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DE19630560A1 - Controllable colour filter without mechanical moving parts, guaranteeing full image selection - Google Patents

Controllable colour filter without mechanical moving parts, guaranteeing full image selection

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Publication number
DE19630560A1
DE19630560A1 DE19630560A DE19630560A DE19630560A1 DE 19630560 A1 DE19630560 A1 DE 19630560A1 DE 19630560 A DE19630560 A DE 19630560A DE 19630560 A DE19630560 A DE 19630560A DE 19630560 A1 DE19630560 A1 DE 19630560A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gel
color filter
filter according
color
polymeric gel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19630560A
Other languages
German (de)
Inventor
Arno Dr Seeboth
Joerg Dr Kriwanek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEEBOTH, ARNO, DR., 12557 BERLIN, DE
Original Assignee
Institut fuer Angewandte Chemie Berlin Adlershof eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut fuer Angewandte Chemie Berlin Adlershof eV filed Critical Institut fuer Angewandte Chemie Berlin Adlershof eV
Priority to DE19630560A priority Critical patent/DE19630560A1/en
Publication of DE19630560A1 publication Critical patent/DE19630560A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • C09K9/02Organic tenebrescent materials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0126Opto-optical modulation, i.e. control of one light beam by another light beam, not otherwise provided for in this subclass
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
    • H04N25/136Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements using complementary colours

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Abstract

Controllable colour filter has (a) a first transparent carrier plate, (b) a second transparent or mirror carrier plate and (c) a polymer gel containing polymer(s), including polymer(s) forming a network, in which is dispersed (d) a thermochromic dye, which undergoes a reversible colour change in the temperature range in which the polymer gel is in the gel state.

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Farbfilter mit Vollbildauslesung, welcher thermisch reversibel zwischen zwei unterschiedlichen farbigen Zuständen oder einem farblosen und einem farbigen Zustand geschaltet werden kann, und der in der Bildaufnahme- und Displaytechnik eingesetzt werden kann.The invention relates to a controllable color filter Full screen reading, which is thermally reversible between two different colored states or a colorless and can be switched in a colored state, and in the Image acquisition and display technology can be used.

Es ist bekannt, daß eine Reihe von Substanzklassen (z. B. Spiropyran-Verbindungen) bei Anregung durch Wärme ihre Farbe ändern, verlieren oder wiedergewinnen (L.Wizinger und H.Wen­ ning, Helv. Chim. Acta, 247 (1940).It is known that a number of classes of substances (e.g. Spiropyran compounds) when excited by heat their color change, lose or regain (L.Wizinger and H.Wen ning, Helv. Chim. Acta, 247 (1940).

Die Änderung der Farbe basierend auf der Ausnutzung der re­ versiblen Thermochromie (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chem. Technology, John Wiley & Sons, N.Y. 1976, Vol. 6) ist bekannt. Eine große Anzahl von Zyklen der Farbänderung thermochromer Verbindungen erfolgt vorzugsweise in Lösung. In der DE-PS 12 28 972 wird eine reversible Thermochromie kontinuierlicher Art durch eine Ring-Kettentautometrie in einem farbtragenden Chinon- bzw. farbloses Chinolinsystem dargelegt. Verwendet werden können diese Systeme zur Echtheitskennzeichnung für Wertpapiere (Banknoten, Ausweise u.ä.). Naphthofurane, wie in der DE-OS 24 54 695 beschrieben, weisen in Lösung Thermochro­ mie auf, die im Temperaturbereich von 100°C bis -80°C gesteu­ ert werden muß.The change in color based on the exploitation of the right versible thermochromism (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chem. Technology, John Wiley & Sons, N.Y. 1976, vol. 6) is known. A large number of cycles of color change thermochromic Connections are preferably made in solution. In the DE-PS 12 28 972 reversible thermochromism is becoming more continuous Kind by a ring chain tautometry in a color-bearing Quinone or colorless quinoline system presented. Used these systems can be used for authenticity identification Securities (banknotes, ID cards, etc.). Naphthofurans as in DE-OS 24 54 695 described, have thermochro in solution mie on, which controls in the temperature range from 100 ° C to -80 ° C must be tested.

