Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств

Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ..ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ УСТРОЙеТЁ н основе нематйческих жидких «ристаляов с положительной диэлектрической а1шзотропиёй, о т л и ч ающий ся тем, что, с целью сниж ,ения управляющих напряжений, он дополнительно содержит от одного до семи цианфенилпроизводных пиридина общей формулы где X - алкильная группа с числом атомов углерода 1-9 или пара-замещенная фенильная группа .К. ) где R - алкильная группа с числом атомов углерода 4-7, при следующем соотношении .компонентов , мас.%: Цианфенилпройзводные пиридина указанной формулы10,0г90,0 Нематйческие жидкие кристаллыОстальное 2. Материал по п..1, о т л и (Л чающийся тем, что, с целью отображения информации в цвете, он содерямт дихроичные красители вколичестве 1,0-12 мас.%..

СОЮЗ-СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (l9) (I1) ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР . " . 1

fQ ДДЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ групла R Q обуй формулы х-@ .ф-си

1 (21) 3419502/23.-04 (22) 22.04 82 (46) 30,06.85. Бюл. В 24 ..:(72) E.È. Ковшев, М.Ф. Гребенкин, А,И. Павлюченко,. Н.И. Смирнова, А.В.. Иващенко, В.М.. Шошин, Г.И. Карпушкина и Ю,П.:Бобйпев "(53) 532.78(088.8) . (54)(57).1. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ

МАТЕРИАЛ ДЛЯ .ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ УСТ- .

РОЙСТВ на основе нематических жидких . кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, о т л и ч аю щ и й. с я тем, что, с целью снижения управляющих напряжений, он дополнительно содержит от одного до .: семи циаифенилпроизводных пиридина

4(5l) С 09 К 19/08; G 02 F 1/13 где Х - алкильная группа с числом атомов углерода 1-9 или пара-замещенйая феннльная где R — алкильная группа с числом атомов углерода 4-7, при следующем соотношении .компонентов, мас.Ж:

Цианфенилпроизводные пнридина указанной формулы . 1 0,0-.90,0

Нематические жидкие кристаллы Остальное .)

2. Материал по п. 1, о т л ич е ю шийся тем, что, с целью отображения информации в цвете, он содержит дихроичные красители в коли-,. честве 1,0-12 мас.X... 10631

Изобретение относится к жидкокристаллическим материалам с положительной диэлектрической анизотропией, которые применяют в различных электрооптических устройствах отображения и преобразования информации.

Известен жидкокристаллический материал с положительной диэлектрической анизотропией, включающий

11,8 мас .% 4,4 -пропилоксицианобифе- 1б нила, 7,0 мас.% 4,4 -бутилоксицианобифенила, 10,3 мас.% 4,4 -амилокоицианобифенила, 7,2 мас.% 4,4 -гексилоксицианобифенила, 9,4 мас.% 4,4 -гептилоксицианобифенила, 13 6 мас.% 15

4,4 -октилоксицианобифенила и.

10,7 мас.% 4,4 .-октилцианобифенила„

Величина диэлектрической анизотропии (д Е ) для него равна +13, интервал существования нематической фазы (ин- 20 тервал рабочих температур) составляет от -6 до +59 C пороговое напряже,ние (U ) и напряжение насыщения (U„„1, 5 и 2,0 В соответственно, ° вязкость 25 равна 35 сПз при 25 С.

Недостатками этого материала явля-. ются небольшой интервал рабочих температур, довольно высокие управляющие напряжения (пороговое напряжение и напряжение насыщения), не позволяющие работать электрооптическому устройству от одной батареи (1 5 В) без преобразователя напряжения, и довольно высокая вязкость, что снижает быстродействие электрооптических устройств. Все это ограничивает применение указанного материала в индикаторной технике, Наиболее близким по технической 40: сущности и достигаемому результату

;является жидкокристаллический мате . риал для электрооптических устройств на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектри- .

I ческой анизотропией и производных гексагидротерфенила общей формулы где один из циклов А. и В. — фенил; второй — транс-1,4-дизамещенное циклогексановое кольцо;

R - -алкил или алкоксигруппа, содержащая 1-9 углеродных атомов.

