DE3732115A1

DE3732115A1 - Cholesterische fluessigkristallzusammensetzungen mit inverser winkelabhaengigkeit der reflexionsfarben

Info

Publication number: DE3732115A1
Application number: DE19873732115
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl Chem Eberle; Alfred Dipl Phys Dr Miller; Franz Csellich; Franz-Heinrich Dipl Ch Kreuzer
Original assignee: Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Current assignee: Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1989-04-06
Anticipated expiration: 2007-09-25
Also published as: DE3732115C2

Description

Ebene Flächen cholesterischer Flüssigkristalle zeigen mit gegenüber der senkrechten Blickrichtung zunehmendem Beobach tungswinkel eine Verschiebung der Farbe des reflektierten Lichts zu kürzeren Wellenlängen.

D. Makov (Color research and application, Vol II, No. 3, 205-208 (1968)) beschreibt die Änderung der Reflexionsfarbe von cholesterischen Flüssigkristallen durch Unterlegen eines farbigen Untergrundes. Eine Inversion der Winkelabhängigkeit der Reflexionsfarben erzielt er damit nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, cholesterische Flüssigkristallzusammensetzungen bereitzustellen, die mit gegenüber der senkrechten Blickrichtung zunehmendem Beobach tungswinkel eine Verschiebung ihrer Reflexionsfarben nach längeren Wellenlängen erfahren. Solche cholesterischen Flüssigkristallzusammensetzungen können u. a. in der Werbe graphik und der bildenden Kunst eingesetzt werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, daß cholesterische Flüssig kristalle mit Farbstoffen versetzt werden, deren Farbörter in demjenigen Segment der Fläche der reellen Farben gemäß Normfarbtafel liegen, das nicht von der Schar von Geraden durchstrichen wird, welche vom Unbuntpunkt ausgehen, durch die Farbörter des eingesetzten Flüssigkristalls, gemessen bei den Beobachtungswinkeln, für die die oben genannte Beziehung gelten soll (Winkelbereich), hindurchgehen und auf der die Farbörter der reellen Farben umhüllenden Kurve enden, und zwar in solcher Menge, daß auch die Farbörter der so hergestellten Flüssigkristallzusammensetzung, gemessen innerhalb des oben definierten Winkelbereichs, innerhalb des oben definierten Segments liegen.

Vorzugsweise werden die cholesterischen Flüssigkristalle mit einer solchen Menge an Farbstoff versetzt, daß zusätzlich die Beziehung gilt, daß der Unbuntpunkt innerhalb derjenigen Teilfläche der Fläche der Farbörter aller reellen Farben liegt, welche durch zwei Geraden begrenzt ist, wobei die eine durch die Farbörter des eingesetzten Flüssigkristalls gemessen bei maximalem und minimalem Beobachtungswinkel des Winkelbereichs und die andere durch die entsprechenden Farbörter der mit Farbstoff versetzten Flüssigkristall zusammensetzung geht, wobei der so definierten Fläche (I) die durch die obige Definition in Fläche (I) enthaltene Fläche (II) abgerechnet und die in Fläche (I) nicht enthal tene Fläche (III) zugerechnet wird und die Flächen (II) und (III) durch die jeweiligen Kurvenzüge der Farbörter des ein gesetzten Flüssigkristalls und des mit Farbstoff versetzten Flüssigkristallgemischs, gemessen innerhalb des Winkelbe reichs, und die Geraden vom jeweiligen Anfangspunkt bis zum entsprechenden Endpunkt der Kurvenzüge, umschlossen werden.

Die oben verwendeten Begriffe wie Farbort und Unbuntpunkt sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Farbmetrik bekannt und z. B. in DIN 5033 (DIN = Deutsche Industrie-Norm) ausführ lich beschrieben.

Demgemäß wird der Farbort durch die Normfarbwertanteile x und y definiert, die sich aus den Normfarbwerten X, Y und Z durch die Gleichungen

