Perkembangan teknologi display (Bagian-3)

Pada tulisan sebelumnya, saya sudah kenalkan sedikit tentang aspek-aspek yang sering digunakan oleh para peneliti dalam dunia display. Dan aspek-aspek inilah yang membuat teknologi ini berkembang cepat. Nah, sekarang mari kita lihat satu-persatu jenis display dari masa ke masa.

1. CRT (Cathode Ray Tube)

CRT dalam lintasan sejarah

CRT adalah tabung hampa udara yang berisi penembak elektron dan layar pendar (fluorescence screen). Penemuan CRT ini diawali dengan eksperimen oleh J.J. Thomson, fisikawan Inggris, dalam usahanya ketika itu meneliti tentang atom. Eksperimen yang dilakukannya menggunakan suatu tengangan listrik yang tinggi pada tabung kaca yang diisi dengan gas dan dilengkapi dua buah elektroda, kemudian kedua elektroda tersebut diberi tegangan listrisk hingga 5000 Volt sehingga menimbulkan pependaran (fluorescence), hal itu dikarenakan oleh adanya sinar yang dipancarkan keluar dari anoda untuk menuju kearah katoda. Hasil penting dari eksperimen ini selain membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom, juga pembelokan sinar katoda. Penemuan inilah yang kemudian menjadi tonggak awal munculnya teknologi display menggunakan CRT di tahun 1950-an.

CRT: experiment and a\its application in TV

Prinsip kerja CRT

Pada prinsipnya, cara kerja dari CRT pada tabung televisi untuk menghasilkan gambar mirip dengan eksperimen. Di dalam tabung tersebut terdapat electron gun (penembak electron). Di dalam electron gun ini, electron dihasilkan dengan menggunakan konsep CRT kemudian diarahkan dengan menggunakan medan ke arah layar yang sudah dilapisi oleh bahan phosphor untuk menghasilkan pendaran warna. Sehingga di layar televisi muncul gambar dengan warna-warna tertentu. Pada awal mulanya televisi di zaman dulu hanya memiliki 2 warna, hitam dan putih. Namun seiring dengan perkembangan, televise pun beralih dari yang hanya menampilkan 2 warna menjadi lebih berwarna dengan menvariasikan material phosphor. Warna-warna tersebut bisa dihasilkan dengan menggunakan berbagai material. Untuk lebih jelasnya bisa dibaca di sini. Eits..sebentar, jangan salah paham ya mengenai phosphor yang dimaksud. Phosphor yang dimaksud di sini bukanlah unsur kimia golongan 5A (nomor atom 15). Yang dimaksud dengan phosphor di sini adalah sebuah material yg ketika diberi radiasi gelombang elektromagnetik, ia akan memendarkan warna. Ya kira-kira begitulah deskripsi yang paling mudah dimengerti tentang cara kerja TV CRT ini.

Untuk lebih mudah dalam hal visualisasi cara kerja CRT, perhatikan video berikut ini:

Ada beberapa keuntungan dari teknologi CRT ini, diantaranya adalah:

  • Rendah biaya alias murah. Karena (istilahnya) cuma modal tabung kosong (hampa udara) aja dan material phosphor. Ini relatif murah dibandingkan dengan teknologi display lainnya.
  • Tingkat brightness (kecerahan) yang baik dan kekontrasan yang sangat bagus
  • Saturasi warna yang sangat bagus dari phospor
  • Viewing angle yg lebar dibandingkan teknologi display yang lainnya (160 derajat horizontal dan vertical)
  • Usia CRT lebih panjang dibandingkan plasma

Namun demikian, teknologi ini juga memiliki kelemahan, diantaranya adalah:

  • Ukurannya yang besar
  • Berat. Semakin besar ukurannya, semakin besar juga ukuran tabungnya dan semakin berat. Kalo ga percaya cobalah sendiri. Hehehe.. 😀
  • Konsumsi daya yang besar, karena digunakan untuk meloncatkan electron dan menembakkannya ke layar yang dilapisi phosphor material
  • Menghasilkan panas
  • Electron dapat dipengaruhi oleh gaya gravitasi
  • Ukuran layar yg terbatas, maksimum hanya sampai 40 inchi
  • Phosphor dapat terbakar
  • Resolusi terbatas sampai 640×480 pixel

Teknologi ini sampai saat ini masih dapat kita jumpai terutama pada layar televisi dan monitor kamputer. Namun, jika dibandingkan dengan teknologi display yang lain, tentu ini tampak kuno. Tapi jangan salah, ini pernah nge-trend juga lho (tempo doeloe).

