(57)【要約】本発明の液晶セルは、複数のアンテナ単位が配列された液晶セルであって、  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及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記パッチ電極、及び隣り合った前記パッチ電極の間にある溝部を覆うように形成される第１配向膜と、を有するＴＦＴ基板と、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持された複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆うように形成される第２配向膜とを有するスロット基板と、前記パッチ電極及び前記スロット電極が互いに向かい合うように配された前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間で挟まれる液晶層とを備え、前記液晶層を構成する液晶材料のネマティック相の下限温度Ｔ１が−３２℃以下であり、かつ前記液晶材料のネマティック相の上限温度Ｔ２が１１０℃以上である。
2018173941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ単位が配列された液晶セルであって、
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及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記パッチ電極、及び隣り合った前記パッチ電極の間にある溝部を覆うように形成される第１配向膜と、を有するＴＦＴ基板と、
第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持された複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆うように形成される第２配向膜とを有するスロット基板と、
前記パッチ電極及び前記スロット電極が互いに向かい合うように配された前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間で挟まれる液晶層とを備え、
前記液晶層を構成する液晶材料のネマティック相の下限温度Ｔ１が−３２℃以下であり、かつ前記液晶材料のネマティック相の上限温度Ｔ２が１１０℃以上であることを特徴とする液晶セル。
【請求項２】
前記液晶層は、前記パッチ電極と前記スロット電極との間にある厚みが小さい第１領域と、前記溝部と前記スロット電極との間にある厚みが大きい第２領域と有し、
前記第１領域における前記液晶層の厚みｄと、前記第２領域における前記液晶層の厚みＤとの差（Ｄ−ｄ）が、０．２μｍ以上１０．０μｍ以下である請求項１に記載の液晶セル。
【請求項３】
前記液晶材料のネマティック相の温度幅が、１５０℃以上である請求項１又は請求項２に記載の液晶セル。
【請求項４】
前記液晶材料のネマティック相の温度幅が、１６０℃以上である請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項５】
前記液晶材料の誘電率異方性（Δε）の絶対値が、１５以上２５以下である請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項６】
前記液晶層は、前記パッチ電極と前記スロット電極との間にある厚みが小さい第１領域と、前記溝部と前記スロット電極との間にある厚みが大きい第２領域と有し、
前記第１領域における前記液晶層の厚みは、２．５μｍ以上５．５μｍ以下である請求項２から請求項５の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項７】
前記液晶材料は、イソチオシアネート基を有する液晶化合物を含む請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項８】
前記液晶化合物は、下記化学式（１）で示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物からなる請求項７に記載の液晶セル。
【化１】
2018173941.tif 000014
（上記化学式（１）において、ｎ１は１〜５の整数であり、フェニレン基中のＨは、Ｆ又はＣｌに置換されていてもよい。）
【請求項９】
前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、ポリイミド系樹脂からなる請求項１から請求項８の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項１０】
前記ポリイミド系樹脂のイミド化率は、４０％以上９５％以下である請求項９に記載の液晶セル。
【請求項１１】
前記液晶層は、前記パッチ電極と前記スロット電極との間にある厚みが小さい第１領域と、前記溝部と前記スロット電極との間にある厚みが大きい第２領域と有し、
前記第２領域の前記液晶層に接する前記第１配向膜の厚みは、前記第１領域の前記液晶層に接する前記第１配向膜の厚みに対して、２倍以上１０倍以下である請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の液晶セル。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の液晶セルと、
前記液晶セルの第２誘電体基板の外側の主面に、誘電体層を介して対向する形で配された反射導電板とを備える走査アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶セル、及び走査アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信、衛星放送等に利用されるアンテナは、ビーム方向を変更可能なビーム走査機能を必要とする。このような機能を有するアンテナとして、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（例えば、特許文献１〜４）。この種の走査アンテナは、一対の電極付き基板間で液晶層を挟んだ構成（つまり、走査アンテナ用の液晶セル）を備えている。なお、前記液晶セルの前記基板の液晶層側には、液晶化合物の配向方向を制御するための配向膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５３９９４９号公報
【特許文献２】特表２０１６−５１２４０８号公報
【特許文献３】特表２００９−５３８５６５号公報
【特許文献４】国際公開第２０１５／１２６５５０号
【０００４】
（発明が解決しようとする課題）
走査アンテナでは、ギガヘルツ帯で十分なレベルの誘電率異方性（Δε）を有する液晶材料が必要とされる。そのため、走査アンテナ用の液晶材料としては、高い誘電率異方性を備えたイソチオシアネート基含有液晶化合物の使用が、実質的に必要不可欠の状態となっている。イソチオシアネート基は、極性が比較的高く、相対的に親水性である。【０００５】
一方、液晶層と接触する配向膜は、主としてポリイミドからなる。ポリイミドは、相対的に疎水性であり、液晶層と配向膜の親和性は低いと言える。液晶層を構成する液晶材料中には、視認できないものの潜在的に気体成分が含まれている。このような気体成分（潜在気泡）は、互いに親和性の低い液晶層と配向膜との界面に集まり易い。【０００６】
走査アンテナ用の液晶セルでは、アンテナ特性を確保等する目的で、電極の厚みが大きく設定されるため（例えば、電極の厚みが１．５μｍ以上）、電極構造の凹凸が大きくなる。そのため、液晶セル内において、液晶層側に最も突出した部分と、最も窪んだ部分との差（ギャップ差）が大きくなる（例えば、差が約１．５μｍ以上）。このような液晶セル内では、配向膜に接する液晶材料の割合が相対的に高く、配向膜の影響を受け易い液晶層の領域（つまり、液晶層の厚みが小さい領域）と、配向膜に接する液晶材料の割合が相対的に低く、配向膜の影響を受け難い液晶層の領域（つまり、液晶層の厚みが大きい領域）とが形成される。【０００７】
液晶層中に存在する潜在気泡は、視認できないものの、配向膜に接する液晶材料の割合が相対的に高い領域（液晶層の厚みが小さい領域）の液晶層と配向膜との界面に特に集まり易い。【０００８】
このような液晶セルに対して、低温−高温サイクル試験（例えば、低温：−４０℃、高温：９０℃）を行うと、低温時に、液晶材料が固化し易くなることで液晶層が潜在気泡を吐き出し易くなり、また、高温時に、潜在気泡を構成する気体成分（気体分子）が膨張することになる。低温と高温とが交互に繰り返される環境下では、液晶層から吐き出された潜在気泡（気体分子）が、液晶層の厚みが小さい領域付近において、膨張により巨大化して、視認できる程度の気泡が発生する。このような液晶セル中の気泡は、走査アンテナの正常な作動を妨げる虞があり、問題となっている。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、気泡の発生が抑制された走査アンテナ用の液晶セル、及びそれを用いた走査アンテナを提供することである。
【００１０】
（課題を解決するための手段）
本発明に係る液晶セルは、複数のアンテナ単位が配列された液晶セルであって、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及び前記ＴＦＴに電気的に接続された複数のパッチ電極と、前記パッチ電極、及び隣り合った前記パッチ電極の間にある溝部を覆うように形成される第１配向膜と、を有するＴＦＴ基板と、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板に支持された複数のスロットを含むスロット電極と、前記スロット電極を覆うように形成される第２配向膜とを有するスロット基板と、前記パッチ電極及び前記スロット電極が互いに向かい合うように配された前記ＴＦＴ基板と前記スロット基板との間で挟まれる液晶層とを備え、前記液晶層を構成する液晶材料のネマティック相の下限温度Ｔ１が−３２℃以下であり、かつ前記液晶材料のネマティック相の上限温度Ｔ２が１１０℃以上であることを特徴とする。
【００１１】
前記液晶セルにおいて、前記液晶層は、前記パッチ電極と前記スロット電極との間にある厚みが小さい第１領域と、前記溝部と前記スロット電極との間にある厚みが大きい第２領域と有し、前記第１領域における前記液晶層の厚みｄと、前記第２領域における前記液晶層の厚みＤとの差（Ｄ−ｄ）が、０．２μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
前記液晶セルにおいて、前記液晶材料のネマティック相の温度幅が、１５０℃以上であることが好ましい。
【００１３】
前記液晶セルにおいて、前記液晶材料のネマティック相の温度幅が、１６０℃以上であることが好ましい。
【００１４】
前記液晶セルにおいて、前記液晶材料の誘電率異方性（Δε）の絶対値が、１５以上２５以下であることが好ましい。
【００１５】
前記液晶セルにおいて、前記第１領域における前記液晶層の厚みは、２．５μｍ以上５．５μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
前記液晶セルにおいて、前記液晶材料は、イソチオシアネート基を有する液晶化合物を含むことが好ましい。
【００１７】
前記液晶セルにおいて、前記液晶化合物は、下記化学式（１）で示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物からなることが好ましい。
【化１】
2018173941.tif 000003
【００１８】
上記化学式（１）において、ｎ１は１〜５の整数であり、フェニレン基中のＨは、Ｆ又はＣｌに置換されていてもよい。
【００１９】
前記液晶セルにおいて、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、ポリイミド系樹脂からなることが好ましい。
【００２０】
前記液晶セルにおいて、前記ポリイミド系樹脂のイミド化率は、４０％以上９５％以下であることが好ましい。
【００２１】
前記液晶セルにおいて、前記第２領域の前記液晶層に接する前記第１配向膜の厚みは、前記第１領域の前記液晶層に接する前記第１配向膜の厚みに対して、２倍以上１０倍以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る走査アンテナは、前記液晶セルにおいて、前記何れか一項に記載の液晶セルと、前記液晶セルの第２誘電体基板の外側の主面に、誘電体層を介して対向する形で配された反射導電板とを備える。
