Istilah Dalam Lcd.docx

LCD (Liquid Crystal Display) Apa itu Liquid Crystal Display? LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Bentuk paling sederhana dari teknologi LCD ini terdapat di kalkulator yang kita gunakan sehari-hari, atau penunjuk waktu (timer) pada microwave saat memanggang kue, dan tampilan jam digital. Bentuk paling canggih yang masih dapat kita nikmati di sekeliling kita ada pada layar monitor komputer dan laptop.

Gambar 1 Bentuk sederhana LCD pada layar kalkulator Sejarah LCD Pierre-Gilles de Gennes yang lahir di Paris, 24 Oktober 1932 – meninggal di Orsay, 18 Mei 2007 pada umur 74 tahun adalah seorang fisikawan Perancis. Tanpa dia, mungkin kehidupan kita tak mungkin bisa secanggih saat ini, karena hampir semua barang elektronik menggunakan LCD(Liquid Crystal Display). Teknologi LCD ini dapat kita jumpai pada layar monitor computer, laptop, hand phone, televise, dll. Dengan penemuan LCD ini, gambar dan warna di layar lebih cerah dan bersih. Ilmuan yang disebut-sebut sebagai penemu LCD adalah Gilles de Gennes. LCD - Penampil kristal cair (Inggris: liquid crystal display; LCD) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer. Kini LCD mendominasi jenis tampilan untuk komputer meja maupun notebook karena membutuhkan daya listrik yang rendah, bentuknya tipis, mengeluarkan sedikit panas, dan memiliki resolusi tinggi. Gilles de Gennes dilahirkan di Paris, Prancis 1932. Pendidikan tinggi diperolehnya di sekolah elite Ecole Normale Superieure School. Selepas menyelesaikan studinya, Gilles de Gennes sempat berpindah-pindah pekerjaan. Pekerjaan pertamanya adalah sebagai seorang ahli magnet dan penyebaran neutron. Kemudian, Gilles de Gennes berpindah ke perusahaan Supraconductor, dan terakhir bertanggung jawab pada pekerjaan yang berhubungan dengan Liquid Crystal, sampai akhirnya ia menemukan LCD atau display layar dengan menggunakan teknologi liquid crystal. Atas penemuannya itu, Gilles de Gennes dinobatkan sebagai penerima Nobel Fisika pada tahun 1991. Banyak pihak yang menyatakan bahwa penobatan Gilles de Gennes itu secara tidak langsung juga memosisikan dirinya sebagai “Issac Newton” abad ini.

Bahkan presiden Nicolas Sarkozy menggambarkan Gilles de Gennes sebagai ilmuan terbaik yang dimiliki Prancis. Perdana Menteri pun memuji Gilles de Gennes sebagai pribadi murah hati yang memberikan banyak kontribusi untuk kemajuan penelitian di Negara tersebut. Pierre-Gilles de Gennes menerima Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1991 untuk penemuan bahwa metode yang dikembangkan untuk mempelajari fenomena orde pada sistem yang sederhana dapat digeneralisasikan ke berbagai bentuk zat yang kompleks, khususnya kristal cair atau polimer cairan. Pekerjaan itu dipelajari secara meluas di bidang fisika maupun fisika kimia yang fundamental sebagai ilmu terapan. Pada hari Selasa tanggal 22 Mei 2007 keluarga fisikawan Perancis ini mengumumkan kematian de Gennes beberapa hari sebelumnya. Ilmuan yang dijuluki “Bapak LCD Dunia” ini meninggal dunia pada hari Jum'at, 18 Mei 2007 dalam usia 74 tahun. Meski Gilles de Gennes telah tiada, namun ide dan karyanya selalu dikenang di dunia ilmu pengetahuan. Pada LCD berwarna semacam monitor, terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring. Konsep Liquid Crystal (Kristal Cair) Liquid Crystal diterjemahkan kristal cair. Molekul-molekul benda padat tersebar secara teratur dan posisinya tidak berubah-ubah, sedangkan molekul-molekul zat cair letak dan posisinya tidak teratur karena dapat bergerak acak ke segala arah. Pada tahun 1888, seorang ahli botani, Friedrich Reinitzer, menemukan fase yang berada di tengah-tengah antara fase padat dan cair. Fase ini memiliki sifat-sifat padat dan cair secara bersamasama. Molekul-molekulnya memiliki arah yang sama seperti sifat padat, tetapi molekulmolekul itu dapat bergerak bebas seperti pada cairan. Fase kristal cair ini berada lebih dekat dengan fase cair karena dengan sedikit penambahan temperatur (pemanasan) fasenya langsung berubah menjadi cair. Sifat ini menunjukkan sensitivitas yang tinggi terhadap temperatur. Sifat inilah yang menjadi dasar utama pemanfaatan kristal cair dalam teknologi.

