[发明专利]一种高介电各向异性的液晶组合物以及高频组件

说明书

本发明公开一种高介电各向异性的液晶组合物以及高频组件，所述液晶组合物包括质量分数为1～15％的组分A、质量分数为40～92％的组分B、质量分数为5～25％的组分C和质量分数为1～40％的组分D，其中，所述组分A为具有结构式(Ⅰ)所示结构的化合物中的至少一种，所述组分B为具有结构式(Ⅱ)所示结构的化合物中的至少一种，所述组分C为具有结构式(Ⅲ)所示结构的化合物中的至少一种，所述组分D为具有结构式(Ⅳ)所示结构的化合物中的至少一种。本发明提供的液晶组合物中的组分均具有低介电损耗和高品质因数的优点，其组合形成的向列相液晶组合物具有较低的介电损耗、较大的相位调制能力和较高的品质因数，用于高频组件时可提升高频组件的性能。

技术领域

本发明涉及液晶材料技术领域，特别涉及一种高介电各向异性的液晶组合物以及高频组件。

背景技术

随着现代通信技术的快速发展，液晶材料不再只来用于光电显示器(液晶显示器-LCD)中以显示信息，还在微波雷达、精确制导和无线宽带通信等光信息方面开始崭露头角，例如用于使微波移相的器件的微波组件，特别是移相器和微波天线阵等。

液晶用于微波器件研究始于上个世纪末，高速发展于本世纪初；尤其是近几年得到了全世界的广泛关注，发展迅速，研究发现其可用于调滤波器、可重构天线、可调频率选择器及可调移相器等重要领域，例如，1993年Lim K.C.等人采用商用液晶K15，根据电控双折射效应，施加16V偏电压，在10.5GHz频率上获得20°的相移，实现了微波相位可调；2002年德国报道了一种平面集成液晶可调移相器，得到18GHz频率附近53°的相移，受到世界同行普遍重视等等。

尽管如此，但在相关关键技术，如液晶材料、取向、封装、接线、器件设计与功能表征等多方面都存在急待解决的基本问题，尤其是在液晶材料方面的研究报道较少。为便于理解，对液晶材料的相关性能参数介绍如下：Δε表示介电各向异性；△n表示光学各向异性，即折射率(589nm，25℃)；Iso.为液晶组合物的相态的清亮点温度(℃)；在微波范围内的介电各向异性定义为：△ε_r≡(εr||-εr⊥)；可调谐性(τ)定义为：τ≡(Δεr/εr||)；材料品质(η)定义为：η≡(τ/tanδεr max.)，最大介电损耗为：tanδεr max.≡max.{tanδεr⊥，tanδεr||}。其中，介电损耗是指微波(4～40GHZ)照射或穿过液晶材料时产生的波频吸收而引起的微波波频损耗，通常叫微波插损；在液晶材料中表现为介电常数“Δε_r”，介电常数分为平行液晶长轴的分量“ε_r∥”和垂直分量“ε_r⊥”，介电常数值为Δε_r＝ε_r∥-ε_r⊥；物理上对微波“介电损耗”的量化表达是：介电损耗的正切值(tanδε_r⊥，或tanδε_{r max})，是反映液晶材料在微波场中的主要性能指标参数，一般要求tanδε_r⊥(或tanδε_{r max})值≤0.03左右，tanδε_r||值≤0.005左右。双折射率是液晶化合物和混合液晶材料光学各向异性的表达方法，指光通过液晶材料后，经过液晶折射和散射，形成寻常光和非寻常光，寻常光折射率表示”no”，非寻常光折射率表示“n_e”，双折射率用“Δn”表示，“Δn＝n_o-n_e”，微波高频器件要求Δn值≥0.30以上，Δn值越高越有利于提高微波移相量。“高介低耗”液晶材料是指高介电各向异性、高光学各向异性、低介电损耗的液晶材料；微波经过液晶材料照射以后，介电损耗很小，tanδεr⊥(或tanδε_{r max})值低于0.015左右，tanδεr||值低于0.004。微波液晶移相器的“相位调制系数”，表示为“τ”，反映液晶材料对微波频率的相位调制能力的参数，0.15≤τ≤0.5。液晶的“品质因素”(η，或FOM)是指微波通过液晶以后的性能综合评价结果，反映出液晶材料的性能和质量，一般要求η≥15以上。