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Aufbau einer Flüssigkeitskistallanzeige

Eine Flüssigkristallanzeige besteht aus zwei Glasplatten, die durch Abstandshalter in einem Abstand von ca. 10µm zueinander gehalten werden. Auf den sich gegenüber liegenden Glasflächen sind transparent leitfähige Schichten aus Indium-Zinn-Oxid aufgebracht, die später die Ziffern und Zeichen darstellen sollen. Die Glasplatten sind auf ihren Innenseiten so präpariert, dass die zigarrenförmigen Moleküle an jeder Glasoberflächen in einer Richtung einheitlich ausgerichtet sind, an den gegenüberliegenden Glasflächen aber in einem Winkel von 90°, so dass der Flüssigkristall zwischen diesen Glasplatten aufgrund der festgelegten Randbedingungen eine 90°-Schraube beschreibt.
Diese verschraubte Struktur des doppelbrechenden Flüssigkristalls veranlasst nun polarisiertes Licht, dieser Schraubenstruktur zu folgen, d.h. die nicht angesteuerte Flüssigkristallzelle dreht die Polarisationsebene um 90°.

 
   
Befindet sich die Flüssigkritallzelle zwischen gekreuzten Polarisatoren, so lässt die Anordnung Licht hindurch. Legt man an die Elektroden eine Spannung von ca. 5V niederfrequenter Wechselspannung an, so erscheinen Segmente oder Zeichen genau an den Stellen, an denen sich die transparent leitfähigen Elektroden an den begrenzenden Oberflächen gegenüberstehen und damit den Flüssigkristall einem elektrischen Feld aussetzen. Das elektrische Feld bewirkt, dass sich die Moleküle in diesen Bereichen kollektiv senkrecht zu den Elektroden ausrichten. Dieses Verhalten zeigen Flüssigkristallphasen, deren Moleküle  ein Längsdipolmoment in Richtung der Moleküllängsachse aufweisen. Ein schönes Beispiel ist der Raumtemperatur-
flüssigkristall Pentylcyanobiphenyl. In den Bereichen, in denen die Moleküle senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten stehen, „sieht“ das polarisierte Licht keine Schraubenstruktur mehr. Es breitet sich in Richtung der optischen Achse aus, der Richtung scheinbarer Isotropie. Der Polarisationszustand wird nun beim Durchgang durch die Zelle nicht beeinflusst, so dass unter gekreuzten Polarisatoren die Bereiche dunkel erscheinen.

Ziel der nachstehenden Arbeitsanweisung ist es, eine funktionsfähige Flüssigkristallanzeige im Selbstbau herzustellen.

Dazu werden benötigt:
  1. Indium-Zinn beschichtete Glasplatten
  2. Selbstklebende Frontpolarisatoren
  3. Selbstklebende Rückpolarisatoren mit Reflektorschicht
  4. Flüssigkristall (Weitbereichsmischung)
  5. Alkalisches Reinigungsbad
  6. Aceton
  7. Salzsäure (5%ig)
  8. Siedesteinchen
  9. Zweikomponentenkleber
  10. Glasschneider
  11. Abstandsfolie ca. 12 µm
  12. Wasserfester Markierstift
  13. Tesafilm
  14. Durchgangsprüfer (Multimeter)
  15. div. Glasgeräte
  16. Kochplatte
  17. Schere
  18. Demineralisiertes Wasser
  19. Zellstofftücher
  20. Tiegelofen oder Haushaltsherd mit Backröhre

Die ersten fünf Positionen sind aus Industriebeständen zu beziehen, die weiteren Positionen finden sich in jeder Lehrmittelsammlung einer Schule oder Universität.

Der Autor vermittelt gerne auf Anfrage eine Bezugsquelle für die Materialien der Positionen 1 bis 5.


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