Cara Kerja LCD Monitor

Jika Anda saat ini sedang online dan mungkin menggunakan komputer atau laptop, besar kemungkinan Anda sedang melihat monitor. Saat ini jenis monitor yang paling banyak digunakan adalah monitor dengan teknologi LCD (Liquid Crystal Display). Selain itu LCD juga digunakan di banyak perangkat seperti jam digital, oven microwave, pemutar CD dan banyak perangkat elektronik lainnya. LCD umum digunakan karena beberapa keuntungan nyata dibandingkan teknologi tampilan yang lain. LCD lebih tipis dan lebih ringan dan membutuhkan daya yang jauh lebih kecil daripada tabung CRT.
Tapi mengapa hal-hal ini disebut liquid crystal (kristal cair)? Kristal biasa kita lihat sebagai bahan padat seperti kuarsa, keras seperti batu, sedangkan cairan jelas memiliki bentuk yang berbeda. Bagaimana kedua bahan tersebut bisa menyatu?
Seperti kita ketahui terdapat tiga jenis benda: padat, cair atau gas. Benda padat cenderung bentuknya tetap karena molekul mereka selalu menjaga orientasi dan tetap di posisi yang sama terhadap satu sama lain. Molekul-molekul dalam cairan justru sebaliknya: Mereka dapat mengubah orientasi dan bergerak di mana saja dalam cairan. Tapi ada beberapa zat yang memiliki kondisi yang sedikit aneh, bersifat seperti cairan dan padat pada waktu yang sama. Hal ini berarti bahwa kristal cair adalah benda yang tidak padat maupun cair.

Kristal cair lebih dekat ke keadaan cair daripada padat. Dibutuhkan cukup banyak panas untuk mengubah zat yang cocok dari padat menjadi kristal cair, dan membutuhkan waktu sedikit lebih panas untuk mengubah kristal cair yang sama ke dalam cairan yang nyata. Hal ini menjelaskan mengapa kristal cair sangat sensitif terhadap suhu dan mengapa digunakan untuk membuat termometer. Ini juga menjelaskan mengapa layar komputer laptop dapat menampilkan gambar yang sedikit berbeda ketika cuaca dingin atau panas.

Salah satu fitur dari kristal cair adalah dapat terpengaruh oleh arus listrik. Jika kita mengalirkan arus listrik ke kristal cair akan menguraikan kristal tersebut pada posisi berbagai tingkat, tergantung pada tegangan yang diberikan. LCD menggunakan kristal cair karena bereaksi dengan posisi yang terkontol sesuai besarnya arus listrik.

Orientasi molekul dalam fase nematic didasarkan pada director. Director bisa terbuat dari medan magnet pada permukaan yang memiliki alur mikroskopis di dalamnya. Pada fase nematic, kristal cair dapat diklasifikasikan lebih lanjut sama halnya dengan molekul mengorientasikan diri terhadap satu sama lain.

Bagian-Bagian LCD
Dibutuhkan lebih banyak komponen untuk membuat LCD, tidak hanya sekedar selembar kristal cair. Minimal dibutuhkan bahan-bahan berikut ini:

• Cahaya dapat terpolarisasi.
• Kristal cair dapat mengirim dan mengubah cahaya terpolarisasi.
• Struktur kristal cair yang dapat diubah oleh arus listrik.
• Zat transparan yang dapat menghantarkan listrik.

Untuk membuat LCD, dibutuhkan dua lembar kaca terpolarisasi. Sebuah polimer khusus yang menciptakan alur mikroskopis di permukaannya ditempatkan pada sisi kaca yang tidak memiliki film polarisasi di atasnya. Alur harus dalam arah yang sama dengan lapisan transparan terpolarisasi. Kemudian ditambahkan lapisan kristal cair nematic ke salah satu filter. Alur akan menyebabkan lapisan pertama akan menyelaraskan molekul dengan orientasi filter ini. Kemudian tambahkan bagian kedua dari kaca dengan lapisan transparan terpolarisasi pada sudut yang tepat untuk potongan pertama.

Cahaya yang mengenai filter pertama akan terpolarisasi. Molekul-molekul di setiap lapisan kemudian mengarahkan cahaya yang mereka terima ke lapisan berikutnya. Ketika cahaya melewati lapisan kristal cair, molekul juga mencocokkan sudutnya sendiri. Jika lapisan akhir cocok dengan kedua filter kaca terpolarisasi, maka cahaya akan melewatinya dan menampilkan gambar yang kita lihat.

Backlit dan Reflektif
Perlu diperhatikan bahwa LCD sederhana memerlukan suatu sumber cahaya eksternal. Bahan kristal cair tidak memancarkan cahayanya sendiri. LCD kecil dan murah sering kali berupa LCD reflektif, yang berarti untuk menampilkan gambar harus memantulkan cahaya dari sumber cahaya eksternal. Lihatlah jam tangan LCD: Angka-angka muncul di mana elektroda kecil mengisi kristal cair dan membuat lapisan terurai sehingga cahaya tidak mengirimnya lewat lapisan transparan terpolarisasi.

Kebanyakan layar komputer/laptop dapat menyala dengan adanya tabung neon built-in di bagian atas, samping atau kadang-kadang di belakang LCD. Sebuah difusi panel putih di belakang LCD mengalihkan dan menyebarkan cahaya secara merata untuk memastikan tampilan yang sama di setiap bagian. Dalam perjalanan melalui filter, lapisan kristal cair dan lapisan elektroda hingga kita dapat melihatnya, banyak cahaya ini hilang bahkan lebih dari setengah.

Matrix Pasif dan Matrix Aktif
LCD matrix pasif menggunakan grid sederhana untuk memasok muatan ke pixel tertentu pada layar. Menciptakan grid yang cukup untuk proses di atas. Dimulai dengan dua lapisan kaca yang disebut substrat. Satu substrat berbentuk kolom dan yang lainnya ebrbentuk baris terbuat dari bahan transparan konduktif. Baris atau kolom yang terhubung ke sirkuit terpadu yang mengontrol ketika muatan ditempatkan pada kolom atau baris tertentu. Bahan kristal cair terjepit di antara dua substrat kaca, dan sebuah film terpolarisasi ditambahkan ke sisi luar dari setiap substrat. Untuk mengaktifkan pixel, sirkuit terpadu mengirimkan muatan ke kolom yang benar satu substrat dan diaktifkan pada baris yang benar juga. Baris dan kolom berpotongan di pixel yang ditunjuk, dan yang memberikan tegangan untuk menguraikan kristal cair pada pixel tersebut. Maka akan tampil gambar di layar.

Kesederhanaan sistem matrix pasif memiliki kelemahan yang signifikan, waktu respon lambat dan kontrol tegangan tidak tepat. Waktu respon mengacu pada kemampuan LCD untuk me-refresh gambar yang ditampilkan.

LCD matrix aktif bergantung pada transistor film tipis (TFT: Thin Film Transistor). Pada dasarnya, TFT berupa transistor kecil yang dapat beralih fungsi menjadi kapasitor. TFT diatur dalam matriks pada substrat kaca. Untuk mengatasi pixel tertentu, baris yang tepat diaktifkan, dan kemudian muatan ditempatkan pada kolom yang benar. Karena semua baris lain yang memotong kolom dimatikan, hanya kapasitor pada piksel yang ditunjuk untuk menerima muatan. Kapasitor mampu menahan muatan sampai refresh siklus berikutnya.

Warna pada LCD
Sebuah LCD yang dapat menampilkan warna-warni harus memiliki tiga subpiksel dasar dengan filter warna merah, hijau dan biru untuk menciptakan setiap pixel warna.
Melalui kontrol dan variasi tegangan yang diberikan, intensitas setiap subpixel dapat berkisar lebih dari 256 warna. Menggabungkan subpixels menghasilkan palet warna dengan kemungkinan 16,8 juta warna (256 merah x 256 hijau x 256 biru). Menampilkan warna membutuhkan kerja sejumlah besar transistor. Sebagai contoh, sebuah komputer laptop yang mendukung resolusi hingga 1024x768. Jika kita mengalikan 1024 kolom dengan 768 baris dengan 3 subpiksel, kita mendapatkan 2.359.296 transistor di atas kaca. Jika ada masalah dengan salah satu transistor ini, akan menciptakan pixel yang rusak pada layar.

Teknologi LCD terus berkembang. LCD saat ini memiliki beberapa variasi teknologi kristal cair, diantaranya Super Twisted Nematics (STN), Dual Scan Super Twisted Nematics (DSTN), Ferroelectric Liquid Crystal (FLC) dan Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal (SSFLC).

Ukuran layar dibatasi oleh masalah kontrol kualitas yang dihadapi oleh produsen. Sederhananya, untuk meningkatkan ukuran layar, produsen harus menambahkan lebih banyak piksel dan transistor. Ketika mereka meningkatkan jumlah piksel dan transistor, mereka juga meningkatkan resiko lain termasuk transistor yang buruk dalam tampilan.

img:wikimedia.org

Bagikan Artikel ini