Gambar 2 Perbedaan karakteristik molekul Untuk memahami sensitivitas kristal cair terhadap suhu, kita bisa menggunakan yang dikenal sebagai mood ring. Mood ring dianggap sebagai cincin ajaib yang punya daya magis yang dapat membaca emosi pemakainya. Saat si pemakai sedang marah atau tegang batu cincin tersebut berubah warna menjadi hitam, sedangkan saat sedang tenang batu berwarna biru. Berbagai emosi lainnya bisa diketahui berdasarkan perubahan warna batu cincin magis ini. Magis (magical)? Ataukah fisika (physical)? Tentu saja fisika! Karena batu cincin ini diisi dengan materi kristal cair yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu, sekecil apa pun perubahannya. Perubahan suhu menyebabkan terpilinnya struktur molekul (twist) sehingga panjang gelombang cahaya yang diserap atau direfleksikan berubah pula. Perubahan suasana hati atau emosi si pemakai cincin menyebabkan perubahan suhu tubuh yang kemudian mempengaruhi suhu kristal cair yang terkandung dalam batu tersebut. Sewaktu suhu meningkat, molekul kristal cair terpilin dan menyebabkan warna merah dan hijau lebih banyak diserap dan warna biru lebih banyak direfleksikan sehingga warna yang terlihat adalah biru tua. Warna ini menunjukkan keadaan hati yang sedang bahagia dan bergairah karena saat bahagia suhu tubuh paling tinggi (pembuluh kapiler semakin mendekati permukaan kulit dan melepaskan panas). Suhu tubuh minimum saat sedang tegang karena pembuluh kapiler masuk semakin dalam sehingga suhu turun (digambarkan dengan warna hitam sebagai warna yang ditunjukkan kristal cair pada suhu terendah). Selain temperatur, kristal cair juga sangat sensitif terhadap arus listrik (beda potensial). Prinsip semacam inilah yang digunakan dalam teknologi LCD. Ini sebabnya layar laptop terkadang terlihat berbeda di musim dingin atau saat digunakan di cuaca sangat panas. Nematic Liquid Crystal Jenis kristal cair yang digunakan dalam pengembangan teknologi LCD adalah tipe nematic (molekulnya memiliki pola tertentu dengan arah tertentu). Tipe yang paling sederhana adalah twisted nematic (TN) yang memiliki struktur molekul yang terpilin secara alamiah (dikembangkan pada tahun 1967). Struktur TN terpilin secara alamiah sebesar 90o (Gambar 5). Struktur TN ini dapat dilepas pilinannya (untwist) dengan menggunakan arus listrik.

Gambar 3 Fase nematic

Gambar 4 Bahan bersifat nematic

Gambar 5 Ilustrasi Twisted Nematic (TN)

Pada Gambar 6, kristal cair TN (D) diletakkan di antara dua elektroda (C dan E) yang dibungkus lagi (seperti sandwich) dengan dua panel gelas (B dan F) yang sisi luarnya dilumuri lapisan tipis polarizing film. Lapisan A merupakan cermin yang dapat memantulkan cahaya yang berhasil menembus lapisan-lapisan sandwich LCD. Kedua elektroda dihubungkan dengan batere sebagai sumber arus. Panel B memiliki polarisasi yang berbeda 90o dari panel F.

