液晶分子的結構具有異方性(Anisotropic)，所以所引起的光電效應就會因為方向不同而有所差異，簡單的說也就是液晶分子在介電系數及折射系數等等光電特性都具有異方性，因而我們可以利用這些性質來改變入射光的強度，以便形成灰階，來應用于顯示器組件上。液晶的光電特性，大約有以下幾項：

 

1.折射系數(refractive index) ：

    由于液晶分子大多由棒狀或是碟狀分子所形成，因此跟分子長軸平行或垂直方向上的物理特性會有一些差異，所以液晶分子也被稱做是異方性晶體。與介電系數一樣，折射系數也依照跟指向矢垂直與平行的方向， 分成兩個方向的向量，分別為n // 與n⊥。

    此外對單光軸(uniaxial)的晶體來說，原本就有兩個不同折射系數的定義。一個為no，它是指對于尋常光(ordinary ray)的折射系數，所以才簡寫成no。而尋常光(ordinary ray)是指其光波的電場分量是垂直于光軸的。另一個則是ne，它是指對于非常光(extraordinary ray)的折射系數，而非常光(extraordinary ray)是指其光波的電場分量是平行于光軸的。同時也定義了雙折射率(birefrigence) n = ne-no為上述的兩個折射率的差值。

    依照上面所述，對層狀液晶、線狀液晶及膽固醇液晶而言，由于其液晶分子的長的像棒狀，所以其指向矢的方向與分子長軸平行。再參照單光軸晶體的折射系數定義，它會有兩個折射率，分別為垂直于液晶長軸方向n⊥(=ne)及平行液晶長軸方向n //(= no)兩種，所以當光入射液晶時，便會受到兩個折射率的影響，造成在垂直液晶長軸與平行液晶長軸方向上的光速會有所不同。

    若光的行進方向與分子長軸平行時的速度，小于垂直于分子長軸方向的速度時，這意味著平行分子長軸方向的折射率大于垂直方向的折射率（因為折射率與光速成反比），也就是ne-no > 0。所以雙折射率 n > 0 ，我們把它稱做是光學正型的液晶，而層狀液晶與線狀液晶幾乎都是屬于光學正型的液晶。倘使光的行進方向平行于長軸時的速度較快的話，代表平行長軸方向的折射率小于垂直方向的折射率，所以雙折射率 n < 0。我們稱它做是光學負型的液晶。而膽固醇液晶多為光學負型的液晶。

 

2.介電系數 (dielectric permittivity)：

    我們可以將介電系數分開成兩個方向的分量，分別是 //（與指向矢平行的分量）與⊥（與指向矢垂直的分量）。當 // > ⊥ 便稱之為介電系數異方性為正型的液晶，可以用在平行配位。而 // < ⊥ 則稱之為介電系數異方性為負型的液晶，只可用在垂直配位才能有所需要的光電效應。

    當有外加電場時，液晶分子會因介電系數異方性為正或是負值，來決定液晶分子的轉向是平行或是垂直于電場，來決定光的穿透與否。現在TFT LCD上常用的TN型液晶大多是屬于介電系數正型的液晶。當介電系數異方性 (=//- ⊥)越大的時候，則液晶的臨界電壓(threshold voltage)就會越小。這樣一來液晶便可以在較低的電壓操作。

 

3.其它特性：

    對于液晶的光電特性來說，除了上述的兩個重要特性之外，還有許多不同的特性。

    比如說像彈性常數(elastic constant:11 ,22 ,33 )，它包含了三個主要的常數，分別是，11 指的是斜展(splay)的彈性常數，22 指的是扭曲(twist)的彈性常數，33指的是彎曲(bend)的彈性常數。另外像黏性系數(viscosity coefficients)，則會影響液晶分子的轉動速度與反應時間(response time)，其值越小越好。但是此特性受溫度的影響最大。另外還有磁化率(magnetic susceptibility)，也因為液晶的異方性關系，分成c // 與c⊥。而磁化率異方性則定義成 c = c // -c⊥ 。

    此外還有電導系數(conductivity)等等光電特性。

 

    液晶特性中最重要的就是液晶的介電系數與折射系數。介電系數是液晶受電場的影響決定液晶分子轉向的特性，而折射系數則是光線穿透液晶時影響光線行進路線的重要參數。而液晶顯示器就是利用液晶本身的這些特性，適當的利用電壓，來控制液晶分子的轉動，進而影響光線的行進方向，來形成不同的灰階，作為顯示影像的工具。當然啦，單靠液晶本身是無法當作顯示器的，還需要其它的材料來幫忙。