Chaque pixel d'un écran LCD est généralement constitué d'une couche de molécules alignées entre deux électrodes transparentes, souvent constituées d'oxyde d'indium-étain (ITO) et de deux filtres polarisants (polariseurs parallèles et perpendiculaires), dont les axes de transmission sont (dans la plupart des les cas) perpendiculaires les uns aux autres.
Sans les cristaux liquides entre les filtres polarisants, la lumière passant à travers le premier filtre serait bloquée par le deuxième polariseur (croisé). Avant l'application d'un champ électrique, l'orientation des molécules de cristal liquide est déterminée par l'alignement à la surface des électrodes. Dans un dispositif nématique torsadé (TN), les directions d'alignement de surface au niveau des deux électrodes sont perpendiculaires l'une à l'autre, et ainsi les molécules s'organisent dans une structure hélicoïdale ou une torsion.
Cela induit la rotation de la polarisation de la lumière incidente, et l'appareil apparaît en gris. Si la tension appliquée est suffisamment grande, les molécules de cristaux liquides au centre de la couche sont presque complètement détorsadées et la polarisation de la lumière incidente n'est pas tournée lorsqu'elle traverse la couche de cristaux liquides. Cette lumière sera alors majoritairement polarisée perpendiculairement au second filtre, et donc bloquée et le pixel apparaîtra noir. En contrôlant la tension appliquée à travers la couche de cristaux liquides dans chaque pixel, la lumière peut être autorisée à traverser en quantités variables, constituant ainsi différents niveaux de gris.