概述
人們熟悉的物質狀态（又稱相）為氣、液、固，較為生疏的是電漿和液晶（LiquidCrystal，簡稱LC）。液晶相要具有特殊形狀分子組合始會産生，它們可以流動，又擁有結晶的光學性質。液晶的定義，現在以放寬而囊括了在某一溫度範圍可以是現液晶相，在較低溫度為正常結晶之物質。而液晶的組成物質是一種有機化合物，也就是以碳為中心所構成的化合物。同時具有兩種物質的液晶，是以分子間力量組合的，它們的特殊光學性質，又對電磁場敏感，極有實用價值。
曆史
1850年，普魯士醫生魯道夫·菲爾紹等人發現神經纖維的萃取物中含有一種不尋常的物質。1877年，德國物理學家奧托·雷曼運用偏光顯微鏡首次觀察到了液晶化的現象，但他對此現象的成因并不了解。
1883年3月14日，奧地利布拉格德國大學的植物生理學家弗裡德裡希·萊尼澤(Friedrich Reinitzer)借由在植物内加熱苯甲酸膽固醇脂研究膽固醇，觀察到膽固醇苯甲酸酯在熱熔時的異常表現。該物質在145.5℃時熔化，産生了帶有光彩的混濁物，溫度升到178.5℃後，光彩消失，液體透明。此澄清液體稍微冷卻，混濁又複出現，瞬間呈現藍色。
萊尼澤反複确定他的發現後，向德國物理學家奧托·雷曼(Otto Lehmann)請教。當時雷曼建造了一座具有加熱功能的顯微鏡去探讨液晶降溫結晶之過程，後來更加上了偏光鏡，成為深入研究萊涅澤的化合物的重要儀器。從那時開始，雷曼的精力完全集中在該類物質。他開始以為這種物質是軟晶體，然後改稱晶态流體，最後深信偏振光性質為該物質特有，流動晶體（Fliessende kristalle）的名字才算正确。此名稱與液晶（Flussige kristalle）已經十分相近。萊尼澤和雷曼因此被譽為液晶之父。
由嘉德曼（L. gattermann）、利區克（A Ristschke）合成的氧偶氮醚，也是被雷曼鑒定為屬于液晶的一種。但在20世紀，有名的科學家如坦曼（G. tammann）都以為雷曼等的觀察，隻是極微細晶體懸浮在液體形成膠體之現象。涅斯特（W. Nernst）則認為液晶隻是化合物的互變異構物之混合物。不過，化學家丹尼爾·福爾蘭德爾（D. Vorlander）的努力由聚集經驗使他能預測哪一類的化合物最可能呈現液晶特性，然後合成取得該等化合物質，該理論于是被證明。
電光效應
液晶的電光效應是指它的幹涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調制的光學現象。液晶光電效應受溫度條件控制的液晶稱為熱緻液晶；溶緻液晶則受控于濃度條件。顯示用液晶一般是低分子熱緻液晶。
物理特性
當通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說，液晶面闆包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾着一層液晶。當光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀，因而阻隔或使光束順利通過。大多數液晶都屬于有機複合物，由長棒狀的分子構成。在自然狀态下，這些棒狀分子的長軸大緻平行。将液晶倒入一個經精良加工的開槽平面，液晶分子會順着槽排列，所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。
研究方法
偏光顯微鏡
利用液晶态的光學雙折射現象，在待有控溫熱台得偏光顯微鏡下，可以觀察液晶物質的織構，測定轉變溫度。所謂織構，一般指液晶薄膜（厚度約10-100微米）在光學顯微鏡，特别是正交偏光顯微鏡下用平行光系統所觀察到的圖像，包括消光點或者其他形式的消光結構乃至顔色的差異等。
熱分析
熱分析研究液晶态的原來在于用DSC或者DTA直接測定液晶相變時的熱效應及其轉變溫度。缺點是不能直接觀察液晶形态，并且少量雜質也會出現吸熱峰或者放熱峰，影響液晶态的準确判斷。 除此之外還有，X射線衍射、電子衍射，核磁共振，電子自旋共振，流變學和流變光學等手段。，人們把液晶片挂在牆上，一旦有微量毒氣逸出，液晶變色了，就提醒人們趕緊去檢查、補漏。
分類
向列相（nematic）
近晶相（smectic）
膽甾相（cholesteric）
碟型（discotic）
熱緻液晶（thermotropicLC）
重現性液晶（recentrantLC）
手性液晶
負性液晶
端烯類液晶
嘧啶類液晶
含氟類液晶
炔類液晶
乙烷類液晶
苯基環己烷類液晶
1922年，法國人弗裡德（G.Friedel）仔細分析當時已知的液晶，把他們分為三類：向列型（nematic）、層列型（smectic）、膽固醇型（cholesteric）。名字的來源，前兩者分别取自希臘文線狀和清潔劑（肥皂）；膽固醇型的名字有曆史意義，如以近代分類法，它們屬于手向列型。其實弗裡德對液晶一詞不贊同，他認為「中間相」才是最合适的表達。