【００２３】
（発明の効果）
本発明によれば、気泡の発生が抑制された走査アンテナ用の液晶セル、及びそれを用いた走査アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る走査アンテナの一部を模式的に表した断面図
【図２】走査アンテナが備えるＴＦＴ基板を模式的に表した平面図
【図３】走査アンテナが備えるスロット基板を模式的に表した平面図
【図４】ＴＦＴ基板のアンテナ単位領域を模式的に表した断面図
【図５】ＴＦＴ基板のアンテナ単位領域を模式的に表した平面図
【図６】スロット基板のアンテナ単位領域を模式的に表した断面図
【図７】走査アンテナのアンテナ単位を構成するＴＦＴ基板、液晶層及びスロット基板を模式的に表した断面図
【図８】液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【図９】真空注入法により液晶材料が注入された液晶セルの注入口部及び封止部付近を模式的に表した拡大図
【図１０】液晶セルの構成を模式的に表した拡大断面図
【図１１】実施例１の液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【図１２】比較例１の液晶セルに、低温環境下で気泡が発生した状態を模式的に表した断面図
【図１３】比較例１の液晶セルで、気泡が高温環境下で膨張、凝集した状態を模式的に表した断面図
【図１４】実施例５の液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【図１５】実施例６の液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【図１６】実施例１６の液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【図１７】実施例２０の液晶セルの構成を模式的に表した断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔実施形態１〕
（走査アンテナの基本構造）
走査アンテナは、ビーム方向を変更可能なビーム走査機能を備えており、液晶材料の大きな誘電率Ｍ（εＭ）の異方性（複屈折率）を利用した複数のアンテナ単位を備えた構造を有する。走査アンテナは、各アンテナ単位の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）を変化させることで、静電容量の異なる複数のアンテナ単位で２次元的なパターンを形成する。なお、液晶材料の誘電率は周波数分散を有するため、本明細書では、マイクロ波の周波数帯における誘電率を、特に「誘電率Ｍ（εＭ）」と表記する。
【００２６】
走査アンテナから出射される、又は走査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、静電容量の異なる複数の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、走査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。
【００２７】
ここで、本発明の一実施形態に係る走査アンテナの基本構造を、図１等を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１に係る走査アンテナ１０００の一部を模式的に表した断面図である。本実施形態の走査アンテナ１０００は、スロット５７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。図１には、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から半径方向に沿った断面の一部が模式的に示されている。なお、他の実施形態では、スロットの配列が公知の種々の配列（例えば、螺旋状、マトリクス状）であってもよい。
【００２８】
走査アンテナ１０００は、主として、ＴＦＴ基板１０１（第１基板の一例）と、スロット基板２０１（第２基板の一例）と、これらの間に配される液晶層ＬＣと、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構成となっている。ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１は、液晶層ＬＣを挟んで互いに対向する形で配置されている。
【００２９】
ＴＦＴ基板１０１（第１基板の一例）は、ガラス基板等の誘電体基板（第１誘電体基板の一例）１と、誘電体基板１の液晶層ＬＣ側に形成された複数のパッチ電極１５及び複数のＴＦＴ（thin film transistor）１０と、液晶層ＬＣ側の最表面に形成された配向膜（第１配向膜の一例）ＯＭ１とを備えている。各ＴＦＴ１０には、図１で図示されないゲートバスライン及びソースバスラインが接続されている。
【００３０】
スロット基板２０１（第２基板の一例）は、ガラス基板等の誘電体基板（第２誘電体基板の一例）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、液晶層ＬＣ側の最表面に形成された配向膜（第２配向膜の一例）ＯＭ２とを備えている。スロット電極５５は、複数のスロット５７を備えている。なお、誘電体基板５１の液晶層ＬＣ側の面を、第１主面と称し、その反対側の面を、第２主面と称する。
【００３１】
ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に使用される誘電体基板１，５１としては、マイクロ波に対する誘電損失が小さいことが好ましく、ガラス基板以外にプラスチック基板を利用することができる。誘電体基板１，５１の厚みは、特に制限はないが、例えば、４００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。なお、誘電体基板１，５１の厚みの下限は、特に制限はなく、製造プロセス等において耐え得る強度を備えるものであればよい。
【００３２】
反射導電板６５は、スロット基板２０１に対して空気層５４を介して対向する形で配されている。つまり、反射導電板６５は、スロット基板２０１の誘電体基板（第２誘電体基板の一例）５１の第２主面に空気層（誘電体層）５４を介して対向する形で配されている。なお、他の実施形態においては、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等のフッ素樹脂）で形成される層を用いてもよい。本実施形態の走査アンテナ１０００において、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及び空気層５４が導波路３０１として機能する。
【００３３】
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（以下、「スロット電極単位５７Ｕ」と称する場合がある）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。各々のアンテナ単位Ｕにおいて、１つの島状のパッチ電極１５が、１つの孔状のスロット５７（スロット電極単位５７Ｕ）と対向するように液晶層ＬＣを介して対向しており、それぞれ液晶容量が構成される。本実施形態の走査アンテナ１０００では、複数のアンテナ単位Ｕが同心円状に配列されている。なお、アンテナ単位Ｕは、液晶容量と電気的に並列に接続された補助容量を備えている。
【００３４】
スロット電極５５は、各スロット電極単位５７Ｕにおいてアンテナ単位Ｕを構成すると共に、導波路３０１の壁としても機能する。そのためスロット電極５５には、マイクロ波の透過を抑制する機能が必要であり、比較的厚みのある金属層から構成される。このような金属層としては、例えば、Ｃｕ層、Ａｌ層等が挙げられる。例えば、１０ＧＨｚのマイクロ波を１／１５０まで低減するためには、Ｃｕ層の厚みは３．３μｍ以上に設定され、Ａｌ層の厚みは４．０μｍ以上に設定される。また、３０ＧＨｚのマイクロ波を１／１５０まで低減するためには、Ｃｕ層の厚みは１．９μｍ以上に設定され、Ａｌ層の厚みは２．３μｍ以上に設定される。スロット電極５５を構成する金属層の厚みの上限については、特に制限はないものの、配向膜ＯＭ２の形成を考慮すると、薄ければ薄い方が好ましいと言える。なお、金属層として、Ｃｕ層を用いると、Ａｌ層よりも薄くできるという利点を有する。スロット電極５５の形成方法としては、従来の液晶表示装置の技術で利用される薄膜堆積法や、金属箔（例えば、Ｃｕ箔、Ａｌ箔）を基板上に貼り付ける等の他の方法が用いられてもよい。スロット電極５５の厚みは、例えば、１．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以上５μｍに設定される。また、薄膜堆積法を用いて金属層を形成する場合、スロット電極５５の厚みは例えば、５μｍ以下に設定される。反射導電板６５は、例えば厚みが数ｍｍのアルミニウム板、銅板等を用いることができる。
【００３５】
パッチ電極１５は、スロット電極５５のように導波路３０１を構成するものではないため、本発明の目的を損なわない限り、スロット電極５５よりも厚みの小さい金属層によって構成されてもよい。なお、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。量産性等の観点からは、Ｃｕ層よりもＡｌ層を用いることが好ましい。パッチ電極１５の厚みは、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。
【００３６】
アンテナ単位Ｕの配列ピッチは、特許文献１に記載されているように、マイクロ波の波長をλとすると、例えば、λ／４以下、及び／又はλ／５以下に設定される。波長λは、例えば２５ｍｍであり、その場合の配列ピッチは、例えば、６．２５ｍｍ以下、及び／又は５ｍｍ以下に設定される。
【００３７】
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１５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ＬＣとしては、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、またｔａｎδＭ（マイクロ波に対する誘電正接）は小さいことが好ましい。
【００３８】
液晶材料の誘電率は一般的に周波数分散を有するものの、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。そのため、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。液晶層ＬＣの厚みは、例えば、１μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは、２μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以上５．５μｍ以下に設定される。なお、ここでの液晶層ＬＣの厚みは、スロット電極５５とパッチ電極１５との間にある液晶層ＬＣの厚み（後述する第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣの厚み）である。
【００３９】
図２は、走査アンテナ１０００が備えるＴＦＴ基板１０１を模式的に表した平面図であり、図３は、走査アンテナ１０００が備えるスロット基板２０１を模式的に表した平面図である。なお、アンテナ単位Ｕに対応するＴＦＴ基板１０１の領域、及びスロット基板２０１の領域を、説明の便宜上、共に「アンテナ単位領域」と称し、アンテナ単位と同じ参照符号を、それらの参照符号とする。また、図２及び図３に示されるように、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板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Ｕによって画定される領域を「送受信領域Ｒ１」と称し、送受信領域Ｒ１以外の領域を「非送受信領域Ｒ２」と称する。非送受信領域Ｒ２には、端子部、駆動回路等が配設されている。
【００４０】
