3.3.2 Teknologi Plasma Addressed Liquid Crystal (PALC)
Selain PDP, Plasma Addressed Liquid Crystal (PALC) merupakan salah satu kandidat yang memungkinkan untuk monitor dan TV jenis baru. Teknologi PALC merupakan pengembangan teknologi LCD (liquid crystal display), yang sudah umum digunakan sekarang, seperti pada laptop.
Seperti LCD, tampilan pada PALC bersifat ‘pasif’, karena PALC tidak menghasilkan cahaya, tapi hanya memodulasi cahaya yang dihasilkan sumber di belakang display (‘backlight’) dengan memanfaatkan sifat optic yang unik dari liquid crystal. Liquid crystal merupakan material electro-optical, yang mengubah kondisi polarisasi cahaya yang melewatinya, dan perubahan polarisasi tergantung pada medan listrik yang diberikan pada liquid crystal. Pada LCD, cahaya dari sumber awalnya melewati lapisan polarisasi, kemudian melewati lapisan liquid crystal, dan akhirnya melewati lapisan polarisasi kedua. Banyaknya cahaya yang melewati lapisan polarisasi kedua tergantung pada medan listrik pada liquid crystal. Medan listrik ini dikontrol oleh electric switch terpisah untuk setiap display element (pixel). Pada LCD, switch ini biasanya berupa thin film transistor (TFT). Tapi, TFT membatasi ukuran maksimum LCD, jadi TFT tidak dapat digunakan pada TV dengan layar yang sangat besar.
Pada PALC display, pixel dihidupkan dan dimatikan dengan menggunakan switch plasma, yang lebih gampang dibuat. Dengan PALC, maka pembuatan TV berlayar besar dapat terjadi.
Liquid crystal (LC) ditempatkan di antara dua piringan kaca. Piringan bawah mengandung channel parallel yang dipenuhi discharge, yang berhubungan dengan baris gambar pada display. Piringan atas mengandung pattern yang terbentuk dari data elektroda, berhubungan dengan kolom gambar pada display.
LC dan protecting microlayer ditempatkan di antara dua piringan kaca. Piringan belakang mengandung channel parallel yang diisi dengan gas discharge (kebanyakan helium atau campuran helium bertekanan 0.1 – 0.3 atm). Channel ini berhubungan dengan baris gambar pada display. Dua elektroda parallel tipis ditempatkan di bawah setiap channel. Piringan kaca depan terdiri dari pattern yang terbentuk oleh data elektroda, terbuat dari conducting strip inditium-tin-oxide (ITO) yang transparan, berhubungan dengan kolom gambar pada display.
Pixel terbentuk pada perpotongan channel dan data elektroda. Gambar pada display dihidupkan per baris, semua pixel pada satu baris aktif pada saat bersamaan. Untuk mengaktifkan baris tertentu, discharge dibentuk pada channel yang berhubungan dengan cara memberikan pulse tegangan dc singkat antara elektroda channel. Selama afterglow pada discharge, tegangan kecil diberikan antara channel dan data elektroda, yang menampilkan data yang harus ‘ditulis’ pada pixel di baris tersebut. Plasma yang hampir padam pada channel menutupi dirinya dari medan listrik dengan mengumpulkan surface charge pada microlayer. Plasma terus membentuk surface charge sampai medan pada channel menghilang, dan data voltage terdapat pada seluruh lapisan LC dan microlayer. Ketika plasma sepenuhnya padam, surface charge tetap ada. Medan listrik pada LC dan transmisi melalui polarisasi kedua tetap berjalan, sampai discharge pulse berikutnya diberikan pada channel.
Teknologi PALC diciptakan di Tetroniks pada tahun 1990. Sekarang, beberapa pabrik display terlibat dalam pengembangan display PALC. Masalah utama dari teknologi PALC sekarang adalah kecepatan addressing. Discharge PALC harus menyala cepat dan memiliki waktu padam yang pendek. Tapi jika plasma tidak sepenuhnya hilang di akhir waktu addressing, akan terjadi charging error. Charging pada microsheet harus akurat dan seseragam mungkin, inhomogenity pada charging langsung menyebabkan hilangnya contrast. Masalah lainnya adalah jangka hidup display, yang terbatas oleh ion-induced sputtering pada material elektroda channel. Terlebih lagi, PALC display tidak boleh memancarkan cahaya menyimpang. Dari sudut pandang harga display PALC, tegangan yang diperlukan tidak terlalu tinggi, dan geometry microdischarge dapat dibuat dengan mudah.
