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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristall, welche die anzuzei- gende Figur, Form od. dgl. in einem von der Farbe des Hintergrunds der Anzeigevorrichtung ab- weichenden Farbton anzeigt.
Im Sinne der in der folgenden Beschreibung verwendeten Terminologie sollen unter dem Begriff "Farbe" die Materialfarben nach der Farbenlehre einschliesslich Weiss und Schwarz, aber auch Durchsichtigkeit, verstanden werden.
Es ist bekannt, dass Anzeigevorrichtungen mit Flüssigkristallen im wesentlichen aus zwei in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordneten Substraten aus einem Dichtungsrahmen und aus einem die Eigenschaften eines Flüssigkristalls aufweisenden, den Raum zwischen den Substraten ausfüllendem Material bestehen. Das die Eigenschaften des Flüssigkristalls aufweisende Material wird im folgenden kurz als Flüssigkristall bezeichnet.
Als Flüssigkristalle können Materialien verwendet werden, die im flüssigen Aggregatzustand innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches eine sogenannte Flüssigkristall-Phase aufweisen. Diese Phase zeichnet sich dadurch aus, dass die Moleküle - ähnlich wie bei Feststoff-Kristallen-eine räumliche, richtungsmässige und/oder massenzentrische Orientierung aufweisen, wodurch auch die optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen und üblichen Kristallen ähnlich sind.
Bei den Anzeigevorrichtungen wird die erwähnte Eigenschaft in der Weise genutzt, dass die Ordnung der Moleküle durch äussere Einwirkung verändert wird, dass z. B. die Moleküle mittels Wechselspannung"verdreht"werden, wodurch das Verhalten des Flüssigkristalls gegenüber dem Licht verändert bzw. modifiziert wird.
Das physikalische Phänomen, dass die Moleküle bestimmter, nach bisherigem Kenntnisstand an sich keine Flüssigkristallphase aufweisender, meist in organischen Lösungsmitteln gut löslicher, im allgemeinen durch längliche, zylindrische Symmetrie charakterisierbarer, einen Farbstoff bildender organischer Verbindungen in Lösungen orientiert vorliegen, ist bekannt. Wird nun eine solche Lösung mit linear oder annähernd linear polarisiertem Licht bestrahlt, kann eine je nach Richtung unterschiedliche Lichtabsorptionsfähigkeit beobachtet werden. Es besteht die Möglichkeit jene Richtung zu bestimmen, für welche die Absorption den Maximalwert amas erreicht, sowie eine weitere, zur eben erwähnten Richtung senkrechte Richtung, für welche die Absorption den Minimalwert Amin aufweist.
Die Differenz der beiden Absorptions-Werte ergibt den linearen Dichroismus (A), nach folgender Formel :
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Weiters kann der Dichroismus durch das sogenannte dichroitische Verhältnis (AR)
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beschrieben werden. Jeder dieser Werte stellt eine die dichroitischen Eigenschaften eines Farbstoffes kennzeichnende Kenngrösse dar.
Es sind die erwähnten dichroitischen Farbstoffe aufweisenden, zur farbigen Anzeige dienenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen bereits bekannt. Bei einer Gruppe dieser Anzeigevorrichtungen wird der dichroitische Farbstoff in dem Flüssigkristall aufgelöst. Der Farbstoff liegt dann im Flüssigkristall in einer einzigen Richtung orientiert vor. Um die dichroitische Wirkung zur Geltung zu bringen, wird der Anzeigevorrichtung ein Polarisationsfilter zugeordnet. Während des Betriebes verdreht der mittels Wechselspannung gesteuerte und mit Licht bestrahlte Flüssigkristall den Farbstoff zwischen den Positionen der maximalen bzw. minimalen Absorption, wodurch das polarisierte Licht den jeweiligen verdrehten Positionen entsprechend in unterschiedlichem Masse absorbiert wird.
Die Auswahl eines für die beschriebenen Zwecke geeigneten Farbstoffes ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, da der Farbstoff zahlreiche, teilweise einander widersprechende Forderungen befriedigen soll.
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So z. B. muss der Flüssigkristall eine ausreichende Auflösung des Farbstoffes und eine geeigne- te Orientierung der Farbstoffmoleküle ermöglichen. Weiters darf es zwischen dem Farbstoff und dem Flüssigkristall zu keinen chemischen Wechselwirkungen kommen. Der Farbstoff soll geeignete
Ionenreinheit und geringe Leitfähigkeit aufweisen, um unerwünschte und die Funktion störende
Nebenprozesse zu vermeiden. Eine weitere Forderung besteht in der Widerstandsfähigkeit des Farb- stoffes gegenüber UV-Strahlung.