送受信領域Ｒ１は、平面視した際、円環状をなしている。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の周縁に配される第２非送受信領域Ｒ２ｂとを含んでいる。送受信領域Ｒ１の外径は、例えば２００ｍｍ以上１，５００ｍｍ以下であり、通信量等に応じて適宜、設定される。
【００４１】
ＴＦＴ基板１０１の送受信領域Ｒ１には、誘導体基板１に支持された複数のゲートバスラインＧＬ及び複数のソースバスラインＳＬが設けられており、これらの配線を利用して各アンテナ単位領域Ｕの駆動が制御される。各々のアンテナ単位領域Ｕは、ＴＦＴ１０と、ＴＦＴ１０に電気的に接続されたパッチ電極１５とを含んでいる。ＴＦＴ１０のソース電極はソースバスラインＳＬに電気的に接続され、ゲート電極はゲートバスラインＧＬに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ１０のドレイン電極は、パッチ電極１５と電気的に接続されている。
【００４２】
非送受信領域Ｒ２（第１非送受信領域Ｒ２ａ、第２非送受信領域Ｒ２ｂ）には、送受信領域Ｒ１を取り囲むようにシール材（不図示）が形成されたシール領域Ｒｓが配設されている。シール材は、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１を互いに接着させると共に、これらの基板１０１，２０１間で液晶材料（液晶層ＬＣ）を封止する機能等を有する。
【００４３】
非送受信領域Ｒ２のうち、シール領域Ｒ２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及びソースドライバＳＤが配設されている。各々のゲートバスラインＧＬは、ゲート端子部ＧＴを介してゲートドライバＧＤに接続されており、また、各々のソースバスラインＳＬ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、本実施形態では、ソースドライバＳＤ及びゲートドライバＧＤの双方が、ＴＦＴ基板１０１の誘電体基板１上に形成されているが、これらのドライバの一方又は双方は、スロット基板２０１の誘電体基板５１上に形成されてもよい。
【００４４】
また、非送受信領域Ｒ２には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と電気的に接続されている。本実施形態では、第１非送受信領域Ｒ２ａ及び第２非送受信領域Ｒ２ｂの双方に、トランスファー端子部ＰＴが配設されている。他の実施形態においては、何れか一方の領域のみにトランスファー端子部ＰＴが配設される構成であってもよい。また、本実施形態の場合、トランスファー端子部ＰＴは、シール領域Ｒｓ内に配設されている。そのため、シール材として、導電性粒子（導電性ビーズ）を含有する導電性樹脂が用いられる。
【００４５】
図３に示されるように、スロット基板２０１では、誘電体基板５１上にスロット電極５５が、送受信領域Ｒ１及び非送受信領域Ｒ２に亘って形成されている。なお、図３には、液晶層ＬＣ側から見たスロット基板２０１の表面が示されており、説明の便宜上、最表面に形成されている配向膜ＯＭ２が取り除かれている。
【００４６】
スロット基板２０１の送受信領域Ｒ１において、スロット電極５５には複数のスロット５７が配設されている。これらのスロット５７は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕにそれぞれ１つずつ割り当てられている。本実施形態の場合、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が同心円状に配置されている。このような一対のスロット５７を有するため、走査アンテナ１０００は、円偏波を送受信することができる。
【００４７】
スロット基板２０１における非送受信領域Ｒ２には、スロット電極５５の端子部ＩＴが複数設けられている。端子部ＩＴは、ＴＦＴ基板１０１のトランスファー端子部ＰＴと電気的に接続される。本実施形態の場合、端子部ＩＴは、シール領域Ｒｓ内に配設されており、上述したように、導電性粒子（導電性ビーズ）を含む導電性樹脂からな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。
【００４８】
また、第１非送受信領域Ｒ２ａには、スロット５７がなす同心円の中心に配置する形で、給電ピン７２が設けられている。この給電ピン７２によって、スロット電極５５、反射導電板６５及び誘電体基板５１で構成された導波路３０１にマイクロ波が供給される。なお、給電ピン７２は、給電装置７０に接続されている。なお、給電方式としては、直結給電方式及び電磁結合方式の何れであってもよく、公知の給電構造を採用することができる。
【００４９】
以下、ＴＦＴ基板１０１、スロット基板２０１及び導波路３０１について、詳細に説明する。
【００５０】
（ＴＦＴ基板１０１の構造）
図４は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図であり、図５は、ＴＦＴ基板１０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した平面図である。図４及び図５には、それぞれ送受信領域Ｒ１の一部の断面構成が示されている。
【００５１】
ＴＦＴ基板１０１の各々のアンテナ単位領域Ｕは、誘電体基板（第１誘電体基板）１と、誘電体基板１に支持されたＴＦＴ１０と、ＴＦＴ１０を覆う第１絶縁層１１と、第１絶縁層１１上に形成されＴＦＴ１０に電気的に接続されたパッチ電極１５と、パッチ電極１５を覆う第２絶縁層１７と、第２絶縁層１７を覆う配向膜ＯＭ１とをそれぞれ備えている。
【００５２】
ＴＦＴ１０は、ゲート電極３、島状の半導体層５、ゲート電極３と半導体層５との間に配されるゲート絶縁層４、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄを備える。本実施形態のＴＦＴ１０は、ボトムゲート構造を有するチャネルエッチ型である。なお、他の実施形態においては、他の構造のＴＦＴであってもよい。
【００５３】
ゲート電極３は、ゲートバスラインＧＬに電気的に接続されており、ゲートバスラインＧＬから走査信号が供給される。ソース電極７Ｓは、ソースバスラインＳＬに電気的に接続されており、ソースバスラインＳＬからデータ信号が供給される。ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬは、同じ導電膜（ゲート用導電膜）から形成されてもよい。また、ソース電極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄ及びソースバスラインＳＬは同じ導電膜（ソース用導電膜）から形成されてもよい。ゲート用導電膜及びソース用導電膜は、例えば、金属膜からなる。なお、ゲート用導電膜を用いて形成された層を「ゲートメタル層」と称し、ソース用導電膜を用いて形成された層を「ソースメタル層」と称する場合がある。
【００５４】
半導体層５は、ゲート絶縁層４を介してゲート電極３と重なるように配置されている。図４に示されるように、半導体層５上に、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄが形成されている。ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄは、それぞれ、半導体層５のうちチャネルが形成される領域（チャネル領域）の両側に対峙する形で配置されている。本実施形態の場合、半導体層５は真性アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）層かなり、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄはｎ+型アモルファスシリコン（ｎ+−ａ−Ｓｉ）層からなる。なお、他の実施形態においては、半導体層５を、ポリシリコン層、酸化物半導体層等から構成してもよい。
【００５５】
ソース電極７Ｓは、ソースコンタクト層６Ｓに接するように設けられ、ソースコンタクト層６Ｓを介して半導体層５に接続されている。ドレイン電極７Ｄは、ドレインコンタクト層６Ｄに接するように設けられ、ドレインコンタクト層６Ｄを介して半導体層５に接続されている。
【００５６】
第１絶縁層１１は、ＴＦＴ１０のドレイン電極７Ｄに達するコンタクトホールＣＨ１を備えている。
【００５７】
パッチ電極１５は、第１絶縁層１１上及びコンタクトホールＣＨ１内に設けられており、コンタクトホールＣＨ１内でドレイン電極７Ｄと接している。パッチ電極１５は、主として、金属層から構成される。なお、パッチ電極１５は、金属層のみから形成された金属電極であってもよい。パッチ電極１５の材料は、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄと同じであってもよい。パッチ電極１５における金属層の厚み（パッチ電極１５が金属電極の場合は、パッチ電極１５の厚み）は、ソース電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの厚みと同じであってもよいが、それらよりも大きい方が好ましい。パッチ電極１５の厚みが大きいと、電磁波の透過率が低く抑えられ、パッチ電極のシート抵抗が低減し、パッチ電極内の自由電子の振動が熱に変わるロスが低減する。
【００５８】
また、ゲートバスラインＧＬと同じ導電膜を用いて、ＣＳバスラインＣＬが設けられてもよい。ＣＳバスラインＣＬは、ゲート絶縁層４を介してドレイン電極７Ｄ（又はドレイン電極７Ｄの延長部分）と重なるように配置され、ゲート絶縁層４を誘電体層とする補助容量ＣＳを構成してもよい。
【００５９】
本実施形態では、ソースメタル層とは異なる層内にパッチ電極１５が形成されている。そのため、ソースメタル層の厚みとパッチ電極１５の厚みとを互いに独立して制御できる構成となっている。
【００６０】
パッチ電極１５は、主層としてＣｕ層又はＡｌ層を含んでもよい。走査アンテナの性能はパッチ電極１５の電気抵抗と相関があり、主層の厚みは、所望の抵抗が得られるように設定される。パッチ電極１５は、電子の振動を阻害しない程度に低抵抗であることが好ましい。パッチ電極１５の厚みは、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。なお、アンテナ特性の向上等の観点より、パッチ電極１５の厚みは、１．５μｍ以上が好ましい。
【００６１】
配向膜ＯＭ１は、ポリイミド系樹脂からなる。配向膜ＯＭ１の詳細は後述する。
【００６２】
ＴＦＴ基板１０１は、例えば、以下に示される方法で製造される。先ず、誘電体基板１を用意する。誘導体基板１としては、例えば、ガラス基板、耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。そのような誘電体基板１上に、ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬを含むゲートメタル層を形成する。
【００６３】
ゲート電極３は、ゲートバスラインＧＬと一体的に形成され得る。ここでは、誘電体基板１上に、スパッタ法等によって、ゲート用導電膜（厚み：例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）を形成する。次いで、ゲート用導電膜をパターニングすることによって、ゲート電極３及びゲートバスラインＧＬが形成される。ゲート用導電膜の材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ゲート用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば２００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜を形成する。
【００６４】
次いで、ゲートメタル層を覆うようにゲート絶縁層４を形成する。ゲート絶縁層４は、ＣＶＤ法等によって形成され得る。ゲート絶縁層４としては、酸化珪素（ＳｉＯ２）層、 窒化珪素（ＳｉＮｘ）層、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）層、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）層等を適宜用いることができる。ゲート絶縁層４は積層構造を有していてもよい。ここでは、ゲート絶縁層４として、ＳｉＮｘ層（厚み：例えば４１０ｎｍ）を形成する。
【００６５】
次いで、ゲート絶縁層４上に半導体層５及びコンタクト層を形成する。ここでは、真性アモルファスシリコン膜（厚み：例えば１２５ｎｍ）及びｎ+型アモルファスシリコン膜（厚み：例えば６５ｎｍ）をこの順で形成し、パターニングすることにより、島状の半導体層５及びコンタクト層を得る。なお、半導体層５に用いる半導体膜はアモルファスシリコン膜に限定されない。例えば、半導体層５として酸化物半導体層を形成してもよい。この場合には、半導体層５とソース・ドレイン電極との間にコンタクト層を設けなくてもよい。
【００６６】
次いで、ゲート絶縁層４上及びコンタクト層上にソース用導電膜（厚み：例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）を形成し、これをパターニングすることによって、ソース電極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄ及びソースバスラインＳＬを含むソースメタル層を形成する。このとき、コンタクト層もエッチングされ、互いに分離されたソースコンタクト層６Ｓとドレインコンタクト層６Ｄとが形成される。
【００６７】
ソース用導電膜の材料は特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属またはその合金、若しくはその金属窒化物を含む膜を適宜用いることができる。ここでは、ソース用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば３０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば２００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜を形成する。
【００６８】
ここでは、例えば、スパッタ法でソース用導電膜を形成し、ウェットエッチングによりソース用導電膜のパターニング（ソース・ドレイン分離）を行う。この後、例えばドライエッチングにより、コンタクト層のうち、半導体層５のチャネル領域となる領域上に位置する部分を除去してギャップ部を形成し、ソースコンタクト層６Ｓ及びドレインコンタクト層６Ｄとに分離する。このとき、ギャップ部において、半導体層５の表面近傍もエッチングされる（オーバーエッチング）。
【００６９】
次に、ＴＦＴ１０を覆うように第１絶縁層１１を形成する。この例では、第１絶縁層１１は、半導体層５のチャネル領域と接するように配置される。また、公知のフォトリソグラフィ技術により、第１絶縁層１１に、ドレイン電極７Ｄに達するコンタクトホールＣＨ１を形成する。
【００７０】
第１絶縁層１１は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等の無機絶縁層であってもよい。ここでは、第１絶縁層１１として、例えばＣＶＤ法により、厚みが例えば３３０ｎｍのＳｉＮｘ層を形成する。
【００７１】
次いで、第１絶縁層１１上及びコンタクトホールＣＨ１内にパッチ用導電膜を形成し、これをパターニングする。これにより、送受信領域Ｒ１にパッチ電極１５を形成する。なお、非送受信領域Ｒ２には、パッチ電極１５と同じ導電膜（パッチ用導電膜）からなるパッチ接続部を形成する。パッチ電極１５は、コンタクトホールＣＨ１内でドレイン電極７Ｄと接する。
【００７２】
パッチ用導電膜の材料としては、ゲート用導電膜又はソース用導電膜と同様の材料が用いられ得る。ただし、パッチ用導電膜は、ゲート用導電膜及びソース用導電膜よりも厚くなるように設定されることがこのましい。
【００７３】
ここでは、パッチ用導電膜として、ＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）、Ａｌ（厚み：例えば１０００ｎｍ）及びＭｏＮ（厚み：例えば５０ｎｍ）をこの順で積層した積層膜（ＭｏＮ／Ａｌ／ＭｏＮ）を形成する。
【００７４】
次いで、パッチ電極１５及び第１絶縁層１１上に第２絶縁層（厚み：例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下）１７を形成する。第２絶縁層１７としては、特に限定されず、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等を適宜用いることができる。ここでは、第２絶縁層１７として、例えば厚さ２００ｎｍのＳｉＮｘ層を形成する。
【００７５】
この後、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、無機絶縁膜（第２絶縁層１７、第１絶縁層１１及びゲート絶縁層４）を一括してエッチングする。エッチングでは、パッチ電極１５、ソースバスラインＳＬ及びゲートバスラインＧＬはエッチストップとして機能する。これにより、第２絶縁層１７、第１絶縁層１１及びゲート絶縁層４にゲートバスラインＧＬに達する第２のコンタクトホールが形成され、第２絶縁層１７及び第１絶縁層１１に、ソースバスラインＳＬに達する第３のコンタクトホールが形成される。また、第２絶縁層１７に、上述したパッチ接続部に達する第４のコンタクトホールが形成される。
【００７６】
次に、第２絶縁層１７上、第２のコンタクトホール、第３のコンタクトホール、第４のコンタクトホール内に、例えばスパッタ法により導電膜（厚み：５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下）を形成する。導電膜として、例えばＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）膜、ＩＺＯ膜、ＺｎＯ膜（酸化亜鉛膜）等の透明導電膜を用いることができる。ここでは、導電膜として、厚みが例えば１００ｎｍのＩＴＯ膜を用いる。
【００７７】
次いで、上記透明導電膜をパターニングすることにより、ゲート端子用上部接続部、ソース端子用上部接続部及びトランスファー端子用上部接続部を形成する。ゲート端子用上部接続部、ソース端子用上部接続部及びトランスファー端子用上部接続部は、各端子部で露出した電極又は配線を保護するために用いられる。このようにして、ゲート端子部ＧＴ、ソース端子部ＳＴ及びトランスファー端子部ＰＴが得られる。
【００７８】
次いで、第２絶縁膜１７等を覆う形で、配向膜ＯＭ１が形成される。配向膜ＯＭ１の詳細は後述する。このようにして、ＴＦＴ基板１０１を製造することがでる。
【００７９】
（スロット基板２０１の構造）
次いで、スロット基板２０１の構造をより具体的に説明する。図６は、スロット基板２０１のアンテナ単位領域Ｕを模式的に表した断面図である。
【００８０】
スロット基板２０１は、主として、誘電体基板（第２誘電体基板）５１と、誘電体基板５１の一方の板面（液晶層側を向く板面、ＴＦＴ基板１０１側を向く板面）５１ａ上に形成されたスロット電極５５と、スロット電極５５を覆う第３絶縁層５８と、第３絶縁層５８を覆う配向膜ＯＭ２とを備える。
【００８１】
スロット基板２０１の送受信領域Ｒ１において、スロット電極５５には複数のスロット５７が形成されている（図２参照）。スロット５７はスロット電極５５を貫通する開口（溝部）である。この例では、各アンテナ単位領域Ｕに１個のスロット５７が割り当てられている。
【００８２】
スロット電極５５は、Ｃｕ層、Ａｌ層等の主層５５Ｍを含んでいる。スロット電極５５は、主層５５Ｍと、それを挟むように配置された上層５５Ｕ及び下層５５Ｌとを含む積層構造を有していてもよい。主層５５Ｍの厚みは、材料に応じて表皮効果を考慮して設定され、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。主層５５Ｍの厚みは、典型的には上層５５Ｕ及び下層５５Ｌの厚さよりも大きく設定される。
【００８３】
この例では、主層５５ＭはＣｕ層からなり、上層５５Ｕ及び下層５５ＬはＴｉ層からなる。主層５５Ｍと誘電体基板５１との間に下層５５Ｌを配置することにより、スロット電極５５と誘電体基板５１との密着性を向上させることができる。また、上層５５Ｕを設けることにより、主層５５Ｍ（例えばＣｕ層）の腐食を抑制できる。
【００８４】
第３絶縁層５８は、スロット電極５５上及びスロット５７内に形成されている。第３絶縁層５２の材料としては、特に限定されないが、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪 素（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ；ｘ＞ｙ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ；ｘ＞ｙ）膜等が適宜用いられる。
【００８５】
配向膜ＯＭ２は、ＴＦＴ基板１０１の配向膜ＯＭ１と同様、ポリイミド系樹脂からなる。配向膜ＯＭ２の詳細は後述する。
【００８６】
なお、スロット基板２０１の非送受信領域Ｒ２には、端子部ＩＴが設けられている（図３参照）。端子部ＩＴは、スロット電極５５の一部と、スロット電極５５の一部を覆う第３絶縁層５８と、上部接続部とを備える。第３絶縁層５８は、スロット電極５５の一部に達する開口（コンタクトホール）を有している。上部接続部は、前記開口内でスロット電極５５の一部に接している。本実施形態において、端子部ＩＴは、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜等の導電層からなり、シール領域Ｒｓ内に配置され、導電性粒子（例えばＡｕビーズ等の導電性ビーズ）を含有するシール樹脂によって、ＴＦＴ基板１０１におけるトランスファー端子部ＰＴと接続される。
【００８７】
スロット基板２０１は、例えば、以下に示される方法で製造される。先ず、誘電体基板５１を用意する。誘電体基板５１としては、ガラス基板、樹脂基板等の電磁波に対する透過率の高い（誘電率εＭ及び誘電損失ｔａｎδＭが小さい）基板を用いることができる。誘電体基板５１は電磁波の減衰を抑制するために厚みが薄い方が好ましい。例えば、ガラス基板の表面に後述するプロセスでスロット電極５５等の構成要素を形成した後、ガラス基板を裏面側から薄板化してもよい。これにより、ガラス基板の厚みを例えば５００μｍ以下に設定できる。なお、一般的にはガラスよりも樹脂の方が誘電率εＭ及び誘電損失ｔａｎδＭが小さい。誘電体基板５１が樹脂基板からなる場合、その厚みは、例えば３μｍ以上３００μｍ以下である。樹脂基材の材料としては、ポリイミド等が用いられる。
【００８８】
誘電体基板５１上に金属膜を形成し、これをパターニングすることによって、複数のスロット５７を有するスロット電極５５が得られる。金属膜としては、厚みが１．５μｍ以上５μｍ以下のＣｕ膜（又はＡｌ膜）が用いられてもよい。ここでは、Ｔｉ膜、Ｃｕ膜及びＴｉ膜をこの順で積層した積層膜を用いる。
【００８９】
次いで、スロット電極５５上及びスロット５７内に第３絶縁層（厚み：例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下）５８を形成する。ここでの第３絶縁層５２は、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜からなる。
【００９０】
その後、非送受信領域Ｒ２において、第３絶縁層５８に、スロット電極５５の一部に達する開口（コンタクトホール）を形成する。
【００９１】
次いで、第３絶縁層５８上、及び第３絶縁層５８の上記開口内に透明導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、開口内でスロット電極５５の一部と接する上部接続部が形成され、ＴＦＴ基板１０１のトランスファー端子部ＰＴと接続させるための端子部ＩＴが得られる。
【００９２】
その後、第３絶縁層５８を覆うように配向膜ＯＭ２が形成される。配向膜ＯＭ２の詳細は後述する。このようにして、スロット基板２０１を製造することがでる。
【００９３】
（導波路３０１の構成）
導波路３０１は、反射導電板６５が誘電体基板５１を介してスロット電極５５と対向する形で構成されている。反射導電板６５は、誘電体基板５１の裏面と、空気層５４を介する形で対向するように配設される。反射導電板６５は、導波路３０１の壁を構成するので、表皮深さの３倍以上、好ましくは５倍以上の厚みを有することが好ましい。反射導電板６５は、例えば、削り出しによって作製され厚みが数ｍｍのアルミニウム板、銅板等を用いることができる。
【００９４】
