WO2025192578A1 - 液晶メタサーフェス反射板 - Google Patents

液晶メタサーフェス反射板

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WO2025192578A1
WO2025192578A1 PCT/JP2025/009039 JP2025009039W WO2025192578A1 WO 2025192578 A1 WO2025192578 A1 WO 2025192578A1 JP 2025009039 W JP2025009039 W JP 2025009039W WO 2025192578 A1 WO2025192578 A1 WO 2025192578A1
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WO
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control
electrode
liquid crystal
electrodes
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貴徳 綱島
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Japan Display Inc
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    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • 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
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • 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 metasurface reflector using liquid crystal that can control the reflection directionality of radio waves.
  • a radio wave reflector (also known as a metasurface reflector; hereinafter referred to as a "liquid crystal metasurface reflector”) has been disclosed that uses the dielectric anisotropy of liquid crystals to control the reflection direction of radio waves (see, for example, Patent Document 1).
  • the liquid crystal metasurface reflector has a patch electrode placed on the radio wave incident surface, a ground electrode placed on the opposite side, and a liquid crystal layer provided between the patch electrode and the ground electrode.
  • strip wiring Multiple batch electrodes arranged on the liquid crystal metasurface reflector are connected by strip wiring. It is considered preferable for the width of the strip wiring to be wide in order to reduce resistance loss. However, increasing the width of the strip wiring can affect the reflection characteristics, which is a problem.
  • a liquid crystal metasurface reflector includes a plurality of patch electrodes arranged in a matrix, a control electrode overlapping the patch electrode, and a liquid crystal layer between the patch electrode and the control electrode.
  • the control electrode is divided into a plurality of sub-control electrodes, each of which includes a first sub-control electrode and a second sub-control electrode adjacent to the first sub-control electrode.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a batch electrode and a control electrode provided on a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating the operation of a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating the operation of a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a batch electrode and a control electrode provided on a liquid crystal metasurface reflector according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a plan view of a liquid crystal metasurface reflector 100 according to one embodiment of the present invention, viewed from the radio wave incident surface side.
  • Figure 1 indicates the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions as indicated by the arrows in the figure.
  • the Y-axis direction is perpendicular to the X-axis direction
  • the Z-axis direction is perpendicular to the XY plane.
  • the X-axis and Y-axis directions can be interpreted as the first direction and second direction. Unless otherwise specified, the relationship between the three directions, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, is the same in other drawings referenced in this embodiment.
  • the liquid crystal metasurface reflector 100 includes a plurality of patch electrodes 102 and a plurality of control electrodes 104.
  • the plurality of patch electrodes 102 are arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the plurality of control electrodes 104 are arranged so as to overlap the plurality of patch electrodes 102.
  • the plurality of patch electrodes 102 are arranged on the radio wave incident surface, and the plurality of control electrodes 104 are arranged on the back surface of the plurality of patch electrodes 102.
  • a liquid crystal layer is provided between the multiple patch electrodes 102 and the multiple control electrodes 104.
  • the liquid crystal layer is formed from a liquid crystal material with dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal material may have positive or negative dielectric anisotropy. As long as it has dielectric anisotropy, there are no particular limitations on the type of liquid crystal material. For example, nematic liquid crystal is used as the liquid crystal material.
  • the liquid crystal metasurface reflector 100 has a structure in which a first substrate 150 and a second substrate 152 are arranged one on top of the other.
  • the first substrate 150 and the second substrate 152 are insulating substrates.
  • a liquid crystal layer (not shown) is sandwiched between the first substrate 150 and the second substrate 152.
  • the first substrate 150 is arranged on the radio wave incident side (front surface), and the second substrate 152 is arranged on the back surface side of the first substrate 150.
  • a plurality of patch electrodes 102 are arranged on the first substrate 150.
  • the plurality of patch electrodes 102 are arranged with gaps between them so that adjacent electrodes do not contact each other.
  • a plurality of control electrodes 104 are arranged on the second substrate 152.
  • the plurality of control electrodes 104 are also arranged with gaps between them so that adjacent electrodes do not contact each other.
  • the ground electrode 108 is arranged so as to fill the gaps in the area where the multiple control electrodes 104 are arranged.
  • the multiple control electrodes 104 and the ground electrode 108 are arranged so as to appear continuous in a plan view, but are arranged on different layers so as not to be in direct contact in a cross-sectional view.
  • an insulating layer is interposed between the multiple control electrodes 104 and the ground electrode 108.
  • the multiple patch electrodes 102 have individually separated patterns and are electrically floating.
  • the multiple control electrodes 104 are used as electrodes for controlling the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. Predetermined control signals are applied to the multiple control electrodes 104. Details of the predetermined control signals will be described later.
  • the control electrode 104 is composed of multiple sub-control electrodes.
  • Figure 1 shows an example in which the control electrode 104 is composed of two sub-control electrodes: a first sub-control electrode 105A and a second sub-control electrode 105B. Control signals are applied individually to the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B.
  • a plurality of scanning signal lines 111 and a plurality of control signal lines 113 are arranged on the second substrate 152.
  • the plurality of scanning signal lines 111 and the plurality of control signal lines 113 are arranged according to the arrangement of the plurality of control electrodes 104.
  • the plurality of scanning signal lines 111 extend in the X-axis direction, and the plurality of control signal lines 113 extend in the Y-axis direction.
  • the second substrate 152 may further be provided with a scanning signal line drive circuit 110, a control signal line selection circuit 112, and a terminal unit 114.
  • the scanning signal line drive circuit 110 outputs scanning signals to the plurality of scanning signal lines 111, and the control signal line selection circuit 112 has the function of selecting the plurality of control signal lines 113.
  • the terminal unit 114 is a portion where signals and power that drive the liquid crystal metasurface reflector 100 are input, and is a contact point with an external circuit.