Gambar 6 Susunan sandwich layar LCD Begini cara kerja sandwich ajaib ini. Cahaya masuk melewati panel F sehingga terpolarisasi. Saat tidak ada arus listrik, cahaya lewat begitu saja menembus semua lapisan, mengikuti arah pilinan molekul-molekul TN (90o), sampai memantul di cermin A dan keluar kembali. Tetapi ketika elektroda C dan E (elektroda kecil berbentuk segi empat yang dipasang di lapisan gelas) mendapatkan arus, kristal cair D yang sangat sensitif terhadap arus listrik tidak lagi terpilin sehingga cahaya terus menuju panel B dengan polarisasi sesuai panel F. Panel B yang memiliki polarisasi yang berbeda 90o dari panel F menghalangi cahaya untuk menembus terus. Karena cahaya tidak dapat lewat, pada layar terlihat bayangan gelap berbentuk segi empat kecil yang ukurannya sama dengan elektroda E (berarti pada bagian tersebut cahaya tidak dipantulkan oleh cermin A).

Gambar 7 Cahaya mengikuti bentuk pilinan (tanpa arus)

Gambar 8 Cahaya mengikuti bentuk untwisted TN (ada arus) Sifat unik yang dapat langsung bereaksi dengan adanya arus listrik ini dimanfaatkan sebagai alat ON/OFF LCD. Tetapi sistem ini masih membutuhkan sumber cahaya dari luar. Komputer dan laptop biasanya dilengkapi dengan lampu fluorescent yang diletakkan di atas, samping, dan belakang sandwich LCD supaya dapat menyebarkan cahaya (backlight) sehingga merata dan menghasilkan tampilan yang seragam di seluruh bagian layar.

Mudah bukan? Tetapi tunggu dulu, perancangan dan pembuatan LCD tidak semudah konsepnya. Masalah pertama disebabkan tidak ada satu pun senyawa TN yang sudah ditemukan yang dapat memberikan karakteristik paling ideal. Wah, ini berarti kristal cair yang digunakan harus merupakan campuran berbagai senyawa TN. Untuk mencampur senyawa-senyawa ini diperlukan percobaan untuk menentukan formulasi terbaik, dan hal ini bukan hal mudah. Kadang-kadang dibutuhkan sampai 20 macam senyawa TN untuk mendapatkan karakteristik yang diinginkan. Bayangkan saja, mencampur dua macam senyawa saja sudah sangat sulit karena karakteristik masing-masing (misalnya rentang suhu) saling mempengaruhi. Belum lagi penentuan titik leleh campuran yang terbentuk. Selain itu, kristal cair TN yang terpilin sebesar 90o membutuhkan beda potensial sebesar 100% untuk mencapai posisi untwist (posisi ON). Wow!!! Besar sekali! Dan sangat tidak efisien! Lalu bagaimana jalan keluarnya? Super-Twisted Nematic dan Thin-Film Transistor Pada tahun 1980, Colin Waters (Inggris) memberikan solusi bagi masalah ini. Ia bersama Peter Raynes menemukan bahwa semakin besar derajat pilinan, beda potensial yang dibutuhkan semakin kecil. Pilinan yang menunjukkan beda potensial paling kecil adalah 270o (Gambar 9). Penemuan ini menjadi dasar dikembangkannya Super-Twisted Nematic (STN) yang sampai sekarang digunakan pada telepon selular sampai layar laptop.

Gambar 9 Persentase beda potensial STN (270o) Pada waktu yang hampir bersamaan pula, Peter Le Comber dan Walter Spear (juga dari Inggris) menemukan solusi lain dengan cara menggunakan bahan semikonduktor silikon amorf untuk membuat Thin-Film Transistor (TFT) pada tiap pixel TN. Metode ini menghasilkan tampilan dengan kualitas tinggi tetapi memerlukan biaya produksi yang sangat mahal dan melibatkan proses pembuatan yang rumit. Tentu saja rumit! Karena untuk menghasilkan gambar dengan kualitas 256 subpixel diperlukan sejumlah 256 pixel warna merah x 256 pixel biru x 256 pixel hijau. Tunggu sebentar! 256 x 256 x 256 = 16.8 juta. 16.8 juta transistor super mini harus dibuat dan dilekatkan ke lapisan TN? Rumit dan melelahkan!

