1, Nguyên lý kỹ thuật: Đặc tính quang học LCD và điều khiển phân cực
Nguyên lý hiển thị của LCD dựa trên sự tương tác giữa tính chất quang học của các phân tử tinh thể lỏng và ánh sáng phân cực. Các phân tử tinh thể lỏng là những chất trung gian giữa chất lỏng và chất rắn và hướng trục dài của chúng có thể quay dưới tác dụng của điện trường. Khi ánh sáng đi qua hai tấm phân cực (bản phân cực và bản phân tích), nếu các phân tử tinh thể lỏng không chịu tác dụng của điện trường thì ánh sáng không thể đi qua bản phân tích và màn hình xuất hiện tối; Khi điện trường làm quay các phân tử tinh thể lỏng, hướng phân cực của ánh sáng thay đổi và màn hình xuất hiện sáng qua bộ phân cực. Bằng cách kiểm soát góc quay của các phân tử tinh thể lỏng, có thể đạt được khả năng kiểm soát độ sáng của pixel, sau đó có thể kết hợp thành các ký tự hoặc đồ họa.
Chìa khóa để hiển thị nền xanh và văn bản màu trắng nằm ở chế độ "Hiển thị âm bản" của màn hình LCD. Ở chế độ hiển thị âm bản, màu nền của màn hình LCD tối (chẳng hạn như màu xanh) và các ký tự có màu sáng (chẳng hạn như màu trắng). Nguyên tắc là:
Lựa chọn đèn nền: Sử dụng đèn nền màu trắng (chẳng hạn như đèn LED). Sau khi ánh sáng đi qua lớp tinh thể lỏng, những phần không bị chặn bởi các phân tử tinh thể lỏng sẽ xuất hiện màu trắng (ký tự) và những phần bị chặn sẽ xuất hiện màu của đèn nền sau khi đi qua bản phân cực (nền xanh).
Bộ phân cực và vật liệu tinh thể lỏng: Bằng cách chọn các bộ phân cực có bước sóng cụ thể (chẳng hạn như bộ phân cực xanh) và vật liệu tinh thể lỏng (chẳng hạn như tinh thể lỏng loại STN), có thể tối ưu hóa độ bão hòa của nền xanh và độ sáng của ký tự.
Điều chỉnh độ tương phản: Bằng cách điều chỉnh điện áp điều khiển hoặc độ dày lớp LCD, có thể kiểm soát độ chênh lệch độ sáng giữa ký tự và nền để đảm bảo khả năng đọc rõ ràng ngay cả trong môi trường ánh sáng mạnh.
2, Phương pháp thực hiện: Lựa chọn phần cứng và điều khiển trình điều khiển
Lựa chọn phần cứng: Loại LCD và thiết kế đèn nền
Để hiển thị nền xanh và văn bản màu trắng trên màn hình LCD của thiết bị, cần phải chọn các khía cạnh phần cứng sau:
Loại LCD: Ưu tiên sử dụng LCD STN (Super Twisted Nematic) hoặc HTN (High Twisted Nematic). Loại tinh thể lỏng này có góc xoắn cao (thường là 210 độ -270 độ), có thể đạt được độ tương phản cao hơn và góc nhìn rộng hơn nên phù hợp với chế độ hiển thị âm bản. Ví dụ, màn hình LCD loại STN có thể đạt được tỷ lệ tương phản trên 5:1 và thời gian phản hồi trong khoảng 250-350 mili giây ở chế độ hiển thị văn bản màu trắng nền xanh, đáp ứng yêu cầu hiển thị động của các thiết bị.
Thiết kế đèn nền: Sử dụng đèn nền LED màu trắng, ánh sáng được phân bổ đều thông qua tấm dẫn sáng hoặc màng khuếch tán để đảm bảo độ sáng đồng đều của các ký tự. Độ sáng của đèn nền cần được điều chỉnh theo tình huống sử dụng, ví dụ: các thiết bị ngoài trời cần hỗ trợ độ sáng trên 1000 nits để chống nhiễu ánh sáng mạnh.
