Twisted Nematic (TN)
Un monitor LCD normal bazat pe matrice pasiva se compune dintr-un numar de straturi . Primul strat este din sticla si este acoperit cu oxid de metal . Materialul folosit este foarte transparent astfel incat sa nu afecteze calitatea luminii . Acesta opereaza ca o retea de coloane si siruri care conduc curentul necesar activarii elementelor ecranului . Deasupra acestuia este aplicat un polimer care are o serie de santuri paralele pentru a alinia moleculele cristalelor lichide in directia dorita , si pentru furniza o baza pe care moleculele sa se prinda . Acesta este cunoscut ca stratul de aliniere . Mai exista inca un asemenea strat aplicat tot pe folie de sticla , dar cu canelurile perpendiculare . Intre cele 2 folii se pun distantiere , pentru a pastra o distanta uniforma intre cele 2 folii de sticla .
Merginile sunt lipite cu o rasina , lasandu-se o deschizatura pentru a putea introduce cristalele lichide . Dupa ce cristalele lichide se introduc in vid , toata marginea este lipita . La primele modele de monitoare LCD , acest proces era predispus la erori , astfel rezultand pixeli blocati sau lipsa , in locurile unde cristalele lichide nu erau introduse corespunzator .
In urmatorul pas tehnologic sunt aplicate filtrele de polarizare , astfel incat sa se potriveasca cu straturile de aliniere. La panel-urile TN ,orientarea straturilor de aliniere variaza intre 90 si 270 grade , in functie de rotatia cristalelor lichide dintre ele . Sunt adaugate apoi lampi fluorescente cu catod rece dealungul marginii superioare si inferioare a panel-ului pentru a asigura lumina monitor ului , cristalele lichide ne avand lumina proprie.Lumina de la aceste lampi este distribuita de-a lungul ecranului cu ajutorul unor trasee de lumina din plastic sau cu ajutorul unor prisme .
Imaginea care apare pe ecran este creata de lumina ce traverseaza straturile ecranului .Fara nici o tensiune aplicata pe suprafata panel-ului,lumina din spate este polarizata vertical de filtrul interior , refractata de lantul de molecule din cristalele lichide astfel incat sa treaca de filtrul de polarizare orizontal exterior. Aplicarea unei tensiuni duce la realinierea cristalelor astfel incat lumina sa nu mai poata trece , producandu-se astfel un pixel negru . Ecranele color pur si simplu folosesc trei filtre aditionale de culoare peste cele existente pentru a creea un pixel multicolor .
In-Plane Switching (IPS)
Tehnologia In-Plane Switching (IPS) a fost dezvolata de Hosiden si NEC si a fost una din primele schimbari care a produs imbunatatiri semnificative ale caracteristicilor de transmisie a luminii a monitoare lor TFT LCD. Intr-un monitor TFT LCD standard un capat al cristalului lichid este fixat , iar cealalta se roteste atunci cand o tensiune este aplicata , schimband astfel unghiul de polarizare al luminii . O problema a panel-urilor TN este ca alinierea moleculelor se altereaza cu cat sunt mai departe de electrod . Cu IPS , pozitia cristalelor devine orizontala si nu verticala ca in TN si tensiunea este aplicata la ambele capete ale cristalului .
Acest lucru imbunateteste considerabil unghiul de vizibilitate , dar are nevoie de 2 tranzistori pentru fiecare pixel , asfel folosindu-se de doua ori mai multi tranzistori decat la un monitor TN cu aceeasi rezolutie nativa , fapt ce duce la marirea costurilor de fabricatie si posibilitati de a avea mai multi pixeli defecti . Folosirea de 2 tranzistori in loc de unul duce la blocarea unei suprafete si mai mari a ecrnului , astfel incat trebuiesc folosite lumini de fundal mai puternice , fapt ce duce la un consum crescut de curent devenind astfel nepotrivite pentru utilizare in dispozitive mobile cum sunt notebook-urile sau PDA-urile .
Vertical Alignment (VA)
La sfarsitul lui 1996 Fujitsu a prezentat un panel TFT LCD care folosea un nou tip de cristal lichid care este in mod natural orizontal si are acelasi efect ca si ISP , dar fara a fi nevoie de tranzistori in plus . Fujitsu foloseste acest material pentru monitoare le sale de la mijlocul anului 1997 . In sistemul vertically-aligned (VA), moleculele de cristale lichide sunt aliniate perpendicular pe substraturi cand nici o tensiune nu este aplicata , asfel realizandu-se o imagine neagra. Cand se aplica o tensiune moleculela se deplaseaza pe o pozitie orizontala , producand o imagine alba . Fara nici o tensiune aplicata , toate moleculele , incluzandu-le pe cele de pe margine , sunt complet perpendiculare . In acest caz lumina polarizata traverseaza celulele fara a fi intrerupta de cristalele lichide , dar este blocata de filtrul de polarizare exterior . Din cauza ca blocajul este complet , calitatea negrului produs in acest fel este excelenta si unghiul de vizibilitate pentru el este din toate pozitiile .
Multi-domain Vertical Alignment (MVA)
Continuand cercetarile pentru panel-urile VA , Fujitsu a imbunatatit aceasta tehnologie , prezentand cu un an mai tarziu tehnologia Multi-domain Vertical Alignment (MVA) .
In tehnologia mono-domain VA moleculele de cristal lichid se inclinau uniform pentru a reproduce o nuanta intermediara de gri .Din cauza alinierii uniforme a moleculelor , luminozitatea se modifica in functie de unghiul din care era privit ecranul . Cand acest tip de panel este privit din fata , subiectul vede doar o parte din lumina ce intra in cristalele lichide .Daca o celula aflta in aceasta stare este observata din directia inclinarii , suprafata va parea intunecata . Pe de alta parte daca celulele sunt observate din directia perpendiculara pe directia inclinarii , se obtine cea mai mare valoare a luminozitatii .
MVA rezolva aceasta problema prin inclinarea cristalelor in mai mult de o directie intr-o singura celula . Acest lucru se realizeaza prin impartirea celulei im mai multe regiuni numite domenii si prin folosirea unor iesituri pe suprafata sticlei pentru a inclina moleculele in directia dorita . Prin combinarea regiunilor cu molecule orientate intr-o directie cu regiuni in care moleculele sunt orientate in directii opuse , si prin realizarea acetor arii de dimensiuni foarte mici , luminozitatea panel-ului poate fi facuta sa apara uniforma din majoritatea unghiurilor din care este privit .
Se pare ca este nevoie de minim 4 domenii pentru a putea distribui uniform caracteristici cum sunt contrastul , cromatica , si luminozitatea pe mai multe unghiuri de vizibilitate . Unghiul de vizibilitate pentru un MVA cu 4 domenii este mai mare de 160 de grade , atat pe verticala cat si pe orizontala .