例えば、走査アンテナ１０００が発信する際、導波路３０１は、同心円状に並ぶ複数のアンテナ単位Ｕの中心に配置された給電ピン７２より供給されるマイクロ波を、外側に向けて放射状に広げるように導く。マイクロ波が導波路３０１を移動する際に各アンテナ単位Ｕの各スロット５７で断ち切られることで、所謂スロットアンテナの原理により電界が発生し、その電界の作用により、スロット電極５５に電荷が誘起される（つまり、マイクロ波がスロット電極５５内の自由電子の振動に変換される）。各アンテナ単位Ｕにおいて、液晶の配向制御を通して液晶容量の静電容量値を変化させることで、パッチ電極１５に誘起される自由電子の振動の位相が制御される。パッチ電極１５に電荷が誘起されると電界が発生し（つまり、スロット電極５５内の自由電子の振動が、パッチ電極１５内の自由電子の振動へ移動し）、各アンテナ単位Ｕのパッチ電極１５からＴＦＴ基板１０１の外側に向かってマイクロ波（電波）が発振される。各アンテナ単位Ｕから発振される位相の異なったマイクロ波（電波）が足し合わせられることで、ビームの方位角が制御される。
【００９５】
なお、他の実施形態においては、導波路を上層と下層とに分かれた２層構造としてもよい。この場合、給電ピンより供給されるマイクロ波は、先ず下層内を中心から外側に向けて放射状に広がるように移動し、その後、下層の外壁部分で上層に立ち上がって上層を外側から中心に集まるように移動する。このような２層構造とすることで、各アンテナ単位Ｕにマイクロ波を均一に行き渡らせ易くなる。
【００９６】
（液晶層ＬＣ（液晶化合物））
液晶層を構成する液晶材料（液晶化合物）としては、大きな誘電率異方性（Δε）を有するイソチオシアネート基含有液晶化合物が使用される。イソチオシアネート基含有液晶化合物としては、例えば、下記化学式（１）に示されるものが利用される。
【００９７】
【化２】
2018173941.tif 000004
【００９８】
上記化学式（１）において、ｎ１は１〜５の整数であり、フェニレン基中のＨは、Ｆ又はＣｌに置換されていてもよい。
【００９９】
なお、液晶材料としては、本発明の目的を損なわない限り、上記イソチオシアネート基含有液晶化合物以外の液晶化合物が含まれてもよい。
【０１００】
液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性（Δε）の絶対値は、１５以上２５以下であることが好ましい。液晶材料の誘電率異方性（Δε）がこのような範囲であると、液晶材料（液晶化合物）を低極性とし、又は疎水性にすることができ、アンテナ特性を損なわずに（指向性を確保しつつ）、液晶層ＬＣと配向膜ＯＭとの親和性を高めることができる。
【０１０１】
また、液晶層ＬＣを構成する液晶材料のネマティック相の下限温度Ｔ１は、−３２℃以下（好ましくは−３５℃以下）であり、かつ液晶層ＬＣを構成する液晶材料のネマティック相の上限温度Ｔ１は、１１０℃以上である。液晶材料の前記下限温度Ｔ１及び前記上限温度Ｔ２がこのような範囲であると、液晶層ＬＣ中の潜在気泡が、視認可能な大きさの気泡になることが抑制される。
【０１０２】
また、液晶層ＬＣを構成する液晶材料のネマティック相の温度幅（温度レンジ）は、１５０℃以上であることが好ましく、１６０℃以上であることがより好ましい。液晶材料の前記温度幅（温度レンジ）がこのような範囲であると、液晶層ＬＣ中の潜在気泡が、視認可能な大きさの気泡になることを抑制し易い。
【０１０３】
（配向膜ＯＭ（ＯＭ１，ＯＭ２））
本実施形態のＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に利用される配向膜ＯＭ１，ＯＭ２（以下、それらをまとめて「配向膜ＯＭ」と表記する場合がある）としては、例えば、下記化学式（２）に示されるポリアミック酸を、下記化学式（３）に示されるようにイミド化したものに、ラビング処理等の配向処理を施したものからなる。配向膜ＯＭは、配向処理が施されることにより、液晶化合物を所定方向に配向させる機能を発現する。
【０１０４】
【化３】
2018173941.tif 000005
【０１０５】
【化４】
2018173941.tif 000006
【０１０６】
上記化学式（２）及び化学式（３）において、ｐは、任意の自然数である。また、化学式（２）及び化学式（３）において、Ｘは下記化学式（４−１）〜化学式（４−１６）で表される構造を有する。
【０１０７】
【化５】
2018173941.tif 000007
【０１０８】
また、化学式（２）及び化学式（３）において、Ｙは下記化学式（５−１）〜化学式（５−２４）で表される構造を有する。
【０１０９】
【化６】
2018173941.tif 000008
【０１１０】
また、化学式（２）及び化学式（３）において、Ｚは側鎖を表す。Ｚの構造は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はない。なお、Ｚは、なくてもよい。化学式（２）及び化学式（３）において、Ｚがない場合、上記化学式（５−１）〜化学式（５−２４）の結合基は、任意の２か所でよい。
【０１１１】
上記化学式（２）に示されるポリアミック酸のイミド化は、例えば、ポリアミック酸を高温（例えば、２００〜２５０℃）で加熱処理することによって行われる。また、例えば、無水酢酸等を脱水剤として使用し、ピリジン等を触媒として用いる化学イミド化法を用いてもよい。
【０１１２】
配向膜ＯＭを構成するポリイミド系樹脂（例えば、上記化学式（３）のポリイミド等）のイミド化率は、例えば４０％以上９５％以下が好ましく、４０％以上６０％以下がより好ましい。ポリイミド系樹脂からなる配向膜ＯＭのイミド化率が、このような範囲であると、液晶材料ＬＣ中の潜在気泡を、配向膜ＯＭが効果的に取り込むことで、視認可能な大きさの気泡の発生を抑制することができる。
【０１１３】
配向膜ＯＭは、配向方向が基板面に対して水平な水平配向膜であってもよいし、配向方向が基板面に対して垂直な垂直配向膜であってもよい。
【０１１４】
ポリアミック酸の重合方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。また、ポリアミック酸は、適宜、有機溶剤に溶解されて、流動性を備えた液状又はゾル状の組成物（配向剤）として調製される。
【０１１５】
配向膜ＯＭを形成する際、先ず、上記化学式（２）で表されるポリアミック酸を含有する未硬化状態の流動性を備えた配向剤が、各基板１０１，２０１の面上に、塗工機を用いて塗布される。その塗布物は、先ず、仮焼成（例えば、８０℃で２分間の加熱処理）され、続いて、本焼成（例えば、２１０℃で１０分間の加熱処理）される。その後、本焼成後の塗布物をラビング処理することで、所定の方向に液晶化合物を配向させる配向性を備えた配向膜ＯＭが得られる。なお、ポリアミック酸は、主として、本焼成時にイミド化される。
【０１１６】
なお、後述するように、配向膜ＯＭ１の厚みは、パッチ電極１５とスロット電極５５との間にある厚みの小さい液晶層ＬＣの第１領域Ｓ１と接する部分よりも、隣り合ったパッチ電極１５の間にある溝部Ｖとスロット電極５５との間にある厚みの大きい液晶層ＬＣの第２領域Ｓ２と接する部分の方が、大きくなるように（厚くなるように）設定されている。これに対し、スロット電極５５上の配向膜ＯＭ２の厚みは、均一に設定されている。
【０１１７】
（アンテナ単位Ｕ）
図７は、走査アンテナ１０００のアンテナ単位Ｕを構成するＴＦＴ基板１０１、液晶層ＬＣ及びスロット基板２０１を模式的に表した断面図である。図７に示されるように、アンテナ単位Ｕでは、ＴＦＴ基板１０１の島状のパッチ電極１５と、スロット基板２０１のスロット電極５５が備える孔状（溝状）のスロット５７（スロット電極単位５７Ｕ）とが液晶層ＬＣを挟む形で対向している。このような走査アンテナ１０００は、液晶層ＬＣと、この液晶層ＬＣを挟みつつ、各々の液晶層ＬＣ側の表面に、配向膜ＯＭ１，ＯＭ２を含む一対のＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１とを有する液晶セルＣを備えている。なお、本明細書において、アンテナ単位Ｕは、１つのパッチ電極１５と、そのパッチ電極１５に対応する少なくとも１つのスロット５７が配置されたスロット電極５５（スロット電極単位５７Ｕ）とを含む構成からなる。
【０１１８】
（シール材）
図８は、液晶セルＣの構成を模式的に表した断面図である。液晶セルＣを構成する一対の基板であるＴＦＴ基板１０１（第１基板の一例）と、スロット基板２０１（第２基板の一例）との間には、液晶層ＬＣの周りを取り囲む形でシール材Ｓが配されている。シール材Ｓは、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１に対してそれぞれ接着し、ＴＦＴ基板１０１とスロット基板２０１とを互いに貼り合わせる機能を備える。なお、ＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１は、液晶層ＬＣを挟みつつ、互いに向かい合う一対の基板をなしている。
【０１１９】
シール材Ｓは、硬化性樹脂を含有するシール材組成物の硬化物からなる。シール材組成物は、基本的に、無溶剤系のものが利用される。硬化性樹脂としては、光（例えば、紫外線、可視光等）により硬化する光硬化性、及び／又は熱により硬化する熱硬化性を備える樹脂が利用される。シール材Ｓの種類は、液晶材料の注入方法に応じて適宜、選択される。例えば、滴下注入法（ＯＤＦ法）により、液晶材料を液晶セルＣ内に注入する場合、硬化性樹脂としては、硬化を仮硬化と本硬化の２段階に分けて制御し易い等の理由により、光硬化性（例えば、可視光硬化性）及び熱硬化性を備えた硬化性樹脂が利用される。このような硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂との混合物からなるもの（商品名「ＵＶＡＣ１５６１」（ダイセルＵＣＢ社製））等が挙げられる。また、真空注入法により、液晶材料を液晶セルＣ内に注入する場合、硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂が利用される。
【０１２０】
なお、真空注入法により、液晶材料を液晶セルＣ内に注入する場合、シール材Ｓには、図９に示されるように、予め液晶材料の注入時に利用される孔部を含む注入口部Ｓｂが設けられる。注入口部Ｓｂは、シール材Ｓの一部であり、外側と液晶層ＬＣ側と連通するように形成されている。真空注入法に利用されるシール材Ｓは、液晶層ＬＣの周りを取り囲みつつ、注入口部Ｓｂを含むシール本体部Ｓａを備えている。注入口部Ｓｂを利用して液晶材料がシール本体部Ｓａの内側のスペースに注入された後、注入口部Ｓｂの孔部は、封止材によって封止される。注入口部Ｓｂを封止する封止材からなる部分を、封止部Ｓｃと称する。本明細書において、封止部Ｓｃは、液晶層ＬＣの周りを取り囲むシール材Ｓの一部を構成する。
【０１２１】
（液晶セルＣの詳細構造）
ここで、図１０を参照しつつ、液晶セルＣ内の液晶層ＬＣの厚み、配向膜ＯＭ１，ＯＭ２の厚み等について説明する。図１０は、液晶セルＣの構成を模式的に表した拡大断面図である。なお、図１０では、説明の便宜上、ＴＦＴ基板１００としては、誘電体基板１上に形成された複数のパッチ電極１５と、それらを覆う形で誘電体基板１上に形成された配向膜ＯＭ１とが示され、また、スロット基板２０１としては、誘電体基板５１上に形成されたスロット電極５５と、スロット電極５５を覆う形で形成された配向膜ＯＭ２とが示されている。図１０では、説明の便宜上、スロット電極５５のスロット、パッチ電極１５と配向膜ＯＭ１との間の絶縁層、スロット電極５５と配向膜ＯＭ２との間の絶縁層等は省略した。なお、以降に示される各図においても、適宜、構成を省略して記載した。
【０１２２】
液晶セルＣ内において、ＴＦＴ基板１０１の内側の表面のうち、液晶層ＬＣ側に最も突出した部分は、パッチ電極１５が形成された部分である。また、それとは反対に、ＴＦＴ基板１０１の内側の表面のうち、最も窪んだ部分は、隣り合ったパッチ電極１５の間に形成される溝部Ｖである。
【０１２３】
また、液晶セルＣ内の液晶層ＬＣは、パッチ電極１５とスロット電極５５との間（厳密には、パッチ電極１５上の配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ａ）とスロット電極５５上の配向膜ＯＭ２の間）にあり、厚みが小さい第１領域Ｓ１と、溝部Ｖとスロット電極５５との間（厳密には、溝部Ｖにある配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ｂ）とスロット電極５５上の配向膜ＯＭ２との間）にあり、厚みが大きい第２領域Ｓ２とを備えている。
【０１２４】
厚みの小さい第１領域Ｓ１の液晶層ＬＣは、配向膜ＯＭに接する液晶材料の割合が相対的に高く、配向膜ＯＭの影響を受け易い。一方、厚みの大きい第２領域Ｓ２の液晶層ＬＣは、配向膜ＯＭに接する液晶材料の割合が相対的に低く、配向膜ＯＭの影響を受け難い。なお、配向膜ＯＭの影響を受け易い第１領域Ｓ１の液晶層ＬＣは、パッチ電極１５上に形成されている配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ａ）と接している。また、配向膜ＯＭの影響を受け難い第２領域Ｓ２の液晶層ＬＣは、溝部Ｖにある配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ｂ）と接している。
【０１２５】
また、液晶セルＣにおいて、第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣの厚みｄと、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣの厚みＤとの差（Ｄ−ｄ）は、好ましくは０．２μｍ以上１０．０μｍ以下、より好ましくは１．２μｍ以上１０．０μｍ以下、更に好ましくは１．５μｍ以上１０．０μｍ以下に設定される。前記差（Ｄ−ｄ）がこのような範囲であると、アンテナ特性を損なわずに、視認可能な気泡の発生を抑制し易い。
【０１２６】
また、液晶セルＣにおいて、第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣの厚みｄは、好ましくは２．５μｍ以上５．５μｍ以下に設定される。
【０１２７】
また、第２領域Ｓ２の液晶層ＬＣと接する溝部Ｖの配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ｂ）の厚みは、第１領域Ｓ１の液晶層ＬＣと接するパッチ電極１５上の配向膜ＯＭ１（ＯＭ１ａ）の厚みと比べて、大きく設定される。具体的には、溝部Ｖの配向膜ＯＭ１ｂは、パッチ電極１５上の配向膜ＯＭ１ａと比べて、好ましくは２倍以上１０倍以下、より好ましくは４倍以上１０倍以下に設定される。溝部Ｖの配向膜ＯＭ１ｂの厚みが、このような条件で、パッチ電極１５上の配向膜ＯＭ１ａの厚みよりも大きいと、配向膜ＯＭ１（特に、配向膜ＯＭ１ｂ）が液晶層ＬＣ中の潜在気泡を効率的に取り込み易くなり、結果的に視認可能な気泡の発生を抑制し易くなる。
【０１２８】
（走査アンテナの製造方法）
走査アンテナの製造方法（液晶セルＣの製造方法）には、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１とをシール材Ｓを介して互いに貼り合わせると共に、ＴＦＴ基板１０１と、スロット基板２０１との間に液晶層ＬＣを注入する工程が含まれる。液晶材料を注入する方法としては、滴下注入法（ＯＤＦ法）、真空注入法が挙げられる。ここでは、真空注入法を利用した液晶セルＣの製造方法について説明する。
【０１２９】
先ず、予め用意されたＴＦＴ基板１０１及びスロット基板２０１の何れか一方の基板（ここでは、ＴＦＴ基板１０１とする）上に、真空注入法用のシール材組成物がシール版等を利用して付与される。その際、シール材組成物は、シール本体部Ｓａ及び注入口部Ｓｂを形成するために、所定のパターン状に前記基板上に付与される。注入口部Ｓｂを形成するための部分は、枠状のシール材組成物を一部切り欠かれたような形をなしている。なお、シール材組成物には、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂等が含まれている。
【０１３０】
次いで、前記基板上のシール材組成物が加熱されて仮硬化される。その後、仮硬化後のシール材組成物を挟む形で、前記基板（ＴＦＴ基板１０１）と他方の基板（スロット基板２０１）とが貼り合わされる。その後、シール材組成物が加熱されて本硬化される。その際、シール材組成物が本硬化して、シール本体部Ｓａ及び注入口部Ｓｂが形成される。
【０１３１】
続いて、真空中注入法により、減圧下において、注入口部Ｓｂから液晶材料（チオイソシアネート基含有液晶化合物を含む）が液晶セルＣ内に注入される。その後、常圧下において、注入口部Ｓｂを塞ぐように、熱硬化性又は光硬化性の封止材組成物が付与される。そして、封止材組成物が熱又は光（紫外線等）により硬化されて、封止材組成物が封止部Ｓｃとなる。このようにして、シール本体部Ｓａ、注入口部Ｓｂ及び封止部Ｓｃからなるシール材Ｓが形成される。このように真空中注入法を利用して、液晶セルＣを作製することができる。
【０１３２】
上記のように真空注入法を利用して液晶セルＣを製造した後、適宜、スロット基板２０１（第２誘電体基板５１）の反対面に、誘電体（空気層）５４を介して対向するように反射導電板６５が前記セル側に組み付けられる。このような工程を経て、本実施形態の走査アンテナが製造される。
【０１３３】
上述した実施形態では、走査アンテナに利用される液晶セルを例示したが、本発明の目的を損なわない限り、他のデバイス用の液晶セル（例えば、光学素子として液晶を使用し、印加する電圧により焦点距離を制御する液晶レンズのための液晶セル）であってもよい。
【実施例】
【０１３４】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。【０１３５】
〔実施例１〕
（走査アンテナ用の液晶セルの作製）
図１１に示される構成の液晶セルＣ１を、以下に示される方法で作製した。先ず、上述したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板１０１Ａと、同じくスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１Ａとをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ａのパッチ電極１５Ａ、及びスロット基板２０１Ａのスロット電極５５Ａは、それぞれＣｕからなり、それらの厚みは共に３．０μｍに設定した。また、パッチ電極１５Ａを覆う形で、ポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ１Ａを形成し、スロット電極５５Ａを覆う形で、同じくポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ２Ａを形成した。水平配向膜ＯＭ１Ａの厚みは、パッチ電極１５Ａの表面を覆う部分ＯＭ１Ａａが５０ｎｍであり、パッチ電極１５Ａ間の溝部Ｖを覆う部分ＯＭ１Ａｂが２００ｎｍとなるように設定した。また、水平配向膜ＯＭ２Ａの厚み（スロット以外の表面部分の厚み）は、５０ｎｍに設定した。各水平配向膜ＯＭ１Ａ，ＯＭ２Ａのイミド化率は、８５％以上である。また、各水平配向膜ＯＭ１Ａ，ＯＭ２Ａには、ラビング処理による配向処理を施した。【０１３６】
配向処理後のＴＦＴ基板１０１Ａとスロット基板２０１Ａとを、パッチ電極１５Ａ上の水平配向膜ＯＭ１Ａａと、対向するスロット電極５５Ａ（スロットを除く）上の水平配向膜ＯＭ２Ａとの間隔（つまり、第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣ１の厚み）ｄ１が３．０μｍとなるように、所定のフォトスペーサを介して互いにシール材を利用して貼り合わせた。なお、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣ１の厚みＤ１は、４．５μｍである。続いて、両基板１０１Ａ，２０１Ａの間に、真空注入法により、上記化学式（１）に示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物を含む後述の液晶材料を注入し、その後、注入口の封止等を行って、実施例１の液晶セルＣ１を得た。【０１３７】
実施例１の液晶層ＬＣ１を構成する液晶材料は、誘電率異方性（Δε）の値（絶対値）が２１であり、ネマティック相の下限温度Ｔ１は−４０℃であり、ネマティック相の上限温度Ｔ２は１２０℃であり、ネマティック相の温度幅（温度レンジ）は１６０℃である。【０１３８】
なお、液晶材料の前記下限温度Ｔ１、及び前記上限温度Ｔ２は、基板間の距離（間隔）が１００μｍであるＥＣＢモードの液晶セルを用いて、温度変化をさせながら、液晶材料の配向状態を観察することで、決定した。以降の実施例等の液晶材料についても、同様の方法で、ネマティック相の下限温度Ｔ１、及びネマティック相の上限温度Ｔ２を決定した。【０１３９】
また、ＴＦＴ基板１０１Ａの水平配向膜ＯＭ１Ａの厚みは、以下の方法で求められる。先ず、ＴＦＴ基板１０１Ａを分断し、その基板の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５箇所撮影して、５つのＳＥＭ像を取得する。そして、それらのＳＥＭ画像より求められる５つの水平配向膜ＯＭ１Ａの厚みの平均値を算出し、その平均値を水平配向膜ＯＭ１Ａの厚みとする。なお、スロット基板２０１Ａの水平配向膜ＯＭ２Ａの厚み、及び以降の実施例等における配向膜の厚みも同様の方法で求めた（５点平均値）。【０１４０】
〔実施例２〜４、及び比較例１〕
誘電率異方性（Δε）、ネマティック相の下限温度Ｔ１、上限温度Ｔ２、及び温度幅（温度レンジ）が、表１に示される値の液晶材料を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜４、及び比較例１の液晶セルを作製した。【０１４１】
〔低温−高温サイクル試験〕
実施例１〜４及び比較例１の各液晶セルについて、−４０℃の低温条件下の恒温槽内に１０時間放置し、その後、９０℃の高温条件下の恒温槽内に１０時間放置する工程を１サイクルとする低温−高温サイクル試験を、２０００サイクル（回）行った。なお、低温条件から高温条件への移行、及び高温条件から低温条件への移行は、共に３０分以内に行った。そして、低温−高温サイクル試験中に、各液晶セルに気泡が発生したか否かを目視で確認した。結果は、表１に示した。表１中、気泡の発生が無い場合を記号「〇」で表し、気泡の発生が確認された場合を記号「×」で表し、気泡が確認された試験回数を併記した。なお、以降の表中でも同様の方法で、気泡の発生の有無、試験回数を表した。【０１４２】
【表１】
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【０１４３】
表１に示されるように、実施例１，２の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を２０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。これは、実施例１，２で使用した液晶材料のネマティック相の温度レンジが１６０℃以上であり、また、下限温度Ｔ１が−４０℃以下、上限温度Ｔ２が１２０℃以上であるため、低温−高温サイクル試験中でも、ネマティック相が安定であったためと推測される。【０１４４】
また、実施例３，４の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を１０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。これらは、実使用において問題の無い、気泡の発生が抑制された液晶セルであると言える。なお、実施例３の液晶セルでは、１２１０回目の低温−高温サイクル試験で気泡が発生し、実施例４の液晶セルでは、１３５０回目の低温−高温サイクル試験で気泡が発生した。実施例３，４で使用した液晶材料の下限温度Ｔ１が−４０℃以上であり、実施例２と比べて高いため、液晶材料からの気体成分（気体分子）の吐き出しが起こり、また、上限温度Ｔ２も１２０℃以下であり、実施例２と比べて低いため、気体成分（気体分子）の膨張、凝集が起こったものと推測される。【０１４５】
比較例１の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を５００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかったものの、６００回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。これは、液晶材料の下限温度Ｔ１が−２５℃であり、上限温度Ｔ２が１１５℃であり、液晶材料のネマティック相を維持可能な温度レンジが１４０℃と狭かったことが原因と推測される。【０１４６】