bestimmen lassen. Die Normfarbwerte sind stets positiv. Der Farbort, für den X, Y und Z gleiche Werte annehmen, heißt Weißpunkt oder Mittelpunktsfarbart. Die Farbörter aller reellen Farben sind darstellbar als Punkte innerhalb einer geschlossenen Fläche der Normfarbtafel, deren cartesische Koordinaten die Normfarbwertanteile x und y bilden. Der Weißpunkt befindet sich in der Normfarbtafel bei x=y=0,33 und wird mit "E" bezeichnet. Bei der Farbbewertung von Körperfarben gilt die Farbart des beleuchtenden Lichtes als unbunt. Bei Körperfarben liegt der Unbuntpunkt C (Farbort der vollkommen mattweißen Flächen mit dem Reflexionsgrad 1,00 bei allen Wellenlängen) also nicht im Mittelpunkt, sondern bei der Farbart des beleuchtenden Lichtes. Alle Farbörter gleichen Farbtons von farbigen Körpern liegen auf einer Linie zwischen dem Unbuntpunkt und einem Punkt der die reellen Farbörter begrenzenden Hüllkurve. Sofern der letztgenannte Endpunkt dieser Linie auf dem parabelähnlichen Teil der Hüllkurve liegt, so entspricht jedem Farbort, der auf dieser Linie liegt, eine farbtongleiche Wellenlänge, deren Wert (in Nanometer) an der Hüllkurve angegeben ist. Läge jedoch der Endpunkt auf dem linearen Teil der genannten Hüllkurve (Purpurgerade), so existiert keine farbtongleiche Wellenlänge. In diesem Falle wird zumeist die kompensative Wellenlänge angegeben, d. h. die farbtongleiche Wellenlänge der Farbörter, die auf der Verlängerung der genannten Linie über den Unbuntpunkt hinaus liegen.

Als Ausgangsstoffe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammensetzungen können grundsätzlich alle cholesterischen Flüssigkristalle dienen. Es kann eine Art von cholesterischem Flüssigkristall, es kann aber auch ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Flüssigkristalle eingesetzt werden; es kann ein Farbstoff, es können auch Gemische aus mindestens zwei Farbstoffen eingesetzt werden. Die Farbe des mit dem Flüssigkristall zu vereinigenden Farbstoffs muß aber zumindest teilweise kompensativ zur Reflexionsfarbe des eingesetzten Flüssigkristalls oder Flüssigkristallgemisches sein.

Vorzugsweise ist der Farbort des Farbstoffs bzw. des Farbstoffgemisches vom Beobachtungswinkel unabhängig. Als eingesetzter Flüssigkristall bzw. als eingesetztes Flüssig kristallgemisch sind hier jeweils die nocht nicht mit Farb stoff versetzten Flüssigkristall(gemische)e zu verstehen.

Der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Farbstoff ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Pigment. Der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Farbstoff ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im eingesetzten Flüssigkristall(gemisch) löslich. Vorzugsweise wird kein Gemisch von mehreren cholesterischen Flüssigkristallen sondern ein einzelnder reiner cholesterischer Flüssigkristall im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird eine farbige Folie mit cholesterischem Flüssigkristall beschichtet, wobei für die Farbe und Farbtiefe die oben für den Farbort und die Menge an Farbstoff angegebene Beziehung gelten muß.

Der durch die erfindungsgemäßen Flüssigkristallzusammen setzungen erzielte Effekt, nämlich die bereits geschilderte gegenüber dem reinen Flüssigkristall inverse Winkelabhängig keit ihrer Reflexionsfarben, läßt sich am deutlichsten beob achten, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auf eine stark reflektierende Oberfläche (beispielsweise eine weiße oder hellgraue) aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäßen cholesterischen Flüssigkristallzu sammensetzungen können auf jede Art verarbeitet und verwen det werden, auf die auch bisher cholesterische Flüssig kristalle verarbeitet und verwendet wurden. Sie können beispielsweise gemäß EP-A 60 335 auf Folien aufgebracht werden und im graphischen Gewerbe und der bildenden Kunst eingesetzt werden. Auf transparente Folien aufgebracht, erhält man farbige Filter.

Für die folgenden Beispiele wurde die in Fig. 1 angegebene Meßanordnung benutzt, wobei 1 eine Lampe ist, welche im Winkel α von 45° relativ zum Lot auf die Flüssigkristall oberfläche 2 strahlt. Im Winkel b zur senkrechten Blickrich tung, dem Beobachtungswinkel, ist eine Photozelle 4 angebracht, vor der Farbfilter 3 montiert sind. Die Auswertung der Messungen erfolgte gemäß DIN 5033.

In den folgenden Beispielen bedeuten

β den Beobachtungswinkel (siehe Fig. 1);
λ f die farbtongebende Wellenlänge, oder, falls der Wert mit "*" gekennzeichnet ist, die kompensative Wellenlänge;
x, y die Normfarbwertanteile,
Y den Normfarbwert Y.

Beispiel 1

Eine rote cholesterische flüssigkristalline Substanz gemäß EP-A 60 335 wurde auf schwarzes Papier aufgetragen. Die folgende Tab. 1 zeigt die bei verschiedenen Beobachtungs winkeln ermittelten Werte.

