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LCD vs. Sonnenbrille: Darum sehen wir schwarz

Ein Tag am Fluss und ich sehe Schwarz: Wieso bleibt der Handyscreen beim Betrachten mit polarisierter Sonnenbrille dunkel? Ich will es herausfinden.

Es ist ein heisser Tag. Meine Freundin und ich haben ein lauschiges Plätzchen an der Limmat gefunden. Ich setze meine neue Sonnenbrille auf – Oakley Titanium – und möchte gleich ein paar Beweisfotos dieser grünen Oase machen. Instagram, du verstehst.

«Läck, Bobby», sage ich.

«Schön, gäll», sagt meine Freundin.

«Ich sehe nichts», antworte ich.

Nichts zu sehen auf dem Display. Brille: Oakley Titanium

Genervt schlurfe ich zurück in den Schatten. Dort nehme ich meine Brille ab, um mir ein genaueres Bild der Gesamtsituation zu verschaffen.

Auf einmal ist alles wieder da.

Alles wieder da

Dann fällt’s mir wie Schuppen von den Augen: Der Polarisationsfilter meiner Sonnenbrille. Er lässt bereits polarisiertes Licht nicht durch. Ich fühle mich erleuchtet, und beginne, meiner Freundin die Sachlage zu erklären.

Es ist alles Schuld der LCDs

Der «Trick» mit der Polarisations-Brille funktioniert nur bei Smartphones, Tablets, Fernseher oder sonstigen Monitoren, die auf LCD-Technologie basieren. Das liegt an deren Funktionsweise.

Die zwei Hauptmerkmale von LCD-Monitoren sind Hintergrundbeleuchtung und Flüssigkristalle. Die Kristalle erzeugen das Bild, und das Licht, das sie zum strahlen bringt, liefern LEDs. Sie strahlen von hinten auf zwei Glasplatten, auf denen die Polarisationsfilter, die Elektroden und der Farbfilter angebracht sind. Zwischen den Glasplatten befindet sich das Herzstück: Die stäbchenförmigen Flüssigkristalle.

So sieht es in jedem einzelnen Pixel eines Bildschirmes mit LCD-Technologie aus
Zeichnung: Luca Fontana

Die beiden Polarisationsfilter im LCD-Panel sorgen dafür, dass das Panel zwischen hell und dunkel – also zwischen weiss und schwarz – abwechseln kann. So, dass dein LCD-Fernseher nicht nur die gleissende Wüste des Wastelands aus «Mad Max: Fury Road», sondern auch die romantische Nachtszenerie aus «La La Land» darstellen kann.

Bei dunklen Szenen kommen viel weniger Lichtwellen durch die Polarisationsfilter, als bei hellen Szenen

Schwingende Moleküle: Jetzt wird’s abstrakt

Das LED-Licht besteht, einfach ausgedrückt, aus Wellen, die senkrecht und waagerecht schwingen. Stell dir diese Wellen wie Gitarrensaiten vor, die zu schwingen beginnen, wenn du sie zupfst. Die erste Polarisationsfolie absorbiert nun die waagerecht schwingenden Wellen und lässt die senkrecht schwingenden durch. Dieses Licht wird «polarisiertes Licht» genannt, oder genauer: senkrecht polarisiertes Licht.

Nichtpolarisiertes Licht geht durch den Filter durch, das alle Lichtwellen, die waagerecht schwingen, rausfiltert
Zeichnung: Luca Fontana

Anschliessend trifft das polarisierte Licht auf die Flüssigkristalle. Die Kristalle bestehen aus stabförmigen Molekülen, die sich wie Streichhölzer in einer Schachtel anordnen. Sie verhalten sich einerseits wie eine Flüssigkeit, andererseits besitzen sie eine Ordnung, die jenen von Kristallen gleicht – daher Flüssigkristalle.

Matchentscheidend ist, wie der erste und der zweite Polarisationsfilter zueinander angeordnet sind. Die Filter kannst du dir wie ein stabförmiges Gitter vorstellen. Es lässt nur jene Lichtwellen durch, die dieselbe Anordnung haben, wie das Gitter selbst. Der erste und der zweite Filter sind zueinander um 90-Grad verdreht. Würde das senkrecht polarisierte Licht unverändert auf den zweiten, waagerecht angeordneten Polarisationsfilter treffen, käme kein Licht durch, und das Bild würde einfach schwarz bleiben.

Die beiden Polarisationsfilter sind zueinander um 90-Grad verdreht. Dazwischen befinden sich die Flüssigkristalle
Zeichnung: Luca Fontana

Hier kommen die Flüssigkristalle ins Spiel.

Die aus dem ersten Filter kommenden Lichtwellen haben dieselbe senkrechte Anordnung der Streichhölzer. Durch elektrische Spannung, die von den Elektroden erzeugt wird, kann die Ausrichtung der Streichhölzer gedreht werden. Was noch viel praktischer ist: Die Lichtwellen drehen sich gleich mit. Bis sie auf den zweiten, waagerecht angeordneten Polarisationsfilter treffen, haben sie ihre Ausrichtung von senkrecht auf waagerecht geändert, und das Licht kommt durch.

Elektroden ändern durch Spannung die Ausrichtung der Kristallmoleküle – und die Lichtwellen gleich mit
Zeichnung: Luca Fontana

Also: Soll das Bild hell strahlen, ändern die Elektroden die Ausrichtung der Kristallmoleküle – und damit jene der Lichtwellen – von senkrecht auf waagerecht. So passiert das Licht den zweiten Polarisationsfilter. Soll das Bild hingegen dunkel bleiben, tun die Elektroden nichts, und die waagerecht ausgerichteten Lichtwellen passieren den zweiten Filter nicht.

Natürlich gibt’s nicht nur weiss und schwarz. Je nachdem, wie hell das Bild strahlen soll, können die Stäbchenmoleküle der Flüssigkristalle – die Streichhölzer – auch nur teilweise gedreht werden. So können Helligkeitsunterschiede und Graustufen erzeugt werden.

Und jetzt zur Sonnenbrille

Aber warum ist mein Smartphone-Screen schwarz geblieben, als ich mit meiner polarisierten Sonnenbrille draufgeblickt habe?

Aus der obigen Erklärung kannst du ableiten, dass Licht, das vom Smartphone zu meiner Sonnenbrille gelangt, bereits polarisiert ist. Auf dem Sonnenbrillenglas befindet sich ebenfalls eine Polarisationsfolie, die nur bestimmte Lichtwellen durchlässt. Je nachdem, wie ich auf mein Handy blicke – oder in welcher Ausrichtung ich es vor mir hin halte – werden die Lichtwellen geblockt, und ich sehe bloss einen schwarzen Screen.

Dieser Effekt passiert bei auf OLED-Technologie basierenden Screens übrigens nicht. OLEDs funktionieren ohne Hintergrundbeleuchtung, und benötigen daher keine Polarisationsfilter, die nur polarisiertes Licht durchlassen.

Egal wie ich das Smartphone mit AMOLED-Display halte...
... das Bild bleibt gut zu sehen

So, und jetzt hoffe ich, dass du dieselbe Erleuchtung erlebt hast, wie ich.

Update, 16.8.2018, 17.00 Uhr:

Noch eine Erleuchtung: AMOLED-Screens benötigen theoretisch keine Polarisationsfilter, aber die Praxis sieht's anders. Tatsächlich gibt es AMOLED-Handys, die einen solchen Filter verbaut haben. Der Grund sind störende Reflektionen, die von Licht verursacht werden, das von Aussen durch das Display dringt und von einem tiefliegenden, reflektierenden Film zurückgeworfen wird. Das überschüssige Licht wirkt sich dann negativ auf den Kontrastumfang aus.

Ein einzelner Polarisationsfilter hilft aus: Das von Aussen kommende Licht wird durch den Filter polarisiert. Die Richtung, in welcher die Lichtwellen anschliessend schwingen, spiegelt sich automatisch, sobald der Film das Licht reflektiert. Das umgekehrt polarisierte Licht, das sich nun auf den Rückweg befindet, kann den Polarisationsfilter nicht mehr passieren.

Nebeneffekt: Das von den organischen Dioden erzeugte Licht ist ebenfalls polarisiert und du kannst mit einer polarisierten Sonnenbrille nichts mehr sehen :).

Danke an die User Spl4tt und Joshua4045 für den Hinweis!

