DE2918000A1

DE2918000A1 - Nematische kristallin-fluessige mischungen

Info

Publication number: DE2918000A1
Application number: DE2918000A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Chem Dr Demus; Gerhard Dipl Chem Dr Pelzl; Rudolf Dipl Chem Wolff; Horst Dipl Chem Dr Zaschke
Original assignee: Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Current assignee: Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1980-01-03
Also published as: FR2428666A1; HU185202B; US4348298A; GB2025449B; GB2025449A; SU1484827A1; FR2428666B1; JPS5516079A; DE2918000C2; CH645399A5; DD137242A1; DD137242B1

Description

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VEB Werk für Fernsehelektronik
im VS¹B Kombinat Mikroelektronik 116 Berlin-Oberschöneweide
Ostendstraße 1/5
Deutsche Demokratische Republik

Keniatische kristallin-flüssige Mischungen

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Nematische kristallin-flüssige Mischungen

Die Erfindung betrifft die Anwendung neinatischer kristallin-flüssiger 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.

Es ist bekannt, daß nematische flüssige Kristalle aufgrund ihrer dielektrischen Anisotropie in elektrischen Feldern umorientiert werden können. Bringt man die nematischen flüssigen Kristalle in geeignete Zellen, so können Anordnungen zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe 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 [ Mo Schadt, W. Helfrich: Applied Physics Letters IiJ_x 12? (1971)].

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Benutzt man Zellen auf der Basis des guest-host-Effektes, so wird nur ein Polarisator benötigt, und es ist eine farbige Wiedergabe möglich j G_e H_e Heilmeier, L₀ A. Zanoni: Applied Physics Letters 15« 91 (1968)J, Beim guest-host-Effekt muß dem Flüssigkristall ein dichroitischer Farbstoff zugesetzt werden, der mit dem Flüssigkristall gleichzeitig 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.

Das Ziel der Erfindung sind optoelektronische Bauelemente auf der Basis des guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern, die auch bei langen Betriebsdauern kräftige Farbkontraste aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht im Zusatz von Farbstoffen zu nematischen kristallin-flüssigen Matrixsubstanzen, die aufgrund hoher chemischer und thermischer Stabilität sowie eines ausgeprägten Dichroismus im sichtbaren Spek— tralbereich für optoelektronische Bauelemente 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,

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bei welchen den nematischen Matrixsubstanzen als Farbstoffe Derivate des s-Tetrazins mit länglichem Molekülbau entsprechend der allgemeinen Formel

N-N,

χ-' ^νΧ-ϊ

^x N=N ⁷ ΈΡ

wobei X s R¹^7\

Y = R²-, R²

R¹ = H-, F-, Cl-, Br-, J-, O₂N-, NO-, HO-, H₂N-₅)N-, C_nH_2n+1-, C_nH_2n+1O-,

"- ⁰n^H2n₊1^00C-> ⁰A_2n+I⁰⁰"' R² = H-, F-, Cl-, Btc-, J-, O₂N-, NC-, HO-, HgN-, C_n

°n^H2n₊1^(0HP^N-' V_2n+I-- V_2n+-I⁰"' Vai+I^· °n^H2n₊1^C0S-

V_2n+I⁰⁰⁰"- V_2n+I⁰⁰⁰-' °n^H2n₊1^C0-' ^Cn^H2n₊1^0C0°-' R⁵ s H-, F-, Cl-, Br-, J-, CH₅-, CF₅-

R⁴ s H-, F-, Cl-, Br-, J-, CH,-, CF₅-bedeuten, zugesetzt werden_o

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 Spektralbereich und sind in flüssigen Kristallen im allgemeinen gut löslich· Ein Teil der s-letrazin-

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derivate tritt bereits im reinen Zustand kristallinflüssig auf, was für die Anwendung im guest-host-Effekt besonders vorteilhaft ist.

