Flüssigkristalle haben sich dank ihrer einzigartigen physikalischen Eigenschaften zu wichtigen optischen Steuerungselementen entwickelt, wobei färbstoffdotierte Flüssigkristalle (Dye-Doped Liquid Crystal, DDLC) eine der bedeutenden technischen Ansätze zur Realisierung einer elektrisch gesteuerten Lichtmodulation darstellen. Um das Fehlen einer quantitativen theoretischen Verbindung zwischen dem optischen Drehungseffekt und der anistropen Absorption des Farbstoffs in verdrehten nematischen Phasen (Twisted Nematic, TN) zu adressieren, wurde in dieser Arbeit ein theoretisches Modell der komplexen Jones-Matrix vom TN-Typ inklusive Absorptionsverlusten aufgebaut, eine analytische Formel für die Dunkeldurchlässigkeit einer Einfachschicht-TN-Polarisator-Struktur (TN+P) hergeleitet und systematisch die Regelmäßigkeiten der Einflussfaktoren wie Drehwinkel, Flüssigkristallzellendicke, Farbstoffabsorptionskoeffizient und Doppelbrechung auf die optische Leistung des Geräts untersucht. Unter Verwendung kommerzieller positiv dotierter färbstoffdotierter Flüssigkristallmaterialien und in Kombination mit der optischen Simulation Techwiz LCD 1D und der experimentellen Probenvorbereitung wurde eine geschlossene Validierung aus Theorie, Simulation und Experiment durchgeführt. Theoretische Berechnungen zeigen, dass die verdrehte Flüssigkristallstruktur die Entwicklung der Lichtpolarisation entlang des Lichtwegs verändert, wodurch die effiziente Absorptionsbedingung für den Farbstoff gestört wird und Dunkellecks entstehen; Materialien mit hoher Doppelbrechung verstärken den optischen Drehungseffekt und erhöhen die Lichtabsorptionseffizienz. Software-Simulationsergebnisse und Kontrastbetrachtungen bestätigen weiter, dass die Einführung eines Drehwinkels die Dunkeldurchlässigkeit erhöht und die Geräteperformance senkt. Proben mit Zellendicken von 5, 8 und 10 μm und Drehwinkeln von 180° bis 360° wurden experimentell hergestellt, wobei die Messergebnisse zeigen, dass bei 10 μm Dicke und einem Drehwinkel von 0° die Dunkeldurchlässigkeit des Geräts auf nur 1,03 % abgesenkt wird und die Lichtabschirmleistung am besten ist; 8 μm Geräte erreichen Antwortzeiten unter 50 ms, die 90°-Struktur mit elastischer Rückstellung des Drehwinkels weist den langsamsten Abfall auf. Diese Arbeit vervollständigt das quantitative optische Analysesystem für verdrehte färbstoffdotierte Flüssigkristalle und bietet eine vollständige theoretische Grundlage sowie experimentelle Unterstützung für das strukturierte Design von hochverdunkelnden, elektrisch gesteuerten und kontinuierlich einstellbaren intelligenten Fenstern und optischen Ventilen.

färbstoffdotierter Flüssigkristall;TN-Struktur;komplexe Jones-Matrix;Transmissionsregelung;optische Simulation