1, princípio técnico: características ópticas do LCD e controle de polarização
O princípio de exibição do LCD é baseado na interação entre as propriedades ópticas das moléculas de cristal líquido e a luz polarizada. Moléculas de cristal líquido são substâncias intermediárias entre líquidos e sólidos, e sua direção de eixo longo pode girar sob a ação de um campo elétrico. Quando a luz passa por duas placas polarizadoras (polarizador e analisador), se as moléculas de cristal líquido não forem submetidas a um campo elétrico, a luz não consegue passar pelo analisador e a tela fica escura; Quando o campo elétrico gira as moléculas de cristal líquido, a direção de polarização da luz muda e a tela parece brilhante através de um polarizador. Ao controlar o ângulo de rotação das moléculas de cristal líquido, pode-se obter o controle do brilho dos pixels, que podem então ser combinados em caracteres ou gráficos.
A chave para implementar fundo azul e texto branco está no modo “Exibição Negativa” do LCD. No modo de exibição negativo, a cor de fundo da tela LCD é escura (como azul) e os caracteres são claros (como branco). O princípio é:
Seleção de luz de fundo: É usada luz de fundo branca (como LED). Depois que a luz passa pela camada de cristal líquido, as partes que não são bloqueadas pelas moléculas de cristal líquido aparecem em branco (caracteres) e as partes bloqueadas aparecem na cor da luz de fundo após passar pelo polarizador (fundo azul).
Polarizadores e materiais de cristal líquido: Ao selecionar polarizadores com comprimentos de onda específicos (como polarizadores azuis) e materiais de cristal líquido (como cristais líquidos do tipo STN), a saturação do fundo azul e o brilho dos caracteres podem ser otimizados.
Ajuste de contraste: Ao ajustar a tensão de condução ou a espessura da camada LCD, a diferença de brilho entre os caracteres e o fundo pode ser controlada para garantir uma legibilidade clara, mesmo em ambientes com luz forte.
2, Método de implementação: seleção de hardware e controle de driver
Seleção de hardware: tipo de LCD e design de luz de fundo
Para obter a exibição de fundo azul e texto branco no LCD do instrumento, os seguintes aspectos de hardware precisam ser selecionados:
Tipo de LCD: LCD STN (Super Twisted Nematic) ou HTN (High Twisted Nematic) é o preferido. Este tipo de cristal líquido tem um alto ângulo de torção (geralmente 210 graus -270 graus), que pode atingir maior contraste e ângulo de visão mais amplo, tornando-o adequado para o modo de exibição negativo. Por exemplo, o LCD do tipo STN pode atingir uma taxa de contraste superior a 5:1 e um tempo de resposta entre 250-350 milissegundos em exibição de texto branco com fundo azul, atendendo aos requisitos de exibição dinâmica dos instrumentos.
Design de luz de fundo: Usando luz de fundo LED branca, a luz é distribuída uniformemente através de uma placa guia de luz ou filme de difusão para garantir brilho uniforme dos personagens. O brilho da luz de fundo precisa ser ajustado de acordo com o cenário de uso, por exemplo, instrumentos externos precisam suportar um brilho de mais de 1000 nits para resistir a fortes interferências de luz.
Filme polarizador e filtro: Cole o filme polarizador azul em ambos os lados da camada de cristal líquido ou filtre a luz de fundo através do filtro azul para formar um fundo azul. Algumas soluções-de última geração adotam a tecnologia RGBW (luz de fundo vermelha, verde, azul, branca de quatro{2}}cores), que melhora ainda mais o desempenho das cores e a eficiência energética ao misturar luz branca e azul.
Controle do drive: regulação de tensão e estratégia de atualização
A condução da exibição de texto branco com fundo azul requer controle preciso do ângulo de rotação das moléculas de cristal líquido e do brilho da luz de fundo, com parâmetros principais incluindo:
Tensão lógica: normalmente 4,5-5,5 volts, com um valor típico de 5,0 volts. A alta tensão de entrada (VIH) deve ser maior ou igual a 2,4 volts e a baixa tensão (VIL) deve ser menor ou igual a 0,4 volts para garantir a estabilidade do sinal.
Ajuste de contraste: Ao ajustar a tensão do pino V0 (conectado a um potenciômetro) para controlar a espessura da camada de cristal líquido, a diferença de brilho entre os caracteres e o fundo pode ser ajustada. Por exemplo, quando a tensão V0 é de 3,0 volts, o contraste é ideal e a tensão excessiva pode causar fantasmas.
Frequência de atualização: A taxa de quadros deve ser maior ou igual a 128 Hz para evitar oscilações. A exibição dinâmica (como rolagem digital) requer o uso de tecnologia de varredura-de compartilhamento de tempo para obter exibição de baixo-poder, alternando rapidamente vários tubos digitais.
Seleção do driver IC: Selecione o driver IC de acordo com os requisitos de exibição. Por exemplo, o controlador HD44780 suporta LCD de caracteres padrão (como módulo 1602), que pode exibir letras, números e símbolos; O IC do driver gráfico de matriz de pontos (como ST7920) oferece suporte a gráficos personalizados e exibição em chinês, tornando-o adequado para interfaces de instrumentos complexos.
3, Cenários de aplicação: De instrumentos industriais a eletrônicos de consumo
O LCD com texto branco e fundo azul é amplamente utilizado nos seguintes cenários devido ao seu alto contraste e forte legibilidade à luz:
Instrumentos de controle industrial: como medidores de pressão, controladores de temperatura, medidores de vazão, etc. O fundo azul e o display de texto branco ainda podem ser lidos claramente em ambientes de luz forte na fábrica, e a diferença visual entre os caracteres brancos e o fundo azul está em conformidade com os padrões de design industrial.
Painel de instrumentos eletrônicos automotivos: Painéis de instrumentos automotivos tradicionais (como velocímetros e tacômetros) geralmente usam LCD com código de campo branco com fundo azul, combinado com luzes de advertência vermelhas, para formar uma exibição clara de informações hierárquicas. Alguns novos modelos de veículos de energia combinarão texto branco com fundo azul e tela TFT-colorida para aprimorar a sensação de tecnologia.
Dispositivos domésticos inteligentes: como medidores inteligentes, controladores de temperatura, dispositivos de monitoramento ambiental, etc. O fundo azul e a exibição de texto branco não são deslumbrantes em ambientes com pouca luz, e a combinação de caracteres brancos e fundo azul está em conformidade com a estética doméstica moderna.
Dispositivos portáteis externos: como mesas de escalada, instrumentos de topografia, etc. O LCD de caracteres brancos com fundo azul tem menos perda de contraste sob a luz solar direta e a refletividade dos caracteres brancos é maior do que a dos caracteres pretos, melhorando ainda mais a legibilidade.
