1 หลักการทางเทคนิค: ลักษณะแสง LCD และการควบคุมโพลาไรซ์
หลักการแสดงผลของ LCD ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางแสงของโมเลกุลคริสตัลเหลวและแสงโพลาไรซ์ โมเลกุลผลึกเหลวเป็นสารที่อยู่ตรงกลางระหว่างของเหลวและของแข็ง และทิศทางแกนยาวของพวกมันสามารถหมุนได้ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า เมื่อแสงผ่านแผ่นโพลาไรซ์สองแผ่น (โพลาไรเซอร์และเครื่องวิเคราะห์) หากโมเลกุลผลึกเหลวไม่ได้อยู่ภายใต้สนามไฟฟ้า แสงจะไม่สามารถผ่านเครื่องวิเคราะห์ได้และหน้าจอจะมืด เมื่อสนามไฟฟ้าหมุนโมเลกุลคริสตัลเหลว ทิศทางโพลาไรเซชันของแสงจะเปลี่ยนไป และหน้าจอจะสว่างผ่านโพลาไรเซอร์ ด้วยการควบคุมมุมการหมุนของโมเลกุลคริสตัลเหลว ทำให้สามารถควบคุมความสว่างของพิกเซลได้ ซึ่งสามารถรวมเป็นตัวอักษรหรือกราฟิกได้
กุญแจสำคัญในการใช้พื้นหลังสีน้ำเงินและข้อความสีขาวอยู่ในโหมด "Negative Display" ของ LCD ในโหมดการแสดงผลเนกาทีฟ สีพื้นหลังของหน้าจอ LCD จะมืด (เช่น สีฟ้า) และตัวอักษรจะสว่าง (เช่น สีขาว) หลักการคือ:
การเลือกแสงพื้นหลัง: ใช้แสงพื้นหลังสีขาว (เช่น LED) หลังจากที่แสงผ่านชั้นคริสตัลเหลว ชิ้นส่วนที่ไม่ถูกบล็อกโดยโมเลกุลคริสตัลเหลวจะปรากฏเป็นสีขาว (ตัวอักษร) และชิ้นส่วนที่ถูกบล็อกจะปรากฏเป็นสีของแสงพื้นหลังหลังจากผ่านโพลาไรเซอร์ (พื้นหลังสีน้ำเงิน)
โพลาไรเซอร์และวัสดุคริสตัลเหลว: โดยการเลือกโพลาไรเซอร์ที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (เช่น โพลาไรเซอร์สีน้ำเงิน) และวัสดุคริสตัลเหลว (เช่น ผลึกเหลวประเภท STN) ความอิ่มตัวของพื้นหลังสีน้ำเงินและความสว่างของตัวอักษรสามารถปรับให้เหมาะสมได้
การปรับคอนทราสต์: ด้วยการปรับแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนหรือความหนาของชั้น LCD ทำให้สามารถควบคุมความแตกต่างของความสว่างระหว่างตัวอักษรและพื้นหลังได้ เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถอ่านได้ชัดเจนแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้า
2 วิธีการนำไปใช้: การเลือกฮาร์ดแวร์และการควบคุมไดรเวอร์
การเลือกฮาร์ดแวร์: ประเภท LCD และการออกแบบแบ็คไลท์
เพื่อให้ได้พื้นหลังสีน้ำเงินและการแสดงข้อความสีขาวบนจอ LCD ของอุปกรณ์ จำเป็นต้องเลือกด้านฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:
ประเภท LCD: แนะนำให้ใช้จอ LCD STN (Super Twisted Nematic) หรือ HTN (High Twisted Nematic) คริสตัลเหลวประเภทนี้มีมุมบิดสูง (ปกติคือ 210 องศา -270 องศา) ซึ่งสามารถให้คอนทราสต์ที่สูงกว่าและมุมมองที่กว้างขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับโหมดการแสดงผลเชิงลบ ตัวอย่างเช่น LCD ประเภท STN สามารถบรรลุอัตราส่วนคอนทราสต์มากกว่า 5:1 และเวลาตอบสนองระหว่าง 250-350 มิลลิวินาทีในการแสดงข้อความสีขาวพื้นหลังสีน้ำเงิน ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการแสดงผลแบบไดนามิกของเครื่องมือ
การออกแบบแบ็คไลท์: การใช้แบ็คไลท์ LED สีขาว แสงจะกระจายอย่างสม่ำเสมอผ่านแผ่นนำแสงหรือฟิล์มกระจายแสงเพื่อให้แน่ใจว่าตัวละครมีความสว่างสม่ำเสมอ จำเป็นต้องปรับความสว่างของแบ็คไลท์ตามสถานการณ์การใช้งาน เช่น อุปกรณ์กลางแจ้งต้องรองรับความสว่างมากกว่า 1,000 นิต เพื่อต้านทานการรบกวนของแสงจ้า
ฟิล์มโพลาไรซ์และฟิลเตอร์: ติดฟิล์มโพลาไรซ์สีน้ำเงินบนทั้งสองด้านของชั้นคริสตัลเหลว หรือกรองแสงย้อนผ่านฟิลเตอร์สีน้ำเงินเพื่อสร้างพื้นหลังสีน้ำเงิน โซลูชันระดับสูง-บางโซลูชันนำเทคโนโลยี RGBW มาใช้ (ไฟแบ็คไลท์สีแดง เขียว น้ำเงิน ขาวสี่-) ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของสีและประสิทธิภาพการใช้พลังงานให้ดียิ่งขึ้นโดยการผสมแสงสีขาวและสีน้ำเงิน