ここで、図１２及び図１３を参照しつつ、比較例１の液晶セルＣｃｆにおいて、液晶層ＬＣｃｆ中に気泡が発生する原理を説明する。液晶層ＬＣｃｆを構成する液晶材料中には、潜在的に視認できないレベルの気体成分（潜在気泡）が存在している。潜在気泡は、液晶層ＣＬｃｆの厚みが小さい第１領域Ｓ１の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａａ）との界面に存在し易くなっている。これに対し、液晶層ＣＬｃｆの厚みが大きい第２領域Ｓ２の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａｂ）との界面には、潜在気泡は相対的に少ない量で存在しているものと推測される。【０１４７】
図１２は、比較例１の液晶セルＣｃｆに、低温環境下で気泡Ｇが発生した状態を模式的に表した断面図である。液晶セルＣｃｆでは、繰り返し行われる低温−高温サイクル試験の低温環境下において、液晶層ＬＣｃｆの厚みが小さい第１領域Ｓ１の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａａ）との界面に視認できない大きさの気泡Ｇが発生しているものと推測される。これは、液晶材料が、低温環境下ではネマティック相を維持できず、固まることで、液晶材料中に含まれていた潜在気泡が吐き出されるものと推測される。このような気泡の吐き出しは、潜在気泡が多く存在していると推測される第１領域（基板間の距離が短い領域）の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａａ）との界面で多く行われると推測される。【０１４８】
図１３は、比較例１の液晶セルＣｃｆで、気泡Ｇが高温環境下で膨張、凝集した状態を模式的に表した断面図である。液晶セルＣｃｆでは、６００回目以降の低温−高温サイクル試験において、気泡Ｇが高温環境下で膨張、凝集して、視認可能な大きさとなった。このような気泡Ｇの膨張、凝集は、潜在気泡が多く存在していると推測される第１領域Ｓ１の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａａ）との界面で生じ易いと推測される。なお、気泡Ｇの膨張、凝集は、第２領域Ｓ２の液晶層ＣＬｃｆと水平配向膜ＯＭ１Ａ（ＯＭ１Ａｂ）との界面では、殆ど確認されなかった。【０１４９】
〔実施例５〕
（走査アンテナ用の液晶セルの作製）
図１４に示される構成の液晶セルＣ５を、以下に示される方法で作製した。先ず、上述したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板１０１Ｂと、同じくスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１Ｂとをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ｂのパッチ電極１５Ｂ、及びスロット基板２０１Ｂのスロット電極５５Ｂは、それぞれＣｕからなり、それらの厚みは共に２．５μｍに設定した。また、パッチ電極１５Ｂを覆う形で、実施例１と同様のポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ１Ｂを形成し、スロット電極５５Ｂを覆う形で、同じく実施例１と同様のポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ２Ｂを形成した。水平配向膜ＯＭ１Ｂの厚みは、パッチ電極１５Ｂの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｂａが５０ｎｍであり、パッチ電極１５Ｂ間の溝部Ｖを覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｂｂが２００ｎｍとなるように設定した。また、水平配向膜ＯＭ２Ｂの厚み（スロット以外の表面部分の厚み）は、５０ｎｍに設定した。各水平配向膜ＯＭ１Ｂ，ＯＭ２Ｂのイミド化率は、実施例１と同様、８５％以上である。また、各水平配向膜ＯＭ１Ｂ，ＯＭ２Ｂには、実施例１と同様、ラビング処理による配向処理を施した。【０１５０】
配向処理後のＴＦＴ基板１０１Ｂとスロット基板２０１Ｂとを、パッチ電極１５Ｂ上の水平配向膜ＯＭ１Ｂａと、対向するスロット電極５５Ｂ（スロットを除く）上の水平配向膜ＯＭ２Ｂとの距離（つまり、第１領域Ｓ１における液晶ＬＣ５の厚み）ｄ５が２．７μｍとなるように、所定のフォトスペーサを介して互いにシール材を利用して貼り合わせた。なお、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣ５の厚みＤ５は、３．７μｍである。続いて、両基板１０１Ｂ，２０１Ｂの間に、真空注入法により、上記化学式（１）に示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物を含む後述の液晶材料を注入し、その後、注入口の封止等を行って、実施例５の液晶セルＣ５を得た。【０１５１】
実施例５の液晶層ＬＣ５を構成する液晶材料は、誘電率異方性（Δε）の絶対値が１５であり、ネマティック相の下限温度Ｔ１は−３２℃であり、ネマティック相の上限温度Ｔ２は１１８℃であり、ネマティック相の温度幅（温度レンジ）は１５０℃である。【０１５２】
〔比較例２〕
誘電率異方性（Δε）、ネマティック相の下限温度Ｔ１、上限温度Ｔ２、及び温度幅（温度レンジ）が、表２に示される値の液晶材料を使用したこと以外は、実施例５と同様にして、比較例２の液晶セルを作製した。【０１５３】
〔低温−高温サイクル試験〕
実施例５及び比較例２の各液晶セルについて、実施例１と同様の低温−高温サイクル試験を行った。結果は、表２に示した。なお、表２には、比較のため、実施例２，３の結果も示した。【０１５４】
【表２】
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【０１５５】
表２に示されるように、実施例５の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を１０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。これは、実使用において問題の無い、気泡の発生が抑制された液晶セルであると言える。なお、実施例５の液晶セルでは、１５５０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。実施例５で使用した液晶材料のネマティック相の温度レンジが１５０℃であるものの、Δεが１５であるため、このような結果が得られたものと推測される。【０１５６】
これに対し、比較例２の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を５００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかったものの、９５０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。比較例２で使用した液晶材料のネマティック相の温度レンジは１６０℃であるものの、Δεが２６と大きいため、配向膜と液晶材料（液晶層）との親和性が低く、潜在気泡が配向膜表面に多く存在していたため、上記のように気泡が発生したものと推測される。【０１５７】
以上の結果より、液晶材料のΔεも、気泡発生に影響することが確かめられた。液晶材料のΔεは、アンテナ特性を損なわない範囲（指向性を確保できる範囲）で、配向膜表面との親和性を向上させるために小さくすることが好ましい。具体的には、Δεを２５以下に設定することが好ましい。Δεを小さくすることで、液晶材料を低極性、若しくは疎水性にすることが好ましい。なお、液晶材料のΔεの下限値は、アンテナ特性の確保等のため、１５以上が好ましい。【０１５８】
〔実施例６〕
（走査アンテナ用の液晶セルの作製）
図１５に示される構成の液晶セルＣ６を、以下に示される方法で作製した。先ず、上述したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板１０１Ｃと、同じくスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１Ｃとをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ｃのパッチ電極１５Ｃ、及びスロット基板２０１Ｃのスロット電極５５Ｃは、それぞれＣｕからなり、スロット電極５５Ｃの厚みを３．０μｍに設定し、パッチ電極１５Ｃの厚みを０．５μｍに設定した。また、パッチ電極１５Ｃを覆う形で、実施例１と同様のポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ１Ｃを形成し、スロット電極５５Ｃを覆う形で、同じく実施例１と同様のポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ２Ｃを形成した。水平配向膜ＯＭ１Ｃの厚みは、パッチ電極１５Ｃの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｃａが３０ｎｍであり、パッチ電極１５Ｃ間の溝部Ｖを覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｃｂが３００ｎｍとなるように設定した。また、水平配向膜ＯＭ２Ｃの厚み（スロット以外の表面部分の厚み）は、３０ｎｍに設定した。各水平配向膜ＯＭ１Ｃ，ＯＭ２Ｃのイミド化率は、実施例１と同様、８５％以上である。また、各水平配向膜ＯＭ１Ｃ，ＯＭ２Ｃには、実施例１と同様、ラビング処理による配向処理を施した。【０１５９】
配向処理後のＴＦＴ基板１０１Ｃとスロット基板２０１Ｃとを、パッチ電極１５Ｃ上の水平配向膜ＯＭ１Ｃａと、対向するスロット電極５５Ｃ（スロットを除く）上の水平配向膜ＯＭ２Ｃとの距離（つまり、第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣ６の厚み）ｄ６が２．５μｍとなるように、所定のフォトスペーサを介して互いにシール材を利用して貼り合わせた。続いて、両基板１０１Ｃ，２０１Ｃの間に、真空注入法により、上記化学式（１）に示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物を含む実施例１と同様の液晶材料を注入し、その後、注入口の封止等を行って、実施例６の液晶セルＣ６を得た。なお、図１５において、パッチ電極１５Ｃ間の溝部Ｖ上の水平配向膜ＯＭ１Ｃｂと、対向するスロット電極５５Ｃ上の水平配向膜ＯＭ２Ｃとの距離（つまり、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣ６の厚み）を、符号Ｄ６で示した。【０１６０】
〔実施例７〜１０及び比較例３〕
ＴＦＴ基板１０１Ｃにおける銅製のパッチ電極１５Ｃの厚みを、表３に示される値のものに変更したこと以外は、実施例６と同様にして、実施例７〜１０及び比較例３の液晶セルを作製した。【０１６１】
〔実施例１１〜１５及び比較例４〕
実施例６〜１０及び比較例３の各液晶セルについて、使用する液晶材料を、上記実施例４のものに変更したこと以外は、実施例６と同様にして、実施例１１〜１５及び比較例４の液晶セルを作製した。【０１６２】
〔低温−高温サイクル試験〕
実施例７〜１５及び比較例３，４の各液晶セルについて、実施例１と同様の低温−高温サイクル試験を行った。結果は、表３に示した。なお、表３中の液晶層の厚みの差は、Ｄ６−ｄ６の値である。【０１６３】
【表３】
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【０１６４】
表３に示されるように、実施例６〜１５の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を１０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。これは、実使用において問題の無い、気泡の発生が抑制された液晶セルであると言える。このように、基板１０１Ｃ，２０１Ｃ間の距離が長い領域（第２領域Ｓ２）の液晶層の厚み（Ｄ６）と、基板１０１Ｃ，２０１Ｃ間の距離が短い領域（第１領域Ｓ１）の液晶層の厚み（ｄ６）との差（Ｄ６−ｄ６）が小さく、所定の範囲内であると、気泡の発生が抑制される。【０１６５】