В качестве нематических жидких кри-. сталлов используют производные азоксибензолов, бифенилов, основа01 2 ний Шиффа, фенилбензоатов, фенилцик - ., логексанов. Укаэанные материалы имеют,низкую вязкость (24-50 сПз).

Однако управляющие напряжения высоки (® оа 1 5-1 В Uнас

2,5 В),а интервал рабочих температур сравнительно- небольшой (от -10 до +77 С).

Целью изобретения является. снижение управляющих напряжений.

Поставленная цель достигается использованием жидкокристаллического материала для электрооптических устройств на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, отличающегося тем, что он дополнительно содержит от одного до семи цианофенилпроизводных пиридина общей формулы

10-90 N где Х вЂ” алкильная группа с числом атомов углерода 1-9 или пара-замещенная фенильная группа R

I где R — - алкильная группа с числом атомов углерода 4-7, при следующем соотношении компонентов, мас.l:

Цианфенилпроизводные пиридина указанной общей формулы

Нематические жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией Остальное, -Введение соединений общей формулы в известные жидкокристаллические материалы обеспечивает снижение управляющих напряжений (U, 1,01,6 В, U 1,5-2,35 В) при расширении или сохранении интервала раб0-. чих температур, т.пл. от -3 до -22 С, температура прояснения (т.пр.) 6078 С (вязкость при этом меняется незначительно). В качестве известных нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией используют азоксибензолы, бифенилы, основания Шиффа, фенилбензоаты, фенилциклогексаны, феншФиримидины, толаны, фенилдиоксаны, пара-замещенные фениловые эфиры 4-алкилтрансциклогексанкарбоновых кислот. Соотношение производных пиридина общей форму5 6

1063101 ла, 8 мас,% 4, 4 -амилцианотерфенила . ного красителя 4-(4-нитрофенил)-4и 10 мас.X 5-амил-2-(4-циаиофенил)- (4-М,М-диоктиламинофенилазо)азобенпиридина имеет т.пл. минус 10 С, зола, для которого 1 „,5„, 525 нм, т.,пр 60 С у„ 1,4 В, у„„ 1,8. В. 5. дихроичное отношение 0 „ /О 10, коПример 10 (для сравнения).,эффициент экстинкции Е = 3 8 74

Иатериалф содержащий 51 мас,% 454» - 10 моль cMð, амилцианобифенила 25 мас.% 4,4 -геп- имеет т.пл, минус 17 С, т.пр . 72,5 С, t

1 тилцианобифенила, 16 мас.% 4,4 -ок" U„, 1, 1 В, U „ 1,5 В н позволяет ( тилоксицианобифенила и 8 мас.% 4,4 — 10 получать бесцветные символы на красцианотерфенила, имеет т.пл. минус 9 С, ном фоне. т.лр, 60 С, Uncs 1,5 В, U ac 1,95 В, Пример 15. Получают жидко Пример 11. Материал, содер-. ... кристаллический материал, состоящий жащий 25,3 мас.% 5-бутил-2-(4-циано- .из 25,0 мас.% 5-бутил,. 1.7,3 мас.X фенил)пиридина, 17,5 Mac.X 5-амил-2- 15 5-амил-, 29, 1 мас.% 5"гексил-2-(4(4-цианофенил)пиридина, 29,3 мас,% цианфенил)пиридина, 17,4 мас;%

5-гексил-2-(4;цианофенил)пиридина, 5-(4-бутилфенил)-2-(4- цианфенил)пи17 9 мас.X 5-(4-бутилфенил)-2-(4-ци- ридина,. 10,2 мас. % 4-амил-4-цианобит ф ° о ( анофенил)пиридина и 10 мас.% 4,4 - . фенила и 1,0 мас.X. фонового красите1 амилцианобифенил, имеет т.пл. 20 ля 4-N,N-диэтиламин-2-окси-4 -циачминус 18 С, т.пр. 72 С, Uno 1,1 В, азобензола, для которого р „ „ 497 нм, ц„ 1.,5 В, D (1 /D 5,7, E.= 4,5 104 моль см .

Пример 12. Иатериал, содер- Полученный материал имеет т.пл. жащий 31,5 мас.% транс-4-пропил-(4- .. минус 18 С, т.пр. 72 С, U „ 1,1 В, цианофенил)циклогексана, 20,5 мас % 25 U„„ 1,5 В и позволяет получать чертранс-4 -амил-(4-цианофенил)циклогек- ные символы .на золотисто-желтом фосана, 14,4 мас.% 5-амил-(4-цианофе- не. нил)пиридина, 21,7 мас.% 5-гексил-, Пример 16 ° Получают жидко(4-цианофенил)пиридина и 12,1 мас.% кристаллический материал, состоящий

5-(4-гептилфенил)-2-(4-цианофенил) 30 из 26,8 мас.X транс-4.-пропил-, пиридина имеет т.пл. минус 22 С, 18,g мас.% транс-4-амил-(4-цианфет.пр. 66 С, U„,ð 1,4 В, U„„, 1,9 В. . нил)циклогексана, 12,7 мас.X 5 -амил-, П р и ме р 13. Материал, содер-. .19, 1 мас.X 5-гексил-(4-цианфенил)Жащий 9,0 мас.% п-цианофенилового, пиридина, 11,4 мас.% 5-(4-гептилфеэфира п-бутилбензойной кислоты, . 35 нил)-2-(4-цианфенил)пиридина и

21,6 мас,% и-цианфенилового эфира 12 мас.% дихроичного красителя 3-нп-гексилбензойной кислоты, 16,5 мас.X гексил-6-(4-н-бутилоксифенил)-1,2,4 ° и-цианфенилового эфира п-гептилбен- . 5-тетразина, для которого Д „ 555 нм, зойной кислоты, 5,0 мас.% 5-метил- D>./D„4,5, Полученный материал иие2-(4-цианофенил)пиридина, 7,2 мас,X 40 ет т.пл. минус 18 С, т.пр. 63 С, 5-этил-2-(4-цианофенил)пиридина, . U»p 1,5 В; UÄz 2,0 В и позволяет

8,4 мас.% 5-пропил-2-(4-цианофенил)-: получать розово-красные символы на пиридина, 13,6 мас.% 5-гептил-2-(4- бесцветном фоне. цианофенил)пиридина, 6,1 мас.% 5- П р и м е 17 П ок™л-2-(4-цианофенил)пиридйна, ; кристаллический матери, состо и

3,8 мас.% 5-нонил-2-(4-цианофенил)-. ., из 30 р мас % транс 4 пиРи "на и 8,8 маса% 5-(4-гак фе= 20 2 маса% транс-4-а (4, анфе,л)нил)-2-(4-цианофенил)пиРидина имеет. икл ге сана 14 .2 мас 7 5-а о

21 4 мас X 5-гексил (4 a 4e ) пиридина 12 7 мас.X 5- (4-гептилПример 14. Получают жидко« фенил)-2-(4-цианфенил)пиридии и кристаллический материал, состоящий - 1,5 мас.% красителя 1,1 бис-(бениз 24,7 мас.% 5-бутил-2-(4-цианфе- зилиденамино)-4,4 -ди-(4-октилбинил)пиридина,у17,1 мас.X 5-амил-2- фенил-4-ен)-2,2 -азоимидазола, для (4-цианфенил)пирнднна, 28,6 мас.2 55 которого Л с 430 и 540.нм, 0„ /D

5 тексел-2-(4-цнанофенил)пиридина, (Л 430 нм) 6,77, D4/D4 (Л 540 нм)

17,4 мас. 5-(4-Еутилфенип) 2-(4 ци- 3,28, 2 (Л 430 нм) 1,7 ° 104 и анофенил)пиридина, 10 мас.% 4-амил- 2(7(540 нм) 0,8 *10 моль" см2. По4-цианодифенила и 2,2 мас.% дихроич-, лученный материал имеет т.пл. ми" у

1063101 4 лы. в жидкокристаллическом, материале может меняться в широких пределах и не влияет на достижение цели. Существенным является их суммарное содержание в материале. 5

С целью получения отображения ин- . формации в цвете указанный жидкокристаллический материал дополнительно содержит дихроичные красители в количестве 1-12 мас.X. 10

Согласно изобретению введение ди-.. хроичного красителя в жидкокристаллический материал обеспечивает индикацию цветных символов на бесцветном фоне (дихроичный краситель с отрицательным дихроизмом), бесцветных сНМ волов на окрашенном фоне (дихроичный краситель с положительным дихроизмом), черных символов на окрашенном фоне (фоновый краситель) или цветных символов на окрашенном фоне (краситель с двумя полосами поглощения). Этим достигается улучшение эксплуатационных характеристик.за счет. получения цветового контраста, 25 расширяется область применения материала. Для получения желаемого цвета. символов или фона вводят в зависимос- ти от необходимости один краситель или. смесь нескольких дихроичных красителей.

Пример 1. В стеклянный стакан загружают 36, 1 мас.X транс-4-пропил-(4-цианофенил)циклогексана, 30 8 мас. транс-4-амил-(4-цианофеф ° О

35 нил)циклогексана, 21,1 мас. транс4-гептил-(4-цианофенил)циклогексана и 12,0 мас. 5-(4-амилфенил)-2-(4цианофенил)пиридина и нагревают при перемешивании до 90 С. Затем раствор 40 охлаждают до комнатной температуры.

Получают готовый к употреблению жидкокристаллический материал со следу;. ющими характеристиками: т.пл. минус 6;С, т.пр. 74 .С, U„ 1 6 В, Прас 2 35 В. Аналогично примеру 1 получают и другие жидкокристаллические материалы.

Пример 2 (для сравнения).

Материал, содержащий 36,1 мас. X 50 транс-4-пропил-(4-цианофенил)циклогексана,. 30,8 мас. транс-4"амил(4-цианофенил)циклогексана, 21,1.мас.Ж транс-4-гептил-(4-циано-. фенил)циклогексана и 12,0 мас.Ж

4-циано-4-(транс 4-н -амилциклогексил)бифенила, имеет т.пл. минус 6 С, т.пр. 72 С, У„,р 1,8 В, Upas 2,5 В.

Пример 3 (для сравйения).

Материал, содержащий 29 мас.Ж транс4-пропил- (2-цианофенил) циклогексана, 41 Mac..X транс-4-амил-(4-цианофенил)циклогексана и 30 мас.X транс-.

4-гептил-(4-цианофенил)циклогексана, имеет т,пл. минус 3 С, т.пр, 50 С, U((< 1,8 В, U((+a 2,5.В.

Пример 4. Материал, содержащий 34,5 мас,. 4,4-амилцианобифеl нила, 39,3 мас.Ж 4,4-гептилцианобифенила, 8,2 мас,X 4,4 -гептилоксицианобифенила, 6,0 мас.X 5-BMK(I (4цианофенил)пиридина и 12,0 мас.Ж

5-(4-гексилфенил)-2-(4-цианофенил) пиридина, имеет т.пл. минус 3 С, т.пр. 60 С, U„ 1,4 В Б(((с 1,8 В.

Пример 5 (для сравнения).

Материал, содержащий 34,5 мас. ,4,4-амилцианобифенила, 39,3 мас.Ж

4,4 -гептилцианобифенила,. 8,2 мас.X (4,4 -гептилоксицианобифенила и

18 0 мас.X 4-циано-4-(транс-4-намилциклогексил)бифенила, имеет т.пл. минус 2 С, т.пр. 65 С, Un 1,6 В, U((ac 2,1 В, Пример 6 (для сравнения).

