Podręcznik

Obecnie, w ogromnej większości przypadków, używane są monitory LCD (ang. Liquid Crystal Display).  Dzięki wielu swym zaletom, do których na pewno należy zaliczyć dużą żywotność, niewielką grubość oraz ciągle malejącą cenę, aktualnie praktycznie wyparły już klasyczne monitory CRT (kineskopowe). Głównym składnikiem wyświetlaczy LCD jest pewna substancja, która wykazuje własności zarówno cieczy jak i ciała stałego. Mowa tu o odkrytym w 1888 roku przez austriackiego botanika Friedrich'a Rheinitzer'a ciekłym krysztale. Pierwsze monitory LCD wykorzystywały technologię TN (ang. Twisted Nematic). Zasadę działania takich paneli LCD opisać można następująco (Rys. 45):
1. Lampa fluorescencyjna, bądź diody LED, umieszczone z tyłu monitora emitują światło. Diody LED są mniej awaryjne, pobierają mniej prądu i łatwiej jest uzyskać równomierne oświetlenie całego ekranu. 
2. Światło przechodzi przez pierwszy filtr polaryzacyjny. Polaryzacja światła z użyciem filtru powoduje zorientowanie fali świetlnej w jednej płaszczyźnie, którą wyznacza oś filtru.
3. Spolaryzowane światło dociera do substancji ciekłokrystalicznej, której długie molekuły wcześniej, w procesie produkcyjnym, zostały odpowiednio ułożone wewnątrz każdej z komórek matrycy LCD.
•    W przypadku braku zasilania molekuły ciekłego kryształu układają się w położeniu "skręconym", wymuszonym przez warstwę orientującą znajdującą się wewnątrz każdej z komórek. Powoduje to zmianę polaryzacji światła o 90 stopni.
•    Pod wpływem napięcia sterowania cząsteczki ciekłego kryształu układają się równolegle do linii pola elektrycznego.

 
Rys. 45. Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic)

4.  Światło po przejściu przez warstwę ciekłokrystaliczną pada na drugi filtr polaryzacyjny, którego oś polaryzacji jest zmieniona o 90 stopni w stosunku do filtru pierwszego. Zależnie od braku/występowania napięcia sterującego możliwe są następujące rezultaty działania filtru:
•    Brak napięcia powoduje przepuszczenie światła przez filtr - odpowiada to emisji światła, a więc zapaleniu się piksela.
•    Przyłożenie napięcia sterowania powoduje wytłumienie światła przez drugi filtr polaryzacyjny - piksel jest czarny.
•    Sterowanie wartością napięcia pozwala na zmianę przestrzennego ułożenia cząsteczek ciekłego kryształu. Dzięki temu możliwe staje się odchylenie płaszczyzny spolaryzowanego światła o kąt różny od 90 stopni (np. 30 stopni), co pozwala na uzyskanie różnych odcieni szarości.
 Kolorowe wyświetlacze zawierają dodatkową warstwę, w której skład wchodzą barwne filtry RGB (ang. Red Green Blue). Dzięki złożeniu jednego piksela z trzech różnokolorowych komórek matrycy, możliwe staje się wyświetlenie dowolnego koloru.
Wyróżniamy dwa główne rodzaje wyświetlaczy LCD – pasywne DSTN (ang. Dual Scan Twisted Nematic)   i aktywne TFT (ang. Thin Film Transistor). Wyświetlacze pasywne nie są już produkowane. Cechy charakterystyczne (negatywne) tych wyświetlaczy to to:
•    duża bezwładność – czas potrzebny na ustalenie się wymaganego napięcia sterującego ustawieniem cząsteczek ciekłego kryształu jest duży, co owocuje długim czasem odświeżania obrazu,
•    wzajemne oddziaływanie na siebie ścieżek przewodzących powoduje ograniczenie palety barw możliwych do wyświetlenia oraz powstawanie przesunięć obrazu przy dużych kontrastach.
W roku 1970 po raz pierwszy zastosowano tranzystory wbudowane w ekran ciekłokrystaliczny, tworząc tzw. matrycę aktywną. Każda komórka matrycy sterowana jest cienkowarstwowym tranzystorem TFT, który reguluje napięcie na elektrodach. Dzięki takiej konstrukcji wyeliminowany zostały niemal zupełnie niekorzystny efekt wzajemnego wpływu ścieżek przewodzących na siebie.
Oprócz wyświetlaczy TN stosowane są również inne konstrukcje. Najpopularniejsze są panele IPS (ang. In-Plane Switching) i MVA (ang. Multidomain Vertical Alignment). Wyświetlacze IPS zostały opracowane przez firmą Hitachi w roku 1995 w celu poprawy słabego kąta widzenia i słabej reprodukcji kolorów paneli TN w tamtym czasie. Nazwa  In-Plane Switching pochodzi od głównej różnicy w stosunku do paneli TN, polegającej na tym, że cząsteczki kryształu poruszają się równolegle do płaszczyzny panelu zamiast prostopadle do niej. Zmiana ta zmniejsza ilość rozpraszania światła w matrycy, co nadaje IPS charakterystyczne, szerokie kąty widzenia i dobre odwzorowanie kolorów. W panelach MVA cząstki ciekłego kryształu związane z jednym pikselem odchylają się w różnych kierunkach. Nowoczesne panele MVA mogą oferować szerokie kąty widzenia (ustępujące tylko technologii S-IPS), dobrą głębię czerni, dobre odwzorowanie i głębię kolorów oraz krótkie czasy reakcji dzięki zastosowaniu technologii RTC (ang. Response Time Compensation). Istnieje kilka technologii „nowej generacji” opartych na MVA, w tym P-MVA i AMVA firmy AU Optronics, a także S-MVA firmy Chi Mei Optoelectronics.