DE2552847A1

DE2552847A1 - Farbwiedergabe-vorrichtung

Info

Publication number: DE2552847A1
Application number: DE19752552847
Authority: DE
Inventors: Akio Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1976-07-01
Also published as: DE2552847C3; GB1513929A; JPS5161795A; FR2293024A1; DE2552847B2; FR2293024B1; US4003633A; CA1055140A

Description

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD. Kadoma, Osaka / Japan

"Farbwiedergabe-Vorrichtung"

Beanspruchte Priorität: 26. November 1974 - Japan - Nr.

Die Erfindung betrifft neue Farbwiedergabe-Vorrichtungen.

Unter den bisherigen, flüssige Kristalle verwendenden Farbwiedergabe-Vorrichtungen sind Vorrichtungen bekannt, die in den flüssigen Kristallen Dichroismus aufweisende Farbstoffe, wie Indephenolblau, enthalten. Bei solchen üblichen Vorrichtungen erfolgt eine Farbwiedergabe folgendermaßen.

Eine Lichtabsorption durch das Färbstoffmolekül tritt dann auf, wenn die Molekulaehse des Farbstoffmoleküls parallel zum elektrischen Leitstrahl der polarisierten einfallenden Strahlen -/erlauft, wodurch die spezifische Farbe des Farbstoffes auftritt. Wenn andererseits die Molekulaehse des Färbstoffmoleküls senkrecht zum elektrischen Leitstrahl der polarisierten einfallenden Strahlen verläuft, trist praktisch keine Absorption des Lichts auf, das

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durch den Farbstoff geht. Bei derartigen üblichen Vorrichtungen ist die Molekülstruktur"des Farbstoffes konstant ohne Rücksicht auf ein Anlegen oder Beseitigen eines elektrischen Feldes an den flüssigen Kristall.

Bei den vorgenannten üblichen Vorrichtungen wird eine Farbwiedergabe auch durch Absorption von polarisierten Strahlen erreicht, und deshalb ist wegen der Wahrnehmung der polarisierten Strahlen die Farbe nicht ausreichend rein, und die Betrachtungsweise auf einen bestimmten Blickwinkel begrenzt.

Bei anderen üblichen Farbwiedergabe-Vorrichtungen wird eine Farbe durch Verwendung nematischer flüssiger Kristalle und eines Polarisationsprismas oder eines Polarisationsfilters mit senkrecht zur Achse des nematischen flüssigen Kristalls verlaufender optischer Achse wiedergegeben. Auch bei diesen Vorrichtungen ist infolge Anwendung polarisierten Lichts die Farbreinheit nicht ausreichend und der Blickwinkel begrenzt.

Bei den vorgenannten bekannten Farbwiedergabe-Vorrichtungen erreicht der Farbwiedergabekontrast zwischen den elektrisch angeregten und nicht angeregten Zuständen nur einen Viert von etwa 10 : 1.

Ausgehend von einer Farbwiedergabe-Vorrichtung, die aus einer Glaszelle mit einem Paar Elektroden, von denen mindestens eine durchsichtig ist, und einer in den Raum zwischen den beiden Slek-,troden eingefüllten Lösung flüssiger Kristalle besteht, soll gemäß der Aufgabe vorliegender Erfindung eine Verbesserung dahin-

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gehend angestrebt werden, daß eine klare und reine Farbe wiedergegeben wird, die leicht ohne Zuhilfenahme von Polarisaticnsprismen oder -filtern oder ohne Begrenzung des Blickwinkels beobachtet werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine Farbwiedergabe-Vorrichtung, bestehend aus einem Paar Elektroden, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind und von denen mindestens eine durchsichtig ist, und aus einer in den durch den Abstand gebildeten Raum eingefüllten Lösung flüssiger Kristalle, mit dem kennzeichnenden Merkmal, daß die Lösung flüssiger Kristalle zusätzlich eine geringe Menge einer styrylartigen farbändernden Verbindung der allgemeinen Formel i enthält,

—Z-

in der

Q den Benzolring, der substituiert und/oder mit mindestens einem weiteren Ringsystem kondensiert sein kann, darstellt, R₁ und R₂ gleich oder verschieden sind und niedere Alkylreste,

Hydroxyalkylreste oder Alkoxyalkylreste sind, R-z ein Wasserstoff- oder Halogenatom, die Nitril- oder Phenoxygruppe oder einen Alkyl-, Alkoxy- oder aromatischen Rest bedeutet, Y für ein Sauerstoff- oder Schwefelatom steht,

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Z ein Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, der mit Alkyiresten substituiert sein kann und der mit der Gruppierung

-N-C-Y- eine Ringstruktur bildet, und

A den ankondensierten Rest eines aromatischen oder heterocyclischen Aldehyds oder einer aromatischen oder heterocyclischen Nitroso-Verbindung bedeutet.

Wie empirisch gefunden wurde, sind Beispiele verwendbarer Aldehyde:

Benzaldehyd, p-Acetamino-benzaldehyd, p-Brom-benzaldehyd, m-Brombenzaldehyd, o-Brom-benzaldehyd, p-Dimethylaniino-benzaldehyd, p-Diäthylamino-benzaldehyd, p-Dibutylamino-benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, p-Chlor-benzaldehyd, p-Anisaldehyd, o-Anisaldehyd, p-Tolylaldehyd, m-Tolylaldehyd, o-Tolylaldehyd, o-fithoxy-benzaldehyd, p-A'thoxy-benzaldehyd, p-Pluor-benzaldehyd, o-Pluor-benzaldehyd, p-Nitro-benzaldehyd, m-Nitro-benzaldehyd, o-Nitro-benzaldehyd, p-Cyan-benzaldehyd, o-Cyan-benzaldehyd, 2,4-Dichlor-benzaldehyd, 2,6-Dichlor-benzaldehyd, 3*4-Dichlor-benzaldehyd, 3y5-Dichlorbenzaldehyd, 2,4-Dimethoxy-benzaldehyd, 2,5-Dimethoxy-benzaldehyd, 2,3-Dimethoxy-benzaldehyd, 3 j5-Dimethoxy-benzaldehyd, 2,4-Dimethylbenzaldehyd, 2,5-Dimethyl-benzaldehyd, 3*4-Dimethyl-benzaldehyd, 3i5-Dimethyl-benzaldehyd, Veratrumaldehyd (= 3*4-Dimethoxy-benzaldehyd), 4-Isopropyl-benzaldehyd, o-(2-Chloräthyl)-benzaldehyd, 2,4,6-Trimethyl-benzaldehyd, 2,4,6-Triäthoxy-benzaldehyd, 3,4-Dimethyl-p-anisaldehyd, 2,5-Dimethyl-p-anisaldehyd, 2-Chlor-5-nitrobenzaldehyd, 2-Chlor-6-nitro-benzaldehyd, 2-Chlor-3-nitro-benzaldehyd, 5-Chlor-2-nitro-benzaldehyd, VanüLin, o-VanJQlin, Isovanillin, 5-Brom-vanillin, 2-Chlor-4-dimethylamino-benzaldehyd, 2-Chlor-6-fluor-benzaldehyd, 5-Brom-veratrumaldehyd^ 6-Brom-veratrumalde-

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hyd, S-Brom^-methoxy-benzaldehyd, 1-Naphthaldehyd, 2-Naphthaldehyd, p-Dimethylamino-zimtaldehyd, p-Eiathylamino-zitntaldehyd, p-Nitro-zimtaldehyd, o-Nitro-zimtaldehyd, 2-Chlor-zimtaldehyd, 9-Anthrylaldehyd, lO-Chlor-9-anthrylaldehyd, Phenanthren-9-aldehyd und Fluoren-aldehyd.

Wie empirisch gefunden wurde, sind Beispiele verwendbarer aromatischer Nitroso-Verbindungen:

p-Dimethylamino-nitrosobenzol, p-Diäthylamino-nitrosobenzol, p-Methyl-nitrosobenzol (= p-Nitrosotoluol), p-Nitro-nitrosobenzol, o-Nitro-nitrosobenzol, jJ-Nitroso^-nitro-toluol.

Wie empirisch gefunden wurde, sind Beispiele verwendbarer heterocyclischer Aldehyde:

Furfurol, 5-Methyl-furfurol, 5-Brom-furfurol, 4-Isopropyl-furfurol, 2-Thiophen-aldehyd, 5-Methyl-thiophen-aldehyd, 3-Methoxybenzo-thiophen-2-aldehyd, 2-Pyridin-aldehyd, 3-Pyridin-aldehyd, 4-Pyridin-aldehyd, l-Äthylindol-3-aldehyd, l-Methylindol-5~aldehyd, l-Methyl-2-phenylindol-J-aldehyd, N-Methyl-carbazol-2-aldehyd, N-Ä*thyl-7-brom-carbazol-2-aldehyd, N- (n-0ctyl)-7-nitro-carbazol-2-aldehyd, Benzofuran-2-aldehyd, Dibenzofuran-2-aldehyd, Pyrrol-2-aldehyd, N-Methyl-pyrrol-2-aldehyd, N-?henyl-pyrrol-2-aldehyd, 3-Methyl-pyrrol-2-aldehyd, 2-A'thyl-pyrrol-5-aldehyd, Benzthiazol-2-aldehyd, 6-Methyl-benzthiazol-2-aldehyd, 6-Chlorbenzthiazol-2-aldehyd, 5-Chlor-benzthiazol-2-aldehyd, o-Äethoxybenzthiazol-2-aldehyd, 5*6-Dichlor-benzthiazol-2-aldehyd, Benzoselenazol-2-aldehyd, 6-Methoxy-benzoselenazol-2-aldehyd, 2,4-Dimethyl-pyrrol-2-aldehyd, ^,e-Dichlor-pyrimidin-S-aldehyd, 2-P.ormyl-4,6-diraethyl~pyriniidin, Chinolin-2-aldehyd, Acridin-IO-alde-

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hyd, 2,4-Diphenyl-5i6_J7-hexahydrobenzopyran-8-aldehyd und 2,k-Diphenyl-6-methyl-5i6_i7-pentahydrobenzopyran-8-aldehyd. (Die Bezeichnung der Verbindungen erfolgte gemäß D'Ans-Lax "Taschenbuch für Chemiker und Physiker", 3. Auflage, Springer Verlag Verlin, 1964, Band II, Seiten 1 bis 50).

Wie empirisch gefunden wurde, sind Beispiele heterocyclischer Ni troso-Verbindungen:

3-Nitrosoindol, 2-Methyl-3-nitrosoindol und j5-Nitroso-2-phenylindol.

Nachstehend werden Verfahren zur Herstellung der neuen styrylartigen Verbindungen angegeben.

Die styrylartigen Verbindungen können in einfacher Weise mittels wasserabspaltender Kondensation des Methyl- oder Methylenrestes in der 2-Stellung eines Indolin-Derivats der allgemeinen Formel II

Ri

(II)

Il ^ ^^

und von einem Aldehydrest eines aromatischen oder heterocyclischen Aldehyds oder von einem Nitrosorest einer aromatischen oder heterocyclischen Nitroso-Verbindung oder auch durch die Behandlung eines Styryl-Farbstoffes der allgemeinen Formel III

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(Ill)

mit einer alkalischen Verbindung hergestellt werden.

Nachstehend werden weitere Einzelheiten dieser Verfahren genannt.

(a) Wenn die vorgenannten Ausgangsverbindungen, nämlich das Indolin-Derivat und der aromatische oder heterocyclische Aldehyd oder die aromatische oder heterocyclische Nitroso-Verbindung, nach einer der nachstehenden Verfahrensweisen behandelt werden, kann man die styrylartige Verbindung der allgemeinen Formel I erhalten:

(1) Die Ausgangsverbindungen werden in Gegenwart oder Abwesenheit eines alkalischen Katalysators und in Abwesenheit eines Lösungsmittels zum Schmelzen erhitzt;

(2) die Ausgangsverbindungen werden in einem nicht polaren Lösungsmittel unter Erwärmen umgesetzt;

(3) die Ausgangsverbindungen werden in einem aprotonischen polaren Lösungsmittel unter Erwärmen umgesetzt;

(4) die Ausgangsverbindungen werden in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, in einem nicht polaren Lösungsmittel,in einem aprotonischen polaren Lösungsmittel oder deren Gemisch

. umgesetzt;

(6) die Ausgangsverbindungen werden in einem protonischen polaren Lösungsmittel umgesetzt.

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(b) Wenn die vorgenannten Ausgangsverbindungen, d.h. das Indolin-Derivat und der Aldehyd oder die Nitroso-Verbindung, in Abwesenheit eines alkalischen Katalysators, in einem protonischen Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittelgemisch, bestehend aus einem protonischen Lösungsmittel und mindestens einem nicht polaren Lösungsmittel oder einem aprotonischen polaren Lösungsmittel, umgesetzt werden, dann treten die beiden folgenden Fälle auf:

(1) Die erwünschte Verbindung der allgemeinen Formel I wird erhalten oder

(2) ein Gemisch der erwünschten Verbindung der allgemeinen Formel I und als Nebenprodukt ein Farbstoff der allgemeinen Formel II wird hergestellt. Aus dem Gemisch können die entsprechenden Verbindungen in einfacher Weise voneinander getrennt werden, indem man das Gemisch mit einem fraktionierenden Lösungsmittel, wie Äther, Benzol, Äthylacetat, η-Hexan oder Cyclohexan, behandelt.

(c) Wenn die vorgenannten Ausgangsverbindungen, nämlich das Indolin-Derivat und der Aldehyd oder die Nitroso-Verbindung, miteinander in Gegenwart von Essigsäureanhydrid, Essigsäure oder einem Gemisch davon, umgesetzt werden, wird ein Styryl-Farbstoff vom Indolenium-Typ der allgemeinen Formel III erhalten. Bei dieser Umsetzung wird durch Zugeben einer alkalischen Verbindung zu dem Gemisch der Ausgangsverbindungen oder durch getrenntes Lösen einer der Ausgangsverbindungen in einem geeigneten Lösungsmittel und durch anschließendes Zugeben einer Alkaliverbindung und gegebenenfalls weiterhin durch Erwärmen bzw. Erhitzen des Gemisches die gewünschte Verbindung der allgemeinen Formel I erhalten.

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(d) Wenn durch die Umsetzung zwischen den vorgenannten Ausgangsverbindungen, nämlich dem Indolin-Derivat und dem Aldehyd oder der Nitroso-Verbindung, sowohl die erwünschte Verbindung als auch der Styryl-Farbstoff vom Indolenium-Typ in einem protonis chen Lösungsmittel oder in einem gemischten Lösungsmittel mit einem Gehalt daran in Abwesenheit einer alkalischen Verbindung erzeugt werden, dann ist die erwünschte Verbindung durch Zugeben einer alkalischen Verbindung zum vorgenannten Reaktionssytem oder zur Lösung, die durch Auflösen des aus dem Reaktionssystem abgetrennten Gemisches und durch ein gegebenenfalls sich anschließendes Erwärmen des Reaktionssystems oder der Lösung erhältlich.

Nachstehend wird das Prinzip der Parbwiedergabe gemäß der erfindungsgeraäßen Vorrichtung näher erläutert. Hierzu wird auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung verwiesen.

Fig. 1 stellt eine Seitenansicht im Schnitt einer beispielsweisen Ausführungsform einer Farbwiedergabe-Vorrichtung vorliegender Erfindung dar.

Fig. 2 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Farbwiedergabe-Vorrichtung vorliegender Erfindung in Seitenansicht im Schnitt. Die erfindungsgemäß einzusetzenden vorgenannten styrylartigen Verbindungen besitzen die nachstehende Molekularstruktur

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Bei jeder dieser Verbindungen besitzt der Indolin-Ringteil einen Winkel von 109° zum Styryl-Strukturteil. Praktisch alle Verbindungen weisen Absorptionen im Ultraviolettbereich von farblos bis blaßgelb auf. Wenn eine dieser styrylartigen Verbindungen in einem flüssigen Kristall gelöst wird und dann diese Lösung in einem elektrischen Feld orientiert wird, dann erhält die Styryl-Verbindung einen sterischen Effekt und neigt zu einer Vergößerung des Winkels auf 109° bis l8o°, wobei sich der Ring öffnet und eine Farbe auftritt. Zumindest aber wird die zur Ringöffnung für eine Farbwiedergabe erforderliche Aktivierungsenergie herabgesetzt. Wenn das elektrische Feld aufgehoben wird, wird die Orientierung der flüssigen Kristalle gestört, und die styrylartige Verbindung nimmt wieder die ringgeschlossene, farblose Struktur ein.

Durch ein Zusetzen von Elektronen anziehenden Ionen oder Molekülen oder Elektronen liefernden Ionen oder Molekülen zur Lösung wird weiterhin, wenn ein· elektrisches Feld zum öffnen des Rings und zur Wiedergabe der Farbe angelegt wird, die zu einer·Farbwiedergabe erforderliche Aktivierungsenergie rasch geringer und auch die Farbe reiner.

Um eine leichtere Orientierung der flüssigen Kristalle zu erreichen, ist es zweckmäßig, auf einer Elektrodenoberfläche einen Film eines geeigneten Orientierungsmittels, wie SiO₂, aufzubringen.

Nachstehend werden Beispiele styrylartiger Verbindungen zur erfindungsgemäßen Verwendung zusammen mit ihren Absorptionsmaxima bei geschlossener und geöffneter Ringstruktur angegeben.