Im allgemeinen können mit den bekannten Farbstoffen die eben beschriebenen Forderungen keineswegs restlos befriedigt werden. Die grösste Schwierigkeit besteht darin, dass durch eine Er- höhung der Zahl der leicht in Resonanz bringbaren Valenzbindungen innerhalb der die dichroiti- sche Wirkung ergebenden Moleküle, und weiters am allermeisten durch eine erhöhte Länge der
Moleküle, die mehr Doppelbindungen im Molekül zulassen, zwar ein erhöhter Dichroismus erreicht werden kann, dass aber gleichzeitig infolge der steigenden Länge der Moleküle deren Löslichkeit abnimmt und diese Moleküle selbst eventuell auch eine weniger stabile chemische Struktur aufweisen.
Die hier beschriebenen Nachteile führten zur Suche nach einem Farbstoff, bei dessen Einsatz die bei den bekannten dichroitischen Anzeigevorrichtungen auftretenden Mängel beseitigt oder wenigstens vermindert werden können und dabei - mit einem ein durchschnittliches dichroitisches Verhältnis AR = 3, 6 - 4, 00 aufweisendem Farbstoff verglichen - die dichroitischen Eigenschaften keineswegs schlechter sind.
In der Zeitschrift"Funktechnik"31, Nr. 1/2, S. 12 (1976) ist der Zusatz von dichroitischen Farbstoffen zum Flüssigkristall einer Anzeigevorrichtung beschrieben und es ist dort der Hinweis enthalten, dass Farbstoffe besonders geeignet sind, die selbst flüssigkristallin sind. Ergänzend sei erwähnt, dass aus der DE-OS 2363219 ein Anzeigeelement bekannt ist, bei welchem dem Flüssigkristall zwei verschiedene Farbstoffe zugesetzt sind.
Es wurde gefunden, dass Ditriazolobenzol-Derivate, die an dichroitische Farbstoffe gestellten, vorher erörterten Forderungen in hohem Masse zu erfüllen imstande sind.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristall, bei welcher eine hintere Reflexionsfläche vorgesehen ist, und in welchem zumindest ein dichroitischer Farbstoff gelöst ist, welcher Eigenschaften eines Flüssigkristalls aufweist.
Die Anzeigevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der dichroitische Farbstoff durch mindestens ein Ditriazolobenzol-Derivat gebildet ist, das im Flüssigkristall vorzugsweise in einer Menge von 0, 05 bis 50 Gew.-% enthalten ist. Die erfindungsgemäss eingesetzten Farbstoffe weisen, wie gefunden werden konnte, bessere chemische Stabilität, wesentlich bessere Flüssigkristall-Eigenschaften und damit auch bessere Löslichkeit in den Flüssigkristallen auf, als die für diesen Zweck aus dem Stand der Technik bekannten Farbstoffe.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung ist als Ditriazolobenzol-Derivat ein 2, 6 (H)-2, 6-Bis- (4', 4"-amyloxy)-phenyl-ditriazolobenzol, im folgenden kurz als "Diamo" bezeichnet, und/oder ein 2, 6 (H)-2, 6-Bis- (4'-äthoxy-4"-n-amyloxy)-phenyl-
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ditriazolobenzol, im folgenden als"Eto-Amo" bezeichnet,- phenyl-ditriazolobenzol, ein andere Eigenschaften als der Flüssigkristall aufweisender dichroitischer Farbstoff vorliegt.
Durch den Zusatz eines über die Eigenschaften eines Flüssigkristalls nicht verfügenden Farbstoffes können gewünschte Farbnuancen oder Mischfarben erreicht werden, die sich durch den Einsatz eines Ditriazolobenzol-Derivates oder eines Gemisches dieser Derivate allein nicht erzielen lassen.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässe eingesetzten, im Flüssigkristall gelösten Ditriazolobenzol-Derivate lösungsvermittelnde Eigenschaften aufweisen und die homogene Verteilung und Lösung von im Flüssigkristall an sich schlecht löslichen Farbstoffen unterstützen.
Die Kontrastwirkung der Anzeigevorrichtung kann durch die Verwendung eines weissen Hintergrundes, einer hinter dem rückseitigen Glasträger des Anzeigers angeordneten Ebene, die auch
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eine Reflexionsebene bildet, verbessert zur Geltung gebracht werden. Bei dieser reflektierenden Anzeigevorrichtung kann eine besonders gute Wirkung durch eine Ausführungsform erzielt werden, bei der als anzeigende Reflexionsfläche eine weisse, diffuse reflektierende Fläche verwendet wird.
Eine derartige Hintergrundfläche kann zweckmässig durch eine weisse, lichtdurchlässige oder nicht durchlässige rauhe Fläche aus Papier oder Kunststoff gebildet sein.
