DD137242B1

DD137242B1 - Nematische kristallin-fluessige mischungen

Info

Publication number: DD137242B1
Application number: DD20603878A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Demus; Gerhard Pelzl; Horst Zaschke; Rudolf Wolff
Original assignee: Dietrich Demus; Gerhard Pelzl; Horst Zaschke; Rudolf Wolff
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1980-10-29
Also published as: HU185202B; CH645399A5; GB2025449A; DE2918000C2; JPS5516079A; DD137242A1; US4348298A; GB2025449B; DE2918000A1; FR2428666A1; SU1484827A1; FR2428666B1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Anwendung nematischer kristallinflüssiger Mischungen in elektrooptischen Anordnungen auf der Basis des guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes, insbesondere zur farbigen Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und ^Bildern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß nematische flüssige Kristalle auf Grund ihrer dielektrischen Anisotropie in elektrischen Feldern umorientiert werden können. Bringt man die nematischen flüssigen Kristalle in geeignete Zeilen, so können Anordnungen zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Siedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern hergestellt werden.

Es gibt derartige optoelektronische Bauelemente mit flüssigen Kristallen, die auf verschiedenen Effekten beruhen. Benutzt man nematische Schichten mit verdrillter Struktur, so benötigt die Anordnung zwei Polarisationsfilter, und es sind schwarz-weiße Zeichenwiedergaben möglich [M.Schadt, W.HeI-frich; Applied Physics Letters W, 127 (1971)].

Benutzt man Zellen auf der Basis des guest-host-Effektes, so wird nur ein Polarisator benötigt, und es ist eine farbige Wiedergabe möglich ГЪ.H.Heilmeier, L,.A.Zanoni: Applied Physics Letters 1_3, 91 (1968)1. Beim guest-host-Effekt muß dem Flüssigkristall ein dichroitischer Farbstoff zugesetzt werden,der mit dem Flüssigkristall gleichzeitg orientiert wird und durch das elektrische Feld zwischen Absorptions- und Durchlässigkeitsstellung hin- und hergeschaltet werden kann. Die bisher bekannten Farbstoffe, meist chemische Verbindungen mit Azogruppen, sind entweder in flüssigen Kristallen kaum löslich oder verändern sich über längere Zeit unter dem Einfluß von sichtbarem und ultraviolettem Licht oder zeigen zu schwach ausgeprägten Dichroismus· Dadurch sind die optoelektronischen Bauelemente nicht über längere Zeit betriebsfähig, weil die Farbstoffe auskristallisieren oder infolge Zersetzung mit zunehmender Betriebsdauer der erreichbare Farbkontrast abnimmt.

Es wurde bereitsvorgeschlagen, als nematische Substanzen für Farbänderungs-Displays farbige kristallin-flüssige Derivate des Tetrazine der allgemeinen Formeln

N-N N-N

N=N' N=N

mit R¹ = Br, Cl, C_nH_2n+1-, C_nH_2n+^O- mit η = 1 bis 10 R² = C_nH_2n+1 mit η = 2 bis 10

^R - °η^Η2η₊1> ⁰An₊I⁰ mit η * 1 bis 10

^r4 * °п^Н2п-И> ^Cn^H2n₊1° mit η = 1 bis 10

einzusetzen (WP 137 117).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung sind optoelektronische Bauelemente auf der Basis des guest-host-Sffektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Zif~ fern, Zeichen und Bildern, die auch bei langen Betriebsdauern

kräftige Farbkontraste aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht im Zusatz von Farbstoffen zu nematischen kristallin-flüssigen Matrixsubstanzen, die auf Grund hoher chemischer und thermischer Stabilität sowie eines ausgeprägten Dichroismus im sichtbaren Spektralgebiet für optoelektronische Вал elemente mit hoher LangzeitStabilität geeignet sind.

Es wurde gefunden, daß als nematische kristallin-flüssige Mischungen für elektrooptische Anordnungen auf der Basis des guest-host-Effektes solche verwendet werden können, bei welchen den nematischen Matrixsubstanzen als Farbstoffe Derivate des s-Tetrazins mit länglichem Molekülbau zugesetzt werden, die der allgemeinen Formel entsprechen:

wobei X = R¹HSV-, R¹-/h>-, R¹-4SW$y » ß¹-/V> R¹»

R¹ = K-, F-, Cl-, Br-, J-, O₄N-, NC-, HO-,

^d{) CJWiNH» ^C _n ^H2n+1^CCH3^;N·"» ^CAn+1 ' ^Cn^H2n+1° >

^ь » ^un^H2n+1^Lüb » ^υη^2η+1^υυυ » ^υη °°-' ^Сп^Н2п₊1^0С0°-

R² = H-, F-, Cl-, Br-, J-, O₂N-, NC-, HO-,

C_n

^сп^н2п₊і^со^ Ѵзп+і⁰⁰⁰⁰-

R³ = F-, Cl-, Br-, J-, CH^-, CFy

R ⁼ χ— f Cl-, Br—, J— , CH *— , ѵІ7 E⁵= R¹ R⁶= R²

bedeuten unter Ausschluß folgender Varianten: wenn

E⁵ - Cl-, Br-, C_nH_2n+1-, C_nHO-

ist, kann

R² nicht C_nH_2n+1- oder

sein·

Die Farbstoffe besitzen eine hohe chemische und thermische Stabilität, Stabilität gegenüber langzeitiger Einstrahlung von sichtbarem oder ultraviolettem Licht, eine starke Eigenfärbung sowie einen ausgeprägten negativen Dichroismus im sichtbaren Spektralgebiet und sind in flüssigen Kristallen im allgemeinen gut löslich. Ein Teil der s-Tetrazinderivate tritt bereits im reinen Zustand kristallin-flüssig auf, was für die Anwendung im guest-host-Effekt besonders vorteilhaft ist.

Beispielsv/eise können folgende Verbindungen in den erfindungsgemäßen Mischungen verwendet werden:

З-п-Аікуі-6-[V-Chlor-phenylJ -s-te trazine З-Нуагоху-6- [4-alkyloxy-phenyl] -s-te trazine З-Рйепуі-6-ethoxy-s-tetrazin 3-Phenyl-6-methyl-s-tetrazin 3-Methyl~6-[4-chlor-phenyl] -s-tetrazin 3- [з-Methyl-phenyl] -s-tetrazin 3- [2-Naphtyi]-s-teträzin

3, 6-Bis U-n-alkylphenyi] -s-tetrazine 3-[4--n-alkyloxy-phenyl-l -6-alkyl-s~tetrazine 3- K-cyan-phenylJ -6-n-alkyl-s-tetrazine. 3-^4-n-alkylphenyl]-6 [4-n-alkyloxyphenylJ-a-tetrazine

Ausführungsbeispiele

1. Eine Mischung der Zusammensetzung

5-n-Hexyl-2-Г4-n-hexyloxy-phenylJ-pyrimidin 68,5 mol% З-п-Нехуі-г-іЫ-п-попуі-рЬепуіІ -pyrimidin 31,5 mol% iat zwischen 4 ⁰C und 60 ⁰C nematisch kristallin-flüssig und besitzt eine positive dielektrische Anisotropie. Zu dieser Mischung wird 2 Gewichts% 3-f4-Methyl-phenyl7 -s-ѣе-trazin (rote Substanz mit dem Schmelzpunkt 72 ⁰G) zugefügt, wodurch die Mischung zwischen 3 ⁰C und 58 ⁰C nematisch bleibt, jedoch eine deutliche rote Färbung erhält. Bringt man die rote Mischung in einer elektrooptischen Zelle zwisehen 2 Elektroden, die in einer definierten Richtung gerieben wurden, so orientiert sich der Flüssigkristall mit der Vorzugsrichtung parallel zur Reiberichtung und sieht bei Betrachtung durch einen Polarisator, dessen Polarisationsebene parallel zur Reiberichtung orientiert ist, farblos aus. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 9V/ 50 Hz tritt der intensiv rot gefärbte Zustand ein. Besitzen die transparenten Elektroden eine bestimmte Form, so ist die Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern möglich,

Beispiel 2: Einer nematischen Mischung der Zusammensetzung

4-n-Propyl-cyclohexancarb.onsäure-£4-cyan-phenylesterj34,5 4-n~Butyl-cyclohexancarbonsäure-[4-cyan-pheny!ester 1 31 mol% 4-n-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-[4-cyan-phenylesterJ 34,5 mol%

wird 20 Gewichts%

3-£"4-n-Pentyloxy-pheny]J -6-n-pentyl-s-tetrazin (rot gefärbte Verbindung, die nematisch kristallin-flüssig auftritt; Schmelzpunkt 60 ⁰C, Klärpunkt 59,5 °G) zugesetzt. Das entstehende Gemisch ist bei Zimmertemperatur nematisch kristallin-flüssig und kräftig rot gefärbt. In einer elektrooptischen Anordnung gemäß Beispiel 1 kann der nematische Plüssigkristalljdurch ein elektrisches Feld von 3 V/50 Hz zwischen farblos und rot hin- und hergeschaltet werden. Das Hin- und Herschalten ist beliebig oft möglich; nach einer Betriebsdauer von 500 Stunden unter Einwirkung von Tageslicht sind noch keine Alterungserscheinungen bemerkbar.

Beispiel 3

In dem Gemisch von Beispiel 2 kann das dort eingesetzte Tetrazinderivat durch eine der nachfolgenden Verbindungen ersetzt werden:

,N=N

₁ 2 3 Schmelz- Klär-

R RR punkt punkt

-C.H.. η 92 179

C„H_NH- »ОС H H 148 4 9 4 9

-on H H 150

он /^H" ~^OG4^H9 ^{H 61}

-OC₈H₁₇ -OCH₃ 138

Claims

Erfindungsanspruoh

1« Nematische kristallin-flüssige Mischungen für elektrooptische Anordnungen auf der Basis des guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern, gekennzeichnet dadurch, daß zu kristallin-flüssigen Matrixsubstanuen als Farbstoffe zugesetzt werden Derivate, des s-Tetrazins mit länglichem Molekülbau entsprechend der allgemeinen Formel:

wobei X =

-> R¹-/S)-, R

ϊ?¹

R¹ = H-, F-, Cl-, Br-, J-, 0,M-, ИС-

-> ^СП^Н2П₊1^С00-' ^Cn

H-, F-, Cl-, Br-, J-, O₂N-, NC-, HO-, H₂N-, > ^Сп^Н2п₊1^^СН3^-' ^Сп

* ·»-» ^Сп?2п+1°"

R^J =F-, Cl-, Br-, J-, CHj-, j
R* = F-, Cl-, Br-, J-, CHj-, CFj-E⁵ =B¹
R⁶= H²

bedeuten unter Ausschluß folgender Varianten:
wenn

R⁵ - Cl-, Br-, C_nH_2n+1-, C_n

ist, kann
sein.

R² nicht C_nH_2n+1 oder
2. Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im reinen Zustand nicht kristallin-flüssigen Tetrazinderivate vorzugsv/eise in
Mengen von 0,5 bis 5 Gewichts-^ zugesetzt werden.
3. Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die bereits im reinen Zustand kristallin-flüssigen Tetrazinöerivate in Mengen von 5 bis 90 Gewichts-% zugesetzt werden.
4. Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß den Substanzen noch weitere Farbstoffe zugesetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
DD 137 117 (C 09 K_r 3/34)