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User

Luca Fontana, Zürich

  • Editor
Abenteuer in der Natur zu erleben und mit Sport an meine Grenzen zu gehen, bis der eigene Puls zum Beat wird — das ist meine Komfortzone. Zum Ausgleich geniesse ich auch die ruhigen Momente mit einem guten Buch über gefährliche Intrigen und finstere Königsmörder. Manchmal schwärme ich für Filmmusik, minutenlang. Hängt wohl mit meiner ausgeprägten Leidenschaft fürs Kino zusammen. Was ich immer schon sagen wollte: «Ich bin Groot.»

17 Kommentare

3000 / 3000 Zeichen
Es gelten die Community-Bedingungen.

User Anonymous

Das Phänomen kann auch beim Autofahren stören. Head-up Display sind nur noch bei aufgesetzter Sonnenbrille mit schräggehaltenem Kopf lesbar oder auch die Radioanzeige ist plötzlich schwarz - ich dachte erst, er sei futsch, bis mich meine Frau fragte, warum ich auf das Display klopfe... ;-)

15.08.2018
User keverin16

Ich hab das Problem dass wenn ich den Digitec in Wohlen mit Sonnenbrille betrete alle Fernseher mit Werbung komplett Schwarz sind :P

15.08.2018
User MakeAppsNotWar

Jetzt wissen wir was zu tun ist wenn wir da hin gehn :P

15.08.2018
User Dimon_330

Sonnenbrille tragen im Gebäude ist voll uncool, genauso in einem Club.

15.08.2018
User keverin16

Real life adblocker

16.08.2018
Antworten
User cobra1981

Hallo Luca
Danke für die tolle Erklärung.
Oakley (Du besitzt ja eine Brille von dieser Marke) hat aus diesem Grund den PRIZM-Filter entwickelt. Er hat ähnliche Vorteile (Kontrasterhöhung) wie bei einer polaroisierten Brille. LCD-Display inkl. HUDs können damit einwandfrei abgelesen werden...

16.08.2018
User Spl4tt

Hä was, meine polarisierten Brillen lassen auch das Bild auf meinem S9+ und Pixel XL verschwinden. Beide Screens sind AMOLED. Ich teste damit immer ob die Brille wirklich polarisiert ist.. Es stimmt also nicht, dass nur LCD Screens polarisiert sind.

16.08.2018
User joshua4045

Stimmt ich habe mich auch gewundert als ich das gelesen habe.

16.08.2018
User Luca Fontana

Da habt ihr mich eiskalt erwischt.

In der Theorie benötigen AMOLED-Displays keine Polarisationsfilter. Tatsächlich gibt es aber Hersteller, die dennoch Polarisationsfilter auf die AMOLED-Displays knallen. Das ist mir neu. Ich schreibe gleich ein Update und fixe es. Danke euch für den Hinweis!

16.08.2018
User Spl4tt

Nice :)

16.08.2018
Antworten
User sonyc78

Gut erklärt aber mir fehlt der Punkt warum gewisse Brillen polarisiert sind. Wenn ich nämlich Auto fahre dann habe ich mit einer polarisierten Brille weniger bis keine Spiegelungen des Armaturenbretts in der Frontscheibe. Das hilft sehr - es sei denn ich habe ein HUD...

16.08.2018
User Anonymous

Deshalb sollten Pilotenbrillen nicht polarisiert sein. Es gibt nämlich je nach Avionik Displays, die sich damit nicht mehr ablesen lassen können.

15.08.2018
User Koller92

Danke für den interessanten Artikel =)...sehr gut erklärt.

16.08.2018
User jumbuck

Was nun, wenn ich an den Südpol oder Nordpol reise? Brauche ich dann eine polarisierte Brille?!?

17.08.2018
User Anonymous

ne, dann muss es eine aequatorisierte sein!

28.08.2018
Antworten
User tinujost

Tausche meine Polarisierte gerade um. Nach vorne im Auto mag es gut sein. Aber wenn die Sonne von hinten aufs Auto scheint, sehe ich nicht mehr nach hinten aus dem Auto raus, da mich die jetzt sichtbaren Spannungen in der Scheibe blenden. Alles in allem ist pol.Brille nur in ab und an nützlich.

17.08.2018
User benuses

Hmm sind nicht auch in den meisten neuen Autos die Anzeigen jetzt neu nur noch mit Display's?
Gilt dan die Ausrede "Sry hab die Geschwindigkeit nicht mehr gesehen da meine Sonnenbrille alles schwarz macht. Und musste mich zwischen draussen alles sehen oder Geschwindigkeitsanzeige entscheiden!"

17.09.2018