Tensões de polarização são geradas usando uma escada externa de resistores. Como a escada de resistores é conectada entre Vdd e Vss, ocorre um fluxo de corrente através desse circuito com uma intensidade que é inversamente proporcional à resistência total. Em outras palavras tanto maior a resistência, menor será a corrente que fluirá pela escada de resistência. Se usarmos resistores de 10k e Vdd for de 5 V, a escada vai drenar continuamente uma corrente de 166 uA. Essa intensidade pode ser muito para as aplicações alimentadas por bateria. Na figura 1 mostramos uma escada deste tipo usada com um PIC.
Como maximizar a resistência de um circuito deste tipo sem afetar a qualidade do display? Alguma análise básica de circuitos nos ajudará a determinar até quanto podemos aumentar os valores dos resistores na escada.
Consideramos então que um módulo LCD é basicamente um multiplexador analógico que alternadamente conecta as tensões LCD aos vários segmentos através dos pixéis do LCD. Os pixéis do LCD podem ser modelados como capacitores. Cada tomada da escada de resistores pode ser modelado como um circuito equivalente de Thevenin. A resistência Thevenin é 0 para VLCD3 e VLCD0, assim analisaremos os dois casos em que a resistência não é zero, VLCD1 e VLCD2. O circuito pode então ser simplificado conforme mostra a figura 2. RSW é a resistência da chave multiplexadora comum do segmento.
A tensão de Thevenin é igual a 2/3 Vdd e 1/3 Vdd, para os casos em que a resistência de Thevenin é diferente de zero. Assim, a resistência de Thevenin é igual à resistência paralela das partes de cima e de baixo da escada de resistores. A figura 3 mostra o que ocorre.
Como podemos ver, é possível modelar o drive de um único pixel como um circuito RC, onde as chaves de tensão vão de 0 V a VLCD2, por exemplo. Para microcontroladores PIC de LCD podemos estimar a resistência do segmento e os circuitos comuns de comutação como 4,7 k ohms e 0,4 k ohms respectivamente.
Podemos observar que o tempo para a tensão através do pixel mudar de 0 a VTH vai depender da capacitância do pixel e da resistência total, que corresponde à escada de resistências. A resistência de Thevenin forma a parte mais significante, conforme mostra a figura 4.
O passo de resposta de tensão através de um pixel é dado pela seguinte equação:
Manipulando a equação, podemos ver que vai demorar um tempo igual a 4 constantes de tempo para que a tensão no pixel alcance 98% da tensão de polarização. O gráfico da figura 5 mostra isso.
Agora é preciso estimar a capacitância. A capacitância é proporcional à área do pixel. Podemos medir esta área e estimar a capacitância conforme o mostrado. Obviamente, um display grande, como o relógio digital de parede, terá pixéis grandes e com isso capacitância maior. Os valores abaixo ajudam a fazer os cálculos.
É preciso que a constante de tempo seja muito menor do que o período da forma de onda do LCD, assim, o ciclo da forma de onda do LCD deve ser minimizado. Se temos RC igual a 100 us, então a resistência total pode ser calculada por:
A resistência dos circuitos comutadores dentro do módulo LCD é muito pequena quando comparada com esta resistência, assim a resistência de Thevenin da escada de resistores em VLC2 e VLC1 pode ser tratada como Rtotal. Podemos então calcular o valor de R que nos dê a resistência de Thevenin correta: 
Podemos agora calcular a corrente através da escada de resistores se usarmos resistores de 3,3 Mohms:
Use este processo para determinar o valor máximo dos resistores na sua escada de resistores e com isso será possível reduzir drasticamente o consumo de energia de sua aplicação LCD. Não se esqueça de observar o display nas condições em que ele vai operar (como temperatura, tensão e mesmo umidade) para assegurar que o contraste e a qualidade da imagem sejam boas.