Phim và bộ lọc phân cực: Dán phim phân cực màu xanh lam lên cả hai mặt của lớp tinh thể lỏng hoặc lọc ánh sáng nền qua bộ lọc màu xanh lam để tạo thành nền màu xanh lam. Một số giải pháp-cao cấp áp dụng công nghệ RGBW (đèn nền bốn{2} màu đỏ, lục, lam, trắng), giúp nâng cao hơn nữa hiệu suất màu sắc và hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách trộn ánh sáng trắng và xanh lam.
Điều khiển truyền động: chiến lược điều chỉnh và làm mới điện áp
Việc điều khiển hiển thị văn bản nền trắng xanh đòi hỏi phải kiểm soát chính xác góc quay của các phân tử tinh thể lỏng và độ sáng của đèn nền, với các thông số cốt lõi bao gồm:
Điện áp logic: thường là 4,5-5,5 volt, với giá trị điển hình là 5,0 volt. Điện áp cao đầu vào (VIH) phải lớn hơn hoặc bằng 2,4 volt và điện áp thấp (VIL) phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,4 volt để đảm bảo độ ổn định tín hiệu.
Điều chỉnh độ tương phản: Bằng cách điều chỉnh điện áp của chân V0 (kết nối với chiết áp) để kiểm soát độ dày của lớp tinh thể lỏng, có thể điều chỉnh độ chênh lệch độ sáng giữa ký tự và nền. Ví dụ: khi điện áp V0 là 3,0 volt, độ tương phản là tối ưu và điện áp quá cao có thể gây ra hiện tượng bóng ma.
Tần số làm mới: Tốc độ khung hình phải Lớn hơn hoặc bằng 128 Hz để tránh hiện tượng nhấp nháy. Màn hình động (chẳng hạn như cuộn kỹ thuật số) yêu cầu sử dụng công nghệ quét chia sẻ thời gian-để đạt được màn hình tiêu thụ điện năng thấp-bằng cách chuyển đổi nhanh nhiều đèn kỹ thuật số.
Lựa chọn IC điều khiển: Chọn IC điều khiển theo yêu cầu hiển thị. Ví dụ: bộ điều khiển HD44780 hỗ trợ màn hình LCD ký tự tiêu chuẩn (chẳng hạn như mô-đun 1602), có thể hiển thị các chữ cái, số và ký hiệu; IC điều khiển ma trận điểm đồ họa (chẳng hạn như ST7920) hỗ trợ đồ họa tùy chỉnh và màn hình tiếng Trung, giúp nó phù hợp với các giao diện thiết bị phức tạp.
3, Kịch bản ứng dụng: Từ thiết bị công nghiệp đến điện tử tiêu dùng
Màn hình LCD văn bản màu trắng nền xanh được sử dụng rộng rãi trong các trường hợp sau do độ tương phản cao và khả năng đọc dưới ánh sáng mạnh:
Dụng cụ điều khiển công nghiệp: như đồng hồ đo áp suất, bộ điều khiển nhiệt độ, đồng hồ đo lưu lượng, v.v. Màn hình nền xanh và chữ trắng vẫn có thể đọc rõ trong môi trường ánh sáng mạnh trong nhà máy và sự khác biệt trực quan giữa ký tự trắng và nền xanh tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế công nghiệp.
Bảng đồng hồ điện tử ô tô: Bảng đồng hồ ô tô truyền thống (như đồng hồ tốc độ và máy đo tốc độ) thường sử dụng màn hình LCD mã trường nền trắng xanh, kết hợp với đèn cảnh báo màu đỏ, để tạo thành màn hình hiển thị thông tin phân cấp rõ ràng. Một số mẫu xe năng lượng mới sẽ kết hợp văn bản màu trắng nền xanh với màn hình đủ màu-TFT để nâng cao cảm giác về công nghệ.
Các thiết bị nhà thông minh: như đồng hồ thông minh, bộ điều khiển nhiệt độ, thiết bị giám sát môi trường, v.v. Màn hình nền xanh và chữ trắng không chói trong môi trường ánh sáng yếu và sự kết hợp giữa các ký tự trắng và nền xanh phù hợp với thẩm mỹ ngôi nhà hiện đại.
Các thiết bị di động ngoài trời: chẳng hạn như bàn leo núi, dụng cụ khảo sát, v.v. Màn hình LCD ký tự màu trắng nền xanh ít bị mất độ tương phản dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp và độ phản chiếu của các ký tự màu trắng cao hơn so với màu đen, giúp nâng cao hơn nữa khả năng đọc.
