Bereits seit vielen Jahrzehnten sind Flüssigkristallanzeigen Bestandteil unseres Alltags. Anfangs nur schwarz-weiß in Armbanduhren oder Taschenrechnern zu finden, sind sie seit etlichen Jahren in Flachbildfernsehern, Computermonitoren und Smartphones verbaut. Aber wie funktioniert ein LCD (liquid crystal display)?

Grundlagen

Alles beginnt im 17. Jahrhundert mit dem Naturwissenschaftler Christiaan Huygens, der erkennt, dass Licht (auch) Eigenschaften einer Transversalwelle hat. Praktisch bedeutet das, dass das Licht in einer Ebene (vertikal, horizontal oder jede Ausrichtung dazwischen) schwingt. Manche Stoffe blocken Licht umso mehr ab, je mehr sich die Polarisationsebene von einer im Material vorgegebenen unterscheidet (Polarisationsfilter). Andere drehen die Polarisationsebene, wenn Licht durch sie hindurchtritt, zu diesen gehören auch Flüssigkristalle. Eine weitere wichtige Eigenschaft der Flüssigkristalle ist, dass sie sich in einem elektrischen Feld ausrichten und dabei ihre optischen Eigenschaften verändern.

Aufbau

Die Anzeige ist wie ein Sandwich aufgebaut: In der Mitte liegt die Flüssigkristallschicht, davor und dahinter jeweils eine dünne Schicht durchsichtiger Kunststoff, der auf der Seite mit dem Flüssigkristall in eine Richtung gebürstet ist. Dadurch richtet sich der Kristall (solange kein elektrisches Feld anliegt) entsprechend aus. Die beiden Kunststoffschichten sind aber in verschiedener Richtung gebürstet, wodurch der dazwischenliegende Flüssigkristall gezwungen wird, sich zu verdrehen. Er verdreht die Polarisationsebene des Lichts dabei ebenfalls um 90°.

Nächster Teil sind elektrisch leitende Glasplatten (wiederum vorne und hinten) zwischen denen Spannung angelegt werden kann. Das elektrische Feld kann den Flüssigkristall wieder geraderichten und reduziert die Verdrehung der Polarisationsebene. Als letztes Element kommen nun Polarisationsfilter, die (üblicherweise) gegeneinander verdreht sind.

Scheint nun Licht durch die Konstruktion (ohne angelegte Spannung) wird es durch den ersten Polarisationsfilter ausgerichtet, durch den Flüssigkristall gedreht und tritt durch den zweiten Filter wieder aus. Wird dagegen Spannung angelegt, “passt” das Licht nicht mehr genau durch den zweiten Filter und wird dunkler.

Dieses Anzeigeverfahren ist eine clevere, bewährte Technik, die sich durch die Jahrzehnte weiterentwickelt hat und das auch in Zukunft tun wird.