Tentu saja biayanya menjadi sangat mahal! Tetapi seiring dengan semakin majunya teknologi, biaya pembuatan TFT sedikit demi sedikit bisa ditekan karena ada penyederhanaan proses pembuatannya. Tetapi STN pun tidak mau kalah saingan! Kualitas tampilan STN semakin lama pun semakin baik sehingga keduanya terus bersaing ketat dan mendominasi pasar.

Gambar 10 Tampilan gambar berkualitas tinggi di layar laptop Perkembangan teknologi LCD semakin pesat dalam dekade terakhir. Kepopuleran LCD terutama karena kualitas gambar yang baik, konsumsi energi yang kecil, serta kekuatan materi kristal cair yang tidak pernah mengalami degradasi. Penelitian lanjut terus dikembangkan untuk mencapai target yang sangat bervariasi, mulai dari usaha memproduksi LCD untuk ukuran layar yang semakin besar, sampai kemungkinan alternatif komponen dengan bahan plastik yang lebih ringan. Sasaran utama yang paling dikejar sebagian besar produsen adalah LCD yang tidak lagi menggunakan backlight. Tetapi apa pun tujuan pengembangan teknologi yang sedang mengalami kemajuan pesat ini, semuanya membutuhkan pemahaman dan penelitian fisika secara lebih mendalam. Kemungkinan pengembangan yang dapat dilakukan masih sangat luas.

Cara Kerja LCD TV

LCD menggunakan komponen utama yang berupa kristal cair. Kristal cair ini bukanlah sebuah kristal yang benar-benar berbentuk cair, namun berada diantara cair dan padat. Ia lebih mendekati cair dibandingkan padat. Untuk mengubahnya menjadi benar-benar cair, hanya dibutuhkan sedikit panas. Ia sangat sensitif terhadap suhu, itulah sebabnya mengapa layar LCD pada notebook biasanya akan bereaksi sedikit aneh ketika berada pada cuaca dingin atau panas terik. Salah satu fitur dari kristal cair adalah mereka mudah bereaksi terhadap arus listrik. Kristal cair ini disusun dengan cara di lilit (twisted) dan di sebut dengan Twisted Nematics (TN). Dengan memberikan arus listrik akan membuat kristal cair ini saling melepaskan lilitannya ke dalam bermacam sudut, tergantung dari besarnya arus listrik. LCD menggunakan kristal cair ini karena mereka dapat bereaksi dengan tepat terhadap arus listrik sehingga dapat digunakan untuk mengontrol cahaya. Matriks Pasif dan Matriks Aktif Ada dua macam LCD yang digunakan yaitu matriks pasif dan matriks aktif. Pada matriks pasif, LCD menggunakan kisi-kisi listrik yang sederhan untuk mensuplai tegangan pada piksel tertentu di layar. Kisi-kisi ini dibuat menggunakan dua lapisan yang di sebut substrat. Satu substrat membentuk kolom dan yang lainnya membentuk baris. Baris dan kolom ini terhubung dengan IC (Integrated Circuit) yang mengontrol kapan tegangan dikirimkan pada kolom atau baris tertentu. Baris dan kolom ini saling berpotongan untuk membuat piksel-piksel. Untuk menyalakan sebuah piksel, IC mengirimkan tegangan pada kolom tertentu dan sebuah ground yang mengaktifkan bagian baris tertentu. Tegangan ini kemudian akan menyebabkan lilitan kristal cair menjadi terbuka (untwist) pada piksel tersebut. Cara kerja matriks pasif yang sederhana memang mengagumkan, sayangnya cara ini memiliki kelemahan yaitu waktu respon yang rendah yang lebih sulit untuk mengontrol tegangannya. Ini dapat menghasilkan gambar yang lambat dan kontras yang lemah. Pada matriks aktif LCD menggunakan Thin Film Transistor (TFT). Pada dasarnya TFT merupakan transistor-transistor dan kapasitor kecil. Mereka tersusun pada matriks dilapisan substrat. Untuk mengaktifkan piksel tertentu, bagian baris tertentu dinyalakan, dan selanjutnya tegangan dikirimkan ke kolom yang tepat. Karena semua baris dan kolom yang saling berpotongan ini dalam kondisi mati, hanya kapasitor pada piksel yang yang dituju saja yang dapat menerima tegangan listrik. Kapasitor ini akan mampu menyimpan tegangan sampai pengisian yang berikutnya. Jika tegangan dengan tepat di kontrol ke kristal, kita akan dapat membuatnya menjadi untwist dengan tepat untuk menghasilkan cahaya.

Bila semuanya ini dapat dilakukan dengan tepat, LCD akan menghasilkan skala abuabu. Saat ini banyak TV LCD yang sudah memiliki 256 level brightness per pikselnya. Gangguan Pixel Untuk dapat memproduksi beragam warna, pada masing-masing piksel terdapat tiga subpiksel yang terdiri dari warna merah, hijau dan biru (RGB). Kombinasi ketiga warna ini akan mampu menghasilkan 16,8 juta warna. Misalnya sebuah layar memiliki resolusi 1024×768 piksel, ini berarti terdapat 1024 kolom x 768 baris x 3 subpiksel, kita akan memperoleh 2.359.296 transistor.

Jika terdapat masalah pada transistor-transistor ini akan menimbulkan gangguan piksel/piksel mati. Kebanyak layar matriks aktif memiliki beberapa gangguan piksel pada layar. Gambar diatas menunjukkan salah satu pixel yang mati atau biasa disebut dengan dead pixel. Spesifikasi LCD TV Mengetahui spesifikasi LCD TV sangat penting dilakukan sebelum anda membelinya, ada beberapa point penting dalam spesifikasi LCD TV, diantaranya : Resolusi (Resolution) Merupakan ukuran pixel (banyaknya titik tampilan) antara panjang dan lebar/tinggi layar monitor. Monitor tabung (CRT) biasanya mempunyai ukuran 800×600, 1024×768 (ukuran standard) atau 1280×1024. Biasanya dengan perbandingan 4:3. Sedangkan untuk monitor LCD biasanya terdapat dua jenis yang satu memiliki ukuran yang sama dengan CRT, sedangkan satu lagi dengan istilah Wide Screen. LCD Wide Screen ini biasanya mempunyai perbandingan panjang x lebar 16:9.