  • the terminal unit 114 is composed of a plurality of terminal electrodes
  • the multiple scanning signal lines 111, the multiple control signal lines 113, the scanning signal line drive circuit 110, and the control signal line selection circuit 112 are elements for driving the multiple control electrodes 104 (first sub-control electrodes 105A, second sub-control electrodes 105B).
  • switching elements are provided corresponding to the first sub-control electrodes 105A and the second sub-control electrodes 105B. The switching elements are selected (controlled to be turned on or off) by the scanning signal lines 111, and control signals are input from the control signal lines 113.
  • the multiple control signal lines 113 are arranged corresponding to the arrangement of the first sub-control electrodes 105A and the second sub-control electrodes 105B, individual control signals are applied to the first sub-control electrodes 105A and the second sub-control electrodes 105B, respectively. That is, a first control signal is applied to the first sub-control electrode 105A, and a second control signal is applied to the second sub-control electrode 105B.
  • the first control signal and the second control signal are voltage signals with the same absolute value but different polarities. For example, when the first control signal has a positive voltage level, the second control signal has a negative voltage level. The polarities of the first control signal and the second control signal can be reversed as appropriate.
  • the ground electrode 108 is arranged to fill the gaps between the multiple control electrodes 104 and is controlled to maintain a constant potential.
  • the constant potential is, for example, ground.
  • Figure 2 shows a plan view of a pair of patch electrodes 102 and control electrodes 104 provided on the liquid crystal metasurface reflector 100. Similar to Figure 1, Figure 2 shows an example in which the control electrode 104 is composed of a first sub-control electrode 105A and a second sub-control electrode 105B. The first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B are arranged side by side at a predetermined interval. The first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B are arranged so as to overlap with the patch electrode 102 in a planar view. The areas of the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B are the same. In other words, the area where the first sub-control electrode 105A overlaps with the patch electrode 102 is equal to the area where the second sub-control electrode 105B overlaps with the patch electrode 102.
  • the first sub-control electrode 105A is connected to the first switching element 116A
  • the second sub-control electrode 105B is connected to the second switching element 116B.
  • the first switching element 116A and the second switching element 116B are formed, for example, from thin film transistors.
  • the first switching element 116A and the second switching element 116B are formed from thin film transistors, they have three terminals: a gate terminal, a signal input terminal, and a signal output terminal.
  • the gate terminals of the first switching element 116A and the second switching element 116B are connected to the first scanning signal line 111A.
  • the signal input terminal of the first switching element 116A is connected to the first control signal line 113A, and the signal input terminal of the second switching element 116B is connected to the second control signal line 113B.
  • the signal output terminal of the first switching element 116A is connected to the first sub-control electrode 105A, and the signal output terminal of the second switching element 116B is connected to the second sub-control electrode 105B.
  • the first scanning signal line 111A extends in the X-axis direction
  • the first control signal line 113A and the second control signal line 113B extend in the Y-axis direction.
  • the first control signal line 113A and the second control signal line 113B are arranged below the ground electrode 108. Therefore, when viewed from the patch electrode 102, the first control signal line 113A and the second control signal line 113B are shielded by the ground electrode 108.
  • the ground electrode 108 has an opening in the area overlapping with the control electrode 104, so it is preferable that the first control signal line 113A and the second control signal line 113B are arranged so as not to overlap with the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B in this opening area.
  • the layout of the patch electrode 102 and the control electrode 104 shown in FIG. 2 is an example and is not limited to this structure.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view corresponding to the line A-B shown in FIG. 2.
  • a patch electrode 102 is provided on the first substrate 150
  • a control electrode 104 (first sub-control electrode 105A, second sub-control electrode 105B) is provided on the second substrate 152.
  • the first substrate 150 and the second substrate 152 are arranged so that the patch electrode 102 and the control electrode 104 (first sub-control electrode 105A, second sub-control electrode 105B) face each other, and are spaced apart with a predetermined gap between them.
  • the gap between the first substrate 150 and the second substrate 152 is approximately 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example, 40 ⁇ m.
  • a spacer may be provided between the first substrate 150 and the second substrate 152 to maintain a constant gap.
  • the second substrate 152 is provided with a first switching element 116A connected to the first sub-control electrode 105A and a second switching element 116B connected to the second sub-control electrode 105B.
  • the first switching element 116A and the second switching element 116B are formed, for example, by thin film transistors.
  • the first switching element 116A and the second switching element 116B are covered with an insulating layer 109.
  • the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B may be provided on the insulating layer 109.
  • the first sub-control electrode 105A and the first switching element 116A, and the second sub-control electrode 105B and the second switching element 116B are connected by contact holes formed in the insulating layer 109.
  • the first switching element 116A and the second switching element 116B have three terminals: a gate terminal, a signal input terminal, and a signal output terminal.
  • Figure 3 shows a structure in which the signal input terminal of the first switching element 116A is connected to the first control signal line 113A, the signal output terminal is connected to the first sub-control electrode 105A, and the signal input terminal of the second switching element 116B is connected to the second control signal line 113B, and the signal output terminal is connected to the second sub-control electrode 105B.
  • the insulating layer 109 has a structure in which multiple insulating films are stacked.
  • the first control signal line 113A and the second control signal line 113B are provided in the insulating layer 109 so as to be located in a layer below the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B.
  • the scanning signal line 111 is also provided in the insulating layer 109.
  • the scanning signal line 111, the first control signal line 113A, and the second control signal line 113B are provided in different layers within the insulating layer 109.
  • the scanning signal line 111 intersects with the first control signal line 113A and the second control signal line 113B, with an insulating layer interposed at the intersection.
  • Wiring such as the scanning signal line 111 and the control signal line 113, and electrodes such as the control electrode 104, the ground electrode 108, and the patch electrode 102 are formed from conductive materials, such as aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), molybdenum-tungsten (MoW), or copper (Cu).
  • conductive materials such as aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), molybdenum-tungsten (MoW), or copper (Cu).
  • Figures 4A and 4B are diagrams explaining the operation of the liquid crystal metasurface reflector 100, showing the state of the control signals applied to the control electrodes 104 (first sub-control electrode 105A, second sub-control electrode 105B).
  • Figure 4A shows a plan view of the patch electrode 102 and control electrode 104 (first sub-control electrode 105A, second sub-control electrode 105B), and
  • Figure 4B shows a cross-sectional view of the patch electrode 102 and control electrode 104 (first sub-control electrode 105A, second sub-control electrode 105B).
  • the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B are arranged to overlap one patch electrode 102.
  • Control signals are applied to the first sub-control electrode 105A and the second sub-control electrode 105B so that high-level and low-level voltages are paired.
  • first control signal a high-level voltage
  • second control signal a low-level voltage
  • a high-level voltage of +30V is applied to the first sub-control electrode 105A
  • a low-level voltage of 0V is applied to the second sub-control electrode 105B.
  • Control signals of this polarity cause electric fields E1 and E2 to be formed between the patch electrode 102 and the first and second sub-control electrodes 105A and 105B.
  • the electric field E1 generated between the first sub-control electrode 105A and the patch electrode 102 and the electric field E2 generated between the second sub-control electrode 105B and the patch electrode 102 have opposite electric field directions, but the magnitude of the electric field is the same.
  • FIG 4B schematically shows the liquid crystal molecules 118 contained in the liquid crystal layer 106.
  • the liquid crystal molecules 118 have a long, rod-like structure. When subjected to the action of electric fields E1 and E2, the liquid crystal molecules 118 are oriented so that the longitudinal direction of the rod-like molecules is parallel to the direction of the electric field.
  • the dielectric constant of the liquid crystal layer 106 changes depending on the orientation state of the liquid crystal molecules 118.
  • radio waves are reflected by the liquid crystal metasurface reflector 100, the phase of the reflected wave changes depending on the dielectric constant of the liquid crystal layer 106.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules 118 present between the first sub-control electrode 105A and the patch electrode 102 is opposite to the orientation direction of the liquid crystal molecules 118 present between the second sub-control electrode 105B and the patch electrode 102, but the dielectric constant is the same.
  • the stacked structure of the first sub-control electrode 105A, liquid crystal layer 106, and patch electrode 102 can be considered a single capacitor. The same is true for the stacked structure of the second sub-control electrode 105B, liquid crystal layer 106, and patch electrode 102.
  • the potential of the patch electrode 102 becomes intermediate between the high and low levels.
  • an electric field E1 is generated from the first sub-control electrode 105A toward the patch electrode 102
  • an electric field E2 is generated from the patch electrode 102 toward the second sub-control electrode 105B.
  • the directions of electric fields E1 and E2 are opposite to each other, their strengths are the same.
  • the patch electrodes when the patch electrode 102 side is used as a common electrode, the patch electrodes must be connected with strip wiring to maintain a constant potential on the patch electrode side. Thinner strip wiring is considered preferable, but if it is made extremely thin, the wiring resistance increases and delays in the input and output of electric charge may occur. As a result, the potential difference between the patch electrode and the control electrode may not be as designed. On the other hand, if the strip wiring is made thicker, the strip wiring exposed on the reflective surface may affect the reflection characteristics.
  • the liquid crystal metasurface reflector 100 of this embodiment has a control electrode 104 divided into two, to which high-level and low-level control signals, or positive control signals and negative control voltages, are applied, and the patch electrode 102 is in a floating state, so that charge movement is completed within the same patch electrode 102, eliminating the need for an external charge supply.
  • the reflection characteristics within the surface of the metasurface reflector 100 can be made uniform even if the strip wiring is thinned or omitted.
  • the radio wave frequency bands targeted by the liquid crystal metasurface reflector 100 are the very high frequency (VHF) band, ultra-high frequency (UHF) band, super high frequency (SHF) band, submillimeter wave (THF) band, extra high frequency (EHF) band, and terahertz wave band.
  • VHF very high frequency
  • UHF ultra-high frequency
  • SHF super high frequency
  • THF submillimeter wave
  • EHF extra high frequency
  • terahertz wave band terahertz wave band.
  • the orientation of the liquid crystal molecules 118 in the liquid crystal layer 106 changes in response to a control signal applied to the control electrode 104, but does not closely follow the frequency of the radio waves incident on the patch electrode 102. Therefore, the dielectric constant of the liquid crystal layer 106 can be changed by the control electrode 104, and the radio waves can be reflected by the patch electrode 102, thereby controlling the phase of the reflected radio waves (the direction of travel of the reflected waves).
  • the liquid crystal metasurface reflector 100 can drive the patch electrodes 102 in a floating state.
  • the patch electrodes 102 may also be connected by strip wiring 103. While FIG. 5 shows a structure in which patch electrodes 102 arranged in the Y-axis direction are connected by strip wiring 103, the connection direction of the strip wiring 103 is not limited to the example shown.
  • the strip wiring 103 may be used to connect the patch electrodes 102 arranged along the X-axis direction, or to connect in both the X-axis and Y-axis directions.
  • each patch electrode 102 may be connected to a constant voltage source.
  • the strip wiring 103 may have high resistance. With this configuration, static electricity entering the patch electrode 102 can be removed via the strip wiring 103, which is expected to prevent electrostatic damage.
  • the width of the strip wiring 103 connecting the patch electrodes 102 may be extremely thin.
  • the width W2 of the strip wiring 103 can be 1/100 or less of the length W1 of one side of the patch electrode 102.
  • the line width of the strip wiring can be 100 ⁇ m or less.
  • the shape of the strip wiring 103 in plan view may be straight, or may be bent in a crank shape as shown in Fig. 5.
  • the length of the strip wiring 103 is half the effective wavelength ⁇ g of the reflected radio wave, and more specifically, it is preferable that the length be within ⁇ 10% of ⁇ g /2.
  • Figure 2 shows an example in which the control electrode 104 is divided into two, a first sub-control electrode 105A and a second sub-control electrode 105B, but the control electrode 104 may be divided into more sub-control electrodes.
  • the control electrode 104 may be divided into more sub-control electrodes.
  • six sub-control electrodes 105 may be arranged in the X-axis direction and six in the Y-axis direction, dividing the control electrode 104 into a total of 36 sub-control electrodes 105.
  • liquid crystal metasurface reflectors exemplified as one embodiment of the present invention can be combined as appropriate as long as they are not mutually inconsistent.
  • liquid crystal metasurface reflectors disclosed in this specification and drawings, to which a person skilled in the art has appropriately added or deleted components or modified the design, or to which processes have been added, omitted, or conditions have been changed, are also included within the scope of the present invention as long as they incorporate the essence of the present invention.
  • 100 Liquid crystal metasurface reflector
  • 102 Patch electrode
  • 103 Strip wiring
  • 104 Control electrode
  • 105A First sub-control electrode
  • 105B Second sub-control electrode
  • 106 Liquid crystal layer
  • 107A First alignment film
  • 107B Second alignment film
  • 108 Ground electrode
  • 109 Insulating layer
  • 110 Scanning signal line drive circuit
  • 111 Scanning signal line
  • 112 Control signal line selection circuit
  • 113 Control signal line
  • 113A First control signal line
  • 113B Second control signal line
  • 114 Terminal section
  • 115 Terminal electrode
  • 116 Switching element
  • 116A First switching element
  • 116B Second switching element
  • 118 Liquid crystal molecules
  • 150 First substrate
  • 152 Second substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

液晶メタサーフェス反射板は、マトリクス状に配列された複数のパッチ電極と、パッチ電極に重なる制御電極と、パッチ電極と制御電極との間の液晶層とを含む。制御電極は、複数のサブ制御電極に分割され、複数のサブ制御電極は、第１サブ制御電極と、第１サブ制御電極に隣接する第２サブ制御電極とを含む。第１サブ制御電極に第１制御信号が入力され、第２サブ制御電極に第２制御信号が入力されたとき、第１サブ制御電極のパッチ電極に対する電位差と第２サブ制御電極のパッチ電極に対する電位差とは、絶対値が等しく、かつ電界の方向が逆である。

Description

液晶メタサーフェス反射板
　本発明の一実施形態は、電波の反射指向性を制御することができる、液晶を用いたメタサーフェス反射板に関する。
　液晶の誘電異方性を利用して電波の反射方向を制御する電波反射板（メタサーフェス反射板とも呼ばれる。以下「液晶メタサーフェス反射板」と呼ぶ。）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。液晶メタサーフェス反射板は、電波の入射面に配置されたパッチ電極と、その反対側に配置されたグランド電極と、パッチ電極とグランド電極との間に設けられた液晶層とを有している。
特開２０２２－１５６９１７号公報
　液晶メタサーフェス反射板に配列された複数のバッチ電極は、ストリップ配線で接続されている。ストリップ配線の幅は、抵抗損失を低減する観点から線幅が広いことが好ましいと考えられる。しかし、ストリップ配線の幅を広げると反射特性に影響を及ぼすことが問題となる。
　本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板は、マトリクス状に配列された複数のパッチ電極と、パッチ電極に重なる制御電極と、パッチ電極と制御電極との間の液晶層とを含む。制御電極は、複数のサブ制御電極に分割され、複数のサブ制御電極は、第１サブ制御電極と、第１サブ制御電極に隣接する第２サブ制御電極とを含む。第１サブ制御電極に第１制御信号が入力され、第２サブ制御電極に第２制御信号が入力されたとき、第１サブ制御電極のパッチ電極に対する電位差と第２サブ制御電極のパッチ電極に対する電位差とは、絶対値が等しく、かつ電界方向が逆である。
本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板に設けられるバッチ電極と制御電極の平面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板に設けられるバッチ電極と制御電極の断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板の動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板の動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板に設けられるバッチ電極と制御電極の平面図である。
　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。
　図１は、本発明の一実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板１００を電波の入射面側からみたときの平面図を示す。
　図１は、説明のため図中に示す矢印のように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を示す。図面において、Ｘ軸方向に対してＹ軸方向は直交する関係にあり、Ｚ軸方向はＸＹ平面に対して垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、第１方向及び第２方向と読み替えることができるものとする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向の関係は、特段の断りがない限り、本実施形態で参照する他の図面においても同様である。
　液晶メタサーフェス反射板１００は、複数のパッチ電極１０２と複数の制御電極１０４とを含む。複数のパッチ電極１０２はＸ軸方向及びＹ軸方向に配列される。同様に、複数の制御電極１０４は、複数のパッチ電極１０２と重なるように配列される。複数のパッチ電極１０２は電波の入射面に配置され、複数の制御電極１０４は複数のパッチ電極１０２の背面に配置される。
　図１には示されないが、複数のパッチ電極１０２と複数の制御電極１０４との間には液晶層が設けられる。液晶層は、誘電率異方性を有する液晶材料で形成される。液晶材料は、正の誘電率異方性を有していてもよいし、負の誘電率異方性を有していてもよい。誘電率異方性を有することを前提として、液晶材料の種類に特段の限定はない。液晶材料として、例えば、ネマチック液晶が用いられる。
　液晶メタサーフェス反射板１００は、第１基板１５０と第２基板１５２が重ねて配置された構造を有する。第１基板１５０及び第２基板１５２は絶縁性を有する基板である。図示されない液晶層は、第１基板１５０と第２基板１５２の間に挟まれている。第１基板１５０が電波の入射面側（前面）に配置され、第２基板１５２が第１基板１５０の背面側に配置される。
　複数のパッチ電極１０２が第１基板１５０に配列される。複数のパッチ電極１０２は、隣接する電極同士が接触しないように隙間を空けて配列される。複数の制御電極１０４が第２基板１５２に配列される。複数の制御電極１０４も同様に、隣接する電極同士が接触しないように隙間を空けて配列される。
　第２基板１５２には、グランド電極１０８が複数の制御電極１０４が配列する領域の隙間を埋めるように配置される。複数の制御電極１０４とグランド電極１０８とは、平面視で連続しているように配置されるが、断面視では直接接触しないように異なる層に配置される。例えば、複数の制御電極１０４とグランド電極１０８との間には、絶縁層が介在した構造を有する。
　複数のパッチ電極１０２は、個々に分離されたパターンを有し、電気的にはフローティングの状態にある。複数の制御電極１０４は、液晶層における液晶分子の配向を制御するための電極として用いられる。複数の制御電極１０４には所定の制御信号が印加される。所定の制御信号の詳細は後述される。
　制御電極１０４は、複数のサブ制御電極により構成される。図１は、制御電極１０４が、第１サブ制御電極１０５Ａと第２サブ制御電極１０５Ｂとの２つのサブ制御電極で構成される例を示す。第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂには、それぞれ個別に制御信号が印加される。
　第２基板１５２には、複数の走査信号線１１１及び複数の制御信号線１１３が配設される。複数の走査信号線１１１及び複数の制御信号線１１３は、複数の制御電極１０４の配列に従って配設される。複数の走査信号線１１１はＸ軸方向に伸び、複数の制御信号線１１３はＹ軸方向に伸びている。第２基板１５２にはさらに、走査信号線駆動回路１１０、制御信号線選択回路１１２、及び端子部１１４が設けられていてもよい。走査信号線駆動回路１１０は複数の走査信号線１１１に走査信号を出力し、制御信号線選択回路１１２は複数の制御信号線１１３を選択する機能を有する。端子部１１４は、液晶メタサーフェス反射板１００を駆動する信号、電力が入力される部位であり、外部回路との接点である。端子部１１４は複数の端子電極１１５から構成される。
　複数の走査信号線１１１、複数の制御信号線１１３、走査信号線駆動回路１１０、及び制御信号線選択回路１１２は、複数の制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）を駆動するための要素である。図１には示されないが、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂに対応してスイッチング素子が設けられる。スイッチング素子は、走査信号線１１１により選択され（オン／オフが制御され）、制御信号線１１３から制御信号が入力される。複数の制御信号線１１３が第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂの配列に対応して配設されているので、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂのそれぞれに個別の制御信号が印加される。すなわち、第１サブ制御電極１０５Ａには第１制御信号が印加され、第２サブ制御電極１０５Ｂには第２制御信号が印加される。
　第１制御信号及び第２制御信号は、絶対値が同じであり極性が異なる電圧信号である。例えば、第１制御信号がプラスの電圧レベルを有するとき、第２制御信号はマイナスの電圧レベルを有している。第１制御信号と第２制御信号との極性は適宜反転させることができる。
　グランド電極１０８は複数の制御電極１０４の隙間を埋めるように配置され、一定の電位が保持されるように制御される。一定の電位は、例えば、グランド（接地）である。
　図２は、液晶メタサーフェス反射板１００に設けられる一対のパッチ電極１０２と制御電極１０４の平面図を示す。図２は、図１と同様に、制御電極１０４が第１サブ制御電極１０５Ａと第２サブ制御電極１０５Ｂとで構成される例を示す。第１サブ制御電極１０５Ａと第２サブ制御電極１０５Ｂとは所定の間隔で並べて配置される。第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂは、平面視においてパッチ電極１０２と重なるように配置される。第１サブ制御電極１０５Ａと第２サブ制御電極１０５Ｂとの面積は同一である。別言すれば、第１サブ制御電極１０５Ａがパッチ電極１０２と重なる面積と、第２サブ制御電極１０５Ｂがパッチ電極１０２と重なる面積とは等しい。
　第１サブ制御電極１０５Ａは第１スイッチング素子１１６Ａと接続され、第２サブ制御電極１０５Ｂは第２スイッチング素子１１６Ｂと接続される。第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂは、例えば、薄膜トランジスタで形成される。第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂが薄膜トランジスタで形成される場合、ゲート端子、信号入力端子、信号出力端子の３つの端子を有する。第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂのゲート端子は第１走査信号線１１１Ａと接続される。第１スイッチング素子１１６Ａの信号入力端子は第１制御信号線１１３Ａと接続され、第２スイッチング素子１１６Ｂの信号入力端子は第２制御信号線１１３Ｂと接続される。第１スイッチング素子１１６Ａの信号出力端子は第１サブ制御電極１０５Ａと接続され、第２スイッチング素子１１６Ｂの信号出力端子は第２サブ制御電極１０５Ｂと接続される。
　図１を参照して説明したように、第１走査信号線１１１ＡはＸ軸方向に伸び、第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３ＢはＹ軸方向に伸びている。第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂはグランド電極１０８の下層側に配置される。したがって、パッチ電極１０２から見ると、第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂはグランド電極１０８によって遮蔽された構造となる。グランド電極１０８は制御電極１０４と重なる領域に開口部を有するので、この開口部の領域において、第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂが第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂと重ならないように配置されることが好ましいなお、図２に示すパッチ電極１０２と制御電極１０４のレイアウトは一例であり、この構造に限定されるものではない。
　図３は、図２に示すＡ－Ｂ間に対応する断面図を示す。図３に示すように、第１基板１５０にパッチ電極１０２が設けられ、第２基板１５２に制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）が設けられる。第１基板１５０と第２基板１５２とは、パッチ電極１０２と制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）が対向するように配置され、かつ所定のギャップを有するように離隔して配置される。第１基板１５０と第２基板１５２とのギャップは、概略２０μｍ～１００μｍであり、例えば、４０μｍである。図示されないが、第１基板１５０と第２基板１５２との間には、ギャップを一定に保つためのスペーサが設けられていてもよい。
　第１基板１５０にはパッチ電極１０２を覆うように第１配向膜１０７Ａが設けられ、第２基板１５２には制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）を覆うように第２配向膜１０７Ｂが設けられる。第１基板１５０と第２基板１５２とに挟まれるようにして液晶層１０６が設けられる。液晶層１０６の初期配向状態は第１配向膜１０７Ａ及び第２配向膜１０７Ｂにより規制される。
　第２基板１５２には第１サブ制御電極１０５Ａと接続される第１スイッチング素子１１６Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂと接続される第２スイッチング素子１１６Ｂが設けられる。第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂは前述のように、例えば、薄膜トランジスタで形成される。第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂは絶縁層１０９で覆われる。第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂは絶縁層１０９の上に設けられてもよい。第１サブ制御電極１０５Ａと第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂと第２スイッチング素子１１６Ｂとは、絶縁層１０９に形成されるコンタクトホールにより接続される。
　第１スイッチング素子１１６Ａ及び第２スイッチング素子１１６Ｂは、前述のように、ゲート端子、信号入力端子、信号出力端子の３つの端子を有する。図３は、第１スイッチング素子１１６Ａの信号入力端子が第１制御信号線１１３Ａと接続され、信号出力端子が第１サブ制御電極１０５Ａと接続され、第２スイッチング素子１１６Ｂの信号入力端子が第２制御信号線１１３Ｂと接続され、信号出力端子が第２サブ制御電極１０５Ｂと接続される構造を示す。
　図３では詳細に示されないが、絶縁層１０９は複数の絶縁膜が積層された構造を有する。第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂは、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂより下層に位置するように、絶縁層１０９の中に設けられる。図３には示されないが、走査信号線１１１も絶縁層１０９の中に設けられる。走査信号線１１１と、第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂとは絶縁層１０９の中で異なる層に設けられる。走査信号線１１１と、第１制御信号線１１３Ａ及び第２制御信号線１１３Ｂとは交差するが交差部では絶縁層が介在している。
　第２基板１５２には、グランド電極１０８が設けられる。グランド電極１０８は、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂが離隔する領域を埋めるように設けられる。図３に示すように、グランド電極１０８と、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂとの間には、両者が直接接触しないように絶縁層１０９が介在している。
　グランド電極１０８と、制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）とは、物理的に分離されているが、液晶メタサーフェス反射板１００に入射する電波（高周波の電波）に対して一つのグランド面が形成される。したがって、グランド電極１０８の端部は、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂと重なるように配置されていることが好ましいといえる。
　図３は、グランド電極１０８がスイッチング素子１１６（第１スイッチング素子１１６Ａ、第２スイッチング素子１１６Ｂ）を形成する層と異なる層で形成される態様を示すが、グランド電極１０８の構成はこの例に限定されない。グランド電極１０８は、例えば、制御信号線１１３を形成する層と同じ導電層で形成されてもよいし、図示されないが、走査信号線を形成する層と同じ導電層で形成されてもよい。なお、図３に示す積層構造は一例であり、各信号線や各電極の積層構造は図示される構造に限定されるものではない。
