PL223308B1 - Nematyczne medium ciekłokrystaliczne dla urządzeń fotonicznych adresowanych dwiema częstotliwościami pola elektrycznego i związki do jego wytworzenia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nematyczne medium ciekłokrystaliczne o dodatniej anizotropii dielektrycznej w zakresie małych częstotliwości pola elektrycznego i o ujemnej anizotropii dielektrycznej w zakresie wyższych częstotliwości pola elektrycznego przeznaczonych do wykorzystania w urządzeniach fotonicznych i we wskaźnikach ciekłokrystalicznego, a szczególnie sterowanych matrycą aktywną - techniką podwójnego adresowania.

Stan techniki

We wskaźnikach i urządzeniach fotonicznych są przeważnie dotychczas wykorzystywane nematyczne media ciekłokrystaliczne (wieloskładnikowe mieszaniny związków) adresowane jedną częstotliwością pola elektrycznego charakteryzujące się dodatnią anizotropią dielektryczną (Δε= ε_ιιε_±>0, efekty: TN, STN lub IPS) lub ujemną anizotropią dielektryczną (Δε=ε_ιι-ε_±<0, efekty: VA, IPS). Cząsteczki w pierwszym rodzaju medium ciekłokrystalicznym są zorientowane przez oddziaływanie z powierzchnią komórki ciekłokrystalicznej długimi osiami równolegle do powierzchni elektrod i po włączeniu pola elektrycznego przeorientowują się przyjmując równolegle ułożenie długich osi mol ekuł do linii sił pola elektrycznego, a zatem prostopadle do powierzchni elektrod. W przypadku drugiej grupy materiałów ciekłokrystalicznych cząsteczki są zorientowane prostopadle długimi osiami względem powierzchni elektrod i po włączeniu pola elektrycznego przeorientowują się tak by długie osie molekuł były ułożone równolegle do powierzchni elektrod a prostopadle do linii sił zewnętrzn ego pola elektrycznego. Czas przeorientowania (włączenia t_on) zależy zarówno od stałych materiałowych ciekłego kryształu (lepkości γ, stałych elastyczności Ki, anizotropii dielektrycznej Δε) jak i parametrów komórki (jej grubości d i przyłożonego napięcia V, a raczej jego stosunku do napięcia progowego V_th):

t_on «--^on Δΐ(ν/ν_ΐ1τ)

Czas t_on może być modyfikowany (zmniejszany) przez przyłożenie większego napięcia sterującego V. Czas powrotu do stanu początkowego po wyłączeniu pola elektrycznego (t_of) wynika z oddziaływania cząsteczek ciekłego kryształu z powierzchnią warstwy orientującej i zależy od jej cech oraz właściwości relaksacyjnych samego ciekłego kryształu:

^toff ^K yd² gdzie Ki to stała elastyczności charakterystyczna dla rozważanego efektu. Czas t_off jest znacznie dłuższy od czasu t_on. Selekcja składników mieszaniny ciekłokrystalicznej, pozwala ten czas optymalizować, ale w ograniczonym zakresie. Możliwość wpływania napięciem również na czas t_off jest jak najbardziej pożądaną cechą. Można tego dokonać stosując technikę adresowania wskaźnika dwiema częstotliwościami (znanej w literaturze jako DF, Dual Frequency Adressing), ale wymaga to użycia materiału ciekłokrystalicznego o szczególnych cechach dielektrycz nych. Efekt ten został po raz pierwszy opisany w Appl.Phys.Lett., 25, 186-188 (1974) przez H.K.Bucher, R.T.Klingbiel, J.P. Van Meter.

Pozwalające realizować go media ciekłokrystaliczne były opisane przez M.Schadt, Mol.Cryst. Liq.Cryst., 66, 319-336 (1981), Ann.Rev.Mol.Sci., 21, 305-379 (1997) i przez H.Stettin, H.Kresse, W.Schafer, Cryst.Res.Technol., 21(1), 111-112 (1989).

Te pierwsze jak i później poznane mieszaniny ciekłokrystaliczne dla podwójnego adresowania składają się z dwóch rodzajów związków ciekłokrystalicznych. Pierwszym rodzajem jest związek (lub mieszanina związków) o stosunkowo dużej dodatniej anizotropii dielektrycznej, którego składowa ró wnoległa przenikalności elektrycznej (ειι) wykazuje silną zależność od częstotliwości pola elektrycznego. To powoduje, że ich mieszaniny ze związkami o Δε<0 po przekroczeniu określonej częstotliwości nazywanej f_co (cross-over) mają składową równoległą przenikalności elektrycznej (ε_ιι) mniejszą od składowej prostopadłej przenikalności dielektrycznej (ε_±). Ciekły kryształ wykazuje teraz w wyższych częstotliwościach pola elektrycznego ujemną anizotropię dielektryczną. Pole elektryczne o wyższej częstotliwości jest zdolne teraz przeorientować cząsteczki ciekłego kryształu równolegle do powierzchni elektrod z położenia prostopadłego tj. zgodnie z ich początkowym ułożeniem. Drugim składnikiem mieszaniny jest związek lub mieszanina związków o ujemnej anizotropii dielektrycznej. Ustala ona w mieszaninie wartość ε_±, która nie zależy od częstotliwości pola elektrycznego lub zależy w małym stopniu, ale wpływa zarówno na końcową wartość dodatniej anizotropii (Δε>0) dielektrycznej w niskich

PL 223 308 B1 polach jak i ujemną wartość anizotropii dielektrycznej (Δε<0) w wysokich polach, jak również wpływa w pewnym stopniu na wartość częstotliwości f_co, przy której obserwuje się zrównanie wartości ε_Η i ε_± (ειι=ε_±). Im mniejsza jest wartość f_co tym medium ciekłokrystaliczne ma korzystniejsze cechy, ponieważ ujemna anizotropia jest osiągana przy niższej częstotliwości i druga częstotliwość sterowania może być niższa. Jest to korzystna cecha, ponieważ zmniejsza się dielektryczne ogrzewanie mieszaniny, które silnie rośnie ze wzrostem częstotliwości pola elektrycznego (C.H.Wen, S.T.Wu., Appl.Phys.Lett., 86, 231104 (2005)).

Dotychczas stosowane związki ciekłokrystaliczne odpowiedzialne za zmianę znaku anizotropii dielektrycznej są trójpierścieniowymi lub czteropierścieniowymi estrami, w tym również ostatnio przez nas opisane estry o małych wartościach f_co (D.Ziobro, P.Kula, J.Dziaduszek, M.Filipowicz, K.Dąbrowski, J.Parka, J.Czub, S.Urban, S.T.Wu., Opto-Electron.Review, 17, 16-19 (2009); D.Ziobro, J.Dziaduszek, M.Filipowicz, R.Dąbrowski, J.Czub, S.Urban, Mol.Cryst.Liq.Cryst., 502, 258-271 (2009)). Ostatnio (Jie Sur, Haiging Xianyu, S.Gauza, S.T.Wu, Liq.Cryst., 36(12), 1401-1408 (2009)), dla otrzymania wysokodwójłomnej mieszaniny dla DF wykorzystali wytworzone w naszym laboratorium trójpierścieniowe alkilofenylodifluorotolany, ale charakteryzują się one jeszcze stosunkowo dużą wartością cross-over, f_co~27 w temp. 25°C, która szybko rośnie wykładniczo z temperaturą uzyskując w temperaturze 55°C wartość ok. 250 kHz.

Estry mają tę wadę, że wiązanie COO ulega powolnej hydrolizie i/lub dysocjacji tworząc jony wywołujące wzrost przewodnictwa. Nie są one, zatem odpowiednimi składnikami dla wytworzenia mieszanin o wysokiej oporności elektrycznej potrzebnej dla długotrwałej pracy urządzeń sterowanych matrycą aktywną. Poszukiwanie bardziej chemicznie stabilnych związków, o korzystniejszych wartościach f_co i mniejszej temperaturowej zależności f_co jest wciąż problemem otwartym. Przedstawiony wynalazek podaje nowy sposób rozwiązania tego problemu opisując korzystniejsze związki jako składniki odpowiedzialne za zmianę znaku anizotropii dielektrycznej w porównaniu do znanych ze stanu techniki.

Natomiast aktualnie jest znany szeroki asortyment związków o ujemnej anizotropii o małej, średniej lub dużej anizotropii optycznej, które mogą być wykorzystywane jako drugi składnik mieszanin DF. Przegląd korzystnych struktur i właściwości związków o ujemnej anizotropii został ostatnio przedst awiony przez np. S.M.Kelly and M.ONeill, in Handbook of Advanced Electronics and Photonic Materials and Devices, edited by H.S.Nalwa Academic Press, Bostons, 2000, Vol. 7, Liquid Crystals, Display and Laser Materials.

