Inovasi LCD Mutakhir Memperluas Sudut Pandang dan Kesetiaan Warna

• Para peneliti mengusulkan tampilan multidomain untuk meningkatkan sudut pandang dan penampakan warna. 
• Ia dapat digunakan dengan polimer kristal cair, poli(di-n-alkylsiloxanes). 
• Ini dapat memfasilitasi prosedur fabrikasi dan membuka pintu baru di bidang elektronik cetak dan organik. 

Pasar layar kristal cair (LCD) sangat menghargai manfaat wujud materi kristal cair, yang menggabungkan mobilitas dan keteraturan, sehingga menghasilkan efisiensi tinggi, konsumsi daya rendah, dan kekompakan perangkat.

Namun, salah satu keterbatasan utama teknologi LCD adalah sudut pandangnya:Dari perspektif samping, teknologi ini tidak menghasilkan warna secara akurat. Hal ini terjadi karena penyelarasan kristal cair.

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti internasional dari Jerman, Rusia dan Perancis telah mengusulkan teknik baru untuk mengorientasikan kristal cair. Mari kita cari tahu apa sebenarnya yang mereka lakukan untuk mengatasi masalah yang sudah berlangsung puluhan tahun ini.

Kristal Cair

Kebanyakan kristal berbentuk padat:atom atau molekulnya membentuk struktur 3D yang teratur. Namun kristal cair tidak memiliki konfigurasi ini, dan dapat mengalir. Molekul dalam keadaan kristal cair memiliki sifat peralihan antara kristal dan cairan, sehingga memberikan kemampuan untuk mengalir.

Molekul bahan LC harus anisometrik:berbentuk cakram atau batang. Sifatnya bergantung pada arah, misalnya, dalam kristal cair, cahaya terpolarisasi merambat dengan kecepatan berbeda-beda ke arah berbeda. Orientasinya dapat dengan cepat diubah dengan mengubah medan listrik atau magnet, sebuah fenomena yang disebut transisi Fredericksz.

Sifat optik kristal cair dan kemampuannya untuk menyelaraskan kembali menjadikannya sangat populer di layar elektronik, telepon, komputer, TV, dan perangkat.

LCD

Dalam LCD, gambar dibentuk dengan mengubah intensitas cahaya di setiap piksel melalui medan listrik yang menyelaraskan material kristal cair. LCD memiliki berbagai konfigurasi, namun yang paling populer didasarkan pada kristal cair nematik bengkok:kristal cair termotropik berbentuk batang. Mereka dapat dengan mudah dipelintir dan dilepas dengan menerapkan medan listrik.

Layar kristal cair nematik | Kredit:kantor pers MIPT

Anda mungkin mengetahui bahwa setiap piksel pada LCD berwarna berisi 3 subpiksel:Merah, Hijau, dan Biru (RGB). Warna apa pun dapat ditampilkan di layar dengan mengubah intensitasnya. Subpiksel dalam LCD nematik bengkok berisi sumber cahaya, dua polarizer, filter warna, dan kristal cair yang ditempatkan di antara dua pelat kaca dengan elektroda.

Baca:Desain LCD Baru Setipis Kertas Dapat Merevolusi Media Cetak

Kristal cair terlepas ketika tegangan diterapkan, yang mengubah polarisasi cahaya sampai tingkat tertentu. Dengan demikian, sebagian cahayanya terhalang. Pada akhirnya, untuk voltase tertentu, tidak ada cahaya yang dapat mencapai filter warna, dan hal ini membuat subpiksel menjadi gelap.

Sudut pandang teknologi ini tidak terlalu bagus. Untuk mengatasi masalah ini, peneliti mengusulkan tampilan multidomain, yang mana sekumpulan piksel dikaitkan dengan sejumlah domain yang orientasi kristal cairnya berbeda. Hal ini membuat setidaknya beberapa domain selalu berorientasi pada arah yang benar.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Pendekatan ini bekerja dengan polimer kristal cair. Variasi kecil dalam struktur polimer dapat mengubah orientasinya pada substrat secara drastis. Polimer yang kita bicarakan adalah PDAS atau poli(di-n-alkylsiloxanes).

Struktur kimia PDAS

Dalam polimer ini, setiap molekul merupakan rantai yang terdiri dari atom oksigen dan silikon bergantian. Atom silikon dihubungkan dengan dua rantai samping hidrokarbon simetris. Huruf “n” pada senyawa mewakili panjang rantai samping, yang bervariasi antara 2 dan 6.

Para peneliti menyimpan polimer ini pada permukaan sejajar berlapis Teflon dengan pola alur yang teratur. Kemudian, mereka menganalisis orientasi rantai polimer sehubungan dengan arah alur pada permukaan yang sejajar.

Referensi:Huruf Makro ACS | doi:10.1021/acsmacrolett.8b00044 | MIPT

Mereka meningkatkan panjang (n) rantai samping secara bertahap dari satu gugus CH₂ (metilen) pada satu waktu. Polimer seperti jarum sejajar dengan alur Teflon, pada n=2. Dan mereka menunjukkan bahwa rantai polimer tegak lurus terhadap alur pada substrat (ditunjukkan di sisi kiri gambar).

Orientasi kristal cair terhadap substrat teflon | Kredit: MIPT

Pada n=3, orientasi polimer berubah 90 derajat, artinya polimer sejajar tegak lurus dengan alur. Oleh karena itu, rantai polimer kristal cair sekarang diorientasikan sejajar dengan alur (ditunjukkan di sisi kanan gambar).

Tidak ada perubahan lebih lanjut yang terlihat pada orientasi ketika nilai n ditingkatkan menjadi 4. Namun, pada n=5 dan n=6, polimer seperti jarum kembali sejajar dengan alur Teflon.

Kesimpulan

Para penulis telah menemukan bahwa dengan meningkatkan gugus metilen dalam rantai samping polimer, orientasi kristal cair dapat diubah, yang mana hal ini cukup penting untuk tampilan kristal cair dan aplikasi lainnya.

Induksi 2 orientasi kristal cair yang saling ortogonal menjadi mungkin dilakukan pada substrat gosok yang sama. Hal ini dapat mengaktifkan prosedur fabrikasi dan membuka pintu baru di bidang elektronik cetak dan organik.

Baca:Bahan Transparan Bisa Menyerap Cahaya | Efek Optik yang Tidak Biasa

Teknologi multidomain ini dapat meningkatkan sudut pandang pada LCD. Karena piksel saling mengimbangi bila dilihat dari sudut tertentu, hal ini meningkatkan rendisi warna. Selain itu, para peneliti yakin bahwa metode ini akan lebih murah dan sederhana dibandingkan teknik multidomain lain yang sudah ada.