Resolusi yang umum yang biasa kita jumpai adalah : 1280×768, 1360×768, 1440×900, 1680×1050, 1920×1080, 1920×1200 dan 2560×1600. Viewable size Ukuran diagonal layar monitor. Misalnya LCD 17″ (inch), yang berarti ukuran diagonal layar tersebut (pojok kiri bawah ke pojok kanan atas) sepanjang 17 inchi. Ukuran yang biasa dijumpai misalnya 15″, 16″, 17″, 18.5″, 19″, 22″ dan lainnya. Response time Waktu terkecil (minimal) yang diperlukan untuk mengubah warna pixel dari hitam ke putih dan kembali ke hitam lagi (black to black), dan ada juga yang menggunakan metode abu-abu ke putih lalu ke abu-abu lagi (gray to gray). Nilai respond time ini dinyatakan dalam milisecond (ms / mili detik). Semakin kecil nilai response time, secara teori transisi gambar/warna akan semakin cepat dan cacat tampilan akan semakin kecil. Meskipun nilai dibawah 10ms perbedaannya tidak akan terlihat, karena terbatasnya kemampuan mata manusia. Refresh Rate Jumlah gambar tiap detik yang ditampilkan monitor. Karena pixel di LCD monitor tidak menggunakan metoda hidup mati antara frame satu dengan lainnya (seperti yang digunakan di CRT Monitor), maka di LCD monitor saat ini, nilai refresh rate tidak akan begitu mempengaruhi tampilan. Berbeda dengan CRT (biasanya mempunyai refresh rate 60 Hz, 75 Hz atau 85 Hz), terkadang tampilan sering berkedip (flicker). LCD bisa mempunyai refresh rate lebih dari 100 Hz. Sebagai perbandingan, televisi kita mempunyai refresh rate 25 Hz ( 25 gambar/frame tiap detik). Viewing Angle (Viewing Direction) Merupakan nilai sudut maksimum dimana kita masih dapat melihat tampilan dengan baik. Misalnya Viewing angle sebesar 160 derajat, maka ketika kita melihat layar dari sudut kurang atau maksimal 160 derajat, tampilan masih terlihat dengan baik. Jika lebih dari itu, maka tampilan sudah tidak jelas lagi, kadang sebagian terlihat agak hitam. Kalau CRT Monitor biasanya mempunyai sudut yang lebih tinggi, hampir dari 180 derajat kita masih dapat melihat tampilan dengan jelas tanpa perubahan. Contrast Ratio Merupakan perbandingan (rasio) intensitas dari kecerahan/warna putih (brightest) dan kegelapan/warna hitam (dark). Secara umum, semakin tinggi nilai contrast Rasio akan semakin baik. Tetapi kadang produk yang satu dengan lainnya menggunakan metode yang berbeda, sehingga tidak mudah untuk dibandingkan. Nilai contrast ratio bermacam-macam, misalnya : 20000:1, 10000:1, 5000:1, 2000:1, 700:1 dan lainnya. Aspect Ratio Perbandingan antara panjang dan lebar/tinggi layar monitor. Misalnya 4:3, 5:4, 16:9 atau 16:10. Untuk LCD Wide Screen akan mempunyai perbandingan 16:9 atau 16:10. Sedangkan untuk monitor CRT yang umum mempunyai perbandingan 4:3.

Input Port Jenis/tipe koneksi kabel yang digunakan, misalnya DVI, VGA, S-Video, HDMI dan lainnya. Untuk CRT Monitor biasanya menggunakan port VGA. Ketika membeli VGA (kartu grafis) yang hanya mempunyai port DVI, biasanya juga disertakan tambahan koneksi VGA to DVI atau DVI to VGA agar tetap kompatibel dengan port yang ada. Tambahan Ukuran Monitor terkadang tidak bisa dijadikan referensi dalam menentukan resolusinya. Ukuran 17″ bisa jadi mempunyai resolusi maksimal yang sama dengan ukuran monitor 16″, misalnya sama-sama mempunyai resolusi 1360×768. Atau bisa juga monitor 17″ mempunyai nilai yang lebih rendah. Keunggulan LCD TV ·

Menghasilkan warna yang lebih realistis

·

Teknologi anti glare (tanpa bayangan)

·

Tersedia mulai ukuran kecil hingga besar

·

Tidak ada radiasi yang dipancarkan

·

Dapat digunakan sebagai monitor komputer

·

Kebutuhan sumber daya listrik yang lebih rendah dibanding Plasma Kelemahan LCD TV

·

Kualitas gambar akan menurun apabila dilihat pada sudut pandang yang lebar

·

Untuk ukuran yang besar, harganya lebih mahal apabila dibandingkan dengan Plasma TV

·

Refresh Rate dan Response Time yang jauh lebih rendah dibandingkan Plasma, sehingga kadang menghasilkan gambar yang kabur Source : http://tokoh-ilmuwan-penemu.blogspot.com/2012/06/penemu-lcd-pierre-gilles-degennes.html http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/cara-kerja-lcd-secara-umum/ http://trainingcenter1.blogspot.com/2010/09/kehadiran-teknologi-led-lcd-danplasma.html http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Teknologi_20.pdf