In der US-A-3 763 151 wird das thermochrome Verhalten von hetrocyclischen, quarternären Ammoniumverbindungen in Lösung gezeigt. Demnach läßt sich beispielsweise 2-(2-Hydroxy-5-ni­ trobenzylidenamino)-1-methylpyridinium-Hydrochlorid in Benzol bei einer Temperaturänderung von 25°C auf 132°C von Orange nach Magenta schalten. Die Verwendung vieler organischer Lö­ sungsmittel ist auf Grund ihrer toxischen und kanzerogenen Eigenschaften nachteilig. Einige wäßrige anorganische Metall­ salze zeigen ebenfalls thermochromes Verhalten beim Erhitzen bis zu 230°C (P.R. Hammond, J. Chem. Soc. A, 3800, 1971). In Feststoffen werden zur Farbschaltung vergleichsweise noch höhere Temperaturen benötigt, was die Lebensdauer der Systeme verkürzt. Mischungen von Metallkomplexen werden in Halbleiter­ anzeigen zur Farbschaltung verwendet wie in der US-A-3 725 310 beschrieben. Die benötigten Temperaturdifferenzen zwischen - 196°C (orange) und 300°C (schwarz) sind hinsichtlich einer Applikation für bildverarbeitende Systeme ungeeignet. Zur Verwendung als mehrfarbige Anstrichstoffe werden thermo­ chrome Pigmente, vorzugsweise zwischen 3 bis 7 Gew.%, in Poly­ mere eingelagert. In der DE-OS 25 15 474 werden Fe₂O₃·H₂O und CuCo₃·Cu(OH)₂·H₂O als Pigmente und Polyethylen, Ethylencopoly­ merisate einschließlich der Terpolymeren wie Ethylen/Propylen - Ethylen/Ethylacrylat - Ethylen/Vinylacetat-Copolymerisate oder kautschukartige Ethylen/Propylen - Copolymerisate als Polymere verwendet. Für eine blau-schwarz Farbschaltung müssen die Systeme von 95°C auf 400°C erhitzt werden.In US-A-3 763 151 the thermochromic behavior of hetrocyclic, quaternary ammonium compounds in solution shown. Accordingly, 2- (2-hydroxy-5-ni trobenzylidenamino) -1-methylpyridinium hydrochloride in benzene when the temperature changes from 25 ° C to 132 ° C from orange switch to magenta. The use of many organic solvents is due to its toxic and carcinogenic Properties disadvantageous. Some aqueous inorganic metal salts also show thermochromic behavior when heated  up to 230 ° C (P.R. Hammond, J. Chem. Soc. A, 3800, 1971). In solids, color switching is still comparatively higher temperatures required what the life of the systems shortened. Mixtures of metal complexes are used in semiconductors displays used for color switching as in US-A-3 725 310 described. The required temperature differences between - 196 ° C (orange) and 300 ° C (black) are regarding one Application unsuitable for image processing systems. For use as multicolored paints, thermo chrome pigments, preferably between 3 to 7 wt.%, in poly mere stored. In DE-OS 25 15 474 Fe₂O₃ · H₂O and CuCo₃ · Cu (OH) ₂ · H₂O as pigments and polyethylene, ethylene copoly merisate including terpolymers such as ethylene / propylene - Ethylene / ethyl acrylate - Ethylene / vinyl acetate copolymers or rubbery ethylene / propylene copolymers as Polymers used. For a blue-black color switching the systems are heated from 95 ° C to 400 ° C.

Bislang beschriebene Anordnungen von statischen bzw. steuerbaren Farbfiltern in der Bildaufnahme- und Displaytech­ nik basieren im wesentlichen auf Bildaufnahmeröhren, einzeln integrierten Halbleiterbildsensoren und elektrisch angesteuer­ ten thermotropen Flüssigkristallen (LC).Arrangements of static or controllable color filters in image acquisition and display technology nik are essentially based on image recording tubes, individually integrated semiconductor image sensors and electrically controlled thermotropic liquid crystals (LC).

In traditionellen Fernsehkameras werden herkömmliche Bildaufnahmeröhren des Vidikontyps benutzt, wobei die Bildauf­ nahmefläche in der Röhre aus einer zusammenhängenden Schicht besteht, deren photoleitfähige Fläche von einem Elektronen­ strahl abgetastet wird.In traditional television cameras, conventional ones Vidicon-type image pickup tubes are used, the image pickup surface in the tube from a continuous layer exists, the photoconductive surface of one electron beam is scanned.

Um die drei Farbauszüge und damit die Farbsignale rot, grün und blau zu gewinnen, wurden und werden zum Teil noch heute drei mit entsprechenden Vorsatzfiltern bestückte Röhren benutzt. Mit den Lehren der US-A-3 378 633 und der GB-A-1 456 671 wurde die Ausstattung der Frontseite der Bildaufnahmeröhre mit Farbstreifenfiltern bekannt.Around the three color separations and thus the color signals red, winning green and blue has been and still is in part today three tubes equipped with appropriate front filters used. With the teachings of US-A-3 378 633 and GB-A-1 456 671 was the equipment of the front of the image pickup tube known with colored stripe filters.