Opis wynalazku

Opisany niżej wynalazek pokazuje ogólną metodę w jaki sposób można otrzymać medium nematyczne (mieszaninę) charakteryzujące się małą wartością częstotliwości pola elektrycznego fco, dla której obserwuje się zmianę znaku anizotropii dielektrycznej z wartości dodatniej do wartości ujemnej, gdy rośnie częstotliwość pola elektrycznego. Mieszaniny te charakteryzują się jednocześnie dużą opornością elektryczną i dużą wartością parametru trzymania napięcia VHR (Voltage Holding Ratio). Duża wartość VHR, bliska jedności, umożliwia długotrwałe sterowanie wskaźnika matrycą aktywną.

Istota wynalazku jest związana z wykorzystaniem niestosowanych dotychczas do tego celu związków zarówno nowych jak i znanych, których składowa równoległa przenikalności elektrycznej silnie maleje ze wzrostem częstotliwości a składowa prostopadła prawie nie zależy od częstotliwości pola elektrycznego, fig. 1.

Związki te są analogami znanych związków trójpierścieniowych, które charakteryzują się bardzo dużą trwałością chemiczną i dużą opornością elektryczną, ale w przeciwieństwie do nich mają dużo większą zależność składowej równoległej przenikalności elektrycznej (ειι) od częstotliwości pola elektrycznego. Przykład podany na rys. 1 odnosi się do związku 1.1.5. Jego składowa równoległa przen ikalności elektrycznej silnie maleje w zakresie częstotliwości 1 kHz-10 kHz i staje się całkowicie niezależna od częstotliwości powyżej 50 kHz. Częstotliwość relaksacji własnej f_r wynosi 3,2 kHz i 1,3 kHz odpowiednio w temperaturach 70°C i 58°C. Dalsze obniżenie temperatury przesuwa wartość f_r w stronę jeszcze mniejszych wartości.

Medium ciekłokrystaliczne według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się ze zwią zku lub mieszaniny związków o dużej dodatniej anizotropii dielektrycznej przedstawionych wzorem ogólnym 1 (składnik A), w którym R oznacza niezależnie odpowiednio grupę alkilową zawierającą od 1 do 8 atomów węgla; pierścienie A, B, C oznaczają niezależnie pierścień benzenowy lub cykl oheksanowy; grupy mostkowe Z₁, Z₂, Z₃, oznaczają niezależnie wiązanie pojedyncze lub grupę C eC; podstawniki lateralne X₁, X₂, X₃, X₄, X₅, X₆, X₇, X₈, X₉, X₁₀, X₁₁ i X₁₂ oznaczają niezależnie atom wo4

PL 223 308 B1 doru lub atom fluoru; grupa terminalna Y oznacza niezależnie atom fluoru lub chloru lub grupę NCS, CN, OCF₃; symbol r oznacza liczbę całkowitą 1, i związku lub mieszaniny związków o ujemnej an izotropii dielektrycznej (składnik B) złożonej ze związków przedstawionych wzorami od 2 do 30, w których Ri i R₂ oznaczają niezależnie łańcuchy alkilowe zawierające od 1 do 8 atomów węgla, w proporcjach: składnik A w ilości od 5 do 50 % wagowych i składnik B w ilości od 95 do 50 % wagowych.

To medium ciekłokrystaliczne charakteryzuje się szczególnie korzystnymi właściwościami, jeżeli składnik A jest utworzony ze związków 1 charakteryzujących się podwzorami: 1.1.1-1.1.33, 1.2.1-1.2.13; 1.3.1-1.3.7, 1.4.1, 1.5.1-1.5.8.

Aktualnie znamy wiele związków i mieszanin ciekłokrystalicznych o ujemnej anizotropii di elektrycznej. Są one powszechnie stosowane jako domieszki regulujące nachylenie lub wartość progu krzywej elektrooptycznej w efekcie skr ęconego nematyka lub są stosowane jako główne składniki mieszanin np. dla efektu Vertical Alignment lub In Plain Swiching. Przykładem takich mieszanin może być np. mieszanina MCL-6010 lub MCL-7029. Wiele mieszanin o ujemnej anizotropii dielektrycznej, w których w łatwy sposób można zmieniać wartość anizotropii optycznej Δη od małych wartości do dużych wartości zostało ostatnio opisanych w zgłoszeniu patentowym nr P388285.

