分子排列是液晶物质的核心特征，其微观结构由棒状、盘状、香蕉形等分子集团构成，通过取向有序但无平移对称性的排列方式形成兼具液体流动性和晶体光学特性的物质状态。根据分子排列差异，可分为近晶相（层状有序）、向列相（一维平行）和胆甾相（螺旋层状）三种基本类型。经典液晶多采用长径比大的棒状分子结构，其中热致液晶研究最深入，通过温度变化调控分子排列状态，广泛应用于显示技术领域。溶致液晶则由极性分子在水溶液中形成片层或立方排列，展现不同的物理特性。

液晶分子存在多种形态特征：

根据有序维度划分三类液晶相：

分子结构特征直接决定排列稳定性与功能：

1888年奥地利植物学家莱尼茨尔发现首例热致液晶（胆固醇苯甲酸酯），20世纪60年代美国RCA公司基于向列相研制出首个液晶显示器原型。截至2024年，主要应用技术包括：

当前研究中，碟状液晶柱状相用于有机半导体材料，香蕉形液晶铁电性应用于存储器开发。分子排列动力学研究表明，向列相响应时间τ与粘度η成正比，与弹性系数K成反比（τ≈ηd2/K，d为盒厚）。