　第１基板１５０及び第２基板１５２は、ガラス、樹脂、金属板などの平坦性を有する部材で形成される。また、第１基板１５０及び第２基板１５２に設けられる各層は、以下のような材料を用いて形成される。スイッチング素子１１６（薄膜トランジスタ）を形成する半導体層は、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。絶縁層１０９は、絶縁性を有する材料であれば良く、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの無機絶縁材料、アクリル、エポキシ、ポリイミドなどの有機絶縁材料を用いて形成される。走査信号線１１１、制御信号線１１３などの配線、制御電極１０４、グランド電極１０８、パッチ電極１０２などの電極は、導電性材料で形成され、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン－タングステン（ＭｏＷ）、銅（Ｃｕ）などの金属材料で形成される。
　図４Ａ及び図４Ｂは、液晶メタサーフェス反射板１００の動作を説明する図であり、制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）へ印加される制御信号の状態を示す。図４Ａは、パッチ電極１０２と制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）の平面図を示し、図４Ｂは、パッチ電極１０２と制御電極１０４（第１サブ制御電極１０５Ａ、第２サブ制御電極１０５Ｂ）の断面図を示す。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、一つのパッチ電極１０２に対し、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂが重なるように配置される。第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂには、ハイレベルとローレベルの電圧が対になるように制御信号が印加される。すなわち、制御信号として、第１サブ制御電極１０５Ａにハイレベルの電圧（第１制御信号）が印加されるとき、第２サブ制御電極１０５Ｂにはローレベルの電圧（第２制御信号）が印加される。
　例えば、第１サブ制御電極１０５Ａにハイレベルの電圧として＋３０Ｖが印加されるとき、第２サブ制御電極１０５Ｂにはローレベルの電圧０Ｖが印加される。このような極性の制御信号により、パッチ電極１０２と、第１サブ制御電極１０５Ａ及び第２サブ制御電極１０５Ｂと間には電界Ｅ１、Ｅ２が形成される。第１サブ制御電極１０５Ａとパッチ電極１０２との間に発生する電界Ｅ１と、第２サブ制御電極１０５Ｂとパッチ電極１０２との間に発生する電界Ｅ２とは、電界の方向が反転しているものの、電界の大きさは同じである。
　図４Ｂは、液晶層１０６に含まれる液晶分子１１８を模式的に示す。液晶分子１１８は、細長い棒状の構造を有する。液晶分子１１８は、電界Ｅ１、Ｅ２の作用を受けて、棒状の分子の長手方向が電界の向きと平行になるように配向する。液晶層１０６の誘電率は、液晶分子１１８の配向状態により変化する。液晶メタサーフェス反射板１００で電波は反射されるとき、液晶層１０６の誘電率に応じて反射波の位相が変化する。第１サブ制御電極１０５Ａとパッチ電極１０２との間に存在する液晶分子１１８の配向方向と、第２サブ制御電極１０５Ｂとパッチ電極１０２との間に存在する液晶分子１１８の配向方向は反転しているが、誘電率としては同じ値となる。
　制御信号は周期的に正と負の極性が反転する極性反転信号であってもよい。例えば、第１サブ制御電極１０５Ａについて見ると、１周期のうち、最初の半周期で正の電圧が印加され、次の半周期で負の電圧が印加されてもよい。このように１周期の中で極性が反転する制御信号の周波数は任意である。制御信号は、例えば、３０～１２０Ｈｚ、一例として６０Ｈｚの周波数を有する。第２サブ制御電極１０５Ｂに印加される制御信号の極性は、第１サブ制御電極１０５Ａに印加される制御信号と正と負の関係が逆転しており、最初の半周期で負の電圧が印加され、次の半周期で正の電圧が印加される。
　液晶層１０６が誘電体であるため、第１サブ制御電極１０５Ａと液晶層１０６とパッチ電極１０２が積層された構造は、一つのキャパシタとみなすことができる。第２サブ制御電極１０５Ｂと液晶層１０６とパッチ電極１０２の積層構造についても同様である。第１サブ制御電極１０５Ａに制御信号としてハイレベルの信号が印加され第２サブ制御電極１０５Ｂにローレベルの信号が印加されると、パッチ電極１０２の電位はハイレベルとローレベルの中間の電位となる。その結果、第１サブ制御電極１０５Ａからパッチ電極１０２に向かう電界Ｅ１と、パッチ電極１０２から第２サブ制御電極１０５Ｂに向かう電界Ｅ２が生成され、電界Ｅ１と電界Ｅ２の電界の方向が互いに反転しているものの、その強度は同じである。
　液晶メタサーフェス反射板１００において、パッチ電極１０２の側をコモン電極として用いる場合、パッチ電極側の電位を一定に保つためにパッチ電極同士をストリップ配線で接続する必要がある。ストリップ配線は細い方が好ましいと考えられるが、極端に細くすると配線抵抗が増加して電荷の出し入れに遅延が生じることがある。その結果、パッチ電極と制御電極との間の電位差が設計通りにならないことがある得る。一方、ストリップ配線を太くすると、反射面に露出するストリップ配線の影響で反射特性に影響が出る場合があり得る。
　このような懸念される事項に対し、本実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板１００は、制御電極１０４が２つに分割されており、ハイレベルとローレベルの制御信号、又は正の制御信号と負の制御電圧が印加され、パッチ電極１０２がフローティングの状態であることにより、同一のパッチ電極１０２の中で電荷の移動が完結し、外部からの電荷の供給が不要となる。その結果、ストリップ配線を細線化又は省略したとしてもメタサーフェス反射板１００の面内での反射特性を均一化することができる。
　なお、液晶メタサーフェス反射板１００が対象と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、及びテラヘルツ波帯である。液晶層１０６の液晶分子１１８は制御電極１０４に印加される制御信号によって液晶分子の配向が変化するが、パッチ電極１０２に入射する電波の周波数にはほとんど追従しない。したがって、制御電極１０４によって液晶層１０６の誘電率を変化させつつ、パッチ電極１０２で電波を反射して、反射される電波の位相（反射波の進行方向）を制御することができる。
　上述のように、本実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板１００は、パッチ電極１０２をフローティングの状態で駆動することができるが、図５に示すように、パッチ電極１０２がストリップ配線１０３で接続されていてもよい。図５は、Ｙ軸方向に配列するパッチ電極１０２をストリップ配線１０３で接続する構造を示すが、ストリップ配線１０３の接続方向は図示される例に限定されない。ストリップ配線１０３は、パッチ電極１０２のＸ軸方向に沿った配列を接続するために用いられてもよいし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向を接続するために用いられてもよい。また、前述のように、パッチ電極１０２同士をストリップ配線１０３で接続する他、個々のパッチ電極１０２を定電圧源に接続しても良い。ストリップ配線１０３は高抵抗であっても構わない。このような構成とすることで、パッチ電極１０２に突入する静電気を、ストリップ配線１０３を介して除去できるため、静電破壊の防止が期待できる。
