Liquid Crystals (LC) dan Liquid Crystals Display (LCD)

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Wednesday, 10 December 2014 Published Date Written by Abdul Mukti

Liquid Crystals (LC) dan Liquid Crystals Display (LCD)

Oleh: Abdul Mukti
Widyaiswara Departemen Elektro PPPPTK BOE Malang

 

 

Abstrak

Liquid Crystals dan Liquid Crystals Display ada di mana-mana. LC dan LCD diimplementasikan  dalam semua jenis perangkat layar termasuk monitor komputer dan layar laptop, TV, jam, dan sistem navigasi. Setiap pixel dalam sebuah monitor dibentuk dari susunan lapisan kristal cair dan dikendalikan oleh medan elektromagnetik. Medan elektromagnetik mengubah orientasi kristal cair, selanjunya mempengaruhi seberapa banyak cahaya dapat diteruskan melalui lapisan tersebut, sehingga dapat menghasilkan gambar yang terlihat pada layar.

Kata kunci: Liquid Crystals Display, monitor, pixel, medan elektromagnetik.

 

Pendahuluan

Liquid Crystals Display diterjemahkan menjadi tampilan kristal cair. Setiap hari secara tidak sengaja atau disengaja kita bekerja atau berhubungan dengan benda yang bernama Liquid Crystal Display disingkat LCD , seperti TV, monitor dll. Namun pernahkah terpikirkan oleh kita, atau sekedar bertanya dalam benak , apa itu LCD ? Apakah bedanya antara Liquid Crystals Display ( LCD ) dengan Liquid Crystals (LC)?

 

Sejarah singkat Liquid Crystals

Liquid crystals atau kristal cair. Mana ada kristal cair, bukankah seharusnya kristal itu berwujud padat ? 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. Sifat-sifat kristal padat, akan meleleh cepat. Pada titik lebur suhu tetap konstan  sampai semua padatan mencair. Pada 1888, Frederick Reinitzer, seorang ahli botani Austria menemukan sifat-sifat universal. Dia mempelajari suatu senyawa benzoat kolesterol organik. Senyawa ini ternyata menjadi cair keruh pada 145 oC dan menjadi cairan bening pada 179 oC . Fase cair keruh disebut kristal cair. Fase ini dapat mengalir seperti cairan, dan memiliki sifat seperti cairan yaitu viskositas. Cairan keruh mempunyai sifat menyerupai kristal yaitu bersifat optis.

Beberapa puluh tahun kemudian, para ilmuwan menunjukkan bahwa kristal cair jika dirangsang oleh muatan listrik eksternal dapat mengubah sifat cahaya yang melewati kristal. Prototipe awal LCD dibuat pada tahun 1960 -1970, namun hasilnya tidak  terlalu stabil untuk produksi masal. Kondisi ini baru berubah ketika seorang peneliti Inggris mengusulkan suatu bahan yang disebut sebagai kristal cair stabil atau bifenil.

 

Penggunaan konsep Liquid Crystals

 Selanjutnya berdasarkan konsep “kristal cair” ini, maka dikembangkan beberapa alat penting, diantaranya adalah :

 

       1.Sensor Temperatur

Sensor temperatur menerapkan konsep difraksi cahaya. Difraksi merupakan peristiwa pelenturan cahaya, karena adanya penghalang, misal celah kisi. Sebagaimana halnya kristal padat, kristal cairpun dapat melenturkan cahaya. Ketika sebuah gelombang cahaya putih direfleksikan, oleh kristal cair ditampilkan menjadi berwarna. Perubahan teperatur mempengaruhi perubahan jarak antar lapisan molekul kristal cair. Dengan demikian perubahan warna cahaya mencerminkan perubahan temperatur yang sesungguhnya. Sebuah contoh untuk sensor temperatur yaitu thermometer seperti Gambar 1 di bawah. Jika thermometer (warna hitam) ini diletakkan di dahi seseorang, thermometer akan berubah warna tergantung pada temperatur dari orang tersebut. Resolusi sensor temoeratur dalam kisaran 0,1 oC. Thermometer ini lebih aman daripada thermometer merkuri dalam pipa kaca.

Gambar 1. Thermometer Liquid Crystals
(http://www.flickr.com)

 

2. Detektor Hot spot

Kristal cair digunakan untuk mencari titik kesalahan atau sumber panas dalam perangkat listrik. Alat ini dengan mudah dapat mendeteksi sumber titik dari 1 mW, bahkan dalam kondisi optimal dapat mendeteksi perubahan panas sebesar 10 μW. Sebuah IC dilapisi dengan lapisan tipis kristal cair ,jika panas lingkungan naik 10 sampai 100 μW , spot akan langsung menjadi hitam, dan hot spot segera terdeteksi.


