(57)【要約】【課題】液晶パネルを備えた走査アンテナの性能が温度変化によって低下することを抑制する。【解決手段】走査アンテナは、ＴＦＴ基板１０１、スロット基板２０１、液晶層ＬＣと、非送受信領域Ｒ２に設けられた、液晶層ＬＣを包囲するシール部７３とを有する。ＴＦＴ基板１０１は、少なくとも送受信領域Ｒ１において液晶層ＬＣに接触するように形成された第１配向層１２をさらに有し、スロット基板２０１は、少なくとも送受信領域Ｒ１において液晶層ＬＣに接触するように形成された第２配向層２２をさらに有し、第１配向層１２および第２配向層２２は、送受信領域Ｒ１内に親水性表面Ｓｗ１、Ｓｗ２を有し、ＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１の、非送受信領域Ｒ２内において液晶層ＬＣに接する表面の少なくとも一方は、疎水性表面Ｓｒ２を有しており、液晶層ＬＣの温度が２５℃のとき、液晶層ＬＣは非送受信領域Ｒ２内の疎水性表面Ｓｒ２上に気泡ＢＢを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ単位を含む送受信領域と、前記送受信領域外の非送受信領域とを有する走査アンテナであって、
第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板に支持された複数のＴＦＴと、複数のゲートバスラインと、複数のソースバスラインと、複数のパッチ電極とを有するＴＦＴ基板と、
第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板の第１主面上に形成されたスロット電極であって、前記複数のパッチ電極に対応して配置された複数のスロットを有するスロット電極とを有するスロット基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に設けられた液晶層と、
前記非送受信領域に設けられた、前記液晶層を包囲するシール部と、
前記第２誘電体基板の前記第１主面と反対側の第２主面に誘電体層を介して対向するように配置された反射導電板とを有し、
前記ＴＦＴ基板は、少なくとも前記送受信領域において前記液晶層に接触するように形成された第１配向層をさらに有し、
前記スロット基板は、少なくとも前記送受信領域において前記液晶層に接触するように形成された第２配向層をさらに有し、
前記第１配向層および前記第２配向層は、前記送受信領域内に親水性表面を有し、
前記ＴＦＴ基板および前記スロット基板の、前記非送受信領域内において前記液晶層に接する表面の少なくとも一方は、疎水性表面を有しており、
前記液晶層の温度が２５℃のとき、前記液晶層は、前記非送受信領域内の前記疎水性表面上に気泡を有する、走査アンテナ。
【請求項２】
前記第１配向層および前記第２配向層のいずれか一方は、前記非送受信領域内に前記親水性表面を有している、請求項１に記載の走査アンテナ。
【請求項３】
前記第１配向層および前記第２配向層はいずれも前記非送受信領域内に前記疎水性表面を有している、請求項１または２に記載の走査アンテナ。
【請求項４】
前記親水性表面に対する水の静的接触角は８５°以下であり、前記疎水性表面に対する水の接触角は１００°以上である、請求項１から３のいずれかに記載の走査アンテナ。
【請求項５】
前記親水性表面は、ポリイミド膜の表面であり、前記疎水性表面は、フッ素系樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリオレフィン膜、およびポリスチレン膜からなる群から選択される高分子膜の表面である、請求項１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
【請求項６】
前記親水性表面は、ポリイミド膜の表面であり、前記疎水性表面は、前記ポリイミド膜の表面改質された表面である、請求項１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
【請求項７】
前記疎水性表面は、フッ素系樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリオレフィン膜、およびポリスチレン膜からなる群から選択される高分子膜の表面であり、前記親水性表面は、前記高分子膜の表面改質された表面である、請求項１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査アンテナに関し、特に、アンテナ単位（「素子アンテナ」ということもある。）が液晶容量を有する走査アンテナ（「液晶アレイアンテナ」ということもある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信や衛星放送用のアンテナは、ビームの方向を変えられる（「ビーム走査」または「ビームステアリング」と言われる。）機能を必要とする。このような機能を有するアンテナ（以下、「走査アンテナ（ｓｃａｎｎｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ）」という。）として、アンテナ単位を備えるフェイズドアレイアンテナが知られている。しかしながら、従来のフェイズドアレイアンテナは高価であり、民生品への普及の障害となっている。特に、アンテナ単位の数が増えると、コストが著しく上昇する。
【０００３】
そこで、液晶材料（ネマチック液晶、高分子分散液晶を含む）の大きな誘電異方性（複屈折率）を利用した走査アンテナが提案されている（特許文献１〜５および非特許文献１）。液晶材料の誘電率は周波数分散を有するので、本明細書において、マイクロ波の周波数帯における誘電率（「マイクロ波に対する誘電率」ということもある。）を特に「誘電率Ｍ（εM）」と表記することにする。
【０００４】
特許文献３および非特許文献１には、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」という。）の技術を利用することによって低価格な走査アンテナが得られると記載されている。
【０００５】
本出願人は、従来のＬＣＤの製造技術を利用して量産することが可能な走査アンテナを開発している。本出願人による特許文献６は、従来のＬＣＤの製造技術を利用して量産することが可能な走査アンテナ、そのような走査アンテナに用いられるＴＦＴ基板ならびにそのような走査アンテナの製造方法および駆動方法を開示している。参考のために、特許文献６の開示内容の全てを本明細書に援用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１６５７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２９５０４４号公報
【特許文献３】特表２００９−５３８５６５号公報
【特許文献４】特表２０１３−５３９９４９号公報
【特許文献５】国際公開第２０１５／１２６５５０号
【特許文献６】国際公開第２０１７／０６１５２７号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｒ．  Ａ．  Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｒｅｔｈｉｎｋｉｎｇ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｕｓｉｎｇ  ＬＣＤ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，  ＳＩＤ  ２０１５  ＤＩＧＥＳＴ，  ｐｐ．８２７−８３０．
【非特許文献２】Ｍ．  ＡＮＤＯ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ａ  Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  １２ＧＨｚ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ＴＶ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，  Ｖｏｌ．  ＡＰ−３３，  Ｎｏ．１２，  ｐｐ．  １３４７−１３５３  （１９８５）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本願発明者の検討によると、特許文献６に記載されている様な、液晶パネルを備えた走査アンテナには、温度変化によって性能が低下するという問題がある。走査アンテナは、表示装置よりも大きな環境温度の変化にさらされるので、この問題は、表示装置よりも顕著である。なお、走査アンテナの性能が温度変化によって低下するという問題は後に詳述する。
【０００９】
そこで、本発明は、液晶パネルを備えた走査アンテナの性能が温度によって低下することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
［項目１］
複数のアンテナ単位を含む送受信領域と、前記送受信領域外の非送受信領域とを有する走査アンテナであって、
