01なぜI2C液晶の表示でつまずくのか

結論から言うと、ArduinoのI2C液晶（LCD）で文字が表示されない原因は「I2Cアドレスの指定間違い」と「コントラスト未調整」の2つがほとんどです。I2C接続のLCDは配線がSDA・SCL・VCC・GNDのわずか4本で済む手軽さが魅力ですが、内部的にはPCF8574というI/Oエキスパンダを介して通信しているため、モジュールごとにI2Cアドレスが異なるという落とし穴があります。

この後の章では、I2C液晶の基本構造、表示の仕組み、パラレル接続との違い、そして実際に文字を表示するまでの手順を順番に解説していきます。

02I2C液晶（PCF8574・HD44780）の基礎知識

Arduinoでよく使われるキャラクター液晶（1602や2004など）の多くは、HD44780という制御ICと互換性のある表示モジュールです。本来このHD44780は8本以上のデータ線を含む10〜12本程度の配線が必要ですが、市販の「I2C液晶」は、その配線をI2C通信の2本（SDA・SCL）に変換するI2Cバックパック（変換基板）が背面に取り付けられています。

この変換を担っているのがPCF8574（またはPCF8574A）というI/Oエキスパンダです。販売元の製品ページでは、搭載されているコントローラICがPCF8574TかPCF8574ATかによってデフォルトのI2Cバスアドレスが0x27または0x3Fに分かれると説明されており、購入したモジュールによってどちらのアドレスになるかが変わります。

Arduino側でこのI2C液晶を制御するには、johnrickman氏が公開する「LiquidCrystal_I2C」ライブラリなど、I2C液晶向けに設計されたArduinoライブラリが広く使われています。標準の「LiquidCrystal」ライブラリと似た関数構成になっているため、パラレル接続LCDの経験がある人には特に扱いやすい設計です。

03表示の仕組みと技術的背景

ArduinoからI2C液晶に文字を表示する基本的なコードは次のようになります。ライブラリマネージャーで「LiquidCrystal I2C」を検索してインストールしておく必要があります。

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// 第1引数：I2Cアドレス（0x27または0x3Fが多い。要スキャン確認）
// 第2引数：横方向の文字数、第3引数：行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  lcd.init();       // LCDを初期化
  lcd.backlight();  // バックライトを点灯

  lcd.setCursor(0, 0);       // 1行目・0文字目にカーソル移動
  lcd.print("Hello, Arduino!");

  lcd.setCursor(0, 1);       // 2行目・0文字目にカーソル移動
  lcd.print("I2C LCD Ready");
}

void loop() {
  // 表示内容を更新したい場合は、ここでlcd.clear()の後に
  // setCursor()とprint()を呼び直す
}

ポイントは、SDA・SCLというたった2本の信号線の裏側で、実際にはPCF8574が8ビットのパラレル信号に変換してHD44780へ送っているという点です。通常8〜12本程度必要な配線を、I2Cバスによりわずか2本（SDA・SCL）と電源線に削減できる点がI2C液晶の最大のメリットとして解説されています。この仕組みにより、Arduino側の配線本数を大幅に減らしながら、複雑な液晶制御をライブラリ内部で吸収できます。

04比較：I2C接続／パラレル接続／SPI接続LCD

※「配線の手軽さ」「使用ピン数への影響」の一部は編集部見解によるものです。実際の配線数は使用するモジュールの仕様によって異なります。

結論として、配線の手軽さと情報量の多さから、初めての文字表示にはA（I2C接続）が最もおすすめです。デジタルピンをLCD以外の用途にも多く使いたい大規模プロジェクトでは、SDA・SCLの2本で済むI2C接続やSPI接続が有利になります。

05実践：5ステップで文字を表示する

06注意点・よくある誤解

07よくある質問