Heimo Ponnath Design

Der flache Bildschirm

Text: Heimo Ponnath, Dipl.chem. (© 1991)
Bilder: Heimo Ponnath und Beatrice Löbl


Ein Dreh erzeugt Kontrast: Twisted Nematic LCD

Auch wenn auf dieser Basis LC-Displays möglich sind, der zu geringe Kontrast und unerwünschte Farbwirkungen verhindern eine technische Realisierung. Erst 1971 fand der Durchbruch statt: Schadt und Helfrich erfanden die Drehzelle, heute als TN-Zelle (von Twisted Nematic = gedreht nematisch) bekannt.

Das dieser Technik zugrundliegende Prinzip ist verblüffend einfach: Wieder bringt man zwischen zwei Glasplatten einen nematischen Flüssigkristall derart ein, daß die Stäbchen parallel zu den begrenzenden Platten orientiert sind. Nimmt man nun eine der beiden Platten und dreht sie um 90 Grad (siehe Bild 12), dann zeigt es sich, daß die Stäbchen direkt am Glas haften bleiben und diese Drehung mitmachen.

Der Twist in der TN-Zelle Bild 12. Der "Twist" der TN-Zelle

Die jeweils äußersten Stäbchenlagen sind nun um 90 Grad gegeneinander verdreht (twisted), die Lagen dazwischen bilden einen schraubenförmigen Übergang, wie Bild 13 zeigt.

Orientierung der Stäbchen in der TN-Zelle Bild 13: Die Orientierung der Stäbchenmoleküle in der TN-Zelle

Der gedrehte nematische Flüssigkristall hat nun die interessante Eigenschaft, daß er die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes seiner Schraubenform folgen läßt. Liegt ein elektrisches Feld an der TN-Zelle, dann geschieht das gleiche, das zuvor auch schon in der einfachen nematischen Zelle zu beobachten war: Die Stäbchen richten sich entlang des Feldes aus und keine Doppelbrechung ist mehr zu beobachten. Bild 14 zeigt das Funktionsschema einer TN-Zelle.

Funktionsprinzip der TN-Flüssigkristallzelle Bild 14. So funktioniert eine TN-Flüssigkristallzelle

Wieder sind die Polarisationsfolien um 90 Grad gegeneinander verdreht - ebenso wie die Stäbchen. Linear polarisiertes Licht kommt aus dem hinteren Polarisator, wird mit der Orientierungsschraube der Stäbchen um 90 Grad gedreht und gelangt so durch den vorderen Polarisator hindurch: Im feldfreien Zustand ist diese Stelle hell. Bei angelegtem elektrischen Feld aber bleibt die Ebene des polarisierten Lichtes unverändert und der vordere Polarisator läßt nichts davon durch: Diese Stelle ist dann dunkel.


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