Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств Советский патент 1985 года по МПК C09K19/08 G02F1/13 

9д

САЭ 1.. 1 Изобретение относится к жидкокри сталлическим материалам с положител ной диэлектрической анизотропией, которые применяют в различных электр оптических устройствах отображения и преобразования информации. Известен жидкокристаллический ма териал с положительной диэлектричес кой ани:зотропией, включающий 11,8 мае.% 4,4 -пропилоксицианобифе нила, 7,0 мае.% 4,4-бутидоксициано бифенила, 10.,3 мас.% 4,4-a JИЛoкoицианобифенила, 7,2 мас.% 4,4-гексил оксицианобифенила, 9,4 мас.% 4,4-г тилрксицианобифенила, 13 6 мас.% 4,4-октилоксицианобифенила и 10,7 мас.% 4,4 -октилцианобифенила. Величина диэлектрической анизотропии (Л ) для него равна +13, интервал существования нематической фазы (ин тервал рабочих температур) составдяет от -6 до +59°С, пороговое напряж ,ние (Unop ) и напряжение насыщения ( ) твистэффекта составляют 1,5 и. 2,0 В соответственно,вязкость равна 35 сПз при 25°С. Недостатками этого материала явля ются небольшой интервал рабочих тем.ператур, довольно высокие управля- кнцие напряжения (пороговое напряжениё и напряжение насьщения), 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 сущности и достигаемому результату является жидкокристаллический мате- |риал для электрооптических устройств 1на основе нематических жидких кристаллов, с положительной диэлектри- |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 критсталлов используют производные азоксибензолов, бифенилов, основа12НИИ Шиффа, фенилбензоатов, фенилцик-V логексанов . Указанные материалы имеют.низкую вязкость (24-50 сПз). Однако управляющие напряжения . высоки (Ur,op 1,5-1,8 В, и„„ ,5 В) ,а интервал рабочих температур сравнительно- небольшой (от -10 до +77°е). Целью изобретения является- снижение управляющих напряжений. Поставленная цель., достигается использованием жидкокристаллическрго материала для злектрооптических устройств на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, отличающегося тем, что он дополнительно содержит от одного до семи цианофелилпроизводных. пиридина общей формулы где X - алкильная группа с числом атомов углерода 1-9 или пара-замещенная фёнильная группа где R - алкильная группа с числом атомов углерода 4-7, при- следующем соотношении компонентов, мас.%: , Цианфенилпроизводные пиридина указанной общей формулы 10-90 Нематические жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией Остальное. Введение соединений общей фо.рмулы в известные жидкокристаллические материалы обеспечивает снижение управляющих напряжений ( 1,0- 1,6 В, 1,5-2,35 В) при расширении или сохранении интервала рабочих темцератур, т.пл. от -3до -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,. фенилййримидины, толаны, фенилдиоксаны, пара-замещенные фениловые эфиры 4-алкилтрансциклогексанкарбоновьк кислот. Соотношение производных пиридина общей формупа, Ъ масД 4,4 -амилцианотерфенила и 10 мас.% 5-амил-2-(;4-цианофенил) пиридина имеет т.пл. минус , т.пр. 60°С, и„„р 1,4В, и„д 1,8 В. Пример 10 (для сравнения). Материал, содержащий 51 мас.% 4,4 амилцианобифенила, 25 мас.% 4,4 -геп тилцианобифенила, 16 мас.% 4,4 октилоксицианобифенила и 8 мас.% 4,4 цианотёрфенила, имеет т.пл. минус 9 т.пр. бОС, UOOP 1,5 В, и„е(с 1,95 В. Пример 11. Материал, содерт жащий 25,3 мас.% 5-бутил-2-(4-цианофенил)пиридина, 17,5 мас.% 5-амил-2(4-цйанофенил)пиридина, 29,3 мас.% 5 гексил-2-(4гцианофенш1)пиридина, . 17,9 мас.% 5-(4-бутилфенш1)-2-(4-цианофенил)пиридина и 10 мас.% 4,4 амилцианрбифенил, имеет т,шт. минус 18°С, т.пр. 72°С, и„„р 1,1 В, кас 1.5 В. Пример 12. Материал, содержащий 31,5 мас.% тpaнc-4-пpoпил-(4дйaнoфeнил)циклoгeкcaнa, 20,5 мас. транс-4-амил-(4-цианофенил)циклогексана, 14,4 мас.% 5-амил-(4-цианофе- НИЛ)пиридина, 21,7 мас.% 5-гексил(4-цианофенш1)пиридина и 12,1 мас.% 5-(4-гептилфенил)-2-(4-цианофенил пиридина имеет т.пл. минус 22°С, т.пр. 66°С, и„,р -1,4 В, UH«, 1,9 В. П р и ke р 13. Материал, содерёжащий 9,0 мас.% п-цианофеннлового эфира в-бутилбензойной кислоты, . 21,6 мас.% п-цианфенилового эфира п-гексилбензойной кислоты, 16,5 мае. п-цианфенилового эфира п-гептилбензойной кислоты, 5,0 мас.% 5-метил2-(4-цианофенил)пиридина, 7,2 мас.% 5-этил-2-(4-цианофеш л)пиридина, 8,4 мас.% 5-пропил-2-(Л-цианофенил)пиридина, 13,6 мас.% 5-гептил-2-(4цианофенил)пиридина, 6,1 мас.% 5октил-2-(4-цианофенил)пиридина, 3,8 мас.% 5-нонил-2-(4-цианофенил)-. пиридина и 8,8 мас.% 5-(4-г§ксилфег-1 нил)-2-(4-цианофенил)пиридина: имеет т.пл. минус 12°С, т.пр. 72°С, и„ор 1,0 В, и„ас 1,5 В. Пример 14. Получают жидкокристаллический материал, состоящий из 24, 7 мас.% 5-бутил-2-(4-цианфе НИЛ)пиридина,/17,1 мас.% 5-амшт-2(4-цианфенил)пиридина, 28,6 мас.% . 5-гексил-2-(4-цианофенил)пиридина, 17,4 мас.% 5-(4-бутилфенип)-2-(4- цианофенил)пиридина, 10 мас,% 4-амил 4-цианодифенила и 2,2 мас.% дихроичкого красителя 4-(4-нитрофенил)-4(4-К,Ы-диоктиламинофенилазо)азобензола, для которого Лмакс 525 нм, дихрричное отношение D,, /D 1J3, ко.эффициент экстинкции 3,8 lO, . Полученный материал имеетт.пл. минус 17С, т.пр. 72,5°С, 1, 1 В, и.,д,. 1,5 В и позволяет Unep .Ы В, и, получат,бесцветные символы на красном фоне. При мер 15. Получают жидкокристаллический материал, состоящий из 25,0 мас.% 5-бутил,. 1.7,3 мас.% 5-амил-, 2.9,1 мас.% 5-гексил-2-(4цианфенил)пиридина, 17,4 мас.-% 5-(4-бутилфенлл )-2-(4-цианфенил)пиридина,. 10,2 мас.% 4-амил-4-цианобит фенила и 1,0 мас.% фонового красителя 4-Н,К-дизтиламин-2-окси-4 -цианазобензола, для которого Лмс1к 97 нм, D „ /Dj 5,7, 4,5 10 моль см . Полученный материал имеет т.пл. минус 18°С, т.пр. 72°С, и„ор 1,1 В, и„д.. 1,5 В и позволяет получать черные символы на золотисто-желтом фоне. . ; . . п р и м е р 16. Получают жидкокристаллический материал, состоящий из 26,8 мас.% транс-4-пропил-, 18,9 мас.% транс-4-амил-(-цианфенил )циклогексана, 12,7 мас.% 5- амил-, 19,1 мас.% 5-гексил-(4-цианфеннл)пиридина, 11,4 мас.% 5-(4-гептилфенил)-2-(4-цианфенил)пиридина и 12 мас.% дихроичнрго красителя 3-нгексил-6-(4-у-бутилоксифенил)-1,2,4, 5-тетразина, для которого 555 нм, Dj./D,, 4,5. Полученньй материал имеет т.пл. минус 18°С, т.пр. , Unop 1,5 В, 2,0 В и позволяет получать розово-красные симво.пы на бесцветном фоне. Пример 17. Получают жидкокристаллический материал, состоящий из 30,0 мас.% транС-4.-пропил-, 20,2 мас.% транс-4-амил-(4-цианфенил)циклогексана, 14,.2 мас,%. 5-амнл-, ; 21,4 мас.% 5-гексил-(4-цранфенил)- пиридина, 12,7 мас.% 5-(4-гептш1- / фенил)-2-(4-цианфенил)пиридин и 1,5 мас.% красителя 1,1 бис-(бензилиденамино)-4,4 -ди-(4-октш1бифенил-4-ен)-2,2 -азоимидазола, для крторого Лмакс. 30 и 540 нм, D,, /D, ( Л 430 нм) 6,77, D,/D ( Л 540 нм) 3,28, Z( Л 430 нм) 1, и 2( Д 540 нм) 0,8 мрль-i см2. По--лученный материал имеет т.пл. ми3. 1 лы. в жидкокристаллическом .материал может меняться в широких пределах и не влияет на достижение цели. Сущест венным является их суммарное содержа ние в материале, С целью получения отображения информации в цвете указанньй жидкокристаллический материал дополнительно содержит дихроичные красители в коли честве 1-12 мас.%. Согласно изобретению введение дигт хроичиогО| красителя в жидкокристаллический материал обеспечивает индикацию цветных символов на бесцветном фоне (дихрричный краситель с отрицательным дихроизмом), бесцветных символов на окрашенном фоне (дихроичный краситель с положительным дихроизмом), черных символов на окрашенном фоне (фоновьй краситель) или цветных символов на. окрашенном фоне (краситель с двумя полосами поглощения) . Этим достигается улучшение эксплуатационных характеристик за счет.получения цветового контраста, расширяется область применения материала. Для получения желаемого цвета символов или фона вводят в зависимое ти от необходимости один краситель или смесь нескольких дихроичных кра- сит ел ей. Пример 1, В стеклянный стакан загружают 36,1 мас.% транс-4-про пил-(4-цианофенил)циклогексана, 30,8 мас.% транс-4-амил-(4-цианофенил) циклогексана, 21,1 мас.% транс4-гептил-(4-цианофенил)циклогексана и 12,0 мас,% 5-(4-aмилфeнил)-2-(4циaнoфeнил ) пиридина и нагревают при перемешивании до 90°С. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры. готовый к употреблению жид кокристаллический материал со следу кщими характ ерис тиками: т.пл. минус , т.пр. 74°С, Unop 1,6 В, UHCIC 2,35 В. Аналогично примеру 1 получают.и другие жидкокристалличес кие материалы. I Пример 2 (для сравнения). Материал, содержащий 36,1 мас.% транс-4-пропил-(4-цианофенил)циклогексана,, 30,8 мас.% транс-4-амил(4-цианофенил)циклогексана, 21,1. мае. % транс-4-гептил- ( 4-цианофенил)циклогексана и 12,0 мас.% 4-циано-4-(транс- 4-н -амилциклогексил)бифенила, имеет т.пл. минус 6°С, т.пр. 72С, UPOP 1,8 В, UHC,C 2,5 В. 1 , П р и м е р 3 (для сравнения). Материал, содержащий 29 мас..% транс4-пропил-(2-цианофенил)циклогексана, 41 мас.% транс-4-амил--(4-цианофенил)циклогексана и 30 мас.% транс4-гептил-(4-цианофенил)циклогексана, имеет т.пл. минус , т.пр. , и, 1,8 В, 2,5.В. Пример 4, Материал, содержащий 34,5 мас..% 4,4-амилцианобифенила, 39,3 мас.% 4,4-гептилцианобифенила, 8,2 мас.% 4,4-гептилоксицианобифенила, 6,0 мас.% 5-амил-(4цианофенил)пир1ц;ина и 12,0 мас.% 5-(4-гексилфенил)-2-(4-цианофенил)пиридина, имеет т.пл. минус , т.пр. , 1,4 В, UHOTC 1,8 В. П р и м е р 5 (для сравнения). Материал, содержащий 34,5 мас.% .4,4-амилцианобифенила, 39,3 мас.% 4,4 -тептилцианобифенила,. 8,2 мас.% 4,4 -гептилоксицианобифенилд и 18,0. мас,% 4-циано-4-(транс-4-намилциклогексил)бифенила, имеет т.пл. минус 2°С, т.пр. 65°С, 1,6 В, и„„е 2,1 В. . Пример 6 (для сравнения). Материал, содержащий 51,5 мас.% 4,4 -амилцианобифенила, 30,2 мас.% -гептилцианобифенила и 18,3 мас.% 4,4-гептштоксицианобифенила, имеет т.пл. 0°С, т.пр. 44°С, 1,5 В, и„„с 2,0 В. Пример. Материал, содер- . жащий 33,6 мас.% транс-4-пропил(4-цианофенил)циклогексана, 28,7 мас.%. транс-4-амил-(4-цианофенил)цикло- ( гексана, 19,7 мас.% транс-4-гептил-г (4-цианофенил)циклогексана, 9,1 мас.% 5-амил-2-(4-циан,офенил)пиридина и 8,9 мас.% 5-(4-гептил)-2-(4-цианофенил) пиридина, имеет т.пл. минус 12°С, т. пр. 78°С, 1,6 В, UH«C 2,2 В. Пример 8 (для сравнения). Материал, содержащий 33,6 мас.% транс-4-пропил (4-цианофенил) циклогексана, 28,7 мас.% транс-4-амш1(4-цианофенил)циклогексана, 19,7 мас.% транс-4-гептил-(4-циаиофенил)цикпогексана и 18 мас.% 4-циано-4-(транс-4-н-октилциклогексш1)бифешша, имеет т.пл. минус , , т.пр. 77°С, и„ср 1,8 В, UHCCC 2,4 В. Пример 9. Материал, содержащий 50 мас.% 4,4-амш1цианобифеиш1а 21 мас,% 4,4-гептилцианобифенила, 11 мае.% 4,4 -октнлоксицианобифенинус 20°С, т.пр. 66,5°С, 1,4 VH«C -f и позволяет получать фиолетовые символы на желтом фоне. Пример 18. Материал/содержащий 11,8 мае.% 4,4-пропилоксицианобифенила, 7,0 мас.% 4,4 -бутня- оксицианобифенила, 10,3 мас,% 4,4 амилоксицианобифенила, 7,3 мас,% гексилоксицианобифенила,9,4 мае.% 5,4 -гептилоксицианобифеиила,13,5 мае. % . 4,4-октилоксицианобифёнила, ,5,8 мае,% 4,4 -октилцйанобифенила, 10,2 мае.% 5-бутил-2-(4-цианофенил)пиридина, 19,6 мае. % 5-амил-2- (4-цианофенил) пиридина и 5,1 мас.% 5-(4 амилфенш1)3-(4-цианофенил)пиридина имеет, т.пл. минус 7°С, т.пр. 70С, и„ 1,2 В Uw«c 1.7 В. .. П р и м ер 19 (аналог). Материал, содержащий 11,8 мае.% 4,4-прошй1.оксицианобифенила 7,0 мае.% 4,4 бутилоксицианобифенила, 1О,3 мае.% 4,4 -амилоксицианобифенила ,7,2 мае. % 4,4 -гексилоксицианобифенила. 9,4: V .% 4,4-гептилокеицианобифенила, 13,6 мас.% 4,4 -октилоксицианобифени л а: и 40,7 мас.% октилхдаанобифенила, имеет Т.Ш1. минус , т.пр. , 1,5 В, 2,0 В. 10 ; 18 Из приведенных примеров видно, что по сравнению е известными жидкокристаллическими материалами сравни- тельные примеры 2, с 5, 8; 10 (прототип) и 17 (аналог) жидкокристаллические материалы на. основе тематических жидких кристаллов, которые дополнительно содержат цианофеншптроизводные пиридина, имеют меньшие управляющие напряжения и более юирркие интервалы рабочих те.мператур (см. примеры 1, 4,7, 9 и 16). В примерах 10, t1 и 12 продемонстрированы жидkoкpиcтaллические материалы с лучшими характёристиками, при этом материалы по примерам 10 и 12 имеют столь малые управлякяцие напряжения, что позволяют использовать их в автономных элект; рооптических устройствах, работакяцих от одной батарейки (1,5 В); без прёобразователя напряжения шш от солнечных батарей. Одновременно.указанные материалы имеют весьма широкне интервалы рабочих температур, что расширяет области их примеяекия. Примеры 12-15 демонстрируют возможности предлагаемых материалов для цветной индикащш, в этом случае язэдкокристалдический материал дополййтельно содерт жит дихроичный красш-еяь.

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.%..