概述
人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是电浆和液晶（LiquidCrystal，简称LC）。液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。液晶的定义，现在以放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。
历史
1850年，普鲁士医生鲁道夫·菲尔绍等人发现神经纤维的萃取物中含有一种不寻常的物质。1877年，德国物理学家奥托·雷曼运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象，但他对此现象的成因并不了解。
1883年3月14日，奥地利布拉格德国大学的植物生理学家弗里德里希·莱尼泽(Friedrich Reinitzer)借由在植物内加热苯甲酸胆固醇脂研究胆固醇，观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现。该物质在145.5℃时熔化，产生了带有光彩的混浊物，温度升到178.5℃后，光彩消失，液体透明。此澄清液体稍微冷却，混浊又复出现，瞬间呈现蓝色。
莱尼泽反复确定他的发现后，向德国物理学家奥托·雷曼(Otto Lehmann)请教。当时雷曼建造了一座具有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程，后来更加上了偏光镜，成为深入研究莱涅泽的化合物的重要仪器。从那时开始，雷曼的精力完全集中在该类物质。他开始以为这种物质是软晶体，然后改称晶态流体，最后深信偏振光性质为该物质特有，流动晶体（Fliessende kristalle）的名字才算正确。此名称与液晶（Flussige kristalle）已经十分相近。莱尼泽和雷曼因此被誉为液晶之父。
由嘉德曼（L. gattermann）、利区克（A Ristschke）合成的氧偶氮醚，也是被雷曼鉴定为属于液晶的一种。但在20世纪，有名的科学家如坦曼（G. tammann）都以为雷曼等的观察，只是极微细晶体悬浮在液体形成胶体之现象。涅斯特（W. Nernst）则认为液晶只是化合物的互变异构物之混合物。不过，化学家丹尼尔·福尔兰德尔（D. Vorlander）的努力由聚集经验使他能预测哪一类的化合物最可能呈现液晶特性，然后合成取得该等化合物质，该理论于是被证明。
电光效应
液晶的电光效应是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象。液晶光电效应受温度条件控制的液晶称为热致液晶；溶致液晶则受控于浓度条件。显示用液晶一般是低分子热致液晶。
物理特性
当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。
研究方法
偏光显微镜
利用液晶态的光学双折射现象，在待有控温热台得偏光显微镜下，可以观察液晶物质的织构，测定转变温度。所谓织构，一般指液晶薄膜（厚度约10-100微米）在光学显微镜，特别是正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到的图像，包括消光点或者其他形式的消光结构乃至颜色的差异等。
热分析
热分析研究液晶态的原来在于用DSC或者DTA直接测定液晶相变时的热效应及其转变温度。缺点是不能直接观察液晶形态，并且少量杂质也会出现吸热峰或者放热峰，影响液晶态的准确判断。 除此之外还有，X射线衍射、电子衍射，核磁共振，电子自旋共振，流变学和流变光学等手段。，人们把液晶片挂在墙上，一旦有微量毒气逸出，液晶变色了，就提醒人们赶紧去检查、补漏。
分类
向列相（nematic）
近晶相（smectic）
胆甾相（cholesteric）
碟型（discotic）
热致液晶（thermotropicLC）
重现性液晶（recentrantLC）
手性液晶
负性液晶
端烯类液晶
嘧啶类液晶
含氟类液晶
炔类液晶
乙烷类液晶
苯基环己烷类液晶
1922年，法国人弗里德（G.Friedel）仔细分析当时已知的液晶，把他们分为三类：向列型（nematic）、层列型（smectic）、胆固醇型（cholesteric）。名字的来源，前两者分别取自希腊文线状和清洁剂（肥皂）；胆固醇型的名字有历史意义，如以近代分类法，它们属于手向列型。其实弗里德对液晶一词不赞同，他认为「中间相」才是最合适的表达。
1970年代才发现的碟型（discotic）液晶，是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。
按外因
除了型态分类外，液晶因产生之条件（状况）不同而被分为热致液晶（thermotropicLC）和溶致液晶（lypotropicLC），分别由加热、加入溶剂形成液晶热相致液晶相产生两种情形。
溶致性液晶生成的例子，是肥皂水。在高浓度时，肥皂分子呈层列性，层间是水分子。浓度稍低，组合又不同。
其实一种物质可以具有多种液晶相。又有人发现，把两种液晶混合物加热，得到等向性液体后再冷却，可以观察到次第为向列型、层列型液晶。这种相变化的物质，称为重现性液晶（recentrantLC）。液晶分子结构。
稳定液晶相是分子间的凡得瓦力。因分子集结密度高，斥力异向性影响较大，但吸引利则是维持高密度，使集体达到液晶状态之力量，听力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有极性基团时，偶极相互作用成为重要吸引力。
分子排列
依其分子排列方式，分为向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、胆固醇型(Cholesteric)、圆盘型(Disotic)
向列型液晶材料(Nematic)
自1998年开始主要集中于主动式矩阵驱动的液晶平面显示器(AM-LCD)的开发，在AM-LCD用的液晶化合物中，其要求的特性有高的比电阻、低的粘度、正的铁电率异方向性、高的化学和光化学的安定性，符合这些特性的材料以氟系化合物为主。液晶化合物之分子长轴方向的氟数增加时，则其非子长轴方向的双极子动量变低。液晶铁电异方向性的增加，可经由核心部结构内之极性基的导入结合，以达到其粘度将降低的，但是当逆向导入时则其液晶的铁电异方向性变小。
液晶分子的排列，后果之一是呈现有选择性的光散射。因排列可以受外力影响，液晶材料制造器件潜力很大。范围于两片玻璃板之间的手性向列型液晶，经过一定手续处理，就可形成不同的纹理。
距列型材料(Smectic)
可分为铁电性液晶和反铁电性液晶
铁电性液晶(FLC)是由Meyer於1974年发现的，然後於1979年发表表面安定化铁电性液晶平面显示器，铁电性液晶是以简单矩阵式驱动的并期待具有高响应、高解析度和大画面的应用。Meyer认为要获得铁电性液晶的条件，有分子长轴和垂直方向应有永久偶极矩、无消旋体、具有向列型液晶C相。铁电性液晶在电场施加时，其响应时间与铁电性液晶的自发极化成反比，与粘性系数成正比。要获得较高的响应速度，自发极化要大、粘性系数要小。自发行极化的改善对策，是在对掌性或光学活性结构中心倒入大的永久双偶极矩、对掌性中心置於核心结构附近，以及复数的对掌性中心导入等设计理念，大的自发极化值之达成，可经由非对称性碳原子和永久偶极矩(Permant Dipole Moment)。
反铁电性液晶(AFLC)是在电场的驱动下，由反铁电性液晶转换成铁电性液晶的一种物理现像。并与非对称性*在低分子液晶的AFLC中，核心构造的苯环和共轭之苯基结合碳原子邻接者，在非对称性中心将CH3基结合的状况，要比将CF3基结合来的有安定的反铁电性，另外在高分子液晶得AFLC中，核心构造的部份连接奇数的碳碳链，也可以获得反铁电性的配列。
胆固醇液晶(Cholesteric)
不具有液晶性，但是当其氢氧基被卤素取代成卤素化合物，以及和碳酸或脂肪酸产生酯化反应之胆固醇衍生。胆固醇液晶材料具有特殊螺旋结构，而引发选择性光散射、旋光性和圆偏光双色性，可以利用胆固醇型液晶材料的外加电压、气体吸附和温度等因素而引发色彩的变化。
类固醇型液晶，因螺旋结构而对光有选择性反射，利用白光中的圆偏光，最简单的是根据变色原理制成的温度计（鱼缸中常看到的温度计）。在医疗上，皮肤癌和乳癌之侦测也可在可疑部位涂上类固醇液晶，然后与正常皮肤显色比对（因为癌细胞代谢速度比一般细胞快，所以温度会比一般细胞高些）。
碟型液晶（discotic）
碟型液晶发现1970年代，是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。
分子量
依分子量来分，有低分子型和高分子型，在高分子的液晶有主链型和侧链型。
依温度的因素，有互变转换型(Enantiotropic)、单变转换型(Monotropic）
重现性液晶（recentrant LC）
其实一种物质可以具有多种液晶相。又有人发现，把两种液晶混合物加热，得到等向性液体后再冷却，可以观察到次第为向列型、层列型液晶。这种相变化的物质，称为重现性液晶（recentrant LC）。
稳定液晶相是分子间的范德华力。因分子集结密度高，斥力异向性影响较大，但吸引力则是维持高密度，使集体达到液晶状态之力量，斥力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有极性基团时，偶极相互作用成为重要吸引力。
图像显示
液态光电显示材料，利用液晶的电光效应把电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的排列被打乱，一部分液晶变得不透明，颜色加深，因而能显示数字和图象。
液晶种类很多，通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了1万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及酯类液晶等。液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。由于这些优点。用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响，促进了微电子技术和光电信息技术的发展。
商业用途
优点
液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。由于这些优点。用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响，促进了微电子技术和光电信息技术的发展。
结构
液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态。它除了兼有液体和晶体的某些性质（如流动性、各向异性等）外，还有其独特的性质。对液晶的研究现已发展成为一个引人注目的学科。
液晶材料主要是脂肪族、芳香族、硬脂酸等有机物。液晶也存在于生物结构中，日常适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。由有机物合成的液晶材料已有几千种之多。由于生成的环境条件不同，液晶可分为两大类：只存在于某一温度范围内的液晶相称为热致液晶；某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相称为溶致液晶。溶致液晶和生物组织有关，研究液晶和活细胞的关系，是现今生物物理研究的内容之一。
液晶的分子有盘状、碗状等形状，但多为细长棒状。根据分子排列的方式，液晶可以分为近晶相、向列相和胆甾相三种，其中向列相和胆甾相应用最多。
用途
液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算器的显示板，为什么会显示数字呢？原来这种液态光电显示材料，利用液晶的电光效应把电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的排列被打乱，一部分液晶变得不透明，颜色加深，因而能显示数字和图象。
液晶的电光效应是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象。
根据液晶会变色的特点，人们利用它来指示温度、报警毒气等。例如，液晶能随着温度的变化，使颜色从红变绿、蓝。这样可以指示出某个实验中的温度。液晶遇上氯化氢、氢氰酸之类的有毒气体，也会变色。
注意事项
液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用，添加固体手性剂的液晶，要加热到摄氏六十度，再快速冷却到室温并充分搅拌。而且在使用过程中不能静置时间过长。特别是低阀值电压液晶，由于低阈值电压液晶具有这些不同的特性，因此在使用这些液晶时应该注意以下方面：
1.液晶在使用前应充分搅拌，调配好的液晶应立即投入生产使用，尽量缩短静置存放时间，避免层析现象产生。
2.调配好的液晶要加盖遮光存入，并且尽量在一个班次（八小时）内使用完，用不完的液晶需要回收搅拌后重测电压再用。一般随着时间延长，驱动电压会增加。
3.液晶从原厂瓶取用后，原厂瓶要及时封盖遮光保存，减少敞开暴露在空气中的时间一般暴露在空气中的时间过长，会增大液晶的漏电流。
4.灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间，流存生产时间在二十四小时之内的空盒，灌液作业时一般使用比较低的灌注速度。
5.低阈值电压液晶在封口时一定要加盖合适的遮光罩，并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化期间外，要尽量远离紫外线源。否则会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现象。
6.液晶是有机高分子物质，很容易在各种溶剂中溶解或与其它化学品产生反应，液晶本身也是一种很好的溶剂，所以在使用和存放过程中要尽量远离其它化学品。
