DE3801798A1

DE3801798A1 - METHOD FOR PRODUCING COLORED LIQUID CRYSTAL DISPLAYS

Info

Publication number: DE3801798A1
Application number: DE19883801798
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Chem Dr Ladwig; Hartwin Dipl Phys Obernik; Bernd Dipl Ing Raunig; Ernst-Adolf Dipl Chem Dr Jauer; Burkhard Dipl Chem Costisella; Arno Dipl Chem Dr Seeboth
Original assignee: VEB WERK fur FERNSEHELEKTRONIK IM VEB KOMBINAT MIKROELEKTRONIK DDR 1160 BERLIN DD; Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Current assignee: VEB WERK fur FERNSEHELEKTRONIK IM VEB KOMBINAT MIKROELEKTRONIK DDR 1160 BERLIN DD; Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1988-09-01
Also published as: GB2201158A; GB2201158B; CH674520A5; GB8803758D0; DD257889A1; JPS63258981A

Abstract

By the coupling of additional substituents to the dichroitic dye molecule (guest) so that they appear in conjugation with the chromophoric group (exerting a mesomeric and/or inductive effect thereby), a bathochromic or hypsochromic effect respectively is achieved. By these means the absorption of the dye can be intentionally shifted towards the maximum of the ???/ lambda curve (which depicts the brightness sensitivity of the eye) and their overlap increased giving rise to enhanced contrast. By the incorporation of the substituents laterally, it is possible for the degree of order of the dye in the LC display to decrease with concomitant increase in LC display contrast.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung farbiger Flüssigkristallanzeigen, nachfolgend LC-Anzeigen, bei denen das orientierende LC-Volumen mit einem dichrotischen Farbstoff dotiert ist. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes wird das LC-Volumen (Host) und der dichrotische Farbstoff (Guest) umorientiert, womit sich eine Farbänderung des Systems ergibt (Guest-Host-Effekt).The invention relates to the production of colored liquid crystal displays, hereinafter LC displays where the orienting LC volume with a dichroic dye is endowed. By applying an electrical field the LC volume (host) and the dichroic dye (Guest) reoriented, which changes the color of the system results (guest-host effect).

Die Herstellung farbiger LC-Anzeigen ist auf zwei generell verschiedenen Wegen möglich.The production of colored LC displays is general on two different ways possible.

1st variant Use of colored polarizers or color films

Die Untersuchungen zur Applikation von polarisierenden bzw. farbigen Schichten sind schwerpunktmäßig auf deren Einsatz in das Zellinnere gerichtet. Hierdurch kann durch geringere Umwelteinflüsse die Lebensdauer verlängert werden, und es besteht die Möglichkeit, multifunktionale Schichten herzustellen.The investigations on the application of polarizing or colored layers are focused on their use directed into the cell interior. This can result in lower Environmental influences extend the lifespan, and it there is the possibility of producing multifunctional layers.

In der DE-Offenlegungsschrift 30 16 396 werden transparente farbige Orientierungsschichten - bzw. Isolationsschichten beschrieben. Farbige orientierende transparente Schichten auf der Basis von Polyamidharzen werden in der DE-Offenlegungsschrift 32 34 110 beschrieben. Hierbei werden Druckfarben bzw. Tinten dem Polymer beigemischt. In der DE-Patentschrift 30 27 571 wird eine Schicht beschrieben, die orientierende und polarisierende Eigenschaften besitzt. Das Auftragen zusätzlicher farbiger Schichten erschwert in jedem Fall die Technologie bei der Herstellung von LC-Anzeigen.In DE-Offenlegungsschrift 30 16 396 transparent colored orientation layers - or insulation layers described. Color orientated transparent layers on the basis of polyamide resins are in DE-Offenlegungsschrift 32 34 110. Here, printing inks or inks mixed with the polymer. In the DE patent 30 27 571 describes a layer, the orienting and has polarizing properties. The application additional colored layers difficult in everyone Case technology in the manufacture of LC displays.

2nd variant Dissolution of pleochrotic dyes in LC mixtures

Hierbei wird unterschieden zwischen der Anwendung des Guest- Host-Effektes (Heilmeier, Appl. Phys. Lett 13, 1968, 91) und dem farbigen nematisch-cholesterinischen Phasenwechsel (White-Taylor-Effekt), siehe DE-Offenlegungsschrift 24 10 557. A distinction is made between the use of the guest Host effects (Heilmeier, Appl. Phys. Lett 13, 1968, 91) and the colored nematic-cholesterol phase change (White Taylor effect), see DE laid-open specification 24 10 557.