第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板に支持された、複数のＴＦＴと、複数のゲートバスラインと、複数のソースバスラインと、複数のパッチ電極とを有するＴＦＴ基板と、
第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板の第１主面上に形成されたスロット電極であって、前記複数のパッチ電極に対応して配置された複数のスロットを有するスロット電極とを有するスロット基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間に設けられた液晶層と、
前記非送受信領域に設けられた、前記液晶層を包囲するシール部と、
前記第２誘電体基板の前記第１主面と反対側の第２主面に誘電体層を介して対向するように配置された反射導電板とを有し、
前記ＴＦＴ基板は、少なくとも前記送受信領域において前記液晶層に接触するように形成された第１配向層をさらに有し、
前記スロット基板は、少なくとも前記送受信領域において前記液晶層に接触するように形成された第２配向層をさらに有し、
前記第１配向層および前記第２配向層は、前記送受信領域内に親水性表面を有し、
前記ＴＦＴ基板および前記スロット基板の、前記非送受信領域内において前記液晶層に接する表面の少なくとも一方は、疎水性表面を有しており、
前記液晶層の温度が２５℃のとき、前記液晶層は、前記非送受信領域内の前記疎水性表面上に気泡を有する、走査アンテナ。
［項目２］
前記第１配向層および前記第２配向層のいずれか一方は、前記非送受信領域内に前記親水性表面を有している、項目１に記載の走査アンテナ。
［項目３］
前記第１配向層および前記第２配向層はいずれも前記非送受信領域内に前記疎水性表面を有している、項目１または２に記載の走査アンテナ。
［項目４］
前記親水性表面に対する水の静的接触角は８５°以下であり、前記疎水性表面に対する水の接触角は１００°以上である、項目１から３のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目５］
前記親水性表面は、ポリイミド膜の表面であり、前記疎水性表面は、フッ素系樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリオレフィン膜、およびポリスチレン膜からなる群から選択される高分子膜の表面である、項目１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
前記ポリイミド膜は、水平配向膜であってもよいし、垂直配向膜であってもよい。
［項目６］
前記親水性表面は、ポリイミド膜の表面であり、前記疎水性表面は、前記ポリイミド膜の表面改質された表面である、項目１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
項目６に記載の走査アンテナの製造方法において、疎水化の表面改質は、例えばフッ素系ガスを含むガスを用いたプラズマ処理によって行われる。
［項目７］
前記疎水性表面は、フッ素系樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリオレフィン膜、およびポリスチレン膜からなる群から選択される高分子膜の表面であり、前記親水性表面は、前記高分子膜の表面改質された表面である、項目１から４のいずれかに記載の走査アンテナ。
前記親水性表面は、水平配向性表面または垂直配向性表面のいずれにもなり得る。
項目７に記載の走査アンテナの製造方法において、親水化の表面改質は、例えば酸素ガスを含むガスを用いたプラズマ表面処理によって行われる。
［項目８］
前記液晶層は、前記非送受信領域内に、前記送受信領域における前記液晶層の厚さよりも厚さが大きい領域を有する、項目１から７のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目９］
前記送受信領域に配置され、前記送受信領域における前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との第１間隙を規定する第１スペーサ構造体と、
前記第１間隙よりも広い、前記非送受信領域における前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との第２間隙を規定する第２スペーサ構造体とをさらに有し、
前記第２スペーサ構造体は、前記シール部内または前記シール部で包囲された領域内に配置されている、項目１から８のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目１０］
前記液晶層の温度が１２０℃以上のとき、前記液晶層は気泡を有しない、項目１から９のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目１１］
前記第１スペーサ構造体および前記第２スペーサ構造体は、柱状スペーサ（フォトスペーサ）または粒状スペーサを含む、項目９または１０に記載の走査アンテナ。
［項目１２］
前記第２スペーサ構造体は、前記シール部内に配置されている、項目９から１１のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目１３］
前記第１間隙よりも広い、前記非送受信領域における前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との第３間隙を規定する第３スペーサ構造体であって、前記シール部で包囲された領域内に配置された第３スペーサ構造体と、
前記第３スペーサ構造体を含む追加シール部と
をさらに有する、項目９から１２のいずれかに記載の走査アンテナ。
［項目１４］
前記第３スペーサ構造体の高さは、前記第２スペーサ構造体の高さよりも大きい、項目１３に記載の走査アンテナ。
［項目１５］
項目１から１４のいずれかに記載の走査アンテナの製造方法であって、前記液晶層を形成する工程は、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間、かつ、前記シール部で包囲された領域内に気泡を生じさせるように液晶材料を供給する工程を包含する、走査アンテナの製造方法。
［項目１６］
前記液晶層が真空注入法を用いて形成される、項目１５に記載の製造方法。
［項目１７］
前記液晶層が滴下注入法を用いて形成され、前記液晶層を形成する工程は、前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間、かつ、前記シール部で包囲された領域の体積よりも少ない液晶材料を滴下する工程を包含する、項目１５に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のある実施形態によると、液晶パネルを備えた走査アンテナの性能が温度変化によって低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】走査アンテナ１０００の一部を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、走査アンテナ１０００が備えるＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の実施形態による走査アンテナが有する液晶パネル１００Ａ、１００Ｂを模式的に示す図であり、（ａ）は液晶パネル１００Ａ、１００Ｂの平面図であり、（ｂ）は液晶パネル１００Ａの断面図であり、（ｃ）は液晶パネル１００Ｂの断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態による走査アンテナの製造方法における親水性表面および疎水性表面を形成するプロセスの例を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態による走査アンテナの製造方法における親水性表面および疎水性表面を形成するプロセスの他の例を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態による走査アンテナの製造方法における親水性表面および疎水性表面を形成するプロセスのさらに他の例を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、走査アンテナのタイリング構造の例を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による走査アンテナが備える液晶パネル１００Ａａの模式的な平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の他の実施形態による走査アンテナが備える液晶パネル１００Ａａ１〜１００Ａａ４の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態による走査アンテナおよびその製造方法を説明する。なお、本発明は以下で例示する実施形態に限られない。
【００１４】
