right|thumb|250px|Wikipedijin logotip na LCD monitoru
Ekran sa tečnim kristalom (, LCD) je ekran zasnovan na tehnologiji tečnih kristala. Danas se najčešće koriste u LCD monitorima u obliku aktivnih TFT LCD ekrana. TFT LCD ekran sastoji se od određenog broja piksela, koji su poređani ispred nekog svetlosnog izvora (danas najčešće LED-ice, a donedavno CCFL cevi). Troši relativno malo električne energije, te zauzima malo prostora. Tekuće kristale otkrio je još 1888. godine austrijski botaničar F. Reintzer, kada je proučavao materiju po imenu cholesteryl benzoate. Taljenjem te materije dobio je mutnu tečnost koja se hlađenjem bistrila i na kraju se kristalisala. Međutim, tek je 1968. godine pronađena materija koja je na sobnoj temperaturi imala ova svojstva.
Tečne kristale je krajem 19. veka prvi pronašao austrijski botaničar Friedrich Reinitzer, a sam termin "tečni kristal" smislio je malo kasnije nemački fizičar Otto Lehmann.
Tečni kristali su gotovo providne supstance, koji imaju osobine i čvrste i tečne materije. svetlo koje prolazi kroz tečne kristale prati poredak molekula od kojih se oni sastoje - što je osobina čvrste materije. 1960-ih godina otkriveno je da naelektrisavanje tečnih kristala menja njihov molekularni poredak i samim tim i način kako svetlo prolazi kroz njih - što je osobina tečnosti.
Od njihove pojave kao medijuma za displeje 1971. godine, tečni kristali su ušli u različite oblasti koje obuhvataju minijaturnu televiziju, digitalne fotoaparate, video kamere i monitore, a danas mnogi veruju da je LCD tehnologija koja će najverovatnije zameniti monitor sa katodnom cevi. Od svog početka, tehnologija se značajno razvila, tako da današnji proizvodi više ne liče na stare, nespretne monohromatske uređaje. Ona se pojavila pre tehnologija ravnih ekrana i osigurala je svoj položaj u oblasti prenosnih i ručnih PC računara, gde je na raspolaganju u dva oblika:
jeftiniji DSTN () - obrnuti nematik sa dvostrukim skeniranjem tranzistor sa tankim filmom TFT () za sliku visokog kvaliteta
Displeji sa tečnim kristalima imaju brojne prednosti u odnosu na ekrane sa katodnim cevima, u pogledu gabarita, potrošnje električne energije i treperenja, kao i "besprekornu" geometriju. Mane su im mnogo veća cena, lošiji vidni ugao i malo slabije performanse prikaza boja.LCD – Liquid Crystal Displays
Princip rada LCD je transmisivna tehnologija. Displej radi tako što propušta promenljive količine belog pozadinskog svetla stalnog intenziteta kroz aktivni filtar. Crveni, zeleni i plavi elementi piksela dobijaju se jednostavnim filtriranjem belog svetla.
Većina tečnih kristala su organska jedinjenja koja se sastoje od dugačkih molekula u vidu šipke koji se, u svom prirodnom stanju, raspoređuju tako da su im podužne ose približno paralelne. Moguće je precizno kontrolisati poravnanje ovih molekula ako se tečni kristal nanosi na fino izbrazdanu površinu. Poravnanje molekula tada prati brazde, pa ako su one sasvim paralelne, takav će biti i raspored molekula.
Prvi princip jednog LCD displeja sastoji se u postavljanju tečnog kristala u "sendvič" između dve fino izbrazdane površine, gde su brazde na jednoj površini normalne (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na brazde na drugoj površini. Ako su molekuli na jednoj površini poređani u pravcu sever-jug, a molekuli na drugoj u pravcu istok-zapad, onda su oni između prisiljeni da budu u stanju obrtanja od 90 stepeni.
Svetlost prati poredak molekula i zato se obrne za 90 stepeni dok prolazi kroz tečni kristal. Međutim, na osnovu otkrića u RCA America, kada se tečni kristal stavi pod napon, molekuli se sami poređaju vertikalno, dozvoljavajući svetlu da prođe bez obrtanja.
Drugi princip jednog LCD displeja oslanja se na osobine polarizujućih filtara i same svetlosti. Talasi prirodne svetlosti su orijentisani pod slučajnim uglovima. Polarizujući filtar je jednostavno skup veoma finih paralelnih linija. Ove linije dejstvuju kao mreža, zaustavljajući sve svetlosne talase sem onih koji su (slučajno) orijentisani paralelno tim linijama. Superpozicijom dva filtra, tako da linije jednog budu raspoređene normalno u odnosu na linije drugog filtra, svetlost bi bila potpuno zaustavljena. Svetlost bi prošla kroz drugi polarizator ako bi njegove linije bile tačno paralelne sa prvim, ili ako bi sama svetlost bila obrnuta tako da odgovara drugom polarizatoru.
Tipičan obrnuti nematički (TN - twisted nematic) tečni kristal sastoji se od dva polarizujuća filtra sa međusobno normalno raspoređenim linijama (pod uglom od 90 stepeni) koji bi, kao što je opisano, zaustavili svu svetlost koja bi pokušala da prođe kroz njih. Ali, između ovih polarizatora se nalaze obrnuti tečni kristali. Zato se svetlost polarizuje pomoću prvog filtra, obrće za 90 stepeni pomoću tečnih kristala i najzad potpuno prolazi kroz drugi polarizujući filtar. Međutim, kada se priključi električni napon na tečne kristale, molekuli se prestroje vertikalno, dozvoljavajući svetlosti da prođe kroz njih bez obrtanja, ali se ona zaustavlja na drugom filtru. Posledica toga je da ako nema napona - svetlost prolazi, a ako se napon uključi - nema svetlosti na drugom kraju.
Kristali u LCD displeju mogli bi biti alternativno raspoređeni, tako da svetlost prolazi kada ima napona, a ne prolazi kada ga nema. Međutim, kako su ekrani skoro uvek uključeni, štedi se električna energija ako se kristali rasporede tako da kada nema napona - prolazi svetlost.LCD monitor princip rada
Glavne karakteristike Displeji sa tečnim kristalima slede različit skup pravila od displeja sa katodnim cevima, nudeći prednosti u pogledu veličine, potrošnje električne energije i treperenja, kao i "besprekornu" geometriju. Mane su im mnogo veća cena, lošiji vidni ugao i manje tačna performansa u pogledu boja.
Dok su katodne cevi u stanju da prikazuju niz rezolucija i da ih skaliraju tako da odgovaraju ekranu, LCD panel ima fiksiran broj ćelija sa tečnim kristalima i može da prikaže samo jednu rezoluciju na punoj veličini ekrana, koristeći jednu ćeliju po pikselu. Manje rezolucije mogu da se prikažu koristeći samo deo ekrana. Na primer, panel od 1024 x 768 piksela može da prikazuje rezoluciju od 640 x 480 koristeći samo 66% površine ekrana. Većina displeja sa tečnim kristalima mogu da ponovo skaliraju slike niže rezolucije tako da popune ekran. Međutim, to bolje uspeva sa slikama sa kontinualnim tonom, kao što su fotografije, nego sa tekstom i slikama sa finim detaljima, gde rezultat može biti u vidu loših pojava nazubljenosti kod kosih linija i slično. Najbolji rezultati postižu se kod onih LCD displeja koji uzimaju u obzir ceo ekran kada vrše skaliranje slike, uklanjajući tako pojave nazubljenosti (slično anti- aliasing algoritmima).
Za razliku od monitora sa katodnim cevima, ceo displej je vidljiv, pa LCD ekran iste dijagonale kao CRT ima veću korisnu površinu (kod CRT monitora maska ekrana prekriva 2- 3cm od svake ivice ekrana). U tabeli su prikazane kombinacije iz kojih se vidi da bilo koji displej sa tečnim kristalima odgovara katodnoj cevi koja je 2 do 3 inča veća: Veličina ravnog panela Veličina katodne cevi Tipična rezolucija 13,5 inča 15 inča 800 x 600 14,5 do 15 inča 17 inča 1024 x 768 ili 1280 x 1024 18 inča 21 inč 1280 x 1024 ili 1600 x 1200 Katodna cev ima tri elektronska topa čiji mlazevi moraju da konvergiraju bez greške, da bi stvorili oštru sliku. Kod panela sa tečnim kristalima nema problema konvergencije, jer se svaka ćelija uključuje i isključuje pojedinačno. To je razlog zašto tekst na monitoru sa tečnim kristalima izgleda tako jasan. Nema briga oko brzina osvežavanja i treperenja kod panela sa tečnim kristalima - LCD ćelije su ili uključene ili isključene, pa slike mogu da se prikazuju sa malim brzinama osvežavanja, između 40 i 60 Hz, a da nemaju veće treperenje od onih koje imaju brzinu osvežavanja od 75 Hz.
Sa druge strane, moguće je da jedna ili više ćelija na LCD panelu otkažu. Na monitoru od 1024 x 768 piksela, postoje po tri ćelije za svaki piksel - po jedna za crveno, zeleno i plavo - što čini blizu 2,4 miliona ćelija (1024 x 768 x 3 = 2359296). Mala je šansa da sve one budu perfektne; verovatnije je da će neke od njih da otkažu, bilo da ostanu upaljene (stvarajući grešku "cigle") ili da se isključe (što je "tamna" greška). Neki od kupaca mogu da pomisle da im veća cena LCD displeja garantuje besprekorne ekrane, što nažalost nije tačno.
LCD monitori imaju druge elemente koje ne možete pronaći u displejima sa katodnim cevima. Paneli su osvetljeni pomoću fluorescentnih cevi koje su nalaze u zadnjem delu uređaja. Ponekad, displej će davati svetlije linije u jednim delovima ekrana nego u drugim. Takođe, moguće je videti prekide ili pojavu parazitnih slika na ekranu, gde posebno svetla ili tamna slika može da utiče na susedne delove ekrana. Fini uzorci, kao na primer umekšane slike, mogu da stvore "moare" ili interferentne uzorke koji trepere.
Problemi ugla gledanja se javljaju na displejima sa tečnim kristalima zato što je ta tehnologija transmisivni sistem koji radi pomoću modulacije svetlosti koja prolazi kroz displej, dok su katodne cevi, naprotiv, emisivne. Kod emisivnih displeja, postoji materijal koji emituje svetlost na prednji deo displeja, što se lako vidi pod širokim uglovima. Kod displeja sa tečnim kristalima, dok prolazi kroz željeni piksel, svetlost emitovana pod većim uglom prolazi i kroz susedne piksele, što prouzrokuje izobličenje boje.
Danas se većina monitora sa tečnim kristalima uključuju i uobičajeni 15-pinski analogni VGA priključak na računaru i koriste analogno-digitalni konvertor da pretvore signal u oblik koji panel može da upotrebi. VESA je uradila specifikaciju za digitalni video priključak (DVI) koji je odobren kao industrijski standard početkom 1998. godine. Noviji LCD monitori imaju i analogne i digitalne ulaze. Kako LCD monitori postaju sve rasprostranjeniji, sve više proizvođača nudi svoje grafičke kartice, čak i slabije modele, u varijanti sa VGA i DVI izlazima.
DSTN displeji
right|thumb|250px|Slojevi DSTN displeja
Pasivna matrica displeja sa tečnim kristalima ima više slojeva. Prvi je od stakla, na koje je nanesen metalni oksid. Materijal koji se koristi je veoma providan, pa tako ne utiče na kvalitet slike. Matrica radi kao rešetka elektroda za redove i kolone koje propuštaju struju da bi se aktivirali pojedini elementi ekrana. Odozgo je nanesen polimer koji ima niz paralelnih žlebova na koje se vezuju molekuli. To se zove sloj za poravnanje i ponovljen je na drugoj staklenoj ploči koja takođe ima izvestan broj odstojnika za održavanje rastojanje između dve pločice stakla kada se one postave zajedno u sklopu. Ivice se onda zaliju epoksidnom smolom, ali sa otvorom ostavljenim u jednom uglu. To omogućava da se materijal sa tečnim kristalima unese između pločica (u vakuumu) pre nego što se pločice potpuno zaliju. U prvim modelima ovaj proces je bio sklon greškama, što je rezultovalo zaglavljenim ili izgubljenim pikselima, u onim delovima gde materijal sa tečnim kristalima nije uspeo da stigne u sve delove ekrana.
Zatim su naneseni polarizacioni slojevi na krajnje spoljašnje površine svake staklene pločice, tako da odgovaraju orijentaciji slojeva za poravnanje. Kod DSTN, ili ekrana sa dvostrukim skaniranjem, orijentacija slojeva za poravnanje varira između 90 i 270 stepeni zavisno od ukupne rotacije tečnih kristala između njih. Dodata je i pozadinska svetlost, tipično u obliku fluorescentnih cevi sa hladnom katodom, montiranih duž gornje i donje ivice panela. Svetlost se raspodeljuje po panelu pomoću plastičnog svetlovoda ili prizme.