3. Alat Medikal

Kristal cair  ini digunakan untuk mencari lokasi vena, arteri, infeksi dan tumor. Prinsip dasarnya adalah bahwa bagian-bagian tubuh lebih hangat daripada jaringan sekitarnya. Dokter spesialis menggunakan teknik thermografi untuk mendeteksi penyumbatan di vena dan arteri. Sebagai contoh mendeteksi tumor payudara. Ketika lapisan kristal cair dioleskan pada permukaan payudara, tumor muncul sebagai daerah panas yang berwarna biru. Teknik ini telah berhasil dalam diagnosis dini kanker payudara.

 

4. Perangkat Elektronik / Listrik

Kristal cair  banyak digunakan sebagai tampilan perangkat elektronik atau listrik seperti jam digital, kalkulator, laptop, monitor, Oscillografis ,TV dlsb. Perangkat ini beroperasi karena temperatur, tekanan dan medan magnetik yang mempengaruhi ikatan molekul di dalam kristal cair.

 

5. Pemisahan Kromatografi

Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen (berupa molekul) yang berada pada larutan. Pada pemisahan kromatografi, kristal cair digunakan sebagai pelarut.

 

6. Pencitraan Optik

Selkristal cair ditempatkan di antara dua lapisan foto konduktor. Cahaya dilewatkan pada foto konduktor, sehingga meningkatkan konduktivitas material.Kondisi ini menyebabkan medan listrik berkembang dalam kristal cair sesuai dengan intensitas cahaya. Arus  listrik dapat dialirkan melalui elektroda, selanjutnya memungkinkan merekam gambar. Teknologi ini masih dalam proses pengembangan.

 

Prinsip kerja LCD

 TV LCD dan Monitor LCD berwarna hari ini memiliki struktur sandwich seperti gambar di bawah ini :

  Gambar 2. Struktur Lapisan Sandwich

 

Gambar 3. Monitor Liquid Crystals Display
(http://www.itechnews.net)

 

Cahaya akan terpolarisasi, pada saat ia menembus panel P. Cahaya menerobos masuk pada semua lapisan, ketika arus listrik tidak mengalir, dan cahaya akan memantul di cermin K, kemudian keluar kembali. Lapisan M dan O adalah dua buah elektroda kecil berbentuk segiempat yang ditempatkan pada lapisan gelas. Lapisan N adalah lapisan liquid crystals (kristal cair) yang sangat sensitif terhadap arus listrik. Saat  elektroda M dan O dialiri arus, lapisan N meneruskan arus listrik, cahaya terus menuju panel L dengan polarisasi sesuai panel P. Polarisasi panel L berbeda 90o terhadap panel P, perbedaan ini bersifat menghalangi cahaya, dengan demikian cahaya tidak dapat menembus terus. Bayangan gelap berbentuk segiempat berukuran sama besar dengan elektroda O, akan terlihat pada layer, kondisi ini disebabkan oleh cahaya yang tidak dapat lewat. Pada bagian proses ini cahaya tidak dipantulkan oleh cermin K. Tombol on/off LCD memanfaatkan sifat  unik lapisan sandwich ini, yaitu  langsung  bereaksi pada saat ada arus  listrik . Namun demikian sistim ini masih membutuhkan sumber cahaya dari luar. Personal Komputer dan notebook biasanya dilengkapi dengan lampu fluorescent yang diletakkan di atas, samping, dan belakang sandwich LCD supaya dapat menyebarkan cahaya sehingga merata dan menghasilkan tampilan yang seragam di setiap bagian layar.

 

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dan pengembangan yang kontinyu para ahli menemukan bahwa liquid crystals dapat dijadikan sebagai media tampilan (display ) elektronik seperti yang kita kenal saat ini, misal tampilan jam, TV , monitor komputer dan lain sebagainya. LCD atau tampilan kristal cair adalah salah satu produk dari proses pengembangan kristal cair. Kristal cair merupakan suatu obyek penelitian yang kesempatannya masih terbuka lebar. Siapapun berhak menghasilkan temuan-temuan baru yang lebih canggih dan berguna bagi masyarakat.

 

Referensi

http://flickr.com
http://www.acceleratedanalysis.com/LC_hotspotdetection_procedure.html
http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Teknologi_20.pdf
http://lcdpanal.blogspot.com/2008/04/liquid-crystal-was-discovered-by.html
http://EzineArticles.com/?expert=Myra_Zafar
http://www.mse.umd.edu/whatismse/liquidcrystals.html

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG