Pierwsze zastosowania...

Powyżej opisane zjawisko najwcześniej wykorzystano w Japonii do produkcji wyświetlaczy tanich zegarków i kalkulatorów. Sterowanie stopniem dwójłomności ciekłych kryształów jest możliwe za pomocą mniejszego napięcia, niż jest wymagane w technologii LED (light emitting diode), stosowanej dotychczas. Jednakże taki sposób uzyskiwania punktów jasnych i ciemnych nie znalazł szerszego uznania ze względu na niski kontrast, niepożądany efekt barwny oraz bardzo mały kąt, pod którym można oglądać obraz.

Dalsze badania naukowców doprowadziły do skonstruowania komórki twist nematic (TN; 1971 rok, Schadt i Helfrich). Wykorzystano w niej efekt tzw. skręconego nematyka. Uzyskuje się go poprzez obrót o 90 stopni jednej ze szklanych płytek ograniczających warstwę nematyka położonego tak, że długie osie cząstek ciekłego kryształu są równoległe do szkła. Nematyk poddaje się ruchowi obrotowemu tworząc fragment powierzchni śrubowej. Również i płaszczyzna obrotu liniowo spolaryzowanego światła tworzy kształt śrubowy. Zachowanie się ekranu powstałego z komórek TN jest analogiczne, jak komórki opisanej w przykładzie powyżej. Kiedy do komórki doprowadzone jest napięcie (dzięki sieci elektrod opasujących z obu stron warstwę nematyka zamkniętego między dwiema cienkimi szklanymi płytkami) - na ekranie piksel jest ciemny, gdy napięcie nie płynie - pojawia się piksel jasny. Ekran zbudowany z komórek TN oferował kąt dobrej widoczności ekranu ok. 20 stopni i kontrast 3:1.

Kolejne modyfikacje

Dość szybko pojawiła się konstrukcja doskonalsza od TN - supertwist nematic (STN-LCD). Tym tylko różni się on budową od TN, że kąt skręcenia nematyka zwiększono do 180, 240 lub 270 stopni i wprowadzono wstępne ugięcie promienia wchodzącego o 10 do 20 stopni dzięki dodatkowej mikroskopowej grubości warstwie polimeru nałożonej na wewnętrzne powierzchnie szkieł ograniczających nematyk. Skutkiem tego światło przechodzące przez górną folię polaryzacyjną jest spolaryzowane eliptycznie. Dzięki temu znacznie też poprawia się kontrast, ale również i wzmaga się efekt dwójłomności. To z kolei prowadzi do charakterystycznego zabarwienia tła (najczęściej różowe lub czerwone) i znaków na ekranie (głównie turkusowe i niebieskie). Zastosowanie żółtego filtru znacznie zmniejsza te efekty, jednakże znaki pozostają ciągle niebieskawe (tzw. blue-mode STN). Ekrany STN oferują kontrast ok. 10:1 oraz kąt widoczności prawie 40 stopni.

Nieustające dążenie do skonstruowania doskonalszego ekranu monochromatycznego o wyraźnej czerni i bieli doprowadziło do powstania techniki DSTN, FSTN i MSTN. W double supertwist nematic (DSTN) komórka składa się z dwu warstw znanego STN-a (kąt skręcenia 240 stopni) ułożonych tak, że molekuły nematyka położone najbliżej polaryzatorów leżą w płaszczyznach do siebie prostopadłych. Dolna zatem część składa się z cząsteczek ułożonych przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (i do niej przykładane jest napięcie - (tzw. warstwa aktywna), w górnej zaś molekuły są skręcone zgodnie z ruchem wskazówek zegara (tzw. cela pasywna). Cela pasywna ma za zadanie kompensację barw (pozwala na zlikwidowanie różnic fazowych przechodzących promieni). Dzięki ścisłym pomiarom nie tylko wymiarów komórki DSTN, ale również temperatury wewnętrznej, jak i składu stosowanej mieszanki substancji o strukturze nematycznej uzyskano światło czysto białe. Na tej technice oparty jest ekran firmy Sharp z kontrastem 15:1 i rozdzielczością od 640x400 do 720x400. Główną wadą ekranu DSTN jest to, iż wymaga on dość silnego światła wchodzącego, aby zrekompensować znaczną utratę jasności spowodowaną dodatkową warstwą nematyka.

Wysokie koszty produkcji DSTN były wystarczającym bodźcem do dalszych poszukiwań. Powstał dzięki temu lekki ekran płaski o znacznie wyższym kontraście (18:1), obecnie niemal wyłącznie stosowany w monochromatycznych ekranach Sharpa (jako VGA po raz pierwszy w notebooku PC-6220). Komórka ekranu film supertwist nematic (FSTN) w stosunku do STN wzbogacona została o dwie specjalne folie wyrównujące zakłócenia barw, umieszczone po obu stronach nematyka między polaryzatorem a szkłem. Spotkać można również inną nazwę tego typu ekranu - TSTN, czyli triple supertwist nematic. Technologię bardzo podobną do FSTN zastosowano w monochrome supertwist nematic (MSTN). Rolę warstwy pasywnej DSTN-a pełni tu warstwa polimeru. MSTN daje bardzo dobry kontrast

czarno-białego obrazu oraz szeroki kąt obserwacji.

Kolejne realizacje

W roku 1989 Toshiba wprowadziła na rynek serię notebooków T1000 (zw. Dynabook) o monochromatycznym ekranie STN jakością prawie dorównującym technice CRT. Począwszy od lat 80. firmy takie jak Epson, Hitachi, Sharp czy Toshiba oferują szeroką gamę ekranów opartych na technologiach wyżej opisanych zarówno czarno-białych, jak i kolorowych.

Erany passive-matrix oferują obraz jasny, o dobrym kontraście (od 10:1 do 15:1) i dobrej rozdzielczości zarówno czarno-białe, jak i kolorowe. Dużą zaletą jest również stosunkowo niska cena.