การควบคุมไดรฟ์: การควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกลยุทธ์การรีเฟรช
การขับเคลื่อนการแสดงข้อความสีขาวบนพื้นหลังสีน้ำเงินจำเป็นต้องมีการควบคุมมุมการหมุนของโมเลกุลคริสตัลเหลวและความสว่างของแบ็คไลท์อย่างแม่นยำ โดยมีพารามิเตอร์หลักได้แก่:
แรงดันไฟฟ้าลอจิก: ปกติ 4.5-5.5 โวลต์ โดยมีค่าปกติ 5.0 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าสูงอินพุต (VIH) ควรมากกว่าหรือเท่ากับ 2.4 โวลต์ และแรงดันไฟฟ้าต่ำ (VIL) ควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 โวลต์ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของสัญญาณ
การปรับคอนทราสต์: โดยการปรับแรงดันไฟฟ้าของพิน V0 (เชื่อมต่อกับโพเทนชิออมิเตอร์) เพื่อควบคุมความหนาของชั้นคริสตัลเหลว ทำให้สามารถปรับความแตกต่างของความสว่างระหว่างตัวละครและพื้นหลังได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อแรงดันไฟฟ้า V0 คือ 3.0 โวลต์ ความเปรียบต่างจะเหมาะสมที่สุด และแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดภาพซ้อนได้
ความถี่ในการรีเฟรช: อัตราเฟรมควรมากกว่าหรือเท่ากับ 128 Hz เพื่อหลีกเลี่ยงการกะพริบ การแสดงผลแบบไดนามิก (เช่น การเลื่อนแบบดิจิทัล) ต้องใช้เวลา-เทคโนโลยีการสแกนร่วมกันเพื่อให้ได้การแสดงผลที่ใช้พลังงานต่ำ- โดยการสลับหลอดดิจิทัลหลายหลอดอย่างรวดเร็ว
การเลือก IC ไดรเวอร์: เลือก IC ไดรเวอร์ตามความต้องการในการแสดงผล ตัวอย่างเช่น คอนโทรลเลอร์ HD44780 รองรับจอ LCD ตัวอักษรมาตรฐาน (เช่น โมดูล 1602) ซึ่งสามารถแสดงตัวอักษร ตัวเลข และสัญลักษณ์ได้ IC ไดรเวอร์ดอทเมทริกซ์กราฟิก (เช่น ST7920) รองรับกราฟิกแบบกำหนดเองและจอแสดงผลภาษาจีน ทำให้เหมาะสำหรับอินเทอร์เฟซอุปกรณ์ที่ซับซ้อน
3 สถานการณ์การใช้งาน: ตั้งแต่เครื่องมือทางอุตสาหกรรมไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
LCD ข้อความสีขาวพื้นหลังสีน้ำเงินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ต่อไปนี้ เนื่องจากมีคอนทราสต์สูงและสามารถอ่านค่าแสงได้ชัดเจน:
เครื่องมือควบคุมทางอุตสาหกรรม: เช่น เกจวัดความดัน ตัวควบคุมอุณหภูมิ มิเตอร์วัดการไหล ฯลฯ พื้นหลังสีน้ำเงินและการแสดงข้อความสีขาวยังคงสามารถอ่านได้อย่างชัดเจนในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้าในโรงงาน และความแตกต่างทางการมองเห็นระหว่างตัวอักษรสีขาวและพื้นหลังสีน้ำเงินเป็นไปตามมาตรฐานการออกแบบอุตสาหกรรม
แผงหน้าปัดอิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์: แผงหน้าปัดรถยนต์แบบดั้งเดิม (เช่น มาตรวัดความเร็วและมาตรวัดรอบ) มักใช้จอ LCD รหัสฟิลด์สีขาวพื้นหลังสีน้ำเงิน รวมกับไฟเตือนสีแดง เพื่อสร้างการแสดงข้อมูลแบบลำดับชั้นที่ชัดเจน รถยนต์พลังงานใหม่บางรุ่นจะรวมข้อความสีขาวบนพื้นหลังสีน้ำเงินเข้ากับหน้าจอสี TFT แบบเต็ม-เพื่อเพิ่มความรู้สึกของเทคโนโลยี
อุปกรณ์สมาร์ทโฮม: เช่น มิเตอร์อัจฉริยะ เครื่องควบคุมอุณหภูมิ อุปกรณ์ตรวจสอบสภาพแวดล้อม ฯลฯ พื้นหลังสีน้ำเงินและการแสดงข้อความสีขาวไม่ตื่นตาในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย และการผสมผสานระหว่างตัวอักษรสีขาวและพื้นหลังสีน้ำเงินสอดคล้องกับสุนทรียภาพของบ้านสมัยใหม่
อุปกรณ์พกพากลางแจ้ง: เช่น โต๊ะปีนเขา เครื่องมือสำรวจ ฯลฯ หน้าจอ LCD ตัวอักษรสีขาวพื้นหลังสีน้ำเงินมีการสูญเสียคอนทราสต์น้อยกว่าภายใต้แสงแดดโดยตรง และการสะท้อนแสงของตัวอักษรสีขาวจะสูงกว่าสีดำ ทำให้อ่านได้ง่ายขึ้น
