1, עקרון טכני: מאפיינים אופטיים של LCD ובקרת קיטוב
עקרון התצוגה של LCD מבוסס על האינטראקציה בין התכונות האופטיות של מולקולות גביש נוזלי ואור מקוטב. מולקולות גביש נוזלי הן חומרים שנמצאים ביניים בין נוזלים למוצקים, וכיוון הציר הארוך שלהם יכול להסתובב בפעולת שדה חשמלי. כאשר האור עובר דרך שני לוחות מקטבים (מקטב ומנתח), אם מולקולות הגביש הנוזלי אינן נתונות לשדה חשמלי, האור לא יכול לעבור דרך המנתח והמסך נראה כהה; כאשר השדה החשמלי מסובב את מולקולות הגביש הנוזלי, כיוון הקיטוב של האור משתנה, והמסך נראה בהיר דרך מקטב. על ידי שליטה בזווית הסיבוב של מולקולות גביש נוזלי, ניתן להשיג בקרת בהירות הפיקסלים, אותה ניתן לשלב לאחר מכן לתווים או לגרפיקה.
המפתח להטמעת רקע כחול וטקסט לבן טמון במצב "תצוגה שלילית" של ה-LCD. במצב תצוגה שלילי, צבע הרקע של מסך ה-LCD כהה (כגון כחול) והתווים בהירים (כגון לבן). העיקרון הוא:
בחירת תאורה אחורית: נעשה שימוש בתאורה אחורית לבנה (כגון LED). לאחר שהאור עובר בשכבת הגביש הנוזלי, החלקים שאינם חסומים על ידי מולקולות הגביש הנוזלי נראים לבנים (תווים), והחלקים החסומים נראים בצבע התאורה האחורית לאחר שעברו דרך המקטב (רקע כחול).
מקטבים וחומרי גביש נוזליים: על ידי בחירת מקטבים בעלי אורכי גל ספציפיים (כגון מקטבים כחולים) וחומרי גביש נוזליים (כגון גבישים נוזליים מסוג STN), ניתן לייעל את הרוויה של הרקע הכחול ואת בהירות התווים.
התאמת ניגודיות: על ידי התאמת מתח ההנעה או עובי שכבת ה-LCD, ניתן לשלוט בהפרש הבהירות בין התווים והרקע כדי להבטיח קריאה ברורה גם בסביבות אור חזקות.
2, שיטת יישום: בחירת חומרה ובקרת מנהל ההתקן
בחירת חומרה: סוג LCD ועיצוב תאורה אחורית
כדי להשיג רקע כחול ותצוגת טקסט לבן ב-LCD של המכשיר, יש לבחור את היבטי החומרה הבאים:
סוג LCD: עדיף STN (Super Twisted Nematic) או HTN (High Twisted Nematic). לסוג זה של גביש נוזלי יש זווית פיתול גבוהה (בדרך כלל 210 מעלות -270 מעלות), מה שיכול להשיג ניגודיות גבוהה יותר וזווית צפייה רחבה יותר, מה שהופך אותו למתאים למצב תצוגה שלילי. לדוגמה, LCD מסוג STN יכול להשיג יחס ניגודיות של מעל 5:1 וזמן תגובה בין 250-350 אלפיות השנייה בתצוגת טקסט לבן ברקע כחול, העונה על דרישות התצוגה הדינמית של מכשירים.
עיצוב תאורה אחורית: באמצעות תאורת LED אחורית לבנה, האור מופץ באופן שווה דרך לוחית מנחה אור או סרט דיפוזיה כדי להבטיח בהירות אחידה של הדמויות. יש להתאים את בהירות התאורה האחורית בהתאם לתרחיש השימוש, לדוגמה, מכשירים חיצוניים צריכים לתמוך בבהירות של מעל 1000 ניטים כדי להתנגד להפרעות אור חזקות.
סרט ופילטר מקטבים: הדביקו סרט מקטב כחול על שני הצדדים של שכבת הגביש הנוזלי, או סנן את התאורה האחורית דרך המסנן הכחול ליצירת רקע כחול. כמה פתרונות-מתקדמים מאמצים טכנולוגיית RGBW (אדום, ירוק, כחול, לבן ארבעה-תאורה אחורית), אשר משפרת עוד יותר את ביצועי הצבע ויעילות האנרגיה על ידי ערבוב אור לבן וכחול.
בקרת כונן: ויסות מתח ואסטרטגיית רענון
ההפעלה של תצוגת טקסט לבן ברקע כחול דורשת שליטה מדויקת בזווית הסיבוב של מולקולות גביש נוזלי ובהירות התאורה האחורית, עם פרמטרי ליבה הכוללים:
מתח לוגי: בדרך כלל 4.5-5.5 וולט, עם ערך טיפוסי של 5.0 וולט. המתח הגבוה המבוא (VIH) צריך להיות גדול או שווה ל-2.4 וולט, והמתח הנמוך (VIL) צריך להיות קטן או שווה ל-0.4 וולט כדי להבטיח יציבות האות.
התאמת ניגודיות: על ידי התאמת המתח של פין V0 (מחובר לפוטנציומטר) כדי לשלוט בעובי של שכבת הגביש הנוזלי, ניתן להתאים את הפרש הבהירות בין התווים לרקע. לדוגמה, כאשר מתח V0 הוא 3.0 וולט, הניגודיות אופטימלית, ומתח מוגזם עלול לגרום לרוחות רפאים.
תדר רענון: קצב הפריימים צריך להיות גדול או שווה ל-128 הרץ כדי למנוע הבהוב. תצוגה דינמית (כגון גלילה דיגיטלית) דורשת שימוש בטכנולוגיית-שיתוף זמן של סריקה כדי להשיג תצוגת עוצמה נמוכה- על ידי החלפה מהירה של מספר שפופרות דיגיטליות.
בחירת IC Driver: בחר את IC מנהל ההתקן בהתאם לדרישות התצוגה. לדוגמה, הבקר HD44780 תומך ב-LCD עם תווים סטנדרטיים (כגון מודול 1602), שיכול להציג אותיות, מספרים וסמלים; מנהל ההתקן הגרפי של מטריצת הנקודות (כגון ST7920) תומך בגרפיקה מותאמת אישית ובתצוגה סינית, מה שהופך אותו למתאים לממשקי מכשירים מורכבים.
3, תרחישי יישום: ממכשירים תעשייתיים ועד מוצרי אלקטרוניקה
LCD עם טקסט לבן ברקע כחול נמצא בשימוש נרחב בתרחישים הבאים בשל הניגודיות הגבוהה וקריאות האור החזקה שלו:
מכשירי בקרה תעשייתיים: כמו מדי לחץ, בקרי טמפרטורה, מדי זרימה וכו'. עדיין ניתן לקרוא את תצוגת הרקע הכחול ותצוגת הטקסט הלבן בסביבות אור חזקות במפעל, וההבדל החזותי בין התווים הלבנים לרקע הכחול תואם את תקני העיצוב התעשייתי.
לוח מכשירים אלקטרוניים לרכב: לוחות מכשירים מסורתיים לרכב (כגון מדי מהירות ומדדי טכו) משתמשים לרוב בקוד שדה לבן ברקע כחול, בשילוב עם נורות אזהרה אדומות, כדי ליצור תצוגת מידע היררכית ברורה. כמה דגמים חדשים של רכבי אנרגיה ישלבו טקסט לבן רקע כחול עם מסך צבעוני TFT מלא- כדי לשפר את תחושת הטכנולוגיה.
מכשירי בית חכם: כגון מונים חכמים, בקרי טמפרטורה, מכשירי ניטור סביבתיים וכו'. הרקע הכחול ותצוגת הטקסט הלבן אינם מסנוורים בסביבות תאורה חלשה, והשילוב של תווים לבנים ורקע כחול תואם את האסתטיקה הביתית המודרנית.
מכשירים ניידים חיצוניים: כגון שולחנות טיפוס, מכשירי מדידה וכו'. ל-LCD עם דמות לבן ברקע כחול יש פחות אובדן ניגודיות באור שמש ישיר, והרפלקטיביות של תווים לבנים גבוהה מזו של שחור, מה שמשפר עוד יותר את הקריאה.
