1900年，英國(guó)人康斯坦丁·帕斯基在為國(guó)際電聯(lián)會(huì)議起草的報(bào)告中首次正式使用“Television”一詞。
1925年，貝爾德在英國(guó)首次成功裝配出電視機(jī)。
1949年，美國(guó)研制出世界上首只三槍三束彩色顯像管。
1958年，中國(guó)第一臺(tái)電視機(jī)在天津無(wú)線(xiàn)電廠(chǎng)試制成功，同年，中國(guó)電視廣播中心首次在北京試播電視節(jié)目。
作為我們生活中幾乎最不可或缺的家用電器，電視的歷史已近百年。從《紅樓夢(mèng)》、《西游記》，到《快樂(lè)大本營(yíng)》、《中國(guó)好聲音》，可以說(shuō)電視伴隨了一代人的成長(zhǎng)，說(shuō)到這里，大家有沒(méi)有想過(guò)，電視中的圖像，到底是如何被顯示出來(lái)的呢？
今天的IT之家學(xué)院，文軒就和大家聊聊電視屏幕顯像的基本原理。
顯像管電視的顯像原理
一提到顯像管電視，可能大家的腦海里總會(huì)浮現(xiàn)出“笨重”、“古董”、“靜電”這樣的詞匯，事實(shí)上，顯像管電視并不像我們印象中那樣古老，遙想十年以前（就是首款iPhone發(fā)布的那一年），顯像管電視的保有率還十分可觀(guān)，時(shí)至今日，這種電視也沒(méi)有完全退出市場(chǎng)。
要說(shuō)顯像管電視最讓人印象深刻的特點(diǎn)是什么，那恐怕非“大”字不可了。這里的大并不是指它的屏幕大（當(dāng)然了，大屏的顯像管電視也非常常見(jiàn)），而是指它的體積很大，這種電視的背后永遠(yuǎn)都鼓著一個(gè)“大大的包”，這個(gè)“包”里裝的到底是什么啊？
記得小時(shí)候，小編問(wèn)過(guò)家里的大人，電視的后背鼓溜溜的，里面裝的到底是什么啊？大人說(shuō)，你看到電視里的孫悟空了么？他就被裝在這里面。
那幾年，小編一直以為打破電視背后的那個(gè)大包，就能在里面看到微縮版的孫悟空，當(dāng)然了，如果家里的大人現(xiàn)在跟我這么解釋?zhuān)铱隙ú粫?huì)相信了。
要解釋顯像管電視的體積為什么這么大這個(gè)問(wèn)題，還要從它里面顯像管的結(jié)構(gòu)講起。
小編畫(huà)了一張草圖，大概描述了顯像管的結(jié)構(gòu)：
它的核心元器件已經(jīng)在圖中標(biāo)示出來(lái)了，分別是陰極、聚焦線(xiàn)圈、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈真空管和熒光粉。
當(dāng)電信號(hào)輸入到電視的顯像管中時(shí)，它會(huì)由顯像管一端（就是比較尖的那端）的陰極（電子槍的一部分）轉(zhuǎn)換為電子束，并傳輸?shù)骄劢咕�(xiàn)圈，聚焦線(xiàn)圈則對(duì)電子束有聚集作用，如果此時(shí)這束電子束直接投射到熒光屏上，那你將在電視屏幕的中心看到一個(gè)圓圓的白點(diǎn)，這可不是我們想要的效果。
要讓電視屏幕顯示正常的畫(huà)面，我們還需要一個(gè)叫做“偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈”的元器件，它的作用是通過(guò)磁場(chǎng)將那束圓圓細(xì)細(xì)的電子束變成一條一條的，這一條條的電子束會(huì)在電視的熒光屏上做掃描，負(fù)責(zé)水平掃描的那組線(xiàn)圈被稱(chēng)作“行偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈”，負(fù)責(zé)垂直掃描的那組線(xiàn)圈被稱(chēng)作“場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈”，在行偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的共同作用下，那束圓圓細(xì)細(xì)的電子束就會(huì)變成一個(gè)矩形光柵。