　図５に示す構成において、パッチ電極１０２同士を接続するストリップ配線１０３の幅は、極めて細くてもよい。ストリップ配線１０３の幅Ｗ２は、パッチ電極１０２の一辺の長さＷ１に対して１／１００以下とすることができる。例えば、パッチ電極の一辺の長さＷ１が１０ｍｍである場合、ストリップ配線の線幅を１００μｍ以下にすることができる。
　ストリップ配線１０３の平面視における形状は、直線状であってもよいし、図５に示されるようにクランク状に屈曲していてもよい。ストリップ配線１０３の長さは、反射する電波の実効波長λｇの半分の長さであり、具体的にはλｇ／２の±１０％以内の長さを有することが好ましい。ここで、実効波長とは、液晶層の比誘電率εｓをもとに、次式（１）のように表される。
　λｇ＝λ／（εｓ）１／２　　　（１）
ストリップ配線１０３の長さが、上記のように電波の実効波長の約半分の長さを有することで、パッチ電極１０２に生じる電流密度分布が乱れないようにすることができ、反射損失を抑制することができる。
　図２は、制御電極１０４が、第１サブ制御電極１０５Ａと第２サブ制御電極１０５Ｂの２つに分割されている例を示すが、制御電極１０４を分割する数はさらに多くてもよい。例えば、図６に示すようにサブ制御電極１０５をＸ軸方向に６個、Ｙ軸方向に６個配列させて、制御電極１０４を合計３６個のサブ制御電極１０５に分割してもよい。
　図２を参照して説明した例と同様に、図６に示す３６個のサブ制御電極１０５の面積は同一である。別言すれば、各サブ制御電極１０５がパッチ電極１０２と重なる面積は同じである。この場合、第１サブ制御電極１０５Ａに正の電圧（第１制御信号）が印加されるとき、Ｘ軸方向に隣り合う第２サブ制御電極１０５Ｂには負の電圧（第２制御信号）が印加され、Ｙ軸方向に隣り合う第３サブ制御電極１０５Ｃにも負の電圧（第２制御信号）が印加されることが好ましい。また、第３サブ制御電極１０５Ｃに負の電圧（第２制御信号）が印加されるとき、Ｘ軸方向に隣り合う第４サブ制御電極１０５Ｄには正の電圧（第１制御信号）が印加されることが好ましい。このように、制御電極１０４を複数のサブ制御電極１０５に分割し第１制御信号（正の電圧）及び第２制御信号（負の電圧）を印加する場合、１つのフレーム期間内でパッチ電極１０２に誘起されるプラスの電荷とマイナスの電荷の総和がゼロとなるようにすることが好ましい。
　図６に示すような制御信号の極性は、各サブ制御電極１０５にスイッチング素子１１６を接続し、各サブ制御電極の配列に応じた制御信号線を設けることで、図２に示す例と同様に、個別に制御することが可能となる。
　本実施形態に係る液晶メタサーフェス反射板１００の構成によれば、制御信号を印加したときに、一つのパッチ電極１０２内で電荷の移動が完結するため、外部からの電荷の供給が不要となる。その結果、パッチ電極１０２に接続されるストリップ配線を不要とすることができ、又はストリップ配線を接続する場合であっても配線幅を極めて細くすることができ、反射特性への影響を低減することができる。また、パッチ電極１０２に電荷を供給する必要がないため、パッチ電極１０２をフローティングにすることができ、構造の簡略化を図ることができる。
　本発明の一実施形態として例示した液晶メタサーフェス反射板の各種構成は、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液晶メタサーフェス反射板を基にして、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。
１００：液晶メタサーフェス反射板、１０２：パッチ電極、１０３：ストリップ配線、１０４：制御電極、１０５Ａ：第１サブ制御電極、１０５Ｂ：第２サブ制御電極、１０６：液晶層、１０７Ａ：第１配向膜、１０７Ｂ：第２配向膜、１０８：グランド電極、１０９：絶縁層、１１０：走査信号線駆動回路、１１１：走査信号線、１１２：制御信号線選択回路、１１３：制御信号線、１１３Ａ：第１制御信号線、１１３Ｂ：第２制御信号線、１１４：端子部、１１５：端子電極、１１６：スイッチング素子、１１６Ａ：第１スイッチング素子、１１６Ｂ：第２スイッチング素子、１１８：液晶分子、１５０：第１基板、１５２：第２基板

Claims (10)

  1. 　マトリクス状に配列された複数のパッチ電極と、
    　前記パッチ電極に重なる制御電極と、
    　前記パッチ電極と前記制御電極との間の液晶層と、
    を有し、
    　前記制御電極は、複数のサブ制御電極に分割され、
    　前記複数のサブ制御電極は、第１サブ制御電極と、前記第１サブ制御電極に隣接する第２サブ制御電極と、を含み、
    　前記第１サブ制御電極に第１制御信号が入力され、前記第２サブ制御電極に第２制御信号が入力されたとき、
    　前記第１サブ制御電極の前記パッチ電極に対する電位差と前記第２サブ制御電極の前記パッチ電極に対する電位差とは、絶対値が等しく、かつ電界の方向が逆であることを特徴とする液晶メタサーフェス反射板。
  2. 　前記第１サブ制御電極と前記第２サブ制御電極との面積が等しい、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  3. 　前記第１サブ制御電極と前記パッチ電極とが重畳する面積と前記第２サブ制御電極と前記パッチ電極とが重畳する面積とが等しい、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  4. 　前記複数のパッチ電極が個々に孤立して配置されている、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  5. 　前記複数のパッチ電極がストリップ配線で接続されている、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  6. 　前記ストリップ配線の幅が、前記パッチ電極の一辺の長さに対し、１／１００以下である、請求項５に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  7. 　前記複数のパッチ電極がフローティング状態である、請求項４または５に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  8. 　前記複数のサブ制御電極が離隔して配置され、前記複数のサブ制御電極が離隔する領域と重なるようにグランド電極が設けられている、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  9. 　前記第１制御信号と前記第２制御信号とは、一方がハイレベルの信号であり、他方がローレベルの信号である、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
  10. 　前記第１制御信号と前記第２制御信号とは、絶対値が等しく、正負の極性が反転した信号であり、前記正負の極性が周期的に反転する、請求項１に記載の液晶メタサーフェス反射板。
     
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JP2016201789A (ja) * 2015-04-09 2016-12-01 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ２次元で電子的に操向可能な人工インピーダンス表面アンテナ
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