Beispielsweise können folgende Verbindungen in den erfindungsgemäßen Mischungen verwendet werden:

3-n-Alkyl-6-|4—Ohlor-phenylj-s-tetrazine 3-Hydroxy-6-j4-alkyloxy-phenylj-s-tetrazine 3-Phenyl-6-ethoxy-s-tetrazin * 3-Phenyl-6-methyl-s-tetrazin

3-Methyl-6- [4—chi or -phenyl) -s-tetrazin 3- 3-Methyl-phenyl]-s-tetrazin

3-!2-Naphtyl]-s-tetrazin

3-6-Bis f4-n-alkylphenyl j-s-tetrazine 3- i/t—n-alkyl oxy-phenyl-| -6-alkyl-s-tetrazine 3-i 4-cyan-phenylj-6-n-alkyl-s-tetrazine 3-| 4—n-alkylphenyl]-6[4-n-alkyloxyphenyl] -s-tetrazine

1. Eine Mischung der Zusammensetzung

5-n-Iiexyl-2-}4—n-hexyloxy-phenylj -pyrimidin 68,5 mol% 5-n-Hexyl-2- j M-n-nonyl-phenyl] -pyrimidin 31 *5 mol%

ist zwischen 4°0 und 60⁰O nematisch kristallin-flüssig und besitzt· eine positive dielektrische Anisotropie. Zu dieser Mischung wird 2 Gewichts% 3-[V-Methyl-phenyl]-stetrazin (rote Substanz mit dem Schmelzpunkt 72⁰G) zugefügt, wodurch die Mischung zwischen 3°C und 58⁰C nematisch bleibt, jedoch eine deutliche rote Färbung erhält· Bringt man die rote Mischung in einer elektrooptischen Zelle zwischen zwei 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

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Polarisationsebene parallel zur Reiberichtung orientiert ist, farblos aus_o Durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 9 V/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

/j—n-Propyl-cyclohexancarbonsäure- ;4—cyan-phenylester _; 3^,5 mol% ^-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-i^-cyan-phenylester: 3^,0 mol% 4—n-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-14-cyan-phenylester· 34,5 mol%

wird 20 Gewichts%

3-[4-n-Pentyloxy-phenylj-6-n-pentyl-s-tetrazin (rot gefärbte Verbindung, die nematisch kristallin-flüssig auftritt; Schmelzpunkt 60⁰C; Klärpunkt 59,5⁰C)

zugesetzt» Das entstehende Geraisch ist bei Zimmertemperatur nematisch kristallin-flüssig und kräftig rot gefärbt. In einer elektrooptischen Anordnung gemäß Beispiel 1 kann der nematische Flüssigkristall durch ein elektrisches Feld von 3V/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 ·

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Claims

Erfindungsanspruch

Nematische kristallin-flüssige Mischungen für elektro-optische Anordnungen auf der Basis des guest-host-Effektes ZUi* Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern, gekennzeichnet dadurch, daß zu kristallin-flüssigen Matrixsubstanzen als Farbstoffe Derivate des s-Tetrazins mit länglichem Molekülbau entsprechend der allgemeinen Formel

N-N
X- U

N=N⁷ R⁵

wobei X = R¹-vJ Λ-, R¹-,_x η V-, r¹^/^/^^ _K1J, 5 3 '\

Y = R²-,

R¹ s H-, F-, Cl-, Br-, J-, O₂N-, NC-, IiO-, H₂N-,

R² = H-, F-, Cl-, Br-, J-, O₂N-, NC-, HO-, H₃N-, G_n

^N-' °η^Η2η₊Τ> °n^H2n₊1°-> ^Gn^H2n₊1^S"' -' °η^Η2η₊1⁰⁰⁰-' ^Gn^H2n₊1⁰°-' °η^Η2η₊1⁰⁰⁰°

°n^H2n₊1^G0S-R⁵ = H-, F-, Cl-, Br-, J-, CH₅-, CF₅-

R⁴ = H-, F-, Cl-, Br-, J-, CII₃-, CF,-bedeuten, zugesetzt werden.

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2· Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im reinen Zustand nicht kristallin-flüssigen Tetrazinderivate vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 5 Gewichts% zugesetzt werden_β

3. Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die bereits im reinen Zustand kristallin-flüssigen Tetrazinderivate in Mengen von 5 bis 90 Gewichts% zugesetzt werden·

4-0 Nematische kristallin-flüssige Substanzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß den Substanzen noch weitere Farbstoffe zugesetzt werden«

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