2. Liquid Crystal Display (LCD)

Definisi

Menurut Wikipedia, LCD adalah teknologi layar datar yang menggunakan sifat modulasi cahaya dari liquid crystal. Dan liquid crystal ini tidak memancarkan cahaya secara langsung. Hmmm..klo dari namanya, mungkin cuma kata “display” aja yang kita tau artinya atau minimal kebayang lah di kepala. Tapi kalo 2 kata sebelumnya “liquid crystal”, apa sih maksudnya? Kenapa dinamakan seperti itu? Jadi begini, selama ini (sejak SD mungkin), kita kenal 3 jenis zat, yaitu padat (solid), cair (liquid), dan gas.  Sifat dari zat-zat tersebut biasanya ditinjau dari sudut pandang persebaran molekul dan sifatnya dalam sebuah ruang, seperti zat padat molekulnya tersusun rapi sedangkan zat cair tidak terlalu rapi (acak), terlebih lagi gas. Zat padat tidak mengikuti bentuk wadah, zat cair mengikuti bentuk dan begitupula gas. Dan khusus untuk zat cair dan gas, molekul-molekul penyusunnya menekan ke segala arah. Inilah yang kita ingat ketika pelajaran IPA sewaktu SD. (SD saya dulu tahun 1992-1998). Nah, ketika kita beranjak ke jenjang yg lebih tinggi, maka kita mengenal istilah Kristal. Apa itu Kristal? Kristal adalah atom-atom yang tersusun berulang dan rapi, biasanya ini berbentuk padatan (zat padat). Jadi kalo ada kata “liquid crystal” maka dengan mudah kita bisa menangkap maknanya kira-kira zat yg berfasa cair yg memiliki susunan Kristal. Jadi liquid crystal ini sejenis fasa di tengah-tengah antara padat dan cair.

Liquid crystal

Tinjauan historis

Sejarah dibalik teknologi ini dimulai sejak penemuan tak sengaja oleh seorang fisiologi botani asal Austria, Friedrich Reinitzer, ketika ia pertama kalinya menemukan sifat liquid crystal ini tahun 1888 pada kolesterol yg diekstrak dari wortel. Penemuan ini kemudian ia kabarkan kepada seorang fisikawan Jerman Otto Lehmann. Sampai akhirnya di tahun 1904, Reinitzer berhasil menjelaskan beberapa fenomena pada temuannya tersebut bersama Lehmann. Walaupun demikian, ia tidak menjadikan penemuannya ini sebagai topik doktoralnya, tetapi ia mengambil bidang kristalografi dan struktur mikro sedangkan liquid crystal ini dilanjutkan oleh Lehmann. Selama 80 tahun lamanya, bidang ini belum mendapatkan perhatian serius dari para ilmuwan kala itu. Sampai akhirnya di tahun 1962, liquid crystal ini menjadi topik riset dalam pengembangan teknologi layar datar. Sejak saat itulah topic ini menjadi hot issue di kalangan para peneliti hingga pada tahun 1991 teknologi LCD sudah tersusun dengan baik.

Beberapa kelebihan LCD dibandingkan CRT adalah sebagai berikut:

  • Hanya memakan sedikit ruang, rendah daya, dan panas yang dihasilkan lebih sedikit dibanding monitor CRT (cathode ray tube).
  • Tidak ada flicker dan kedipannya sangat rendah sehingga enak dipandang berjam-jam.

Aplikasi

Mungkin diantara pembaca masih ada yg belum kebayang, alat-alat apa aja sih sebenarnya yang menggunakan teknologi yang satu ini. Okeh, kita akan tunjukkan benda-benda apa sajah yang menggunakan teknologi LCD, yaitu jam tangan digital, kalkulator, layar laptop, TV, dll.

