จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) มีพื้นฐานมาจากแนวคิดในการจัดการกับแสงโดยการวางชั้นของคริสตัลเหลวไว้ระหว่างแผ่นวัสดุโพลาไรซ์สองแผ่น ผลึกเหลวเป็นวัสดุที่แสดงแอนไอโซโทรปี ซึ่งหมายความว่ามันมีคุณสมบัติทางแสงที่แตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน หน้าจอ LCD ประกอบด้วยพิกเซลหลายล้านพิกเซล โดยแต่ละพิกเซลประกอบด้วยพิกเซลย่อยสามพิกเซล ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน
เมื่อสนามไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับคริสตัลเหลว ทิศทางของแอนไอโซโทรปีจะสอดคล้องกับสนาม ซึ่งส่งผลต่อโพลาไรเซชันของแสงที่ผ่านคริสตัล ด้วยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแต่ละพิกเซล หน้าจอ LCD จึงสามารถปรับเปลี่ยนการวางแนวของผลึกเหลวและกรองปริมาณแสงที่ส่องผ่านได้
อย่างไรก็ตาม ผลึกเหลวไม่ปล่อยแสงออกมาเอง ดังนั้นจึงต้องใช้แหล่งแสงย้อน ไฟแบ็คไลท์วางอยู่ด้านหลังชั้นคริสตัลเหลวและมีหน้าที่ในการส่องสว่างหน้าจอ ก่อนหน้านี้หลอดฟลูออเรสเซนต์แคโทดเย็น (CCFL) ถูกนำมาใช้เป็นแบ็คไลท์ แต่ถูกแทนที่ด้วยไดโอดเปล่งแสง (LED) ซึ่งประหยัดพลังงานมากกว่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
วัสดุโพลาไรซ์ของหน้าจอ LCD ประกอบด้วยชั้นของอาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) อาร์เรย์ TFT ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ที่ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์เล็กๆ ที่เปิดและปิดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแต่ละพิกเซล อาร์เรย์ TFT มีหน้าที่ควบคุมการวางแนวของคริสตัลเหลวอย่างแม่นยำ ช่วยให้หน้าจอสามารถสร้างสีและเฉดสีต่างๆ ได้หลายล้านสี
แต่ละพิกเซลของหน้าจอ LCD สามารถแสดงค่าสีแดง เขียว และน้ำเงินรวมกันได้ ซึ่งควบคุมโดยปริมาณกระแสที่ไหลไปยังแต่ละพิกเซลย่อย ด้วยการเปลี่ยนแปลงความเข้มของกระแสน้ำ หน้าจอจึงสามารถสร้างสีได้หลากหลายแทบไม่มีที่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม การสร้างสีที่ซับซ้อนนี้ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ประมวลผลที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพในการขับเคลื่อน
นอกจากภาพที่มีสีสันแล้ว หน้าจอ LCD ยังสามารถแสดงข้อความและกราฟิกได้อีกด้วย ในกรณีนี้ ไฟแบ็คไลท์จะให้แสงสว่างโดยรวมของหน้าจอ ในขณะที่พิกเซลจะถูกเลือกเปิดและปิดเพื่อสร้างตัวอักษรและรูปทรง กระบวนการนี้เรียกว่าการสแกนแรสเตอร์
หน้าจอ LCD ขึ้นอยู่กับหลักการควบคุมการจัดตำแหน่งผลึกเหลวผ่านการใช้สนามไฟฟ้า ด้วยการกรองแหล่งแสงพื้นหลัง แต่ละพิกเซลจะสามารถสร้างสีและเงาที่แตกต่างกันได้ ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ประมวลผลที่ซับซ้อนเพื่อขับเคลื่อนการสร้างสีของหน้าจอ LCD ซึ่งสามารถแสดงรูปภาพ ข้อความ และกราฟิกได้เกือบทุกประเภท
