DE3141309A1 - "fluessigkristall-zubereitung und verfahren zur verbesserung der farbe von dichroitischen farbstoffen in fluessigkristall-anzeigen" - Google Patents

Description

Π 3:1^1:309

Beschreibung

Flüssigkristall-Zubereitung und Verfahren zur Verbesserung der Farbe von dichroitischen Farbstoffen

in Flüssigkristall-Anzeigen

Die Erfindung betrifft Flüssigkristall-Zubereitungen,' und insbesondere dichroitische Flüssigkristall-Zubereitungen, welche Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis enthalten.

Flüssigkristalle werden üblicherweise in Verbindung mit einem oder mehreren Farbstoffen zur Erzielung verbesserter Farben eingesetzt, wenn Flüssigkristalle in Flüssigkristall-Anzeigen verwendet werden. In derartigen Fällen enthält eine Flüssigkristall-Wirtszubereitung ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial und einen, in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial gelösten Gastfarbstoff. Die Gastfarbstoffe, welche allein oder in Kombination mit anderen Farbstoffen zur Erzielung einer gewünschten Farbe eingesetzt werden können, besitzen vorzugsweise gewisse Eigenschaften, welche ihren Einsatz in Flüssigkristall-Zubereitungen verbessert. Diese Eigenschaften schließen Dichroismus, Löslichkeit des Farbstoffes in dem Flüssigkristall und Parameter hoher Ordnung ein.

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Dichroismus ist die Eigenschaft, durch welche eine tierte Anordnung von Farbstof fmolekiilen eine relativ geringe Absorption einer gegebenen Wellenlänge in einem Zustand der Orientierung, und eine relativ hohe Absorption der gleichen Wellenlänge in einem anderen Orientierungszustand bezüglich der Lichtquelle zeigt. Die Orientierung kann durch Auflösung des Farbstoffes in einem Flüssigkristall-Lösungsmittel verursacht werden.

Die Löslichkeit muß ausreichend hoch sein, so daß dünne Schichten, beispielsweise Schichten von 10 ym Dicke, eine adäquate Lichtabsorption in einem der orientierten Zustände zeigen. In gewissen Fällen kann die Löslichkeit eines besonderen Farbstoffes relativ gering sein, jedoch kann der Farbstoff noch in Verbindung mit anderen Farbstoffen, die ebenfalls in dem Flüssigkristall-Wirt löslich sind, verwendet werden, so daß eine adäquate Lichtabsorption in einem der orientierten Zustände vorhanden ist.

Der Ordnungsparameter ist ein quantitatives Maß des Grades der molekularen Ordnung oder Ausrichtung in einem gegebenen System. Ein hoher Ordnungsparameter wird durch Farbstoffe mit länglicher Form, die ein großes Verhältnis von Moleküllänge zu -breite besitzen, ähnlich der Form der Moleküle eines Flüssigkristall-Wirtsmaterials, begünstigt. Um eine längliche Form sicherzustellen, sollten die Moleküle eine starre Struktur aufx^eisen. Die Helligkeit und der Kontrast sind beide dem.Ordnungsparameter, normalerweise als S bezeichnet, des Farbstoffes verwandt, wobei S * (R-I)/(R+2), und R das Verhältnis eier Lichtabsorption in dem Farbstoff ist, gemessen mit. einem Polarisator parallel bzw. senkrecht zum nematischen Direktor des Flüssigkristall-Wirts bei der Wellenlänge der maximalen Absorption. Vorteilhafterweise '

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sollte der Ordnungsparameter zumindest 0,60, und bevorzugt so hoch wie möglich sein, um ein gewünschtes minimales Kontrastverhältnis zu erzielen, wobei die Herstellung einer Flüssigkristall-Gast-Wirt-Anzeige mit einem annehmbaren Helligkeitsparameter noch möglich ist.

Das Auge ist für Strahlung im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm empfindlich, jedoch gibt es wenige Farbstoffe, welche Strahlung oberhalb etwa 650 nm absorbieren und auch mit Flüssigkristall-Materialien verträglich sind,· und die einen ausreichenden Ordnungsparameter S besitzen.

Um eine dichroitische Flüssigkristall-Anzeige mit beispielsweise einer neutralen schwarzen Farbe herzustellen, muß die in einer Beleuchtungsquelle, wie Tageslicht, Glühlampen oder Leuchtstofflampen vorhandene Strahlung, für welche das Auge empfindlich ist, in einem wesentlichen Ausmaß bei allen Wellenlängen von 400 bis 700 nm absorbiert werden. Zur Herstellung einer guten blaugefärbten oder grüngefärbten dichroitischen Flüssigkristall-Anzeige muß die Strahlung in dem bis 700 nm-Bereich ebenfalls zur Verhinderung eines rötlichen Farbtons absorbiert werden, da die Strahlung in dem 600 bis 700 nm-Bereich als Rot wahrgenommen wird. Wenn die Absorption eines dichroitischen Flüssigkristalls in dem 600 bis 700 nm-Bereich ungenügend ist, zeigen schwarze und blaue Anzeigen einen rötlichen Farbton, und grüne Anzeigen haben kein gefälliges grünes Aussehen. Um dieses Problem- zu überwinden, ist es erforderlich, blaue Farbstoffe mit einem Äbsorptionspeak bei Wellenlängen von größer als etwa 650 nm, mit einem ausreichenden Ordnungsparameter, beispielsweise von über etwa 0,60, und mit ausreichender Löslichkeit in Flüssigkristall-Zubereitungen, vorzusehen.

Blaue dichroitische Farbstoffe des Azo- und Anthraehino^- Typs sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Blaue Azo-Farbstoffe mit hohem Ordnungsparameter und einem Absorptions peak bei 59 5 bis 610 nm sind kommerziell verfügbar'. Diese Farbstoffe absorbieren auch bei Wellenlängen von größer als 610 nm, jedoch ist die Absorption bei den höheren Wellenlängen relativ niedrig. Ein Anthrachinon-Farbstoff, der kommerziell unter dem Handelsnamen Waxoline Green G verfügbar ist, hat einen Absorptionspeak von etwa 650 nm, jedoch besitzt dieser Farbstoff einen niedrigen Ordnungsparameter von nur etwa 0,4 bis 0,45, und ist daher zur Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigen mit guten schwarzen, blauen oder grünen Farben ungeeignet.

Andere kommerziell verfügbare Anthrachinon-Farbstoffe, wie der von der Firma B.D.H. Chemicals in den Handel gebrachte Farbstoff D-27, haben bessere Ordnungsparameter, beispielsweise von 0,60 bis 0,66, jedoch ist die Spitzenabsorption derartiger Farbstoffe kleiner als diejenige des oben be- . schriebenen Farbstoffes Waxoline Green G, wobei die Spitzenabsorption des Farbstoffes D-27 etwa 612 nm beträgt. Ein anderer Anthrachinon-Farbstoff, nämlich 4,8-Diamino-1,5-dihydroxy-3-(4-heptyloxyphenyl)-anthrachinon, hergestellt von der Firma Hoffmann-La Roche Company, hat einen Ordnungsparameter von 0,74 mit einer Spitzenabsorption bei 645 nm. Dies ist eine Verbesserung gegenüber früheren Farbstoffen auf Anthrachinon-Basis, jedoch absorbiert er Licht jenseits von 650 nm zur Ausbildung der gewünschten Merkmale und Wirkungen wie sie oben angegeben wurden, nicht in wirksamer Weise.

Ein blauer Farbstoff auf Anthrachinon-Basis, der als. 1,4-Din-butylaminoanthrachinon bekannt ist, wird in Verbindung mit

-X-

anderen Farbstoffen in den üS-PSen 3 864 022 und 3 960 750 verwendet. Dieser Farbstoff wird in Verbindung mit Flüssigkristall-Molekülen eingesetzt, jedoch hat er eine Spitzenabsorption von weniger als 650 nm und einen relativ niedrigen Ordnungsparameter. Andere photostabile pleochroitische Anthrachinonfarbstoffe wurden von der Firma B.D.H. Chemicals Limited, Poole, Dorset, beschrieben, jedoch haben derartige Farbstoffe Absorptionspeaks von kleiner als 650 nm und gewöhnlich relativ niedrige Ordnungsparameter, d.h. S = <0,60.

Blaue Farbstoffe der Anthrachinonreihen, die für das Färben von als "Dacron" bekannten Polyäthylenterephthalat-Fasern geeignet sind, werden in der US-PS 2 628 963 beschrieben. Die Farbstoffe in der US-PS 2 628 963 sind die 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximide. Diese Farbstoffe werden zum Färben von solchen Fasern wie "Dacron" in blauen Nuancen verwendet, und sie liefern gefärbte Fasern mit ausgezeichneter Lichtechtheit und Gasschwaden-Echtheit. In der US-PS 2 628 ist jedoch kein Hinweis für die Verwendung der darin offenbarten Farbstoffe der Anthrachinonreihen in Flüssigkristall-Zubereitungen enthalten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Flüssigkristall-Zubereitungen zu schaffen, welche die vorstehend diskutierten Nachteile vermeiden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristall-Zubereitung zu schaffen, welche einen blauen Farbstoff mit einem Absorptionspeak bei Wellenlängen von größer als 650 nm und mit einem Ordnungsparameter von größer als 0,60, enthält. .

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht ferner darin,

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eine verbesserte cichroitische Flüssigkristall-Formulierung zu schaffen, welche Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis mit Absorptionspeaks bei Wellenlängen von größer als 650 nm enthält.

Noch eine weitere- Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dichroitische Flüssigkristall-Zubereitung zu schaffen, welche eine Vielzahl von Farbstoffen enthält, die zumindest einen Farbstoff auf Anthrachinon-Basis mit einem maximalen Absorpt onspeak bei einer Wellenlänge von größer als 650 nm und ei.iem Ordnungsparameter von größer als 0,60, einschließen.

Diese Aufgaben und weitere Aufgaben werden durch Auflösen von Farbstoffen auf Anthrachinon-Basis mit einer Absorption bei Wellenlängen von größer als 650 nm und einem Ordnungsparameter von größer als 0,60 in einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial gelöst. Bin Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis, der eine, mit den zwei seitlichen Kohlenstoffatomen von zumindest einem saitlichen Benzolring des Anthrachinon-Moleküls verbundene, fünfgliedrige, N-substituierte Dicarboxlmid-Ringstruktur aufweist, wird in einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial zur Färbung des Flüssigkristall-Materials aufgelöst. Die Kohlenstoffatome der zwei Carbonylgruppen des Dicarboximids sind mit den zwei seitlichen Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings unter Bildung des fünfgliedrlgen Rings entsprechend verbunden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkristall-Zubereitung geschaffen, welche ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial und einen in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial aufgelösten Anthrachinon-Gastfarbstoff enthält, wobei der Anthrachinon-Farbstoff die nachfolgende allgemeine Formel

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- 7-

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besitzt, in welcher zumindest einer der Reste X und X ein mit den zwei Seitenstellungen der seitlichen Benzolringe in dem Anthrachinon-Molekül. verbundener fünfgliedriger Ring ist, welcher die nachfolgende Struktur

Sf—R

aufweist, worin R aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-alky1, geradkettigern oder verzweigtkettigem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und Halogen-, Amino-, Cyano- und Nitroderivaten davon, Phenyl, substituiertem Phenyl, Benzyl und substituiertem Benzyl, wobei das substituierte Phenyl und das substituierte Benzyl durch Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Arylamino und einer Estergruppierung der nachfolgenden allgemeinen Formeln

Il

:—R und

Il

— Sf —

(S ν

in welchen R Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl oder s.istituiertes Aryl bedeuten kann, ausgewählt ist, und worin

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die Reste Y, Y , Z und Z einen der nachfolgenden Substituenten, nämlich Wasserstoff, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Nitro, Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, substituiertes Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Halogen, Cyano und Hydroxy, bedeuten.

Durch Auflösen von zumindest einem Anthrachinon-Gastfarbstoff in einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial, wobei der Anthrachinon-Gastfarbstoff die nachfolgende allgemeine Formel

besitzt, in welcher .X, X^, Y, Y¹, Z und S¹ die gleiche Bedeutung wie oben besitzen, in zumindest einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial werden wegen des maximalen Absorptionspeaks oder der maximalen Absorptionspeaks von größer als 650 nm und der hohen Ordnungsparameter des Gastfarbstoffes auf Anthrachinon-Basis oder der Gastfarbstoffe auf Anthrachinon-Basis verbesserte Flüssigkristall-Zubereitungen erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden verbesserte schwarze Flüssigkristall-Anaeigen und verbessert© blaue ^lüssigkristall-Anzeigen otmö einen rötlichen Farbton, und grüne Flüssigkristall-Anzeigen mit einem gefälligeren grünen Aussehen hergestellt.. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden dichroitische Flüssigkristall-Zubereitungen hergestellt, die Farbstoffe mit einem Absorptionspeak bei einer Wellenlänge

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von größer als 650 nm und" mit einem Ordnungsparameter von zumindest 0,60 enthielten und verbesserte Farben in Flüssigkristall-Anzeigen lieferten.

Obwohl es nicht beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung durch irgendeine besondere Theorie einzuschränken, hat es den Anschein, daß die Dehnung des Farbstoff-Moleküls in einer symmetrischen Weise entlang der Hauptachse des Anthrachinonkerns zu dem verbesserten Verhalten der erfindungsgemäßen Farbstoffe in Flüssigkristall-Materialien führt. Die Hauptachse ist die Achse oder Linie, welche die drei aufeinanderfolgenden Benzolringe des Anthrachinon-Moleküls teilt und hindurchführt, und sich durch die N-R-Gruppe in dem Dicarboximid-Ring an dem seitlichen Benzolring fortsetzt. Demzufolge wird das Anthrachinon-Farbstoffmolekül durch den an den zwei seitlichen Kohlenstoffatomen von einem oder beiden der seitlichen Benzolringe befindlichen fünfgliedrigen Ring verlängert. Der Farbstoff wird ferner durch Substitution verschiedenartiger Gruppen an dem Stickstoffatom der Dicarboximid-Ringstruktur verlängert.

Das Basis-Farbstoffmolekül, welches numerierte Substitutionsatome der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung zeigt, ist nachstehend wiedergegeben, wobei ein Dicarboximid an den zwei seitlichen Kohlenstoffatomen von einem der seitlichen Benzolringe der Farbstoffstruktur auf Anthrachinon-Basis gebunden ist.

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Die Farbstoffstruktur auf Anthrachinon-Basis wird durc-. die drei benachbarten Benzolringe in der vorstehenden molekularen Konfiguration wiedergegeben. Das Dicarboxiraid ist mit einem der seitlichen Benzolringe an den äußeren (den zwei seitlichen) Kohlenstoffatomen, die als Kohlenstoffatom Nr. 2 und Kohlenstoffatom Nr. 3 bezeichnet sind, verbunden. Daher wird die eine Seite des fünfgliedrigen Rings der fünfgliedrigen N-substituierten Ringstruktur tatsächlich durch die Bindung oder Verbindung der Carbonylgruppen des Dicarboximids zu bzw. mit den zwei seitlichen Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings des Anthrachinon-Moleküls gebildet, und dies wird In der vorliegenden Anmeldung als eine, mit den zwei äußeren oder seitlichen Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings des Anthrachinon-Farbstoffs verbundene, fünfgliedrige, N-substituierte Dicarboximid-Ringstruktur definiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Dicarboximidgruppe auch an das Anthrachinon-Molekül an dem anderen seitlichen Benzolring an den äußeren (den zwei seitlichen) Kohlenstoffatomen,, die als Kohlenstoffatom Nr. 6 und Nr. 7 bezeichnet werden, gebunden sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung können zwei Dicarboximid-Ringstrukturen an dem Anthrachinon-Farbstoffmolekül, oder es kann lediglich eine Dicarboximid-Ringstruktur an einem der seitlichen Benzolringe des Farbstoffs auf Änthrachinon-Basis gebunden vorliegen. In der vorliegenden Anmeldung wird die Formel so bezeichnet, daß der eine seitliche Benzolring die Kohlenstoffatome 1 bis 4, und der andere seitliche Benzolring die Kohlenstoffatome 5 bis 8 enthält. Es muß zumindest eine Dicarboximiägruppe an die Farbstoffstruktür auf Anthrachinon-Basis gebunden sein, und zwar entweder an die Kohlenstoffatome 2 und 3, oder an die Kohlenstoffatome 6 und 7. Irgendwelche der numerierten Kohlenstoffatome in der vorstehend gezeigten Farbstoffstruktur können mit verschiedenartigen Gruppen und/oder Resten

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substituiert sein, sofern nur zumindest eine Dicarboximid-Struktur an den Kohlenstoffatomen 2 und 3 oder an den Kohlenstoffatomen 6 und 7 vorhanden ist. Die oben erwähnte Hauptachse ist diejenige Linie, welche durch die drei benachbarten Benzolringe in der Farbstoffstruktur auf Anthrachinon-Basis gezogen wir.d und die durch den Stickstoff und den an dem Stickstoff befindlichen Substituenten R in der Dicarboximidgruppe oder den Dicarboximidgruppen, die an die seitlichen Benzolringe des Farbstoff-Moleküls gebunden sind, hindurchgeht. Daher führt die Hauptachse durch die seitlichen Benzolringe zwischen den Kohlenstoffatomen 2 und 3 und zwischen den Kohlenstoffatomen 6 und 7. Verschiedenartige Gruppen, welche in den numerierten Stellungen der oben angegebenen Molekularstruktur als Substituenten stehen können, und verschiedene Derivate derselben, werden mehr im einzelnen nachfolgend beschrieben.

Diese und verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verstehen.

Die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung haben die nachfolgende allgemeine Formel

worin zumindest einer der Reste X und X ein mit dem seitlichen Benzolring an den zwei äußeren oder seitlichen Kohlenstoffatomen an den seitlichen Benzolringen, die in der mole-

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kularen Struktur der Formel als Kohlenstoffatome 2 und und Kohlenstoffatome 6 und 7 bezeichnet werden, verbundener fünfgliedriger Ring ist. Der fünfgliedrige Ring der vorliegenden Erfindung ist ein N-substituiertes Dicarboximid, in welchem jede der zwei Carbonylgruppen sich mit dem seitlichen Benzolring an den zwei äußeren oder seitlichen Kohlenstoffatomen der seitlichen Benzolringe vereinigt oder verbindet. Der N-substituierte fünfgliedrige Ring der vorliegenden Erfindung hat die nachfolgende Strukturformel

N—R

in welcher R irgendeine der verschiedenartigen Gruppen oder Reste sein kann, die nachfolgend angegeben sind. Wie bereits oben erwähnt, kann entweder einer der Reste X und X oder beide Reste X und X die fünfgliedrige Dicarboximid-Rlngstruktur bedeuten, welche mit den seitlichen Benzolringen der Farbstoffstruktur auf Anthrachinon-Basis verbunden ist. Jedoch können gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn nur einer der Reste X und X ein an ©inen seitlichen Benzolring des Farbstoffs auf Änthrachinon-Basie gebundener fünfgliedriger Ring ist, die seitlichen oder äußeren Kohlenstoffatome des anderen seitlichen Benzqlrings, das heißt die Kohlenstoffatome 2 und 3 oder die Koh^enstoffatome β und 7 der Farbstoffstruktur auf Anthrachinon~Basis mit Wasserstoffatomen substituiert sein, oder es können die zwei Stellungen mit irgendeiner der in dieser Beschreibung für die Reste Y, Y , Z und Z angegebenen Gruppen substituiert sein. Wenn daher S einen fünfgliedrigen Dicarboximid-Ring wie in der oben angegebenen

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Formel bedeutet, kann X ebenfalls ein an den äußeren oder seitlichen Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings gebundener fünfgliedriger Dicarboximid-Ring sein oder X' kann Wasserstoffatome als Substituenten an den seitlichen oder äußeren Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings bedeuten, oder X kann ebenso auch Aminogruppen, Alkylaminogruppen, Dialkylaminogruppen, Nitrogruppen, Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Halogengruppen, Cyanogruppen, Hydroxygruppen, und Kombinationen derselben, sein, die an den seitlichen Kohlenstoffatomen des seitlichen Benzolrings gebunden sind, oder es kann, falls X ein fünfgliedriger Dicarboximid-Ring an dem seitlichen Benzolring der Farbstoffstruktur auf Anthrachinon-Basis ist, X Wasserstoff atome, Aminogruppen, Alky!aminogruppen, Dialkylaminogruppen, Nitrogruppen, Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Halogengruppen, Cyanogruppen, Hydroxygruppen, und Kombinationen derselben bedeuten, die an die zwei seitlichen oder äußeren Kohlenstoffatome des seitlichen Benzolrings gebunden sind.

In der obigen allgemeinen Formel können Y, Y , Z und Z irgendwelche beliebigen der nachfolgend angeführten Substituenten sein, einschließend Wasserstoff, Aminogruppen, Alky!aminogruppen, Dialkylaminogruppen, Nitrogruppen, Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Halogengruppen, Cyanogruppen und Hydroxygruppen, und sie können als Sub stituenten in den Stellungen des Benzolrings in der oben angegebenen Farbstoff-Molekularstruktur auf Anthrachinon-Basis stehen, die mit 1, 4, 5 und 8 bezeichnet wurden. Irgendwelche der ersetzbaren Wasserstoffatome in den seit-

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lichen Benzolringen des Anthrachinon-Farbstoffes, worm zumindest einer der seitlichen Benzolringe ein mit den zwei äußeren Kohlenstoffatomen unter Bildung eines fünfgliedrigen Ringes gebundenes N-substituiertes Dicarboximid enthält, können mit verschiedenartigen Substituenten substituiert sein, die normalerweise in Farbstoffen verwendet werden, einschließlich chromophoren Gruppen, verschiedenartigen funktioneilen Gruppen und verschiedenartigen nicht-funktionellen Gruppen. Beispiele derartiger Gruppen schließen' die Atome, Reste und andere Gruppen, wie sie für Y, Y , Z und Z angegeben wurden, ein.

Halogen ist in der vorliegenden Anmeldung, wenn es nicht anders definiert.wird, Chlor, Brom, Jod und Fluor? Alkyl ist geradkettig oder verzweigtkettig und hat 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome; die Alkylgruppe von Alkylamino (Monoalkylamino) und Dialkylamino hat 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome und kann geradkettig oder verzweigtkettig sein; Aryl ist Benzol, Naphthalin oder Anthracen; substituiertes Aryl ist irgendeiner der vorerwähnten Substituenten mit Halogen, Nitro, Amino, Alkyl, Cyano und/oder Hydroxy substituiert? Arylamino ist irgendeiner der vorstehenden Amino-substituierten Arylreste; und die Alkyl- und Alkoxy-Gruppe des Alkoxyalkyls haben jede 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome.

Beispiele von verschiedenartigen Atomen, Resten und Gruppen, die an den Kohlenstoffatomen der seitlichen Benzolringe, wie oben erläutert, als Substituenten stehen können, umfassen Wasserstoff; Amino (-N^)-Gruppen; Monoalkylamino (-NHR) , worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen ist und beispielsweise Monoisopropylamino,, Monobu ty I amino, . Monoisobutylamino, Mono-n-propylamino, Monoäthylamino, Monomethylamino, und dergleichen, einschließt? Dialkylamino

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(-NR₂)/ worin R eine Alky!gruppe mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen ist und beispielsweise Dimethylamino, Diäthylamino, Di-n-propylamino, Methyläthylamino, Äthylbutylamino, Di-n-butylamino, und dergleichen, umfaßt; Nitro (-NO₂); Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, wobei Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl und Isobutyl eingeschlos sen sind; substituierte Alkylreste mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, welche die oben erwähnten Gruppen und deren Halogen-, Nitro-, Cyano- und Hydroxyderivate, wie beispielsweise Chlormethyl, Bromäthyl, Chlorbutyl, Fluorpropyl, Brompropyl, Nitromethyl, Nitroäthyl, Nitrobutyl, Cyanomethyl, Cyanopropyl, Cyanoisopropyl, Hydroxymethyl, Hydroxypropyl, 1-Hydroxybütyl, 2-Hydroxybutyl, und dergleichen, einschliessen; Halogen, wie Chlor, Fluor, Jod und Brom; Cyano (CN); und Hydroxy (-0H).

Beispiele der Substituenten am Stickstoffatom der fünfgliedrigen Dicarboximid-Struktur der nachstehenden Formel

II

N—R
--C

schließen Gruppen ein, wo der Rest R einen Alkoxyalkylrest, wie Methoxymethyl (-CH₂OCH₃), Methoxyäthyl (-CH₂CH₂OCH₃), 3-Methoxy-propyl (-CH₂CH₂CH₂OCH₃), 4-Methoxybutyl (-CH₂CH₂CH₂CH₂OCH₃), 3-Äthoxypropyl (-CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₃), 2-Äthoxypropyl (-CH₂-CH₂(OCH₂CH₃)-CH₃), und dergleichen, bedeutet. Der Substituent R am Stickstoffatom der Dicarboximid-Ringstruktur kann auch ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylrest mit 1 bis etwa 10'Kohlenstoffatomen sein

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und umfaßt beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, η-Butyl, Penty1, Hexyl, Decyl, und dergleichen, und die verzweigtkettigen Alkylreste, wie Isopropyl, Isobutyl, Isoamyl, Isoheptyl, Isononyl, und dergleichen. Die geradkettigen Alkylreste und verzweigtkettigen Alkylreste können auch mit Halogenatomen, wie Chlor, Brom, Jod und Fluor substituiert und beispielsweise 3,3-Dichlorpropyl, 4-Brombutyl, Trichlormethyl, 2,2-Difluoräthyl, und dergleichen, sein? oder sie können mit irgendwelchen herkömmlichen Gruppen substituiert sein, die normalerweise Wasserstoff ersetzen, einschliessend Nitro, Cyano, Amino, Hydroxy, und dergleichen. Der Substituent R am Stickstoffatom der Dicarboximid-Ringstruktur kann auch Phenylreste und substituierte Phenylreste der nachfolgenden allgemeinen Formel

Benzylreste und substituierte Benzylreste der nachfolgenden allgemeinen Formel

-(CH₂)
fs r

worin R in der para-Stellung steht und irgendein beliebiger Rest einschließend Wasserstoff, Halogen, wie Chlor und Brom, Cyano, Nitro, Hydroxy, Alkyl, substituiertes Alkyl, und

dergleichen sein kann, einschließen. R kann auch einen geradkettigen Alkylrest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, einen verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen substituierten geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkylrest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen,

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* mn * m

Amino, Alkoxy, Alkylamino, Dialkylamino, Hydroxy, Phenol, Arylamino und eine Estergruppe .der nachfolgenden allgemeinen Formeln

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worin R Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und substituiertes Aryl ist, wobei das substituierte Alkyl und substituierte Aryl mit Hydroxy, Alkyl, Alkoxy, Amino, Monoalkylamino, Dialkylamino, Cyano, Phenyl, und dergleichen, substituiert sind, bedeuten. R kann Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen sein und der Index η ist eine ganze Zahl mit einem Wert von O bis 5. Die oben

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für die Reste R und R diskutierten Alkoxygruppen umfassen gewöhnlich solche Reste wie Methoxy, Äthoxy, Propoxy, Butoxy, Isobutoxy und Alkoxygruppen mit bis zu etwa 10 Kohlenstoff-

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atomen. Die oben für R und R genannten Monoalkylamino-Reste schließen beispielsweise Monoäthylamino, Monomethylamino, Monopropylamino, Monobutylamino,. Monoisobutylamino, und der-

1 2
gleichen, ein; die für R und R oben erwähnten Dialkylamino-Reste schließen beispielsweise Dimethylamino, Diäthylamino, Methylathylamino, Äthylbutylamino, Dibutylamino, und dergleichen, ein. Die Alkylreste der Mono- und Dialkylamino-Gruppen können 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome besitzen. Die oben erwähnten Ester umfassen beispielsweise Methylbenzoat, Äthylbenzoat, Propylbenzoat, Butylbenzoat, Octylbenzoat, Phenylbenzoat, p-Hydroxyphenylbenzoat, Äthoxyphenylbenzoat, 3,5-Diaminophenylbenzoat, 3,5-Dimethylphenylbenzoat, p-Äthylphenylbenzoat, Monoäthylaminophenylbenzoat, Dibutylaminophenylbenzoat, Cyanophenylbenzoat, Biphenylbenzoat, und dergleichen. Die geradkettigen oder verzweigtkettigen substi-

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tuierten oder nicht substituierten Gruppen für R , R und .R°

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sind die gleichen wie die früher für andere Substituenten definierten, wie beispielsweise die für die oben definierten Substituenten Y, Y¹, Z und Z¹.

Eine bevorzugte Klasse von Flüssigkristall-Zubereitungen der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial; und zumindest einen Anthrachinon-Gastfarbstoff, aufgelöst in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial, wobei der Anthrachinon-Farbstoff die nachfolgende allgemeine Formel

besitzt, in welcher der Rest R der gleiche wie oben ist und einschließt:

(a) Alkoxyalkyl,

(b) geradkettiges Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und substituierte Derivate davon, wie mit Nitro, Halogen, Amino, Cyano und dergleichen, substituierte Derivate,

^ (c) verzweigtkettige Alkylreste mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und substituierte Derivate davon, wie beispielsweise mit Nitro, Halogen, Amino, Cyano und dergleichen, substituierte Derivate,

(d) Phenyl,

(e) Benzyl,

(f) substituiertes Phenyl, und

(g) substituiertes Benzyl, wobei sowohl die Phenyl-, als auch die Benzylreste in der para-Stellung mit beispielsweise Halogengruppen, Cyanogruppen, Nitrogruppen, Aminogruppen,

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Alkoxygruppen, Phenol, Monoalkylamino-Gruppen, Dialkylamino-Gruppen, geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkylresten (substituiert oder nicht substituiert), worin der Alkylrest 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome besitzt, Arylaminogruppen und Alkylestern,· substituierten Alkylestern, arylestern und substituierten Arylestern, substituiert sind.

Beispiele von bevorzugten Anthrachinon-Farbstoffen, welche die oben angegebene, bevorzugte allgemeine Formel bes.itzen, sind beispielsweise:

1,4-Diamino-N-(3-methoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-(4-butoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-(3-methoxyäthyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-(3-äthoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-isopropyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-äthyl-2,B-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-butyl-2,S-anthrachinon-dicarboximid; 1,4rDiamino-N-octyl-2,S-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-phenyl^2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-chlorphenyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-äthylbenzoat-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-nitrophenylbenzoat-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-(1-methylbenzyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid; 1,4-Diamino-N-(1-methylchlorbenzyl)-2,3-anthrachinondicarboximid, und 1,4-Diamino-N-butylphenyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid.

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Die 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximide sind in dor US-PS 2 628 963 erläutert und offenbart, und zwei bevorzugte Verfahren zur Herstellung der 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximide sind darin beschrieben. Die 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximide der US-PS 2 628 963, in denen das Stickstoffatom der Dicarboximid-Ringstruktur mit einem Substituenten substituiert ist, der kein Wasserstoff ist, und vorzugsweise mit Substituenten, wie sie oben offenbart, diskutiert und definiert wurden, können als Gastfarbstoffe auf Anthrachinon-Basis in einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Auf die US-PS 2 628 963 wird ausdrücklich wegen ihrer Offenbarung zur Herstellung der Gastfarbstoffe auf Anthrachinon-Basis, die in den Flüssigkristall-Wirtsmaterialien der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Bezug genommen und der"Offenbarungsgehalt dieser Patentschrift durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Das gleiche gilt für alle anderen in· der vorliegenden Beschreibung angeführten Patentschriften und Veröffentlichungen, auf die ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen wird, wodurch der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichungen durch dxese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung inkorporiert wird. Wie in der vorerwähnten US-Patentschrift beschrieben wird, werden die N-substituierten 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarbosimide nach verschiedenen Verfahren hergestellt, wobei beispielsweise ein geeignetes 1,4-Diamino-2,3~anthrachlnon-dicarboximid in konzentrierter Schwefelsäure auf Temperaturen von 75°C bis 85°C erhitzt wird; nach dem Abkühlen auf eine niedrigere Temperatur wird langsam Wasser zugegeben, und es scheiden sich nach dem Abkühlen des Lösungsmittels Kristalle aus, die abfiltriert werden. Diese Kristalle können in heißem Wasser gewaschen werden, wodurch sie von einer Orangefarbe in eine

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blaue Farbe, umgewandelt werden. Die 1,4~Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximide können auch aus den 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarbonitrilen durch Erhitzen in konzentrierter Schwefelsäure unter Zugabe eines sekundären Alkohols hergestellt werden, oder, falls das bloße 1,4-Diamino-2,3-anthrachinon-dicarboximid gebildet werden soll, kann der Alkohol weggelassen werden. Die 1,4,5,8-Tetramino-2,3,6,7-anthrachinon-tetracarboximide können nach im wesentlichen dem gleichen Verfahren wie es oben und in der US-PS 2 628 963 beschrieben wurde, hergestellt werden, unter Verwendung von beispielsweise dem geeigneten 1,4,5,8-Tetramino-2,3,6,7-anthrachinon-tetracarboxamid. Kennzeichnendere Reaktionsbedingungen und Einzelheiten sind in der ÜS-PS 2 628 963 offenbart.

Die N-Alkyl-substituierten 1,4-Diamino-2,3-anthrächinondicarboximide werden aus' den 1,4-Diamino-2,3-anthrachinondicarboximiden nach einem der oben diskutierten Verfahren hergestellt, indem man das 1,4-Diamino-2,3-anthrachinondicarboximid mit einer Alkylamin-Lösung -in Methanol mischt, wobei beispielsweise, falls die N-Methyl-substituierte Verbindung gewünscht wird, Methylamin-Lösung in Methanol angewandt wird. Wenn die n-Butyl-substituierte Verbindung gefordert wird, setzt man n-Butylamin-Lösung in Methanol ein. Die Reaktionsmischung wird in Gegenwart von o-Dichlorbenzol und Methanol verwendet und unter Rühren in einem Autoklav etwa 4 Stunden auf 175°C bis 18O°C erhitzt. Nach dem Abkühlen werden die gebildeten Kristalle abgetrennt und mit Alkohol gewaschen, bis das Piltrat nahezu farblos ist.

Wenn verzweigtkettige Anthrachinone, beispielsweise 1,4-Diamino-N-isobutyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid, gewünscht

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-ar-

werden, wird das äquivalente verzweigtkettige Alkylami,;_f Isobutylamin, in dem vorstehenden Verfahren eingesetzt. Desgleichen wird Benzylamin in der vorstehenden Reaktion und dem Verfahren eingesetzt, falls 1,4-Diamino-N-benzyl-2,B-anthrachinon-dicarboximid gewünscht wird. N-Alkoxyalkyl-aubsti tuj.erl e Anthrachinon-dLcarbox Imide werden erhalten, wenn man das gewünschte Alkoxyalkylamin, beispieJöweise Methoxypropylamin, A'thoxyäthylamin, und dergleichen, in dem vorstehenden Verfahren verwendet. Falls der entsprechende N-substituierte Phenylrest in dem Stickstoff-substituierten Dicarboximid gewünscht wird, setzt man das entspre-^/"*"¹ chende Anilin, beispielsweise Anilin, Dichloranilin, p-Cyanoanilin, p-Nitroanilin, p-Hydroxyanilin, p-Propoxyanilin, p-Phenylendiamin, p-Äthylaminoanilin, 3,5-Dimethylaminoanilin, p-Toluidin, p-Äthylanilin, 3,5-Dipropylanilin, und dergleichen, ein.

In anderen Ausführungsformen werden die entsprechenden Ester von 1,4-Diamino-N-pheny1-2,B-anthrachinon-dicarboximid und dem 1,4-Diamino-N-benzyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid durch Umsetzen des geeigneten Chlorids mit 1,4-Diamino-N-phenyl- . 2,3-anthrachinon-dicarboximid bzw. mit 1,4-Diamino-N-hydroxybenzyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid, hergestellt. Beispielsweise wird 1,4-Diamino-N-phenyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid mit Hexyloxybenzoylchlorid unter Bildung des entsprechenden " Esters, nämlich 1^-Diamino-N-phenylhexyloxybenzoat-2,3-anthrachinon-dicarboximid, umgesetzt. Verschiedene andere Alkylester, substituierte Alkylester, Arylester und substituierte Arylester können am Stickstoff-substituierten Phenylrest und dem N-Benzyl-substituierten Rest, substituiert sein, beispielsweise Methylbenzoat, Äthylbenzoat, und andere Ester des substituierten Phenylrestes der allgemeinen Formel

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und des substituierten Benzylrestes der allgemeinen Formel

worin R in der para-Stellung steht und eine Estergruppe der nachfolgenden allgemeinen Formeln

O O

H₁ "Il

-C—R¹ und —C-

bedeutet, in welchen R aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, substituiertem Alkyl, Aryl und substituiertem Aryl ausgewählt ist, R Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen ist und der Index η eine ganze Zahl mit einem Wert von O bis etwa 5 bedeutet.

Andere 1,4-Diamino-N-substituierte-2,3-anthrachinon-dicarboximide und das Verfahren zur Herstellung dieser Dicarboximide sind in der ÜS-PS 2 628 963 offenbart und ein Fachmann auf diesem Gebiete kann leicht irgendeine herkömmliche Verbindung am Stickstoffatom der Dicarboximid-Ringstruktur an den Seitenbenzolringen des Änthrachinon-Moleküls der'1,A-Diamino-anthrachinon-Verbindung oder irgendeiner beliebigen anderen äquivalenten Verbindung der vorliegenden Erfindung substituieren·. Das Verfahren zur Herstellung der N-substituierten Anthrachinon-dicarboximide ist nicht entscheidend in der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung, und ein Fachmann kann leicht übliche Reaktionsverfahren und -mechanismen für die Substitution verschiedener Stellungen an der Änthrachinon-Molekülstruktür und an den Stickstoffatomen in dem Dicarboximid an dem seitlichen Benzolring oder den seitlichen Benzolringen des Anthrachinon-Farbstoffmoleküls, anpassen.

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. 3S

Es liegt ebenfalls innerhalb des Spielraums der Kenntnisse eines Fachmanns auf dem Gebiet, verschiedenartige funktionelle Gruppen, nicht-funktionelle Gruppen und chromophore Gruppen für Wasserstoffatome an der molekularen Grundstruktur des Anthrachinons zu ersetzen, d.h. verschiedenartige funktionelle Gruppen, nicht-funktionelle Gruppen und/oder

1 1 1

chromophore Gruppen können für X, X , Y, Y , Z und/oder Z ■substituiert werden, wenn zumindest ein Rest X oder X ein mit dem .Benzolring an den zwei außenliegenden oder seitlichem Kohlenstoffatorn-Stellungen (an den numerierten Stellungen 2 und 3 und/oder 6 und 7 der seitlichen Benzolringe des Anthrachinon-Moleküls) verbundener fünfgliedriger Ring ist, der fünfgliedrige Ring die Dicarboximid-Grundstruktur hat und die Carbonylgruppen des Dicarboximids an den zwei • benachbarten seitlichen Stellungen in dem seitlichen Benzolring des Anthrachinon-Moleküls gebunden sind. Es können herkömmliche Reaktionen, Reaktionsmechanismen, Verfahren und-Reagentien, die dem Fachmann auf diesem Gebiete bekannt sind., zur Inkorporierung derartiger Gruppen an dem Anthrachinon-Molekül an den bezeichneten Stellungen, nämlich an den Kohlenstoffatomen 1 bis 8, wie sie in der allgemeinen Formel beziffert worden sind, angewandt werden.

Die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis, welche die fünfgliedrige, Stickstoff-substituierte Dicarboximid-Ringstruktür besitzen, können in; irgendeiner beliebigen herkömmlichen Weise eingesetzt werden. Jedoch werden sie in gewissen Fällen-nicht allein in Flüssigkristall-Zubereitungen verwendet, und sie können als Vielzahl von Farbstoffen und/oder in Kombination mit anderen Farbstoffen, Modifikatoren oder Adjuvantien eingesetzt werden. Weil gewisse dieser Farbstoffe eine relativ niedrige Löslichkeit in den Flüssigkristallen aufweisen, werden diese nicht als solche in den-Flüssig.-

krj y taJ 1-ΛηϋίΊ you <.· I iu|etu ι ·. ι , jedoch a i nd die L-'arbatoI te als Additive in Verbindung mit anderen farbstoffen zur Verbesserung der Farbe von beispielsweise schwarzen, grünen und blauen Anzeigen brauchbar. Die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung werden daher mit Flussig-. kristail-Wirtsmaterialien, die dem Fachmann wohlbekannt sind, zur Verbesserung der Farbe und der Flüssigkristall-Zubereitung für eine Verwendung in einer Flüssigkristall-Anzeige eingesetzt. Wenn die erf in düngt· gemäß en Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis mit einem Flüssjgkristall-Wirt eingesetzt werden, werden sie GastfarbstoJ fe genannt, und sie sind in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial gelöst, d.h. der Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis ist in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial löslich. Viele der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, benötigen eine milde Wärme, beispielsweise oberhalb Umgebungstemperatur bis etwa 1.10⁰C, um ihre Auflösung in dem Flüssigkristall-Wirt v.xl fördern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist e:; nicht entscheidend, wie viel des Farbstoffes in dem Wirt-FLÜssigkristall zugegen ist, so lange nur der.Farbstoff darin löslich ist. In bevorzugten Ausführungsformen sind etwa 0,05 Gewichtsprozent bis etwa 1,0 Gewichtsprozent, und besonders bevorzugt etwa 0,1 Gewichtsprozent bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Flüssigkristall-Wi.rtsmaterials," des Farbstoffs dieser Erfindung, oder Mischungen von Farbstoffen dieser Erfindung in dem Wirt-FlüssLgkristall vorhanden. Ein auf diesem Gebiete tätiger Fachmann kann die Menge an Farbstoff auf Anthraehinon-Basis mit zumindest einer fünfgliedrigen, N-substituierten Dicarboximid-Struktur an dem Anthrachinon-Molekül nach Wunsch einstallen und kann die Maximallöslichkeit des Farbstoffes und/oder die für eine

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3U1? j:?

maximale Absorption bei den Wellenlängen über 650 nm bestimmen. Die obere Gronze der Menge an Farbstoff variiert mit der Löslichkeit des besonderen Farbstoffs in dem Wirt-Flüssigkristall. Die J4enge an dichroitischem Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basi.3 der vorliegenden Erfindung in dem Flüssigkristall-WirtS:aaterial ist diejenige Menge bis zu der Grenze der maxima Len Löslichkeit in dem Wirt des Farbstoffs auf Anthrachinon-3asis, welche erforderlich ist, um den Wirt-Flüssigkriställ zu färben, nuancieren oder schattieren, welche erforderlich ist, zu der blauen Farbe des Flüssigkristall-Wirtsmatarials beizutragen, oder welche erforderlieh ist, zu der Farbe einer Mischung von Farbstoffen, die in dem 'Flüssigkristall-Wirtmaterial verwendet werden, beizutragen, z.B. bei ier Verwendung des blauen Farbstoffs oder der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung mit Farbstoffen anderer Farben zur Verbesserung der schwarzen, blauen, grünen oder einer anderen Farbe von Gastfarbstoffen in dem Wirt-Flüssigkristall.

Die dichroiLischeu Gastfarbstoffe auf Anthrachinon-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders brauchbar in schwarzen Flüssigkristall-Anzeigen, weil verbesserte schwarze Flüssigkristall-Materialien durch Mischen von dichroitischen Farbstoffen verschiedenartiger Farben in richtigen Verhältnissen erhalten werden können, um ein Material zu erzielen, welches Strahlung im Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm absorbiert, und es verbessern die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung die Absorption in dem 6 50 bis 700 ntn-Bereich (dem roten Bereich) derartiger Farbstoffe-Mischungen wesentlich» So werden gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise verbesserte schwarze, grüne und bleue dichroitische Flüssigkristall-Anzeigen erhalten, indem nan ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial vor-

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sieht und damit dichroitische Farbstoffe von verschiedenartigen Farben in geeigneten Verhältnissen mischt, um ein Material zu erzielen, welches Strahlung im gesamten, oder in einem Teil des Spektralbereiches vcn etwa 400 bis 700 nm absorbiert, wobei die dichroitischen iarbstoffe von verschie denartigen Farben einen Farbstoff der nachfolgenden allgemeinen Formel

einschließen, worin die Reste X, X , Y, Y , Z und Z die gleiche Bedeutung wie oben besitzen, und worin zumindest einer der Reste X und X ein mit dem Benzolring in den seitlichen Stellungen 2 und 3 und/oder 6 und 7 der seitlichen Benzolringe in dem Anthrachinon-Molekül verbundener fünfgliedriger Ring ist, wobei der fünfgliedrige Ring die nachfolgende Struktur

besitzt, in welcher R die gleiche Bedeutung wie oben hat. Die geeigneten Verhältnisse von verschiedenartigen Farbstoffen können leicht von einem auf diesem Gebiete tätigen Fachmann bestimmt werden. Beispiele von geeigneten Verhält-

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nissen von verschiedenartigen Farbstoffen zur Formierur.-, verschiedenartiger Farben werden weiter unten gezeigt, wobei die Beispiele 1, 3, 4 und 8 verschiedenartige Farbstoffe in den angegebenen Verhältnissen zur Herstellung von schwarzgefärbten Zubereitungen erläutern; das Beispiel 5 verschiedenartige Farbstoffe in angegebenen Verhältnissen zur Hersteilung einer blaugefärbten Zubereitung erläutert; das Beispiel 6 verschiedenartige Farbstoffe in angegebenen Verhältnissen zur Herstellung einer violettgefärbten Zubereitung erläutert; und das Beispiel 7 verschiedenartige Farb stoffe in angegebenen Verhältnissen zur Herstellung einer grüngefärbten Zubereitung erläutert..

Die geeignete Mischung von dichroitisehen Farbstoffen von verschiedenartigen Farben in geeigneten Verhältnissen zur Erzielung eines Materials, welches Strahlung in dem Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm absorbiert, und das sich einem Aussehen von im wesentlichen schwarzer Färbung nähert, liegt innerhalb des Erfahrungsbereiches eines auf diesem Gebiete tätigen Fachmanns, und die Verbesserung der vorliegenden Erfindung ist auf die Verwendung von einem oder mehreren der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis abgestellt, welche die angegebene fünfgliedrige, N-substituierte Dicarboximid-Ringstruktur zur Verbesserung der "Schwärze" der dichroitischen Farbstoff-Mischung in einer Flüssigkristall-Anzeige, die sich aus verschiedenartigen Färbungen ableitet, aufweisen. Die grünliche Farbe von grünen Farbstoffen und die bläuliche Farbe von blauen Farbstoffen, und dergleichen, werden ebenfalls durch die Verwendung der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung in einem Flüssigkristall verbessert. Wenn etwa 0,5 bis etwa 1,0 oder mehr Gewichtsprozent an blauen Farbstoffen auf Anthrachinon-Basis gemäß der Erfindung mit etwa 0,5 bis etwa 1,0 oder mehr

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fco

Gewichtsprozent eines anderen dichroitischen Farbstoffes oder dichroitiseher Farbstoffe eingesetzt werden, sind die Färbungen der Flüssigkristall-Anzeigen in einem Biphenyl-Flüss.igkristall wesentlich verbessert, und es werden in Abhängigkeit von den relativen Mengen der eingesetzten Farb-.stoffe Anzeigen von verschiedenen Schattierungen und Färbungen von Grün, Blau und Schwarz, einschließend. Grünlichschwarz, Blauschwarz, Grauschwarz und Grünlichblau, erhalten, und es liegt wenig oder keine rötliche Nuancierung oder Färbung in derartigen Anzeigen vor. Die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung, die in derartigen Mischungen eingesetzt werden, haben im wesentlichen hohe Ordnungsparameter (S), gewöhnlich zumindest über O_r6O, um zufriedenstellende Helligkeit und Kontrastverhältnis sicherzustellen. Wie oben angegeben, werden Ordnungsparameter von grosser als 0,60 in Flüssigkristall-Zubereitungen nicht häufig erreicht, wenn Farbstoffe darin gelöst sind, die maximale Absorptionspeaks von über 650 nm besitzen.

Es kann ein beliebiges Flüssigkristall-Wirtsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In denjenigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das dichroitische Farbstoff-Material auf Anthrachinon-Basis mit zumindest einer fünfgliedrigen, N-substltuierten Dicarboximid-Ringstruktür als Gastfarbstoff in einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial eingesetzt wird, ist es nicht entscheidend, welche der vielen wohlbekannten Flüssigkristall-Materialien oder Kombinationen derselben verwendet werden können, so lange nur die Farbstoff-Materialien auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial löslich sind, und so lange der Farbstoff oder die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basiß der vorliegenden Erfindung damit verträglich sind oder keine nachteilige Wirkung

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to

auf das Flüssigkristall-Wirtsmaterial ausüben. In bevorzugten Flüssigkristall-Zubereitungen der vorliegenden Erfindung ist das FlUssigkristall-Wirtsmaterial ein nematischer Flüssigkristall von positiver oder negativer dielektrischer Anisotropie, ein cholesterischer Flüssigkristall von positiver oder negativer dielektrischer Anisotropie und Mischungen davon, d.h. Mischungen aus nematischen Flüssigkristallen und cholesterischen Flüssigkristallen, modifiziert mit anderen optisch aktiven Verbindungen.

Es kann ein herkömmliches Flüssigkristall-Wirtsmaterial zusammen mit den Farbstoffen auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Flüssigkristall-Wirte können von einem auf diesem Gebiete tätigen Fachmann in Abhängigkeit von dem anzuwendenden elektrooptischen Effekt ausgewählt werden. Nematische Flüssigkristalle umfassen die Biphenyl-Flüssigkristalle, wie E7 und E8 von der Firma BDH, Ltd., Phenylcyclohexane und Azoxy-Mischungen, verfügbar von der Firma E. Merck Co., Alkoxybenzylidenanile, wie solche der nachfolgenden Strukturformel

O-J/ \*—CH=KH-V 7—C=N

in welcher OR ein Alkoxyrest, vorzugsweise mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder ein Acyloxyrest mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen ist, p-Anisyliden-p'-n-butylanilin, p-Anisyliden-p¹-aminophenylbutyrat, p-(p¹-Methoxyphenylazoxy)-butylbenzol, p-(p'-Äthoxyphenylazo)-phenylheptanoat, p-n-Hexylbenzoe~ säure-p'-n-hexyloxyphenylester, und andere Flüssigkristall-Materialien, wie beispielsweise die in der US-PS 3 984 344 offenbarten Ester, p-n-Hexylbenzyliden-p'-aminobenzonitril, p-Capryloxybenzyliden-p'-aininobenzonitril, p-Cyanophenyl-p¹ -

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n-heptylbenzoat, p-Cyanobenzylidin-p¹-n-butoxyanilin, p-Cyanobenzyliden-p¹-amino-phenylvalerat, p-Azoxyanisol, Butyl-p-(p¹-äthoxyphenoxy-carbonyl)-phenylcarbonat, p-(p¹-Äthoxyphenylazo)-phenylheptanoat, und dergleichen. Eine andere Klasse von Flüssigkristall-Materialien haben die nachstehende allgemeine Formel

in welcher R eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist und der Index m den Wert O oder 1 besitzt, wobei zumindest eine der Verbindungen Cyanobiphenyl ist, worin der Index m den Wert O hat. Ganz allgemein fallen nematische Flüssigkristalle in die Klasse von chemischen Verbindungen der allgemeinen Formel

in welcher X eine Azomethin-Bindung der Klasse der. Schiff'sehen Base, X ein Ester, Vinylen, Acetylen, Azo oder Azoxy, oder X nur eine einfache Bindung ist, welche die zwei Benzolringe verbindet; und A und B sind CH (Alkylgruppe); ^Cn^H2n+1° (^Alkoxv9^ruPP^e)Ί oder C_nH_2n+1COO (Estergruppe). Cholesterische Flüssigkristalle können reine Verbindungen, wie Derivate von Cholesterin, oder nichtcholesterische Materialien sein. Diese sind durch optische Aktivität gekennzeichnet, die durch die Abwesenheit einer molekularen Symmetrie bedingt ist. ·

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Beispiele von spezifischen kommerziellen nematischen Flüssigkristallen umfassen E-7 von der Firma BDH Chemicals, in welchem die chemische Struktur vom Biphenyl-Typ, und der Temperatur-Bereich -10° bis 6O⁰C mit einer dielektrischen Anisotropie von 11 ist; E-8 von der Firma BDH Chemicals mit einer chemischen Grundstruktur des Biphenyl-Typs mit einem Temperatur-Bereich von etwa -10° bis 7O°C mit einer dielektrischen Anisotropie von 13; Licristal 1132 von der Firma E. Merck vom Phenylcyclohexan-Typ mit einem Temperatur-Bereich von -6° bis 70⁰C mit einer dielektrischen Anisotropie von 10; Licristal 1221 von der Firma E. Merck vom Phenylcyclohexan-Typ mit einem Temperatur-Bereich von -10° bis 90°C mit einer dielektrischen Anisotropie von 8; ROTN-103 von der Firma Hoffmann-La Roche vom Ester-Typ mit einem Temperatur-Bereich von. etwa -10° bis 8O⁰C mit einer dielektrischen Anisotropie von 26; ROTN-200 von der Firma HOffmann-La Roche vom Typ der Schiff sehen Base mit einem Temperatur-Bereich von etwa -15° bis 65°C mit einer dielektrischen Anisotropie von 18; und ROTN-404 von der Firma Hoffmann-La Roche vom Biphenyl-pyrimidin-Typ mit einem Temperatur-Bereich von etwa -10° bis 105°C und einer dielektrischen Anisotropie von 21.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung, und es sei darauf hingewiesen, daß sie lediglich beispielhaft sind und die vorliegende Erfindung in keiner Weise beschränken sollen.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Verwendung der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis in zwei Typen von Flüssigkristall-Anzeigen mit zwei verschiedenen Flüssigkristall-Wirten. In einem Typ von Flüssigkristall-Anzeige, wie sie zur Demonstration der vorliegenden Erfindung verwendet wird,

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war der Flüssigkristall-Wirt ein cholesterischer Flüssigkristall. In dem anderen Typ von Flüssigkristall-Anzeige waren die Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis in einem nematischen Flüssigkristall gelöst. In beiden Fällen wurde die erhaltene cholesterische oder nematische Flüssigkristall-Zubereitung sandwichartig zwischen leitende Glasplatten in Versuchszellen angeordnet, deren Oberflächen in Kontakt mit der Lösung waren, wobei die Oberflächen vorher einseitig gerieben worden waren. Die Versuchszellen sind herkömmliche Flüssigkristall-Zellen mit einem Abstand von etwa 18 iim (18 Mikron) zwischen den Platten und einem außerhalb der Zelle befindlichen Polarisator. Die Grenzbedingung innerhalb der Zelle ist homogen. Bei Belichtung-schaltet die Anzeige von einer besonderen Farbe, beispielsweise von Grün, Blau oder Schwarz, in Abwesenheit einer angelegten Spannung nach im wesentlichen Farblos in Gegenwart einer Spannung um.

Beispiel 1

Eine schwarze Zubereitung wurde durch Mischen von 2,85 g eines Flüssigkristalls vom Biphenyl-pyrimidin-Typ mit einem Temperatur-Bereich von etwa -10° bis 1O5°C (ROTN-404 von der Firma Hoffmann-La Roche Company), 0,15 g eines optisch aktiven chiralen Dotiermittels (CB-15), 0,0025 g eines hlauen Farbstoffes', nämlich 4,4·-Bis (4-N-äthylaminonaphthylazo)-azobenzol, O,01 g eines blauen Farbstoffes, nämlich 4,4'-Bis[2,5-dimethyl-4-(4-äthylaminonaphthylazo)-phenylazo]-azobenzol, 0,025 g eines blauen Farbstoffes, nämlich-4,4'-Bis(4-äthylaminonaphthylazo)^-methyl-S-methoxyazobenzol, 0,0025 g eines gelben Farbstoffes, nämlich 4,4'-Bis(4-N,N-diäthylaminobenzalamino)-azobenzol, 0,0075 g eines gelben Farbstoffes, nämlich 4,4'-Bis(4-N,N-dimethylaminobenzalamino)-azobenzol, und 0,0025 g eines Farbstoffes auf Anthrachi-

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non-Basis mit einem fünfgliedrigen N-substituierten Dic^rboximid-Ring, hergestellt. CB-15 ist 4-Cyano-4'-(2-methyl)-butylbiphenyl der nachfolgenden Formel

CH-,—CH „—CH—CH₀
CH₃

Der in diesem Beispiel eingesetzte Farbstoff auf Anthrachinon-Basis war 1,4-Diamino-N-(3-methoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid der nachfolgenden Formel

N—CH₂-CH-CH₂-O-CH₃

der unter dem Handelsnamen Genacron "Brilliant Blue 8G über die Firma BASF-Wyandotte kommerziell verfügbar ist.

Die mit den oben angegebenen Farbstoffen hergestellte Zubereitung wurde in eine herkömmliche Flüssigkristall-Versuchszelle wie oben beschrieben placiert, die einen Abstand zwischen den Platten von etwa 18 ym (18 Mikron) hatte. In Abwesenheit einer Spannung war die Farbe der Anzeige Neutral-Schwarz. Wenn man eine Spannung von etwa 15 Volt an die Ver~ suchszelle anlegte, änderte sich das neutrale schwarze Material nach im wesentlichen Farblos.

Der Ordnungsparameter von 1,4-Diamino-N-(3-methoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid wurde in dem oben beschriebenen und über die Firma BDH Chemicals Company kommerziell

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verfügbaren Flüssigkristall Ε-7 gemessen und zu 0,66 bestimmt. Der Ordnungsparameter des gleichen Farbstoffes war in dem oben beschriebenen und über die Firma Hoffmann-La Roche verfügbaren Flüssigkristall ROTN-404 O₇71. Der maximale Absorptionspeak war bei 675 nm sowohl in E-7 und ROTN-404.

Beispiel 2

Es wurde eine Formulierung wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch ohne den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis. Wenn man die Zubereitung bei Beleuchtung mit einer Glühlampe oder im Tageslicht beobachtete, hatte sie einen rötlichen Farbton.

Beispiel 3

Ein blauer-Farbstoff auf Anthrachinon-Basis, nämlich 1,4-Diamino-N-isopropyl-^^-anthrachinon-dicarboximid der nachfolgenden Formel

wurde nach dem in Beispiel 6 der US-PS 2 628 963 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Es· wurde eine mit· der Formulierung in Beispiel 1 identische Formulierung hergestellt, mit der Ausnahme, daß dieser blaue Farbstoff anstelle des in Beispiel 1 verwendeten 1,4-Diamino-N-(3-methoxypropyl)-2,S-anthrachinon-dicarboximid-Farbstoffs eingesetzt wurde. Es wurden im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erzielt, wenn der blaue Farbstoff dieses Beispiels

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anstelle des Farbstoffs von Beispiel 1 eingesetzt wurctu. Es lag ein guter Dichroismus im Flüssigkristall E-? mit dem blauen Farbstoff dieses Beispiels vor, jedoch wurde auch bemerkt, daß der blaue Farbstoff dieses Beispiels in der Flüssigkristall-Formulierung eine schlechte Löslichkeit hatte. Der Ordnuntjsparaineter des Farbstoffes dieses Beispiels wurde in der Flüssigkristall-Mischung E-7 und in der Flüssigkristall-Mischung ROTN-404 auf einen Wert zwischen etwa 0,60 und 0,65 berechnet, und die Absorptionspeaks lagen bei 675 nm.

