شاید فکر کنید که صفحه نمایش ال‌سی‌دی همین دهه‌ی اخیر و با تولید مانیتور و تلویزیون پا به عرصه گذاشت. اما ساده‌ترین انواع آنها صفحات تک‌رنگی هستند که از چندین دهه قبل در ساعت‌های دیجیتال (مچی، رومیزی و…)، ماشین‌حساب‌ها و… دیده‌اید. در اینجا ما هم برای توضیح ساده‌تر، ابتدا روی نحوه‌ی کار همین صفحات تک‌رنگ متمرکز می‌شویم و در آخر اشاره‌ای به صفحات رنگی داریم.

واژه ال‌سی‌دی مخفف Liquid Cristal Display (صفحه نمایش کریستال مایع) است. کریستال‌های مایع موادی با آرایش مولکولی ویژه هستند که در طبیعت یافت می‌شوند. و از حدود یک و نیم قرن پیش تا کنون بیش از ۲۰۰ نوع آن در انواع گیاهان و… کشف شده است. این مواد شدیدا به دما حساس هستند و با یک اختلاف دمای بسیار کم، برخی از آنها از جامد به مایع یا بالعکس تبدیل می‌شوند و برخی هم به سرعت تغییر رنگ می‌دهند. بعدها کشف شد که انواعی از آنها به جریان الکتریسیته هم همین واکنش‌های جالب را دارند. جالب‌تر اینکه، آرایش و چینش مولکولی برخی از این مواد با تغییرات جریان الکتریسیته تغییر می‌کند. این تغییر ممکن است در زاویه چینش مولکول‌ها باشد. صفحات نمایش ال‌سی‌دی هم از کریستال‌های مایع شفاف و بیرنگ از نوع آخر بهره می‌برند.

  • ابتدا توسط لیزر سلول‌های کوچکِ یک یا چند میلی‌متری بر روی یک سطح شیشه با آرایش خاصی (مثل آنچه در ماشین حساب دیده‌اید)، حک می‌شود. کانال‌های بسیار کوچکی نیز حک می‌شود که این سلول‌ها را به لبه‌های شیشه متصل می‌کند. سلول‌ها با همان مواد کریستال مایع نوع آخر که اشاره شد، و کانال‌ها با مایعات معمولی رسانای جریان الکتریسیته پُر می‌شوند. سپس این سطح، با یک لایه‌ی دیگر از شیشه پوشانده می‌شود. اکنون سلول‌هایی از کریستال مایع بین دو لایه شیشه با کانال‌های رسانای جریان در اختیار داریم.
  • دو سطح خارجی شیشه‌ها را با فیلترهای نوری ویژه‌ای (معمولا از جنس پلاستیک) می‌پوشانند. تکنولوژی این فیلترها، همانند پلاریزاسیون‌های نوری هستند که در عینک‌های آفتابی پلاریزه هم استفاده می‌شود. از طیف‌های نوری که به این فیلترها وارد می‌شود، تنها آنهایی عبور می‌کنند که هم جهت با این فیلتر باشد و بقیه بازتاب یا جذب می‌شوند (برای تصور ساده‌تر، یک دریچه کانال کولر در نظر بگیرید. جریان‌های نامنظم از هوا به این دریچه برخورد کرده، از سمت دیگر در جهت خاصی خارج می‌شوند). جهت پلاریزه‌ی فیلتر نورِ هر دو سطح شیشه، مشابه چینش مولکولها در کریستال‌های درون سلول‌ها تنظیم می‌شود. اکنون تنها طیف نورهای هم‌جهت با این لایه‌های فیلتر نور و کریستال مایع می‌توانند از این صفحه عبور کند (به طور مثال فرض کنید هر دو لایه فیلتر و نیز چینش مولکولی کریستال‌ها، افقی انتخاب می‌شوند. اکنون تنها طیف‌های افقی نور از آنها عبور می‌کند).
  • صفحه نمایش آماده شده است. آن را بر روی برد کنترل کننده نصب و کانال‌های منتهی علیه به لبه‌های شیشه، با رساناهای خاصی به مدار الکترونیکی (مثلا ساعت یا ماشین حساب) متصل می‌شود. همچنین برای جلوگیری از دیده شدن مدارهای زیر این صفحات، سطح زیرین آن را با ورقه‌ای پلاستیکی، دارای رنگ روشن مات می‌پوشانند. مدار برای کار کردن با این صفحه، کافیست جریان ضعیف و ثابت الکتریکی به هر سلول آن ارسال کند. این جریان الکتریکی به اندازه‌ای دقیق و کنترل شده است که آرایش مولکول‌های کریستال را دقیقا ۹۰ درجه تغییر می‌دهد. حال، سلول‌های تحریک شده سیاه دیده می‌شود. دلیل آن هم ساده است. زیرا نور محیط به واسطه فیلترهای دو سطح صفحه تنها در یک جهت (مثلا افقی) به آن وارد می‌شود که آن‌هم مخالف جهت آرایش فعلی کریستال تحریک شده است. پس اجازه عبور نور را نمی‌دهد. بنابراین نور محیط به لایه‌ی پلاستیکی مات زیر صفحه برخورد نمی‌کند و طبعا سیاه دیده می‌شود.
  • حال نگاهی داریم به صفحات ال‌سی‌دی رنگی. ابتدا باید اشاره کرد که در این صفحات نمایش، قبل از اینکه ورقه‌ی پلاستیکی روشن و مات نصب شود، منابع نوری سفیدی از نوع LED و با آرایش و تکنولوژی خاصی پوشانده می‌شود تا نور پس زمینه‌ی آن تامین گردد. در این صفحات سلول‌ها در اندازه‌های میکرون حک می‌شوند. و از سه رنگ کریستال مایع (قرمز، سبز، آبی) درون سه سلول مجاورِ هم استفاده می‌شود (هر ۳ سلول رنگی مجاور هم، یک پیکسل را تشکیل می‌دهند). مدارهای الکترونیکی در این صفحات، به جای جریان ثابت، جریانی‌های متغیری به سلول‌ها ارسال می‌کند. به طوری که آرایش مولکولیِ کریستال در این سلول‌ها، بسته به میزان تحریک، دقیقا از صفر تا ۹۰ درجه تغییر می‌کند که این باعث می‌شود نور در هر لحظه به میزان کنترل شده‌ای از هر سلول رنگی عبور کند. در ساخت صفحات نمایش خانگی، شیشەها را حذف و سلول‌ها را بر روی خود صفحات فیلتر نور حک میکنند تا کم وزن تولید شود.