Grâce à ses propriétés physiques uniques, le cristal liquide s’est développé en un dispositif optique de contrôle important, et le cristal liquide dopé par colorant (Dye-Doped Liquid Crystal, DDLC) est l’une des principales voies technologiques pour réaliser la modulation optique contrôlée par électricité. Face au manque de connexion théorique quantitative entre l’effet rotatoire et l’absorption anisotrope du colorant dans les dispositifs à phase twistée nématique (Twisted Nematic, TN), cet article construit un modèle théorique de matrice Jones complexe de type TN avec pertes d’absorption, établit une formule analytique de la transmittance en état noir pour une structure de modulation luminance à couche simple TN associée à un polariseur (TN+P), et étudie systématiquement l’influence de l’angle de torsion, de l’épaisseur de la cellule, du coefficient d’absorption du colorant ainsi que de la biréfringence sur les performances optiques du dispositif. Avec un cristal liquide dopé par un colorant positif commercial comme matériau central, combinant la simulation optique Techwiz LCD 1D et la préparation expérimentale des échantillons, une validation en boucle fermée théorique, simulation et expérimentale est réalisée. Les résultats théoriques montrent que la structure torsadée du cristal liquide modifie l’évolution de la polarisation lumineuse le long du trajet optique, perturbant la condition d’absorption efficace du colorant et provoquant une fuite lumineuse en état noir ; les matériaux à forte biréfringence renforcent l’effet rotatoire et augmentent l’efficacité d’absorption lumineuse. Les résultats de simulation logicielle et les angles de contraste confirment que l’introduction d’un angle de torsion augmente la transmittance en état noir et diminue la performance du dispositif. Des échantillons avec des épaisseurs de 5, 8 et 10 μm et des angles de torsion de 180° à 360° ont été préparés expérimentalement. Les résultats montrent qu’à 10 μm d’épaisseur et un angle de torsion de 0°, la transmittance en état noir atteint un minimum de 1,03 %, avec une performance d’occultation optimale ; les temps de réponse des dispositifs de 8 μm sont tous inférieurs à 50 ms, la structure à 90° bénéficiant d’une restauration élastique du torsion, ce qui entraîne la plus lente diminution. Cet article améliore le système d’analyse quantitative optique du cristal liquide dopé par colorant torsadé, fournissant une base théorique et expérimentale complète pour la conception structurale des fenêtres intelligentes, volets optiques à occultation élevée et dispositifs contrôlés électriquement et continuellement réglables.

cristal liquide dopé par colorant;structure TN;matrice Jones complexe;contrôle de la transmittance;simulation optique