Жидкокристаллический диэлектрик

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Соввтских

Социалистических

Рвспублин (,938745 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 20. 01.78(21) 2569100/23-04 (23) Приоритет - (3х) 22 01 77 (5l) М. Кл.

С 09 K 3/34

Гюсударствеллые кемитет

СССР (3t) Р 2702598.5 (33) фРГ

Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень М 23 (53) УДК 532.

38(088.8) до делам кэебретений и етхрытий

Дата опубликования описания 25. Об. 82 и Люд r rlo (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Рудольф Айденшинк, Иоахим Краузе (фРГ) Иностранная фирма

"Иерк Патент Гмб " (фРГ) /

/ (71) Заявитель (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИЭЛЕКТРИК

10-83, j

Изобретение относится к жидкокристаллическим диэлектрикам на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, содержащих, в частности, производные циклогексициклогексанов, и может быть использовано в электрооптических индикаторных устройствах.

Известен жидкокристаллический диэлектрик (ЖД- 1) на основе И-заме- то щенных цианобифенилов, обладающий широким температурным интервалом существования нематической фазы, химической стабильностью, сравнительно малой, вязкостью (40-70 сП) 51j,. д

Известен также жидкокристаллический диэлектрик (ЖД-2) на основе

Э-замещенных фенилциклогексанов, обладающий улучшенными.по сравнению с ЖД- 1 свойствами, в частности ма- zo лой вязкостью - 20-40 сП 12).

Однако известные ЖД имеют существенный недостаток — величина их оптической анизотропии (Ап) сравнительно велика, так, например, для ЖД-1

b,ï не меньше (+) 0,22, для ЖД-2 Ьп около (+}0,13, что не обеспечивает требуемое угловое, соотношение контрастов индикатооных элементов.

Белью изобретения является снижение оптической анизотропии жидкокристаллического диэлектрика.

Поставленная цель достигается применением жидкокристаллического ди" электрика, включающего нематический жидкий кристалл с положительной диэлектрической анизотропией, в который дополнительно введена от. одного до четырех соединений циклогексилциклогексанов общей формулы где R - алкил Q -C o, при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Совдинение общей фор- мулы Т

Нематический жидкий кристалл с положительной диэлектрической анизотропией

93874

Остальное

Циклогексилциклогексаны общей формулы 1 характеризуются положительными значениями диэлектрической анизотропии — от (+)3 до (+) 12, обладают низкой вязкостью и имеют более 1о низкие значения оптической анизотропии по сравнению, например, с -замещенными цианобифениламин и фенилциклогексанами. Циклогексилциклогексаны общей формулы ) могут быть >s использованы в качестве ценного компонента жидкокристаллического диэлектрика для индикаторных элементов, снижающего оптическую анизотропию ЖД, поскольку низкая оптическая анизотропия ЖД обеспечивает черезвычайно малую угловую зависимость контраста индикаторного элемента, а также обеспечивает улучшение контраста индикаторных элементов, работающих на эффекте гостьхозяин и немато-холестерическом фазовом переходе.

Кроме циклогексанов общей формулы

1, другими компонентами ЖД могут быть известные нематические жидкие крис- . таллы ряда или цианобифенилов, или цианофенилциклогексанов, или азоксисоединений, или фенилбензоатов.

Пример 1. Жидкокристалличес-.

0 35 кий диэлектрик, состоящий из 33 вес./ транс-транс-4-H-пентилциклогексил( циклогекчан-4 -карбонитрила и

67 вес-Ж транс-44-н-пропил-(4 -цианофенил)-циклогексана, является немати- „,, ческим в температурном интервале

25-57 С, имеет диэлектрическую анизотропию А < =(+)8,2 и оптическую анизотропию А и=(+) 0,06.

На фиг. 1 показана угловая завйсимость контраста К жидкокристаллических диэлектриков с оптической анизотропией Ьп=0,06; 0,12 и 0,24 для

К=3, где К - соотношение интенсивности индикаторного элемента под напряжением и без напряжения; на фиг. 2 - определение угла зрения Ф и и 0.

Для сравнения приведен известный жидкокристаллический диэлектрик Е-7 британской фирмы "BDH Chemicals", состоящий из алкил- и алкоксицианобифенилов, b n которого (+)0,24.

Как видно из фиг. 1, предлагаемый

5 4

ЖД с ь n= (+) О, 06 характеризуется малой угловой зависимостью контраста и ему соответствует ..самый большой участок поверхности, внутри которого соотношение контрастности К почти не меняется. Худшее угловое соотношение контраста проявляет известный

ЖД E-7.с ьп=(+)0,24.

Из фиг. 1 путем экстраполирования могут быть получены угловые зависимости контраста и для приведенных примеров жидкокристаллических диэлектриков.

Пример 2. ЖД,состоящий из

40 вес.Ф транс-транс-4-H-пентилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила и 60 вес.3 4-н-октилокси-4 -цианобифенила, имеет нематическую фазу в интервале 34-75 C, E. =(+)9 и

=(+) 0,16.

Пример 3. ЖД, состоящий из

10 вес.3 тран-транс-4-Н-пентилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, 1

60 вес.3 4-H áóòèë-4 -метоксизоксибензола и 30 вес./ 4-этил-4 -метаксиазоксибензола, имеет нематическую фазу в интервале 5-47 С, Ь E =(+)1,3 и Ь n = (+) О, 06.

Пример 4. ЖД, состоящий из

44 вес./ 4-11-пентил-1-(4-цианофенил)—

-циклогексана, 33 вес.1 4-Н-гептил-1-(4-цианофенил)-циклогексана, 11 вес.3 транс-гептил-1-(4-цианофенил) -циклогексана, 11 Bec.l транс, -транс-4-Н-пeнтилциклогeксилциклогексан-4 -карбонитрила и 12 вес. .

/ транс-транс-4-н-гептилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, имеет о нематическую фазу в интервале 0-62 С, 6Е=(+)8,6, вязкость 27 сП при 20 С и b.n=(+) 0,11.

Пример 5. ЖД, состоящий из

15 вес.l транс-транс-4-4-пропилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, 16 вес.z транс-транс-4-Vi-пентилциклогексилциклогексан-4 -карбонитf рила и 69 вес.r. 4-н-пентил-4 -цианобифенила, имеет нематическую фазу в интервале 6"50 С, b,с =(ь)9,7, вязкость 33 сП при 20 С и 6n=(+) 0,18.

Пример 6. Диэлектрик, состоящий из 12 вес.4 транс-транс-,4-Н-пропилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, 12 вес.4 транс-транс-4-Н-пентилциклогексилциклогексан-4 -карбо-! нитрила, 13 вес.3 транс-транс-4-Н-гептилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила и 63 вес.Ф 4-4-пентилфенилэфира анисовой кислоты, имеет не38745 l0

2S

5 9 матическую фазу в интервале 4-58 С, вязкость 40 сП при 20 С, f =(+) 2,5 и Л и=(+) 0,12. Этот диэлектрик особенно пригоден для индикаторных элементов на полевом эффекте, работающих в уплотненном режиме.

Данные примеров 1-6 демонстрируют снижение оптической анизотропии ЖД на основе нематических жидких коисталлов, относящихся к различным классам органических соединений (бифенилов, фенилбензатов, фенилциклогексанов, азоксисоединений), при введении в них циклогексилциклогексанов общей формулы I.

Данные последующих примеров показывают снижение оптической анизотропии ЖД при увеличении содержания в ЖД циклогексилциклогексанов общей формулы I, при этом для достижения этой цели не имеет значения, добавляют одно или несколько соединений общей формулы

Пример 7. Известная смесь, состоящая из 29 вес.",, 4-Н -пропилf

-4 -цианофенилциклогексана, 41 вес.

4-пентил-4 -дицианофенилциклогекI сана и 30 вес.i 4-н — гептил-4 — цианофенилциклогексана, имеет оптическую аниэотропию дп=()О,!2. При введении в эту смесь производных циклогексилциклогексана gn снижаегся до (+ ) О, 1 0 в ЖД, состоящем из 19, 3 вес.

4- н-и ропил-4 — циакофенилци клогексана, 27,3 вес.1 4-н-пентил-4 -цианофенилциклогексана, 20 вес.4 4-и-гептил-4 -цианофенилциклогексана и

33,4 вес.й транс-транс-4-н-пентилI циклогексилциклогексан-4 -карбонитрила.

Пример 8. Оптическая анизотропия смеси, состоящей из 14,5 вес.

4-н-пропил-4 -цианофенилциклогексана, 20,5 вес./ 4- Н- пентил-4 -цианофенилциклогексана, 15 вес.3 4 -ren1 тил-4 -цианофенилциклогексана, 27 вес.4 транс-транс-4-н-пентилцик1 логексилциклогексан-4 -карбонитрила и 23 вес.3 транс-транс-4-H-гептилf циклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, равна 0,09.

Пример 9. Оптическая анизотропия смеси, состоящей из 16,7 вес.4

4-й -пентил-4 -цианофенилциклогекса" на, 30 вес.3 транс-транс-4-н-пропилциклогексилциклогексан-4 "карбонитрила, 28,3 вес.l транс-транс-4-"-пентилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила и 25 вес./ транс-транс-4 -11-гептилциклогексилциклогексан-4

Ф

-карбонитрила, равна 0,07.

Поскольку производные циклогексилциклогексана общей формулы g обпадают отрицательной диамагнитной анизотропией (ДМА), то можно изготовить жидкокристаллические диэлектрики с отрицательным значением

ДМА, при использовании которых в ин- дикаторных элементах, работающих на полевом эффекте, существенно сокращается время отключения индикаторного элемента, а также улучшится контраст за.счет устранения перекрестной модуляции магнитными полями. Такие ЖД состоят исключительно из соединения общей формулы I.

Пример !О. ЖД, состоящий из 36 вес.3 транс-транс-4-н-пропилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, 34 вес.3 транс-транс-4-и-пентилс циклогексилциклогексан-4 -карбонитрила и 30 вес.3 транс-транс-4-н-гептилf циклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, имеет нематическую фазу в интервале 32-83 С, < =(+)3,9, вязкость 30 сП при 35 С и оптическую аниэотропию ьп=(+)0,06. Этот диэлектрик обладает отрицательной ДМА и по этой причине может применяться для изготовления индикаторных элементов, в которых посредством дополнительного магнитного поля порядка 8 КС время отключения сокращается примерно в

2 раза.

Пример 11. ЖД, состоящий из

23 вес.3 транс-транс-4-н-процилцикло-! гексилциклогексан-4 -карбонитрила, 19 вес. транс-транс-4-н-бутилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, /

20 вес.3 транс-транс-4- пентилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила, 20 вес.г транс-транс-4-и-!

- гексилциклогексилциклогексан-4

-карбонитрила и !8 вес.3 транс-транс-4-Н-гептилциклогексилциклогексан-4 -карбонитрила имеет нематическую ! фазу в интервале 10-75 С, Ь с =(+) 3, 7, о вязкость 27 сП и оптическую анизотропию 6п= (+) О, 06. Кроме того, он обладает отрицательной ДМА и может использоваться в индикаторных weментах эффекта поля, работающих в уплотненном режиме, в KGTopblx посредством дополнительных магнитных полей устраняется перекрестная модуляция.

Пример 12. Если в ЖД состава, — приведенного в примере 11, до-, 7 938 полнительно вводят 33 оптически ак,тивного 4-(2-метилбутил)-4 -цианоби/

Фенила и l дихроичного азокрасителя

GF-3 (торговый продукт американской фирмы "Дженерал, Электрик" ), то получают индикаторный элемент с контрастным соотношением К=10,2. Если подобным образом смешать известный ЖД

Е-7, то К будет равен лишь 6,4.

Как видно из приведенных примеров, жидкокристаллический диэлектрик, содержащий циклогексилциклогексаны общей формулы 1 обладает улучшенными электрооптическими характеристиками по сравнению с известным ЖД. Формула изобретения

Жидкокристаллический диэлектрик для электрооптических целей на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения on745 8 тической анизотропии, в него дополнительно введено от одного до четырех соединений общей формулы :

СЪГ .где R - алкил, Сл-С„о, при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Соединение общей формулы 1 10-83,3

Нематический жидкий кристалл с положительной диэлектрической анизотропией Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Gray G.Ч. "The 1iquid crystal

?o properties of some neut mesogenes".Phys (Paris), 36, t8 Сl/3/, 33947, 1975

2. Патент СССР по заявке

И 2510803/23-04, кл. С 09 K 3/34, 1976 (прототип).

Фиа.2

Составитель В. Горина

Редактор Н. Егорова Техред 3. Палий Корректор A. ГРи 1енко

Заказ 9 / 1 Тираж 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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