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3,5-Dimethyl-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino/l_J2-b7-oxazolin

(V)

Abs orpti onsmaxima bei geschlossener Ringstruktur bei offener Ringstruktur 296 nm
547 nm.

/Ϊ , 2-b7oxazolin

-2-(ρ-dimethylamino-styryl)-indolino-

H₃C^CH₃

(VI)

Absorptionsmaxima bei geschlossener Ringstruktur bei offener Ringstruktur nm
nm.

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~ 12 - ι—r~—_,. «^'"^1

(3)

3,3-Dimethyl-5-nitr O-2- (p-dimethylamino-styryl) -indolino-/1,2-b/oxazolin

Absorptionsmaxima bei geschlossener Ringstruktur "bei offener Ringstruktur

3Q5 nm 580 nm.

.3,3,5- Trimethyl-2- (p-dimethylamino-styryl) -indolino ,2-b7oxazolin

Absorptionsmaxima bei geschlossener Ringstruktur bei offener Ringstruktur

297 nm 5^7

(VIII)

8-0 9 8

-a- (p-chlor-s tyryl) -indolino/1,2-b/oxazolin

HjC

(IX)

Absorptlonsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 259 nm bei offener Ringstrioktür 392 nm.

^- (p-chl or-s tyryl) -indolino/1,2-b/oxazolin

(X)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 255 nm bei offener Ringstruktur 398 nm.

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(7)

^,3-Dimethyl-5-chlor-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino/i,2-b7-oxazolin

H₅C CH₃

(XI)

Absorptionstnaxima bei geschlossener Ringstruktur bei offener Ringstruktur

299
557 nra.

^_i5-Dimethyl-5-jod-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino/l,2-b7-oxazolin

CH₅

(XII)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 298 nm bei offener Ringstruktur 56I nm.

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oxazolin

-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino/i,2-b7-

(XIII)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 298 nm bei offener Ringstruktur 56Ό nm.

3,3-Dimethyl-4,5-benzo-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino-/Ϊ, 2-b_7-l, 3-tetrahydr oxazin

(XIV)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 304 nm bei offener Ringstruktur 564 nm.

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3,3-Dimetliyl-2-(p-dimethylamino-oinnamyliden-vinyl)-indolino-/1,2-b/oxazolin

,CHj

(XV)

Abs orpti onsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 528 nm bei offener Ringstruktur 6l8 nm.

-^- (p-dimethylamino-cinnamyliden-vinyl) · indolino/ϊ,2-b/oxazolin

CHj (XVI)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 338 nm bei offener Ringstruktur 635 nm.

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3,3-Dimethyl-5-methoxy-2-(p-dimethylamino-cinnamyliden-vinyl) indolino/1,2-b7oxazolin

CH₅

(XVII)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 326 nm bei offener Ringstruktur 59^ nm.

3,3-Dimethyl-2-(p-dimethylamino-2-azastyryl)-indolino/i,2-b/-oxazolin

(XVIII)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 290 nm bei offener Ringstruktur 587 nm

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- 13 -

3i3-Ditnethyl-5-niethoxy-2-(p-dimethylamino-2-azastyryl)-indolino-/i,2-b/oxazolin

(XIX)

Absorptionsraaxima bei geschlossener Ringstruktur 271 run bei offener Ringstruktur 589 nm.

3,3-Dimethyl-5-chlor-2-(p-dimethylaraino-2-azastyryl)-indolino-/I,2-b/oxazolin

(XX)

H₂C

Absorptionsraaxima bei geschlossener Ringstruktur 301 nm bei offener Ringstruktur 600 nm

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3,3-Dimethyl-2-(p-methoxy-styryl) -indolino/l ^-bj-l ,3-tetrahydroxazin

H₅C CH₅

OCH₃

(XXI)

Absorptionsmaxima bei geschlossener Ringstruktur 264 nm bei offener Ringstruktur 423 nm.

3,3-Dimethyl-5-chlor-2-(p-<iimethylamino-styryl)-indolino/i,2-b7-thiazolin

H₃C CH₅

(XXII)

Absorptionsmaxima bei geschlossener Ringstruktur 4o8 bis 410 nm bei offener Ringstruktur 538 bis 540 nm.

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3,3-Dimethyl-2-[_2- (9-methyl-carbazolyl)-vinyl] -indolino-/l, 2-b_7oxazolin

H₅C CH₅

COTCf

itt— ^γ

(XXIII)

Absorptionsmaxima

bei geschlossener Ringstruktur 284 bis 285 nm bei offener Ringstruktur 500 bis 502 nm.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

In /Farbwiedergabe-Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird in eine Glaszelle mit einem durchsichtigen elektrisch leitfähigen Film eine Lösung eingefüllt, die durch Auflösen von 3i3-Dimethyl-2-(p-dimethylamino-styryl)-indolino/I,2-b7oxazolin gemäß der Formel V als farbändernden Farbstoff in p-Methoxy-benzyliden-p'-n-butyl-ani-

_2 lin als flüssigen Kristall mit einer Konzentration von 1 χ 10 Mol/Liter gebildet worden ist.

In der Fig. 1 ist die Lösung 1 , die durch Auflösen des Farbstoffes in flüssigen Kristallen hergestellt worden ist, zv/ischen zwei durchsichtigen elektrisch leitfähigen Filmen 2,2 , wie aus

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- 2λ -

oder SnOg, angeordnet, die sich auf zwei Glasplatten 3,3 befinden. Zwischen den Rändern der Glasplatten 3*3 ist ein Abstandsring 4,4 angeordnet, der einen Raum zwischen den beiden Glasplatten 3,3 bildet und somit die Glaszelle formt. Eine der beiden Elektroden 2,2 kann undurchsichtig sein. Mit anderen Worten heißt dies, daß es ausreicht, daß mindestens eine der Elektroden 2,2 durchsichtig ist.

Wenn bei vorstehendem Beispiel eine geeignete Menge im Bereich von 10 bis 1 Mol/Liter Ionen, wie H⁺ und Cl" - dissoziiert aus HCl -, B⁺ und Cl~ - dissoziiert aus BCl - oder aus Pyridinium-Salzen erhaltenenIonen in der Lösung der flüssigen Kristalle vorliegen, dann bilden sich Bereiche in einer dynamischen Streuungsart, und deshalb entsteht eine Lichtstreuung in den flüssigen Kristallen. Gleichzeitig werden die Moleküle der flüssigen Kristalle in Richtung des Ionenflusses orientiert, und deshalb wird mittels der sterischen Wirkung der Farbstoffmoleküle der vorgenannte Winkel von 109° in den Farbstoffmolekülen zu einer Vergrößerung veranlaßt, wodurch die Aktivierungsenergie für die Farbwiedergabe sinkt und der Farbstoff eine Farbe zeigt. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes an die Lösung zeigt demgemäß der vorgenannte Farbstoff eine Absorption bei 550 nm bei einer Anregung. Bevorzugt weist das elektrische Feld etwa 10 VoIt/C auf. Demzufolge zeigt die Lösung eine leuchtende Farbe als Ergebnis der vorgenannten Lichtstreuung nach der dynamischen Streuungsart und durch die Farbwiedergabe des Farbstoffes.

Beim Entfernen des angelegten elektrischen Feldes verschwindet die Farbe.

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Bei vorliegender Erfindung werden die flüssigen Kristalle durch den Farbstoff gefärbt, und wenn demgemäß ein elektrisches PeId an die Lösung der flüssigen Kristalle angelegt wird, liefert der Farbstoff eine reine leuchtende Farbe durch die bestimmte Absorption nicht polarisierter, d.h. voller Strahlen anstelle von gestreutem oder polarisiertem Licht, wie bei den vorgenannten übli-

/gefüllten Vorrichtungen/ chen mit flüssigen Kristallen/ Deshalb zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen stärkeren Gegensatz als die üblichen, nur mit flüssigen Kristallen betriebenen Farbwiedergabe-Vorrichtungen. Weil darüber hinaus die erfindungsgemäße Vorrichtung durch Absorption von nicht polarisierten Strahlen Farben wiedergibt, ist es nicht erforderlich, die Vorrichtung aus einem bestimmten Blickwinkel zu beobachten.

Beispiel2

Zu der in Beispiel 1 verwendeten Lösung werden zur Verbesserung einer dynamischen Streuung und der Orientierung der flüssigen Kristalle 1 χ 10 Mol/Liter Dodecylpyridiniumchlorid als kationaktive grenzflächenaktive Verbindung und zur Stabilisierung der Lösung gegen ein Zersetzen 10" Mol/Liter p-Benzochinon und 10" Mol/Liter Hydrochinon als Stabilisierungsmittel zugesetzt. Dadurch wird die Farbreinheit des Farbstoffes in henvorragender Weise in einem solchen Ausmaß verbessert, daß die Höhe der Lichtabsorption 10 mal höher als in Beispiel 1 ist. Die Vorrichtung zeigt eine leuchtend rote Farbe.