Prinsip kerja LCD

LCD structure

Pada intinya prinsip kerja dari LCD ini adalah polarisasi gelombang elektromagnetik/cahaya dengan mengunakan 2 buah filter dan liquid crystal yang di-“sandwich” seperti yng diperlihatkan pada gambar di atas. Di awali dari pemancaran cahaya dari sebuah sumber sinar flourescent, atau backlight. Sinar ini kemudian melewati filter pertama dari dua filter pengatur (polarizing). Sinar yang telah terpolarisasi kemudian melewati sebuah lapisan yang berisi ribuan bintik kristal cair yang dijajarkan pada sebuah kontainer kecil yang dinamakan cell. Setiap sel, juga dijajarkan membentuk barisan pada layar; satu cell atau lebih akan membentuk satu pixel (ukuran titik terkecil pada sebuah layar). Sumber elektrik di sekeliling LCD membentuk sebuah medan elektrik yang akan menggetarkan molekul kristal, sehingga mengatur sinar yang akan lewat pada lapisan kedua berupa filter yang terpolarisasi dan melewatinya. Pada sebuah layar LCD monokrom, seperti pada sebuah jam tangan digital, demikianlah cara kerjanya: Penutup membuka, dan pekerjaan selesai. Tetapi pada LCD berwarna, seperti pada PC laptop, cara kerjanya sedikit lebih kompleks.

Pada sebuah panel LCD berwarna, setiap pixel terdiri atas tiga buah cell kristal cair. Setiap ketiga cell tersebut memiliki filter merah, hijau, atau biru (red-green-blue/RGB). Sinar yang melewati cell yang terfilter tersebut akan menciptakan warna yang Anda lihat pada LCD. Kadang-kadang sistem yang mengirimkan arus listrik pada satu cell atau lebih tidak berjalan dengan baik; kejadian tersebut menimbulkan adanya pixel yang gelap dan “rusak”.

Hampir semua LCD berwarna modern–sebagai layar laptop atau monitor desktop–menggunakan sebuah transistor film yang tipis (thin-film transistor/TFT), yang dikenal sebagai active matrix, untuk menghidupkan setiap cell. LCD TFT menciptakan citra yang lebih jelas, jernih dan terang. Teknologi LCD terdahulu sangat lambat, kurang efisien, dan kontrasnya sangat rendah. Teknologi matriks terdahulu, passive-matrix, mampu menampilkan teks yang jelas tetapi meninggalkan bayangan jika tampilan berubah dalam waktu cepat, sehingga tidak optimal untuk video. Saat ini, sebagian besar palmtop hitam-putih, pager, dan telepon seluler menggunakan LCD passive-matrix.

Karena LCD mengatur setiap pixel secara terpisah, mereka mampu menampilkan teks yang lebih jelas dibanding CRT, yang, saat dipusatkan dengan tidak benar, akan mengaburkan pixel yang dituju (yang menggambarkan citra di layar). Tetapi kontras LCD yang tinggi dapat menyebabkan masalah terutama jika Anda hendak menampilkan citra grafis. CRT akan melembutkan pinggiran dari citra grafis, seperti halnya pada teks, dan walau hal itu membuat teks tidak terbaca pada resolusi tinggi, pelembutan (softening) dapat mencampurkan dan menutupi gerigi, contohnya pada foto, yang hasilnya lebih baik dibanding tampilan LCD. Dan juga LCD hanya memiliki satu resolusi “natural”, yaitu terbatas pada jumlah pixel yang dipasang pada layar. Bila Anda ingin menaikkan resolusinya, misalnya dari 800×600 menjadi 1024×768, untuk layar LCD Kita harus mengemulasikannya menggunakan software, yang hanya dapat bekerja pada resolusi tertentu.

Sebagai ilustrasi cara kerja LCD, silahkan lihat video berikut ini:

Kelebihan dan kekurangan LCD

Adapun kelebihan dari LCD adalah sebagai berikut:

  • Memiliki viewing angle yg cukup besar, yaitu sekitar 120 derajat horizontal dan vertical
  • Konsumsi daya yang tidak terlalu besar (moderat) jika dibandingkan dengan CRT
  • Ringan untuk ukuran yang sama dengan CRT. Missal TV CRT 21 inchi dibandingkan dengan TV LCD 21 inchi, maka TC LCD ini lebih ringan.
  • Resolusi yang tinggi pada semua ukuran (1280×768 pixels dari 15-40 inchi)
  • Karena tidak menggunakan metode penembakan electron, maka material phosphor nya memiliki waktu hidup (lifetime) yang lebih lama dibandingkan CRT
  • Tipis

Sedangkan kekurangan dari teknologi LCD ini adalah:

  • Viewing angle nya tidak sebesar CRT dan PDP
  • Saturasi warna tidaklah sebagus CRT dan PDP
  • Harga yang lebih tinggi dibandingkan CRT

Bersambung…

Referensi: berbagai sumber (lupa buku apa aja, tapi gambar-gambarnya kebanyakan dari google)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s