CH645399A5 - Nematische kristallin-fluessige mischungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nematische kristallin-flüssige Mischungen für elektrooptischen Anordnungen auf der Basis des Guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes, insbesondere zur farbigen Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern.

Es ist bekannt, dass nematische flüssige Kristalle aufgrund ihrer dielektrischen Anisotropie in elektrischen Feldern umorientiert werden können. Bringt man die nematischen flüssigen Kristalle in geeignete Zellen, so können Anordnungen zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern hergestellt werden.

Es gibt derartige optoelektronische Bauelemente mit flüssigen Kristallen, die auf verschiedenen Effekten beruhen.

30 Benutzt man nematische Schichten mit verdrillter Struktur, so benötigt die Anordnung zwei Polarisationsfilter, und es sind schwarz-weisse Zeichenwiedergaben möglich [M. Schadt, W. Helfrich: Applied Physics Letters 18,127 (1971)].

Benutzt man Zellen auf der Basis des Guest-host-Effektes, 35 so wird nur ein Polarisator benötigt, und es ist eine farbige Wiedergabe möglich [G.H. Heilmeier, L.A. Zanoni: Applied Physics Letters 13,91 (1968)]. Beim Guest-host-Effekt muss dem Flüssigkristall ein dichroitischer Farbstoff zugesetzt werden, der mit dem Flüssigkristall gleichzeitig orientiert wird 40 und durch das elektrische Feld zwischen Absorptions- und Durchlässigkeitsstellung hin- und hergeschaltet werden kann. Die bisher bekannten Farbstoffe, meist chemische Verbindungen mit Azogruppen, sind entweder in flüssigen Kristallen kaum löslich oder verändern sich über längere Zeit unter 45 dem Einfluss von sichtbarem und ultraviolettem Licht oder zeigen zu schwach ausgeprägten Dichroismus. Dadurch sind die optoelektronischen Bauelemente nicht über längere Zeit betriebsfähig, weil die Farbstoffe auskristallisieren oder infolge Zersetzung mit zunehmender Betriebsdauer der so erreichbare Farbkontrast abnimmt.

Das Ziel der Erfindung sind nematische kristallinflüssige Mischungen für optoelektronische Anordnungen auf der Basis des Guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von 55 Ziffern, Zeichen und Bildern, die auch bei langen Betriebsdauern kräftige Farbkontraste aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch Mischungen von Farbstoffen, die aufgrund hoher chemischer und thermischer Stabilität sowie eines ausgeprägten Dichrois-60 mus im sichtbaren Spektralgebiet für optoelektronische Bauelemente mit hoher Langzeitstabilität geeignet sind, und nematischen kristallin-flüssigen Matrixsubstanzen.

Es wurde gefunden, dass als nematische kristallinflüssige Mischungen für elektrooptische Anordnungen auf der Basis 65 des Guest-host-Effektes solche verwendet werden können, welche neben den nematischen Matrixsubstanzen als Farbstoffe Derivate des s-Tetrazins entsprechend der allgemeinen Formel

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/A

X- -Y

wobei X = R1-^1P)-, R1

R-

R-

R-

R1^/y, R1

Y = R2-, R2-/Qn

R1 = H-, F-, cl-, Br-, J-, O2N-, NC- HO-, HaN-, C„H2n+INH-, CnH2n+1(CH3)N-, CnH2n+10-, CnH2n+lS-, CnH2n+iC0S-, CnH2n+|COO-, CnH2n+iOOC-, CnH2n + )CO-, CnH2n+|OCOO-

R2 = H-, F-, cl-, Br-, J-, O2N-, nc-, HO-, H2N-, cn H2„ +, N H-, Cn H2n+1 (C H3) N-, Cn H2n +1 -, cn H2n +10-, CnH2n+iS-, CnH2n+|COS-, CnH2n + |COO-, CnH2n+|OOC-, CnH2n+iCO-, CnH2n+iOCOO-,

r3 = h-, f-, cl-, Br-, j-, ch3-, cf3-r4 = h-, f-, cl-, Br-, j-, ch3-, cf3-bedeùten, enthalten.

Die Farbstoffe besitzen eine hohe chemische und thermische Stabilität gegenüber langzeitiger Einstrahlung von sichtbarem oder ultraviolettem Licht, eine starke Eigenfärbung sowie einen ausgeprägten negativen Dichroismus im sichtbaren Spektralgebiet und sind in flüssigen Kristallen im allgemeinen gut löslich. Ein Teil der s-Tetrazinderivate tritt bereits im reinen Zustand kristallin-flüssig auf, was für die Anwendung im Guest-host-Effekt besonders vorteilhaft ist.

