cell 103b includes a configuration in which the patch electrode 108a, the first wiring 118a, and the second wiring 132a are replaced with the patch electrode 108b, the first wiring 118b, and the second wiring 132b.
  • a radio wave reflecting device 100b capable of uniaxial reflection control will be described as an example.
  • the reflection axis RY of the radio wave reflecting device 100b is uniaxial.
  • the reflection angle can be controlled in a direction with the reflection axis RY as the rotation axis.
  • the radio wave reflecting device 100b according to the second embodiment does not include at least the array layer 180, the multiple second wirings 132a and 132b, and the second driving circuit 130, compared to the radio wave reflecting device 100a according to the first embodiment.
  • differences from the first embodiment will mainly be described.
  • FIG. 13 is a plan view showing the configuration of a radio wave reflecting device 100b according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view showing a reflector unit cell 102b used in the radio wave reflecting device 100b.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the cut surface taken along line D1-D2 shown in FIG. 14, and
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the cut surface taken along line E1-E2 shown in FIG. 14. Descriptions of configurations that are the same as or similar to those in FIGS. 1 to 12 will be omitted here.
  • the reflector 120 according to the second embodiment includes a plurality of reflector unit cells 102b.
  • the reflector 120 according to the second embodiment includes a configuration in which the plurality of reflector unit cells 102 of the reflector 120 according to the first embodiment are replaced with a plurality of reflector unit cells 102b.
  • the multiple patch electrodes 108a arranged in the Y direction are electrically connected to the first wiring 118a, and the multiple patch electrodes 108b arranged in the Y direction are electrically connected to the first wiring 118b.
  • the multiple patch electrodes 108a electrically connected to the first wiring 118a and the multiple patch electrodes 108b electrically connected to the first wiring 118b are set as a set of voltage application units 190a, and multiple voltage application units 190a are arranged in the X direction.
  • the first wiring 118a is electrically connected to the first wiring 118b in the peripheral region 122.
  • the voltage application unit 190b includes a configuration similar to that of the voltage application unit 190a, and the voltage application units 190a and 190b are alternately arranged in the X direction.
  • the first wiring 118a included in the voltage application unit 190a may be called the 1-1 wiring
  • the first wiring 118b included in the voltage application unit 190a may be called the 1-2 wiring
  • the first wiring 118a included in the voltage application unit 190b may be called the 1-3 wiring
  • the first wiring 118b included in the voltage application unit 190b may be called the 1-4 wiring.
  • the reflector 120 according to the second embodiment is provided between the dielectric substrate 104 and the opposing substrate 106. As shown in FIG. 13 and FIG. 14, the reflector 120 according to the second embodiment has a structure in which a plurality of reflector unit cells 102b are integrated. Like the reflector unit cell 102, the reflector unit cell 102b includes a first sub-unit cell 103a and a second sub-unit cell 103b.
  • the first subunit cell 103a includes a ground electrode 110, a second alignment film 112b arranged on the ground electrode 110, a patch electrode 108a, a first alignment film 112a arranged on the patch electrode 108a, and a liquid crystal layer 114 provided between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • the second subunit cell 103b includes a ground electrode 110, a second alignment film 112b arranged on the ground electrode 110, a patch electrode 108b, a first alignment film 112a arranged on the patch electrode 108b, and a liquid crystal layer (not shown) provided between the first alignment film 112a and the second alignment film 112b.
  • the patch electrodes 108a and 108b are provided on the dielectric substrate 104, and the ground electrode 110 is provided on the opposing substrate 106.
  • the dielectric substrate 104 is bonded to the opposing substrate 106 using a sealant 128.
  • the liquid crystal layer is provided in the area inside the sealing material 128.
  • the patch electrodes 108a and 108b are arranged so as to face the radio wave incident surface.
  • the ground electrode 110 is flat.
  • the multiple patch electrodes 108a and 108b are arranged in a matrix pattern within the surface of the flat ground electrode 110 and in the area inside the sealing material 128.
  • the multiple first wirings 118a and 118b arranged on the reflector 120 according to the second embodiment extend into the peripheral region 122 and are connected to a first drive circuit 124.
  • the first drive circuit 124 outputs a control signal to the patch electrodes 108a and 108b via the first wirings 118a and 118b.
  • a control signal is applied to the patch electrodes 108a and 108b arranged in the Y direction, in comparison with the patch electrodes 108a and 108b arranged in the X direction and Y direction.
  • the first drive circuit 124 can apply a control signal to each of the voltage application units 190a (voltage application units 190b) arranged in the second direction.
  • the reflection direction of the reflected wave of the radio wave incident on the reflector 120 can be controlled for each of the voltage application units 190a (voltage application units 190b) arranged in the second direction.
  • the first drive circuit 124 can apply (supply) different voltages (first voltage and second voltage) to the voltage application units 190a and 190b, so that the traveling direction of the reflected wave of the radio wave incident on the reflector 120 can be controlled to the left and right of the drawing, centered on the reflection axis VR parallel to the Y direction.
  • the multiple patch electrodes 108a and 108b arranged in the second direction included in one voltage application unit 190a are electrically connected in the peripheral region 122 using the first wiring 118a and 118b, and are electrically equipotential.
  • voltage application unit 190b voltage application unit 190b
  • the patch electrodes 108a and 108b are arranged in an array in a shape symmetrical with respect to vertical polarization and horizontal polarization, and the multiple patch electrodes 108a and 108b arranged parallel to the reflection axis RY are connected by the first wiring 118a and first wiring 118b, so that the traveling direction of the reflected wave of the radio wave incident on the reflector 120 can be controlled in the left-right direction of the drawing, centered on the reflection axis VR parallel to the Y direction.
  • radio wave reflecting device and reflector unit exemplified as one embodiment of the present invention can be combined as appropriate as long as they are not mutually inconsistent.
  • those in which a person skilled in the art has appropriately added or removed components or modified the design, or added or omitted processes or modified conditions based on the radio wave reflecting device and reflector unit disclosed in this specification and drawings, are also included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention.
  • 100a radio wave reflecting device
  • 100b radio wave reflecting device
  • 102 reflector unit cell
  • 102b reflector unit cell
  • 103a first sub-unit cell
  • 103b second sub-unit cell
  • 104 dielectric substrate
  • 106 opposing substrate
  • 108 patch electrode
  • 108a patch electrode
  • 108b patch electrode
  • 109a convex portion
  • 109b convex portion
  • 110 ground electrode
  • 112a first alignment film
  • 112b second alignment film
  • 114 liquid crystal layer
  • 116 liquid crystal molecule
  • 118 first wiring
  • 118a first wiring
  • 118b first wiring
  • 120 reflector
  • 122 peripheral region
  • 124 second No.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

電波反射装置は、複数の第１パッチ電極と、複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極と、接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、平面視において、複数の第１パッチ電極及び複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び第２の方向に配置され、隣接する２つの第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、第２パッチ電極は、第１パッチ電極から第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される。

Description

電波反射装置
　本発明の一実施形態は、反射した電波の進行方向を制御することのできる電波反射装置に関する。
　フェーズドアレイアンテナ（Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ　Ａｎｔｅｎｎａ）装置は、面状に配置された複数のアンテナ素子を含む。フェーズドアレイアンテナ装置では、複数のアンテナ素子のそれぞれに印加する高周波信号の振幅及び位相が調整される。その結果、フェーズドアレイアンテナ装置は、複数のアンテナ素子のそれぞれが固定された状態で、アンテナの指向性を制御することができる。
　複数のアンテナ素子のそれぞれに印加する高周波信号の振幅及び位相を調整するために、フェーズドアレイアンテナ装置は移相器を必要とする。例えば、特許文献１は、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を開示している。
　特許文献１に示されるフェーズドアレイアンテナ装置のアンテナ素子は、複数のストリップ配線と、複数のストリップ配線と対向する平面電極と、複数のストリップ配線と平面電極との間に設けられた液晶層と、を含む。複数のストリップ配線には、例えば、異なる電圧が印加される。その結果、アンテナ素子ごとに液晶層の液晶の配向が調整されることに基づき生成される反射波を重ね合わせることができるため、電波の位相を変化させることができる。これにより、電波の反射方向を任意の方向に設定できる。
特開平１１－１０３２０１号公報
　通信分野では、５Ｇと呼ばれる第５世代の通信規格の導入が進んでいる。この通信規格では、例えば、２６ＧＨｚ～２８ＧＨｚのミリ波帯の周波数が採用されている。５Ｇ規格による通信は、ミリ波帯の周波数の採用によって非常に高いスループットを達成することができ、広い帯域幅で伝送することが可能となる。しかし、ミリ波帯の周波数による電波は直進性が高く、障害物を回り込んで伝搬することが難しいという特性がある。そのため都市部などでは５Ｇ規格がカバーできる通信エリアが狭くなることが問題となっている。
　このような問題に対し、障害物を避けて通信エリアを広げるために反射板を用いて電波の伝送方向を変えることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のフェーズドアレイアンテナ装置では、電波の位相変化量が十分でなく、目標の方向に電波を反射することができない。
　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利得を向上させ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は、複数の第１パッチ電極と、前記複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と、前記接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、平面視において、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向にマトリクス状に配置され、隣接する２つの前記第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、前記第２パッチ電極は、前記第１パッチ電極の位置を基準として、前記第１パッチ電極から前記第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び前記第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される。
本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルを示す平面図である。 図１に示されるＡ１－Ａ２線の切断面を示す断面図である。 図１に示されるＢ１－Ｂ２線の切断面を示す断面図である。 図１に示されるＣ１－Ｃ２線の切断面、又は、Ｃ３－Ｃ４線の切断面を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る反射板ユニットセルに含まれる第１のサブユニットセルを説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る反射板ユニットセルに含まれる第２のサブユニットセルを説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルにおいて、パッチ電極と接地電極との間に電圧が印加されない状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルにおいて、パッチ電極と接地電極との間に電圧が印加された状態を示す図である。 本発明の第１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図である。 本発明の第１実施形態に係る電波反射装置の構成を示す平面図である。 図１０に示される反射板ユニットセルの構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る電波反射装置における反射板ユニットセルの切断面を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電波反射装置の構成を示す。 本発明の第２実施形態に係る電波反射装置に用いられる反射板ユニットセルを示す平面図である。 図１４に示されるＤ１－Ｄ２線の切断面を示す断面図である。 図１４に示されるＥ１－Ｅ２線の切断面を示す断面図である。
　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。
　本願の明細書において、Ｘ方向はＹ方向に交差する。Ｘ方向は第１の方向と呼ばれ、Ｙ方向は第２の方向と呼ばれる。
　本願の明細書において、同一及び一致という表記を用いている場合、同一及び一致には、設計の範囲での誤差が含まれてもよい。
＜第１実施形態＞
　第１実施形態では、二軸反射制御可能な電波反射装置１００ａ（図１０を参照）を、図１～図１２を参照して説明する。
＜１．反射板ユニットセル＞
　まず、本発明の第１実施形態に係る電波反射装置１００ａに用いられる反射板ユニットセル１０２を説明する。電波反射装置１００ａは、複数の反射板ユニットセル１０２を含む。
　図１は、反射板ユニットセル１０２を上方（電波が入射する側）から見たときの平面図である。図２は、図１に示されるＡ１－Ａ２線の切断面を示す断面図であり、図３は図１に示されるＢ１－Ｂ２線の切断面を示す断面図であり、図４は、図１に示されるＣ１－Ｃ２線の切断面、又は、Ｃ３－Ｃ４線の切断面を示す断面図である。図５は、反射板ユニットセル１０２に含まれる第１のサブユニットセル１０３ａを説明するための図であり、図６は反射板ユニットセル１０２に含まれる第２のサブユニットセル１０３ｂを説明するための図である。
　図１、図２、図３、図４、図５又は図６に示されるように、反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。第１のサブユニットセル１０３ａの一部は、第２のサブユニットセル１０３ｂと重なり、第２のサブユニットセル１０３ｂの一部は、第１のサブユニットセル１０３ａと重なる。第１のサブユニットセル１０３ａは、対向基板１０６、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂ、液晶層１１４、第１配向膜１１２ａ、パッチ電極１０８ａ、アレイ層１８０及び誘電体基板１０４を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、誘電体基板１０４、対向基板１０６、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂ、液晶層１１４、第１配向膜１１２ａ、パッチ電極１０８ｂ、アレイ層１８０及び誘電体基板１０４を含む。第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂ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。よって、誘電体基板１０４は、誘電体層と呼ばれる場合がある。詳細は後述されるが、アレイ層１８０は、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂのそれぞれに電気的に接続されるスイッチング素子１３４（図１１を参照）を含む。パッチ電極１０８ａは第１のパッチ電極と呼ばれ、パッチ電極１０８ｂは第２のパッチ電極と呼ばれる場合がある。
　図２～図４に示されるように、アレイ層１８０が、誘電体基板１０４の上に設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが、アレイ層１８０の上に設けられる。第１配向膜１１２ａが、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを覆うように設けられる。接地電極１１０が対向基板１０６の上に設けられる。第２配向膜１１２ｂが接地電極１１０を覆うように設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、接地電極１１０と対向するように配置される。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂと、接地電極１１０との間に液晶層１１４が設けられる。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂと液晶層１１４との間には、第１配向膜１１２ａが介在する。接地電極１１０と液晶層１１４との間には、第２配向膜１１２ｂが介在する。誘電体基板１０４の厚さＴは、例えば、パッチ電極１０８の液晶層１１４側の表面から誘電体基板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。
　電波反射装置１００ａにおいて、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂの異なる点は、例えば、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂのサイズである。図１に示される例では、パッチ電極１０８ａのサイズは、パッチ電極１０８ｂのサイズより大きい。なお、パッチ電極１０８ａのサイズは、パッチ電極１０８ｂのサイズより小さくてもよい。本願の明細書では、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを特に区別しない場合には、単に反射板ユニットセル１０２と記載する。また、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂを特に区別する必要がない場合には、単にパッチ電極１０８と記載する。
　図５に示されるように、複数の第１のサブユニットセル１０３ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａは、Ｘ方向（第１の方向）、及び、Ｘ方向と交差するＹ方向（第２の方向）にマトリクス状に配置される。Ｘ方向に平行な、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１との間の距離は、距離Ｗ１である。また、Ｘ方向と同様に、Ｙ方向に平行な、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１との距離は、距離Ｗ１である。すなわち、複数のパッチ電極１０８ａは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ１）で配置される。換言すると、複数の第１のサブユニットセル１０３ａは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ１）で配置される。
　パッチ電極１０８ａの形状は、例えば、十字形状である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの長さは、十字形状のＹ方向に平行なパターンの長さと同じであり、その長さは、長さＷ３である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの幅は、十字形状のＹ方向に平行なパターンの幅と同じであり、その幅は、幅Ｗ４である。また、パッチ電極１０８ａと隣接するパッチ電極１０８ａとの距離は、距離Ｗ２である。
　図６に示されるように、複数の第２のサブユニットセル１０３ｂの平面視では、複数のパッチ電極１０８ｂは、複数のパッチ電極１０８ａと同様に、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置される。Ｘ方向に平行な、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と、隣接するパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２との間の距離、及び、Ｙ方向に平行な、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と、隣接するパッチ電極１０８ａの中心Ｏ２との距離は、距離Ｗ５である。すなわち、複数のパッチ電極１０８ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ５）で配置される。換言すると、複数の第２のサブユニットセル１０３ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に、同じピッチ（距離Ｗ５）で配置される。本明細書において、距離Ｗ５は、距離Ｗ１と同じである。すなわち、第２のサブユニットセル１０３ｂは第１のサブユニットセル１０３ａと同じピッチで配置される。
　パッチ電極１０８ｂの形状は、パッチ電極１０８ａの形状と同様に、例えば、十字形状である。パッチ電極１０８ｂでは、十字形状のＸ方向に平行なパターンの長さは、十字形状のＹ方向に平行なパターンの長さと同じであり、その長さは、長さＷ７である。十字形状のＸ方向に平行なパターンの幅は、十字形状のＹ方向に平行なパターンの幅と同じであり、その幅は、幅Ｗ８である。また、パッチ電極１０８ｂと隣接するパッチ電極１０８ｂとの距離は、距離Ｗ６である。
　例えば、距離Ｗ１は距離Ｗ５と同一であり、距離Ｗ２は距離Ｗ６より短く、幅Ｗ３は長さＷ７より長く、幅Ｗ４は幅Ｗ８より長い。
　十字形状は、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１、及びパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２のそれぞれに対して４回回転対称性を有する形状である。パッチ電極１０８ａが、パッチ電極１０８ａの中心Ｏ１に対して回転対称性を有することにより、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して電波の反射に関する異方性を小さくできる。パッチ電極１０８ａと同様に、パッチ電極１０８ｂが、パッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２に対して回転対称性を有することにより、入射する電波の垂直偏波及び水平偏波に対して電波の反射に関する異方性を小さくできる。すなわち、図１、図５及び図６におけるＸＹ平面内に関する垂直偏波及び水平偏波の偏りを抑制して、垂直偏波及び水平偏波を均一に反射させることができる。
　図１、図５及び図６に示されるように、電波反射装置１００ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、千鳥格子状（ｈｏｕｎｄｓ　ｔｏｏｔｈ　ｃｈｅｃｋ　ｐａｔｔｅｒｎ）、又は、市松模様（Ｃｈｅｃｋｅｒｅｄ　ｐａｔｔｅｒｎ）に配置されている。具体的には、パッチ電極１０８ｂは、パッチ電極１０８ａとは、Ｘ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）、及び、Ｙ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）離れて配置される。また、一つのパッチ電極１０８ａの周辺の４つのパッチ電極１０８ｂのそれぞれの中心Ｏ２を線で結んで形成された正方形において、当該正方形の対角線の交点が、一つのパッチ電極１０８ａの中心Ｏ１と一致する。同様にして、一つのパッチ電極１０８ｂの周辺の４つのパッチ電極１０８ａのそれぞれの中心Ｏ１を線で結んで形成された正方形において、当該正方形の対角線の交点が、一つのパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２と一致する。
　電波反射装置１００ａでは、一例として、複数のパッチ電極１０８ａの形状及び複数のパッチ電極１０８ｂの形状は十字形状であるが、複数のパッチ電極１０８ａの形状及び複数のパッチ電極１０８ｂの形状は十字形状に限定されない。例えば、パッチ電極１０８ａの形状及びパッチ電極１０８ｂの形状は、Ｘ方向及びＹ方向に同一の長さの正方形を４５度回転した多角形であってよく、パッチ電極１０８ａに対して４回回転対称性のひし形及びパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２に対して４回回転対称性のひし形であってもよい。
　なお、接地電極１１０の形状は制限されない。例えば、接地電極１１０の形状は、パッチ電極１０８ａより大きな面積を有する形状であればよい。電波反射装置１００ａでは、接地電極１１０は、対向基板１０６の液晶層１１４が設けられる側に、全面又は略全面に配置される。
　また、パッチ電極１０８及び接地電極１１０を形成する材料に制限はない。例えば、パッチ電極１０８及び接地電極１１０は、導電性を有する金属、金属酸化物を用いて形成される。
　また、詳細は後述されるが、誘電体基板１０４には第１配線１１８ａ及び１１８ｂが設けられていてもよい。例えば、第１配線１１８ａは、同一列に配置されたパッチ電極１０８ａを接続し、第１配線１１８ｂは同一列に配置されるパッチ電極１０８ｂを接続する。第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂ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１１８ａ及び１１８ｂは、パッチ電極１０８ａとパッチ電極１０８ｂとを接続するときに用いることができる。
　反射板ユニットセル１０２は、電波を所定の方向に反射する反射板１２０として用いられる。そのため、反射板ユニットセル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２～図４に示される構造から明らかなように、空中を伝播する電波が反射板ユニットセル１０２で反射されるとき、電波は誘電体基板１０４を２回通過する。誘電体基板１０４は、例えば、ガラス、樹脂などの誘電体材料で形成されることが好ましい。
　誘電体基板１０４は、対向基板１０６と、シール材１２８（図１０を参照）を用いて、貼り合わされている。間隙が誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に含まれるように、誘電体基板１０４は、対向基板１０６と、対向配置している。液晶層１１４は、シール材１２８で囲まれる領域内に設けられる。側面視において、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間の間隙は、２０μｍ以上１００μｍ以下である。電波反射装置１００ａでは、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間の間隙は、例えば、７５μｍである。誘電体基板１０４と対向基板１０６との間には、パッチ電極１０８、接地電極１１０、第１配向膜１１２ａ、及び第２配向膜１１２ｂが設けられる。正確には、誘電体基板１０４と対向基板１０６の各々に設けられた第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間隙が液晶層１１４の厚さとなる。なお、図示は省略されるが、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間には、間隔を一定に保つためのスペーサが設けられてもよい。
　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とが交互に反転する極性反転信号である。接地電極１１０には、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、コレスティック液晶、ディスコティック液晶を用いる。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。反射板ユニットセル１０２は、パッチ電極１０８に印加され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る。これにより、電波を反射するときに、反射波の位相を遅延させることができる。
　反射板ユニットセル１０２が反射する電波の周波数帯は、超短波（ＶＨＦ：Ｖｅｒｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、極超短波（ＵＨＦ：Ｕｌｔｒａ－Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、マイクロ波（ＳＨＦ：Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、サブミリ波（ＴＨＦ：Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ミリ波（ＥＨＦ：Ｅｘｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯である。ミリ波とは、例えば、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数帯をいう。なお、５Ｇと呼ばれる第５世代の通信規格の周波数帯域は、２６ＧＨｚ帯～２９ＧＨｚ帯を含んでおり、２６ＧＨｚ帯以上の周波数をまとめてミリ波と呼ぶ場合がある。液晶層１１４の液晶分子の配向は、パッチ電極１０８に印加される制御信号に応答して、変化するが、パッチ電極１０８に入射される電波の周波数にはほとんど追従しない。したがって、反射板ユニットセル１０２は、電波の影響を受けずに反射する電波の位相を制御することができる。
　なお、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、５Ｇの通信規格に対応する電波の周波数を反射することが可能な電極である。当該周波数は、上述のとおり、例えば、ミリ波帯の周波数であり、２６ＧＨｚ以上の周波数であってよく、２６ＧＨｚ以上３６ＧＨｚ以下の範囲の周波数であってよい。
　図７は、パッチ電極１０８と接地電極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７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及び接地電極１１０の表面に対して水平に配向している。図８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及び接地電極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（接地電極とパッチ電極との間の電圧の大きさ）によって、水平方向と垂直方向と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。反射板ユニットセル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。
　図９は、任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び任意の第１のサブユニットセル１０３ａに隣接する第１のサブユニットセル１０３ａ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。任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び任意の第１のサブユニットセル１０３ａに隣接する第１のサブユニットセル１０３ａは、Ｘ方向において隣接している。つまり、任意のパッチ電極１０８ａと任意のパッチ電極１０８ａに隣接するパッチ電極１０８ａとは、異なる第１配線１１８（第１配線１１８ａ、第１配線１１８ｂ）に接続されている。任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び隣接する第１のサブユニットセル１０３ａに同じ位相で電波が入射した場合には、任意の第１のサブユニットセル１０３ａ及び隣接する第１のサブユニットセル１０３ａに異なる制御信号（Ｖ１≠Ｖ２）が印加されているために、任意の第１のサブユニットセル１０３ａによる反射波の位相変化は、隣接する第１のサブユニットセル１０３ａによる反射波の位相変化より大きい。その結果、任意の第１のサブユニットセル１０３ａで反射した反射波Ｒ１の位相と、隣接する第１のサブユニットセル１０３ａで反射した反射波Ｒ２の位相が異なり（図９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。なお、電波反射装置１００ａでは、第１配線を区別する場合には、第１配線１１８ａ、第１配線１１８ｂのように表し、第１配線を区別しない場合は、第１配線１１８のように表す。
　次に、電波反射装置１００ａにおいて、液晶層の厚さは７５μｍとし、上述のサイズのパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いて、位相変化量（ｄｅｇ）をシミュレーションした結果について説明する。シミュレーションでは、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが図１に示すように配置された反射板を想定し、シミュレーションは、ＣＳＴ　Ｓｔｕｄｉｏ　Ｓｕｉｔｅ（ダッソー・システムズ株式会社製）を用いて実行された。
　図示は省略するが、電波反射装置１００ａでは、一例として、電波の周波数が３１ＧＨｚにおいて、液晶層に電圧が印加されていない状態の位相を基準とすると、液晶層に電圧が印加された状態における位相変化量が－４１６ｄｅｇとなることが示された。一方、比較例として、形状が正方形の一種類のパッチ電極を含む電波反射装置を用いて、電波反射装置１００ａと同様の趣味レーションを実行した結果、位相変化量が－２７０ｄｅｇとなることが示された。すなわち、電波反射装置１００ａのように、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることは、位相変化量を大きくすることに有効である。また、図示は省略するが、例えば、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、パッチ電極１０８ａで起こる共振、及びパッチ電極１０８ｂで起こる共振により、ミリ波帯における共振周波数のピーク（反射率が最小となる点）を二つにすることができるため、反射波の振幅の減衰を抑制できるとともに、位相変化量を大きくすることができる。
　また、図１、図５及び図６に示されるように、電波反射装置１００ａでは、サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、パッチ電極１０８ａをＸ方向及びＹ方向に距離Ｗ１／２離した位置に、パッチ電極１０８ａより小さなサイズのパッチ電極１０８ｂを配置することができる。その結果、図１に示すように、Ｘ方向に平行なＣ１－Ｃ２線に沿って、パッチ電極１０８ａの十字の凸部１０９ａと、パッチ電極１０８ｂの十字の凸部１０９ｂとを交互に配置することができ、Ｙ方向に平行なＣ３－Ｃ４線に沿って、パッチ電極１０８ａの十字の凸部１０９ａと、パッチ電極１０８ｂの十字の凸部１０９ｂを交互に配置することができる。よって、電波反射装置１００ａは、比較例のような形状が正方形の一種類のパッチ電極を配置する場合より、反射板１２０内でのパッチ電極の密度（反射板１２０内でのパッチ電極の占有率、反射板１２０内でのパッチ電極が配置された領域とパッチ電極が配置されない領域との比）を高くすることができる。サイズの異なる十字形状のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂを用いることによって、電波を反射することができる電極の面積が大きくなるため、電波の反射強度を強くすることができる。
　さらに、図１、図５及び図６に示されるように、複数のパッチ電極１０８ａと複数のパッチ電極１０８ｂとは、隣接するように配置されている。反射板ユニットセル１０２の中心（図１、図５及び図６では、真ん中に配置されたパッチ電極１０８ｂの中心Ｏ２）に対して、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂが、２回回転対称又は４回回転対称となるように配置されることが好ましい。複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂが、２回回転対称又は４回回転対称となるように配置されることで、垂直偏波及び水平偏波に対して対称とすることができる。
　電波反射装置１００ａでは、一例として、反射板ユニットセル１０２が、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂの２種類のパッチ電極を含む例を示したが、パッチ電極は２種類に限定されない。反射板ユニットセル１０２は、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂとは異なる第３のパッチ電極（図示は省略）を含んでもよい。ここで、第３のパッチ電極のサイズは、パッチ電極１０８ａのサイズ及びパッチ電極１０８ｂのサイズと異なる。例えば、第３のパッチ電極のサイズは、パッチ電極１０８ａのサイズより小さくてよく、パッチ電極１０８ｂのサイズより大きく、パッチ電極１０８ａのサイズより小さくてもよい。また、第３のパッチ電極は、パッチ電極１０８ａの形状とパッチ電極１０８ｂとの間に配置されてよい。電波反射装置１００ａが第３のパッチ電極を含む場合には、第３のパッチ電極のサイズ及び配置などが、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂのサイズ並びに配置などに応じて、適宜調整されることによって、本発明の一実施形態に係る電波反射装置は構成される。
　以上のように、電波反射装置１００ａでは、反射板ユニットセル１０２のパッチ電極のサイズを少なくとも２種類とする。本発明の第１実施形態に係る電波反射装置１００ａを用いることは、反射波の振幅の減衰の抑制、位相変化量の向上、及び電波の反射強度を強くすることに有効である。電波反射装置１００ａを用いることによって、複数の電波反射装置１００ａを組み合わせて空中に伝送経路を形成する場合であっても、電波の減衰を抑制することができるため、通信機器が良好な通信を行うことができる。
　また、電波反射装置１００ａでは、パッチ電極１０８及び接地電極１１０が透明導電膜を用いて形成され、液晶層１１４が透光性を有するため、採光性を損なわずに電波を反射することができる。よって、電波反射装置１００ａは、ビルディングのような高層建築物の窓に設置することができる。その結果、障害物が比較的少ない高所で、直進性の高い電波を所定の方向に反射することが可能となる。よって、電波反射装置１００ａは、都市部において電波の不感地帯（電波の届かない場所）を解消するために用いることができる。
＜２．電波反射装置＞
　次に、反射板ユニットセル１０２が集積された電波反射装置１００ａの構成を説明する。電波反射装置１００ａは、二軸反射制御をすることができる電波反射装置である。図１０は、電波反射装置１００ａの構成を示す平面図である。図１１は、図１０に示される反射板ユニットセル１０２を拡大し、反射板ユニットセル１０２の構成を示す平面図である。図１２は、反射板ユニットセル１０２の切断面を示す断面図である。図１～図９と同一、又は類似する構成については、ここでの説明を省略する。
　「１．反射板ユニットセル」において説明したように、反射板１２０は、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に設けられる。図１０に示されるように、反射板１２０は複数の反射板ユニットセル１０２が集積化された構造を有する。反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。例えば、複数の反射板ユニットセル１０２（複数の第１のサブユニットセル１０３ａ及び複数の第２のサブユニットセル１０３ｂ）は、Ｘ方向及びＹ方向に配置される。第１のサブユニットセル１０３ａは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ａの上に配置された第１配向膜１１２ａ、アレイ層１８０、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ｂ、パッチ電極１０８ｂの上に配置された第１配向膜１１２ａ、アレイ層１８０、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、誘電体基板１０４の上に配置されたアレイ層１８０の上に設けられ、接地電極１１０は対向基板１０６の上に設けられる。また、誘電体基板１０４は対向基板１０６とシール材１２８を用いて貼り合わされる。液晶層はシール材１２８の内側の領域に設けられる。
　反射板ユニットセル１０２において、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが電波の入射面に向くように配置される。接地電極１１０は平板状である。複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、平板状の接地電極１１０の面内、かつ、シール材１２８の内側の領域に、マトリクス状に配置される。
　「１．反射板ユニットセル」において説明したように、電波反射装置１００ａの平面視では、複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂは、千鳥格子状、又は、市松模様に配置されている。具体的には、パッチ電極１０８ｂは、パッチ電極１０８ａとは、Ｘ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）、及び、Ｙ方向と平行に距離Ｗ１／２（Ｗ５／２）離れて配置される。また、各パッチ電極１０８ａは、各パッチ電極１０８ｂとＸ方向又はＹ方向において隣接している。
　誘電体基板１０４にはＹ方向に伸びる複数の第１配線１１８ａ及び複数の第１配線１１８ｂが配設される。第１配線１１８ａ及び第１配線１１８ｂは、Ｘ方向に交互に配設される。複数の第１配線１１８ａのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａと電気的に接続され、複数の第１配線１１８ｂのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ｂと電気的に接続される。反射板１２０は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂによって接続された一列のパッチ電極アレイがＹ方向に複数個並べられた構成を有する。
　また、誘電体基板１０４にはＸ方向に伸びる複数の第２配線１３２ａ及び複数の第２配線１３２ｂが配設される。第２配線１３２ａ及び第２配線１３２ｂは、Ｙ方向に交互に配設される。複数の第２配線１３２ａのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａと電気的に接続され、複数の第２配線１３２ｂのそれぞれは、第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ｂと電気的に接続される。反射板１２０は、第２配線１３２ａ及び第２配線１３２ｂによって接続された一列のパッチ電極アレイがＸ方向に複数個並べられた構成を有する。
　誘電体基板１０４において、反射板１２０が設けられる以外の領域を周辺領域１２２という。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。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、図示されない端子部１２６には、フレキシブルプリント回路が接続される。端子部１２６には、フレキシブルプリント回路から第１駆動回路１２４を制御する信号が入力される。
　反射板１２０に配設された複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、Ｙ軸方向に延在すると共に、周辺領域１２２に延在し、第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを介してパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂに制御信号を出力する。第１駆動回路１２４は、複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂ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できる。異なる電圧レベルの制御信号は、例えば、第１の電圧レベルの制御信号、及び第２の電圧レベル期間の制御信号である。
　反射板１２０に配設されたＸ方向に延在する複数の第２配線１３２ａ及び１３２ｂは、Ｘ方向に延在すると共に、第２駆動回路１３０に接続される。第２駆動回路１３０は、複数の第２配線１３２ａ及び１３２ｂに走査信号を出力する。
　図１１は、２つのパッチ電極１０８ａ及び２つのパッチ電極１０８ｂ、第１配線１１８ａ及び１１８ｂ、並びに、第２配線１３２ａ及び１３２ｂの配置を拡大した図を示す。２つのパッチ電極１０８ａ及び２つのパッチ電極１０８ｂ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１３２ａ及び１３２ｂに印加される走査信号により制御される。第２配線１３２ａに印加された走査信号に応じて、スイッチング素子１３４がオンになったパッチ電極１０８ａは、第１配線１１８ａと導通し制御信号が印加される。また、第２配線１３２ｂに印加された走査信号に応じて、スイッチング素子１３４がオンになったパッチ電極１０８ｂは、第１配線１１８ｂ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、Ｘ方向に配列する複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂ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。
　電波反射装置１００ａは、反射板１２０に入射された電波を、Ｙ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、Ｘ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１００ａは、Ｙ方向に平行な反射軸ＶＲ、及びＸ方向に平行な反射軸ＶＨを含み、反射軸ＶＲを回転軸とした方向、及び反射軸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。
　なお、図１０に示される電波反射装置１００ａの例では、Ｙ方向において、第１駆動回路１２４と遠い側にパッチ電極１０８ａがＸ方向に平行に配置され、第１駆動回路１２４と近い側にパッチ電極１０８ｂがＸ方向に平行に配置されている。また、図１０に示される電波反射装置１００ａの例では、Ｘ方向において、第２駆動回路１３０と遠い側にパッチ電極１０８ａがＹ方向に平行に配置され、第２駆動回路１３０と近い側にパッチ電極１０８ａがＹ方向に平行に配置されている。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂの配置は図１０で示される配置に限定されない。例えば、第１駆動回路１２４と遠い側にパッチ電極１０８ｂがＸ方向に平行に配置されてよく、第１駆動回路１２４と近い側にパッチ電極１０８ａがＸ方向に平行に配置されてもよい。また、第２駆動回路１３０と遠い側にパッチ電極１０８ｂがＹ方向に平行に配置されてよく、第２駆動回路１３０と近い側にパッチ電極１０８ｂがＹ方向に平行に配置されてもよい。電波反射装置１００ａは、反射軸ＶＲを回転軸とした方向、及び反射軸ＨＲを回転軸とした方向に反射角を制御する構成を含んでいれば、電波反射装置１００ａの構成に制限はない。
