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Selbstbau einer funktionsfähigen Flüssigkristallanzeige

Autor: Feodor Oestreicher

Neben der Funktionsweise eines LCDs wird hier in ausführlichen Schritten beschrieben, wie im Eigenbau ein LCD-Element hergestellt werden kann.

Zelle ohne anliegende Spannung Zelle mit anliegender Spannung


Flüssigkristallanzeigen finden heute in nahezu allen technischen Geräten Anwendung, von der einfachen Anzeige eines Betriebszustandes bis zum großflächigen Flachbildschirm. Bekannt ist, dass die Herstellung einer Flüssigkristallanzeige in der industriellen Produktion ein komplexer Prozess ist, vergleichbar der Herstellung von Mikrochips. Umso verblüffender ist es, dass es möglich ist, eine funktionsfähige Flüssigkristallanzeige, ein LCD (Liquid Crystal Display), mit der an nahezu jeder Schule vorhandenen technischen Ausrüstung herzustellen, wenn man über die notwendigen Ausgangsmaterialien verfügt. Diese Materialien sind Indium-Zinn-beschichtete Glasplatten, ein geeigneter Flüssigkristall und selbstklebende Polarisationsfolien. Einen Bezugsquellennachweis erhalten Sie auf Anfrage über den Autor.

Allen Flüssigkristallanzeigen liegt prinzipiell das gleiche Funktionsprinzip als steuerbares Lichtventil zugrunde, die Schadt-Helfrich-Zelle, so benannt nach ihren Erfindern M. Schadt und W. Helfrich. Im englischsprachigen Raum findet sich auch die Bezeichnung TN-Zelle von Twisted Nematic.

Nachstehend soll gezeigt werden, dass es möglich ist, eine funktionsfähige Flüssigkristallanzeige im Schulunterricht oder im Praktikumsversuch aus den Komponenten aufzubauen, die auch in der industriellen Fertigung Anwendung finden. Bei dem Herstellungsprozess lernt man den Aufbau und die Funktionsweise einer Flüssigkristallanzeige eingehend kennen.

Die physikalischen und chemischen Grundlagen zum Verständnis des flüssigkristallinen Zustandes und die Funktionsweise einer Flüssigkristallanzeige sind im Kapitel „Demonstrationsexperimente mit Flüssigkristallen“ ausführlich beschrieben. Es ist vorteilhaft, diese Kenntnisvermittlung dem Selbstbau einer Flüssigkristallanzeige voranzustellen.

Flüssigkristalle sind aus stäbchenförmigen organischen Molekülen aufgebaut, die beim Schmelzen nicht direkt in den isotrop flüssigen Zustand übergehen sondern in einem begrenzten Temperaturbereich einen Aggregatzustand durchlaufen, der gießbar ist, wie eine Flüssigkeit, der aber durch die noch vorhandene vorzugsweise Parallelorientierung der Moleküle anisotrop ist, d.h. richtungsabhängige physikalische Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel Doppelbrechung oder eine richtungsabhängige (anisotrope) Dielektrizitätskonstante.

 
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