Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD) βασίζονται στην ιδέα του χειρισμού του φωτός με την τοποθέτηση ενός στρώματος υγρών κρυστάλλων ανάμεσα σε δύο φύλλα πολωμένου υλικού. Ένας υγρός κρύσταλλος είναι ένα υλικό που εμφανίζει ανισοτροπία, πράγμα που σημαίνει ότι έχει διαφορετική οπτική ιδιότητα σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Μια οθόνη LCD αποτελείται από εκατομμύρια pixel, καθένα από τα οποία περιέχει τρία υποπίξελ - κόκκινο, πράσινο και μπλε.
Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται σε έναν υγρό κρύσταλλο, η κατεύθυνση της ανισοτροπίας του ευθυγραμμίζεται με το πεδίο, γεγονός που επηρεάζει την πόλωση του φωτός που διέρχεται από τον κρύσταλλο. Ελέγχοντας την τάση που εφαρμόζεται σε κάθε pixel, οι οθόνες LCD μπορούν να χειριστούν τον προσανατολισμό των υγρών κρυστάλλων και να φιλτράρουν την ποσότητα του φωτός που περνάει.
Ωστόσο, οι υγροί κρύσταλλοι δεν εκπέμπουν οι ίδιοι φως, και ως εκ τούτου, απαιτούν μια πηγή οπίσθιου φωτισμού. Ο οπίσθιος φωτισμός τοποθετείται πίσω από το στρώμα υγρών κρυστάλλων και είναι υπεύθυνος για το φωτισμό της οθόνης. Προηγουμένως, οι λαμπτήρες φθορισμού ψυχρής καθόδου (CCFL) χρησιμοποιούνταν ως οπίσθιοι φωτισμοί, αλλά έχουν αντικατασταθεί από διόδους εκπομπής φωτός (LED), οι οποίες είναι πιο ενεργειακά αποδοτικές και φιλικές προς το περιβάλλον.
Το υλικό πόλωσης των οθονών LCD περιλαμβάνει ένα στρώμα από διάταξη τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης (TFT). Η συστοιχία TFT περιέχει τρανζίστορ που λειτουργούν σαν μικροσκοπικοί διακόπτες, ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας την τάση που εφαρμόζεται σε κάθε pixel. Η συστοιχία TFT είναι υπεύθυνη για την παροχή ακριβούς ελέγχου στον προσανατολισμό των υγρών κρυστάλλων, επιτρέποντας στην οθόνη να δημιουργεί εκατομμύρια διαφορετικά χρώματα και αποχρώσεις.
Κάθε εικονοστοιχείο μιας οθόνης LCD μπορεί να εμφανίσει έναν συνδυασμό τιμών κόκκινου, πράσινου και μπλε, οι οποίες ελέγχονται από την ποσότητα του ρεύματος που ρέει σε κάθε υποπίξελ. Μεταβάλλοντας την ένταση του ρεύματος, η οθόνη μπορεί να δημιουργήσει μια σχεδόν άπειρη ποικιλία χρωμάτων. Ωστόσο, αυτή η εξελιγμένη αναπαραγωγή χρωμάτων απαιτεί ισχυρό και αποτελεσματικό υλικό επεξεργασίας για την οδήγηση.
Εκτός από πολύχρωμες εικόνες, οι οθόνες LCD μπορούν επίσης να εμφανίζουν κείμενο και γραφικά. Σε αυτήν την περίπτωση, ένας οπίσθιος φωτισμός παρέχει έναν συνολικό φωτισμό της οθόνης, ενώ τα εικονοστοιχεία ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται επιλεκτικά για τη δημιουργία γραμμάτων και σχημάτων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σάρωση ράστερ.
Οι οθόνες LCD βασίζονται στην αρχή του ελέγχου της ευθυγράμμισης των υγρών κρυστάλλων μέσω της εφαρμογής ηλεκτρικού πεδίου. Φιλτράροντας την πηγή οπίσθιου φωτισμού, κάθε pixel μπορεί να δημιουργήσει διαφορετικά χρώματα και σκίαση. Απαιτείται εξελιγμένο υλικό επεξεργασίας για την προώθηση της έγχρωμης αναπαραγωγής των οθονών LCD, οι οποίες μπορούν να εμφανίσουν σχεδόν οποιαδήποτε εικόνα, κείμενο και γραφικά.
