Aby dobrze widzieć przedmioty bliskie, impulsy nerwowe biegnące z ośrodka wzroku w mózgu wywołują pogrubienie soczewki. Jej kuliste powierzchnie stają się wówczas bardziej wypukłe. Natomiast ostre obrazy odległych przedmiotów powstają dzięki zmniejszeniu wypukłości. Zmiany te następują za pośrednictwem mięśni utrzymujących soczewkę w oku. W efekcie promienie światła biegnące od przedmiotu i wpadające do oka są po przejściu przez soczewkę skupiane na siatkówce.
Wraz z rozwojem technologii ta wytworzona przez naturę w toku ewolucji zdolność do kontrolowanej zmiany kształtu soczewki jest przedmiotem naśladownictwa w przyrządach optycznych. Powstało wiele koncepcji budowy przestrajalnych soczewek przeznaczonych do rozmaitych zastosowań. Wśród nich wyróżniają się soczewki, w których zasadniczym elementem są ciekłe kryształy nematyczne (czyli nematyki – opisane w artykule Wyświetlacze z "ciekłymi kryształami"). Są to ciekłe materiały przeźroczyste, posiadające unikalne własności optyczne. Mają też inną cenną cechę, jaką jest ich szczególny sposób reakcji na zewnętrzne pole elektryczne. Jest ona podstawą działania znanych powszechnie cyfrowych wyświetlaczy oraz ekranów monitorów, telewizorów, smartfonów itd.
Nematyki znajdują też zastosowanie w innych dziedzinach niż szeroko pojęte zobrazowanie informacji. Przykładem są urządzenia służące do sterowania parametrami wiązek świetlnych, np. ich kierunkiem i natężeniem, a także właśnie soczewki o zmiennych właściwościach, działające jak soczewki oczne.
Zasada działania zwykłych soczewek szklanych (jak również soczewki w oku), tj. zdolność skupiania promieni świetlnych, jest konsekwencją kulistego kształtu ich powierzchni. W przypadku soczewek ciekłokrystalicznych te same właściwości optyczne można uzyskać nie tylko dzięki kulistym powierzchniom elementu ciekłokrystalicznego, ale także dzięki odpowiedniej zmianie właściwości optycznych warstwy ciekłego kryształu, co osiąga się specjalnie ukształtowanym polem elektrycznym wytworzonym przez elektrody. Co ważniejsze, zmieniając napięcie przyłożone do elektrod można wpływać na zdolność skupiającą soczewki.
W ciągu ponad 40 lat, jakie upłynęły od czasu zbudowania pierwszej soczewki ciekłokrystalicznej, zaproponowano dziesiątki różnych konstrukcji, co świadczy o pomysłowości inżynierów, jak i o wielkim potencjale ukrytym w szczególnych materiałach, jakimi są ciekłe kryształy. Zależnie od konkretnych zastosowań muszą być zoptymalizowane różne parametry techniczne soczewek, np. czas reakcji i napięcie sterujące. Udoskonalanie soczewek polega m.in. na ograniczeniu strat światła, zmniejszeniu poboru energii i na bezprzewodowym zasilaniu soczewek, co jest istotne np. w przypadku soczewek korekcyjnych.
Soczewki ciekłokrystaliczne mogą znaleźć zastosowanie w urządzeniach rzeczywistości rozszerzonej (augmented reality), w aparatach fotograficznych smartfonów, w kamerach webcam, w miniaturowych układach projekcyjnych, w projektorach holograficznych, a nawet w korekcji wad wzroku, jako soczewki kontaktowe. Możliwość elektrycznego przestrajania, jaką oferują soczewki ciekłokrystaliczne, czyli możliwość elektrycznego sterowania powiększeniem soczewki, jest niezwykle atrakcyjna, pozwala uniknąć stosowania ruchomych części układu optycznego. Ciekłokrystaliczne soczewki sterowane elektrycznie stanowią rewolucyjną technologię i będą miały duży wpływ na optykę stosowaną i optometrię.
Poniższy rysunek pokazuje przykład budowy soczewki nematycznej z płaskimi elektrodami. Pomiędzy górną elektrodą a warstwą nematyka umieszczono warstwę złożoną z dwóch specjalnie ukształtowanych materiałów przeźroczystych, 1 i 2. Zapewnia to powstanie pola elektrycznego działającego na nematyk, które, zależnie od napięcia między elektrodami, wpływa na zdolność skupiającą całego układu. Bez przyłożonego napięcia światło nie jest skupiane - układ działa jak zwykła przeźroczysta płytka. Po zastosowaniu odpowiednio dużego napięcia z przedziału 10 - 90 V układ działa jak soczewka. Może ona być skupiająca lub rozpraszająca zależnie od użytych materiałów, co pokazano schematycznie przedstawiając bieg promieni.
