CH645917A5

CH645917A5 - Fluessigkristallzusammensetzungen und ihre verwendung.

Info

Publication number: CH645917A5
Application number: CH761080A
Authority: CH
Inventors: Shuji Imazeki; Akio Mukoh; Hirosada Morishita; Seiichi Imahori; Masaharu Kaneko; Hitoshi Ono
Original assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Chem Ind
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1984-10-31
Also published as: DE3038372A1; GB2065695B; DE3038372C2; US4495083A; GB2065695A

Description

Die Erfindung betrifft sog. guest-host-Flüssigkristallzu-sammensetzungen sowie Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit derartigen Zusammensetzungen.

In Anzeigevorrichtungen auf Flüssigkristall-Basis werden allgemein entweder die elektrooptischen Eigenschaften der Flüssigkristallmaterialien selbst oder die elektrooptischen Eigenschaften ausgenützt, die durch die Wechselwirkung des Flüssigkristalls mit einem Fremdmaterial hervorgerufen werden.

Typische Beispiele hierfür sind etwa die sog. pleochroiti-schen Farbstoffe, die als Fremdmaterial ('guest') in einem Flüssigkristall wie etwa einem nematischen, cholesterinischen, smektischen oder ähnlichen Flüssigkristall ('host') gelöst werden.

Die pleochroitischen Farbstoffe lassen sich in zwei Grup5

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'60

o5

3

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pen einteilen. Die pleochroitischen Farbstoffe der ersten Gruppe sind so gebaut, dass bei ihnen die Richtung des Absorptions-Übergangsmoments im sichtbaren Bereich nahezu parallel zur Richtung der Moleküllängsachse liegt, wobei die Längsachse der Farbstoffmoleküle gut in der Richtung der Achse der Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet ist, wenn der Farbstoff als Fremdmolekül im obigen Flüssigkristall gelöst ist. Derartige Farbstoffe werden als pleochroiti-sche Farbstoffe mit parallelem Dichroismus bezeichnet.

Bei den pleochroitischen Farbstoffen der zweiten Gruppe ist die Richtung des Absorptions-Übergangsmoments im sichtbaren Bereich nahezu senkrecht zur Richtung der Moleküllängsachse, wobei die Längsachse der Farbstoffmoleküle gut in der Richtung der Achsen der Flüssigkristallmoleküle ausgerichtèt ist, wenn der Farbstoff als Fremdmolekül im obigen Flüssigkristall gelöst ist. Derartige Farbstoffe werden als pleochroitische Farbstoffe mit senkrechtem Dichroismus bezeichnet.

Die Erfindung betrifft Flüssigkristallzusammensetzungen, die einen pleochroitischen Farbstoff der ersten Gruppe enthalten, d.h. einen pleochroitischen Farbstoff mit parallelem Dichroismus. Der Grad der Ausrichtung der in einem derartigen Flüssigkristallmaterial gelösten pleochroitischen Farbstoffmoleküle kann durch den im folgenden näher erläuterten Ordnungsparameter S quantitativ ausgedrückt werden.

Wenn ein nematischer oder cholesterinischer Flüssigkristall, der einen derartigen pleochroitischen Farbstoff enthält, zwischen zwei einander gegenüberliegende Elektrodenplatten eingebracht und eine Spannung daran angelegt wird, zeigen die Flüssigkristallmoleküle je nach den dielektrischen Eigenschaften oder den Fliesseigenschaften des Flüssigkristalls eine turbulente Bewegung oder werden in Richtung des elektrischen Feldes gleichmässig ausgerichtet. Da sich die Moleküle des pleochroitischen Farbstoffs ebenfalls in Wechselwirkung mit den Flüssigkristallmolekülen bewegen, tritt eine Änderung der relativen Richtung des Absorptions-Übergangsmoments der Moleküle des pleochroitischen Farbstoffs in bezug auf das einfallende Licht auf, wodurch sich die Lichtabsorptionseigenschaften derartiger Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen entsprechend verändern. Dieses Phänomen ist allgemein als sog. 'guest-host'-Effekt bekannt; durch Ausnutzung dieses Effekts lassen sich elektrisch gesteuerte farbige Anzeigevorrichtungen realisieren.

Derartige guest-host-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen sind beispielsweise aus den US-PSen 4 154 746 und 3 960 751 sowie den GB-OSen 2 024 844 A und 2 011 940 A bekannt.

Zur Erzielung eines möglichst hohen Kontrastes zwischen dem EIN- und AUS-Zustand in auf dem guest-host-Effekt beruhenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen sollte der als Fremdmaterial eingesetzte pleochroitische Farbstoff in einen Zustand tief gefärbt und im anderen Zustand fast farblos sein. Zur Erzielung einer tiefen Färbung ist, es daher erforderlich, dass das Absorptions-Übergangsmoment des pleochroitischen Farbstoffs parallel zum elektrischen Vektor des einfallenden weissen Lichts ausgerichtet ist, d.h. senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts. Um andererseits möglichst keine Färbung zu erzielen, ist es erforderlich, dass das Absorptions-Übergangsmoment der Moleküle des pleochroitischen Farbstoffs senkrecht zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichts, d.h. parallel zu seiner Ausbreitungsrichtung, ausgerichtet ist.

Die Flüssigkristallmoleküle sowie die Farbstoffmoleküle unterliegen allerdings hinsichtlich ihrer Ausrichtung einer thermischen Fluktuation, so dass das Absorptions-Über-gangsmoment nicht stets senkrecht oder parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts orientiert sein kann. Der Grad der Ausrichtung in einer bestimmten Richtung im Flüssigkristall ist daher von grossem Einfluss auf den Kontrast einer entsprechenden Anzeigevorrichtung. Der Orientierungsgrad der Farbstoffmoleküle im Flüssigkristallmedium wird üblicherweise als numerischer Wert des Ordnungsparameters S angegeben, der sich aus folgender Beziehung ergibt:

a// -aj.

2aj_ + a //

wobei A//--und Ax das Absorptionsvermögen der Farbstoffmoleküle für Licht bedeuten, das parallel bzw. senkrecht zur Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls (host, director) polarisiert ist. Wenn A// und Aj. durch Messung der Absorptionsspektren ermittelt wurden, kann folglich der Ordnungsparameter des Farbstoffs im Trägermedium Flüssigkristall errechnet und die Orientierung des Farbstoffs ermittelt werden (zur Messung des Ordnungsparameters pleochroitischer Farbstoffe vgl. 'Absorption and Pitch Relationships in Dich-roic Guest-Host Liquid Crystal Systems', H.S. Cole Jr., S. Aftergut, Journal of Chemical Physics 68 [1978] 896).

Der Wert des Ordnungsparameters des im 'Host'-Flüssig-kristall gelösten pleochroitischen Farbstoffs kann theoretisch zwischen — 0,5 und 1 betragen. Bei pleochroitischen Farbstoffen mit parallelem Dichroismus steigt der Ordnungsgrad der Orientierung des Farbstoffs im Flüssigkristall an, wenn der Wert des Ordnungsparameters sich dem Wert 1 nähert, wobei der Kontrast entsprechender Vorrichtungen verbessert werden kann.

Derartige pleochrotisiche Farbstoffe sollten Eigenschaften aufweisen, die folgenden Anforderungen genügen:

(1) Der pleochroitische Farbstoff sollte einen möglichst hohen Ordnungsparameter im als Trägermaterial dienenden Flüssigkristall aufweisen, um einen möglichst hohen Kontrast zwischen dem gefärbten und dem ungefärbten Zustand zu erzielen;

(2) durch Zusatz lediglich kleiner Mengen an Farbstoffen zum Flüssigkristallmaterial sollen klare Farben erzielbar sein;

(3) die pleochroitischen Farbstoffe sollten ausgezeichnete Lichtechtheit sowie Beständigkeit gegen Hitze, Wasser, Sauerstoff und dergleichen aufweisen.

Hinsichtlich (1) sollte der Wert des Ordnungsparameters üblicherweise bei Temperaturen in der Nähe von Raumtemperatur im Fall pleochroitischer Farbstoffe mit parallelem Dichroismus > 0,5 sein. Der Wert des Ordnungsparameters variiert üblicherweise auch für ein und denselben Farbstoff in einem gewissen Mass, wenn Bedingungen wie etwa die Art des als Trägermaterial dienenden Flüssigkristalls, die Konzentration des Farbstoffs, die Temperatur und andere Ein-flussgrössen verändert werden.

Unter den bekannten pleochroitischen Farbstoffen gibt es nur sehr wenige Farbstoffe, die den obigen Anforderungen (1) bis (3) entsprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Flüssigkristallzusammensetzungen anzugeben, die einen pleochroitischen Anthrachinonfarbstoff enthalten, der den obigen Anforderungen (1) bis (3) genügt und sich günstig für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen einsetzen lässt. Die erfindungsgemäs-sen Flüssigkristallzusammensetzungen sollen ferner für Farbanzeigevorrichtungen verwendbar sein, wobei rote, blaue und bläulich-purpurfarbene Farbtöne möglich sein sollen.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäss gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1,2,15(a) und 15(b): Schematische Querschnittsansichten von 'Guest-Host'-Flüssigkristall-Anziegevorrichtun-gen;

Fig. 3, 5,6, 8,9,10,12,13,14,16,17 und 18: Diagramme zur Erläuterung der spektroskopischen Eigenschaften von Flüssigkristallzusammensetzungen vom 'Guest-Host'-Typ der

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OD

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4

erfmdungsgemässen Beispiele und

Fig. 4,7,11 und 19: Diagramme zur Erläuterung der Beziehung zwischen der prozentualen Änderung der Extinktion vn 'Guest-Host'-Flüssigkristallzusammensetzungen und der Dauer beschleunigter Bewitterung im beschleunigten Bewitterungstest mit einem Bewitterungstestgerät.

Die erfmdungsgemässen Flüssigkristallzusammensetzungen enthalten mindestens einen Flüssigkristall und sind gekennzeichnet durch mindestens einen Anthrachinonfarb-stoff der Formel (I)

0 R

in der bedeuten:

R OH oder NHî und

Y (a) wenn R= OH ist: Phenoxy, Alkoxy, Phenylthio oder Alkylthio, wobei diese Gruppen einen oder mehrere Substitu-enten aufweisen können, oder COXR' mit X = O, S oder eine Gruppe NZ mit Z = H oder niederes Alkyl und R' = Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl, wobei die obigen Gruppen einen oder mehrere Substituenten aufweisen können, und

(b) wenn R=NH2 ist: COXR' mit X und R' wie oben.

Wenn Y im obigen Fall (a) eine substituierte Phenoxy-gruppe darstellt, kann diese beispielsweise mit folgenden Gruppen substituiert sein: mit Alkylgruppen -CnH2n+i, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 18 bedeutet, mit substituierten Alkylgruppen -CnH2nCN oder CnH2nCOOCH3, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, Alkoxygruppen -OCnH2n+], wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 18 bedeutet, Alkylbenzyl-oxygruppen, Aryloxyäthoxygruppen, Cyclohexylgruppen, Alkylcyclohexylgruppen Phenylgruppen, Alkylphenylgrup-pen, Alkoxyphenylgruppen, Acyloxygruppen, Acylamino-gruppen, Sulfonyloxygruppen, Sulfonamidgruppen, Carbonsäureestergruppen, Carbamoylgruppen, Sulfonsäureester-gruppen, Sulfamoylgruppen, Alkylaminogruppen, Halogenatomen, Nitrogruppen, Cyanogruppen, Methylthiogruppen und dergleichen.

Die Alkoxygruppen von Y können -OCnH2n+i sein, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 18 bedeutet; Beispiele für substituierte Alkoxygruppen sind etwa ch3

wobei Ri C„H2nCN oder C„H2„COOCH3 und n eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeuten.

Wenn Y eine substituierte Phenylthiogruppe darstellt,

sind entsprechende Substituenten beispielsweise Alkylgruppen, Alkoxygruppen und/oder Hydroxylgruppen, wobei die Alkylthiogruppen die Formel -S-C„H2n+i aufweisen, in der n eine ganze Zahl von 1 bis 18 bedeutet.

Die obigen Anthrachinonfarbstoffe können beispielsweise durch Umsetzung einer Verbindung der Formel

0 oh in der R" ein Halogenatom, eine Aryloxygruppe oder eine Sulfonsäuregruppe darstellt, mit einer Verbindung der Formel HY mit Y wie oben in Gegenwart eines Säureakzeptors wie etwa eines Alkalicarbonats, Alkalihydroxids oder dergleichen herstestellt werden.

Der so hergestellte Farbstoff wird nach Reinigung etwa durch Säulenchromatographie, Umkristallisieren, Sublimation und dergleichen weiterverwendet. Diese Farbstoffe sind rot gefärbt.

Wenn Y COXR' darstellt, sind die erfmdungsgemässen Flüssigkristallzusammensetzungen durch mindestens einen Anthrachinonfarbstoff der allgemeinen Formel (I) gekennzeichnet, in der die Gruppe R' folgende Bedeutungen umfasst: Alkylgruppen wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Pen-tyl, Hexyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl, Octadecyl und dergleichen; substituierte Alkylgruppen, die beispielsweise mit Hydroxygruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Aryl-gruppen, Aryloxygruppen, Dialkylaminogruppen, heterocy-clischen Gruppen und dergleichen substituiert sind; Cycloalkylgruppen wie Cyclohexyl und dergleichen; substituierte Cycloalkylgruppen, die beispielsweise substituiert sind mit Alkylgruppen, Cyclohexylgruppen, Alkylcyclohexylgruppen und dergleichen; substituierte Arylgruppen, die beispielsweise substituiert sind mit Phenylgruppen, Alkylphenylgrup-pen, Alkoxyphenylgruppen, Alkylgruppen, Alkoxygruppen, Cycloalkylgruppen, Alkylcyclohexylgruppen, Hydroxygruppen, Acyloxygruppen, Acylaminogruppen, Sulfonyloxygruppen, Sulfonamidgruppen, Carbonsäureestergruppen, Carbamoylgruppen, Sulfonsäureestergruppen, Sulfamoylgruppen, Dialkylaminogruppen, Halogenatomen, Nitrogruppen, Cyanogruppen und dergleichen. Derartige Farbstoffe sind bläulich-purpurn gefärbt.

Im obigen Fall (b) ist R' von COXR' wie oben unter (a) angegeben definiert.

Diese Farbstoffe können beispielsweise durch Reduktion von Verbindungen der Formel nh

•coxr'

0 N02

mit X und R' wie in Formel (I) mit Natriumsulfid, Hydrazin-hydrat und dergleichen hergestellt werden.

Diese Anthrachinonfarbstoffe sind blau gefärbt.

Die erfmdungsgemäss verwendbaren Flüssigkristalle können in einem sehr weiten Bereich ausgewählt werden, sofern sie im Betriebstemperaturbereich einen nematischen Zustand aufweisen. Der nematische Zustand von solchen Flüssigkristallen kann durch Zusatz optisch aktiver Substanzen in den cholesterinischen Zustand umgewandelt werden; entsprechende optisch aktive Substanzen sind im folgenden angegeben.

„In der Tabelle 1 sind Substanzen bzw. Derivate angegeben, die sich erfmdungsgemäss als nematische Flüssigkristalle eignen.

In Tabelle 1 bedeuten X' Nitro, Cyano oder Halogen und R2 Alkyl oder Alkoxy.

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35

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45

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o5

Tabelle 1

Nr.

Art

Beispiele

1

Cyclohexylcyclo-

hexanverbindungen

R2^^,

2

Phenylcyclo-hexanverbindungen r2k2K2)-x'

3

Diphenyl-verbindungen r2CK>x'

4

Terphenyl-verbindungen r2-C^©"@"x'

5

Cyclohexylcyclohe xanoat e

R2_/HVCOO-(^)-X '

6

Phenylcyclohexyl- . carboxylate .

R2-^^-COO-^2VX» .

7

Ester

R2 COO-0-X '

8

Diester

R2-v^ì)-COO^^Q^-COO-^^-X * X ' .0-coo-0-COO^VH2

9

Diphenylcyclo-hexylcarboxylate

R2-<V^C00^^^X'

10

Diphenylester

R2-<0^0>"coo"<0^x,

645 917

6

N*.

Art

Beispiele

11

Thioester

12

Schiff1 sehe Basen

R2^^)-ch=N-<^V-X » X'-<g>-CH=H^g>-R2

13

Pyrimidine r2-Q>C^x' r2<K>x' • r2<5'4>x'

14

Dioxan-verbindungen r2<IK5>-X'

.15

Cyclohexylraethyl-äther

R2-(V>-OH2O-0-X'

R2-<2)-CH2O-<QxO>-x'

16

Cinnamoyl-nitrilverbindungen.

r2<^ch=ch-X '

Sämtliche in Tabelle 1 aufgeführten Flüssigkristalle besitzen durch Einführung optisch aktiver Gruppierungen wie etwa positive dielektrische Anisotropie; Flüssigkristalle auf der 55 2-Methylbutyl, 3-Methylbutoxy, 3-Methylpentyl, 3-Methyl-

Basis von Estern, Azoxyverbindungen, Azoverbindungen, pentoxy, 4-Methylhexyl, 4-Methylhexyloxy und dergleichen

Schiffschen Basen, Pyrimidinverbindungen, Diestern oder in einen nematischen Flüssigkristall erhalten werden. Hierbei

Diphenylestern mit negativer dielektrischer Anisotropie kön- können Alkoholderivate wie 1-Methanol, d-Borneol und der-

nen zur Erzielung von Gemischen, die dann eine positive die- gleichen, Ketonderivat wie d-Campher, 3-Methylcyclohexan lektrische Anisotropie aufweisen, mit Flüssigkristallen mit eo und dergleichen, Carbonsäurederivv wie d-Citronellinsäure,

positiver dielektrischer Anisotropie gemischt werden. 1-Camphersäure und dergleichen, Aldenydderivate wie d-

Unabhängig davon können erfmdungsgemäss auch Flüs- Citronellal und dergleichen, Alkenderivate wie d-Limonen sigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie verwendet und dergleichen sowie andere Amine, Amide, Nitrilderivate werden, sofern eine entsprechend geeignete Vorrichtung und dergelichen (vgl. die JA-OS 45 546/76) verwendet wer-

sowie ein entsprechendes Ansteuerverfahren verwendet wer- o5 den.

den. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-

Als optisch aktive Substanzen eignen sich chirale nemati- rungsbeispielen näher erläutert.

sehe Verbindungen wie beispielsweise Verbindungen, die

645 917

Beispiel 1

Als Flüssigkristall wurde ein Gemisch verwendet, das durch Zugabe von 7 Gew.-% 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanodi-phenyl als optisch aktive Substanz zu einem Flüssigkristall der Phenylcyclohexanreihe (ZLI-1132, Hersteller Merck AG) hergestellt worden war; das eingesetzte Flüssigkristallmaterial bestand aus folgenden vier Verbindungen:

C3H7

<*>&

°5H11

C?H15-<r H

CN

C5H11

H

/

CN

20

Die in Tabelle 2 aufgeführten Anthrachinonfarbstoffe wurden jeweils als Farbstoff-Fremdmaterial zu dem entsprechenden Flüssigkristallmaterial zugegeben, wobei das resultierende Gemisch zur Auflösung des Farbstoffs wiederholt auf 70 °C oder darüber erhitzt, im isotrop flüssigen Zustand ausreichend gerührt und anschliessend abkühlen gelassen wurde.

Die so hergestellten obigen Flüssigkristallzusammeriset-zungen wurden in eine Fig. 1 entsprechenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eingebracht, die anschliessend verschlossen wurde; die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bestand aus einer oberen und einer unteren Glasplatte mit transparenten Elektroden 4 und 4', deren mit dem Flüssigkristall 3 in Kontakt kommende Oberflächen nach Beschichtung mit einem Kunstharz der Polyamidreihe und Härtung einer Reibbehandlung unterzogen worden waren; der Abstand betrug 10 um.

Wenn bei der der obigen Orientierungsbehandlung unterzogenen Vorrichtung von Fig. 1 keine Spannung angelegt wird, befindet sich die Flüssigkristallzusammensetzung im cholesterinischen Zustand (sog. Grandjean-Zustand), in dem

30

35

40

die Helixachsen 7 senkrecht auf der Oberfläche der Glasplatten stehen und die Farbstoffmoleküle 2 (Guest) folglich aufgrund der Orientierung des Flüssigkristalls 3 (Host) gleiche Orientierung aufweisen. Die Vorrichtung erscheint daher intensiv gefärbt.

Wenn an diese Vorrichtung eine Wechselspannung von 30 V, 50 Hz, angelegt wird, erscheint die Vorrichtung nahezu ungefärbt, da die Flüssigkristallzusammensetzung eine derartige homöotrope Orientierung aufweist, dass die Orientierungsrichtung senkrecht zur Oberfläche der Glasplatten ist, wobei die Farbstoffmoleküle 2 aufgrund der Orientierung des Flüssigkristalls 3 die gleiche Orientierung aufweisen, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Durch Erhitzen der Vorrichtung auf 70 °C oder darüber, was etwa mit einem durch einen in die Nähe gebrachten, mit einem Widerstandsdraht beheizten Kupferblock geschehen kann, geht die Flüssigkristallzusammensetzung in den isotrop flüssigen Zustand über, wobei die Flüssigkristallmoleküle wie auch die Farbstoffmoleküle statistisch angeordnet sind.

