Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств

 

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, включающий жидкокристаллическое вещество с положительной диэлектрической анизотропией и -вещество, повьшакнцее температуру прояснения, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения управляющгах напряжений и расширения интервала существования нематической мезофазы., и качестве вещества с положительной диэлектрической анизотропией он содержит от 2-7 5- шкил-2т

100 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН (21) 3419501/23-04

C_#_

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

E)PETEH Й И ОТНРЫТИЙ (22) 22.04.82 . (46) 30.06.85. Бюл. В 24 (72) Е. И. Ковшев,М.Ф. Гребенкин, А..И. Павлюченко, Н.И. Смирнова, А.В. Иващенко, В.В. Титов, В.М. Шошин, Б.Г. Грибов, В.И. Григос, Г.И. Карпушкийа, Ю.П. Бобылев, А.И. Васильев и В,А. Козунов (53) .532.78(088..8) (54)(57) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ MATEPHAJI ДЛЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, включающий жидкокристаллическое вещество с положительной диэлектрической анизотропией и вещество, повышающее температуру прояснения, о т-. л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения управляющих напряжений и расширения интервала существования нематической мезофазы, В качестве вещества с положительной диэлектрической анизотропией он содер-, жит от 2-7 5-алкил-2-, (4-цианофенил)ниридинов общей формулы

4(у) С 09 К 19/08; G 02 F 1/13 где R — алкильная группа с числом

1 атомов углерода 1-9, а в качестве вещества, повышающего температуру прояснения, он содержит 5-(4-алкилфеннл)-2-(4-цианофенил)-пиридин общей формулы где R -, алкильная группа с числвм атомов углерода 4-7, при следующем соотношении компонентов, мол.X

5-Алкил -2-(4-.цианофенил)-пиридины . 72-99

5-(4-Алкилфенил)—

2- (4-цианофенил)пиридин Остальное

1063100

CN.1

Изобретение относится к жидкокристаллическим материалам (ЖКМ) с положительной диэлектрической анизотропией, которые применяют в различных электрооптических устройствах отображения информации.

Известен ЖКМ с положительной диэлектрической анизотропией, включающий и-цианфениловые эфиры и-налкилбензойных кислот и и-цианфениловый эфир и-н-гептилкоричной кисло— ты. В известном ЖКМ, состоящем, например, из 20 мас,7. и-цианфенилового эфира п-н-бутилбензойной кислоты, 4 1,77 и-цианфенилового эфира п-í- 15 гептилбензойной кислоты и 38,3 мас.7 и-цианфенилового эфира и-и-гептилкоричной кислоты (смесь 1), диэлектрическая анизотропия (Ll f ) равна

+18,3, интервал существования нема- 20 тической фазы от -7 до +71 С, порого..вое напряжение (U„, ) и напряжение насыщения (U„« .) твист-эффекта составляют 1.,5 и 2,1 В соответственно, вязкость 88 сПз при 25 С. Недостатком 25 этого материала являются сравнительно небольшой интервал существования нематцческой мезофазы, довольно большие пороговое напряжение и напряжение насьпцения твист-эффекта (управляющие ЗО напряжения), не позволяющие работать электрооптическому устройству от одной батарейки (1,5 В), и высокая вязкость, что снижает быстродействие электрооптических устройств. Все это ограничивает применение указанного

35 материала в индикаторной технике.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ЖКМ с положительной диэлект-40 рической анизотропией, включающий жидкокристаллическое вещество с положительной диэлектрической анизотропией и вещество, повьппающее температуру прояснения. В этом. случае в качестве жидкокристаллического вещества с положительной диэлектрической анизотропией используют пара-замещенные цианобифенилы общей формулы где д. — алкил или алкоксигруппа с числом атомов углерода 1-9, а в качестве вещества, повьппающего температуру прояснения, используют паразамещенные цианотерфенилы общей фор- мулы где R — алкил или алкоксигруппа с

l числом атомов углерода 4-7, при следующих соотношениях компонентов, мол. 7.:

Пара-замещенный цианобифенил 86-93

Пара-замещенный циантерфенил Остальное

Иэ указанных материалов практи4 ческое применение находит ЖКМ с положительной диэлектрической анизотропией, включающий 50 мол.7. 4,4 — амилцианобифенила, 25 мол.7. 4,4 — гептил-цианобифенила и 16 мол.7 4,4I октилоксицианобифенила и в качестве вещества, повьппающего температуру прояснения, 9 мол.7 4,4 -амилцианоt терфенила (смесь 2), который имеет. следующие характеристики: величина дЯ 14 интервал существования мезофазы от -9 до +60 С, U „,р 1,5 В, Б„ц 1,96 В и вязкость 20 сПз при

25 С. Эта смесь находит широкое применение в индикаторной технике под маркой Е7 (фирма BDH, Великобритания) . I

Недостатком укаэанных материалов является также сравнительно небольшой интервал существования нематической мезофазы и довольно высокие управляющие напряжения.

- Цель изобретения — снижение управляющих напряжений и расширение интервала существования нематической мазофазы, .

Цель достигается ЖКМ, включающим жидкокристаллическое вещество с положительной диэлектрической.анизотропией и вещество, повьппающее температуру прояснения, отличительная особенность которого состоит в том,, что в качестве вещества с положительной диэлектрической анизотропией используют от 2-7 5-алкил-2-(4цианофенил)-пиридинов общей формулы I где К„ - алкильная группа с числом атомов углерода 1-9, а в качестве вещества, повьппающего температуру прояснения, используют 5(4"алкилфенил)-2-(4-цианофенил)пиридин общей формулы II

10631

Та блица 1

Т„С Т„С да П„,р., В П„„с, В;

Состав, +185 1 1: 15

+78

39,0

4ЦП (1)

6ЦП

40,5

5ФЦП (II) 20,5

33,0

+79,1,3

+20,0 О, 9

44,2

22,8

5ФЦП .(II) +19,2 1,0

1,4

-13

26,0

° 4ЦП

15,8.32, 7

25,5

5ФЦП (II) где К вЂ” алкильная группа с числом атомов углерода 4-7, при следующем соотношении компонентов, мол.7:

5-Алкил-2-(4-цианофенил) пиридины I 72-99

5-(4-(Алкнлфеннл)—

2-(4-цианофенил)пиридины II Остальное

Число и соотношение соединений общей формулы Т не оказывают влияния на достижение цели Существенным является их суммарное содержание в жидкокристаллическом материале.

Пример, В стеклянный стакан загружают 39,0 мол.Х 5-бутил-2-(4цианофенил)пиридина, 40,5 мол.Х 5гексил-2-(4-цнанофенил)пиридина и 20,5 мол.X 5-(4-амилфенил)-2-(4цианофенил)пиридина и нагревают при перемешивании до 90 С..Затем раствор охлаждают до комнатной температуры.

Получают готовый к употреблению жидкокристаллический материал со следукицими характеристиками: дЕ +18,5, интервал существования меэофазы от

+78 Cy Upyp 1 > 1 В> П«с вязкость 27 сПз при 25 С.

Аналогично примеру .1 получают другие материалы, состав н характерис тики которйх приведены в табл.1.

00 4

Ц табл. 2 приведены сравнительные характеристики аналога и прототипа.

Как видно иэ табл. 1 и 2, предло« женный материал имеет существенно меньшие управляющие напряжения, чем у известных жидкокристаллических .материалов, а интервал существования нематической мезофаэы - шире, Дей.ствительно, если сравнить жидкокристаллический материал по примеру 1., смесь 1 (аналог) и смесь 2 (прототип), то для них U 1,1; 1,5 и

1,5 В соответственно, U« 1,5;

2,1 и 1,96 В соответственно, а интервалы рабочих температур составляют (-7) — (+78); (-7) - (+71) .и (-9) — (+60) С соответственно.Жидкокристаллический материал по примеру 8 дает еще более широкий интервал рабочих температур (-16) (+76) при низких управляющих-напряжениях (О„ р 1,2 В, П,щ 1,65 В).

Таким .образом,.-предлагаемые жид.кокристаллические материалы íà основе цианофеннлпроизводных пиридина имеют более широкий интервал. рабочих температур и более низкие управляющие напряжения твист-эффекта, что позволит использовать их в низковольтных индикаторах на твист эффекте в автономных устройствах с пита-. нием-от одной обычной батареи беэ преобразователя напряжения или от солнечных батарей.

1063100

Продолжение табл. 1

Состав, мол. Е

UHec в

84 +18,6 1,1 1, 5

41,7

31,1

27,2

+1,15 1,6

+70,6 +18

28,9

1, 2

+18

+67

-15

3,0,4

21,5

31,3

6ЦП

19э2

+63

-22

ЗЦП

+18,2 1, I

16,9

25,0

14,2

5ФЦП (II) +18,0 1,15 1,65

-12

+78

20,8

10,8.. 9ЦП

5ФЦП (Щ

-16

21 ° 2

+78,6 +18,0 1,2

1 ° 65

30,7

6ФЦП (II) 4ЦП () 6ФЦП (II) 5ЦП (т) 4ФЦП (П) 7ФЦП (II) 39,2

13,7. 18,2

16,8

24,7

25,7

24,4

18,3

17,6

9,0

21,5 тн„. 9 с т„, с

1,6

1,5

1063100 .

Продолаение табл. 1

-25

13,5

1,7

+17,2 1,3

+62

19,2

28,1

15,7

7,9

5ФЦП (II) 15,6

1,05

1,5

+ 40

-16

10,0

16,6.21,2

5ЦП (1) 14,1

21,3

10 8

8IQ1, 5,1

7ФЦП (II) 16,5

1,05 1,45

+19

+45 .

-12

26,1

24,7

21 1

5ФЦП (II) 0 5

Примечания:

1цП-5-метил-, 2цП-5- этил, ЗЦП-5-пропил-, 4ЦП-5-бутнл, 5ЦП-5-эмил- °

6ЦП-5-гексил-, 7ЦП-5-гептил-, 8ЦП-5-.октил- и 9ЦП-5-нонил-2-(4-цианофенил)пиридины соответственно, 4ФЦП-5-5-(4-буткп- ° 5ФЦП-5-(4-амил-, 6ФЦП-5-(4-гексили 7ФЦП-5-(4-гептйлфенил) пирндины соответственно. . 2. Т„,; - температура плавления, Tnp - температура прояснения (эти темнее ратуры определяют интервал существования нематической мезофазы, то есть интервал рабочих температур).

1063!00 пор

U„ac ФВ

Состав

Смесь 1 (аналог) +1S,3

1,5

2,1

+71

Смесь 2 (прототип) +60

1,5

1,96

+15

s.

Техред Т.Дубинчак

Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л. Письман

Заказ 4499/3 Тираж 630

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Таблица 2

Тпл, С Тпр, С dE