Nach der von S. König in der Zeitschrift Fernseh- und Kinotechnik Bd. 39 (1985) Heft 1, S. 6-10 beschriebenen Ent­ wicklung bei Halbleiterbildsensoren wird heute noch nach der in der Zeitschrift Electronics Vol. 45, (1972) Heft 17, S. 39- 40 erstmals beschriebenen Methode mit drei getrennten CCD- Sensorchips gearbeitet. Als Strahlteiler werden gemäß den US- A-4 322 740, 4 333 4238 und 4 532 550 gekoppelte prismatische Glaskörperbauteile verwendet. Nach der US-A-4 507 679 wird sogar mit vier CCD-Sensorchips gearbeitet. Dementsprechend wird das Strahl- und Farbteilerprisma noch um einen weiteren Ausgang vergrößert. Diese Farbkameravarianten erfordern noch einen relativ großen Raum, komplizierte Glaskörperbauteile und einen erhöhten Chip- und Montageaufwand. Ein Ausweg aus dieser Situation gelingt über den Einsatz von Einchip-Sensoren.According to that of S. König in the TV and Kinotechnik Bd. 39 (1985) Heft 1, pp. 6-10 Ent Development of semiconductor image sensors is still based on the  in Electronics Vol. 45, (1972) Issue 17, p. 39- 40 method described for the first time with three separate CCD Sensor chips worked. According to the US A-4 322 740, 4 333 4238 and 4 532 550 coupled prismatic Vitreous components used. According to US-A-4,507,679 even worked with four CCD sensor chips. Accordingly the beam and color splitter prism becomes one more Output enlarged. These color camera variants still require a relatively large space, complicated vitreous components and increased chip and assembly costs. A way out of this The situation succeeds through the use of single-chip sensors.

Bewegte optische Vorsatzelemente mit rotierenden Farb­ kreiseln oder Farbtrommeln zur Sensorbelichtung im Videosy­ stem, wie nach der DD-A-2 17 118 bzw. US-A-4 404 585, oder mit schwingenden Spiegeln in Kombination mit dichroitischen Spie­ geln nach der US-A-245 240 erfordern einen bestimmten zusätz­ lichen Aufwand. Dazu gehört der Antrieb der bewegten Teile, eine Rückkopplungseinheit zur Steuerung der Geschwindigkeit sowie die Gewinnung der Stellungsinformation von Spiegel und Kreisel. Der für Lichtschranken, Lichtzerhacker, Wechselstrom­ synchronmotore oder Gleichstrommotore benötigte Raum ist eben­ falls relativ groß und zusätzliche Energie wird verbraucht. Ein Verlust im Auflösungsvermögen bei Verwendung bewegter Filterkreisel wie nach der DE-AS 22 38 700 ist kaum zu ver­ meiden.Moving optical attachment elements with rotating color spinning or color drums for sensor exposure in Videosy stem, as in DD-A-2 17 118 or US-A-4 404 585, or with vibrating mirrors in combination with dichroic mirrors rules according to US-A-245 240 require a certain additional effort. This includes driving the moving parts, a feedback unit to control the speed as well as obtaining the position information from Spiegel and Spinning top. The one for light barriers, light chopper, alternating current The space required for synchronous motors or DC motors is flat if relatively large and additional energy is consumed. A loss in resolution when using moving Filter gyroscope as in DE-AS 22 38 700 is hardly ver avoid.

In der DE-A-37 27 655, FR-A-8 710 735 und DD-A-2 60 853 wird ein elektronisch steuerbarer Farbfilter beschrieben, bei dem zwischen zwei Elektroden ein elektrooptisch aktives, flüs­ sigkeitskristallines, ferroelektrisches Material mit einer chiral-smektitischen Phase angeordnet ist.In DE-A-37 27 655, FR-A-8 710 735 and DD-A-2 60 853 describes an electronically controllable color filter, at an electro-optically active, between two electrodes liquid crystalline, ferroelectric material with a chiral-smectite phase is arranged.

Mehrfarbige Flüssigkristallanzeigen durch Dotierung der LC Phase mit dichroitischen Farbstoffen sind in der JP-A-63- 258981, GB-A-2 201 158 und DEA-38 01 789 beschrieben. Die Kom­ bination von Dotierung und farbigen orientierungsschichten ist in der DD-A-2 66 428 dargelegt.Multi-color liquid crystal displays by doping the LC phase with dichroic dyes are in JP-A-63- 258981, GB-A-2 201 158 and DEA-38 01 789. The Com combination of doping and colored orientation layers in DD-A-2 66 428.

