液晶单元和扫描天线制造技术

本发明专利技术的液晶单元(C)是排列有多个天线单位(U)的液晶单元，液晶单元(C)具备：TFT基板(101)，其具有第1电介质基板(1)、多个TFT(10)、以及电连接到TFT(10)的多个贴片电极(15)；缝隙基板(201)，其具有第2电介质基板(51)和包含多个缝隙(57)的缝隙电极(55)；以及液晶层(LC)，其夹在以贴片电极(15)和缝隙电极(55)相互面对的方式配置的TFT基板(101)与缝隙基板(201)之间，在未对贴片电极(15)与缝隙电极(55)之间施加电压的状态下，构成液晶层(LC)的液晶分子在所有方位角方向上取向。

LCD unit and scanning antenna

The liquid crystal unit (c) of the invention is a liquid crystal unit arranged with a plurality of antenna units (U). The liquid crystal unit (c) comprises: a TFT substrate (101), a first dielectric substrate (1), a plurality of TFTs (10), and a plurality of patch electrodes (15) electrically connected to the TFT (10); a slit substrate (201), a second dielectric substrate (51) and a slit electrode (55) including a plurality of slits (57); and a liquid crystal layer (LC), a clamp thereof The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer (LC) are oriented in all azimuth directions between the TFT substrate (101) and the slit substrate (201) configured in a way that the patch electrode (15) and the slit electrode (55) face each other without applying voltage between the patch electrode (15) and the slit electrode (55).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶单元和扫描天线
本专利技术涉及液晶单元和扫描天线。
技术介绍
移动通信、卫星广播等所利用的天线需要能改变波束方向的波束扫描功能。作为具有这种功能的天线，已提出利用了液晶材料(包含向列液晶、高分子分散液晶)的大的介电各向异性(双折射率)的扫描天线(例如专利文献1)。这种扫描天线具备液晶单元，液晶单元具备多个天线单位。液晶单元具备一对带电极的基板以及配置在两基板之间的液晶层，由各基板所具有的电极和它们之间的液晶层构成了各天线单位。扫描天线通过控制施加到各天线单位的液晶层的电压，使各天线单位的液晶层的有效的介电常数变化，从而调节各天线单位的静电电容。并且，由扫描天线发送接收的电磁波被给予与各天线单位的静电电容相应的相位差。此外，在上述液晶单元的上述基板的液晶层侧设置有用于控制液晶分子的取向方向的取向膜。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/126550号
技术实现思路
专利技术要解决的问题(专利技术要解决的问题)以往，在扫描天线用的液晶单元中，天线特性与由取向膜所致的液晶分子的取向方向的关系完全没有得到验证。例如，若是使用如现有的液晶显示用途的取向膜那样通过摩擦或光照射实施了取向处理的取向膜的话，则液晶分子在未被施加电压的状态下，会成为受到取向膜的作用(取向限制力)而在基板面内沿着一个方向排列的状态。图15是示出在现有的液晶单元中液晶分子由于取向膜的作用而相对于基板面101P沿着一个方向排列的状态的说明图。在像这样排成一列的液晶分子之中，存在液晶分子lc1(以下称为第1液晶分子lc1)和液晶分子lc2(以下称为第2液晶分子lc2)，第1液晶分子lc1从基板面101P向极角方向以规定角度(例如2～3°)立起，并且在规定的方位角方向(例如方位角为0°的方向)上取向，第2液晶分子lc2在与该第1液晶分子lc1反向地相差180°的状态(例如方位角为180°的方向)下，以向极角方向立起规定角度的状态进行取向。尽管每个液晶分子是独立的，但已知它们在向列相中表现为整体上连续(连续体)。因此，由于在如上所述的、处于方位角方向相互反向的关系的第1液晶分子lc1与第2液晶分子lc2之间要求向列相的液晶取向的连续性，因此，必然会存在与基板面101P平行的状态的液晶分子lc3(以下称为第3液晶分子lc3)。这样的第3液晶分子lc3的极角(预倾角)为0°，因此，会导致液晶分子整体的预倾角变小。当在构成液晶层的液晶分子之中存在预倾角为0°的状态的液晶分子(第3液晶分子lc3)时，液晶单元的电容变化的响应速度会变慢而成为问题。本专利技术的目的在于提供电容变化的响应速度快的扫描天线用的液晶单元和具备上述液晶单元的扫描天线。用于解决问题的方案本专利技术的液晶单元是排列有多个天线单位的液晶单元，其特征在于，具备：TFT基板，其具有第1电介质基板、支撑于上述第1电介质基板的多个TFT、以及电连接到上述TFT的多个贴片电极；缝隙基板，其具有第2电介质基板和支撑于上述第2电介质基板的包含多个缝隙的缝隙电极；以及液晶层，其夹在以上述贴片电极和上述缝隙电极相互面对的方式配置的上述TFT基板与上述缝隙基板之间，在未对上述贴片电极与上述缝隙电极之间施加电压的状态下，构成上述液晶层的液晶分子整体上在所有方位角方向上取向。优选在上述液晶单元中，上述液晶分子为水平取向型。此外，在本说明书中，水平取向型的液晶分子是指，在未被施加电压的状态下，液晶分子的长轴方向配置为与基板面大致平行。也可以是，在上述液晶单元中，上述TFT基板在与上述液晶层接触的面具有第1取向膜，上述缝隙基板在与上述液晶层接触的面具有第2取向膜。优选在上述液晶单元中，上述第1取向膜和上述第2取向膜未被实施取向处理。也可以是，在上述液晶单元中，上述第1取向膜和上述第2取向膜包括聚酰亚胺系树脂。也可以是，在上述液晶单元中，上述TFT基板具有与上述液晶层接触的面被进行亲水化处理而成的第1亲水面，上述缝隙基板具有与上述液晶层接触的面被进行亲水化处理而成的第2亲水面。也可以是，在上述液晶单元中，上述第1亲水面和上述第2亲水面通过使与上述液晶层接触的上述面分别与碱稀释溶液接触而形成。也可以是，在上述液晶单元中，构成上述液晶层的上述液晶分子进行流动取向。在上述液晶单元中，从响应速度的观点来看，优选构成上述液晶层的上述液晶分子的预倾角是1°～20°。在此基础上，为了增大电容调制，特别优选是1～10°。优选在上述液晶单元中，构成上述液晶层的上述液晶层的取向度A在1～10的范围内。优选在上述液晶单元中，在对上述缝隙电极与上述贴片电极之间施加了电压的状态下，在上述缝隙电极与上述贴片电极之间形成相对于基板面的电场矢量的角度为不到90°的倾斜电场。优选在上述液晶单元中，上述缝隙电极的多个上述缝隙为了构成上述天线单位而以分别与多个上述贴片电极对应的形式配置。优选在上述液晶单元中，上述液晶层包含介电常数各向异性(Δε)为10(1kHz、20℃)以上的液晶材料作为上述液晶分子。优选在上述液晶单元中，上述液晶分子在末端具有异硫氰酸酯基。另外，本专利技术的扫描天线具备：上述任意一项所述的液晶单元；以及反射导电板，其以隔着电介质层与上述液晶单元的第2电介质基板的外侧的主面相对的形式配置。专利技术效果根据本专利技术，会提供电容变化的响应速度快的扫描天线用的液晶单元和具备上述液晶单元的扫描天线。附图说明图1是示意性地表示出实施方式1的扫描天线的一部分的截面图。图2是示意性地表示出扫描天线所具备的TFT基板的俯视图。图3是示意性地表示出扫描天线所具备的缝隙基板的俯视图。图4是示意性地表示出TFT基板的天线单位区域的截面图。图5是示意性地表示出TFT基板的天线单位区域的俯视图。图6是示意性地表示出缝隙基板的天线单位区域的截面图。图7是示意性地表示出构成扫描天线的天线单位的TFT基板、液晶层以及缝隙基板的截面图。图8是示意性地表示出液晶单元的构成的截面图。图9是示出受到取向膜的作用而以规定的极角进行取向的液晶分子的取向矢量的说明图。图10是示出受到取向膜的作用的液晶分子的取向状态的说明图。图11是示意性地表示出在对TFT基板与缝隙基板之间施加了电压时的电场矢量的方向的说明图。图12是示意性地表示出实施方式2的扫描天线的一部分的截面图。图13是示意性地表示出实施方式3的扫描天线的一部分的截面图。图14是示意性地表示出通过真空注入法向空单元内注入液晶材料的样子的说明图。图15是示出在现有的液晶单元中液晶分子由于取向膜的作用而相对于基板面沿着一个方向排列的状态的说明图。具体实施方式〔实施方式1〕(扫描天线的基本结构)扫描天线具备能变更波束方向的波束扫描功能，并具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶单元，是排列有多个天线单位的液晶单元，其特征在于，/n具备：/nTFT基板，其具有第1电介质基板、支撑于上述第1电介质基板的多个TFT、以及电连接到上述TFT的多个贴片电极；/n缝隙基板，其具有第2电介质基板和支撑于上述第2电介质基板的包含多个缝隙的缝隙电极；以及/n液晶层，其夹在以上述贴片电极和上述缝隙电极相互面对的方式配置的上述TFT基板与上述缝隙基板之间，/n在未对上述贴片电极与上述缝隙电极之间施加电压的状态下，构成上述液晶层的液晶分子在所有方位角方向上取向。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170330 JP 2017-0682061.一种液晶单元，是排列有多个天线单位的液晶单元，其特征在于，
具备：
TFT基板，其具有第1电介质基板、支撑于上述第1电介质基板的多个TFT、以及电连接到上述TFT的多个贴片电极；
缝隙基板，其具有第2电介质基板和支撑于上述第2电介质基板的包含多个缝隙的缝隙电极；以及
液晶层，其夹在以上述贴片电极和上述缝隙电极相互面对的方式配置的上述TFT基板与上述缝隙基板之间，
在未对上述贴片电极与上述缝隙电极之间施加电压的状态下，构成上述液晶层的液晶分子在所有方位角方向上取向。


2.根据权利要求1所述的液晶单元，
上述液晶分子为水平取向型。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的液晶单元，
上述TFT基板在与上述液晶层接触的面具有第1取向膜，
上述缝隙基板在与上述液晶层接触的面具有第2取向膜。


4.根据权利要求3所述的液晶单元，
上述第1取向膜和上述第2取向膜未被实施取向处理。


5.根据权利要求3所述的液晶单元，
上述第1取向膜和上述第2取向膜包括聚酰亚胺系树脂。


6.根据权利要求1所述的液晶单元，
上述TFT基板具有与上述液晶层接触的面被进行亲水化处理而成的第1亲水面，
上述缝隙基板具有与上述液晶层接触的面被进行亲水化处理而成的第2亲水面。


7.根据权利要求6所述的液晶单元，
上述第1亲水面和上述第2亲水...

【专利技术属性】
技术研发人员：三宅敢，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP