Жидкокристаллический диэлектрик

ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТИ Н ИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик938745(53) УДК 532.38(088.8) до делам иэвбретеиий и втхрытийДата опубликования описания 25. 0 б. 82 и Люд г По(72) Авторы изобретения Иностранцы Рудольф Айденшинк, Иоахим Краузе(54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИЭЛЕКТРИК 10-83,3 Изобретение относится к жидкокристаллическим диэлектрикам на основе нематических жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, содержащих, в частности, производные циклогексициклогексанов, и может быть использовано в электро- оптических индикаторных устройствах,Известен жидкокристаллический диэлектрик (ЖД) на основе И-заме- то щенных цианобифенилов, обладающий широким температурным интервалом существования нематической фазы, химической стабильностью, сравнительно малой, вязкостью (40-70 сП) 1. 5Известен также жидкокристаллический диэлектрик (ЖД) на основе Э-замещенных фенилциклогексанов, обладающий улучшенными.по сравнению с ЖД свойствами, в частности ма лой вязкостью - 20-40 сП 1 2.Однако известные ЖД имеют существенный недостаток - величина их оптической анизотропии (Ьп) сравнительно велика, так, например, для ЖДЬп не меньше (+)0,22, для ЖДЬп около (+)О, 13, что не обеспечивает тоебуемое угловое, соотношение контоастов индикатооных элементов,Целью 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 К - алкил т -Сто,при следующем соотношении компонентов, вес.3:Соединение общей фор-мулы 1Нематический жидкийкристалл с положительной диэлектрическойанизотропией 93874 Остальное Циклогексилциклогексаны общейформулы 1 характеризуются положительными значениями диэлектрической анизотропии - от (+)3 до (+) 12, обладают низкой вязкостью и имеют более 1 онизкие значения оптической анизотропии по сравнению, например, с-замещенными цианобифениламин ифенилциклогексанами. Циклогексилциклогексаны общей формулы 1 могут быть 15использованы в качестве ценного компонента жидкокристаллического диэлектрика для индикаторных элементов, снижающего оптическую анизотропию ЖД, поскольку низкая оптическая анизотропия ЖД обеспечиваетчрезвычайно 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 формулы1, другими компонентами ЖД могут бытьизвестные нематические жидкие кристаллы ряда или цианобифенилов, илицианофенилциклогексанов, или азоксисоединений, или фенилбензоатов,П р и м е р 1. Жидкокристалличес-.о 35кий диэлектрик, состоящий из 33 вес./транс-транс-н-пентилциклогексилциклогексан-карбонитрила и67 вес.3 транс-н-пропил-(4 -цианофенил)-циклогексана, является немати-цеским в температурном интервале25-57 С, имеет диэлектрическую анизотропию А Е =(+)8,2 и оптическуюанизотропию А и=(+) 0,06.На фиг. 1 показана угловая завй 45симость контраста К жидкокристаллических диэлектриков с оптической фанизотропией Дп=0,06; 0,12 и 0,24 дляК=3, где К - соотношение интенсивности индикаторного элемента под напряжением и без напряжения; нафиг. 2 - определение угла зрения ф ии О,Для сравнения приведен известныйжидкокристаллический диэлектрик Е британской фирмы "ВОН СЬев 1 са 25",состоящий из алкил- и алкоксицианобифенилов, дп которого (+)0,24.Как видно из фиг. 1, предлагаемый 5 фЖД с ьп=(+) 0,06 характеризуется малой угловой зависимостью контрастаи ему соответствует самый большойучасток поверхности, внутри которогосоотношение контрастности К почтине меняется. Худшее угловое соотношение контраста проявляет известныйЖД Е.с ьп=(+)0,24.Из фиг. 1 путем экстраполированиямогут быть получены угловые зависимости контраста и для приведенныхпримеров жидкокристаллических диэлектриков.П р и м е р 2. ЖД,состоящий из40 вес.Ф транс-транс-Н-пентилциклогексилциклогексан-карбонитрилаи 60 вес. 4-н-октилокси-цианобифенила, имеет нематическую фазу винтервале 34-75 С, ь Е.:(+)9 и ь и=/транс-транс-н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила, имеетонематицескую фазу в интервале 0-62 С,6 Е=(+)8,6, вязкость 27 сП при 20 Си дп=(+) 0,11,П р и м е р 5. ЖД, состоящий из15 вес, транс-транс-М-пропилциклогексилциклогексан-карбонитрила, 16 вес.7. транс-транс-И-пентил.циклогексилциклогексан-карбонитрила и 69 вес.3 4-н-пентил-цианобифенила, имеет нематическую фазу винтервале 6" 50 С, Ьс =(ь) 9,7, вязкость 33 сП при 20 С и Ьп=(+) 0,18.П р и м е р 6. Диэлектрик, состоящий из 12 вес.4 транс-транс-,4-Н-пропилциклогексилциклогексан-карбонитрила, 12 вес.4 транс-транс-Н-пентилциклогексилциклогексан-карбо/нитрила, 13 вес.3 транс-транс-Н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила и 63 вес.4 4-н-пентилфенилэфира анисовой кислоты, имеет не10 15 20 30 35 40 45 50 55 5 93матицескую фазу в интервале 4-58 С,вязкость 40 сП при 20 С, Ь Е =(+)2,5и Л и=(+)0,12. Этот диэлектрик особенно пригоден для индикаторных элементов на полевом эффекте, работающихв уплотненном режиме,Данные примеров 1-6 демонстрируютснижение оптической анизотропии ЖДна основе нематических жидких коисталлов, относящихся к различным классам органических соединений ( бифенилов, фенилбензатов, фенилциклогексанов, азоксисоединений), при введениив них циклогексилциклогексанов общейформулы 1.Данные последующих примеров показывают снижение оптической анизотропии ЖД при увеличении содержанияв ЖД циклогексилциклогексанов общейформулы 1, при этом для достиженияэтой цели не имеет значения, добавляют одно или несколько соединенийобщей формулы 1,П р и м е р 7. Известная смесь,состоящая из 29 вес.",; 4-Н -пропил-цианофенилциклогексана, 41 вес.44-пентил-дицианофенилциклогексана и 30 вес.г 4-н-гептил-цианофенилциклогексана, имеет оптическуюаниэотропию Лп=( )0,12. При введении в эту смесь производных циклогексилциклогексана Ьп снижаегся до(,+)0,10 в ЖД, состоящем из 19,3 вес.4-н-пропил-циакофенилциклогексана, 27,3 вес.3 4-н-пентил-цианофенилциклогексана, 20 вес.4 4-и-гептил-цианофенилциклогексана и33,4 вес,3 транс-транс-н-пентил(циклогексилциклогексан-карбонитрила,П р и м е р 8. Оптическая анизотропия смеси, состоящей из 14,5 вес.4-н-пропил-цианофенилциклогексана, 20,5 вес,3 4- Н-пентил-цианофенилциклогексана, 15 вес,4 4 -геп 1тил-цианофенилциклогексана,27 вес.3 транс-транс-н-пентилциклогексилциклогексан-карбонитрилаи 23 вес. транс-транс-Н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила, равна 0,09.П р и м е р 9. Оптическая анизотропия смеси, состоящей из 16,7 вес.34-Н -пентил-цианофенилциклогекса"на, 30 вес.4 транс-транс-н-пропилциклогексилциклогексан"карбонитрила, 28,3 вес.l транс-транс-(1-пентилциклогексилциклогексан-карбонитрила и 25 вес,/ транс-транс- Н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила, равна 0,07Поскольку производные циклогексилциклогексана общей Формулы 1 об 5 падают 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 1.П р и м е р 1 О. ЖД, состоящий из 36 вес.3 транс-транс-н-пропилциклогексилциклогексан-карбонитрила, 34 вес.3 транс-транс-и-пентилциклогексилциклогексан-карбонитрила и 30 вес.3 транс-транс-н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила, имеет нематицескую Фазу в интервале 32-83 С, л Е =(+)3,9, вязкость 30 сП при 35 С и оптическуюаниэотропию Лп=(+)0,06, Этот диэлектрик обладает отрицательной ДМА и поэтой причине может применяться дляизготовления индикаторных элементов,в которых посредством дополнительногомагнитного поля порядка 8 КС времяотключения сокращается примерно в2 раза,П р и м е р 11. ЖД, состоящий из23 вес,3 транс-транс-н-процилциклогексилциклогексан-карбонитрила,19 вес. транс-транс-н-бутилциклогексилциклогексан-карбонитрила,-карбонитрила и 18 вес, транс-транс-Н-гептилциклогексилциклогексан-карбонитрила имеет нематическуюфазу в интервале 10-75 С, Ь Е =(+) 3,7,овязкость 27 сП и оптическую анизотропию Лп=(+)0,06. Кроме того, онобладает отрицательной ДМА и можетиспользоваться в индикаторных элементах эффекта поля, работающихв уплотненном режиме, в которых посредством дополнительных магнитныхполей устраняется перекрестная модуляция,П р и м е р 12. Если в ЖД состава, - приведенного в примере 11, до-,где й - алкил, С,1-С.,О,при следующем соотношениив, 10 тов, вес.4:Соединение общей формулы 1Нематический жидкийкристалл с положитель 15 ной диэлектрическойанизотропиейИсточники информаципринятые во внимание при эк1. 6 гау 6.Ч. "Тбе 11 с 1 ц 1 д20 ргорегт.1 ез оГ зове пеш еезо,3. Роуз Рдг 15)у 36 у Ф 1 С 1/347, 19752. Патент СССР по заявкеИ 2510803/23-04, кл. С 09 К25 1976 (прототип),10-83,тальн и, спертизе сгуз 1 а 1 цепез".- /, 339 формула изобретения Жидкокристаллический диэлектрик для электрооптицеских целей на осно ве нематицеских жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией, о т л и ц а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения оп/34,7 938745 8 полнительно вводят 34 оптически ак- тице /ескои анизотропии, в него допол,тивного 4-(2-метилбутил)-4 -цианоби- нитель отельно введено от одного до четыенила и . дихроицного азокрасителя рех соединениГ об фЙ щеи формулы Т: СЕторговый продукт американской фирмы "Дженерал, Электрик" ), то полу 5 чают индикаторный элемент с контраст- и. ным соотношением К=10,2, Если подобСЪГ ным образом смешать известный ЖД Е, то К будет равен лишь 6,4. Как видно из приведенных примерокомпоненжидкокристаллический диэлектрик, содержащий циклогексилциклогексаны общей формулы 1 обладает улучшенным3 электрооптическими характеристиками по сравнению с известным ЖД.9387 й 5ю.2Составитель В. Горина Редактор Н. Егорова Техред 3. Палий Корректор А ГРи 9 енко Заказ 9 / 1 Тираж 1 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква,. Ж, Раушская наб., д. М/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,