Ein wesentlicher Nachteil der bislang bekannten Lösungen besteht in einer ungenügenden Differenz der auslesbaren Wel­ lenlängen oder einer nur geringen Differenz in der Intensi­ tätsänderung bei konstanter Wellenlänge. Die Verwendung raum­ fordernder und beweglicher Teile ist hinsichtlich der Größe und des Energiebedarfes der Filter ebenfalls nachteilig.A major disadvantage of the previously known solutions  consists in an insufficient difference of the readable world length or only a small difference in intensity change in frequency at constant wavelength. The use of space demanding and moving parts is in size and the energy requirement of the filter also disadvantageous.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen thermisch steuerbaren Farbfilter mit Vollbildauslesung herzustellen, der sich im engen Temperaturbereich einerseits mit einer hohen Intensitätsänderung und andererseits mit einer für das mensch­ liche Auge ausreichend großen Differenz zwischen den ausles­ baren Wellenlängen bei gleichzeitiger Graustufenregelung schalten läßt.The object of the invention is a thermal produce controllable color filter with full screen reading, the one hand in the narrow temperature range with a high one Change in intensity and on the other hand with one for humans enough difference between the selected eyes wavelengths with simultaneous grayscale control can switch.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Farbfilter, der fol­ gende Anordnung aufweist:
eine erste transparente Trägerscheibe;
eine zweite transparente oder verspiegelte Trägerscheibe;
ein zwischen der ersten und der zweiten Trägerscheibe ange­ ordnetes polymeres Gel, bestehend aus einem oder mehreren Polymeren, von denen wenigstens eines ein netzwerkbildendes Polymeres ist; und
wenigstens einen in dem polymeren Gel verteilten Farbstoff, der seine Farbe reversibel durch Temperaturänderung in dem Temperaturbereich ändert, in dem der Gelzustand des polymeren Gels besteht.
The problem is solved by a color filter which has the following arrangement:
a first transparent carrier disk;
a second transparent or mirrored carrier disc;
a polymer gel arranged between the first and the second carrier disk, consisting of one or more polymers, at least one of which is a network-forming polymer; and
at least one dye distributed in the polymeric gel that reversibly changes color due to temperature change in the temperature range in which the gel state of the polymeric gel exists.

Die Erfindung steht somit aus einem Gelnetzwerk, basie­ rend auf Wasser oder einer Mikroemulsion und aus einem oder mehreren Farbstoffen, wobei die Gel-Eigenschaften während einer Temperaturänderung erhalten bleiben und das farbige Gel sich zwischen zwei Trägerscheiben befindet, von denen eine oder auch beide Scheiben aus transparenten Elektroden bestehen können und wobei mindestens einer der Farbstoffe seine Farbe in Abhängigkeit der Temperatur reversibel ändert, verliert oder wiedergewinnt.The invention is thus based on a gel network rend on water or a microemulsion and from one or several dyes, the gel properties during a change in temperature are preserved and the colored gel is located between two carrier disks, one of which or both disks are made of transparent electrodes can and where at least one of the dyes its color changes reversibly depending on the temperature, loses or regained.

Das polymere Gel kann aus einem Gemisch von Polymeren bestehen, von denen wenigstens eines ein gelbildendes Polyme­ res ist und wenigstens eines eine optisch anisotrope Phase bildet. Vorteilhaft ist das polymere Gel ein wäßriges Gel. Es kann jedoch auch ein Gel auf Basis eines organischen Lösungs­ mittels oder Lösungsmittelgemisches sein.The polymeric gel can be made from a mixture of polymers exist, at least one of which is a gel-forming polymer res and at least one is an optically anisotropic phase  forms. The polymeric gel is advantageously an aqueous gel. It can also be a gel based on an organic solution means or solvent mixture.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das polymere Gel ein Gel auf Basis einer Mikroemulsion, wobei die Mikroemulsion aus einem Gemisch von Wasser, organischem Lö­ sungsmittel, Tensid und Gelbildner aufgebaut ist.In a special embodiment of the invention that is polymeric gel a gel based on a microemulsion, the Microemulsion from a mixture of water, organic sol solvent, surfactant and gelling agent is built up.

Wie bereits ausgeführt, besteht das Gel aus einem oder mehreren netzwerkbildenden Polymeren und einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch. Beispiel für netzwerkbildende Poly­ mere sind Gelatine, Agar, Polysaccharide, Pektine oder Kiesel­ säure. Das netzwerkbildende Polymere kann auch ein Polymeres sein, das durch Zusatz eines Netzwerkbildners in ein Gel umge­ wandelt wird. So kann z. B. ein Polyvinylalkohol (PVA) oder ein Gemisch eines PVA mit einem Polyethylenglycol (PEG) durch Zusatz von Natriumtetraborat in ein Gel umgewandelt werden. Dabei hat das eingesetzte PEG eine mittlere Molekülmasse im Bereich von 20.000 bis 50.000, und bei dem PVA liegt sie im Bereich von 20.000 bis 100.000.As already stated, the gel consists of one or several network-forming polymers and a solvent or solvent mixture. Example of network-forming poly mers are gelatin, agar, polysaccharides, pectins or pebbles acid. The network-forming polymer can also be a polymer be converted into a gel by adding a network former is changed. So z. B. a polyvinyl alcohol (PVA) or a Mix a PVA with a polyethylene glycol (PEG) Addition of sodium tetraborate can be converted into a gel. The PEG used has an average molecular weight in the Range from 20,000 to 50,000, and with the PVA it lies in the Range from 20,000 to 100,000.

Als Lösungsmittel in der vorliegenden Erfindung sind solche mit einem Dampfdruck im Bereich von 20·10-2 N/m² bis 160·102-2 N/m² bei 20°C geeignet. Typische Lösungsmittel hier­ für sind Wasser sowie niedere Alkanverbindungen (C₅-C₈), wie Heptan, Hexan oder Octan.Suitable solvents in the present invention are those having a vapor pressure in the range of 20 · 10 -2 N / m² to 160 · 102 -2 N / m² at 20 ° C. Typical solvents here for water and lower alkane compounds (C₅-C₈), such as heptane, hexane or octane.

Einerseits sind die einzelnen Netzwerke unterschiedlich stabil, andererseits haben die unterschiedlichen Strukturen verschiedene optische Eigenschaften. Das Lösungsmittel ist an der Bildung der Struktur des Systems maßgeblich beteiligt, so daß supramolekulare und anisotrope Anordnungen entstehen kön­ nen.On the one hand, the individual networks are different stable, on the other hand have different structures different optical properties. The solvent is on significantly involved in the formation of the structure of the system, so that supramolecular and anisotropic arrangements can arise nen.

Als thermochrome Farbstoffe können alle Substanzen ver­ wendet werden, die sich in Wasser oder in organischen Lösungs­ mitteln lösen oder dispergieren lassen. Gleiches gilt für die nicht thermotropen Farbstoffe.All substances can be used as thermochromic dyes be applied in water or in organic solutions dissolve or disperse. The same applies to the non-thermotropic dyes.

Von Bedeutung ist, daß die Farb- und Transparenzänderung in einem Temperaturbereich stattfindet, in dem das Gel tempe­ raturstabil ist. Es erfolgt kein Gel-Sol-Phasenübergang.It is important that the color and transparency change takes place in a temperature range in which the gel tempe  is stable to raturation. There is no gel-sol phase transition.

Ein typischer Arbeitsbereich des Farbfilters liegt zwi­ schen -30°C und 85°C. Thermochrome Farbstoffe in diesem Be­ reich sind Natrium-{4-[4-(4-carboxylatophenyl)-2,6-diphenyl-1- pyridino]-2,6-diphenylphenolat} und 4-(2,4,6-Triphenyl-1-pyri­ dino)-2,6-diphenylphenolat oder 4-[4-(4-Octadecylphenyl)-2,6- diphenyl-1-pyridino]-2,6-diphenylphenolat.A typical working range of the color filter is between between -30 ° C and 85 ° C. Thermochromic dyes in this Be Sodium {4- [4- (4-carboxylatophenyl) -2,6-diphenyl-1- pyridino] -2,6-diphenylphenolate} and 4- (2,4,6-triphenyl-1-pyri dino) -2,6-diphenylphenolate or 4- [4- (4-octadecylphenyl) -2,6- diphenyl-1-pyridino] -2,6-diphenylphenolate.

Als nicht thermochrome Farbstoffe lassen sich konventio­ nelle Substanzen wie beispielsweise Kongorot, Dispersrot, Disperseorange oder Anthrachinonblau verwenden.Conventional can be used as non-thermochromic dyes nelle substances such as Congo red, disperse red, Use disperse orange or anthraquinone blue.

Dem Gel-Farbstoff-System können weitere optisch anisotro­ pe Materialien zugesetzt werden. So beispielsweise thermotrope Flüssigkristalle auf der Basis von substituierten Cyanobiphe­ nylen oder Benzoesäureester.The gel-dye system can be optically anisotropic pe materials can be added. For example, thermotropic Liquid crystals based on substituted cyanobiphe nylene or benzoic acid ester.

Die resultierende Farbe der dotierten Gelschicht setzt sich additiv aus den Einzelfarbstoffen zusammen. Ein Farbfil­ ter, bestehend aus einem roten thermochromen Farbstoff und einem blauen nicht-thermochromen Farbstoff, eingelagert in einem wäßrigen Polyvinylalkohol/Polyethylenglykol-Borax-Gel, besitzt bei Raumtemperatur die Sekundärfarbe purpur und eine Transparenz von mehr als 90%. Beim Erwärmen der Filteranord­ nung auf 45°C wird der thermochrome Farbstoff farblos. Ein Farbumschlag von purpur nach blau bei konstanter Transparenz ist die Folge. Bei 41°C ist der Filter noch purpur. Eine wei­ tere Temperaturerhöhung auf 55°C führt zu einer Abnahme der Transparenz von weniger 55% bei konstanter Farbe. Der Vorgang ist reversibel. Die Farbänderungen können in sehr engen Tempe­ raturbereichen erfolgen, womit sich vorteilhafterweise die Zeit der thermischen Adressierung verkürzt.The resulting color of the doped gel layer sets additively from the individual dyes. A color fil ter, consisting of a red thermochromic dye and a blue non-thermochromic dye embedded in an aqueous polyvinyl alcohol / polyethylene glycol borax gel, has the secondary color purple and a at room temperature Transparency of more than 90%. When heating the filter assembly When the temperature is 45 ° C, the thermochromic dye becomes colorless. A Color change from purple to blue with constant transparency is the consequence. At 41 ° C the filter is still purple. A white Tere temperature increase to 55 ° C leads to a decrease in Transparency of less than 55% with constant color. The process is reversible. The color changes can be in very tight tempe rature areas take place, which advantageously the Thermal addressing time reduced.

Die in der Erfindung eingesetzten Trägerscheiben bestehen im allgemeinen aus anorganischen und organischen Gläsern. Ihre Fläche, die im Bereich bis zu 1 m² liegt, kann vollständig oder teilweise mit dem polymeren Gel bedeckt sein.The carrier disks used in the invention exist generally from inorganic and organic glasses. Your Area that is in the range up to 1 m² can be complete or partially covered with the polymeric gel.

Ein vorteilhafter Aufbau des erfindungsgemäßen Farbfil­ ters besteht darin, daß beide Trägerscheiben transparent sind.An advantageous structure of the color film according to the invention ters is that both carrier discs are transparent.

Ein weiterer vorteilhafter Aufbau ist in der Schaltung wenigstens einer Trägerscheibe, insbesondere beider Träger­ scheiben, als Elektrode zu sehen.Another advantageous construction is in the circuit  at least one carrier disk, in particular both carriers slices, to be seen as an electrode.

Die Schichtdicke des Gels zwischen den Trägerscheiben bzw. den Elektroden beträgt vorteilhaft 10 µm bis 2 mm, wobei der Abstand stufenlos einstellbar sein kann. Der weitere Auf­ bau der Trägerscheiben und deren Zusatzeinrichtungen ent­ spricht der von ähnlichen Flüssigkristalldiplays.The layer thickness of the gel between the carrier disks or the electrodes is advantageously 10 microns to 2 mm, wherein the distance can be infinitely adjustable. The further up construction of the carrier disks and their additional devices speaks of similar liquid crystal displays.

Ein erfindungsgemäßer Farbfilter der beschrieben Art bedarf keiner mechanisch bewegten Teile und garantiert eine Vollbildauslesung, d. h. die gesamte Filterfläche ist als Bild nutzbar.An inventive color filter of the type described does not require any mechanically moving parts and guarantees one Full screen reading, d. H. the entire filter area is as an image usable.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Farbfilter äußerst kostengünstig hergestellt werden kann. Zum einem besteht das polymere farbige Gel zum größten Teil aus Lösungsmittel, im allgemeinen Wasser; zum anderen kann das Gel technologisch einfach zwischen zwei Sub­ stratträgern aufgebracht werden. So läßt sich ein polymeres Gel mit mehr als 70 Gewichts-% Wasser verwenden, welches mit­ tels Begußtechnologie oder analogen Coating-Verfahren auf die Substrate, die auch aus leicht beweglichen Formteilen bestehen können, aufgetragen wird. Hierdurch werden aufwendige Füllvor­ gänge im Vakuum vermieden, wie sie bei der Anwendung von Flüs­ sigkristallen erforderlich sind. Zum anderen sind keine mehr­ fachen Fotolitografieprozesse notwendig, wie beim Auftragen von anorganischen Pigmente bei der konventionellen Katoden­ strahlröhre oder farbigen Flüssigkristalldisplays auf TFT- Basis.Another important advantage of the invention is in that the color filter is manufactured extremely inexpensively can be. On the one hand, there is the polymer colored gel mostly solvent, generally water; to the others, the gel can be technologically simple between two sub carriers are applied. So a polymer can be Use gel with more than 70% water by weight, which with casting technology or analog coating process on the Substrates that also consist of easily movable molded parts can be applied. As a result, elaborate Füllvor avoided in a vacuum, such as when using rivers sig crystals are required. Second, there are no more multiple photolithography processes necessary, as when applying of inorganic pigments in conventional cathodes beam tube or colored liquid crystal displays on TFT Base.

Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden.The invention is illustrated below by examples are explained.

Beispiel 1example 1

In 10 g einer Mikroemulsionslösung (Wasser und Heptan zu gleichen Volumenanteilen mit Natrium-bis-2-ethylhexylsulfosuc­ cinat als Tensid) sind 3.5 Gew-% Gelatine, und 0.01 g Farb­ stoff Na-{4-[4-(4-Carboxylatophenyl)-2,6-diphenyl-1-pyridi­ no]-2,6-diphenylphenolat} beigemischt. Bei Raumtemperatur ist das Gel farblos milchig trüb mit einer Transmission von Null. In 10 g of a microemulsion solution (water and heptane equal parts by volume with sodium bis-2-ethylhexylsulfosuc cinat as surfactant) are 3.5% by weight gelatin and 0.01 g color Na- {4- [4- (4-carboxylatophenyl) -2,6-diphenyl-1-pyridi no] -2,6-diphenylphenolate} added. At room temperature the gel colorless milky cloudy with a transmission of zero.  