Generell ist ein möglichst hoher Ordnungsgrad S des pleochrotischen Farbstoffes zum LC-Volumen, zur Erreichung eines ausreichend hohen Kontrastes H der LC-Anzeige das Ziel wie von H. Saki, T. Uchida, Y. Shibata in Japan Journal of Applied Physics, Part 2, Vol. 24, No 5, 1985 S. 299-301 ausgeführt wird. Trotz der Erreichung hoher Ordnungsgrade S im Bereich 0,7-0,8 sind die Kontraständerungen H in LC- Anzeigen bislang nicht ausreichend. Daher haben sich Guest- Host-Anzeigen international noch nicht durchgesetzt.In general, the highest possible degree of order S is the pleochromatic Dye to the LC volume, to achieve a sufficiently high contrast H of the LC display the target as described by H. Saki, T. Uchida, Y. Shibata in Japan Journal of Applied Physics, Part 2, Vol. 24, No 5, 1985 pp. 299-301 is performed. Despite achieving high levels of order S in the range 0.7-0.8 are the contrast changes H in LC Ads not yet sufficient. Therefore, guest Host ads not yet enforced internationally.

Ziel der Erfindung ist eine farbige Flüssigkristallanzeige mit Guest-Host-Effekt, die einen hohen Kontrastwert (H) besitzt.The aim of the invention is a colored liquid crystal display with guest-host effect, which has a high contrast value (H).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigen Substanzen zu finden, deren Absorptionsbereich zum größten Teil im sichtbaren Bereich liegt (380 nm-780 nm).The invention has for its object in the method substances for the production of liquid crystal displays find their absorption range for the most part in the visible Range is (380 nm-780 nm).

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen dichrotische Farbstoffe, wie Anthrachinone oder Azofarbstoffe, als Guest eingesetzt werden, die funktionelle Gruppen besitzen, die auf die chromophore Gruppe des Farbstoffes einen induktiven oder/und mesomeren Effekt (-I, +I, -M, +M Effekt) ausüben.According to the invention the object is achieved in that Process for the production of liquid crystal displays dichroic Dyes, such as anthraquinones or azo dyes, be used as guests who have functional groups, the one on the chromophore group of the dye inductive and / or mesomeric effect (-I, + I, -M, + M Effect).

Somit wird die Absorption des Farbstoffes bathochrom (langwellig) oder hypsochrom (kurzwellig) verschoben, wodurch die Absorption des Farbstoffes zielgerichtet in der ϑ/(λ)- Kurve hineingeschoben wird. Die Überlappung mit der ϑ/(λ)- Kurve steigt, womit sich der Kontrast erhöht. Die erfindungsgemäß eingesetzten dichrotischen Azofarbstoffe besitzen folgende Struktur:Thus the absorption of the dye is shifted bathochromic (long-wave) or hypsochromic (short-wave), whereby the absorption of the dye is pushed into the ϑ / ( λ ) curve. The overlap with the ϑ / ( λ ) curve increases, which increases the contrast. The dichroic azo dyes used according to the invention have the following structure:

wobei X ein Substituent mit -I oder +I-Effekt und/oder -M oder +M-Effekt und R und R′ organische Reste - vorzugsweise Alkyl-, Alkoxy- oder Arylreste - bedeuten. Solche Substituenten für die einzelnen Effekte sind:where X is a substituent with -I or + I effect and / or -M or + M effect and R and R 'organic radicals - preferably Alkyl, alkoxy or aryl radicals - mean. Such substituents for the individual effects are:

wobei R organofunktionelle Reste darstellen.where R represent organofunctional residues.

Der mit X bezeichnete Substituent kann sich in o, m oder p-Stellung zur chromophoren Gruppe befinden. Durch den Einbau von lateralen Substituenten X an den Ringen (von lateralen Substituenten X) des langgestreckten, stäbchenförmigen dichrotischen Farbstoffmoleküls (IV) The substituent labeled X can be in o, m or p position to the chromophoric group. By incorporating lateral substituents X on the rings (of lateral substituents X) of the elongated, rod-shaped dichroic dye molecule (IV)

wird der Ordnungsgrad S erniedrigt, wie aus den folgenden Formeln zweier Farbstoffe hervorgeht. Als lateraler Substituent wird die CN-Gruppe angelagert.the degree of order S is lowered as from the following Formulas of two dyes emerges. As a lateral substituent the CN group is attached.

Die Erniedrigung des Ordnungsgrades S führt überraschenderweise und entgegengesetzt der in der Literatur vertretenen Meinung siehe H. Seki, T. Uchida, Y. Shibata in Japanes Journal of Applied Physics, Part 1, Vol. 24, No 5, 1985 S. 299-301 jedoch nicht zur Erniedrigung des Kontrastes H, sondern im Gegenteil zur Erhöhung.The lowering of the degree of order S surprisingly leads and contrary to that represented in literature For opinion, see H. Seki, T. Uchida, Y. Shibata in Japanes Journal of Applied Physics, Part 1, Vol. 24, No 5, 1985 Pp. 299-301 but not to lower the contrast H, on the contrary to the increase.

Durch den Einbau des Substituenten X, der mit der chromophoren Gruppe in Mesomerie (oder Induktion) treten kann und somit einen bathochromen bzw. hypsochromen Effekt ausüben kann, wird der Ordnungsgrad S erniedrigt. Der Kontrast H wird jedoch erhöht, wenn der Verschiebungseffekt in Richtung Maximum der Hellempfindlichkeit des Auges erfolgt. Der Kontrast H ist jedoch für die LC-Anzeige der qualitätsbestimmende Parameter.By incorporating the substituent X, which is associated with the chromophoric Group in mesomerism (or induction) can occur and thus exert a bathochromic or hypsochromic effect the degree of order S is reduced. The contrast H is increased, however, when the shift effect in the direction Maximum brightness sensitivity of the eye occurs. However, the contrast H is the determining factor for the LC display Parameter.

Embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will now be described with reference to the drawings are explained. It shows

Fig. 1 Unterschiedliche Transmissionen zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand von Guest-Host-Displays, Fig. 1 Different transmissions between on and off state of guest-host displays,

Fig. 2 Differenzen von z₁ und z₂ und die Überlappungen mit der ϑ/(g)-Kurve. Fig. 2 differences of z ₁ and z ₂ and the overlaps with the ϑ / ( g ) curve.

Die unterschiedlichen Transmissionen zwischen dem eingeschalteten bzw. ausgeschalteten Zustand des Guest-Host-Displays werden durch die beiden Kurven Zustand 1 und Zustand 2 in Fig. 1 beschrieben. The different transmissions between the switched-on or switched-off state of the guest-host display are described by the two curves state 1 and state 2 in FIG. 1.

Die Kontraständerung des Displays (Helleeindruck-Änderung) wird aber nicht nur durch die Differenz der Transmission z₁ und z₂ bestimmt, sondern primär durch deren Überlappung mit der ϑ/(λ)-Kurve.The change in contrast of the display (change in light impression) is not only determined by the difference in transmission z ₁ and z ₂, but primarily by their overlap with the ϑ / ( λ ) curve.

Fig. 1 zeigt, daß die Überlappung (straffierter Flächenbereich) mit der ϑ/(λ)-Kurve - trotz großer Differenz zwischen z₁ und z₂ - gering ist, was zwangsläufig einen niedrigen Kontrast zufolge hat. Fig. 1 shows that the overlap (taut area) with the ϑ / ( λ ) curve - despite the large difference between z ₁ and z ₂ - is small, which inevitably has a low contrast.

In Fig. 2 wird gezeigt, daß bei vergleichsweiser Differenz von z₁ und z₂ die Überlappung mit der ϑ/(λ)-Kurve wesentlich größer ist, was einen erhöhten Kontrast (Helleindruck- Änderung) zufolge hat.In Fig. 2 it is shown that with a comparative difference of z ₁ and z ₂ the overlap with the ϑ / ( λ ) curve is significantly larger, which has an increased contrast (change in light impression).

Zur Belegung der erfindungsgemäßen Lehre wird in eine LC-Anzeige die LC-Mischung SLF 104, eine Mischung aus Biphenylen und Benzoesäureester - dotiert mit je 1% eines dichrotischen Farbstoffes - gefüllt. Der erhaltene Ordnungsgrad S und der Kontrast H der Anzeigen ist in der Tabelle dargestellt.To demonstrate the teaching of the invention is in a LC display the LC mixture SLF 104, a mixture of biphenyls and benzoic acid esters - doped with 1% each dichroic dye - filled. The degree of order obtained S and the contrast H of the displays is in the table shown.

Die Farbstoffe 1-3 besitzen keinen Substituenten X, der mit der chromophoren Gruppe in Konjugation treten kann. Die Farbstoffe 4-6 besitzen Substituenten, die mit chromophoren Gruppen in Konjugation treten können. Der resultierende hypsochrome bzw. bathochrome Effekt bei den Farbstoffen 4-6 erhöht den Kontrast, obwohl S gegenüber den Farbstoffen 1-3 niedriger ist. Das angestrebte Ziel - ein hoher Kontrast der LC-Anzeige - wird erreicht.The dyes 1-3 have no substituent X, the can conjugate with the chromophoric group. The dyes 4-6 have substituents with chromophores Groups can conjugate. The resulting one hypsochromic or bathochromic effect on the dyes 4-6 increases the contrast, although S versus the Dyes 1-3 is lower. The desired goal - one high contrast of the LC display - is achieved.

Claims

1. A process for producing colored liquid crystal displays with a dichroic dye and high contrast, characterized in that the dichroic dye which is added to the LC mixtures has substituents which come into conjugation with the chromophoric group of the dye.

2. The method according to claim 1, characterized in that preferably as substituents in the dye which are conjugated to the chromophoric group: R = organofunctional residues are used.