El cristal líquido es un término que se refiere a sustancias que no son cristalinas (sólidas) ni isotrópicas (líquidas), sino en algún lugar entre las dos. Hay tres tipos principales, o lo que se conoce científicamente como mesofases, de cristales líquidos que pueden identificarse por sus diferentes cantidades de orden molecular y posicionamiento. Esta disposición de moléculas es lo que hace que la sustancia sea más sólida o líquida.
La fase nemática es la forma más simple de cristal líquido y es la fase en la que las moléculas de cristal no tienen una posición ordenada y son libres de moverse en cualquier dirección. Sin embargo, si bien no tienen un orden específico, durante esta fase las moléculas sí tienden a apuntar en la misma dirección, que es lo que lo diferencia de un líquido puro. El cristal líquido en esta fase se puede caracterizar por su apariencia de hilo cuando se mira bajo un microscopio. El uso de cristal líquido nemático es común en las lentes de los telescopios, ya que permite obtener una imagen clara cuando los investigadores se enfrentan a turbulencias atmosféricas.
La fase esméctica del cristal líquido, que se define como equivalente al residuo espeso y resbaladizo que se encuentra en el fondo de jaboneras, se caracteriza por un ligero grado de orden de traslación en las moléculas de cristal que no se encuentra en el nemático fase. Mientras mantienen una orientación similar y apuntan en la misma dirección que las moléculas en el cristal líquido nemático, en esta fase las moléculas tienden a alinearse en capas. Si bien estas capas en su conjunto se mueven libremente, el movimiento dentro de las capas está restringido; por lo tanto, crea una sustancia un poco más sólida. Se ha descubierto que el cristal líquido esmectico tiene un tiempo de respuesta electroóptico rápido y, debido a esto, se utiliza, junto con el cristal líquido nemático, en la producción de pantallas de visualización de cristal líquido (LCD).
La fase colestérica, también conocida como fase nemática quiral, se caracteriza porque las moléculas están alineadas y con una ligera ángulos entre sí, apilados en capas muy delgadas: es la última fase antes de que una sustancia se vuelva cristalina, o sólido. Este tipo de cristal líquido también tiene la característica de cambiar de color cuando se expone a diferentes temperaturas. Es por esta razón que el cristal líquido colestérico se usa en artículos domésticos comunes como termómetros y anillos de humor.