Das Gel wird mit einer Schichtdicke von 1.5 mm zwischen trans­ parente ITO-Elektroden montiert.The gel is applied with a layer thickness of 1.5 mm between trans Parent ITO electrodes installed.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird die Tempe­ ratur der Gelschicht erhöht. Bei 55°C hat die Anordnung eine Lichttransmission von 47% und ist farbig bei einem Wellen­ längenmaximum von 420 nm. Der Vorgang ist reversibel.By applying an electrical voltage, the tempe rature of the gel layer increased. At 55 ° C the arrangement has one Light transmission of 47% and is colored when there is a wave length maximum of 420 nm. The process is reversible.

Beispiel 2Example 2

In 10 g einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung (12 Gew-% Polymeres mit einem Polymerisationsgrad von 1800 und einem Hydrolysegrad 99,5 in Wasser) werden 0.01 g des Farbstoffes wie in Beispiel 1 gelöst und das Gemisch mit 0.5 g gesättigter Borax-lösung als Netzwerkbildner versetzt. In weniger als 2 Minuten bildet sich ein gelbes Gel, welches mit einer Schicht­ dicke von 300 µm zwischen zwei Glasplatten montiert wird.In 10 g of an aqueous polyvinyl alcohol solution (12% by weight Polymer with a degree of polymerization of 1800 and one Degree of hydrolysis 99.5 in water) 0.01 g of the dye dissolved as in Example 1 and the mixture saturated with 0.5 g Borax solution added as a network builder. In less than 2 Minutes, a yellow gel forms, which is coated with a layer thickness of 300 µm is mounted between two glass plates.

Wird die Anordnung einer Temperatur von 60°C ausgesetzt, ändert sich die Farbe von gelb nach rot. Bei Temperaturernie­ drigung wird die Anordnung wieder gelb.If the arrangement is exposed to a temperature of 60 ° C, the color changes from yellow to red. With temperature deficiency The arrangement turns yellow again.

Beispiel 3Example 3

In 10 g einer wäßrigen 10 Gew-% Polymergemischlösung (Polyvinylalkohol und Polyethylenglycol mit einem Polymerisa­ tionsgrad von 1800 im Verhältnis 1 : 1) werden 0.01 g des Farb­ stoffes wie in Beispiel 1 gelöst und das Gemisch mit 0.5 g gesättigter Boraxlösung als Netzwerkbildner versetzt. In weni­ ger als 3 Minuten bildet sich ein trübes milchiges Gel, wel­ ches mit einer Schichtdicke von 300 µm zwischen zwei Glasplat­ ten montiert wird.In 10 g of an aqueous 10% by weight polymer mixture solution (Polyvinyl alcohol and polyethylene glycol with a polymer degree of 1800 in the ratio 1: 1) 0.01 g of the color substance as dissolved in Example 1 and the mixture with 0.5 g saturated borax solution added as a network former. In few A cloudy, milky gel forms for more than 3 minutes ches with a layer thickness of 300 microns between two glass plates ten is mounted.

Wird die Anordnung auf 65°C erwärmt, steigt die Licht­ transmission von 0% auf 85% und das System wird gelb.If the arrangement is heated to 65 ° C, the light rises transmission from 0% to 85% and the system turns yellow.

Beispiel 4Example 4

Ein Gel wie in Beispiel 2 enthält zusätzlich 0.01 g Kon­ gorot und wird analog zwischen zwei Glasplatten montiert. Die Anordnung hat eine gelb-orange Farbe bei Raumtemperatur. Beim Erwärmen auf 65°C wird ein Farbumschlag nach Rot sichtbar. Der Prozeß ist reversibel und auf der gesamten Filterfläche sichtbar.A gel as in Example 2 additionally contains 0.01 g of Kon gorot and is mounted analogously between two glass plates. The The arrangement has a yellow-orange color at room temperature. At the When heated to 65 ° C, a color change to red becomes visible. The process is reversible and over the entire filter area visible.

Claims (15)

1. Steuerbarer Farbfilter, gekennzeichnet durch
eine erste transparente Trägerscheibe;
eine zweite transparente oder verspiegelte Trägerscheibe;
ein zwischen der ersten und der zweiten Trägerscheibe ange­ ordnetes polymeres Gel, bestehend aus einem oder mehreren Polymeren, von denen wenigstens eines ein netzwerkbildendes Polymeres ist; und
wenigstens einen in dem polymeren Gel verteilten thermochromen Farbstoff, der seine Farbe reversibel durch Temperaturänderung in dem Temperaturbereich ändert, in dem der Gelzustand des polymeren Gels besteht.
1. Controllable color filter, characterized by
a first transparent carrier disk;
a second transparent or mirrored carrier disc;
a polymer gel arranged between the first and the second carrier disk, consisting of one or more polymers, at least one of which is a network-forming polymer; and
at least one thermochromic dye distributed in the polymeric gel which reversibly changes color due to temperature change in the temperature range in which the gel state of the polymeric gel exists.
2. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel aus einem Gemisch von Polymeren besteht, von denen wenigstens eines ein gelbildendes Polymeres ist und wenigstens eines eine optisch anisotrope Phase bildet.2. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel consists of a mixture of polymers of at least one of which is a gel-forming polymer and at least one forms an optically anisotropic phase. 3. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel ein wäßriges Gel ist.3. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel is an aqueous gel. 4. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel ein Gel auf Basis eines organischen Lösungsmit­ tels oder Lösungsmittelgemisches ist.4. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel a gel based on an organic solvent means or solvent mixture. 5. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel ein Gel auf Basis einer Mikroemulsion ist, wobei die Mikroemulsion aus einem Gemisch von Wasser, organischem Lösungsmittel, Tensid und Gelbildner aufgebaut ist.5. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel is a gel based on a microemulsion, wherein the microemulsion from a mixture of water, organic Solvent, surfactant and gelling agent is built up. 6. Farbfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch ein solches mit einem Dampfdruck im Bereich von 20·10-2N/m² bis 160·10-2 N/m² bei 20°C ist.6. Color filter according to claim 4, characterized in that the organic solvent or solvent mixture is one with a vapor pressure in the range from 20 · 10 -2 N / m² to 160 · 10 -2 N / m² at 20 ° C. 7. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbereich der Farbänderung im Bereich von -30°C bis +85°C liegt.7. Color filter according to claim 1, characterized in that the Temperature range of the color change in the range from -30 ° C to + 85 ° C. 8. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel flüssigkristallin ist und die Lichttransmission des Gelnetzwerkes temperaturabhängig reversibel steuerbar ist.8. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel is liquid crystalline and light transmission of the gel network is reversibly controllable depending on the temperature. 9. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Gelatine, Agar, Polysacchariden, Pektinen, Kieselsäure, Polymeren plus Netzwerkbildnern und deren Gemischen besteht.9. Color filter according to claim 1, characterized in that the polymeric gel is selected from the group consisting of gelatin, Agar, polysaccharides, pectins, silica, polymers plus Network formers and their mixtures exists. 10. Farbfilter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der thermochrome Farbstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natrium-{4-[4-(4-carboxylatophenyl)-2,6-diphenyl-1-pyridi­ no]-2,6-diphenylphenolat}, 4-(2,4,6-Triphenyl-1-pyridino)- 2,6-diphenylphenolat und 4-[4-(4-Octadecylphenyl)-2,6-diphe­ nyl-1-pyridino]-2,6-diphenylphenolat besteht.10. Color filter according to claim i, characterized in that the thermochromic dye is selected from the group consisting of from sodium {4- [4- (4-carboxylatophenyl) -2,6-diphenyl-1-pyridi no] -2,6-diphenylphenolate}, 4- (2,4,6-triphenyl-1-pyridino) - 2,6-diphenylphenolate and 4- [4- (4-octadecylphenyl) -2,6-diphe nyl-1-pyridino] -2,6-diphenylphenolate. 11. Farbfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel wenigstens einen weiteren nicht-thermochromen Farbstoff enthält.11. Color filter according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the polymeric gel at least one other contains non-thermochromic dye. 12. Farbfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-thermochrome Farbstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die in Wasser oder organischen Lösungsmitteln gut löslich sind, insbesondere aus Kongorot, Dispersrot, Disperseorange und Anthrachinonblau besteht.12. Color filter according to claim 11, characterized in that the non-thermochromic dye is selected from the group which is readily soluble in water or organic solvents are, in particular from Congo red, disperse red, disperse orange and anthraquinone blue. 13. Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Trägerscheibe transparent ist. 13. Color filter according to claim 1, characterized in that the first and second carrier disks are transparent.   14. Farbfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Trägerscheibe jeweils eine transparente Elektrode ist.14. Color filter according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the first and the second carrier disc is a transparent electrode. 15. Farbfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Gel eine Schichtdicke zwi­ schen den Trägerschichten im Bereich von 10 µm und 2 mm hat.15. Color filter according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the polymeric gel has a layer thickness between has the carrier layers in the range of 10 microns and 2 mm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6268092B1 (en) * 1999-07-19 2001-07-31 Fuji Xerox Co., Ltd. Color filter, display element, display method and display device
US6446402B1 (en) 1998-10-15 2002-09-10 Pleotint, L.L.C. Thermochromic devices

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6446402B1 (en) 1998-10-15 2002-09-10 Pleotint, L.L.C. Thermochromic devices
US6268092B1 (en) * 1999-07-19 2001-07-31 Fuji Xerox Co., Ltd. Color filter, display element, display method and display device

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