Wie funktioniert eine Flüssigkristallanzeige (LCD)?

LCD steht für „Liquid Crystal Display“ (Flüssigkristallanzeige). In der heutigen Welt sind LCDs allgegenwärtig – sei es auf Smartphones, Computern, Fernsehern oder Alltagsgegenständen wie Taschenrechnern oder Kühlschränken.

Aber wie genau funktionieren LCDs? In diesem Blog-Beitrag werfen wir einen Blick auf die grundlegende Funktionsweise.

Die Flüssigkristalle sind das Herzstück des LCD Displays und sind daher auch der namensgebende Faktor. Im Gegensatz zu den allermeisten anderen Stoffen, welche bei Erhitzung vom festen Zustand mit geordneten Molekülen direkt in den flüssigen Zustand mit ungeordneten Molekülen übergehen (z.B. Schneeflocke -> Regentropfen), bleibt beim Flüssigkristall bei Erreichen des «flüssig-kristallinen» Zustandes die geordnete Molekülanordnung über einen weiten Temperaturbereich (z.B. -40°C bis +90°C) erhalten.

Wie ist ein LCD aufgebaut?

Eine einfache LCD-Zelle funktioniert folgendermassen:

Hintergrundbeleuchtung:
Licht von der Hintergrundbeleuchtung (meist LEDs) fällt zuerst auf den ersten der beiden Polarisationsfilter.

Polarisationsfilter 1:
Der Polarisationsfilter kann man sich als Gitternetz vorstellen. Trifft nicht polarisiertes Licht auf den Polarisationsfilter, kann nur Licht in einer Ausrichtung/Ebene hindurchkommen.

Gläser mit Elektroden und Orientierungsschichten:
Zwischen den zwei Gläsern mit den Elektroden und Orientierungsschichten befindet sich ein Hohlraum in welchem sich das Flüssigkristall befindet. An den Orientierungsschichten richten sich die stäbchenförmigen Flüssigkristall-Moleküle horizontal aus und es bildet sich eine Spiralstruktur durch welche die Ausrichtung des Lichts um 90° gedreht wird. Wird nun an die Elektroden eine Spannung angelegt, kippen die Moleküle in eine vertikale Anordnung und die Ausrichtung des Lichts kehrt in den ursprünglichen Zustand zurück.

Polarisationsfilter 2:
Je nach Ausrichtung des Lichts kann dieses den zweiten Polarisator passieren oder nicht.