　図１２は、パッチ電極１０８にスイッチング素子１３４が接続された反射板ユニットセル１０２の断面構造の一例を示す。反射板ユニットセル１０２は、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含み、第１のサブユニットセル１０３ａの切断面は、第２のサブユニットセル１０３ｂの切断面と同様である。ここでは、第１のサブユニットセル１０３ａの切断面を、主に説明する。スイッチング素子１３４が誘電体基板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る。スイッチング素子１３４は、第１ゲート電極１３８、第２ゲート絶縁層１４６、半導体層１４２、第２ゲート絶縁層１４６、及び第２ゲート電極１４８を積層した構造を含む。第１ゲート電極１３８と誘電体基板１０４との間にはアンダーコート層１３６が設けられていてもよい。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１１８ａが設けられる。第１配線１１８ａは半導体層１４２と接するように設けられる。また、第１配線１１８ａを形成する導電層と同一の導電層に、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１１８ａ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１３２ａが設けられる。第２配線１３２ａ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１３２ａと同一の導電層で第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１３２ａ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の形成に伴う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の段差を埋めることができるため、平坦化層１５６の表面は平坦になる。よって、スイッチング素子１３４の段差の影響を受けることなく、平坦化層１５６の平坦な面（表面）の上に、パッチ電極１０８ａ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。電波反射装置１００ａでは、アレイ層１８０は、例えば、アンダーコート層１３６、第１ゲート電極１３８を含む導電層、第１ゲート絶縁層１４０、半導体層１４２、第１接続配線１４４を含む導電層、第２ゲート絶縁層１４６、第２ゲート電極１４８を含む導電層、第１層間絶縁層１５０、第２接続配線１５２を含む導電層、第２層間絶縁層１５４、平坦化層１５６、及び、パッシベーション層１５８、を含む。アレイ層１８０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に設けられるパッチ電極１０８を形成する導電層を含んでもよい。
　パッチ電極１０８はパッシベーション層１５８の上に設けられる。パッチ電極１０８は、パッシベーション層１５８、平坦化層１５６、及び第２層間絶縁層１５４を貫通するコンタクトホールを介して第２接続配線１５２と接続される。パッチ電極１０８の上に第１配向膜１１２ａが設けられる。
　対向基板１０６の上には、図２～図４に示される切断面の構造と同様に、接地電極１１０、第２配向膜１１２ｂが設けられる。誘電体基板１０４のスイッチング素子１３４及びパッチ電極１０８ａが設けられた面が、対向基板の接地電極１１０が設けられた面に対向するように配置され、スイッチング素子１３４及びパッチ電極１０８ａが設けられた面と接地電極１１０が設けられた面との間に液晶層１１４が設けられる。誘電体基板１０４の厚さＴは、パッチ電極１０８ａの液晶層１１４側の表面から誘電体基板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１０８ａ及び接地電極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１２に示されるように、第２配線１３２ａ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１１８ａ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１０８ａ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１０８ａ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、反射板１２０の中の個々のパッチ電極１０８ａにスイッチング素子１３４を設けることにより、Ｘ方向に平行に横一列に配置されるパッチ電極１０８ａごと、又は、Ｙ方向に平行に縦一列に配置されるパッチ電極１０８ａごとに制御電圧を印加することができる。例えば、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。
　なお、第２のサブユニットセル１０３ｂでは、パッチ電極１０８ａ、第１配線１１８ａ及び第２配線１３２ａが、パッチ電極１０８ｂ、第１配線１１８ｂ及び第２配線１３２ｂと置き換えられた構成を含む。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態では、一例として、一軸反射制御可能な電波反射装置１００ｂを説明する。電波反射装置１００ｂの反射軸ＲＹは、一軸である。電波反射装置１００ｂでは、反射軸ＲＹを回転軸とした方向に反射角を制御することができる。第２実施形態に係る電波反射装置１００ｂは、第１実施形態に係る電波反射装置１００ａに対して、少なくとも、アレイ層１８０、複数の第２配線１３２ａ及び複数の第２配線１３２ｂ、並びに、第２駆動回路１３０を含まない。第２実施形態では、主に、第１実施形態と相違する点を説明する。
　図１３は、第２実施形態に係る電波反射装置１００ｂの構成を示す平面図である。図１４は、電波反射装置１００ｂに用いられる反射板ユニットセル１０２ｂを示す平面図である。図１５は、図１４に示されるＤ１－Ｄ２線の切断面を示す断面図であり、図１６は、図１４に示されるＥ１－Ｅ２線の切断面を示す断面図である。図１～図１２と同一、又は類似する構成については、ここでの説明を省略する。
　図１３に示されるように、第２実施形態に係る反射板１２０は、複数の反射板ユニットセル１０２ｂを含む。第２実施形態に係る反射板１２０は、第１実施形態に係る反射板１２０の複数の反射板ユニットセル１０２を、複数の反射板ユニットセル１０２ｂに置き換えた構成を含む。
　図１３及び図１４に示されるように、Ｙ方向に配列された複数のパッチ電極１０８ａは第１配線１１８ａに電気的に接続され、Ｙ方向に配列された複数のパッチ電極１０８ｂは第１配線１１８ｂに電気的に接続される。第２実施形態に係る反射板１２０では、第１配線１１８ａに電気的に接続された複数のパッチ電極１０８ａ、及び第１配線１１８ｂに電気的に接続された複数のパッチ電極１０８ｂを一組の電圧印加ユニット１９０ａとし、電圧印加ユニット１９０ａがＸ方向に複数並べられる。第１配線１１８ａは、周辺領域１２２で、第１配線１１８ｂと電気的に接続される。なお、第２実施形態に係る反射板１２０では、電圧印加ユニット１９０ｂは電圧印加ユニット１９０ａと同様の構成を含み、電圧印加ユニット１９０ａと電圧印加ユニット１９０ｂとが、Ｘ方向に交互に配置される。電圧印加ユニット１９０ａに含まれる第１配線１１８ａは第１－１配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ａに含まれる第１配線１１８ｂは第１－２配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ｂに含まれる第１配線１１８ａは第１－３配線と呼ばれ、電圧印加ユニット１９０ｂに含まれる第１配線１１８ｂは第１－４配線と呼ばれる場合がある。
　「１．反射板ユニットセル」において説明した反射板１２０と同様に、第２実施形態に係る反射板１２０は、誘電体基板１０４と対向基板１０６との間に設けられる。図１３及び図１４に示されるように、第２実施形態に係る反射板１２０は複数の反射板ユニットセル１０２ｂが集積化された構造を有する。反射板ユニットセル１０２と同様に、反射板ユニットセル１０２ｂは、第１のサブユニットセル１０３ａ及び第２のサブユニットセル１０３ｂを含む。
　図１５及び図１６に示されるように、第１のサブユニットセル１０３ａは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ａ、パッチ電極１０８ａの上に配置された第１配向膜１１２ａ、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層１１４を含む。また、第２のサブユニットセル１０３ｂは、接地電極１１０、接地電極１１０の上に配置された第２配向膜１１２ｂ、パッチ電極１０８ｂ、パッチ電極１０８ｂの上に配置された第１配向膜１１２ａ、第１配向膜１１２ａと第２配向膜１１２ｂとの間に設けられた液晶層（図示は省略）を含む。パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは誘電体基板１０４の上に設けられ、接地電極１１０は対向基板１０６の上に設けられる。また、誘電体基板１０４は対向基板１０６とシール材１２８を用いて貼り合わされる。液晶層はシール材１２８の内側の領域に設けられる。