Korzystnej jednak mieszaninę o ujemnej anizotropii przygotować samodzielnie. Wynika t o stąd, że związki 1 mają wysokie temperatury klarowania, dlatego mały ich udział w znaczący sp osób podnosi temperaturę klarowania wypadkowej mieszaniny AB, nawet wyżej niż jest to potrzebne. Dlatego mieszanina o ujemnej anizotropii dielektrycznej może się składać z większej ilości związków dwupierścieniowych, niż to ma miejsce w handlowych mieszaninach o ujemnej anizotropii. Jest to korzystne rozwiązanie pozwalające uzyskiwać mieszaniny o mniejszej lepkości. Związki o k orzystnych właściwościach do sporządzania mieszaniny B o ujemnej anizotropii dielektrycznej zarówno w niskich jak i wysokich częstotliwościach pola elektrycznego, którego wartość ujemnej an izotropii mało zależy od wartości częstotliwości zewnętrznego pola są przedstawione wzorami 2-30. W związkach tych łańcuchy terminalne R₁ i R₂ oznaczają grupy alkilowe zawierające od 1 do 8 at omów węgla. Związki te pozwalają uzyskiwać mieszaniny bazowe B charakteryzujące się anizotropią optyczną od wartości Δn=0,05 do wartości Δn=0,3. Związek 1 może charakteryzować się wartością Δn od 0,1 do 0,6, tak że mieszanina według wynalazku może mieć wartość Δn w zakresie od 0,1 do 0,5 dla długości światła λ=589 nm.

Większość związków 1 ma przenikalność elektryczną wzdłuż osi długiej (ε_Η) dla wysokich częstotliwości (MHz) w zakresie wartości 3-4. Dlatego dla uzyskania zmiany Δε o jednostkę potrzebna jest mieszanina bazowa B o ujemnej wartości, charakteryzująca się wartością ε_±~4-5. Dla uzyskania zmiany Δε o dwie jednostki mieszanina bazowa B powinna mieć ε_±~5-6, a dla uzyskania zmiany o trzy lub cztery jednostki odpowiednio ε_±~6-7 lub ε_±~7-8. Składowa równoległa przenikalności elektrycznej mieszanin AB w polach o niskich częstotliwościach (<10 kHz) powinna mieć wartość ε_Η>6 lub 7 lub 9. Duża średnia przenikalność elektryczna mieszaniny (2_±+ε_Η)/3 sprzyja autojonizacji i ekstrakcji jonów z elektrod. Dlatego mieszaniny o mniejszych wartościach Δε są korzystniejsze dla urządzeń sterowanych matrycą aktywną.

Aby uzyskać mieszaninę bazową o większej ujemnej anizotropii dielektrycznej, powinna ona zawierać w swoim składzie więcej związków dwupierścieniowych z dwoma atomami fluoru w położeniach lateralnych przedstawionych wzorami 7-14 i związków trójpierścieniowych podstawionych trzema lub czterema atomami fluoru (przedstawionych wzorami 25-29).

Wzrost wartości ε_± mieszaniny pociąga za sobą konieczność jednoczesnego zwiększenia w mieszaninie ilości związków o wzorze 1. Ich ilość może być tym mniejsza im mają one większą dodatnią anizotropię dielektryczną Δε. Gdy mają jednocześnie większą wartość składowej prostopadłej przenikalności elektrycznej ε_± to mieszanina bazowa (B) o mniejszej ujemnej anizotropii jest wymagana. Szczególne korzystne właściwości dla podwyższenia wartości ε_± ma związek 1 z kilkoma atomami fluoru znajdujących się w położeniach X₁, X₂, X₃, X₄, X₅, X₆, X₇, X₈, X₉, X₁₀, X₁₁ i X₁₂ tj. po tej samej stronie (patrz związki 1.1.6-1.1.9, 1.1.11-1.1.12, 1.1.15, 1.1.23, 1.1.26-1.1.33; 1.2.6, 1.2.7, 1.1.12-1.1.13, 1.3.3, 1.3.7, 1.5.7-1.5.8).

Związki 1 są związkami czteropierścieniowymi (r=1) lub pięciopierścieniowymi (r=2). Związki pięciopierścieniowe w większości przypadków mają bardzo wysokie temperatury topnienia, dlatego ich przydatność do sporządzania mieszanin jest ograniczona. Związki czteropierścieniowe mają niższe temperatury i entalpie topnienia. Wiele z nich wykazuje anormalne niskie temperatury topnienia

PL 223 308 B1 zwłaszcza te, w których Y=NCS a pierścienie A i B i C są w większości pierścieniami cykloheksanowymi jak np. związki przedstawione szczegółowymi wzorami 1.1.1-1.1.26. Są to związki nowe, dlatego stanowią również drugi ważny element tego wynalazku.

Przedmiotem wynalazku jest nowy związek ciekłokrystaliczny wykorzystany jako składnik mieszaniny ciekłokrystalicznej charakteryzujący się tym, że jest przedstawiony wzorem ogólnym 1 (składnik A), w którym R oznacza niezależnie odpowiednio grupę alkilową zawierającą od 1 do 8 atomów węgla; pierścienie A i B oznaczają pierścienie cykloheksanowe, pierścień C oznacza pierścień benzenowy; podstawniki X i-X₆ oznaczają atomy wodoru, a podstawniki Χ7-Χ12 oznaczają niezależnie atomy wodoru lub fluoru, podstawnik Y oznacza grupę NCS i symbol r oznacza liczbę całkowitą 1; grupy mostkowe Z₁, Z₂, Z₃ oznaczają niezależnie wiązanie pojed yncze lub grupę CC.

Szczególnie korzystne związki 1 zostały otrzymane sposobem przedstawionym na schemacie 1, bliżej scharakteryzowanym w przykładzie 1.

Niektóre analogiczne związki, w których Y=F lub CF₃, a X₁-X₁₀ oznaczają atomy wodoru i X₁₁-X₁₂ oznaczają atomy fluoru są związkami znanymi (D.Demus, Y.Goto, S.Sawada, et.al., Mol.Cryst.Liq.Cryst., 260, 1-12 (1995)), ale ich przejścia fazowe są mniej korzystne od związków z grupą NCS.

Poniższe przykłady bliżej charakteryzują istotę wynalazku, ale nie ograniczają jego zakresu. Oznaczenie związków 1 użytych w przykładach jest zgodne ze wzorami szczegółowymi 1.1.1-1.5.8. Długość łańcuchów terminalnych R₁ i R₂ w związkach 2-30 użytych do sporządzenia mieszanin przytoczonych w przykładach podana jest w nawiasach, np. 2(3,5) oznacza związek 2 z łańcuchem propylowym z lewej strony i pentylowym z prawej strony cząsteczki.

P r z y k ł a d 1.

4’-(4”-trans,trans-pentyIobicykloheksylo)-3,5-difluoro-4-izotiocyjanianobifenyl (związek 1.1.5) ₃

Do mieszaniny złożonej z 4-(4'-trans,trans-pentylobicykloheksylo)jodobenzenu (43,8 g) i 500 cm

THF został wkroplony podczas mieszania roztwór kompleksu chlorku litowego z chlorkiem magn e₃ zowo izopropylowym w THF (130 cm , 0.85 molowego roztworu) w temperaturze 0°C w atmosferze azotu. Mieszanie kontynuowano jeszcze przez 2 godz., następnie mieszaninę schłodzono do te mperatury 65°C i w tej temperaturze wkroplono do niej boran triizopropylowy (24,8 g). Mieszano jes zcze 0,5 godz., a następnie przerwano chłodzenie mieszaniny i po uzyskaniu temp. pokojowej zakwaszono ją 10% roztworem kwasu siarkowego. Rozpuszczalnik odparowano na wyparce próżni o33 wej. Do pozostałości dodano wodę (300 cm ) i heksan (200 cm ) i mieszano przez 2 godz. Wytrą₃ cony kwas boronowy odsączono. Wydajność 28 g (85,6%). Kwas ten zawieszono w 100 cm toluenu, dodano 1,3-pro-panodiol (7,6 g) i ogrzewano we wrzeniu do zaprzestania wydzielania się w ody. Po schłodzeniu roztwór przemyto wodą, wysuszono nad MgSO4 i odparowano toluen. Pozostałość przekrystalizowano z heksanu. Otrzymano 2-[4-(4'-trans,trans-pentylobicykloheksylo)fenylo]1,3-dioksa-2-borolan (związek B, schemat 1). Wydajność 27,0 g, 68,2%. Przejście fazowe K 163 SmB 185 Izo.

Następnie mieszaninę utworzoną z tego związku (9,9 g), 4-bromo-2,6-difluoroaniliny (5,2 g), bezwodnego węglanu potasowego (13,8 g), 100 cm acetonu i 100 cm wody ogrzewano we wrzeniu przez 0,5 godz. w atmosferze azotu. Dodano katalizator (CH3COO)2Pd (0,1 g) i kontynuowano ogrzewanie we wrzeniu mieszając przez 1 godz.

Następnie aceton oddestylowano, a pozostałą mieszaninę schłodzono do temp. pokojowej, dodano chloroform (50 cm³), zakwaszono kwasem solnym do pH<7, wkroplono tiofosgen (3,45 g) i mieszano jeszcze 12 godz. aż amina całkowicie przereagowała. Następnie mieszaninę przesączono przez warstwę filtracyjną i dolną warstwę chloroformową oddzielono i wysuszono nad MgSO4. Po odparowaniu chloroformu, stałą pozostałość przekrystalizowano z acetonu, wydajność 5,3 g. Uzyskane kryształy rozpuszczono w heksanie w temp. 60°C i roztwór eluowano w tej temperaturze na ogrzewanej kolumnie chromatograficznej. Po odparowaniu rozpuszczalnika z eluentu uzyskano bezbarwny związek 1.1.5, który przekrystalizowano z acetonu. Wydajność 4,8 g (42%) w odniesieniu do ostatniego etapu.

Temperatury przejść fazowych: K 60,3 N >350 Izo (rozkład)

Analogicznie otrzymano związki 1.1.1-1.1.18

Mają one następujące temperatury przejść fazowych:

1.1.2 K 85,3 N> 350 Izo

1.1.3 K 80,2 N > 350 Izo

1.1.4 K 57,9 N> 350 Izo

PL 223 308 B1

P r z y k ł a d 2.

4’-(4”-trans,trans-propylobicykloheksylo)-3,4,5-trifluorobifenyl (związek 1.2.2)

Mieszaninę złożoną z 2-[4-(4’-trans,trans-propylobicykloheksylo)fenylo]-1,3-dioksa-2-borolanu (8,2 g) otrzymanego podobnie jak w przykładzie 1, 1-bromo-3,4,5-trifluorobenzenu (5,3 g), bezwodnego węglanu potasowego (13,8 g), 100 cm acetonu i 100 cm wody ogrzewano we wrzeniu przez 0,5 godz. w atmosferze azotu. Następnie dodano katalizator, octan palladu (0,1 g) i ogrzewano we wrzeniu przez 1 godz. Mieszaninę wylano do wody i osad odsączono, rozpuszczono go w toluenie i przesączono przez płytę filtracyjną. Oddzielon o warstwę toluenową, przemyto wodą i wysuszono nad MgSO₄ i przesączono. Toluen oddestylowano a surowy produkt rozpuszczono w gorącym n-heksanie, eluowano na ogrzewanej kolumnie wypełnionej silikażelem. Eluent zatężono, a osad przekrystalizowano z mieszaniny 120 cm bezwodnego etanolu i 60 cm heksanu, chłodząc do 0°C. Uzyskano 6,8 g związku 1.2.2 (66,4% wyd.). Temp. przejść fazowych K. 103,1 N 260 Izo.

W podobny sposób otrzymuje się związki:

1.2.1-1.2.9, 1.2.12-1.2.13, 1.3.1-1.3.6, 1.4.1, 1.5.1-1.5.8. Mają one następujące temperatury przejść fazowych:

1.2.9 K 159.4 N 215.2 Izo

1.3.6 K 108.1 N 270 Izo

1.5.2 K 159.6 N >350 Izo

1.5.5 K 104.0 N 300 Izo

P r z y k ł a d 3.

Mieszanina B o ujemnej anizotropii dielektrycznej o składzie:

6(4,1) 30,95% wag.

6(4,2) 32,44% wag.

6(4,5) 36,61% wag.

Charakteryzuje się ona przejściami fazowymi: K -15 N 65 Izo

W temp. 20°C, Δε=-1,3 dla częstotliwości 1 kHz i w temp. 60°C Δε=-0,7 dla częstotliwości 1 kHz.

Utworzono z niej mieszaninę o składzie:

Mieszanina B 85,00% wag.

1.1.3 7,47% wag.

1.1.5 7,53% wag.

Charakteryzuje się ona przejściami fazowymi: K <0 N 107,2 Izo

W temp. 20°C Δε=+1,04 dla 1 kHz, Δε=-1,05 dla 1 MHz, fco=2,74 kHz. W temp. 60°C: Δε=0,89 dla 1 kHz i Δε=-0,95 dla 1 MHz, fco=126 kHz.

P r z y k ł a d 4.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B z przykładu 3 90,00% wag.

1.1.3 10,00% wag.

Charakteryzuje się ona przejściami fazowymi: K <0 N 90,2 Izo

W temp. 20°C, f_co=2,8 kHz, w temp 40°C, f_co=40 kHz, w temp. 60°C, f_co=150 kHz

Dla porównania mieszanina o składzie:

mieszanina B z przykładu 3 90,00% wag.

4'-(4-propylofenylo)-3,5-difluoro 4-izotiocyjanianotolan 10,00% wag.

ma wartość f_co 25,9, 180, 1008 kHz odpowiednio w temp. 20°C, 40°C, 60°C.

P r z y k ł a d 5.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B z przykładu 3 85,00% wag.

1.1.2 6,40% wag.

1.1.4 8,60% wag.

Charakteryzuje się ona przejściami fazowymi: K~0 N 102,7 Izo

W temp. 20°C, Δε=+0,97 dla 1 kHz, Δε=-1,05 dla 1 MHz, fco=4,34 kHz.

P r z y k ł a d 6.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B z przykładu 3 90,00% wag.

1.5.1 10,00% wag.

ma w temp. 20°C, Δε=+1,7 dla 1 kHz, Δε=-1,35 dla 1 MHz, f_co=9,48 kHz.

PL 223 308 B1

P r z y k ł a d 7.

Utworzono mieszaninę B1 o składzie:

22(2,3)

22(2,4)

22(2,5)

22(3,4)

22(3,5)

22(4,5)

22(5,1)

2(3,2)

2(3,1)

6,74% wag.

8,87% wag.

14,33% wag.

7,11% wag.

4,99% wag.

9,39% wag.

3,54% wag.

30,00% wag.

15,00% wag.

charakteryzuje się ona przejściami fazowymi: K <-20 N 64,4 Izo, ma w temp. 20°C, Δε=-1,11 dla 1 kHz, w temp. 40°C Δε=-0,93 dla 1 kHz.

Następnie utworzono mieszaninę o składzie:

Mieszanina B1 80,00% wag.

1.1.2 10,00% wag.

1.1.5 10,00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-20 N 131,3 Izo

W temp. 20°C, Δε=1,93 (ε_π=6,56 i ε_±=4,63) dla 1 kHz i Δε=-1,05 (ε_π=3,35 i ε_±=4,40) dla 1 MHz, fco=7,4 kHz; w temp. 40°C, Δε=1,97 dla 1 kHz, Δε=-0,88 dla 1 MHz, f_ro=51 kHz; w temp. 60°C: fco=270 kHz.

P r z y k ł a d 8.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B1 z przykładu 7 74,00% wag.

1.1.2 13,00% wag.

1.2.3 13,00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-15 N 121,0 Izo

W temp. 20°C: Δε=2,52 dla 1 kHz, Δε=-0,94 dla 1 MHz, fco=18,8 kHz; w temp. 40°C: Δε=2,22 dla 1 kHz, Δε=-0,87 dla 1 MHz, f_ra=103 kHz.

P r z y k ł a d 9.

Utworzono mieszaninę B2 o ujemnej anizotropii o składzie:

12(5,4) 18,32% wag.

12(3,4) 14,59% wag.

12(5,3) 15,31% wag.

12(5,2) 6,78% wag.

2(3,1) 30,00% wag.

2(3,2) 8,00% wag.

5(5,1) 7,00% wag.

charakteryzująca się przejściami fazowymi: K <-20 N 37,3 Izo W temp. 20°C: Δε=-2,4 dla 1 kHz

Następnie utworzono mieszaninę:

Mieszanina B2 80.00% wag.

1.1.2 10.00% wag.

1.1.5 10.00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-20 N 94,3 Izo

W temp. 20°C i 40°C: Δε=0,81 i 0,88 dla 1 kHz i odpowiednio: Δε=-2,10 i -1,67 dla 1 MHz, fco=5,0 kHz i 65 kHz.

P r z y k ł a d 10.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B2 z przykładu 8 74,00% wag.

1.1.2 13,00% wag.

1.1.3 13,00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-20 N 101,0 Izo

W temp. 20°C: Δε=1,63 dla 1 kHz, Δε=-1,99 dla 1 MHz, f_ro=14,3 kHz; w temp. 40°C: Δε=1,57 dla 1 kHz, Δε=1,64 dla 1 MHz, f_ro=105 kHz.

PL 223 308 B1

P r z y k ł a d 11.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B2 z przykładu 8 74,00% wag.

1.1.2 10,00% wag.

1.1.5 10,00% wag.

1.1.28 6,00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K 10 N 102 Izo

W temp. 20°C: Δε=1,65 dla 1 kHz, Δε=-2,12 dla 1 MHz, f_ro=4,8 kHz; w temp. 40°C: Δε=1,50 dla 1 kHz, Δε=-1,7 dla 1 MHz, fco=42 kHz.

Dla porównania mieszanina MLC-2048 charakteryzuje się w temp. 20°C Δε=2,9 dla 1 kHz i Δε=-2,9 dla 1 MHz, f_co=14 kHz, w temp. 40°C, 85 kHz, w temp. 50°C, 200 kHz, w temp. 60°C, 450 kHz.

P r z y k ł a d 12.

Utworzono mieszaninę o ujemnej anizotropii B3:

10(3,2) 20,00% wag.

22(2,5) 15.00% wag.

22(2,3) 10.00% wag.

22(3,4) 10.00% wag.

2(3,2) 30.00% wag.

2(3,1) 15.00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K. <-20 N 46,7 Izo

W temp. 20°C: Δε=dla 1 kHz, Δε=dla 1 MHz

Następnie utworzono mieszaninę:

Mieszanina B3 75,00% wag.

1.1.2 10.00% wag.

1.1.5 10.00% wag.

1.2.1 5,00% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-20 N 109,7 Izo

W temp. 20°C: Δε=1,75 dla 1 kHz, Δε=-1,6 dla 1 MHz, fco=6,6 kHz w temp. 40°C Δε=-1,65 1 kHz, Δε=-1,40 1 MHz, fc=55 kHz.

P r z y k ł a d 13.

Utworzono mieszaninę B4:

12(5,4) 33,32% wag.

12(3,4) 26,54% wag.

12(5,3) 27,82% wag.

12(5,2) 12,32% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K -6 N 50,5 Izo W temp. 20°C: Δε=-5,2 dla 1 kHz.

Następnie utworzono mieszaninę o składzie:

Mieszanina B4 70,00% wag.

1.1.2 7.50% wag.

1.1.5 7.50% wag.

1.3.6 7.50% wag.

1.2.2 7.50% wag.

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K <-15 N 124,9 Izo, i korzystną wartością f_co.

P r z y k ł a d 14.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B4 z przykładu 13	70,00% wag
1.1.2	7,50% wag
1.1.5	7,50% wag
1.2.2	7,50% wag
1.3.6	7,50% wag

charakteryzuje się przejściami fazowymi: K -15 N 112,4-130 Izo

W temp. 20°C: Δε=0,54 dla 1 kHz, Δε=-3,62 dla 1 MHz, fco=1,31 kHz; w temp. 40°C: Δε=0,71 dla kHz, Δε=-3,15 dla 1 MHz, f_ro=13,0 kHz.

PL 223 308 B1

P r z y k ł a d 15.

Mieszanina o składzie:

Mieszanina B2 z przykładu 9	67,50% wag
1.1.2	7,50% wag
1.1.5	7,50% wag
1.2.2	7,50% wag
1.1.37	5,00% wag
1.1.7	5,00% wag

charakteryzuje się korzystną wartością fco.

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

PL 223 308 B1

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Medium ciekłokrystaliczne o dodatniej anizotropii dielektrycznej w zakresie niskich częstotliwości pola elektrycznego, które zmienia anizotropię dielektryczną na wartość ujemną w wyższych częstotliwościach pola elektrycznego, znamienne tym, że składa się ze związku lub mieszaniny związków o dużej dodatniej anizotropii dielektrycznej przedstawionych wzorem ogólnym 1 (składnik A), w którym R oznacza niezależnie odpowiednio grupę alkilową zawierającą od 1 do 8 atomów węgla; pierścienie A, B, C oznaczają niezależnie pierścień benzenowy lub cykloheksanowy; grupy mostkowe Z₁, Z₂, Z₃ oznaczają niezależnie wiązanie pojedyncze lub grupę CC; podstawniki lateralne X₁, X₂, X₃, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10, X11 i X12 oznaczają niezależnie atom wodoru lub atom fluoru; grupa terminalna Y oznacza niezależnie atom fluoru lub chloru lub grupę NCS, CN, OCF₃; symbol r oznacza liczbę całkowitą 1, i związku lub mieszaniny związków o ujemnej anizotropii dielektrycznej (składnik B) złożonej ze związków przedstawionych wzorami od 2 do 30, w których R₁ i R₂ oznaczają niezależnie łańcuchy alkilowe zawierające od 1 do 8 atomów węgla, w proporcjach: składnik A w ilości od 5 do 50% wagowych i składnik B w ilości od 95 do 50% wagowych.
2. 2. Medium ciekłokrystaliczne według zastrzeżenia 1, w którym składnik A jest utworzony korzystnie ze związków 1 charakteryzujących się podwzorami; 1.1.1-1.1.33, 1.2.1-1.2.13; 1.3.1-1.3.7, 1.4.1, 1.5.1-1.5.8, w których n oznacza liczbę atomów węgla od 1 do 8 w rodniku alkilowym.
3. 3. Związek o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza niezależnie odpowiednio grupę alkilową zawierającą od 1 do 8 atomów węgla; pierścienie A i B oznaczają pierścienie cykloheksanowe, pierścień C oznacza pierścień benzenowy; podstawniki X₁-X₆ oznaczają atomy wodoru a podstawniki X₇-X₁₂ oznaczają niezależnie atomy wodoru lub fluoru, podstawnik Y oznacza grupę NCS i symbol r oznacza liczbę całkowitą 1; grupy mostkowe Z₁, Z₂, Z₃ oznaczają niezależnie wiązanie pojedyncze lub grupę CC.