In der Anzeigevorrichtung kann als in dem Flüssigkristall gelöstes Ditriazolobenzol-Derivat vorteilhaft auch 2, 6 (H)-2, 6-Bis- (4'-äthoxy-4"-n-butyl)-phenyl-ditriazolobenzol ("Eto-Bu") eingesetzt sein.
Die Herstellung und die Eigenschaften der im Sinne der Erfindung die Eigenschaften des Flüssigkeitskristalls aufweisenden dichroitischen Ditriazolobenzol-Derivate ist ausführlich in der HU-PS Nr. 170912 beschrieben. Wie dort in der Beschreibung angegeben, sind die Temperaturen der Phasenübergänge von fest zu nematisch und von nematisch zu isotrop die folgenden :
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<tb>
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Phasenübergangs <SEP> von
<tb> fest <SEP> zu <SEP> nematisch <SEP> nematisch <SEP> zu <SEP> isotrop
<tb> "Diamo"128 C <SEP> 185 C <SEP>
<tb> "Eto-Bu"1410C <SEP> 180 C <SEP>
<tb> "Eto-Amo" <SEP> 122 C <SEP> 185 C
<tb>
Die Strukturformeln der Verbindung "Diamo" (1) und jene der Verbindung "Eto-Amo" (2) sind folgende :
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Die chemische Stabilität, bzw. die Beständigkeit gegenüber dem UV-Licht wird durch die Stickstoff-substituierten Ringe erreicht.
Bei Bestimmung der dichroitischen Charakteristiken der erfindungsgemäss eingesetzten Farbstoffe betrug das dichroitische Verhältnis AR des in einer Konzentration von 3 Gew.-% eingesetzten "Diamo"Farbstoffes bei Belichtung mit Licht einer Wellenlänge von 500 nm, und bei einer Dicke des Flüssigkristall-Farbstoff-Gemisches im Bereich von 25 ! im bzw. 15 (im 4 bis 4, 2, während bei dem in einer Konzentration von 1, 48 Gew.-% eingesetzten"Eto-Amo"-Farbstoff das dichroitische Verhältnis, bei Licht mit der Wellenlänge von 500 nm bei einer Dicke des Flüssigkristall-Farbstoff-Gemisches von 20 um, 25 am und 100 (im 3, 3 bis 3, 8 betrug.
Der grösste Vorteil der in der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung eingesetzten Farbstoffe besteht darin, dass diese selbst einen flüssigkristallinen Zustand aufweisen und sich daher weiters durch hervorragende Löslichkeit in und Verträglichkeit mit den verschiedensten zum Einsatz kommenden Flüssigkristallen auszeichnen. In ihrem strukturellen Aufbau sind sie jenem der Flüssigkristalle recht ähnlich, so dass ihre Einbringung auch in höheren Konzentrationen möglich ist. Es können z. B. ohne Probleme Gemische mit Konzentrationen im Bereich von 0, 05 bis 50 Gew.-% Ditrianzolobenzol-Derivat hergestellt werden.
Unter Einsatz des Farbstoffes"Diamo"hergestellte Anzeigevorrichtungen zeigen auf orangenrotem Hintergrund die anzuzeigende Figur in hellgelber Farbe an. Während einer 50 h lang dauernden, mit einer in einem Abstand von 30 cm angeordneten 500 W UV-Lampe durchgeführten Licht-
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beständigkeitsprüfung konnte keine sichtbare Farbänderung zwischen belichtetem und unbelichtetem Teil (Kontrollteil) beobachtet werden. Unter denselben Prüfbedingungen veränderte sich bei unter
Einsatz von Solvent Black 3-Farbstoff (Color Index Nr. 26150) hergestellten Anzeigevorrichtungen die ursprünglich azurblaue Farbe in eine ins Lila spielende rote Farbe.
Die unter Einsatz bestimmter erfindungsgemäss vorgesehener Ditriazolobenzol-Derivat-Farbstoffe hergestellten Anzeigevorrichtungen mit Flüssigkristall können auf farbigem Hintergrund auch eine farblose Figur anzeigen. Durch Zumischen von Farbstoffen mit unterschiedlichen Farben in geeignetem Verhältnis können verschiedene Hintergründe hergestellt werden, so z. B. ergibt ein Gemisch aus"Diamo"und Solvent Black 3 eine bräunlich rote Farbe.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristall, bei welcher eine hintere Reflexionsfläche vorgesehen ist, und in welchem zumindest ein dichroitischer Farbstoff gelöst ist, welcher Eigenschaften eines Flüssigkristalls aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der dichroitische Farbstoff durch mindestens ein Ditriazolobenzol-Derivat gebildet ist, das im Flüssigkristall vorzugsweise in einer Menge von 0, 05 bis 50 Gew.-% enthalten ist.