Материал, содержащий 51,5 мас.X

4,4 -амилцианобифенила, 30,2 мас.X

4,4 -гептилцианобифенила и 18,3 мас.Ж

4,4 -гептилоксицианобифенила, имеет т.пл. 0 С, т.пр. 44 С, U„, 1,5 В, Пример 7, Материал, содер« . жащий 33,6 мас.X транс-4-пропил(4-цианофенил)циклогексана, 28,7мас.X. транс-4-амил-(4-цианофенил)цикло- ( гексана, 19,7 мас.Ж транс-4-гептил-. (4-цианофенил)циклогексана, 9,1мас.X

5-амил-2-(4-цианофенил)пиридина и

8,9 мас.Ж 5-(4-гептил)-2-(4-цианофенил)пиридина, имеет т.пл. минус 12 С, т. пр, 78 С, U„, 1,6 В, U„„æ 2,2 В.

Пример 8 (для сравнения), Материал, содержащий 33,6 мас.Ж транс-4-пропил(4-цианофенил)циклогексана, 28,7 мас.Х транс-4-амил(4-цианофенил)циклогексана, 19,7 масЛ транс-4-гептил-(4-цианофенил) циклогексана и 18 мас.X 4-циано-4-(транс-4-н-октилциклогексил)бифенила, имеет т.пл. минус 10 С, т.пр. 77 С, П„, 1,8 В, U„« 2,4 В.

Пример 9. Материал, содержащий 50 мас.X 4,4-амилцианобифеиила, 21 мас. 4,4-гептилцианобифенила, 11 мас.Ж 4,4 -октилоксицианобифениI

Редактор С. Титова

Корректор А. Зимокосов

Подписное

Техред Т.Дубичнак

Заказ 4499/-" Тираж 630

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 . 1063 нус 20 С, т.пр. 66,5 С, Пл 1,4 В, .U 1.,9 В и позволяет получать фиолетовые символы на желтом фоне.

П р и м е. р 18. Материал, содеРжащий 11,8 мас.% 4,4-пропилоксици- э анобифенила, 7,0 мас.X 4,4 -6

-гептилоксицианобифенила,l3,5 мас.X ...М.

4,4-октилоксицианобифенила, 5,:8 мас,X

4,4 -октилцнанобифенила, 10, 2 мас.X.

5-бутил-2-(4-цианофенил)пиридина, .19,6 мас.% 5-амил-2- (4-цнанофеннл)пиридина и 5,1 мас.X. 5-(4-амилфенил)-1g

3-(4-цианофенил)пиридина имеет, т.пл. минус:7 С, т.пр. 70. С, U„1,2 В, U e 1,7 В. . Пример 19 (аналог). Матери- 2б ал, содержащий 11,8 мас.%.4,4-пропил.оксицианобифенила, 7,0 мас.% 4,4 — бутнлоксицианобифенила, 10,3 мас.X

4,4 -амилоксицианобифеннла, 7,2 мас. % 4,4 -гексилоксицианобифенила 9 4 : .,25, мас.X 4,4 -гептилокснцианобифенйла, 13,6 мас.X 4,4 -октнлоксицианобифейи ла и 40,7 мас.% .октилцианобифенила, имеет т.пл. минус 6 С, т.пр. 59 С,, Unop 1«5 В Uwc 2. 0 В

101 8

Из приведенных примеров видно, что по. сравнению с известными жидкокристаллическими материалами сравнительные примеры 2, 5, .8; 10 (прототип) и 17 (аналог) жидкокристаллические материалы на, основе нематическнх жид- ких кристаллов, которые дополнительно содержат цианофенилпроизводные пиридина, имеют меньшие управляющие

- напряжения и более широкие интервалы рабочих температур (см. примеры 1, 4, 7, 9 и 16). В примерах 10„ t1 и 12 продемонстрцрованы жид1сокристаллические материалы с лучшими характеристиками, при этом материалы по примерам 10 и 12 имеют столь малые управлякяцие напряжения, что позволяют испольэовать их в авшономных элект.рооптических устройствах работающих . от одной батарейки (1,5 В);.без преобразователя напряженйя или от солнечных батарей. Одновременно. указанные материалы имеют весьма пярокие интер» валы рабочих температур, что расширяет области их применения. Примеры

12-15 демонстрируют возможности пред-:

) ,лагаемых материалов дая цветной индикации, в этом случае жидкокристаллический материал дополнйтельно содер жит дихроичный красжель,