3.4.1.1 Atomic Laser, He-Ne Laser
Laser He-Ne merupakan salah satu laser yang paling banyak digunakan. Seperti terlihat pada namanya, medium aktifnya adalah campuran antara helium dan neon dengan ratio 10:1. Laser ini beroperasi dalam glow discharge tube berdiameter beberapa mm dengan panjang 0.1 – 1 m. Tekanan total kira-kira 1000 Pa. Lasing transition terjadi antara level energy neon. Beberapa transisi berbeda dapat terjadi, dimulai dari level 3 dan 2.
Eksitasi pada level laser ini terjadi dalam 2 langkah :
1) electron impact excitation helium : e- +He → e- + He*
2) diikuti oleh pertukaran energy antara He* dan Ne : He* + Ne → He + Ne* (di level 2 atau 3)
Ini merupakan salah satu contoh umum gabungan eksitasi electron sebagai proses pembentukan (step 1) dan heavy particle kinetic untuk penggunaannya (step 2).
Tiga transisi utama adalah pada 3.39 µm, 1.15 µm, dan 632.8 nm. Karena transisi ini memiliki level laser atas atau bawah yang sama, mereka berpacu satu sama lain. Jadi cermin harus selektif, dan bersifat reflektif hanya pada wavelength yang diinginkan.
Mekanisme populasi inverse pada laser He-Ne meliputi kombinasi dari tumbukan electron He dengan taranfer electron dari helium ke neon. Perbandingan campuran gas ini berkisar 90% helium dan 10% neon. Senyawa gabungan gas helium dan neon ditempatkan pada rongga tertutup, resonant cavity, yang diapit oleh dua buah cermin. Salah satu cermin memantulkan berkas foton secara sempurna dan yang lainya memantulkan sebagian. Pemantulan dari cermin ini berfungsi untuk memperkuat cahaya laser. Ketika terjadi proses penembakan gas, electron akan terakslerasi turun dari tabung yang kemudian akan menumbuk atom helium, sehingga atom tersebut akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Gambar berikut ini menjelaskan tingkat energi relatif dari helium dan neon. Atom helium sangat mudah tereksitasi ke tingkat energi F2 dan F3. Pada tingkat ini energi atom helium stabil (metastable) dan butuh waktu yang lama sebelum terjadi de-eksitasi. Sebagian besar eksitasi dari neon berhubungan dengan energi eksitasi tingkat F2 dan F3 dari helium. Dimana ketika atom helium pada tingkat F2 dan F3 bertumbukan dengan atom neon pada tingkat energi rendah E1 terjadi perpindahan energi. Terjadinya perpindahan energi ini mengakibatkan atom neon di tingkat E1 tereksitasi ke tingkat E4 dan E6. Hal ini membantu proses inversi populasi neon antara energi tingkat energi tinggi dan energi tingkat rendah E5 dan E3.
Proses selanjutnya yaitu terjadinya perpindahan tingkat energi atom neon dari tingkat energi tinggi E4 dan E6 ke tingkat energi rendah E3 dan E5 , yang menyebabkan emisi foton dengan panjang gelombang bervariasi, 339nm dan 632.8nm. Hubungan besarnya emisi foton (E) tersebut dengan panjang gelombang (λ) yang dipancarkan adalah :
Dimana
h = konstanta planck
c = kecepatan cahaya 3 . 108 m/s
Untuk menghasilkan output laser dengan frekuensi tertentu, maka digunakan design cermin sedemikian rupa yang hanya akan memantulkan frekuensi yang dibutuhkan
Kerugian laser He-Ne adalah laser ini memiliki output power yang rendah (biasanya 0.5 – 10 mW), karena daya yang lebih tinggi menyebabkan saturasi diakibatkan oleh populasi pada glow discharge level laser lebih rendah. Keuntungannya adalah kualitas beam yang tinggi, tebal garis laser yang sangat tipis, dan ukuran yang kecil.
Laser He-Ne digunakan untuk optical alignment, dengan memproduksi visible line yang dapat digunakan untuk memposisikan object, sebagai panduan untuk peralatan dalam masa konstruksi (pesawat terbang, kapal), atau untuk alignment bagi laser lain (contoh IR), juga untuk interferometry (contoh Michigan interforemeter). Penggunaan lain adalah pada printer laser dan optikal disk.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar