185202. lajstromszámú szabadalom • Nematikus folyadékkristályos keverékek, Guest-Host effect alapján működő elektrooptikai berendezésekben
I 185 202 2 A találmány nematikus folyadékkristályos keverékek alkalmazására vonatkozik elektrooptikai készülékekben, melyek az úgynevezett , guest-host” hatás alapján az átmenő vagy beeső fény modulációjára, különösképpen számjegyek, jelek és képek színes visszaadására használhatók. Ismeretes, hogy a nematikus folyadé.ckrtistályok dielektromos anizotrópiájuk révén elektromos mezőben átorientálhatók. Ha a nematikus folyadékkristályt megfelelő cellába helyezik, olyan berendezés állítható elő, amely alkalmas az átmenő vagy beeső fény modulációjára, továbbá számjegyek, jelek és képek visszaadására. A folyadékkristályos optoelektronikus elemek különböző elvek alapján működtethetők. Ha torziós szerkezetű nematikus réteget alkalmaznak, a készülékben két polarizációs szűrőnek kell lennie, és így fekete-fehér jelvisszaadást lehet elérni. [Schadt, M., Helfrich, W.: Applied Physics Letters, IS, 127, (1971)]. Ha a guest-host hatás alapján működő cellát használnak, csak egy polarizátorra van szükség, és színes jel visszaadás válik lehetségessé [Heilmeier, G. H., Zanoni, L. A.: Applied Physics Letters, 13, 91, (1968)]. A guest-host hatás kihasználásánál a folyadékkristályhoz dikroizmust mutató színezőanyagot kell adni, amelyet a folyadékkristállyal együtt orientálnak, és elektromos mezővel lehet befolyásolni, hogy váltakozva abszorbeáljon és áteresszen. Az ezidáig ismert színezőanyagok - főleg azocsoportot tartalmazó kémiai vegyületek - vagy igen kevéssé oldhatók a folyadékkristályokban, vagy hosszabb idő alatt rongálja őket a látható és az ultraibolya fény hatására megváltoznak vagy túl gyenge dikroizmust mutatnak. Emiatt az optoelektronikus cellák rövid ideig működőképesek, mivel a színezőanyag kikristályosodik, vagy a hosszabb használat során bekövetkező bomlás folytán elhalványul az elérni kívánt szín. A 137 117. számú Német Demokratikus Köztársaság-beli szabadalmi leírásban színváltó display-k nematikus anyagaiként a színes, folyadékkristályos (I) vagy (II) általános képletü telrazinszármazékok alkalmazását javasolják. Az (I) és (II) általános képletekben R1 jelentése bróm- vagy klóratom, vagy C„fL„, 1 - vagy CnH2n + lO - képletű csoport (n jelentése 1-10), R2 jelentése CnH-,n f, képletű csoport (n jelentése i-!°), R3 jelentése CnH2n,vagy CnII2nf ,0— képletü csoport (n jelentése 1-10), R4 jelentése CnH2n +vagy CnH2n+ ,0— képletü csoport (n jelentése 1-10). Kísérleteink során további olyan anyagokat találtunk, amelyekkel lehetővé válik, hogy olyan optoelektronikus cellákat állítsunk elő, amelyek a guesthost hatás alapján működve az átmenő vagy beeső fény modulációjára és számjegyek, jegyek és képek visszaadására alkalmasak, és hosszabb működés során is élénk színeket biztosítanak. Ezt a hatást úgy érjük el, hogy színezőanyagokat adunk a nematikus folyadékkristályos mátrixanyaghoz. A kapott elegy nagy kémiai és termikus stabilitású, és a látható spektrumban határozott dikroizmust mutat, így hosszú ideig stabil optoelekronikus cellák állíthatók elő alkalmazásával. Azt találtuk, hogy a guest-host hatás alapján működő, nematikus folyadékkristályos keveréket tartalmazó készülékekben olyan keverék alkalmazható, amely a nematikus mátrixanyag mellett színezőanyagként egy s-tetrazinszármazékot tartalmaz. A találmány szerinti folyadékkristályos elegyek színezőanyagként egy (IV) általános képletű stetrazin-származékot tartalmaznak, a képletben R' jelentése hidrogénatom, 1-5 szénatomos alkil-, 1-4 szénatomos alkoxicsoporttal helyettesített ciklohexil-, 1-6 szénatomos alkil-amino-, di(l-4 szénatomos alkil)-amino-vagy 1-8 szénatomos alkoxicsoporttal helyettesített fenilcsoport, R2 jelentése 1-4 szénaíomos alkil- vagy 1-8 szénatomos alkoxiesoport, R3 jelentése hidrogénatom vagy 1-4 szénatomos alkoxiesoport, azzal a megkötéssel, hogy ha R3 jelentése hidrogénatom, akkor R1 jelentése alkilcsoporttól vagy alkoxicsoporttal helyettesített fenilcsoporttól eltérő. A színezőanyagok nagy kémiai és termikus stabilitásúak, hosszú időn keresztül ellenállnak a látható és az ultraibolya fény hatásának, erős saját színük van és határozott negatív dikroizmust mutatnak a látható tartományban, továbbá folyékony kristályokban általában jól oldhatók. Az s-tetrazinszármazékok egy része már tiszta állapotban folyadékkristályos, ami a guest-host hatás alapján való felhasználás szempontjából különösen előnyös. A találmány szerinti elegyben színezőanyagként alkalmazható vegyületek közül példaként említjük meg a következőket: 3-(n-aIkil)-6-[4-klór-fenil]-s-tetrazin; 3-hidroxi-6-[4-alkiloxi-fenil]-s-tetrazin; 3-fenil-6-etoxi-s-letrazin; 3-fenil-6-metil-s-tetrazin; 3-metil-6-[4-klór-fenil]-s-tetrazin; 3-[3-metil-fenil]-s-tetrazin; 3-[2-naftil]-s-telraz.in; 3,6-bisz-[4-n-alkil-fenil]-s-tetrazin; 3-[4-n-alkiloxi-fenil]-6-alkil-s-tetrazin; 3-[4-ciano-fenil]-6-(n-alkil)-s-tetrazin; 3-[4-n-alkil-fenil]-6-j4-n-alkiloxi-fenil]-s-tetrazin. A találmány szerinti megoldást a következő példákkal szemléltetjük a korlátozás szándéka nélkül. I. példa A 68,5 mól% 5-(n-hexil)-2-]4 (n-hexil)-oxi-fenil]pirimidint és 31,5 mól% 5-(n-hexiI)-2-[4-(n-nonil)fenilj-pirimidint tartalmazó elegy 4 és 60 °C közötti hőmérsékleten nematikus, folyadékkristályos és pozitív dielektromos anizotrópiát mutat. Ehhez az eiegyhez 2 súly% 3-(4-metil-fenil)-s-tetrazint (vörös színű anyag, nem folyadékkristályos olvadáspontja 72 °C) adunk. A kapott elegy 3 és 58 °C között nematikus marad, és világos vörös színű. A vörös elegyet clektrooptikus cellába visszük, két elektród közé, amelyek egy meghatározott irányba vannak csiszolva. A folyadékkristálya kitüntetett csiszolási iránnyal párhuzamosan orientálódik, és olyan polarizátoron keresztül nézve, amelynek polarizációs 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