Da in diesem Fall die Farbe durch Absorption des Farbstoffes anstatt durch das gestreute Licht aus den flüssigen Kristallen

SQIS27/Q84Q

wiedergegeben wird, ist der Gegensatz zwischen dem aufgeladenen Zustand (durch Anlegen eines elektrischen Feldes von ICr bis 10·⁵ Volt/C) und dem entladenen Zustand 60 : 1. Die Farbe verschwindet, wenn das elektrische Feld entfernt wird.

Beispiel 3

3i3,5-Trimethyl-2-(p-dimethylaniino-styryl)-indolino/i_i2-b7-oxazolin gemäß der allgemeinen Formel VIII als farbverändernder Farbstoff wird in p-Äthoxy-benzyliden-p'-amino-benzonitril als flüssige Kristalle in einer Konzentration von 1 χ 10~ Mol/Liter gelöst. Die erhaltene Lösung wird dann in eine Glaszelle gemäß Fig. 2 eingefüllt. Gemäß der Fig. 2 ist die Lösung 5* die durch Auflösen des Farbstoffes in den flüssigen Kristallen hergestellt worden ist, zwischen zwei dielektrischen Filmen 6,6 eines Orientierungsmittels, wie SiOp, angeordnet, die über durchsichtige Elektrodenfilme 7,7 auf Glasplatten 8,8 angeordnet sind. Ein Abstandsring 9*9 zwischen den Rändern der Glasplatten 8,8 umgibt einen Raum zwischen den Glasplatten 8,8, der die Glaszelle bildet. Als Abwandlung können die dielektrischen Filme 6,6 auf einer oder auf beiden Elektroden 7*7 ausgebildet sein.

Die vorgenannte Vorrichtung strahlt eine Farbe aus, wenn ein geeignetes elektrisches Feld zwischen IQr bis IQ Volt/C zwischen den Elektroden angelegt wird. Die besten Werte erhalt man bei einem elektrischen Feld von etwa 10 Volt/C. Bei diesem Beispiel sind ähnlich dem vorhergehenden Beispiel die flüssigen Kristalle durch den Farbstoff gefärbt, und wenn demgemäß an die Lösung ein elektrisches Feld angelegt wird, werden die flüssigen Kristalle in Richtung des elektrischen Feldes unter Ausbildung einer dynamischen

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Streuungsweise orientiert, und beim Farbstoff vergrößert sich der Winkel bei seiner Molekularstruktur. Infolgedessen zeigt der · Farbstoff seine eigentümliche Absorption. Die Farbstoffwiedergabe beruht nicht auf einer einfachen Lichtstreuung, sondern stellt eine Lichtabsorption d.es Farbstoffes dar, und deshalb weist die vorliegende Vorrichtung einen höheren Gegensatz als eine übliche Vorrichtung auf, und man unterliegt keiner Beschränkung hinsichtlich eines Beobachtens der Farbwiedergabe aus einem begrenzten Blickwinkel. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, Polarisationsprismen oder -filter zur Beobachtung der Farbwiedergabe anzuwenden. Durch Zusetzen geeigneter Zusatzstoffe, wie Chinone als Stabilisator und grenzflächenaktiver Verbindungen, wie sie im vorstehenden Beispiel 2 genannt sind, wird der Gegensatz vom angelegten Zustand gegenüber dem nicht angelegten Zustand sehr stark verbessert, und man erreicht Werte in einer Höhe von 60 : 1. Da gemäß diesem Beispiel Orientierungsmittelfilme 6,6 zur Orientierung der flüssigen Kristalle im nicht geladenen Zustand angewendet werden, ist es nicht erforderlich, einen Ionendonator mitzuverwenden.

Wie vorstehend beschrieben worden ist, können zur wirksamen Verbesserung des Gegensatzes und der Farbreinheit bei den Vorrichtungen vorliegender Erfindung Zusätze zu der Lösung der flüssigen Kristalle zugegeben werden, wie geeignete grenzflächenaktive Verbindungen, z.B. Dodecylpyridiniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid oder Lauryldimethylbenzyl-ammonium-p-toluolsulfonat, weiter geeignete Stabilisierungsmittel auf Basis von Phenolen, wie p-Benzochinon, Hydrochinon, Phenol oder Cresöl, und/oder Moleküle von Elektronendonatoren oder Protonendonatoren, wie HCl, BCIq oder

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2552*47

Pyridiniumsalze oder Ammoniumsalze. Aufgrund empirischer Studien

-4 muß die Konzentration der Zusätze insgesamt 1 χ 10 bis 1 Mol/Liter, bezogen auf die Lösung, betragen, um gute Ergebnisse zu erzielen. Die besten Ergebnisse werden bei Konzentrat!- onen von 10"·^ bis 10" Mol/Liter, bezogen auf die Lösung, erhalten.

Wenn die Konzentration der Zusätze 1 Mol/Liter übersteigt, scheiden sich die Zusätze ab, wodurch der Gegensatz herabgesetzt wird. Wenn die Konzentration unter 10" Mol/Liter liegt, sind die Effekte der Zusätze nicht erhältlich.

-2 Wenn die Konzentration der Zusätze höher als 10 Mol/Liter ist, verfärbt sich die Lösung sogar in Abwesenheit des elektrischen Feldes, wodurch der Gegensatz herabgesetzt wird. Wenn die Konzentration unter 10"·^ Mol/Liter liegt, wird die mittels des elektri-"sehen Feldes erhaltene Farbe blaß.

Die Orientierungsmittelfilme, wie SiOp, dienen zur Orientierung der Moleküle der Lösung, wenn das elektrische Feld entfernt wird. Die Filme dienen auch als Isolierung, um die Lösung von der durchsichtigen Elektrode zu isolieren, um so das Fließen eines Gleichstroms über die Elektrode auszuschalten. Als Orientierungsmittelfilme können neben SiOp auch TiOp, MgO, SiN, TiN.oder PbO verwendet werden.

Die Intensität des durch die Lösung angelegten elektrischen Feldes muß zwischen 1 χ 10^ und 1 χ 10^ Volt/C liegen, wobei der beste Wert um, 1 χ 10 VoIt/C liegt.

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- 2δ -

Wie bereits in vorstehender Beschreibung ausgeführt worden ist, geben die Farbwiedergabe-Vorrichtungen vorliegender Erfindung die Farbe nach dem Prinzip der Farbwiedergabe von Farbstoffen mittels einer Orientierung der flüssigen Kristalle durch ein elektrisches Feld wieder. Die Vorrichtungen vorliegender Erfindung weisen daher die Vorteile auf, daß die Gegensätze von aufgeladenen Zuständen zu entladenen Zuständen hoch sind, daß der Blickwinkel nicht begrenzt ist und daß die Farbe rein ist.

8 t) 9 8'2 7/0840

Claims

Patentansprüche

Farbwiedergabe-Vorrichtung, bestehend aus einem Paar Elektroden, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind und von denen mindestens eine durchsichtig ist, und aus einer in den durch den Abstand gebildeten Raum eingefüllten Lösung flüssiger Kristalle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung flüssiger Kristalle zusätzlich eine geringe Menge einer styrylartigen, farbändernden Verbindung der allgemeinen Formel I enthält,

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in der

Q den Benzolring, der substituiert und/oder mit mindestens einem weiteren Ringsystem kondensiert sein kann, darstellt,

R. und Rp gleich oder verschieden sind und niedere Alkylreste, Hydroxyalkylreste oder Alkoxyalkylreste sind, R, ein Wasserstoff- oder Halogenatom, die Nitril- oder Phenoxygruppe oder einen Alkyl-, Alkoxy- oder aromatischen Rest bedeutet, Y für ein Sauerstoff- oder Schwefelatom steht, Z ein Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, der mit Alkylresten substituiert sein kann und der mit der Gruppierung

-N-C-Y- eine Ringstruktur bildet, und

A den ankondensierten Rest eines aromatischen oder heterocyclischen Aldehyds oder einer aromatischen oder heterocyclischen

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β -

Nitroso-Verbindung bedeutet.
2. Farbwiedergabe-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung der flüssigen Kristalle zusätzlich einen Ionendonator enthält.
J. Farbwiedergabe-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung der flüssigen Kristalle zusätzlich mindestens eine grenzflächenaktive Verbindung enthält.
4. ' Farbwiedergabe-Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden einen Film einer dielektrischen Substanz aufweist, der so angeordnet ist, daß eine Isolierung der Elektrode gegenüber der Lösung flüssiger Kristalle besteht.

5· Farbwiedergabe-Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung flüssiger Kristalle zusätzlich Stabilisatoren auf Basis von Phenolen und/oder Chinonen enthält.

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