Электрооптическое устройство для модуляции проходящего или падающего света

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)526843

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.12.72 (21) 1863941/04 (23) Приоритет — (32) 22.12.71 (31) WiP G 021/159967 (33) ГДР (43) Опубликовано 30.08.76. Бюллетень ¹ 32 (45) Дата опубликования описания 25.11.76 (51) М.Кл G 02 Г 1/00

С 09 К 3/00

G 02 F 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений

k отнрытий (53) УДК 532.783 (088.8) (72) Авторы

ДЛЯ МОДУЛЯЦИИ ПРОХОДЯЩЕГО

ИЛИ ПАДАЮЩЕГО СВЕТА ческпх постоянных.

Изобретение относится к области электрооптических устройств на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, нашедших широкое применение в целях модуляции проходящего и падающего света.

Известные электрооптические устройства для модуляции проходящего и падающего света, состоящие из двух плоских электродов и нематического вещества, расположенного между ними, где в качестве нематического вещества использованы цианзамещенные азометины, п-замещенные фенил-п -цианбензоаты, которые являются, нестабильными к тепловым и химическим воздействиям (Оа воздуха и влага), к электрическим полям и ультрафиолетовому облучению, обладают мешающими полосами поглощения в видимой части спект,ра и эксплуатируются при сравнительно высоких температурах.

В целях снижения рабочих температур до температур ниже комнатных предложено электрооптическое устройство, содержащее в качестве нематического вещества — произ,водные фенилпиримидина общей формулы А 1, у q, А

R, и R> представляют одинаковые или различные заместители, например C„H»„+>, C„H,,+i О, С„Н.„| СОО, С„Н „,1СО, где и =1 — 12.

Преимуществом прсдложе шого устройства является возможность эксплуатации его

10 прп температурах ниже комнатной, так как в качестве нематического вещества использованы низкоплавкие соединения. Кроме того, онп бесцветны и даже при часовом нагревании до температур свыше 100 С стабильны, 15 не разлагаются Il03 действием воздуха, влажности или света и остаются неизменными после суточного воздействия электрических полей (постоянного н переменного напряжения). Они обладают в нематическом состоянии,положительной анизотропией дпэлектрпВ табл. 1 и 2 приведены примеры температур плавления и температур просветления соответствующих изобретению соединений общей формулы 1 н их бинарных смесей соот.

30 ветственно.

526843

Т а бл:i!I a !

И

<«

О

<«

И

CJ

«

<» в

I" с-

<«

G0,)

G!

) Сз11: з Π—, — Сз11) з

30 — С)11. з

С,I I,„О

С)зТ1 Π— — О)Н)з

52 — С„.-11„ — ОС;119 — ОС.)Нз

" ),о

60,5

СзП „-—

Сз)1

8,2.1.аб ),а 2 20

Темнеоат»)а Т: ).))е .)т,;;а

IIëàí Ic!illa, !: 3ÎcI ccл<. (, ))я, "С

;. c, мол. )з че:цеСме;

c:);о

68,5

31,5 f

)

11

Таблица 3

)2") !

Ц))ет

Поря",ок

« (59!

t ..

<3: C I L : )!

66

7,5

833

< я)

C r

, I 1

) 3. I)

15G

19,8

Я р.,о-Зелен «i II ) Ярко-краси И)

Зеле.ia! и

Го 7 бой

Красный Ке „ты и, Зеленый

Голубой ! Красный

3Келты и !

От сеоого ло черного

3 -:!

1-й (13снилпиримидиновые производн1c (В соотв тствии с изобрстснис3!1 приме silo; я для полу icl ия немати:еских слоев со cl!Рц1!23!ьным образом обработанной структурой, которая oîð2çóåòñÿ натиранием электродных поВЕРХИ ОСТР!! П 0001:Х ЭЛ Еl(Т)«0»0!5 . 10Д О:i) 3 С;IС ": С 1НЫМ У Г, !0 "I, ПРИ

3)хндкокристалл:.!ч с-кос В =шее гв э ПО .. с

- Mo;lTа3ка I1одвергшихся патирянию элс трод. ных I.câcpillccòåé = успехом моакст псп()ль:loват1.: я В ««cйке (г23!ьванич -cl(oif эле.1ci!.- ).

) 1 p Ei I с р 1. Э.7 = ктрооптпчс скос мс 00!

СТВО ПЯ ОСНОВС фСПИ;IПИPI<)l !ДИНОВЫХ П СОИ:1- води!их приведено H фиг. 1. На u3;Ii.. 2 дан

1 р; ф!,1(моду„1,)ции пп !. ",-1=,) по-,-li па-!Як)П1 "0

СВСТ <3.

Р> яч-й, состсягп -и II. ТВОМ< -тек !ч:!. ; ) х

Дп ко:5 i, 2 с э,. !скт 30!!)30вод11щимп и!. Оз, 32 !нымп эл кт;30дями <) и 4, .1ахОдится;! мат11чсская жидкость. )Просвет между электродами

8 и 4 заполняется тонкой полоской нз политстряфторэтилена марки тефлон или из полиэтилена. Ячейка может просвечиваться в указанi:ом направлснии светом, который проходит, кроме того, через поляризатор 5 и анализатор 6. Оба проводящих электрода 3 и 4 до заполнения веществом равномерно натирали и ра".Ìñùàëè таким сбразом, что направления натирания оказывались параллельными, .3у: к другу. Немати !Рская жидкость ориент::.",óåTcEI то.-,7à таким образе!м, что се предпочтительное направление оказывается параллельным к направлению натирания. Напразлсд;;c натирания и направа!е:ие,холс<банпй "iOлярпзатора 5 образуют угол 45 . Между скреиг -!Gi;I поляризатором и анализатором образуется равномерно окрашенное поле зречия.

Путе;1 приложения постоянного или перемен. .0.0 I!2ïðÿæcíHH голе зрения, в зависи.fOcTH от приложенного напряжения, проходит пос.1c„!o22Tå7üHûé ряд иптерферснционпых цветов и в заключение темнеет.

Cмесь 1 п)3И 20= С и при расстоя:i: H .,!сж:i электродами 10 як с переменным напряжеIIH2м 50 20, которая обнаруживает результаты, привгдснные в табл. 3.

31<.сйка после 2000 <1ас работы при 20 С .: -.казь1вает никакого изменения свойства.

)Пример 2. Применение жидкокристаллпч. 1:.Пх ()3енилпиримидиновых производных, 2 также смесей этих соединений для модуляции II тгнcHBHQOTH проходящего пли падаюГЦЕГО СВСТЯ OПИСЫВЯРТСЯ В П)3ИМРРС ВЫПО. IНРпи5т, СО сылкой на фиг. 1.

Г 2. I ь75 я и и» г с к и и э;1 p!) I cп т и 31 Р г т кон ст р у к::::l3, подсбную уже описанной в примере 1.

Обг элсктродные поверхности 8 и 4 перед

ioiI."-.жом ячейки и заполнением Рх!Ятикидкостыо пяти 3210тся и так рязмгщают:я, что направления натпран i)H образуют .;.=:,.-,у собой угол предпочтительно 90 .

6(),П!о заголнении нгматическая жидкость орп птпрустся своим предпочтитсль::ым .апр223fc!IHcif вблизи электродных поверх.-1 с.сй .3 и 4, пара 1 7С,7bHO И 217p23. IP;IÈ2Ì 1-: 21 И;32ИИЯ.

В и:лом ооразугтся о=ооым образом обрабо6о ТЯ:1.!Яя стрл тгза. Устройство, ссстсяц;гс сще

526843 из поляризатора 5 и анализатора б, в указанном направлении просвечивается светом.

В зависимости от угла, который образуют между собой плоскости колебаний поляризатора 5 и анализатора 6, создаются, например, две возможности для модуляции интенсивности падающего света, приведенные на графике фиг. 2.

Кривая а показывает, если плоскости колебаний поляризатора 5 и анализатора 6 параллельны, то интенсивность выходящего света очень мала. Путем наложения постоянного или переменного напряжения, в пределах 5—

7 в, к одному гальваническому элементу с расстоянием между электродами в 10 ммк оптическая активность исчезает; проходящий свет показывает наибольшую яркость.

Кривая б показывает, если плоскости колебаний поляризатора 5 и анализатора б скрещиваются, то проходящий свет имеет в состоянии без напряжения наибольшую яркость. При приложении напряжения наступает потемнение в направлении облучения.

На графике фиг. 2 нанесена интенсивность прошедшего света (в произвольных единицах) в зависимости от приложенного напряжения для случаев а и б. Примененная ячейка содержит смесь из 68,5 мол. % 5-игексил-2- (4-и-гексилоксифенил) -пиримидина и

31,5 мол. % 5-и-гексил-2- (4-и-нонилоксифенил) -пиримидина, которые в температурных пределах 4 — 60 С являются нематическими, в виде слоя толщиной 10 ммк. При 20 С применяется переменное напряжение 50 ги,.

Электрическое поле указанной установки может быть заменено магнитным полем.

Пример 3. Использование соединений в соответствии с настоящим изобретением может осуществляться также в ячейке, работающей с подсвечиванием, с зеркальным обратным электродом. Электроды могут состоять из сегментов, которые поодиночке могут устанавливаться под напряжением, и делают таким образом возможным воспроизведение цветных знаков и цифр. Применением лентообразных проводников на обоих электродах в сокращенном положении нематическая жидкость может то ечно наноситься и делает возможным воспроизведение знаков и рисунков.

Пример 4. Ячейка по фиг. 1, однако без поляризатора и анализатора заполняется смесью 1 с добавкой 1% метилового красного или другого лихроичного красителя. В то время как без приложенного напряжения поглощенный белый свет после прохождения через ячейку представляется красным, цвет с переменным напряжением 20 в, 50 ги переходит в желтый.

Соответствующие изобретению вещества получаются с хорошим выходом конденсацией паразамещенного хлористоводородного бензамидина со сложными и-алкилмалоновыми эфирами, а также со сложными и-алкоксималоновыми эфирами в присутствии метилата натрия, перевода замещенного 4,6-дигидроксипиримидина в соответствующие дихлорпиримпдины и последующего удаления галогена.

В приводимой ниже схеме реакции показан путь синтеза: у} Н

С НС1+ }},CCiuC „.

1 С"}1- В;

10 12 Н,,001

Х .ÈÃÍ -, ОН

/ / В, 1 1Н

Р -0С120

R2

25 который иллюстрируется следующим примером.

П р» м е р 5. 5-п-гексил-2- (4-и-гексилокси30 ф" нил) -пиримидин.

В раствор 3,5 г (0,15»оль) натрия в

100 мл аосолютного мети1овог спирта последовательно добавляют 0,05 моль хлористоводородного ll-и-гексилоксибензамидииа (высу35 шенного над Р О) и 005 моль сложного игексиламалонового эфира. При пермешивании проводится нагреванпе в течение 8 ч 1о

80 С (температура ванны), а после этого оставляют стоять на ночь. Пиримпдион осаж40 дают концентрированной НС1, отфильтровывают, промывают водой, спиртом и эфиром и высушивают при 120 С. Для анализа перекристаллизовывают из диметплформампда.

Выход 95% от теоретического; т. пл. 298—

4я 301 С.

0,05 моль 5-и-гексил-2- (4-и-гексилокспфенил) -4,6-дигидроксппиримидпна (сырьевой продукт), 12 мл Х-диэтиланилина и 100 мл

РОС1; нагревают в течение 30 ч с обратным холодильником. Избыточное количество

РОС!3 отгоняют, а горячий маслянистый остаток при помешивании выливают на смесь из 40 г МаОН/100 г льда. Щелочной раствор экстрагируют эфиром. Эфирный экстракт встряхивают два раза с 50 м г разбавленного вдвое раствора НС1, промывают водой, высушивают при помощи NaqSO<, затем отгопян>т растворитель. Полученная кристаллическая кашица перекрпсталлизоBывается из сме "è спирта с активированным углем.

Выход 91% от теоретического; т. пл. 46 С.

0,05 моль 5-и-гекспл-2- (4-и-гексилоксифенил)-4,6-дихлорппримидина, 3 г MgO, 100 мг катализатора из палладия на активированном угле, 200 юг спирта и 15 мл воды при

526843

60" С гидрируют водородом до насыщения.

После этого отфильтровывают в горячем состоянии, а остаток основательно экстратируют эфиром, Объединенные фильтраты упа,ри .ают досуха, а продукт перекристаллизовывают из спирта до постоянной температуры осп.тления. Выход 66% от теоретического.

Формула изобретения

Электрооптическое устройство для модуляi:èè проходящего или падающего света, состоящее из двух плоских расположенных пара..лелино или развернутых электродов и жидхо::.ристаллического пематического вещества, расположенного между ними, о т л и ч аю щ е е " я тем, что, с целью обеспечения возможности эксплуатации устройства при тем пературах ниже комнатной, в качестве жидкокристаллического вещества использованы производные фенилпиримидина общей формулы А где R> и Rq одинаковые или различные заместители, такие как С Нр+,, CnH2n l О, С„Н-.,+iCOO, C„H;„ iCO, и п = 1 — 12.

lo

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве жидкокристаллического вещества использована смесь двух или не1 скольких соединений формулы А.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а юще е с я тем, что жидкокристаллическое веzo щество используют с добавками дихроичных красителей.

526843

j

«g

Раг 2

Составитель И. Горина

Редактор Л. Герасимова Техред 3. Тараненко Корректор В. Гчтман

Заказ 1024/1566 Изд. № 1777 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раупская наб., д. 4/5

Тин. Харьк. фил. гред. «Патент>