1970年代才發現的碟型（discotic）液晶，是具有高對稱性原狀分子重疊組成之向列型或柱行系統。
按外因
除了型态分類外，液晶因産生之條件（狀況）不同而被分為熱緻液晶（thermotropicLC）和溶緻液晶（lypotropicLC），分别由加熱、加入溶劑形成液晶熱相緻液晶相産生兩種情形。
溶緻性液晶生成的例子，是肥皂水。在高濃度時，肥皂分子呈層列性，層間是水分子。濃度稍低，組合又不同。
其實一種物質可以具有多種液晶相。又有人發現，把兩種液晶混合物加熱，得到等向性液體後再冷卻，可以觀察到次第為向列型、層列型液晶。這種相變化的物質，稱為重現性液晶（recentrantLC）。液晶分子結構。
穩定液晶相是分子間的凡得瓦力。因分子集結密度高，斥力異向性影響較大，但吸引利則是維持高密度，使集體達到液晶狀态之力量，聽力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有極性基團時，偶極相互作用成為重要吸引力。
分子排列
依其分子排列方式，分為向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、膽固醇型(Cholesteric)、圓盤型(Disotic)
向列型液晶材料(Nematic)
自1998年開始主要集中于主動式矩陣驅動的液晶平面顯示器(AM-LCD)的開發，在AM-LCD用的液晶化合物中，其要求的特性有高的比電阻、低的粘度、正的鐵電率異方向性、高的化學和光化學的安定性，符合這些特性的材料以氟系化合物為主。液晶化合物之分子長軸方向的氟數增加時，則其非子長軸方向的雙極子動量變低。液晶鐵電異方向性的增加，可經由核心部結構内之極性基的導入結合，以達到其粘度将降低的，但是當逆向導入時則其液晶的鐵電異方向性變小。
液晶分子的排列，後果之一是呈現有選擇性的光散射。因排列可以受外力影響，液晶材料制造器件潛力很大。範圍于兩片玻璃闆之間的手性向列型液晶，經過一定手續處理，就可形成不同的紋理。
距列型材料(Smectic)
可分為鐵電性液晶和反鐵電性液晶
鐵電性液晶(FLC)是由Meyer於1974年發現的，然後於1979年發表表面安定化鐵電性液晶平面顯示器，鐵電性液晶是以簡單矩陣式驅動的并期待具有高響應、高解析度和大畫面的應用。Meyer認為要獲得鐵電性液晶的條件，有分子長軸和垂直方向應有永久偶極矩、無消旋體、具有向列型液晶C相。鐵電性液晶在電場施加時，其響應時間與鐵電性液晶的自發極化成反比，與粘性系數成正比。要獲得較高的響應速度，自發極化要大、粘性系數要小。自發行極化的改善對策，是在對掌性或光學活性結構中心倒入大的永久雙偶極矩、對掌性中心置於核心結構附近，以及複數的對掌性中心導入等設計理念，大的自發極化值之達成，可經由非對稱性碳原子和永久偶極矩(Permant Dipole Moment)。
反鐵電性液晶(AFLC)是在電場的驅動下，由反鐵電性液晶轉換成鐵電性液晶的一種物理現像。并與非對稱性*在低分子液晶的AFLC中，核心構造的苯環和共轭之苯基結合碳原子鄰接者，在非對稱性中心将CH3基結合的狀況，要比将CF3基結合來的有安定的反鐵電性，另外在高分子液晶得AFLC中，核心構造的部份連接奇數的碳碳鍊，也可以獲得反鐵電性的配列。
膽固醇液晶(Cholesteric)
不具有液晶性，但是當其氫氧基被鹵素取代成鹵素化合物，以及和碳酸或脂肪酸産生酯化反應之膽固醇衍生。膽固醇液晶材料具有特殊螺旋結構，而引發選擇性光散射、旋光性和圓偏光雙色性，可以利用膽固醇型液晶材料的外加電壓、氣體吸附和溫度等因素而引發色彩的變化。
類固醇型液晶，因螺旋結構而對光有選擇性反射，利用白光中的圓偏光，最簡單的是根據變色原理制成的溫度計（魚缸中常看到的溫度計）。在醫療上，皮膚癌和乳癌之偵測也可在可疑部位塗上類固醇液晶，然後與正常皮膚顯色比對（因為癌細胞代謝速度比一般細胞快，所以溫度會比一般細胞高些）。
碟型液晶（discotic）
碟型液晶發現1970年代，是具有高對稱性原狀分子重疊組成之向列型或柱行系統。
分子量
依分子量來分，有低分子型和高分子型，在高分子的液晶有主鍊型和側鍊型。
依溫度的因素，有互變轉換型(Enantiotropic)、單變轉換型(Monotropic）
重現性液晶（recentrant LC）
其實一種物質可以具有多種液晶相。又有人發現，把兩種液晶混合物加熱，得到等向性液體後再冷卻，可以觀察到次第為向列型、層列型液晶。這種相變化的物質，稱為重現性液晶（recentrant LC）。
穩定液晶相是分子間的範德華力。因分子集結密度高，斥力異向性影響較大，但吸引力則是維持高密度，使集體達到液晶狀态之力量，斥力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有極性基團時，偶極相互作用成為重要吸引力。
圖像顯示
液态光電顯示材料，利用液晶的電光效應把電信号轉換成字符、圖像等可見信号。液晶在正常情況下，其分子排列很有秩序，顯得清澈透明，一旦加上直流電場後，分子的排列被打亂，一部分液晶變得不透明，顔色加深，因而能顯示數字和圖象。
液晶種類很多，通常按液晶分子的中心橋鍵和環的特征進行分類。目前已合成了1萬多種液晶材料，其中常用的液晶顯示材料有上千種，主要有聯苯液晶、苯基環己烷液晶及酯類液晶等。液晶顯示材料具有明顯的優點：驅動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生産過程自動化、成本低廉、可以制成各種規格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等。由于這些優點。用液晶材料制成的計算機終端和電視可以大幅度減小體積等。液晶顯示技術對顯示顯像産品結構産生了深刻影響，促進了微電子技術和光電信息技術的發展。
商業用途
優點
液晶顯示材料具有明顯的優點：驅動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生産過程自動化、成本低廉、可以制成各種規格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等。由于這些優點。用液晶材料制成的計算機終端和電視可以大幅度減小體積等。液晶顯示技術對顯示顯像産品結構産生了深刻影響，促進了微電子技術和光電信息技術的發展。
結構
液晶是介于液态與結晶态之間的一種物質狀态。它除了兼有液體和晶體的某些性質（如流動性、各向異性等）外，還有其獨特的性質。對液晶的研究現已發展成為一個引人注目的學科。
液晶材料主要是脂肪族、芳香族、硬脂酸等有機物。液晶也存在于生物結構中，日常适當濃度的肥皂水溶液就是一種液晶。由有機物合成的液晶材料已有幾千種之多。由于生成的環境條件不同，液晶可分為兩大類：隻存在于某一溫度範圍内的液晶相稱為熱緻液晶；某些化合物溶解于水或有機溶劑後而呈現的液晶相稱為溶緻液晶。溶緻液晶和生物組織有關，研究液晶和活細胞的關系，是現今生物物理研究的内容之一。
液晶的分子有盤狀、碗狀等形狀，但多為細長棒狀。根據分子排列的方式，液晶可以分為近晶相、向列相和膽甾相三種，其中向列相和膽甾相應用最多。
用途
液晶顯示材料最常見的用途是電子表和計算器的顯示闆，為什麼會顯示數字呢？原來這種液态光電顯示材料，利用液晶的電光效應把電信号轉換成字符、圖像等可見信号。液晶在正常情況下，其分子排列很有秩序，顯得清澈透明，一旦加上直流電場後，分子的排列被打亂，一部分液晶變得不透明，顔色加深，因而能顯示數字和圖象。
液晶的電光效應是指它的幹涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調制的光學現象。
根據液晶會變色的特點，人們利用它來指示溫度、報警毒氣等。例如，液晶能随着溫度的變化，使顔色從紅變綠、藍。這樣可以指示出某個實驗中的溫度。液晶遇上氯化氫、氫氰酸之類的有毒氣體，也會變色。
注意事項
液晶在使用前要充分攪拌後才能灌注使用，添加固體手性劑的液晶，要加熱到攝氏六十度，再快速冷卻到室溫并充分攪拌。而且在使用過程中不能靜置時間過長。特别是低閥值電壓液晶，由于低阈值電壓液晶具有這些不同的特性，因此在使用這些液晶時應該注意以下方面：
1.液晶在使用前應充分攪拌，調配好的液晶應立即投入生産使用，盡量縮短靜置存放時間，避免層析現象産生。
2.調配好的液晶要加蓋遮光存入，并且盡量在一個班次（八小時）内使用完，用不完的液晶需要回收攪拌後重測電壓再用。一般随着時間延長，驅動電壓會增加。
3.液晶從原廠瓶取用後，原廠瓶要及時封蓋遮光保存，減少敞開暴露在空氣中的時間一般暴露在空氣中的時間過長，會增大液晶的漏電流。
4.灌低阈值電壓的液晶顯示片空盒最好是從PI固烤到灌液晶工序間，流存生産時間在二十四小時之内的空盒，灌液作業時一般使用比較低的灌注速度。
5.低阈值電壓液晶在封口時一定要加蓋合适的遮光罩，并且在整個灌液晶期間除了封口膠固化期間外，要盡量遠離紫外線源。否則會在靠近紫外線的地方出現錯向和閥值電壓增大的現象。
6.液晶是有機高分子物質，很容易在各種溶劑中溶解或與其它化學品産生反應，液晶本身也是一種很好的溶劑，所以在使用和存放過程中要盡量遠離其它化學品。
