ここでは液晶分子の性質からディスプレイの原理をTN型液晶を例にとって順に説明します。
一定方向の溝を刻んだ板に液晶分子を接触させると、溝に沿って並び方を変えます。
上の板の溝に沿った分子はa方向を、下の板の溝に沿った分子はb方向を向き、液晶分子は層内で 90度ねじれた状態になる。
(TN型液晶)
液晶に光を通すと、分子の並ぶ隙間に沿って、光が通ります。上の図のように分子の配列が90度ねじれている場合には、光も90度ねじれて通っていきます。
液晶は、電圧をかけるなどの外からの刺激によって、簡単に分子の並び方が変わります。電圧がかかると分子は垂直方向に並び方を変えて(電界に沿って)並びます。光は分子の並びに沿って、直進します。
2枚の偏光フィルターを組み合わせて、ねじれた状態の液晶をはさみ、これに電圧をかけると、液晶ディスプレイになる。
偏光フィルターとねじれた液晶の組み合わせで、液晶ディスプレイができる。
上の図は代表的なTN型液晶の原理です。TN型液晶では、分子の並び方が90度ねじれた液晶を、2枚の偏光フィルターではさんでいます。電圧をかけていない状態では光が通り、電圧をかけると光が遮断され画面上では黒くなります。つまり電圧がひきがねとなって、液晶が光のシャッターの機能を果たします。