Beispielsweise können folgende Verbindungen in den erfindungsgemässen Mischungen verwendet werden :

3-n-AlkyI-6-[4-Chlor-phenyl]-s-tetrazine 3-Hydroxy-6-[4-alkyloxy-phenyl]-s-tetrazine 3-Phenyl-6-ethoxy-s-tetrazin 3-PhenyI-6-methyl-s-tetrazin 3-Methyl-6-[4-chlor-phenyl]-s-tetrazin 3-[3-Methyl-phenyl]-s-tetrazin 3-6-Bis[4-n-alkylphenyl]-s-tetrazine 3-[4-n-alkyloxy-phenyI-]-6-alkyl-s-tetrazine 3-[4-cyan-phenyl]-6-n-alkyI-s-tetrazine 3-[4-n-alkylphenyl]-6-[4-n-alkyloxyphenyI]-s-tetrazine

Beispiel 1 : Eine Mischung der Zusammensetzung

5-n-Hexyl-2-[4-n-hexyloxy-phenyl]-pyrimidin 68,5 mol-% 5-n-Hexyl-2-[4-n-nonyl-phenyl]-pyrimidin 31,5 mol-%

ist zwischen 4 und 60 °C nematisch kristallin-flüssig und besitzt eine positive dielektrische Anisotropie. Zu dieser

Mischung wird 2 Gewichts-% 3-(4-Methyl-phenyl)-s-tetrazin 25 (rote Substanz mit dem Schmelzpunkt 72 °C) zugefügt, wodurch die Mischung zwischen 3 und 58 °C nematisch bleibt, jedoch eine deutliche rote Färbung erhält. Bringt man die rote Mischung in einer elektrooptischen Zelle zwischen zwei Elektroden, die in einer definierten Richtung gerieben 30 wurden, so orientiert sich der Flüssigkristall mit der Vorzugsrichtung parallel zur Reiberichtung und sieht bei Betrachtung durch einen Polarisator, dessen Polarisationsebene parallel zur Reiberichtung orientiert ist, farblos aus. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 9 V/50 Hz tritt der intensiv rot 35 gefärbte Zustand ein. Besitzen die transparenten Elektroden eine bestimmte Form, so ist die Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern möglich.

Beispiel 2: Einer nematischen Mischung der Zusammenset-40 zung

4-n-Propyl-cyclohexancarbonsäure-[4-cyan-phenylester] 34,5 mol-%

4-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-[4-cyan-phenylester] « 31,0 mol-%

4-n-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-[4-cyan-phenylester] 34,5 mol-%

50

wird 20 Gewichts-%

3-[4-n-Pentyloxy-phenyl]-6-n-pentyI-s-tetrazin (rot gefärbte Verbindung, die nematisch kristallin-flüssig auftritt; Schmelzpunkt 60 °C; Klärpunkt 59,5 °C)

55 zugesetzt. Das entstehende Gemisch ist bei Zimmertemperatur nematisch kristallin-flüssig und kräftig rot gefärbt. In einer elektrooptischen Anordnung gemäss Beispiel 1 kann der nematische Flüssigkristall durch ein elektrisches Feld von 3 V/50 Hz zwischen farblos und rot hin- und hergeschaltet 60 werden. Das Hin- und Herschalten ist beliebig oft möglich; nach einer Betriebsdauer von 500 Stunden unter Einwirkung von Tageslicht sind noch keine Alterungserscheinungen bemerkbar.

Claims (4)

1. 645 399
2. 2. Nematische kristallin-flüssige Mischungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie im reinen Zustand nicht kristallin-flüssigen Tetrazinderivate vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 5 Gewichts-% enthalten.

   2

   PATENTANSPRÜCHE 1. Nematische kristallin-flüssige Mischungen fürelektro-optische Anordnungen auf der Basis des Guest-host-Effektes zur Modulation des durchgehenden oder auffallenden Lichtes sowie zur Wiedergabe von Ziffern, Zeichen und Bildern, gekennzeichnet dadurch, dass sie neben kristallin-flüssigen Matrixsubstanzen als Farbstoffe Derivate des s-Tetrazins entsprechend der allgemeinen Formel wobei X = R

   "XK=K//

   , rVo

   R-

   , r1

   R1 = H-, F-, Cl-, Br-, J-, ChN-, NC-, HO-, H2N-, CnH2n+1NH-, CnH2n+1(ch3)N-, CnH2n+1-, CnH2n+10-CnH2n+ )S-, CnH2n+ |COS-, CnH2n+ ,COO-, CnH2n+ 1OOC-, C„H2n+lCO-,CnH2n+lOCOO-

   R2 = H-, F-, Cl-, Br-, J-, ChN-, NC-, HO-, H2N-CnH2n+[NH-, CnH2n+i(ch3)N-, C„H2n+1-, CnH2n + ]0-, CnH2n + iS-, CnH2n+iCOO-, CnH2n+iOOC-, CnH2n+iCO-, C„H2n+lOCOO-, CnH2n+lCOS-

   R3 = H-, F-, Cl-, Br-, J-, CHi-, CFs-R4 = H-, F-, Cl-, Br-, J-, CH3-, CFs-bedeuten, enthalten.
3. 3. Nematische kristallin-flüssige Mischungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie bereits im reinen Zustand kristallin-flüssigen Tetrazinderivate in Mengen von 5 bis 90 Gewichts-% enthalten.
4. 4. Nematische kristallin-flüssige Mischungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie noch weitere Farbstoffe enthalten.