[发明专利]一种芳香环液晶化合物及其液晶组合物和应用

说明书

本发涉及一种芳香环液晶化合物、液晶组合物，及其适用于高频技术或者电磁波谱的微波区域以及毫米波区域的组件，特别是移相器和微波阵列天线。本发明所涉及到的液晶组合物至少包含一种通式I所代表的化合物，本发明所提供的液晶组合物的稳定性好、响应速度快、宽的液晶相温度范围。

技术领域

本发明涉及液晶材料领域，涉及应用于高频技术或者电磁波谱的微波区域以及毫米波区域组件的液晶介质，特别是移相器和微波阵天线，具体是一种芳香环液晶化合物及其液晶组合物和应用。

背景技术

信息是如今社会发展的基础，每时每刻都有巨量的信息产生、储存和传递，通信技术是信息时代的一项重要技术，在如今社会发展中起着至关重要的作用。现代通信技术主要分为有线和无线通信，而随着互联网、物联网、移动通讯等技术的发展及应用，人们对无线通信技术的要求也越来越高，无线通信系统中重要硬件组成部分的微波毫米波系统，其所需功能也越来越复杂。然而，在原有技术手段下，为满足需求，组成系统的模块也将不断增多，从而导致无线通信系统的搭建成本越来越高、系统的效率越来越差。

液晶材料独特的物理特性与光学性质，使其显示、调光等光学领域获得了迅猛的发展，液晶应用于光学技术上已经相对成熟。近年来，液晶材料在高频技术领域的应用受到了研究人员的广泛关注，与其他材料相比，液晶材料具有更宽的使用频率(微波频带直至光频带)，更低的偏置电压、功耗，插损较低，性能更为稳定，且可电控等特点，使得液晶材料在高频技术、微波毫米波器件中的应用已成为学界的热点研究问题。

然而目前显示领域通用的液晶材料大多无法满足微波毫米波频段的功能器件的设计，在可见光波段，这类液晶具有较大的介电各向异性，但由于介电弛豫效应，其在微波频段的介电各向异性会急剧降低；此外，其正切角介电损耗也较高。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，液晶材料的介电损耗越小，微波功能器件的插入损耗就越低，因此要求液晶介电损耗越低越好。此外，改善液晶品质参数因素(FoM,η)，以及改善液晶的低温储存性能，也是目前高频液晶技术发展的主要方向。

故研究相应符合微波毫米波频段应用的新型液晶材料，是促进高频液晶技术发展的重要保障。然而，迄今为止，可见光范围内通用的液晶化合物通常会有不利地高的损失、不足的相移或过小的材料品质参数等不足。为满足高频技术中的应用，尤其需要性能更好的化合物来改良现有的液晶介质。

发明内容

为满足高频液晶材料的发展需求，针对现有显示领域液晶材料在微波毫米波频段的不足，本发明提出一种芳香环液晶化合物及其液晶组合物和应用。

本发明所涉及到的化合物具有较宽的向列相范围、较大Δn和Δε、较低的旋转粘度，且在高频阶段尤其是微波毫米波频段具有大的介电可调谐能力、小的正切角损耗，高的品质参数因素，以及良好的高低温存储性能。

本发明提供一种芳香环液晶化合物，所述化合物具有通式Ⅰ结构：

其中，环A₁–A₄，各自独立地表示：

a)其中X可代表NH、O或S；

b)1,4-亚苯基、1,4-亚萘基、2,6-亚萘基、1,4-亚蒽基、2,6-亚蒽基、9,10-亚蒽基，其中一个或多个CH可被N取代；

c)反式-1,4-亚环己基或亚环己烯基，其中一个或两个不相邻的CH₂基可被-O-和/或-S-代替，以及其中H可被F代替；

d)噻吩-2,5-二基、噻吩-2,4-二基、呋喃-2,5-二基、呋喃-2,4-二基；

优选的，环A₁、A₄选自