まず、図１および図２を参照して、液晶パネルを有する走査アンテナの基本構造を説明する。その後、従来の液晶パネルを有する走査アンテナが有する課題を説明する。本発明の実施形態による走査アンテナが有する液晶パネルの構造は、図３〜図９を参照して説明する。
【００１５】
＜走査アンテナの基本構造＞
液晶材料の大きな誘電率Ｍ（εM）の異方性（複屈折率）を利用したアンテナ単位を用いた走査アンテナは、液晶パネルの画素に対応付けられるアンテナ単位の各液晶層に印加する電圧を制御し、各アンテナ単位の液晶層の実効的な誘電率Ｍ（εM）を変化させることによって、静電容量の異なるアンテナ単位で２次元的なパターンを形成する（ＬＣＤによる画像の表示に対応する。）。アンテナから出射される、または、アンテナによって受信される電磁波（例えば、マイクロ波）には、各アンテナ単位の静電容量に応じた位相差が与えられ、静電容量の異なるアンテナ単位によって形成された２次元的なパターンに応じて、特定の方向に強い指向性を有することになる（ビーム走査）。例えば、アンテナから出射される電磁波は、入力電磁波が各アンテナ単位に入射し、各アンテナ単位で散乱された結果得られる球面波を、各アンテナ単位によって与えられる位相差を考慮して積分することによって得られる。各アンテナ単位が、「フェイズシフター：ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ」として機能していると考えることもできる。液晶材料を用いた走査アンテナの基本的な構造および動作原理については、特許文献１〜４および非特許文献１、２を参照されたい。非特許文献２は、らせん状のスロットが配列された走査アンテナの基本的な構造を開示している。参考のために、特許文献１〜４および非特許文献１、２の開示内容の全てを本明細書に援用する。
【００１６】
なお、走査アンテナにおけるアンテナ単位は液晶パネルの画素に類似してはいるものの、液晶パネルの画素の構造とは異なっているし、複数のアンテナ単位の配列も液晶パネルにおける画素の配列とは異なっている。特許文献６に記載の走査アンテナ１０００を示す図１を参照して、走査アンテナの基本構造を説明する。走査アンテナ１０００は、スロットが同心円状に配列されたラジアルインラインスロットアンテナであるが、本発明の実施形態による走査アンテナはこれに限られず、例えば、スロットの配列は、公知の種々の配列であってよい。特に、スロットおよび／またはアンテナ単位の配列について、特許文献５の全ての開示内容を参考のために本明細書に援用する。
【００１７】
図１は、走査アンテナ１０００の一部を模式的に示す断面図であり、同心円状に配列されたスロットの中心近傍に設けられた給電ピン７２（図２（ｂ）参照）から半径方向に沿った断面の一部を模式的に示す。
【００１８】
走査アンテナ１０００は、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１と、これらの間に配置された液晶層ＬＣと、スロット基板２０１と、空気層５４を介して対向するように配置された反射導電板６５とを備えている。走査アンテナ１０００は、ＴＦＴ基板１０１側からマイクロ波を送受信する。
【００１９】
ＴＦＴ基板１０１は、ガラス基板などの誘電体基板１と、誘電体基板１上に形成された複数のパッチ電極１５と、複数のＴＦＴ１０とを有している。各パッチ電極１５は、対応するＴＦＴ１０に接続されている。各ＴＦＴ１０は、ゲートバスラインとソースバスラインとに接続されている。
【００２０】
スロット基板２０１は、ガラス基板などの誘電体基板５１と、誘電体基板５１の液晶層ＬＣ側に形成されたスロット電極５５とを有している。スロット電極５５は複数のスロット５７を有している。
【００２１】
スロット基板２０１と、空気層５４を介して対向するように反射導電板６５が配置されている。空気層５４に代えて、マイクロ波に対する誘電率Ｍが小さい誘電体（例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂）で形成された層を用いることができる。スロット電極５５と反射導電板６５と、これらの間の誘電体基板５１および空気層５４とが導波路３０１として機能する。
【００２２】
パッチ電極１５と、スロット５７を含むスロット電極５５の部分と、これらの間の液晶層ＬＣとがアンテナ単位Ｕを構成する。各アンテナ単位Ｕにおいて、１つのパッチ電極１５が１つのスロット５７を含むスロット電極５５の部分と液晶層ＬＣを介して対向しており、液晶容量を構成している。パッチ電極１５とスロット電極５５とが液晶層ＬＣを介して対向する構造は、液晶パネルの画素電極と対向電極とが液晶層を介して対向する構造と似ている。すなわち、走査アンテナ１０００のアンテナ単位Ｕと、液晶パネルにおける画素とは似た構成を有している。また、アンテナ単位は、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量を有している点でも液晶パネルにおける画素と似た構成を有している。しかしながら、走査アンテナ１０００は、液晶パネルと多くの相違点を有している。
【００２３】
まず、走査アンテナ１０００の誘電体基板１、５１に求められる性能は、液晶パネルの基板に求められる性能と異なる。
【００２４】
一般に液晶パネルには、可視光に透明な基板が用いられ、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板が用いられる。反射型の液晶パネルにおいては、背面側の基板には透明性が必要ないので、半導体基板が用いられることもある。これに対し、アンテナ用の誘電体基板１、５１としては、マイクロ波に対する誘電損失（マイクロ波に対する誘電正接をｔａｎδMと表すことにする。）が小さいことが好ましい。誘電体基板１、５１のｔａｎδMは、概ね０．０３以下であることが好ましく、０．０１以下がさらに好ましい。具体的には、ガラス基板またはプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板はプラスチック基板よりも寸法安定性、耐熱性に優れ、ＴＦＴ、配線、電極等の回路要素をＬＣＤ技術を用いて形成するのに適している。例えば、導波路を形成する材料が空気とガラスである場合、ガラスの方が上記誘電損失が大きいため、ガラスがより薄い方が導波ロスを減らすことができるとの観点から、好ましくは４００μｍ以下であり、３００μｍ以下がさらに好ましい。下限は特になく、製造プロセスにおいて、割れることなくハンドリングできればよい。
【００２５】
電極に用いられる導電材料も異なる。液晶パネルの画素電極や対向電極には透明導電膜としてＩＴＯ膜が用いられることが多い。しかしながら、ＩＴＯはマイクロ波に対するｔａｎδMが大きく、アンテナにおける導電層として用いることができない。スロット電極５５は、反射導電板６５とともに導波路３０１の壁として機能する。したがって、導波路３０１の壁におけるマイクロ波の透過を抑制するためには、導波路３０１の壁の厚さ、すなわち、金属層（Ｃｕ層またはＡｌ層）の厚さは大きいことが好ましい。金属層の厚さが表皮深さの３倍であれば、電磁波は１／２０（−２６ｄＢ）に減衰され、５倍であれば１／１５０（−４３ｄＢ）程度に減衰されることが知られている。したがって、金属層の厚さが表皮深さの５倍であれば、電磁波の透過率を１％に低減することができる。例えば、１０ＧＨｚのマイクロ波に対しては、厚さが３．３μｍ以上のＣｕ層、および厚さが４．０μｍ以上のＡｌ層を用いると、マイクロ波を１／１５０まで低減することができる。また、３０ＧＨｚのマイクロ波に対しては、厚さが１．９μｍ以上のＣｕ層、および厚さが２．３μｍ以上のＡｌ層を用いると、マイクロ波を１／１５０まで低減することができる。このように、スロット電極５５は、比較的厚いＣｕ層またはＡｌ層で形成することが好ましい。Ｃｕ層またはＡｌ層の厚さに上限は特になく、成膜時間やコストを考慮して、適宜設定され得る。Ｃｕ層を用いると、Ａｌ層を用いるよりも薄くできるという利点が得られる。比較的厚いＣｕ層またはＡｌ層の形成は、ＬＣＤの製造プロセスで用いられる薄膜堆積法だけでなく、Ｃｕ箔またはＡｌ箔を基板に貼り付ける等、他の方法を採用することもできる。金属層の厚さは、例えば、２μｍ以上３０μｍ以下である。薄膜堆積法を用いて形成する場合、金属層の厚さは５μｍ以下であることが好ましい。なお、反射導電板６５は、例えば、厚さが数ｍｍのアルミニウム板、銅板などを用いることができる。
【００２６】
パッチ電極１５は、スロット電極５５のように導波路３０１を構成する訳ではないので、スロット電極５５よりも厚さが小さいＣｕ層またはＡｌ層を用いることができる。ただし、スロット電極５５のスロット５７付近の自由電子の振動がパッチ電極１５内の自由電子の振動を誘起する際に熱に変わるロスを避けるために、抵抗が低い方が好ましい。量産性の観点からはＣｕ層よりもＡｌ層を用いることが好ましく、Ａｌ層の厚さは例えば０．３μｍ以上２μｍ以下が好ましい。
【００２７】
また、アンテナ単位Ｕの配列ピッチは、画素ピッチと大きく異なる。例えば、１２ＧＨｚ（Ｋｕ  ｂａｎｄ）のマイクロ波用のアンテナを考えると、波長λは、例えば２５ｍｍである。そうすると、特許文献４に記載されているように、アンテナ単位Ｕのピッチはλ／４以下および／またはλ／５以下であるので、６．２５ｍｍ以下および／または５ｍｍ以下ということになる。これは液晶パネルの画素のピッチと比べて１０倍以上大きい。したがって、アンテナ単位Ｕの長さおよび幅も液晶パネルの画素長さおよび幅よりも約１０倍大きいことになる。
【００２８】
もちろん、アンテナ単位Ｕの配列は液晶パネルにおける画素の配列と異なり得る。ここでは、同心円状に配列した例（例えば、特開２００２−２１７６４０号公報参照）を示すが、これに限られず、例えば、非特許文献２に記載されているように、らせん状に配列されてもよい。さらに、特許文献４に記載されているようにマトリクス状に配列してもよい。
【００２９】
走査アンテナ１０００の液晶層ＬＣの液晶材料に求められる特性は、液晶パネルの液晶材料に求められる特性と異なる。液晶パネルは画素の液晶層の屈折率変化によって、可視光（波長３８０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の偏光に位相差を与えることによって、偏光状態を変化させる（例えば、直線偏光の偏光軸方向を回転させる、または、円偏光の円偏光度を変化させる）ことによって、表示を行う。これに対して走査アンテナ１０００は、アンテナ単位Ｕが有する液晶容量の静電容量値を変化させることによって、各パッチ電極から励振（再輻射）されるマイクロ波の位相を変化させる。したがって、液晶層は、マイクロ波に対する誘電率Ｍ（εM）の異方性（ΔεM）が大きいことが好ましく、ｔａｎδMは小さいことが好ましい。例えば、Ｍ．  Ｗｉｔｔｅｋ  ｅｔ  ａｌ．，  ＳＩＤ  ２０１５  ＤＩＧＥＳＴｐｐ．８２４−８２６に記載のΔεMが４以上で、ｔａｎδMが０．０２以下（いずれも１９Ｇｚの値）を好適に用いることができる。この他、九鬼、高分子５５巻８月号ｐｐ．５９９−６０２（２００６）に記載のΔεMが０．４以上、ｔａｎδMが０．０４以下の液晶材料を用いることができる。
【００３０】
一般に液晶材料の誘電率は周波数分散を有するが、マイクロ波に対する誘電異方性ΔεMは、可視光に対する屈折率異方性Δｎと正の相関がある。したがって、マイクロ波に対するアンテナ単位用の液晶材料は、可視光に対する屈折率異方性Δｎが大きい材料が好ましいと言える。ＬＣＤ用の液晶材料の屈折率異方性Δｎは５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性で評価される。ここでも５５０ｎｍの光に対するΔｎ（複屈折率）を指標に用いると、Δｎが０．３以上、好ましくは０．４以上のネマチック液晶が、マイクロ波に対するアンテナ単位用に用いられる。Δｎに特に上限はない。ただし、Δｎが大きい液晶材料は極性が強い傾向にあるので、信頼性を低下させる恐れがある。液晶層の厚さは、例えば、１μｍ〜５００μｍである。
【００３１】
以下、走査アンテナの構造をより詳細に説明する。
【００３２】
まず、図１および図２を参照する。図１は詳述した様に走査アンテナ１０００の中心付近の模式的な部分断面図であり、図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、走査アンテナ１０００が備えるＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１を示す模式的な平面図である。
【００３３】
走査アンテナ１０００は２次元に配列された複数のアンテナ単位Ｕを有しており、ここで例示する走査アンテナ１０００では、複数のアンテナ単位が同心円状に配列されている。以下の説明においては、アンテナ単位Ｕに対応するＴＦＴ基板１０１の領域およびスロット基板２０１の領域を「アンテナ単位領域」と呼び、アンテナ単位と同じ参照符号Ｕを付すことにする。また、図２（ａ）および（ｂ）に示す様に、ＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１において、２次元的に配列された複数のアンテナ単位領域によって画定される領域を「送受信領域Ｒ１」と呼び、送受信領域Ｒ１以外の領域を「非送受信領域Ｒ２」と呼ぶ。非送受信領域Ｒ２には、端子部、駆動回路などが設けられる。
【００３４】
図２（ａ）は、走査アンテナ１０００が備えるＴＦＴ基板１０１を示す模式的な平面図である。
【００３５】
図示する例では、ＴＦＴ基板１０１の法線方向から見たとき、送受信領域Ｒ１はドーナツ状である。非送受信領域Ｒ２は、送受信領域Ｒ１の中心部に位置する第１非送受信領域Ｒ２ａと、送受信領域Ｒ１の周縁部に位置する第２非送受信領域Ｒ２ｂとを含む。送受信領域Ｒ１の外径は、例えば２００ｍｍ〜１５００ｍｍで、通信量などに応じて設定される。
【００３６】
ＴＦＴ基板１０１の送受信領域Ｒ１には、誘電体基板１に支持された複数のゲートバスラインＧＬおよび複数のソースバスラインＳＬが設けられ、これらの配線によってアンテナ単位領域Ｕが規定されている。アンテナ単位領域Ｕは、送受信領域Ｒ１において、例えば同心円状に配列されている。アンテナ単位領域Ｕのそれぞれは、ＴＦＴと、ＴＦＴに電気的に接続されたパッチ電極とを含んでいる。ＴＦＴのソース電極はソースバスラインＳＬに、ゲート電極はゲートバスラインＧＬにそれぞれ電気的に接続されている。また、ドレイン電極は、パッチ電極と電気的に接続されている。
【００３７】
非送受信領域Ｒ２（Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ）には、送受信領域Ｒ１を包囲するようにシール領域Ｒｓが配置されている。シール領域Ｒｓにはシール材が付与されている。シール材は、ＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１を互いに接着させるとともに、これらの基板１０１、２０１の間に液晶を封入する。シール領域Ｒｓに付与されたシール材によって形成された部材をシール部ということがある。シール材は、熱硬化性または光硬化性樹脂を含み、シール領域Ｒｓに付与されたシール材を硬化することよって、シールが形成される。シール材は、粒状スペーサ（例えば樹脂ビーズ）をさらに含み得る。
【００３８】
非送受信領域Ｒ２のうちシール領域Ｒｓによって包囲された領域の外側には、ゲート端子部ＧＴ、ゲートドライバＧＤ、ソース端子部ＳＴおよびソースドライバＳＤが設けられている。ゲートバスラインＧＬのそれぞれはゲート端子部ＧＴを介してゲートドライバＧＤに接続されている。ソースバスラインＳＬのそれぞれはソース端子部ＳＴを介してソースドライバＳＤに接続されている。なお、この例では、ソースドライバＳＤおよびゲートドライバＧＤは誘電体基板１上に形成されているが、これらのドライバの一方または両方は他の誘電体基板上に設けられていてもよい。
【００３９】
非送受信領域Ｒ２には、また、複数のトランスファー端子部ＰＴが設けられている。トランスファー端子部ＰＴは、スロット基板２０１のスロット電極５５（図２（ｂ））と電気的に接続される。本明細書では、トランスファー端子部ＰＴとスロット電極５５との接続部を「トランスファー部」と称する。図示するように、トランスファー端子部ＰＴ（トランスファー部）は、シール領域Ｒｓ内に配置されてもよい。この場合、シール材として導電性粒子を含有する樹脂を用いてもよい。これにより、ＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１との間に液晶を封入させるとともに、トランスファー端子部ＰＴとスロット基板２０１のスロット電極５５との電気的な接続を確保できる。この例では、第１非送受信領域Ｒ２ａおよび第２非送受信領域Ｒ２ｂの両方にトランスファー端子部ＰＴが配置されているが、いずれか一方のみに配置されていてもよい。
【００４０】
なお、トランスファー端子部ＰＴ（トランスファー部）は、シール領域Ｒｓ内に配置されていなくてもよい。例えば非送受信領域Ｒ２のうちシール領域Ｒｓ以外の領域内に配置されていてもよい。トランスファー部は、シール領域Ｒｓ内およびシール領域Ｒｓ以外の領域内の両方に配置されていてももちろんよい。
【００４１】
図２（ｂ）は、走査アンテナ１０００におけるスロット基板２０１を例示する模式的な平面図であり、スロット基板２０１の液晶層ＬＣ側の表面を示している。
【００４２】
スロット基板２０１では、誘電体基板５１上に、送受信領域Ｒ１および非送受信領域Ｒ２に亘ってスロット電極５５が形成されている。
【００４３】
スロット基板２０１の送受信領域Ｒ１では、スロット電極５５には複数のスロット５７が配置されている。スロット５７は、ＴＦＴ基板１０１におけるアンテナ単位領域Ｕに対応して配置されている。図示する例では、複数のスロット５７は、ラジアルインラインスロットアンテナを構成するように、互いに概ね直交する方向に延びる一対のスロット５７が同心円状に配列されている。互いに概ね直交するスロットを有するので、走査アンテナ１０００は、円偏波を送受信することができる。
【００４４】
非送受信領域Ｒ２には、複数の、スロット電極５５の端子部ＩＴが設けられている。端子部ＩＴは、ＴＦＴ基板１０１のトランスファー端子部ＰＴ（図２（ａ））と電気的に接続される。この例では、端子部ＩＴは、シール領域Ｒｓ内に配置されており、導電性粒子を含有するシール材によって対応するトランスファー端子部ＰＴと電気的に接続される。
【００４５】
また、第１非送受信領域Ｒ２ａにおいて、スロット基板２０１の裏面側に給電ピン７２が配置されている。給電ピン７２によって、スロット電極５５、反射導電板６５および誘電体基板５１で構成された導波路３０１にマイクロ波が挿入される。給電ピン７２は給電装置７０に接続されている。給電は、スロット５７が配列された同心円の中心から行う。給電の方式は、直結給電方式および電磁結合方式のいずれであってもよく、公知の給電構造を採用することができる。
【００４６】
［温度変化によるアンテナ性能の低下］
上述したように、走査アンテナは、アンテナ単位の各液晶層に印加する電圧を制御し、各アンテナ単位の液晶層の実効的な誘電率Ｍ（εM）を変化させることによって、静電容量の異なるアンテナ単位で２次元的なパターンを形成する。ところが、例えば環境温度の変化によって、液晶パネルの温度が変化すると、液晶材料の体積が変化し、それに起因して、液晶容量の静電容量値が変化することがある。そうすると、アンテナ単位の液晶層がマイクロ波に与える位相差が所定の値からずれることになる。位相差が所定の値からずれると、アンテナ性能が低下する。このアンテナ性能の低下は、例えば、共振周波数のずれとして評価され得る。実際には、例えば、走査アンテナは予め決められた共振周波数でゲインが最大となるように設計されるので、アンテナ性能の低下は、例えば、ゲインの低下として現れる。あるいは、走査アンテナのゲインが最大となる方向が所望する方向からずれると、例えば、通信衛星を正確に追尾できないことになる。
【００４７】
液晶層は、ＴＦＴ基板とスロット基板とシール部とによって形成される空間に封入されている。言い換えると、ＴＦＴ基板とスロット基板とシール部とによって形成される空間は液晶材料で満たされている。液晶パネルの温度が上昇すると、各構成要素は熱膨張する。液晶層の体積が増加すると、液晶容量を構成する液晶層の厚さが増大し、液晶容量の静電容量値は低下する。
【００４８】
一方、液晶パネルの温度が低下すると、液晶層の体積は、ＴＦＴ基板とスロット基板とシール部とによって形成される空間の体積よりも小さくなる。その結果、液晶層中に気泡（真空気泡）が生成されることがある。なお、液晶パネルの温度低下に伴って生成される気泡は、特に、「低温気泡」と呼ばれることがある。液晶層は、真空注入法または滴下注入法によって形成され、ＴＦＴ基板とスロット基板とシール部とによって形成される空間内には、液晶材料しか存在しないので、液晶層に生成される気泡は、「真空気泡」と呼ばれることもある。気泡が液晶容量の液晶層に存在すると、液晶容量の静電容量値は著しく低下する。
【００４９】
したがって、温度変化によるアンテナ性能の低下を抑制するためには、温度変化に伴う、液晶層の体積変化、すなわち液晶容量を構成する液晶層の厚さの変化を抑制する、および、液晶容量を構成する液晶層における気泡の発生を抑制すればよい。
【００５０】
そこで、温度変化に対して、液晶層の厚さの変化を抑制する方法として、液晶層に予め気泡を生じさせておく方法が考えられる。すなわち、ＴＦＴ基板とスロット基板とシール部とによって形成される空間を液晶材料で完全に満たすのではなく、この空間内に液晶材料が存在しない領域、すなわち気泡を形成しておき、この気泡によって、液晶材料の体積変化を吸収する。この気泡は、もちろん、非送受信領域Ｒ２にのみ存在するように、形成する必要がある。
【００５１】
温度が上昇し、液晶材料の体積が増大した場合には、液晶材料は気泡に侵入し、気泡の体積が減少し、液晶層の厚さは維持される。一方、温度が低下し、液晶材料の体積が減少した場合には、気泡の体積が増大し、液晶層の厚さは維持される。
【００５２】
本発明の実施形態による走査アンナが有する液晶パネルは、予め形成しておく気泡（液晶層中で液晶材料が存在しない領域）が、確実に非送受信領域Ｒ２に形成され、送受信領域Ｒ１内に形成されないような構成を有している。
【００５３】
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による走査アンテナが有する液晶パネルの構造を詳細に説明する。
【００５４】
図３（ａ）は、本発明の実施形態による走査アンテナが有する液晶パネル１００Ａ、１００Ｂの模式的な平面図であり、図３（ｂ）は液晶パネル１００Ａの模式的な断面図であり、図３（ｃ）は液晶パネル１００Ｂの模式的な断面図である。図３以降の図において、図１および図２に示した構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。
【００５５】
液晶パネル１００Ａおよび１００Ｂは、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１と、ＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１との間に設けられた液晶層ＬＣと、非送受信領域Ｒ２に設けられた、液晶層ＬＣを包囲するシール部７３とを有している。ここで、シール部７３は、図２におけるシール領域Ｒｓよりも外側に設けられており、シール部７３で包囲される領域内に、より広い非送受信領域Ｒ２を含んでいる。シール部７３が包囲する領域の広さや形状（シールパターン）は、適宜変更され得る（例えば、図７（ａ）〜（ｃ）参照。）。一般的には、ＴＦＴ基板１０１のうち、端子部や駆動回路（例えば、ゲートドライバＧＤ、ソースドライバＳＤ、ソース端子部ＳＴおよびゲート端子部ＧＴ）を有する部分は、スロット基板２０１と重ならずに露出される。
【００５６】
ＴＦＴ基板１０１は、誘電体基板１と、誘電体基板１に支持された素子層ＥＬ１と、素子層ＥＬ１上に形成された配向層１２とを有している。素子層ＥＬ１は、例えば、複数のＴＦＴと、複数のゲートバスラインと、複数のソースバスラインと、複数のパッチ電極とを含む。
【００５７】
スロット基板２０１は、誘電体基板５１と、誘電体基板５１に支持された素子層ＥＬ２と、素子層ＥＬ２上に形成された配向層２２とを有している。素子層ＥＬ２は、例えば、複数のパッチ電極に対応して配置された複数のスロットを有するスロット電極を含む。
【００５８】
配向層１２および配向層２２は、それぞれ液晶層ＬＣに接し、液晶分子の配向（方位角およびチルト角で規定される。）を規制するために設けられているので、少なくとも送受信領域Ｒ１に形成されていればよい。ここでは、配向層１２および配向層２２は、それぞれＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１の全面に設けられている。配向層１２、２２を基板の全面に設ける構成を採用すると、比較的簡便なプロセスで形成することができるとともに、後述するように、配向層の表面の親水性／疎水性を制御しやすいという利点が得られる。
【００５９】
配向層１２および配向層２２は、それぞれ送受信領域Ｒ１内に親水性表面Ｓｗ１、Ｓｗ２を有している（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。配向層１２および配向層２２が親水性表面を有する領域を親水性領域Ｓｗということがある（図３（ａ）参照）。送受信領域Ｒ１においては、液晶分子の配向を規制する必要があるので、配向層１２および配向層２２の表面は親水性を有し、液晶材料に対して良好な濡れ性を有する。
【００６０】
一方、配向層１２および配向層２２の、非送受信領域Ｒ２内において液晶層ＬＣに接する表面の少なくとも一方は、疎水性表面を有している。図３（ｂ）に示した液晶パネル１００Ａでは、配向層２２が非送受信領域Ｒ２内に疎水性表面Ｓｒ２を有し、配向層１２は非送受信領域Ｒ２内に親水性表面Ｓｗ１を有している。なお、これとは逆に、配向層１２が非送受信領域Ｒ２内に疎水性表面Ｓｒ１を有してもよい。このとき、配向層２２は非送受信領域Ｒ２内に親水性表面Ｓｗ２を有してもよい。また、図３（ｃ）に示した液晶パネル１００Ｂのように、配向層１２および配向層２２がそれぞれ非送受信領域Ｒ２内に疎水性表面Ｓｒ１およびＳｒ２を有してもよい。配向層１２および配向層２２のいずれかが疎水性表面を有する領域を疎水性領域Ｓｒということがある（図３（ａ）参照）。
【００６１】
図３（ｂ）および（ｃ）において、配向層１２および配向層２２のうちで、親水性表面Ｓｗ１、Ｓｗ２を有する部分を配向層の部分１２ａ、２２ａで表し、疎水性表面Ｓｒ１、Ｓｒ２を有する部分を配向層の部分１２ｂ、２２ｂで表している。
【００６２】
このように、送受信領域Ｒ１内を親水性領域Ｓｗとし、非送受信領域Ｒ２内を疎水性領域Ｓｒとすると、ＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１との間隙に供給された液晶材料は、疎水性領域Ｓｒよりも親水性領域Ｓｗに存在しやすいので、図３（ａ）に模式的に示したように、気泡ＢＢは疎水性領域Ｓｒに形成されることになる。気泡ＢＢの体積（量）は、ＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１との間隙に供給する液晶材料の量を調整することによって制御される。液晶材料の注入工程は、ほぼ室温（例えば２０℃〜２８℃）で行われるので、少なくとも、液晶層の温度が２５℃のとき、液晶層ＬＣは非送受信領域Ｒ２内の疎水性表面Ｓｒ１またはＳｒ２上に気泡ＢＢを有する。なお、気泡ＢＢの体積は、例えば、液晶層ＬＣの温度が１２０℃以上のときに消失する程度でよい。
【００６３】
ここで、表面の親水性および疎水性は、表面に対する水の静的接触角によって定義され得る。静的接触角の測定は、接触角計（例えば、協和界面科学株式会社製、ＰＣＡ−１）を用いて、常法で測定され得る。親水性表面とは、表面に対する水の静的接触角が８５°以下のものをいい、疎水性表面とは、表面に対する水の接触角が１００°以上のものをいう。
【００６４】
なお、ここでは、ＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１の、液晶層ＬＣに接する表面全体にわたって配向層１２および２２を形成した例を示したが、配向層１２および２２は、いずれも、送受信領域Ｒ１にだけ設けてもよく、疎水性表面は、ＴＦＴ基板１０１およびスロット基板２０１の配向層を有しない表面（例えば、素子層ＥＬ１およびＥＬ２の表面）であってもよい。例えば、素子層ＥＬ１およびＥＬ２の表面は、無機保護層（無機酸化膜または無機窒化膜）で形成されており、これらの表面を疎水化することによって、疎水性表面Ｓｒ１および／またはＳｒ２を形成してもよい。
【００６５】
次に、図４〜図６を参照して、親水性表面Ｓｗ２および疎水性表面Ｓｒ２を有する配向層２２を形成する方法の例を説明する。ここでは、スロット基板の配向層２２を形成する方法を説明するが、ＴＦＴ基板の配向層１２も同様の方法で形成できることは言うまでもない。
【００６６】
まず、図４（ａ）〜（ｃ）を参照する。
【００６７】
図４(ａ)に示す様に、誘電体基板５１に支持された素子層ＥＬ２上に、親水性を有する配向膜２２Ａを形成する。配向膜２２Ａは、送受信領域Ｒ１に対応する領域にだけ形成される。親水性を有する配向膜は、例えばポリイミドで形成される。配向膜は、公知の種々の方法（例えば、スピンコート法、ディップコート法、スピンコート法およびスクリーン印刷法）で形成される。必要に応じて、パターニングを行えばよい。パターニングは、フォトリソグラフィプロセス（フォトレジストのパターニングおよびフォトレジストをマスクとしたエッチング等を含む）で行われ得る。スリットコート法やスクリーン印刷法を用いると、所定の領域にだけ配向膜を形成することができる。
【００６８】
次に、図４（ｂ）に示す様に、配向膜２２Ａを覆うように、疎水性を有する配向膜２２Ｂを形成する。配向膜２２Ｂは、例えば、基板の全面にわたって形成される。疎水性を有する配向膜２２Ｂは、例えば、フッ素系樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ポリオレフィン膜、またはポリスチレン膜で形成される。
【００６９】
フッ素系樹脂膜は、種々のフッ素系コーティング剤を用いて形成することができる。フッ素系コーティング剤は、例えば、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）系、フッ化エチレン・フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）系、変性パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）系、パーフルオロアモルファス樹脂系を用いることができる。シリコーン樹脂膜およびポリオレフィン膜も、種々のシリコーン系コーティング剤および種々のポリオレフィン系コーティング剤を用いて形成することができる。ポリスチレン膜は、ポリスチレンの溶液を用いて形成することができる。いずれも、公知の種々の方法（例えば、スピンコート法、ディップコート法、スピンコート法およびスクリーン印刷法）で形成される。
【００７０】
この後、図４（ｃ）に示す様に、配向膜２２Ａ上に存在する配向膜２２Ｂを選択的に除去する。この工程は、フォトリソグラフィプロセスで行うことができる。配向膜２２Ｂの除去は、例えば、Ｏ２ガスやＯ２を含む混合ガスを用いたアッシングによって行うことができる。このようにして、親水性表面Ｓｗ２および疎水性表面Ｓｒ２を有する配向層２２を得ることができる。
【００７１】
次に、図５（ａ）〜（ｄ）を参照する。
【００７２】
まず、図５（ａ）に示す様に、誘電体基板５１に支持された素子層ＥＬ２上に、親水性を有する配向膜２２Ａを形成する。配向膜２２Ａは、素子層ＥＬ２の全体（非送受信領域Ｒ２を含む）に形成される。
【００７３】
次に、図５（ｂ）に示す様に、配向膜２２Ａの送受信領域Ｒ１に対応する領域を覆うように、フォトレジスト層９２を形成する。
【００７４】
続いて、図５（ｃ）に示す様に、フォトレジスト層９２をマスクとして、例えば、プラズマ処理を行うことにより、配向膜２２Ａの、フォトレジスト層９２から露出されている表面を疎水化する。疎水化の表面改質は、例えばフッ素系ガスを含むガスを用いたプラズマ表面処理によって行われる。
【００７５】
その結果、図５（ｄ）に示す様に、親水性表面Ｓｗ２および疎水性表面Ｓｒ２を有する配向層２２を得ることができる。疎水性表面Ｓｒ２は、親水性の配向膜のうちの疎水性に改質された部分２２ｂによって構成されている。
【００７６】
次に、図６（ａ）〜（ｄ）を参照する。
【００７７】
まず、図６（ａ）に示す様に、誘電体基板５１に支持された素子層ＥＬ２上に、疎水性を有する配向膜２２Ｂを形成する。配向膜２２Ｂは、素子層ＥＬ２の全体（非送受信領域Ｒ２を含む）に形成される。
【００７８】
次に、図６（ｂ）に示す様に、配向膜２２Ｂの非送受信領域Ｒ２に対応する領域を覆うように、フォトレジスト層９４を形成する。
【００７９】
続いて、図６（ｃ）に示す様に、フォトレジスト層９４をマスクとして、例えば、プラズマ処理を行うことにより、配向膜２２Ｂの、フォトレジスト層９４から露出されている表面を親水化する。親水化の表面改質は、例えば酸素ガスを含むガスを用いたプラズマ表面処理によって行われる。
【００８０】
その結果、図６（ｄ）に示す様に、親水性表面Ｓｗ２および疎水性表面Ｓｒ２を有する配向層２２を得ることができる。親水性表面Ｓｗ２は、疎水性の配向膜のうちの親水性に改質された部分２２ａによって構成されている。
【００８１】
上述したように、親水性表面Ｓｗ１、Ｓｗ２および、疎水性表面Ｓｒ１および／またはＳｒ２を有する、ＴＦＴ基板およびスロット基板が得られる。
【００８２】
これらを用いて、以下、公知の方法で、液晶パネルが製造される。液晶層ＬＣは、例えば、以下のようにして形成される。
【００８３】
まず、上述のようにして得られたスロット基板２０１およびＴＦＴ基板１０１の一方の基板上に、例えばディスペンサを用いて、注入口となる部分に開口を有するパターンをシール材で描画する。ディスペンサによるシール材の描画に代えて、例えば、スクリーン印刷によって、所定のパターンにシール材を付与してもよい。その後、他の方の基板と重ね合わせ、所定の温度で、所定の時間加熱することによって、シール材を硬化する。シール材には、セルギャップを制御するための粒状のスペーサ（例えば樹脂ビーズ）が混入されており、スロット基板２０１とＴＦＴ基板１０１との間に液晶層ＬＣが形成されるギャップを保って、互いに接着、固定される。これにより、メインシール部が形成される。
【００８４】
その後、例えば、注入口から、液晶材料を真空注入法で注入する。その後、注入口を塞ぐように例えば熱硬化型の封止材を付与し、所定の温度で、所定の時間加熱することによって、封止材が硬化され、エンドシール部が形成される。真空注入法を用いる場合、このように、メインシール部とエンドシール部とで、液晶層ＬＣを包囲するシール部７３の全体が形成される。なお、滴下注入法を用いて液晶層ＬＣを形成してもよい。滴下注入法を用いる場合、メインシール部が液晶層ＬＣを包囲するように形成されるので、注入口およびエンドシール部は形成されない。
【００８５】
注入する液晶材料の量を調整することによって、気泡の量を調製することができる。また、真空注入法においては、液晶パネルの形状等に応じて、注入口の位置や数を調製することによって、液晶材料の流路を調整し、気泡が形成されやすい領域を決めることができる。
【００８６】
次に、図７〜図９を参照して、本発明の他の実施形態による走査アンテナが有する液晶パネルの構造を説明する。以下に説明する実施形態においては、液晶層の厚さ（セルギャップ）を制御することによって、気泡が形成される位置をさらに制御する。
【００８７】
走査アンテナ１０００は、例えば、国際公開第２０１７／０６５０８８号に記載されているように、複数の走査アンテナ部分をタイリングすることによって作製されてもよい。例えば、走査アンテナの液晶パネルを分割して作製することができる。走査アンテナの液晶パネルは、それぞれ、ＴＦＴ基板と、スロット基板と、これらの間に設けられた液晶層とを有している。空気層（あるいは他の誘電体層）５４および反射導電板６５は、複数の走査アンテナ部分に対して共通に設けられていてもよい。
【００８８】
図７（ａ）〜（ｃ）に、走査アンテナ１０００が備える液晶パネルのタイリング構造の例を示す。例えば、走査アンテナ１０００の液晶パネルは、図７（ａ）に示すように、４つの液晶パネル１００ａ１〜１００ａ４をタイリングすることによって作製してもよいし、図７（ｂ）に示すように、２つの液晶パネル１００ｂ１および１００ｂ２をタイリングすることによって作製してもよい。もちろん、図７（ｃ）に示すように、分割せずに液晶パネル１００ｆを作成してもよい。簡単のために、走査アンテナ部分が有する構成要素について、走査アンテナと同じ参照符号を付す。なお、図７（ａ）〜（ｃ）においては、簡単のために、スロット基板２０１の端とシール部Ｒｓとを区別せずに示しているが、スロット基板２０１の端はシール部ＲｓとＴＦＴ基板１０１の端との間にある。以降の図面でも簡単のために同様に示すことがある。
【００８９】
図８は、本発明の他の実施形態による走査アンテナの液晶パネルを４枚の液晶パネルをタイリングすることによって作製する際の１枚の液晶パネル１００Ａａの模式的な平面図である。
【００９０】
液晶パネル１００Ａａのシール部７３Ａａは、非送受信領域Ｒ２に、誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙が部分的に広い広ギャップ部７７を含む。すなわち、広ギャップ部７７における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙は、シール部７３Ａａの広ギャップ部７７以外の部分における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙よりも大きい。広ギャップ部７７における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙は、送受信領域Ｒ１における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙よりも大きい。例えば、シール部７３Ａａの広ギャップ部７７以外の部分は、送受信領域Ｒ１の液晶層ＬＣの厚さを規定する第１粒状スペーサを含み、広ギャップ部７７は、第１粒状スペーサよりも粒径の大きい第２粒状スペーサを含む。図８中、広ギャップ部７７は、シール部７３Ａａのうち太線で示す部分である。
【００９１】
また、図８中、シール部７３Ａａのうち送受信領域Ｒ１に設けられたシール部Ｒｓ１は点線で示している。広ギャップ部７７は、非送受信領域Ｒ２に設けられたシール部Ｒｓ２内に設けられている。図７（ａ）に示したように、液晶パネル１００Ａａは、１枚の走査アンテナをタイリングによって形成する４分の１パネルである。ここで、送受信領域Ｒ１と非送受信領域Ｒ２との境界線は、例えば、最も外側のアンテナ単位から２ｍｍ以上離れた点を含む線とすることができる。なお、図７（ｃ）に示した例のように、例えば、分割せずに走査アンテナの液晶パネルを形成する場合は、シール部（シール領域）は全て非送受信領域Ｒ２に設けられていることもある。このような場合は、シール部の全てが広ギャップ部を兼ねてもよい。
【００９２】
液晶材料が熱収縮した場合、熱収縮による液晶材料の体積の減少に柱状スペーサが追随しないことによって、気泡（低温気泡）が柱状スペーサの周辺に生じることがある。液晶パネルが異なるセルギャップを規定するスペーサを有すると、温度降下時に気泡が最初に生じるのは、最も大きいセルギャップを規定するスペーサの周辺である。従って、例えば、送受信領域Ｒ１の柱状スペーサが規定するセルギャップが、シール部が規定するセルギャップと同じまたはよりも大きいと、送受信領域Ｒ１の柱状スペーサの周辺に気泡が発生してしまう。液晶パネル１００Ａａにおいては、広ギャップ部７７における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙を、送受信領域Ｒ１における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙よりも大きくすることによって、気泡を広ギャップ部７７の周辺に優先的に発生させ、送受信領域Ｒ１の柱状スペーサの周辺に気泡が生じることを抑制することができる。これにより、アンテナ性能の低下が抑制される。
【００９３】
シール部７３Ａａ内での広ギャップ部７７の位置を選択することで、非送受信領域Ｒ２のなかでも送受信領域Ｒ１から遠い位置に低温気泡が形成されるように、制御することができる。シール部７３Ａａに広ギャップ部７７を形成する場合は、非送受信領域Ｒ２に設けられたシール部Ｒｓ２は、送受信領域Ｒ１から２ｍｍ以上離れた点を含むことが好ましい。
【００９４】
シール部７３Ａａ内での広ギャップ部７７の位置を選択することで、液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる気泡の位置も制御することができる。液晶層ＬＣを形成する工程において、気泡は、広ギャップ部７７に沿って形成され易い傾向にあるためである。
【００９５】
このように、液晶パネル１００Ａａを有する走査アンテナにおいては、高温時から低温時まで（液晶材料が熱膨張した場合および熱収縮した場合を含む）、アンテナ性能の低下を抑制することができる。例示するものに限られず、一般的に以下のような走査アンテナは、この効果を得ることができる；（１）液晶層を形成する工程において、液晶層（すなわち、ＴＦＴ基板とスロット基板との間、かつ、シール部に包囲された領域）に気泡を生じさせておき、かつ、（２）送受信領域Ｒ１における誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙（「第１間隙」ということがある。）よりも大きい誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙を規定するスペーサ構造体を、非送受信領域Ｒ２の、シール部内またはシール部に包囲された領域内に有すればよい。本明細書において、「スペーサ構造体」は、誘電体基板１と誘電体基板５１との間に含まれる導電層、絶縁層、および、スペーサ（柱状スペーサまたは粒状スペーサ等）を全て含む。送受信領域Ｒ１に配置された、第１間隙を規定するスペーサを第１スペーサ構造体ということがある。第１スペーサ構造体は柱状スペーサを含む。第１スペーサ構造体は、典型的には、パッチ電極１５とスロット電極５５との間の液晶層ＬＣの厚さを規定する柱状スペーサを含む。本発明の実施形態による走査アンテナは、シール部に包囲された領域のうちの非送受信領域Ｒ２に、第１スペーサ構造体よりも高い第２スペーサ構造体を有すればよい。第１間隙を規定する第１スペーサ構造体の高さを１とすると、第２スペーサ構造体の高さは、例えば１．１以上２．０以下であることが好ましい。第１スペーサ構造体の高さと第２スペーサ構造体の高さとの差は、例えば０．９μｍ以上３μｍ以下である。第２スペーサ構造体が第１スペーサ構造体に比べて高すぎると、送受信領域Ｒ１の液晶層ＬＣの厚さに影響を及ぼすおそれがある。
【００９６】
第２スペーサ構造体を第１スペーサ構造体よりも高くする方法は任意であってよい。例えば、粒状スペーサの粒径または柱状スペーサの高さを変えてもよい。例えば、第２スペーサ構造体は、第１スペーサ構造体が有する柱状スペーサ（例えばパッチ電極１５とスロット電極５５との間の液晶層ＬＣの厚さを規定する柱状スペーサ）よりも高いスペーサを含んでもよい。あるいは、ＴＦＴ基板およびスロット基板に含まれる導電層および絶縁層の積層構造を、第１スペーサ構造体と第２スペーサ構造体とで異ならせてもよい。例えば、導電層をパターニングすることによって、第１スペーサ構造体はその導電層を含まず、第２スペーサ構造体は含むようにしてもよい。あるいは、絶縁層に開口部を形成することによって、第１スペーサ構造体はその絶縁層を含まず、第２スペーサ構造体は含むようにしてもよい。または、ＴＦＴ基板およびスロット基板に含まれる導電層および絶縁層のいずれかの厚さを、第１スペーサ構造体と第２スペーサ構造体とで異ならせてもよい。上記のいずれかを複数組み合わせてももちろんよい。
【００９７】
液晶層は真空注入法で形成してもよいし、滴下注入法で形成してもよい。真空注入法を用いる場合は、例えば、ＴＦＴ基板とスロット基板との間、かつ、シール部に包囲された領域内に真空領域が存在する状態で、液晶材料の供給を止めればよい。滴下注入法を用いる場合は、例えば、シール部で包囲された領域の全てを満たすのに必要な体積よりも少ない量の液晶材料を滴下すればよい。
【００９８】
液晶層を形成する工程において、非送受信領域Ｒ２の液晶層ＬＣに気泡を生じさせることが好ましい。上述したように、液晶層ＬＣを形成する工程において、気泡は、広ギャップ部７７に沿って形成され易い傾向にあるので、広ギャップ部７７を送受信領域Ｒ１から遠い位置に配置することが好ましい。液晶材料を注入した後、液晶層の温度を例えば１２０℃以上（または例えばＴｎｉ点以上）に上昇させ、その後降温することによって、液晶層に形成された気泡の位置を制御してもよい。この場合、気泡の位置をより高い精度で制御することができる。すなわち、液晶層を加熱すると、上述したように、液晶材料の体積が増加することによって、気泡の体積が小さくなる。例えば気泡が消える程度にまで液晶層の温度を上昇させ、その後降温すると、上述したように、最も大きいセルギャップを規定するスペーサの周辺から気泡が生じ始める。つまり、気泡は広ギャップ部７７周辺に主に形成される。また、後述する追加シール部を設けることによって、非送受信領域Ｒ２の液晶層に気泡が生じやすいようにより高い精度で制御することができる。滴下注入法を用いる場合は、送受信領域Ｒ１に優先的に液晶材料を滴下してもよい。
【００９９】
図９（ａ）〜（ｄ）に、それぞれ、液晶パネル１００Ａａの変形例の液晶パネル１００Ａａ１〜１００Ａａ４の平面図を模式的に示す。液晶パネル１００Ａａ１〜１００Ａａ４は、それぞれ、広ギャップ部７７に代えて追加シール部７６Ａ〜７６Ｄ（総称して「追加シール部７６」ということがある。）を有する。追加シール部７６は、第１間隙よりも広い、誘電体基板１と誘電体基板５１との間隙を規定する。液晶パネル１００Ａａ１〜１００Ａａ４は、シール部７３Ａａで包囲された領域内の非送受信領域Ｒ２に追加シール部７６を有することによって、液晶層を形成する工程において、気泡を発生させる領域の位置をより高い精度で制御することができる。
【０１００】
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、シール部７３Ａａで包囲された領域が、追加シール部７６によって、送受信領域Ｒ１を包含するアクティブ領域Ｒａと、アクティブ領域Ｒａ以外のバッファ領域Ｒｂとに分けられることが好ましい。ただし、アクティブ領域Ｒａとバッファ領域Ｒｂとの間は完全には遮断されず、液晶材料はアクティブ領域Ｒａとバッファ領域Ｒｂとの間を移動することができる。追加シール部７６は、送受信領域Ｒ１から遠いことが好ましい。上述した広ギャップ部７７と同様の理由で、追加シール部７６の周辺には低温気泡が発生しやすいためである。
【０１０１】
例えば図９（ａ）および（ｂ）に示すように、追加シール部７６Ａおよび７６Ｂは、注入口７４ａから注入された液晶材料が、アクティブ領域Ｒａを通ってバッファ領域Ｒｂ内に充填されるように形成されている。このような追加シール部を有すると、液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる気泡の体積を制御しやすい。特に、図９（ｂ）に示す追加シール部７６Ｂのように、バッファ領域Ｒｂの入り口の幅Ｗｂを小さくすることによって、液晶材料がバッファ領域Ｒｂ内に充填される速度を遅くすることができる。これにより、液晶層ＬＣ内の気泡の体積を制御しやすい。例えば、液晶パネル間および／またはロット間で液晶注入速度にばらつきがあっても、容易に制御することができる。図９（ｂ）に示すように、バッファ領域Ｒｂは、幅Ｗｂが小さい領域が長く続くように形成されていることがさらに好ましい。幅Ｗｂは例えば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、例えば１０ｍｍ程度である。また、幅Ｗｂが略一定である領域の長さは例えば５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であってもよい。
【０１０２】
バッファ領域の入り口付近に、樹脂構造体（不図示）をさらに設けることによって、液晶材料がバッファ領域Ｒｂ内に充填される速度をさらに遅くすることもできる。樹脂構造体は、例えば紫外線硬化性樹脂を用いて、フォトリソグラフィプロセスで形成することができる。樹脂構造体は、例えば送受信領域に設けられた柱状スペーサと同じプロセスで形成することができる。樹脂構造物の底面積は、例えば柱状スペーサと同程度であってもよい。
【０１０３】
あるいは、図９（ｃ）に示すように、液晶材料がバッファ領域Ｒｂ内に２箇所の入り口から充填されるように、追加シール部７６Ｃを形成してもよい。２か所の入り口の幅Ｗｂ１およびＷｂ２は、同じであってもよいし異なってもよいが、それぞれ独立に、例えば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。
【０１０４】
図９（ｄ）に示すように、２つの追加シール部７６Ｄ１および７６Ｄ２によって、２つのバッファ領域Ｒｂ１およびＲｂ２が形成されてもよい。それぞれのバッファ領域の入り口の幅および幅が略一定である領域の長さは、それぞれ独立に、上記の好ましい範囲内であってもよい。
【０１０５】
追加シール部７６は、例えば、シール部７３Ａａが、送受信領域Ｒ１の液晶層ＬＣの厚さを規定する第１粒状スペーサを含むとき、第１粒状スペーサよりも粒径の大きい粒状スペーサ（例えば粒径３．５μｍ〜１０μｍであり、例えば粒径４μｍ）を含む。この場合、追加シール部７６が有するスペーサ構造体は、粒状スペーサを含む。なお、追加シール部７６が有するスペーサ構造体は、粒状スペーサに代えて柱状スペーサを有してもよい。
【０１０６】
追加シール部の形状および配置する位置は、図示するものに限られない。液晶材料の特性、走査アンテナの環境温度等によって、追加シール部の形状および配置する位置と、液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる気泡の体積とを、適宜調整することが好ましい。液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる気泡の体積が大きいと、液晶材料の体積変化（特に熱膨張時）による液晶層の厚さの変化を抑制する効果が大きくなるが、一方で、気泡が送受信領域Ｒ１に生じるおそれも大きくなる。液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる真空領域は、例えば、誘電体基板１または５１の法線方向から見たとき、シール部７３Ａａに包囲された領域内の面積の約５％〜２０％程度である。液晶層ＬＣを形成する工程において生じさせる気泡の体積は、高温（例えば１２０℃以上）になったときに真空領域が消えるように調整してもよい。この温度は、例えば、走査アンテナが設置される可能性がある環境温度（例えば２０℃〜７０℃）、液晶材料のＴｎｉ点、製造プロセス（例えば加熱処理）において液晶材料が達する温度等を考慮して決定すればよい。
【０１０７】
追加シール部７６が有するスペーサ構造体を高くすると（例えば追加シール部７６が有するスペーサ構造体が有する粒状スペーサの粒径を大きくすると）、形成される気泡の体積は大きくなると考えられる。送受信領域Ｒ１に気泡が形成されることを抑制するために、追加シール部７６と送受信領域Ｒ１との距離を適宜調整することが好ましい。追加シール部７６が有するスペーサ構造体の高さについても適宜調整することが好ましい。追加シール部７６が有するスペーサ構造体の高さと、送受信領域Ｒ１に設けられたスペーサ構造体の高さとの差は、例えば、５００ｎｍ〜５０００ｎｍである。
【０１０８】
追加シール部は、シール部で包囲された領域を、アクティブ領域とアクティブ領域以外のバッファ領域とに区切るものにも限られない。例えば、上記の樹脂構造物を複数並べたものであってもよい。誘電体基板１または５１の法線方向から見たとき、追加シール部はドット状であってもよい。
【０１０９】
図９（ａ）〜（ｄ）には、広ギャップ部に代えて追加シール部７６を有する変形例を示したが、本発明の実施形態による液晶パネルは、広ギャップ部に加えて上記の追加シール部７６を有してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明による実施形態は、例えば、移動体（例えば、船舶、航空機、自動車）に搭載される衛星通信や衛星放送用の走査アンテナおよびその製造に用いられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１        ：誘電体基板
１５      ：パッチ電極
１２、２２      ：配向層
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ    ：配向層の部分
２２Ａ、２２Ｂ    ：配向膜
５１      ：誘電体基板
５４      ：誘電体層（空気層）
５５      ：スロット電極
５７      ：スロット
６５      ：反射導電板
７０      ：給電装置
７２      ：給電ピン
７３      ：シール部
１００Ａ、１００Ｂ：      液晶パネル
１０１：  ＴＦＴ基板
２０１    ：スロット基板
３０１    ：導波路
１０００  ：走査アンテナ
ＢＢ      ：気泡
ＥＬ１、ＥＬ２    ：素子層
ＬＣ      ：液晶層
Ｒ１      ：送受信領域
Ｒ２      ：非送受信領域
Ｒｓ      ：シール領域
Ｓｒ          ：疎水性領域
Ｓｒ１、Ｓｒ２    ：疎水性表面
Ｓｗ      ：親水性領域
Ｓｗ１、Ｓｗ２    ：親水性表面
Ｕ        ：アンテナ単位、アンテナ単位領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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