Os cristais líquidos, graças às suas propriedades físicas únicas, desenvolveram-se numa classe importante de dispositivos de controle óptico, sendo os cristais líquidos dopados com corante (Dye-Doped Liquid Crystal, DDLC) uma das principais rotas tecnológicas para realizar a modulação elétrica da intensidade da luz. Para enfrentar a falta de uma relação teórica quantitativa entre o efeito rotatório óptico e a interação da absorção anisotrópica do corante em dispositivos de cristal líquido nemático torcido (Twisted Nematic, TN), este artigo constrói um modelo teórico da matriz de Jones complexa do tipo TN com perdas de absorção, estabelece uma fórmula analítica para a transmitância do estado escuro de uma estrutura de modulação TN de camada única combinada com polarizador (TN+P), e investiga sistematicamente as regras de controle do ângulo de torção, espessura da célula de cristal líquido, coeficiente de absorção do corante e birrefringência no desempenho óptico do dispositivo. Utilizando cristal líquido dopado positivo comercial como material principal, combinado com simulação óptica Techwiz LCD 1D e fabricação experimental de amostras, o ciclo fechado de validação teórica, simulação e experimento foi concluído. Os resultados teóricos mostram que a estrutura torcida do cristal líquido altera a evolução da polarização da luz ao longo do caminho óptico, destruindo as condições de absorção eficiente do corante, causando vazamento de luz no estado escuro; enquanto materiais de alta birrefringência reforçam o efeito rotatório, aumentando a eficiência de absorção da luz. Resultados de simulação por software e ângulos de contraste confirmam que a introdução do ângulo de torção aumenta a transmitância do estado escuro, reduzindo o desempenho do dispositivo. Amostras com espessuras de célula de 5 μm, 8 μm e 10 μm e ângulos de torção de 0° a 360° foram fabricadas, resultados experimentais mostraram que com espessura de 10 μm e ângulo de torção de 0°, a transmitância do estado escuro foi tão baixa quanto 1,03%, apresentando o melhor desempenho de bloqueio de luz; o tempo de resposta dos dispositivos de 8 μm esteve abaixo de 50 ms, e a estrutura de 90° utilizou recuperação elástica por torção, sendo o processo de queda o mais lento. Este artigo aperfeiçoa o sistema de análise óptica quantitativa de cristais líquidos dopados com corante torcidos, fornecendo base teórica e suporte experimental completos para o projeto estrutural de janelas inteligentes com alto bloqueio de luz e controle elétrico contínuo, bem como dispositivos de válvulas ópticas.

Cristal líquido dopado com corante;estrutura TN;matriz de Jones complexa;controle de transmitância;simulação óptica