Flüssigkristallanzeige (LCD), elektronisches Anzeigegerät, das durch Anlegen einer variierenden elektrischen Spannung an eine Flüssigkristallschicht funktioniert und dadurch Änderungen in deren optischen Eigenschaften hervorruft. LCDs werden häufig für tragbare elektronische Spiele, als Sucher für Digitalkameras und Camcorder, in Videoprojektionssystemen, für elektronische Werbetafeln, als Monitore für Computer und in Flachbildfernsehern verwendet. Flüssigkristalle sind Materialien mit einer Struktur, die dazwischen liegt von Flüssigkeiten und kristallinen Feststoffen. Wie in Flüssigkeiten können die Moleküle eines Flüssigkristalls aneinander vorbeiströmen. Wie in massiven Kristallen ordnen sie sich jedoch in erkennbar geordneten Mustern an. Wie feste Kristalle können auch Flüssigkristalle Polymorphismus aufweisen; Das heißt, sie können unterschiedliche Strukturmuster mit jeweils einzigartigen Eigenschaften annehmen. LCDs verwenden entweder nematische oder smektische Flüssigkristalle. Die Moleküle nematischer Flüssigkristalle richten sich mit ihren Achsen parallel aus, wie in der Abbildung dargestellt. Smektische Flüssigkristalle hingegen ordnen sich in geschichteten Schichten an; Innerhalb verschiedener smektischer Phasen können die Moleküle, wie in der Abbildung gezeigt, unterschiedliche Ausrichtungen relativ zur Schichtebene annehmen. (Weitere Einzelheiten zur Physik flüssigkristalliner Materie finden Sie im Artikel Flüssigkristall.)

Die optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen hängen von der Richtung ab, in der das Licht durch eine Schicht des Materials wandert. Ein elektrisches Feld (induziert durch eine kleine elektrische Spannung) kann die Ausrichtung von Molekülen in einer Flüssigkristallschicht ändern und somit deren optische Eigenschaften beeinflussen. Ein solcher Vorgang wird als elektrooptischer Effekt bezeichnet und bildet die Grundlage für LCDs. Bei nematischen LCDs resultiert die Änderung der optischen Eigenschaften aus der Ausrichtung der Molekülachsen entweder entlang oder senkrecht zum angelegten elektrischen Feld, wobei die bevorzugte Richtung durch die Details der chemischen Struktur des Moleküls bestimmt wird. Je nach Anwendung können Flüssigkristallmaterialien ausgewählt werden, die sich entweder parallel oder senkrecht zu einem angelegten Feld ausrichten. Die kleinen elektrischen Spannungen, die zur Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen erforderlich sind, waren ein Schlüsselmerkmal für den kommerziellen Erfolg von LCDs. Andere Anzeigetechnologien erreichten selten einen vergleichbar niedrigen Stromverbrauch. Die ersten LCDs kamen Ende der 1960er Jahre auf den Markt und basierten auf einem Lichtstreuungseffekt, der als dynamischer Streumodus bekannt ist. Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer Tragbarkeit wurden diese Displays in vielen Uhren und Taschenrechnern verwendet. Allerdings führten Probleme im Zusammenhang mit ihrer Lesbarkeit und der begrenzten Lebensdauer ihrer Flüssigkristallmaterialien in den 1970er Jahren zur Entwicklung von Twisted-Nematic-Anzeigen (TN-Anzeigen), deren Varianten heute in Computermonitoren und Flachbildfernsehern verfügbar sind. Eine TN-Zelle, Wie in der Abbildung gezeigt, besteht es aus oberen und unteren Substratplatten, die durch einen schmalen Spalt (typischerweise 5–10 Mikrometer; 1 Mikrometer = 10–6 Meter) getrennt sind, der mit einer Flüssigkristallschicht gefüllt ist. Die Substratplatten bestehen normalerweise aus transparentem Glas und tragen gemusterte, elektrisch leitende, transparente Beschichtungen aus Indiumzinnoxid. Die Elektrodenschichten sind mit einer dünnen Ausrichtungsschicht aus einem Polymer überzogen, die bewirkt, dass sich die mit ihnen in Kontakt stehenden Flüssigkristallmoleküle annähernd parallel zur Oberfläche ausrichten. Bei den meisten derzeit hergestellten Displays bestehen die Ausrichtungsschichten aus einer einige zehn Nanometer dicken Polymerschicht (1 Nanometer = 10−9 Meter), die mit einem Tuch nur in eine Richtung gerieben wurde. Beim Zusammenbau der Zelle werden die oberen und unteren Substratplatten so angeordnet, dass die Ausrichtungsrichtungen senkrecht zueinander sind. Die gesamte Anordnung befindet sich dann zwischen einem Paar Blattpolarisatoren, deren Lichtabsorptionsachsen ebenfalls senkrecht zueinander stehen. Wenn keine Spannung anliegt, bewirken die senkrecht ausgerichteten Schichten, dass der Flüssigkristall von einer Platte zur anderen eine verdrehte Konfiguration annimmt. Wenn kein Flüssigkristall vorhanden wäre, würde Licht, das in beide Richtungen durch die Zelle geht, aufgrund der gekreuzten Polarisatoren absorbiert und die Zelle würde dunkel erscheinen. Bei Vorhandensein einer Flüssigkristallschicht erscheint die Zelle jedoch transparent, da die Optik des verdrillten Flüssigkristalls mit der gekreuzten Anordnung der Polarisatoren übereinstimmt. Das Anlegen von drei bis fünf Volt an den Flüssigkristall zerstört den verdrillten Zustand und führt dazu, dass sich die Moleküle senkrecht zu den Substratplatten ausrichten, wodurch die Zelle ein dunkles Aussehen erhält, wie im Diagramm dargestellt. Bei einfachen Displays wird die Flüssigkristallzelle im Reflexionsmodus betrieben, wobei ein diffuser Reflektor hinter dem Display platziert wird und die aktivierten Teile des Elektrodenmusters als schwarze Bilder auf einem grauen Hintergrund erscheinen, der vom diffusen Reflektor bereitgestellt wird. Durch die Anordnung der Elektroden in Segmenten oder als Anordnung kleiner Quadrate ist es möglich, alphanumerische Zeichen und Buchstaben anzuzeigenry low-resolution images—for example, in digital watches or calculators.More-complex images can be displayed using a technique known as passive-matrix addressing (described below). However, even with this technique, 90° TN displays can produce images consisting of only about 20 rows of picture elements, known as pixels.