なお、実施例９の液晶セルでは、１７４０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生し、実施例１０の液晶セルでは、１２１０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。また、実施例１２の液晶セルでは、１６００回目、実施例１３の液晶セルでは、１３５０回目、実施例１４の液晶セルでは、１１９０回目、及び実施例１５の液晶セルでは、１０２０回目の低温−高温サイクル試験でそれぞれ視認可能な気泡が発生した。【０１６６】
これに対し、比較例３，４の液晶セルでは、何れも１０００回未満の試験回数（９７０回、７９０回）で、視認可能な気泡が発生した。液晶層の厚みの差（Ｄ６−ｄ６）が大きい場合に、潜在気泡が、液晶層の厚みが小さい領域（第１領域Ｓ１）の液晶層と配向膜との界面に集まり易いため、気泡の発生確率が上がるものと推測される。また、ネマティック相の温度レンジが広い液晶材料（実施例１の液晶材料、温度レンジ：１６０℃）を使用した実施例６〜１０の方が、温度レンジが狭い液晶材料（実施例４の液晶材料、温度レンジ：１５０℃）を使用した実施例１１〜１５よりも、何れの液晶層の厚みの差の条件でも、気泡の発生が起こり難いことが確かめられた。【０１６７】
なお、液晶層の厚みの差（Ｄ６−ｄ６）は、アンテナ特性の向上等を目的として、好ましくは１．２μｍ以上、より好ましくは１．５μｍ以上に設定される。【０１６８】
〔実施例１６〕
（走査アンテナ用の液晶セルの作製）
図１６に示される構成の液晶セルＣ１６を、以下に示される方法で作製した。先ず、上述したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板１０１Ｄと、同じくスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１Ｄとをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ｄのパッチ電極１５Ｄ、及びスロット基板２０１Ｄのスロット電極５５Ｄは、それぞれＣｕからなり、それらの厚みは共に３．０μｍに設定した。また、ＴＦＴ基板１０１Ｄにおいて、パッチ電極１５Ｄを覆う形で、イミド化率が３０％のポリイミド系樹脂を含む配向剤を塗布して塗膜を形成し、その塗膜を、８０℃で５分間加熱することで仮焼成した。仮焼成後の塗膜を、１６０℃で２０分間加熱することで本焼成し、その後、ラビング処理による配向処理を行って、イミド化率が４５％のポリイミド樹脂からなる水平配向膜ＯＭ１Ｄを得た。また、スロット基板２０１Ｄにおいて、スロット電極５５Ｄを覆う形で、同じくポリイミド化率が３０％のポリイミド系樹脂を含む配向剤を塗布して塗膜を形成し、その塗膜を、ＴＦＴ基板１０１Ｄと同様の条件で、仮焼成、本焼成及び配向処理を行って、イミド化率が４５％のポリイミド樹脂からなる水平配向膜ＯＭ２Ｄを得た。【０１６９】
水平配向膜ＯＭ１Ｄの厚みは、パッチ電極１５Ｄの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｄａが１０ｎｍであり、パッチ電極１５Ｄ間の溝部Ｖを覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｄｂが１００ｎｍとなるように設定した。また、水平配向膜ＯＭ２Ｄの厚み（スロット以外の表面部分の厚み）は、１０ｎｍに設定した。【０１７０】
配向処理後のＴＦＴ基板１０１Ｄとスロット基板２０１Ｄとを、パッチ電極１５Ｄ上の水平配向膜ＯＭ１Ｄａと、対向するスロット電極５５Ｄ（スロットを除く）上の水平配向膜ＯＭ２Ｄとの距離（間隔）ｄ１６が５．０μｍとなるように、所定のフォトスペーサを介して互いにシール材を利用して貼り合わせた。なお、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣ１６の厚みＤ１６は、７．１μｍである。続いて、両基板１０１Ｄ，２０１Ｄの間に、真空注入法により、上記化学式（１）に示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物を含む実施例４と同様の液晶材料を注入し、その後、注入口の封止等を行って、実施例１６の液晶セルＣ１６を得た。【０１７１】
〔実施例１７〜１９及び比較例５〕
本焼成の温度条件を、表４に示されるものに変更して、ＴＦＴ基板１０１Ｄの水平配向膜ＯＭ１Ｄのイミド化率（％）、及びスロット基板２０１Ｄの水平配向膜ＯＭ２Ｄのイミド化率（％）を、表４に示されるものに変更したこと以外は、実施例１６と同様にして、実施例１７〜１９及び比較例５の液晶セルを作製した。【０１７２】
〔低温−高温サイクル試験〕
実施例１７〜１９及び比較例５の各液晶セルについて、実施例１と同様の低温−高温サイクル試験を行った。結果は、表４に示した。【０１７３】
【表４】
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【０１７４】
表４に示されるように、実施例１６〜１９の液晶セルは、イミド化率が４５〜９１％である。このような実施例１６〜１９の液晶セルでは、低温−高温サイクル試験を１０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。これは、実使用において問題の無い、気泡の発生が抑制された液晶セルであると言える。特にイミド化率が５０％以下である実施例１６，１７の液晶セルは、低温−高温サイクル試験を２０００回行っても、視認可能な気泡は発生しなかった。配向膜のイミド化率が低い場合、イミド化前のポリアミック酸中のカルボキシル基と、液晶材料（液晶化合物）のイソチオシアネート基との親和性が高いため、たとえ液晶層の厚みの差が約３．０μｍであっても、潜在気泡（気体分子）は、液晶層ＬＣ１６と配向膜との界面に集まっておらず、液晶層ＬＣ１６内に均一に分散しており、その結果、低温−高温サイクル試験において気泡の発生（気体分子の凝集）はなかったものと推測される。【０１７５】
なお、実施例１８の液晶セルでは、１７００回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生し、実施例１９の液晶セルでは、１１９０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。【０１７６】
一方、表４に示されるように、配向膜のイミド化率が高くなるにつれて、視認可能な気泡の発生確率が上昇している。特に、イミド化率が９６％である比較例５の液晶セルでは、９８０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。これは、イミド化率が高くなると、配向膜表面の疎水性が高まり、配向膜と液晶材料（液晶化合物）のイソチオシアネート基との親和性が低下したため、液晶材料中の潜在気泡が、液晶層ＬＣ１６と配向膜ＯＭ１Ｄ等との界面で集まったことに起因すると推測される。【０１７７】
〔実施例２０〕
（走査アンテナ用の液晶セルの作製）
図１７に示される構成の液晶セルＣ２０を、以下に示される方法で作製した。先ず、上述したＴＦＴ基板１０１と基本的な構成が同じであるＴＦＴ基板１０１Ｅと、同じくスロット基板２０１と基本的な構成が同じであるスロット基板２０１Ｅとをそれぞれ用意した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ｃのパッチ電極１５Ｅ、及びスロット基板２０１Ｅのスロット電極５５Ｅは、それぞれＣｕからなり、それらの厚みは共に３．３μｍに設定した。次いで、パッチ電極１５Ｅを覆う形で、実施例１と同様、イミド化率が８５％以上であるポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ１Ｅを形成し、また、スロット電極５５Ｅを覆う形で、同じく実施例１と同様、イミド化率が８５％以上であるポリイミド系樹脂からなる水平配向膜ＯＭ２Ｅを形成した。各水平配向膜ＯＭ１Ｅ，ＯＭ２Ｅには、実施例１と同様、ラビング処理による配向処理を施した。【０１７８】
水平配向膜ＯＭ１Ｅの厚みは、パッチ電極１５Ｅの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｅａが３０ｎｍであり、パッチ電極１５Ｅ間の溝部Ｖを覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｅｂが３００ｎｍとなるように設定した（配向膜の薄い部分と厚い部分の厚み比＝１：１０）。また、水平配向膜ＯＭ２Ｅの厚み（スロット以外の表面部分の厚み）は、３０ｎｍに設定した。【０１７９】
配向処理後のＴＦＴ基板１０１Ｅとスロット基板２０１Ｅを、パッチ電極１５Ｅ上の水平配向膜ＯＭ１Ｅａと、対向するスロット電極５５Ｅ（スロットを除く）上の水平配向膜ＯＭ２Ｅとの距離（つまり、第１領域Ｓ１における液晶層ＬＣ２０の厚み）ｄ２０が３．５μｍとなるように、所定のフォトスペーサを介して互いにシール材を利用して貼り合わせた。なお、第２領域Ｓ２における液晶層ＬＣ２０の厚みＤ２０は、４．１μｍである。続いて、両基板１０１Ｅ，２０１Ｅの間に、真空注入法により、上記化学式（１）に示されるイソチオシアネート基含有液晶化合物を含む実施例４と同様の液晶材料を注入し、その後、注入口の封止等を行って、実施例２０の液晶セルＣ２０を得た。【０１８０】
〔実施例２１，２２及び比較例６〕
ＴＦＴ基板１０１Ｅに形成する水平配向膜ＯＭ１Ｅの厚い部分（パッチ電極１５Ｅ間の溝部Ｖを覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｅｂ）の厚みを、表５に示されるものに変更したこと以外は、実施例２０と同様にして、実施例２１，２２及び比較例６の液晶セルを作製した。なお、ＴＦＴ基板１０１Ｅに形成する水平配向膜ＯＭ１Ｅの薄い部分（パッチ電極１５Ｅの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｅａ）の厚みは、何れも実施例２０と同様、３０ｎｍに設定した。【０１８１】
〔低温−高温サイクル試験〕
実施例２１，２２及び比較例６の各液晶セルについて、実施例１と同様の低温−高温サイクル試験を行った。結果は、表５に示した。【０１８２】
【表５】
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【０１８３】
表５に示されるように、ＴＦＴ基板１０１Ｅの溝部Ｖにおける水平配向膜ＯＭ１Ｅｂ（厚い部分の配向膜）の厚みが、パッチ電極１５Ｅの表面を覆う部分の水平配向膜ＯＭ１Ｅａ（薄い部分の配向膜）の厚みに対して増加すると、気泡の発生が起こり難くなることが確かめられた。配向膜の厚みが大きくなると、配向膜の内部に、液晶層ＬＣ２０内に潜在的に存在している気泡（潜在気泡）が取り込まれるものと推測される。潜在気泡が配向膜の内部に取り込まれると、液晶層の厚みが小さい第１領域Ｓ１に存在する潜在気泡がパッチ電極１５Ｅ間の溝部Ｖに移動し、さらのその溝部Ｖの配向膜ＯＭ１Ｅｂ内に取り込まれるものと推測される。このような潜在気泡の取り込みが繰り返されることにより、実質的に液晶層ＬＣ２０内に存在する潜在気泡の量が少なくなったものと推測される。【０１８４】
なお、表５に示されるように、実施例２０〜２２の液晶セルでは、それぞれ、１７３０回目、１１９０回目、及び１０４０回目の低温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。また、比較例６の液晶セルでは、９１０回目の温−高温サイクル試験で視認可能な気泡が発生した。
【符号の説明】
【０１８５】
１…誘電体基板（第１誘電体基板）、３…ゲート電極、４…ゲート絶縁層、５…半導体層、６Ｄ…ドレインコンタクト層、６Ｓ…ソースコンタクト層、７Ｄ…ドレイン電極、７Ｓ…ソース電極、１０…ＴＦＴ、１１…第１絶縁層、１５…パッチ電極、１７…第２絶縁層、５１…誘電体基板（第２誘電体基板）、５５…スロット電極、５５Ｌ…下層、５５Ｍ…主層、５５Ｕ…上層、５７…スロット、５７Ｕ…スロット電極単位、５８…第３絶縁層、７０…給電装置、７２…給電ピン、１０１…ＴＦＴ基板、２０１…スロット基板、１０００…走査アンテナ、Ｕ…アンテナ単位（アンテナ単位領域）、ＣＨ１…コンタクトホール、ＬＣ…液晶層、Ｃ…液晶セル、ＧＤ…ゲートドライバ、ＧＬ…ゲートバスライン、ＧＴ…ゲート端子部、ＳＤ…ソースドライバ、ＳＬ…ソースバスライン、ＳＴ…ソース端子部、ＰＴ…トランスファー端子部、Ｒ１…送受信領域、Ｒ２…非送受信領域、Ｒｓ…シール領域、Ｓ…シール材、ＯＭ，ＯＭ１，ＯＭ２…配向膜
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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