Beispiel 4 ' ·

Gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren wurde unter Verwendung von a-Methylbenzylalkohol anstelle des Isopropylalkohols von Beispiel 3 ein anderer Farbstoff, nämlich 1,4-Diamino-N-(a-methylbenzyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid der nachfolgenden Formel

hergestellt. Dieser Farbstoff auf Anthrachinon-Basis wurde anstelle des Farbstoffs auf Anthrachinon-Basis in Beispiel 1 eingesetzt, und im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten.

Der Ordnungsparameter des blauen Farbstoffes dieser Erfindung wurde auf zwischen etwa 0,60 und 0,65 berechnet, und die Absorptionspeaks lagen bei etwa 675 nm. Obwohl eine beschränkte Löslichkeit des Farbstoffes dieses Beispiels

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in der Flüssigkristall-L-'oriuulierung von Beispiel 1 vorlag, wurde eine oestimmte Verbesserung in der Farbe der Formulierung erzielt, wenn der Farbstoff verwendet wurde.

Beispiel 5

Es wurden durch Mischen von 2,85 g ROTN-404, 0,15 g CB-15, 0,015 g des Purpurfarbstoffes 4,4'-Bis(N,N-diäthylamino~ 2-methylphenylazo)-azobenzol und 0,0045 g des in Beispiel 1 eingesetzten Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis blaue Flüssigkristall-Zubereitungen hergestellt. Die Formulierung wurde in eine herkömmliche Üntersuchungszelle placiert, und die Farbe der Flüssigkristall-Zubereitung war in Abwesenheit einer Spannung blau. Wenn eine Spannung von etwa 15 Volt angelegt wurde, wurde die Flüssigkristall-Zubereitung im wesentlichen farblos. Wenn man den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis aus der Formulierung wegließ, hatte die Anzeige eine purpurrote Farbe, die weniger gefällig war als die mit dem blauen Farbstoff erhaltene blaue Farbe.

Es wurden im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erzielt, wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 durch den Farbstoff .auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 3 ersetzt wurde, und wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis durch den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 4 ersetzt wurde.

Beispiel 6

Es wurde, wie in den vorhergehenden Beispielen eine cholesterische Flüssigkristall-Zubereitung von violetter Farbe hergestellt, indem man 1 g ROTN-404> 0,05 g CB-15, 0,05 g eines orangeroten Farbstoffes, nämlich 4-(4-Dimethylaminophenylazo)-azobenzol, hergestellt von der Firma BDH Chemicals Company, und 0,005 g des Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis,

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wie er in Beispiel 1 verwendet worden war, mischte. D: t_ · violettgefärbte Formulierung wurde im wesentlichen farblos, wenn ein elektrisches Feld an eine herkömmliche Versuchszelle angelegt wurde, welche die Formulierung dieses Beispiels enthielt. Wenn man den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis wegließ, wurde die Farbe der Formulierung orangerot, wenn ein elektrisches Feld an die Zelle, welche die Zubereitung enthielt, angelegt wurde.

Im wesentlichen ähnliche.Ergebnisse wurden erhalten, wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 3 den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 ersetzte, und wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 4 den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 ersetzte

Beispiel 7

Es wurde eine cholesterische Flüssigkristall-Zubereitung von grüner Farbe hergestellt, indem man 1,0 g ROTN-404 (oben beschrieben), 0,05 g CB-15, 0,005 g des gelben Farbstoffes 4,4'-Bis(4-N,N-dimethylaminobenzalamino)-azobenzol und 0,005 g des Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 mischte. Wenn man an die grüne Formulierung dieses Beispiels eine Spannung von etwa 15 Volt anlegt, wurde die grüne Formulierung im wesentlichen farblos. Wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis dieses Beispiels durch einen der blauen Farbstoffe in Beispiel 1, wie beispielsweise den blauen Farbstoff 4,4'-Bis(4-N-äthylaminonaphthylazo)-azobenzol ersetzt wurde, lieferte die Formulierung eine nicht zufriedenstellende grüne Farbe.

Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 durch den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 3 in der

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so

Formulierung dieses Beispiels ersetzt wurde, und wenn der Farbstoff von Beispiel 1 durch den Farbstoff von Beispiel 4 in der Formulierung dieses Beispiels ersetzt wurde.

Beispiel 8

Dieses "Beispiel zeigt die Verwendung der Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung in einem nematischen Flüssigkristall-Wirt. Eine schwarze' Flüssigkristall-Zubereitung wurde durch Mischen von 10 g Phenylcyclohexan-nematischem Flüssigkristall, kommerziell als Licristal 1291 über die Firma E. Merck Company verfügbar, 0,01 g des blauen Farbstoffes 4,4'-Bis(4-N-äthylaminonaphthylazo)-azobenzol, 0,038 g des blauen Farbstoffes 4_/4'-Bis[2,5-dimethyl-4-(4-äthylaminonaphthylazo)-phenylazo]-azobenzol, 0,008 g des gelben Farbstoffes 4,4'-Bis(4-N,N-diäthylaminobenzalamino)-azobenzol, 0,03 g des gelben Farbstoffes 4,4' -Bis (4-N,N-dimethylamir>obenzalamino) -azobenzol und 0,01 g des Farbstoffes auf Zoithrachinon-Basis von Beispiel 1, hergestellt. Die Formulierung wurde in eine herkömmliche Untersuchungszelle mxt einem Abstand von 18 μπι (18 Mikron) zwischen den Glasplatten placiert, wobei die inneren Oberflächen derselben zur steuerung der Ausrichtung des Flüssigkristalls einseitig gerichtet gerieben wurden, um die Ausrichtung der Flüssigkristalle zu steuern. An der Zelle wurde ein einziger Polarisator angebracht. Die erhaltene schwarze Anzeige wechselte im wesentlichen nach farblos, wenn eine Spannung von etwa 1¹S Volt daran angelegt wurde. Wenn man den Farbstoff auf Anthrachinon-Basis aus der Formulierung wegließ, hatte die schwarze Farbe der Formulierung eine rötliche Färbung, wenn sie im Tageslicht oder im Glühlampenlicht betrachtet wurde.

Wesentlich ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn man den

- /40 -

SI

Farbstoff auf Anthrachinon-Basis des Beispiels 3 anstelle des Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 in der Formulierung dieses Beispiels verwendete. Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Farbstoff auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 4 anstelle des Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis von Beispiel 1 in diesem Beispiel eingesetzt wurde.

Beispiel 9

Es wurden für die Untersuchung andere blaue Farbstoffe mit. einer fünfgliedri<fen N-substituierten Dicarboximid-Ringstruktur, verbunden mit dem Anthrachinon-Molekül in der 2- und 3-Stellung de: nachfolgenden allgemeinen' Formel

hergestellt. Die Farbstoffe wurden nach den in der US-PS 2 628 963 beschriebenen Verfahren hergestellt. R und das Amin, aus welchem R in der Reaktionsmischung abgeleitet · wird, das heißt das entsprechende Amin, werden in der nachfolgenden Tabelle zusammen mit den gesammelten und beobachteten Daten von 3edem der blauen Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis gezeigt.

- /41 -

5*

Tabelle

Farbstoff- Nr-.	R	Entsprechendes Amin	Beobachtete Daten
1 2 3 4 5 6 7	Cyclohexyl ~CH«~CH-~C/-Hr "C8H17 "C6H13 O Il -CgH5-O-C-CgH5 -CgH5-O-C6H13	Cyclohexylamin 1-Phenyl-2-ami- noäthan n-Octylamin p-Aminophenol n-Hexylamin p-Aminophenyl- benzoat p-Hexyloxy- anilin	S = 0,73 in Licristal 1291 S = 0,73 in ROTN-404 S = 0,64 in ROTN-404 S = 0,54 in E-7 - S = 0,69 in Licristal 1291 S = 0,66 in Licristal 1291 S =0,77 in ROTN-404 \nax = 6 82 nm S = 0,74 in Licristal 1291 \nax = 684 nm

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden schwarze und gefärbte dichroitische Flüssigkristall-Anzeigen mit verbesserter Absorption im 600 bis 700 nm-Bereich hergestellt und sie zeigten ein überlegenes Farbgleichgewicht im Tageslicht und bei Beleuchtung mit Glühlampenlicht gegenüber den Farbstoffen des Standes der Technik. Es wurden schwarze Flüssigkristall-

- /42 -

? «ο «.«.„„„„

3141209·

Anzeigen, blaue FJ üssigkristall-Anzeigen, grüne I.·'I Uasi gkristall-Anzeigen und andere Farben von Flüssiykristall-Anzeigen mit den Farbstoffen auf Anthrachinon-Basis der vorliegenden Erfindung hergestellt, bei denen eine fünfgliedrige N-substituierte Dicarboximid-Ringstruktur mit den Stellungen der seitlichen Kohlenstoffatome des Seitenrings oder der Seitenringe des Anthrachinon-Moleküls zur Verbesserung der Farbe der Anzeige verbunden ist. Schwarze und blaue Anzeigen wurden ohne die üblichen rötlichen Tönungen hergestellt. Grüne Anzeigen wurden mit einem gefälligeren Aussehen hergestellt. Violettgefärbte Flüssigkristall-Anzeigen wurden hurgestellt, ohne die üblichen orangeroten Tönungen.