Tab. 1

Die gleiche flüssigkristalline Substanz wurde mit 3 Gew.-% eines blauen Pigments (Handelsname "Sicoplast blau", BASF AG, Verk.-Nr. 2219, x = 0.16; y = 0.12) versetzt.

Die entsprechend ermittelten Werte sind in Tab. 2 zusammengefaßt. (Schichtdicke ca. 10^-5 m auf weißem Papier).

Tab. 2

Die entsprechenden Farborte der Normfarbtabelle sind in Fig. 2 eingezeichnet, wobei die gestrichelte Linie die Farborte der Ausgangssubstanz, die durchgezogene Linie die der erfin dungsgemäß pigmentierten verbindet.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß statt des roten ein grüner Flüssigkristall eingesetzt wurde und statt des blauen Pigments 3 Gew.-% eines roten Pigments (Handelsname "Sicoflush P", BASF Ag, Verk.-Nr. 4120, x = 0.46; y = 0.32). Tab. 3 zeigt die Werte für den reinen Flüssigkristall auf schwarzem Papier, Tab. 4 diejenigen für den pigmentierten Flüssigkristall auf weißem Papier (Schichtdicke ca. 10^-5 m).

Fig. 3 zeigt die entsprechenden Farborte in der Normfarb tafel.

Tab. 3

Tab. 4

Vergleichsversuch

Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß statt des roten Pigments 1 Gew.-% eines gelben Pigments (Hanelsname "Sicoplast gelb", BASF AG, Verk.-Nr. 4121, x = 0.52; y = 0.46) eingesetzt wurde.

Tab. 5 zeigt die Werte für den so pigmentierten Flüssig kristall (Schichtdicke ca. 10^-5 m auf weißem Papier).

Tab. 5

Die Ergebnisse sind auf der Normfarbtafel in Fig. 4 darge stellt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von cholesterischen Flüssigkristallzusammensetzungen, deren Reflexionsfarbe mit gegenüber der senkrechten Blickrichtung zunehmendem Beobachtungswinkel nach längeren Wellenlängen verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß cholesterische Flüssigkristalle mit Farbstoffen versetzt werden, deren Farbörter in demjenigen Segment der Fläche der reellen Farben gemäß Normfarbtafel liegen, das nicht von der Schar von Geraden durchstrichen wird, welche vom Unbuntpunkt ausgehen, durch die Farbörter des eingesetzten Flüssigkristalls, gemessen bei den Beobachtungswinkeln, für die die oben genannte Beziehung gelten soll (Winkelbereich), hindurchgehen und auf der die Farbörter der reellen Farben umhüllenden Kurve enden, und zwar in solcher Menge, daß auch die Farbörter der so hergestellten Flüssigkristallzusammensetzung, gemessen innerhalb des oben definierten Winkelbereichs, innerhalb des oben definierten Segments liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die cholesterischen Flüssigkristalle mit einer solchen Menge an Farbstoff versetzt werden, daß zusätzlich die Beziehung gilt, daß der Unbuntpunkt innerhalb derjenigen Teilfläche der Fläche der Farbörter aller reellen Farben liegt, welche durch zwei Deraden begrenzt ist, wobei die eine durch die Farbörter des eingesetzten Flüssigkristalls gemessen bei maximalem und minimalem Beobachtungswinkel des Winkelbereichs und die andere durch die entsprechenden Farbörter der mit Farbstoff versetzten Flüssigkristallzusammensetzung geht, wobei der so definierten Fläche (I) die durch die obige Definition in Fläche (I) enthaltene Fläche (II) abgerechnet und die in Fläche (I) nicht enthaltene Fläche (III) zugerechnet wird und die Flächen (II) und (III) durch die jeweiligen Kurvenzüge der Farbörter des eingesetzten Flüssigkristalls und des mit Farbstoff versetzten Flüssigkristallgemischs, gemessen innerhalb des Winkelbereichs, und die Geraden vom jweiligen Anfangspunkt bis zum entsprechenden Endpunkt der Kurvenzüge, umschlossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den cholesterischen Flüssigkristallen zu vereinigenden Farbstoffe Pigmente sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die mit den cholesterischen Flüssigkeitskristallen zu vereinigenden Farbstoffe im cholesterischen Flüssigkristall löslich sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die mit den cholesterischen Flüssigkristallen zu vereinigenden Farbstoffe farbige Folien sind, und diese Folien mit den genannten Flüssigkristallen beschichtet werden.

6. Cholesterische Flüssigkristallzusammensetzungen, deren Reflexionsfarben mit gegenüber der senkrechten Blickrichtung zunehmendem Beobachtungswinkel nach längeren Wellenlängen verschoben werden, herstellbar durch die Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.