　反射板ユニットセル１０２ｂにおいて、パッチ電極１０８ａ及び１０８ｂが電波の入射面に向くように配置される。接地電極１１０は平板状である。複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、平板状の接地電極１１０の面内、かつ、シール材１２８の内側の領域に、マトリクス状に配置される。
　第２実施形態に係る反射板１２０に配設された複数の第１配線１１８ａ及び１１８ｂは、周辺領域１２２に延在し、第１駆動回路１２４と接続される。第１駆動回路１２４は、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを介してパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂに制御信号を出力する。その結果、反射板１２０では、Ｘ方向及びＹ方向に配置されたパッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂに対し、Ｙ方向に配置されたパッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂに制御信号が印加される。
　電波反射装置１００ｂでは、第１駆動回路１２４は、第２方向に配列された電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）ごとに制御信号を印加することができる。第２方向に配列された電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）ごとに、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では、第１駆動回路１２４は、電圧印加ユニット１９０ａと電圧印加ユニット１９０ｂとに異なる電圧（第１の電圧と第２の電圧）を印加（供給）することができるため、反射板１２０に入射した電波の反射波の進行方向をＹ方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向に、制御することができる。
　一つの電圧印加ユニット１９０ａ（電圧印加ユニット１９０ｂ）に含まれる第２方向に配置される複数のパッチ電極１０８ａ及び１０８ｂは、第１配線１１８ａ及び１１８ｂを用いて、周辺領域１２２で電気的に接続され、電気的に等電位となる。電波反射装置１００ｂでは、図１３に示されるように、パッチ電極１０８ａ及びパッチ電極１０８ｂを垂直偏波及び水平偏波に対して対称となる形状としてアレイ状に配置し、反射軸ＲＹに平行に配置される複数のパッチ電極１０８ａ及び複数のパッチ電極１０８ｂを第１配線１１８ａ及び第１配線１１８ｂで接続することによって、反射板１２０に入射した電波の反射波の進行方向をＹ方向に平行な反射軸ＶＲを中心として図面の左右方向に、制御することができる。
　本発明の一実施形態として例示した電波反射装置及び反射板ユニットの各種構成は相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。また、本明細書及び図面に開示された電波反射装置及び反射板ユニットを基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
　本明細書に開示された実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１００ａ：電波反射装置、１００ｂ：電波反射装置、１０２：反射板ユニットセル、１０２ｂ：反射板ユニットセル、１０３ａ：第１のサブユニットセル、１０３ｂ：第２のサブユニットセル、１０４：誘電体基板、１０６：対向基板、１０８：パッチ電極、１０８ａ：パッチ電極、１０８ｂ：パッチ電極、１０９ａ：凸部、１０９ｂ：凸部、１１０：接地電極、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、１１８ａ：第１配線、１１８ｂ：第１配線、１２０：反射板、１２２：周辺領域、１２４：第１駆動回路、１２６：端子部、１２８：シール材、１３０：第２駆動回路、１３２：第２配線、１３２ａ：第２配線、１３２ｂ：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、１８０：アレイ層、１９０ａ：電圧印加ユニット、１９０ｂ：電圧印加ユニット
 

Claims (10)

  1. 　複数の第１パッチ電極と、
    　前記複数の第１パッチ電極とは異なるサイズを有する複数の第２パッチ電極と、
    　前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極に対向し、かつ、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と離隔して設けられる接地電極と、
    　前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極と、前記接地電極との間に設けられる液晶層と、を含み、
    　平面視において、前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向にマトリクス状に配置され、
    　隣接する２つの前記第１パッチ電極の中心間の距離を距離Ｗ１とした場合、前記第２パッチ電極は、前記第１パッチ電極の位置を基準として、前記第１パッチ電極から前記第１の方向と平行に距離Ｗ１／２及び前記第２の方向と平行に距離Ｗ１／２離れた位置に配置される、電波反射装置。
  2. 　前記複数の第１パッチ電極のうち、一つの前記第１パッチ電極に隣接する４つの前記第２パッチ電極のそれぞれの中心を線で結んで形成された正方形において、
    　前記正方形の対角線の交点が、前記一つの前記第１パッチ電極の中心と一致する、
    　請求項１に記載の電波反射装置。
  3. 　前記複数の第２パッチ電極のうち、一つの前記第２パッチ電極に隣接する４つの前記第１パッチ電極のそれぞれの中心を線で結んで形成された正方形において、
    　前記正方形の対角線の交点が、前記一つの前記第２パッチ電極の中心と一致する、
    　請求項１に記載の電波反射装置。
  4. 　前記複数の第１パッチ電極のサイズは、前記複数の第２パッチ電極のサイズより大きい、請求項１に記載の電波反射装置。
  5. 　平面視において、前記複数の第１パッチ電極の形状及び前記複数の第２パッチ電極の形状は、十字形状である、請求項１に記載の電波反射装置。
  6. 　前記複数の第１パッチ電極と前記複数の第２パッチ電極とは市松模様に配置される、
    　請求項１に記載の電波反射装置。
  7. 　前記複数の第１パッチ電極のうち、少なくとも２つの第１パッチ電極に電気的に接続される第１－１の配線と、
    　前記複数の第２パッチ電極のうち、少なくとも２つの第２パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－１の配線に平行に配置される第１－２の配線と、
    　前記第１－１の配線及び前記第１－２の配線に電気的に接続される駆動回路と、
    をさらに含み、
    　前記駆動回路は、前記第１－1の配線及び前記第１－２の配線に第１の電圧を供給する、
    　請求項６に記載の電波反射装置。
  8. 　前記複数の第１パッチ電極のうち、前記少なくとも２つの第１パッチ電極とは異なる少なくとも２つの第１パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－２の配線に平行に配置される第１－３の配線と、
    　前記複数の第２パッチ電極のうち、前記少なくとも２つの第２パッチ電極とは異なる少なくとも２つの第２パッチ電極に電気的に接続され、前記第１－３の配線に平行に配置される第１－４の配線と、
    　をさらに含み、
    　前記第１－３の配線及び前記第１－４の配線は、前記駆動回路に電気的に接続され、
    　前記駆動回路は、前記第１－３の配線及び前記第１－４の配線に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を供給する、
    　請求項７に記載の電波反射装置。
  9. 　前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極のそれぞれは、スイッチング素子に電気的に接続されている、請求項１に記載の電波反射装置。
  10. 　前記複数の第１パッチ電極及び前記複数の第２パッチ電極は、５Ｇの通信規格に対応する電波の周波数を反射することが可能である、請求項１に記載の電波反射装置。
     
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