Die Absorptionsspektren in der obigen Guest-Host-Vor-richtung im sichtbaren Spektralbereich wurden im Grand-jean-Zustand, im homöotropen Zustand sowie im isotropen Zustand gemessen, wobei die Extinktion und die Wellenlänge der Absorptionsmaxima für jeden der obigen Zustände ermittelt wurden. Bei der Ermittlung der Extinktion des Farbstoffs wurde eine Korrektur für die durch das Flüssigkristallmaterial selbst bedingte Extinktion und den von der Vorrichtung hervorgerufenen Reflexionsverlust angebracht. Unter Verwendung der so erhaltenen Werte für die Extinktion des Farbstoffs in jedem der oben angegebenen Zustände wurden die Werte für den Ordnungsparameter nach dem obigen Verfahren berechnet.

Die zur Ermittlung des Ordnungsparameters für die in Tabelle 2 angegebenen Farbstoffe verwendete zugesetzte Menge an Farbstoff hängt von der Art des Farbstoffs ab und beträgt > 0,1 Gew.-% und vorzugsweise 0,3 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Flüssigkristallgewicht. Die Werte des Ordnungsparameters ändern sich ferner in manchen Fällen etwas, wenn die Art des Flüssigkristall-Trägermaterials oder die Farbstoffkonzentration verändert werden.

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums und der Ordnungsparameter sind in Tabelle 2 für jeden Farbstoff angegeben.

Tabelle 2

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorp-tionsmaxlmums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

1

OH

518

0.65

2

n

-°C!>-oh3

519

0.64

3

H

-°-0"°2H5

518

0.68

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8

Nr.

Chemische Formel (l)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

4

ti

-0d~n~°3H7

518

0.58

5

ir

-0^Q>-n-C4H9

519

0.69

6

IT

-O-O-n-S»,,

519

0.65

7

OH

518

0.63

8

!l

518

0.61

9

II

-0"O"n"C9H19

518

0.63

10

II

/ CH„

-°-C^

XCH3

518

0.65

11

II

OH

c2«5

518

0.67

12

OH

CH3

-0-@-{-CH3

CH3

518

0.66 •

13

H

CH3 CH3

-0HÖ^ - CH2 - f - CH3

CH3 CH3

518

0.67

9

645 917

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorp-tionsmaximums (nm)

Ordnungs-parameter

R

Y

14

Ii

-0-@"0CH3

523

0.63

15

u

518

0.64

16

»

-0HO>"O"n"<:3H7

519

0.65

17

OH

-°-®-°-n-C4H9

518

0.62

18

Ii

-0-O^"n"C5H11

518

0.67

19

u

-0^©-O-n-C6H13

518

0.67

20

M

-°-0^)-n-C7H15.

518

0.67

21

u

-0"OK>"n"C8H17

519

0.66

22

u

-°^öK>"n"C18H37

518

0.63

23

ti

-°-<Q)-SC»3

518

0.65

24

OH

-••Oö

518

0.69

25

u

-oo

523

0.62

645 917

10

Kr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

26

ti

CH3

520

0.60

27

ti

~°"C3~C2H4COOCH3

r"

ch3

522

0.61

28

!t

-°C2H4°-^-C2H4CN CH3 '

521

0.61

29

OH

-OC2HliO-^^-C2H4COOCH3

ch3

518

0.62

30

ti

-och3

518

0.57

31

u

~°~n"C8H17

519

0.64

32

u

~0~n~Cl1H23

518

0.62

33

u

~°~n~C18H37

518

0.60

34

ti

-S-n-CgH17

537

0.57

35

OH

-S-n-C1gH37

537

0.56

11

645

917

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

36

u

-°^Q^0C0CH3

519

0.60

37

ti

-°-O"000-Ö'B-C5h11

519

0.66

38

u

~°~C^~NHC0CH3

520

0.59

39

M

-O^Q^NHCO^Q-n-C^,

520

0.66

40

u

-o-0-o-so2^>

520

0.59

41

OH

-°O0s°2-O»3

520

0.60

42

n

-°^Q^0S02-O'-n-C4H9

520

0.62

43

u

"°"0>"ocoH0>"n"c4H9

519

0.66

44

n

-0-<Q>-000^Q)-o-n-C8H17

519

0.67

45

u

-°^Q>"0C0^)-'>-=5H11

519

0.66

46

n

-O^Q-°c°-„-c8H17

520

0.59

47

n

"0"Q)^00-n-C4H9

522

0.60

645 917

12

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

48

OH

-O-<Q>-CONH0)-n-C4H9

520

0.65

49

rt

■°"0"S°2°"n"C4H9

523

0.55

50

ti o

OJ O CO 1

0

1

521

0.63

51

TI

-O^SO^OC^

522

0.57

52

II

-WQ>-NHS02^Q^CH3

519

0.65

53

ir

/c2h5

_/< 2 5

526

0.38

54

OH

"°"0^,H"n"C4H9

520

0.68

55

Ii

/T\ n_C4H9

n-C4H9

519

0.57

56

n

!—f o

o '

526

0.60

57

ti

520

0.62

58

u

-°^O^N02

522

0.59

59

n

.°HQ)-CN

559

0.44

13

645 917

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

60

OH

n"C4H9

n_C4H9

520

0.59

61

if

"0"O"S020"O"n"°4H9

521

0.61

62

ti

-°-C^S020O-n-V,9

521

0.60

63

u

-O-<Q-SO2HH-0

522

0.66

64

n

-O-0-SO2NH-0-n-C4H9

522

0.65

65

n

-o<>so2<

n-C4H9

522

0.56

66

OH

"0"O"O"n"°4H9

519

0.68

67

n

"o"0^~0^o"n"°8Hi 7

519

0.67

68

n

-0-^^^ï\-n-C5H11

519

0.66

69

n

-°-<QVOO2H,o-Q

521

0.60

70

n

-°JO>-00H2^O>-n-C4H9

518

0.64

645 917

14

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorp-t ionsmax imums (nm)

Ordnungs-parameter

R

Y

71

u

"°<>OOO-0-n-C4H9

522

0.60

72

ti

-S0-°H3

534

0.52

73

OH

-S-jQ-n-C.H,

534

0.50

74

u

-S-0-0"

534

0.51

75

u

-S-Q-OCH3

534

0.54

76

vi

-3"<Q>-0-n-C4H9

534

0.53

Die in Tabelle 2 aufgeführten pleochroitischen Anthrachinonfarbstoffe besitzen ausgezeichnete Löslichkeit in Flüssigkristallmaterialien.

Eine Lösung jedes der in Tabelle 2 aufgeführten Farbstoffe in einem Flüssigkristall (ZLI-1132, Hersteller Merck AG) wurde in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eingesetzt und darin dicht abgeschlossen, die aus zwei transparenten Trägerplatten aus Glas von 3 mm Dicke aufgebaut war, und anschliessend mit einem handelsüblichen Bewitterungs-testgerät (Sunshine Weather Meter) jeweils einem beschleunigten Bewitterungstest unterzogen, wie im folgenden näher ausgeführt ist.

Dabei ergab sich, dass die prozentuale Verringerung der Extinktion bei sämtlichen Farbstoffen 100 h nach der beschleunigten Bewitterung 10% oder weniger betrug, woraus hervorgeht, dass die erfmdungsgemässen Farbstoffe hohe Lichtbeständigkeit aufweisen.

Beispiel 2

Eine Lösung von 1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 1 von Tabelle 2 in den gleichen Flüssigkristallmaterialien wie in Beispiel 1 wurde in dieselbe Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eingebracht und darin dicht verschlossen.

Bei Verwendung des obigen pleochroitischen Farbstoffs lag hellrote Färbung vor, wenn keine Spannung angelegt war; beim Anliegen einer Spannung trat eine sehr hell rote Färbung auf, wobei der Kontrast zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand gut war. In Fig. 3 sind die Absorptionsspektren der obigen Vorrichtung dargestellt, die ohne angelegte Spannung (Kurve A) und mit angelegter Spannung (Kurve B) erhalten wurden. Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums und der Ordnungsparameter des Farbstoffs betrugen bei diesem Beispiel im obigen Flüssigkristall als Trägermate-40 rial 518 nm bzw. 0,65.

Die Vorrichtung wurde anschliessend 1 h im Bewitte-rungstestgerät belassen, wobei die Änderung in der Absorption ermittelt wurde. Für Vergleichszwecke wurden repräsentative herkömmliche Farbstoffe in gleicher Weise wie im Fall 45 des obigen Anthrachinonfarbstoffs einem beschleunigten Bewitterungstest unterzogen.

Das bei diesem Beispiel verwendete Bewitterungstestgerät emittierte kontinuierlich intensives, nahezu weisses Licht, das von einer Kohlebogenlampe erzeugt wurde. Ferner wurde 5o Wasser bei einer Rate von 18 min auf 120 min direkt auf die Probe aufgesprüht, wobei das Innere des Probenraums des Bewitterungstestgeräts auf Atmosphärendruck gehalten wurde und darin eine Temperatur von 35 bis 60 °C und eine relative Feuchte von 30 bis 70% aufrechterhalten wurden. 55 In Fig. 4 sind die Ergebnisse des beschleunigten Bewitte-rungstests mit dem obigen Bewitterungstestgerät dargestellt. Die Kurven 11,12,13 und 14 zeigen die Änderung der Extinktion der Vorrichtung, in der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit dem Farbstoff dieses Beispiels (Kurve 11), 60 eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einem Merocyanin-farbstoff der Formel

- OOcH-oH^.i

I // \

C2H5 0 C2H5

15

645 917

(Kurve 12), eine Flüssigkristallzusammensetzung mit einem Azofarbstoff der Formel ch3o

X}

n

//-

n = n

HC

(Kurve 13) bzw. ein Azomethinfarbstoff der Formel

(Kurve 14) dicht eingeschlossen worden waren.

Aus Fig. 4 geht hervor, dass der erfmdungsgemäss verwendete Farbstoff im Vergleich zu den herkömmlichen dich-roitischen Farbstoffen sehr hohe Stabilität besitzt. Die prozentuale Abnahme der Extinktion der Flüssigkristallzusammensetzung mit dem Anthrachinonfarbstoff dieses Beispiels betrug 100 h nach der beschleunigten Bewitterung mit dem oben angegebenen Bewitterungstestgerät 10% oder weniger.

Die transparenten Trägerplatten aus Glas der in diesem Beispiel verwendeten Vorrichtung besassen eine Durchlässigkeit von nahezu 0 bei Wellenlängen < 300 nm.

Beispiel 3

In der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 2 wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung eingesetzt, die durch Zusatz von 1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 5 von Tabelle 2 als pleochroitischer Farbstoff zu den gleichen Flüssigkristallen (die 7 Gew.-% optisch aktive Substanz enthielten) wie in Beispiel 2 hergestellt war; die Absorptionsspektren der Vorrichtung wurden ohne und mit angelegter Spannung gemessen.

Auch in diesem Fall konnte ein guter Kontrast zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand erzielt werden. Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums und der Ordnungspara-5 meter des Farbstoffs dieses Beispiels im obigen Flüssigkristall betrugen 519 nm bzw. 0,69.

Aufgrund des 100 h wie in Beispiel 2 durchgeführten beschleunigten Bewitterungstests betrug die Abnahme der Extinktion der Flüssigkristallzusammensetzung < 10%, wor-'o aus die ausgezeichnete Stabilität des erfmdungsgemäss eingesetzten Farbstoffs hervorgeht.

Beispiel 4

Eine durch Zusatz von 3 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 19 's von Tabelle 2 als pleochroitischer Farbstoff in den gleichen Flüssigkristallen (Gehalt an optisch aktiver Substanz 7 Gew.-%) wie in Beispiel 2 hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung wurde in die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 2 eingebracht, worauf die Absorptionsspektren der Vorrich-20 tung ohne und mit angelegter Spannung gemessen wurden.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt. Auch in diesem Fall wurde ein guter Kontrast zwischen dem AUS-Zustand A und dem EIN-Zustand B erhalten.

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums sowie der 25 Ordnungsparameter des Farbstoffs dieses Beispiels im obigen Flüssigkristall betrugen 518 nm bzw. 0,67.

Bei dem wie in Beispiel 2 100 h lang durchgeführten beschleunigten Bewitterungstest betrug die Abnahme der Extinktion der Flüssigkristallzusammensetzung <10 %, wor-30 aus die ausgezeichnete Stabilität des erfindungsgemäss eingesetzten Farbstoffs hervorgeht.

Beispiel 5

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums sowie der 35 Ordnungsparameter der in Tabelle 3 aufgeführten Farbstoffe wurden wie in Beispiel 1 bestimmt.

Tabelle 5

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorp-tionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

1

nh2

-c00ch3

638

0.69

2

ti

-c00cohc 2 5

638

0.68

3

u

-COO-n-C3H7

638

0.66

4

n

-COO-n-C4H9

638

0.66

5

u

-COO-n-C4H9

638

0.64

6

u

-COO-n-CgH13

638

0.66

645 917

16

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

7

n

-COO-n-CgH17

637

0.68

8

n

-COS-n-CgH^^

644

0.70

9

nh2

^-c h -c00choch d 5

2 ^ n-C4H9

637

0.62

10

ti

-CO°-n-C12H25

638

0.67

11

n

-coo-n-c18h37

638

0.68

12

Ii

-COS-n-C^qh37

646

0.72

13

n

-coo-AT) V-/

6 36

0.68

14

n

-cos-^h^)

644

0.71

15

n

-coo-<^)-cijhg

637

0.69

16

nh2

-coo-^h^c9h19

637

0.69

17

II

-c°o<EKi>

637

0.74

18

II

-coochg-^)^

640

0.62

19

II

-0000A-©

639

0.69

20

II

-c00c2h1)-<^h^)

638

0.66

17

645 917

Nr.

Chemische Formel (I)

Vellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

21

ri

-cooc2h11oc2h5

638

0.65

22

tt

-coqnc^h^ocjjhg

638

0.64

23

11

-coocghjjoh

638

0.64

24

nh2

-coscghjjoh

646

0.67

25

n

/CH3 -COOC-H.N^ J

CH3

600

0.62

26

Ii

-C0002H4°-^>

638

0.65

27

li

-°000H2^O

638

0.60

28

II

-c00ch,,-/ h \ d ck

638

0.66

29

II

-0000H2-O>

642

0.50

30

II

644

0.75

Die in Tabelle 3 aufgeführten pleochroitischen Anthrachinonfarbstoffe weisen ebenfalls ausgezeichnete Löslichkeit in Flüssigkristallen auf.

Beispiel 6 55

Eine durch Lösen von 1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 7 von Tabelle 3 als pleochroitischer Farbstoff in den gleichen Flüssigkristallen (Gehalt an optisch aktiver Substanz 7 Gew.-%) wie in Beispiel 1 hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung wurde in der gleichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wie in Beispiel 2 eingesetzt. Das Anzeigeelement besass eine sehr blass blaue Farbe bei angelegter Spannung und war hellblau ohne angelegte Spannung, wobei zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand ein guter Kontrast erzielt wurde.

Die Abhängigkeit der Extinktion von der Wellenlänge ist in Fig. 6 dargestellt. Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums und der Ordnungsparameter des Farbstoffs dieses Beispiels im Flüssigkristall betrugen 638 nm bzw. 0,68.

Die Ergebnisse des beschleunigten Bewitterungstests mit der obigen Vorrichtung unter Verwendung des angegebenen Bewitterungstestgeräts sind in Fig. 7 dargestellt. Kurve 21 entspricht der prozentualen Änderung der Extinktion der Vorrichtung mit dem erfmdungsgemässen Farbstoff ; die Kurven 12,13 und 14 sind mit Vorrichtungen erhalten, in denen ein Merocyaninfarbstoff, ein Azofarbstoff bzw. ein Azomethin-farbstoff wie im Fall der Fig. 4 verwendet wurden.

Aus Fig. 7 geht die sehr hohe Stabilität des erfmdungsgemässen Farbstoffs klar hervor.

Beispiel 7

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Vorrichtung wurden wie in Beispiel 6 gemessen, in der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit dem Farbstoff Nr. 10 von Tabelle 3 verwendet war, die wie in Beispiel 6 hergestellt worden war.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 8 dargestellt. Die

60

OD

645 917

18

Wellenlänge des Absorptionsmaximums des Farbstoffs betrug 638 nm, sein Ordnungsparameter 0,67.

Nach Durchführung des beschleunigten Bewitterungstests über 100 h mit dem handelsüblichen Bewitterungstestgerät wie in Beispiel 6 betrug die Abnahme der Extinktion der 5 Flüssigkristallzusammensetzung < 10%.

Beispiel 8

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristallzusammensetzung mit 3 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 17 to von Tabelle 3, die wie in Beispiel 6 hergestellt worden war, wurden in gleicher Weise gemessen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 9 dargestellt. Auch in diesem Fall wurde zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand ein guter Kontrast erzielt. is

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums betrug für den Farbstoff dieses Beispiels im obigen Flüssigkristall 637 nm, der Ordnungsparameter 0,74.

Im 100 h wie in Beispiel 2 durchgeführten beschleunigten Bewitterungstest betrug die Abnahme der Extinktion der Flüssigkristallzusammensetzung < 10%, woraus die ausgezeichnete Stabilität des Farbstoffs dieses Beispiels hervorgeht.

Beispiel 9

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums und der Ordnungsparameter wurden für die in Tabelle 4 dargestellten Farbstoffe wie in Beispiel 1 gemessen.

Tabelle 4

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorp

Ordnungsparameter

R

Y

tionsmaximums (nm)

1

nh2

-coo<]>

642

0.72

2

«

642

0.67

3

ti

-CQNh^^ ch£

599

0.53

4

n

-C0°-^O>-CH3

642

0.72

5

Ii

-COO-^yn-c3h7

642

0.73

6

u

-COO-<0>-n-c4h9

642

0.74

7

NH2

ch3

-c°°CKc H

2 5

642

0.72

8

II

-C00-<Q)_n-C9H19

641

0.68

19

645 917

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

9

u

-°°°-cb-c18h37

642

0.67

10

Ii

-c°°-^2)-ch3

ch3

641

0.69

11

n

-c0nh^q)^n-C4H9

612

0.69

12

n

-c0n-(q)-n-c4h9

ch3

599

0.54

13

nh2

-oonh^qh,-c12h25

612

0.68

14

II

-oos-q-n-c^,

646

0.69

15

II

-oos-0^-c9h19

646

0.68

16

II

-c00-^^-0ch3

642

0.70

17

II

-c°o-<q>^-n-c3h7

642

0.71

18

II

-coo^°-„-c6h13

642

0.71

19

II

-c00xq-o-n-c18h37

641

0.69

20

nh2

-conh-^^-oc2h5

612

0.68

21

II

"cos-j<q^oc8h17(n)

646

0.67

645 917

20

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

22

ti

-coohq^

642

0.73

23

Ii

646

0.73

24

u

--00

646

0.74

25

u

646

0.75

26

u

-COO-00M5"n"C8H"

646

0.72

27

nh2

-coo^HQ-o-n-C^Hj,

646

0.71

28

II

-°oo~0>^q^oco^3>"ct'h9

646

0.71

29

II

-COO-0OH

642

o

C--•

o

30

II

-coo-(^)-ococh3

644

0.71

31

II

-coo-(QHx:o-n-c4H9

644

0.72

32

II

-ooc^Q^oco-0

644

0.74

33

II

-ooo-0-ooo-0»-C4H9

644

0.74

3^

nh2

-c0°-Q)-0c0-<V).n-C5H11

644

0.75

21

645 917

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

35

u

-0°0-<Q>-OCOnQ^O-n-CgH,,

644

0.73

36

u

-C0NHH^^)-NHC0CH3

639

0.67

37

u

-CONH-<Q}-NHCO-^^)-n-C4H9

639

0.69

38

u

-C00-<Qy0S02-<Q>-n-C4H9

642

0.70

39

Ii

"C0NH^Q)-NHS02"O)"n"C9H1 9

639

0.69

40

u

"C00~^I^C00CH3

642

0.70

41

nh2

-cq°-<Q-coqc^

c4H9

643

0.71

42

n

-°°°-<0^000"0"0,|H9

642

0.73

43

n

-CONH-(^^-COOCH3

639

0.70

44

u

"CQQ"<^^r"CONHHc^

642

0.68

45

u

-CONH-<Q>-CONH^Q^n-C4H9

639

0.68

46

u

-000^Q-S02°^O^n-C4H9

642

0.69

47

i n

-conh-Q)-SO2NH^^-c4H9

639

0.68

645 917

22

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorp

Ordnungsparameter

R

Y

tionsmaximums (nm)

-co°-0

48

nh2

M /C2H5

N<^

c2h5

642

0.71

49

II

-coohq

Cl

642

0.66

50

II

-ckQK

644

0.73

51

t»

ck 2

643

0.70

52

f!

-c-0h°2

643

0.71

53

!!

-COOHQ^CN

643

0.72

Beispiel 10

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurden wie in Beispiel 9 gemessen, in der eine Flüssigkristallzusammensetzung eingesetzt war, die durch Zusatz von 7 Gew.-% 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanodi-phenyl zum Flüssigkristallmaterial ZLI-1132 hergestellt war und 4,7 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von Tabelle 4 enthielt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 10 dargestellt.

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums sowie der Ordnungsparameter des Farbstoffs dieses Beispiels im Flüssigkristall betrugen 642 nm bzw. 0,74.

Die Ergebnisse des mit dem angegebenen Bewitterungs-testgeräts durchgeführten beschleunigten Bewitterungstests sind in Fig. 11 dargestellt.

Kurve 31 entspricht dem erfmdungsgemässen Farbstoff, während die Kurven 12,13 und 14 den angegebenen herkömmlichen Farbstoffen entsprechen. Aus der Fig. 11 zu entnehmenden Änderung der Extinktion der Vorrichtung geht hervor, dass der erfmdungsgemäss eingesetzte Farbstoff "dieses Beispiels im Vergleich zu den herkömmlichen Farbstoffen sehr stabil ist.

Beispiel 11

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristallzusammensetzung (gleiches Flüssigkristallgemisch wie in

Beispiel 10) mit 3 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 7 von Tabelle 4 wurden wie in Beispiel 9 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 12 dargestellt.

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums dieses Farbstoffs betrug 642 nm, sein Ordnungsparameter 0,72.

Aufgrund des beschleunigten Bewitterungstests mit dem so angegebenen Bewitterungstestgerät betrug die Abnahme der Extinktion der Flüssigkristallzusammensetzung nach 100 h < 10 %.

Beispiel 12

55 Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristallzusammensetzung (gleiches Flüssigkristallgemisch wie in Beispiel 10) mit 1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 37 von Tabelle 4 wurden wie in Beispiel 9 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 13 dargestellt. Die Wellenlänge des Absorp-60 tionsmaximums dieses Farbstoffs betrug 639 nm, sein Ordnungsparameter 0,69.

Die Abnahme der Extinktion aufgrund des oben angegebenen beschleunigten Bewitterungstests betrug < 10%.

» Beispiel 13

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristallzusammensetzung (gleiches Flüssigkristallgemisch wie in Beispiel 10) mit 3 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 48 von Tabelle 4

45

23

645 917

wurden wie in Beispiel 9 gemessen; die Ergebnisse sind in wurde mit 2 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von Tabelle 4 ver-

Fig. 14 dargestellt. setzt; die resultierende Flüssigkristallzusammensetzung

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums dieses Färb- wurde wie in Beispiel 14 zu einer homogenen Orientierung stoffs betrug 642 nm, sein Ordnungsparameter 0,71. gebracht. Die spektroskopischen Eigenschaften der Flüssig-

Die Abnahme der Extinktion im obigen beschleunigten 5 kristallzusammensetzung sind in Fig. 17 dargestellt.

Bewitterungstest betrug < 10%. Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums des Farbstoffs betrug 642 nm, sein Ordnungsparameter 0,75.

Beispiel 14

In eine Anzeigevorrichtung mit einem Plattenabstand von Beispiel 16

etwa 10 |im, die einer Behandlung zur homogenen Orientie- ,0 Durch Zusatz von 2,1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von rang unterzogen worden war, wurde eine Flüssigkristallzu- Tabelle 4 zu einem Flüssigkristallgemisch (TN-101, Hersteller sammensetzung eingebracht und dicht versiegelt, die durch Hoffman la Roche AG), die folgenden vier Verbindungen

Zusatz von 2 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von Tabelle 4 zu enthielt:

einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer

Anisotropie (E-7, Hersteller BDH Co., Ltd., GB) hergestellt 15 ___

worden war; das Flüssigkristallgemisch bestand aus folgen- ^ /- o /-i V

den vier Verbindungen: C4H9HO/-C0°-\Q)"CN 26 ^

51 Gew-* " C6H»-@-coo^on ^ Gew"*

0e"l70^5)^0)"CN 16 0*"-* /CH3

wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt, die Wenn bei derartigen Vorrichtungen keine Spannung ange- 35 wie in Beispiel 14 in eine homogene Orientierung gebracht legt ist, sind die Flüssigkristallmoleküle und die Moleküle des wurde.

pleochroitischen Farbstoffs in der Weise homogen orientiert, Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums des Farb-

dass die Moleküle in einer definierten Richtung angeordnet stoffs betrug 641 nm, sein Ordnungsparameter 0,66.

sind, wie aus Fig. 15(a) hervorgeht. Wenn andererseits eine Spannung anliegt, sind die Flüssigkristallmoleküle und die 40 Beispiel 17

Moleküle des pleochroitischen Farbstoffs so angeordnet, wie Eine durch Zusatz von 1,8 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6

in Fig. 15(b) dargestellt ist. von Tabelle 4 zu einem Flüssigkristallgemisch mit folgenden

In Fig. 16 sind die spektroskopischen Eigenschaften für vier Verbindungen parallel zur Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle polarisiertes Licht (Kurve A') und senkrecht zur Orientie- 45

rungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle polarisiertes Licht / \ //'"SN np „ -n oL

(Kurve B') dargestellt. Die Wellenlänge des Absorptionsmaxi- \ /" 2 5 •~V®

mnms Hes Farhstnffs hfitriiiJ 64? nm ssin flrfinnnosnaramftfw ' ' ' " '

C5H11-/HVCOO-(^)-OC5H11 3C Gew.-S« C3H7^}-COO-0-OO5Hu 20 Gew.-SS

mums des Farbstoffs betrug 642 nm, sein Ordnungsparameter

0,74. / v /rr\

50

Beispiel 15

Ein Flüssigkristallgemisch (E-9, Hersteller BDH Co.,

Ltd.), das aus folgenden vier Verbindungen bestand

55

15

Gew.

38

Gew.

-%

38

Gew.

-lo

9

Gew.

-%

C3H7

CrH., 0-(( W )>CN 3ö Gew.-?* hergestellte Flüssigkristallzusammensetzung wurde wie in

5 V / v^-v Beispiel 14 homogen orientiert.

/^\ Q n 0/ Dië Wellenlänge des Absorptionsmaximums des Farb-

3" Gew.-7" Stoffs betrug 641 nm, sein Ordnungsparameter 0,67.

C]-H, ,■^ Gew.—/é Ein Flüssigkristallgemisch (NP-5, Hersteller Merck AG)

\ ' \^—' aus folgenden zwei Verbindungen

645 917

24

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums des Farbstoffs betrug 641 nm, sein Ordnungsparameter 0,54.

Beispiel 19

Ein nematischer Flüssigkristall (EN-18, Hersteller Chisso Co., Ltd., Japan) mit negativer dielektrischer Anisotropie wurde mit 1,9 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von Tabelle 4 versetzt; die resultierende Flüssigkristallzusammensetzung wurde wie in Beispiel 14 homogen orientiert.

Die Wellenlänge des Absorptionsmaximums dieses Farbstoffs betrug 642 nm, sein Ordnungsparameter 0,68.

Beispiel 20

wurde mit 2,2 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 6 von Tabelle 4 ver- Die Wellenlängen der Absorptionsmaxima sowie die Ord-

setzt; die resultierende Flüssigkristallzusammensetzung is nungsparameter der in Tabelle 5 aufgeführten Farbstoffe wurde wie in Beispiel 14 homogen orientiert. wurden wie in Beispiel 1 gemessen.

Tabelle 5

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

1

OH

-COO-n-C3H7

570

0.61

2

n

-COO-n-C4Hg

566

0.60

3

n

-COO-i-C4H9

566

0.59

4

n

-COO-n-CgH17

570

0.61

5

u

-CCS-n-CgH^7

576

• 0.64

6

n

-COOCHpCîT" ^ ^n"C4H9

570

0.57

7

n

-COO-n-C18H37

570

0.62

8

OH

-COS-n-C18H37

576

0.66

9

n

-COO-^H^

567

0.64

10

n

-COS-^H^)

576

0.67

CH3°"'C^~N = N XQ)~ C2H5 35 Gew.'-%

0

CH3°"C^H^ N~<0)*"C4H9 65Gew'"^

o

25

645 917

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

11

ti

-coo-^h^r-c^

568

0.65

12

ti

-coo-^h^-c9h19

568

0.65

13

Ii

-coo<jj}0

568

0.68

14

u

-c00ch2-<Q>-n-C4H9

570

0.53

15

oh

-C00CH2-<O>-O-n-C4H9

570

0.55

l6

n

-cooc2hiJ-^V)

570

0.54

17

n

-cooc2hi|oc2h5

570

0.61

18

u

-cooc2hijoh

570

0.59

19

n

-cosc2h4oh

570

0.61

20

n

/CH3 -cooc:)hün.C' j

570

0.56

21

u

-cooc^o-^Q)

570

0.59

22

oh

-c00cho< \ d 0

570

0.54

23

n

-coochp-/ h \

xo

570

0.60

645 917

26

Nr.

Chemische Formel (I)

Wellenlänge des Absorp

Ordnungs-parameter

R

Y

tionsmaximums (nm)

24

Ii

-cooch2-<Q>

570

0.50

25

n

-cos-0-0

576

0.68

26

u

-C0°^O>"n"C4H9

570

0.63

27

u

-COS-^J>-n-C4H9

576

0,61

28

81

-ö®

570

0.62

! 23

OH

-COOhQ^-C^ g

570

0 „ 60

i 30

18

-c-€K3>

570

0.63

31

sc

"COO"0>"QH

570

0.59

32

tr

~COO-0-OCO^Q).^4h9

570

0.63

33

ii

-CONH-(Q)-NHCO-<Q)-n-C4H9

564

0.59

34

n

-C0°-O>"0S02 "<Q)"n"c4h9

569

0.60

35

n

-C0NH-<^^)-NHS02^^^)-n-C9H19

564

0.58

36

OH

-COO-^Q)-COO-<Q)-n-C4H9

570

0.62

27

645 917

Nr.

Chemische Formel (1)

Wellenlänge des Absorptionsmaximums (nm)

Ordnungsparameter

R

Y

37

n

-coo^}-so2o-(^n-c4«9

570

0.58

38

n

_yN\

-coo^ °2H5

570

0.60

39

il

-C00-<Q^C1

570

0.63

40

n

-coo-/Qh°2

570

0.61

41

n

-coo-0-CH

570

0.62

Beispiel 21

Die spektroskopischen Eigenschaften einer Flüssigkristallzusammensetzung, die durch Zusatz von 1 Gew.-% des Farbstoffs Nr. 4 von Tabelle 5 zum gleichen Flüssigkristall wie in Beispiel 1 (ZLI-1132) hergestellt worden war, sind in Fig. 18 dargestellt.

Die Ergebnisse des beschleunigten Bewitterungstests, der wie in Beispiel 2 durchgeführt wurde, gehen aus Fig. 19 hervor. Daraus ist ersichtlich, dass der Farbstoff dieses Beispiels (Kurve 41) im Vergleich mit den oben erläuterten herkömmlichen Farbstoffen (Kurven 12,13 und 14) sehr stabil ist.

Die Erfindung betrifft zusammengefasst Flüssigkristallzusammensetzungen vom Guest-Host-Typ sowie entsprechende 35 farbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit diesen Zusammensetzungen.

Die erfmdungsgemässen Flüssigkristallzusammensetzungen enthalten einen speziellen pleochroitischen Anthrachi-nonfarbstoff als Fremdmaterial, dessen Ordnungsgrad der "o Ausrichtung (Ordnungsparameter) im Flüssigkristall-Träger-material im Bereich von 0,5 bis 1 liegt; die erfmdungsgemässen Flüssigkristallzusammensetzungen besitzen einen hohen Kontrast zwischen dem gefärbten und dem ungefärbten Zustand und ausgezeichnete Beständigkeit gegen Licht, Erhit-« zen und andere Einflüsse.

9 Blatt Zeichnungen

Claims

645 917
2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe Y im Fall R=OH mit einem oder mehreren Ci- bis Cis-Substituenten substituiert ist.

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Flüssigkristallzusammensetzung mit mindestens einem Flüssigkristall, gekennzeichnet durch mindestens einen Anthrachinonfarbstoff der Formel (I)

NH

•0 R

in der bedeuten:

R OH oder NH2 und

Y (a) wenn R = OH ist: Phenoxy, Alkoxy, Phenylthio oder Alkylthio, wobei diese Gruppen einen oder mehrere Substitu-enten aufweisen können, oder COXR' mit X = O, S oder eine Gruppe NZ mit Z=H oder niederes Alkyl und R' = Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder eine dieser Gruppen mit einem oder mehreren Substituenten und

(b) wenn R= NH2 ist: COXR' mit X und R' wie oben.
3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall Y = COXR' die Gruppe R' bei (a) R = OH mit einem oder mehreren Ci- bis Cis-Substituenten substituiert ist.
4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall Y = COXR' die Gruppe R' bei (b) R = NH2 mit einem oder mehreren Ci- bis C24-Substituenten substituiert ist.
5. Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkristall ein nematischer Flüssigkristall ist.
6. Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkristall ein nematischer Flüssigkristall ist und eine optisch aktive Substanz enthält.
7. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktive Substanz eine chirale nematische Verbindung ist.
8. Verfahren zur Herstellung der Anthrachinonfarbstoffe der Formel I der Flüssigkristallzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit R=OH, gekennzeichnet durch Umsetzung einer Verbindung der Formel

NH

R"

0 OH

mit R" = Halogen, oder eine Sulfonsäuregruppe mit einer Verbindung der Formel HY mit Y wie in Anspruch 1 in Gegenwart eines Säureakzeptors.
9. Verfahren zur Herstellung der Anthrachinonfarbstoffe der Formel I der Flüssigkristallzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit R=OH, gekennzeichnet durch Umsetzung einer Verbindung der Formel

NH

0 —aryi

0 OH

mit einer Verbindung der Formel H Y mit Y=Alkyl in Gegenwart eines Säureakzeptors zu der Verbindung

0-alkyl

0 OH
10. Verfahren zur Herstellung der Anthrachinonfarbstoffe der Formel I der Flüssigkristallzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit R= NH2, gekennzeichnet durch Reduktion einer Verbindung der Formel

NH

0 NO.

mit X und R' wie in Anspruch 1 mit einem Reduktionsmittel.
11. Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung elektroop-tischer Anzeigevorrichtungen.
12. Verwendung nach Anspruch 11 mit zwei Trägerplatten, von denen mindestens eine transparent ist, transparenten Elektroden zur Ansteuerung des Flüssigkristalls auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Trägerplatten, einer zwischen die Trägerplatten eingeschalteten Flüssigkristallschicht und einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes zur Ansteuerung des Flüssigkristalls über die transparenten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht mindestens eine Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält oder aus ihr besteht.