[发明专利]一种液晶组合物和包含其的高频组件

说明书

本发明公开了一种液晶组合物及包含其的高频组件，液晶组合物包含1～100％化合物0～85％化合物0～50％化合物本发明不仅具有低的介电损耗和高的品质因子，还具有宽的向列相温度区间的优点，适用于滤波器、移相器、相控阵雷达以及5G通信网路等领域。

技术领域

本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种液晶组合物及包含其的高频组件，主要适用于滤波器、可调频率选择表面、微波移相器、微波相控阵天线等领域。

背景技术

液晶材料在光电显示器件中得到了广泛应用。近年来，液晶材料还被提出用于高频组件，如微波移相器。例如在以下文献报道了基于液晶的微波移相器：

Muller S.et al.(2004).Tunable passive phase shifter for microwaveapplications using highly anisotropic liquid crystals.Microwave SymposiumDigest,2004 IEEE MTT-S International.

在微波移相器中，液晶材料的介电调谐率决定微波器件的调谐能力。对液晶材料而言，其介电调谐率(τ)由液晶材料在高频下的介电各向异性(Δε)及分子平行方向的介电常数(ε_∥)所决定：τ＝Δε/ε_∥。液晶材料的介电损耗是影响其微波器件插入损耗的一个重要因素。为了获得高性能的液晶微波器件，必须降低液晶材料的介质损耗。对于液晶材料，损耗角正切随着液晶分子指向随电场指向的不同而不同，即液晶分子长轴与短轴方向的损耗不同，在计算液晶材料损耗时，一般采用其损耗最大值，即max(tanδ_∥,tanδ_⊥)作为液晶材料的损耗。

为了综合评价液晶材料在微波下的性能参数，引入品质因子(η)参数：

η＝τ/max(tanδ_∥,tanδ_⊥)

用于高频组件的液晶材料要求有大介电调谐率(τ)、低损耗(tanδ_∥,tanδ_⊥)、高品质因子(η)。为满足实际应用，用于高频组件的液晶材料还需要具备较宽的工作温度范围，尤其是低温工作温度还需要改善。为满足高频组件快速切换工作的需要，还需要液晶材料具备较低的旋转粘度。为满足高频组件在电场驱动下工作，还需要液晶材料在低频下，例如1KHz，具备适当的介电常数。

由于液晶材料在高频下介电常数与液晶的双折射率相关，如下式所示：

为获得较高的介电常数，还需要液晶材料具有高双折射率。

现有的商品化高双折射率液晶材料，例如在Molecular Crystals and LiquidCrystals,2011，542(1)：196/[718]-203/[725]，题名为“Characterisation andApplications of Nematic Liquid Crystals in Microwave Devices.”的论文中所报道，含有氰基联苯、三联苯类液晶的E7、E44等材料，在高频下存在调谐率偏低，而且损耗较大的缺点。

专利CN103443245A中公开了包含双二苯乙炔类液晶材料的液晶介质，例如下式所示结构：

虽然该化合物在高频下具有高的品质因子，但是其旋转粘度(γ₁)高达2100mPa·s，导致响应速度慢的缺陷。而且，该化合物在低频下介电常数较小，仅为0.8。

专利CN 103429704 A中公开了含有侧向乙基的氟苯炔类液晶化合物：