Màn hình tinh thể lỏng (LCD) dựa trên khái niệm điều khiển ánh sáng bằng cách đặt một lớp tinh thể lỏng giữa hai tấm vật liệu phân cực. Tinh thể lỏng là vật liệu có tính dị hướng, nghĩa là nó có đặc tính quang học khác nhau theo các hướng khác nhau. Một màn hình LCD bao gồm hàng triệu pixel, mỗi pixel chứa ba pixel phụ – đỏ, lục và lam.
Khi một điện trường được đặt vào một tinh thể lỏng, hướng dị hướng của nó thẳng hàng với điện trường, điều này ảnh hưởng đến sự phân cực của ánh sáng truyền qua tinh thể. Bằng cách kiểm soát điện áp áp dụng cho từng pixel, màn hình LCD có thể điều khiển hướng của tinh thể lỏng và lọc lượng ánh sáng đi qua.
Tuy nhiên, tinh thể lỏng không tự phát ra ánh sáng và do đó cần có nguồn đèn nền. Đèn nền được đặt phía sau lớp tinh thể lỏng và có nhiệm vụ chiếu sáng cho màn hình. Trước đây, đèn huỳnh quang cathode lạnh (CCFL) được sử dụng làm đèn nền, nhưng chúng đã được thay thế bằng điốt phát sáng (LED), tiết kiệm năng lượng hơn và thân thiện với môi trường hơn.
Vật liệu phân cực của màn hình LCD bao gồm một lớp mảng bóng bán dẫn màng mỏng (TFT). Mảng TFT chứa các bóng bán dẫn hoạt động giống như các công tắc nhỏ, bật và tắt điện áp áp dụng cho từng pixel. Mảng TFT chịu trách nhiệm cung cấp khả năng kiểm soát chính xác hướng của các tinh thể lỏng, cho phép màn hình tạo ra hàng triệu màu sắc và sắc thái khác nhau.
Mỗi pixel của màn hình LCD có thể hiển thị kết hợp các giá trị màu đỏ, xanh lục và xanh lam, được điều khiển bởi lượng dòng điện chạy đến từng pixel phụ. Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện, màn hình có thể tạo ra gần như vô số màu sắc. Tuy nhiên, việc tái tạo màu sắc phức tạp này đòi hỏi phải có phần cứng xử lý mạnh mẽ và hiệu quả để điều khiển.
Ngoài hình ảnh đầy màu sắc, màn hình LCD còn có thể hiển thị văn bản và đồ họa. Trong trường hợp này, đèn nền cung cấp ánh sáng tổng thể cho màn hình, trong khi các pixel được bật và tắt có chọn lọc để tạo ra các chữ cái và hình dạng. Quá trình này được gọi là quét raster.
Màn hình LCD dựa trên nguyên tắc kiểm soát sự liên kết của tinh thể lỏng thông qua ứng dụng của điện trường. Bằng cách lọc nguồn đèn nền, mỗi pixel có thể tạo ra các màu sắc và độ bóng khác nhau. Cần có phần cứng xử lý tinh vi để thúc đẩy quá trình tái tạo màu sắc của màn hình LCD, màn hình này có thể hiển thị hầu hết mọi hình ảnh, văn bản và đồ họa.
