Flüssigkristalle
So funktioniert die Schadt-Helfrich-Zelle

Gemeinsam mit dem Physiker Wolfgang Helfrich entwickelte Martin Schadt eine Technologie, die den Grundstein für die massenhafte Produktion von dünnen Displays legte.
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Zwischen zwei Glasscheiben wird eine etwa zehn Mikrometer dicke Flüssigkristallschicht gesperrt. Die Glasscheiben sind mit durchsichtigen Elektroden beschichtet und so präpariert, dass sich die Stäbchen des Flüssigkristalls mit einer vorgegebenen Orientierung parallel zu ihrer Oberfläche ausrichten. Verdreht man die Richtung beider Glasscheiben um 90 Grad gegeneinander, bildet sich zwischen ihnen eine 90-Grad-Stäbchen-Spirale aus, ähnlich einer Wendeltreppe.

Nun wird Licht durch diese Zelle geschickt. Es durchläuft zunächst einen Polarisationsfilter, der nur Licht mit einer bestimmten Schwingungsrichtung seines elektrischen Feldes durchlässt. Die Lichtleitung funktioniert gut, wenn das Licht parallel zur Stäbchenrichtung polarisiert auf den Flüssigkristall trifft.

Dort wird es weitergeleitet. Dabei dreht sich seine Polarisationsrichtung mit den spiralförmig sich weiterdrehenden Stäbchen des Kristalls bis zum Ende um 90 Grad. In dieser Richtung ist auch der Polarisationsfilter hinter der zweiten Glasplatte geschaltet, und damit auf Durchlass – die Zelle erscheint hell.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird nun – und das ist der entscheidende Kniff – die spiralförmige Ordnung gestört, indem die Stäbchen vom elektrischen Feld in eine Ausrichtung senkrecht zu den Platten gezwungen werden. Nun kommt das Licht ohne Polarisationsrotation durch die Glasplatten – und wird vom Filter blockiert. Die Zelle bleibt dunkel. Wird die Spannung wieder ausgeschaltet, ordnet sich das Material von selbst wieder in Spiralform.

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