Obwohl andere Modifikationen der Erfindung und Variationen derselben, die innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, nicht beschrieben wurden, sollen derartige Modifikationen jedoch von der Erfindung gemäß dem Umfang der begleitenden Ansprüche mitumfaßt werden.

Claims (25)

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Patentansprüche

1. Flüssigkristall-Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie
ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial, und einen Anthrachinon-Gastfarbstoff, der eine, durch die Carbony!gruppen des Dicarboximids mit den zwei äußeren Kohlen stoffatomen von zumindest einem seitlichen Benzolring des Anthrachinon-Farbstoffes verbundene, fünfgliedrige, N-substituierte Dicarboximid-Ringstruktur aufweist, enthält.

2. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff das N-substituierte 2,3-Anthrachinondicarboximid ist.

3. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß irgendeines der ersetzbaren Wasserstoffatome an den seitlichen Benzolringen des Anthrachinon-Farbstoffes, der eine, mit den zwei äußeren Kohlenstoffatomen von zumindest einem seitlichen Benzolring des Anthrachinon-Farbstoffes verbundene, fünfgliedrige, N-substituierte Dicarboximid-Ringstruktur aufweist, mit einem Substituenten substituiert ist, der- kein Wasserstoff ist.

4. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent, der kein Wasserstoff ist, aus der Gruppe bestehend aus Amino, Monoalky1amino, Dialkylamino, Cyano, Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, halogeniertem Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Alkylcarbonyloxy, Alkoxy, Alkoxycarbonyloxy, Nitro, Halogen, Hydroxy, und Kombinationen, davon, ausgewählt ist.

5. Flüssigkristall-Zubereitung nach einem der Ansprüche

1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der N-substituierte Ring mit einem Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-alky1, geradkettigem oder verzweigtkettigem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Alkylaryl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl, substituiertem geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Benzyl, substituiertem Phenyl, substituiertem Benzyl und substituiertem Alkylaryl, worin das substituierte Phenyl, das substituierte Benzyl und das substituierte Alkylaryl mit Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen" substituiert sein kann, Arylamino und Estergruppen ^_ der nachfolgenden allgemeinen Formeln

0 0

--0-X-R¹ und -J-O-R¹ '

worin R aus der Gruppe bestehend aus Aryl, substituiertem Aryl, Alkyl und substituiertem Alkyl ausgewählt ist, wobei das Alkyl 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome besitzt, substituiert ist.

6. Flüssigkristall-Zubereitung, dadurch g e -

41309

kennzeichnet, daß sie

ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial, und einen, in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial gelösten Anthrachinon-Gastfarbstoff

enthält, wobei der Anthrachinon-Farbstoff die nachfolgende allgemeine Formel

besitzt, worin zumindest einer der Reste X und X ein mit dem Benzolring in den Seitenstellungen 2 und 3 und 6 und 7 der seitlichen Benzolringe in dem Anthrachinonmolekül verbundener fünfgliedriger Ring ist, welcher die nachfolgende Struktur

N—R-

aufweist, worin R aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-alkyl, geradkettigem oder verzweigtkettigem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und Halogen-, Amino-, Cyano- und Nitro-' derivaten davon, Phenyl, substituiertem Phenyl, Benzyl und substituiertem Benzyl, wobei das substituierte Phenyl und das substituierte Benzyl durch Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alkylamino, Dialky!amino, Alkyl mit 1 bis

etwa 10 Kohlenstoffatomen, Arylamino, und einer Estergruppierung der nachfolgenden allgemeinen Formeln

Il

Il

in welchen R Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl bedeuten kann, ausgewählt ist, und worin die Reste Y, Y , Z und Z einen der nachfolgenden Substituenten, nämlich Wasserstoff, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Nitro, Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen,
substituiertes Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen,
Halogen, Cyano und Hydroxy, bedeuten.

7. Flüssigkristall-Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie
ein Flüssigkristall-Wirtsmaterial, und
zumindest einen, in dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial
gelösten Anthrachinon-Gastfarbstoff der nachfolgenden allgemeinen Formel

NH,

N—R

enthält, in welcher R aus der Gruppe bestehend aus
(a) Alkoxyalkyl,

— /5 —

1 Γ"" 1 \ I'':"': 1 3 1 4 1 3Oβ

(b) geradkettigem Alkyl und substituiertem Alkyl mit "i bis etwa 10 Kohlenstoffatomen,

(c) verzweigtkettigem Alkyl und substituiertem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen,

(d) Phenyl,

(e) Benzyl,

(f) substituiertem Phenyl der nachfolgenden allgemeinen Formel

(g) substituiertem Benzyl der nachfolgenden allgemeinen Formel

2
worin R in der para-Stellung steht und Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alky!amino, Dialky!amino, Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Arylamino oder eine Estergruppe der nachfolgenden allgemeinen Formeln

0
--O-JL-R¹ und

sein kann, worin R Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl ist, R Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen bedeutet und der

Index η eine ganze Zahl mit einem Wert von O bis 5 darstellt,
ausgewählt ist.

8. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-(3-methoxypropyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

9. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachi-

"**** non-Farbstoff 1,4-Diamine—N-isopropy 1-2, 3-anthrachinon-

dicarboximid ist. '

10. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-phenyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

11. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-(1-methylbenzyl)-2, 3-anthrachinon-dicarboximid ist.

12. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-cyclohexyl-2,3-anthrachinondicarboximid ist.

13. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthra- . chinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-p-hydroxyphenyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

14. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß. der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-phenylbenzoat-2,3-anthrachinondicarboximid ist.

15. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-(p-hexoxyphenyl)-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

-j. 16. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-hexyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

17. Flüssigkristall-Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anthrachinon-Farbstoff 1,4-Diamino-N-octyl-2,3-anthrachinon-dicarboximid ist.

18. Verfahren zur Verbesserung der Farbe von dichroitischen Farbstoffen zur Verwendung in Flüssigkristall-Anzeigen, dadurch gekennzeichne t, daß man zu einem Flüssigkristall-Wirtsmaterial eine Farbstoffzubereitung, die eine Mischung von dichroitischen Farbstoffen von verschiedenartigen Farben im richtigen Verhältnis aufweist, zur Gewinnung eines Materials, welches Strahlung in zumindest einem Teil des Spektralbereiches von etwa 400 bis 700 nm absorbiert, zugibt, wobei zumindest einer d©r diohroitischen Farbstoffe von verechiedenartiger Färb© ein F&sfbstoff auf Änthrachinon-Basis ist, der eine, durch die Carbonylgruppen des Dicarboximids mit den zwei äußeren Kohlenstoffatomen von zumindest einem seitlichen Benzolring des Anthrachinon-Farb-

Vv _ «■■ ν * ■ β

ν* ■ * ι. - W μ «■ ν« **«

stoffes verbundene, fünfgliedrig*» N-subatituierte Dicarboximid-Ringstruktur aufweist, und den Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis darin auflöst.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man zu dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial .und den dichroitischen Farbstoffen von verschiedenartigen Farben etwa 0,05 bis etwa 1,0 Gewichtsprozent des Farbstoffes auf Anthrachinon-Basis zugibt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 und 19, d a durch gekennzeichnet, daß die Mischung zur Auflösung der dichroitischen Farbstoffe in dem Wirtsmaterial auf etwa 60°C bis etwa 1O5°C erhitzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der dichroitischen Farbstoffe schwarz ist und der Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis die schwarze Farbe der dichroitischen Farbstoffe verbessert.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der dichroitischen Farbstoffe blau ist und der Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis die blaue Farbe der dichroitischen Farbstoffe verbessert.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der dichroitischen Farbstoffe grün ist und der Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis die grüne Farbe der dichroitischen Farbstoffe verbessert.

■*·*<* O ο β

24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial zugegebene und darin aufgelöste Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis zumindest ein Farbstoff der nachstehenden allgemeinen Formel

ist, worin zumindest einer der Reste X und X ein mit dem Benzolring in den Seitenstellungen 2 und 3 und 6 und 7 der seitlichen Benzolringe in dem Anthrachinonmolekül verbundener fünfgliedriger Ring ist, welcher die nachfolgende Struktur

i—R

aufweist, worin R aus der Gruppe bestehend aus Alkoxy-alkyl, geradkettigem oder verzweigtkettigem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und Halogen-, Amino-, Cyano- und Nitroderivaten davon, Phenyl, substituiertem Phenyl, Benzyl und substituiertem Benzyl, wobei das substituierte Phenyl und das substituierte Benzyl durch Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl mit 1· bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Arylamine und einer Estergruppie-

- /10 -

rung der nachfolgenden allgemeinen Formeln

Il

.1

und

Il

—c-

,1

,1

in welchen R¹ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl bedeuten kann, ausgewählt ist, und worin

1 1

die Reste Y, Y , Z und Z einen der nachfolgenden Substituenten, nämlich Wasserstoff, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Nitro, Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, substituiertes Alkyl mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Halogen, Cyano und Hydroxy, bedeuten.

25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch g.ekenn·zeichnet, daß der zu dem Flüssigkristall-Wirtsmaterial zugegebene und darin aufgelöste Gastfarbstoff auf Anthrachinon-Basis zumindest ein Farbstoff der nachstehenden allgemeinen Formel

-R

ist, in welcher R aus der Gruppe bestehend aus

(a) Alkoxyalkyl,

(b) geradkettigem Alkyl pnd substituiertem Alkyl mit 1 ■ bis etwa 10 Kohlenstoffatomen,

(c) verzwexgtkettigem Alkyl und substituiertem Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen,

(d) Phenyl,

- /11 -

a a © -ΐ

141309

(e) Benzyl,

(f) substituiertem Phenyl der nachfolgenden allgemeinen Formel

(g) substituiertem Benzyl der nachfolgenden allgemeinen Formel

worin R in der para-Steilung steht und Halogen, Cyano, Nitro, Alkoxy, Phenol, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Alkyl mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, Arylamino. oder eine Estergruppe der nachfolgenden allgemeinen Formeln

l pi

und

sein kann, worin R Alkyl? substituiertes Alkyl, Aryl oder substituiertes Aryl ist, R³ Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen bedeutet und der Index η eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 5 darstellt,
ausgewählt ist. . . ■