[发明专利]液晶器件

说明书

本申请涉及电组件、平面波导、天线、波束成形器(beam shaper)以及 电可调谐电介质。

实施例适用于太赫(terahertz)频率或毫米波长的区域；其他实施例用 于特高频(VHF)、超高频(UHF)以及微波的区域。

一方面，本发明提供一种电组件，包括载有液晶(LC)单元的基板，其 中LC单元包括含有各向异性粒子的液晶材料；还包括至少一个置于基板上 的导电元件(conductive member)和至少一个置于LC单元上方的导电元件； 以及用于影响各向异性粒子排列(alignment)的装置(means)，用以改变 在导电元件之间的电容率(permittivity)。

可以将上述组件用于频率灵敏天线(frequency agile antenna)、可控天 线(steerable antenna)、可调谐滤波器(tuneable filter)、极化可变天线 (polarisation variable antennas)、电压控制振荡器(voltage controlled oscillator)、可变延迟线(variable delay line)、自动阻抗匹配电路(automatic impedance matching circuit)、用于微波电路的有源温度补偿(active temperature compensation for microwave circuits)。

另一方面，本发明提供一种平面波导，包括载有LC单元的基板，其中 LC单元包括含有各向异性粒子的液晶材料；还包括至少一个置于基板上的 导电元件和至少一个置于LC单元上方的导电元件；以及用于影响各向异性 粒子的排列的装置，以改变在导电元件之间的电容率。

又一方面，本发明提供一种天线，包括载有LC单元的基板，其中LC 单元包括含有各向异性粒子的液晶材料；还包括至少一个置于基板上的导电 元件和至少一个置于LC单元上方的导电元件；以及用于影响各向异性粒子 的排列的装置，以改变在导电元件之间的电容率。

再一方面，本发明提供一种用于太赫频率波的自由空间传播的波束成形 器，包括载有LC单元的基板，其中LC单元包括含有各向异性粒子的液晶 材料；还包括至少一个置于基板上的导电元件和至少一个置于LC单元上方 的导电元件；以及用于影响各向异性粒子的排列的装置，以改变在导电元件 之间的电容率。

用于影响排列的装置可以包括导电元件。

再一方面，本发明提供一种电可调谐电介质，包括LC单元，其中LC 单元包括含有各向异性粒子的液晶材料；以及用于影响各向异性粒子的排列 的控制电极。

LC单元可以包括聚合物散布式液晶(PDLC，即Polymer Dispersed Liquid Crystal)材料。

各向异性粒子可以包括碳纳米管(CNT)。

参照下文描述并结合随附附图将会更清楚地理解本发明，其中：

图1a为液晶单元的示意图，示出在“无场”条件下的各向异性粒子；

图1b为液晶单元的示意图，示出在“有场”条件下的各向异性粒子；

图2为测试单元的截面图；

图3为本发明实施例中的贴片天线(patch antenna)的透视图；

图4为图2中沿线III-III’的截面图；

图5为本发明实施例中的穿过带状线(stripline)波导的截面图；

图6为本发明实施例中的波束成形器的示意图。

参见图1a和图1b，液晶单元10具有液晶材料层20，所述液晶材料层 20中具有散布的(dispersed)各向异性粒子25。在所述实施例中，这些粒子 为CNT。在另一实施例中，所述液晶材料层20中采用染色(dye)杂质。在 又一实施例中，液晶材料为不含CNT的PDLC材料。通过相对的、通常为 扁平的并且相互平行的玻璃基板30、32来限制液晶材料20的范围，其中玻 璃基板30、32载有铟锡氧化物(ITO)电极34、36，并且通过间隔件(spacer) 33、35将基板分隔开。通过导体37、38来连接电极。

基板之间的间距s实质上小于基板的长度e。

在图1a中，一般液晶材料20使各向异性粒子25平行于基板排列。