什么是掃描呢？這是電視機(jī)刷新畫(huà)面的一種方式，小編這里又畫(huà)了一個(gè)示意圖，大家大概感受一下：
電視屏幕上的畫(huà)面，實(shí)際上是由一條又一條的掃描線(xiàn)構(gòu)成的，中國(guó)的電視制式是PAL-D，這種制式下，每幅圖像的掃描線(xiàn)數(shù)量為625條。
圖像的掃描展現(xiàn)又分為逐行掃描和隔行掃描兩種，所謂的逐行掃描，指的是一次掃描即覆蓋所有的行數(shù)，而隔行掃描則是先掃描偶數(shù)行，緊接著再掃描奇數(shù)行，從而形成一整幅圖像，由于掃描的速度很快，所以人眼幾乎感受不到掃描的過(guò)程。這兩種掃描方式各有優(yōu)點(diǎn)，又各有弊端，逐行掃描的優(yōu)點(diǎn)是閃爍較輕，缺點(diǎn)則是對(duì)信號(hào)帶寬的要求較高，隔行掃描的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省帶寬，缺點(diǎn)則是閃爍相對(duì)比較明顯。
中國(guó)的PAL-D電視制式采用的是隔行掃描，我國(guó)的市電頻率是50Hz，故每秒可以?huà)呙?0場(chǎng)，而又由于是隔行掃描，掃描兩次才能形成一幅完整的畫(huà)面，所以此時(shí)的幀率就是25幀/秒，這也是我國(guó)電視信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)幀率。
我們?cè)賹⒛抗庖苹亟?jīng)由電子槍發(fā)射出的電子束上來(lái)。前文我們已經(jīng)說(shuō)到，電子束經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的處理，已經(jīng)變成了一條又一條的，那這一條又一條的電子束打到玻璃上，怎么就變成了各式各樣的圖像了呢？
這些電子束打在透明的玻璃上肯定是無(wú)法顯像的，知道顯像管電視的屏幕為什么叫“熒光屏”嗎？因?yàn)檫@個(gè)屏幕上被涂上了一層熒光粉。
熒光粉是由特殊的化學(xué)物質(zhì)組成的，當(dāng)電子束打到這層熒光粉上時(shí)，它們就會(huì)發(fā)出各種不同的光，電視畫(huà)面就這樣形成了。
顯像管電視有黑白電視和彩色電視之分，黑白電視的電子槍相對(duì)比較簡(jiǎn)單，熒光粉也只能對(duì)圖像的亮度部分進(jìn)行還原，而彩色電視的電子槍就比較復(fù)雜了，它里面射出的電子束可以包含色彩信息，它的熒光粉可發(fā)出的光的顏色則有藍(lán)白、灰白和黃白等幾種。
記得小時(shí)候家里的電視，看時(shí)間長(zhǎng)了，摸一摸它的屏幕，可以感到靜電，知道顯像管的顯像原理之后，終于知道這是怎么回事了，這塊屏幕一直在接受電子束的轟擊，產(chǎn)生靜電再正常不過(guò)了。
隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，電視也終于成功地減肥了。現(xiàn)在在商場(chǎng)看到的電視，大多是薄薄的平板電視，平板電視又分為很多種，比如等離子電視、LCD電視、OLED電視等等，今天，我們挑出TFT-LCD和OLED這兩位選手和大家討論。
可以看到，一塊TFT屏幕的組成元素大概是這么幾樣：背光板、偏光片、薄膜晶體板、彩色濾光片和透明基板。
背光板的作用是發(fā)出白色的光，這些光經(jīng)過(guò)偏光片的散射后，將來(lái)到由薄膜晶體板和彩色率偏光片夾著的液晶面前。
可以看到，當(dāng)液晶的兩端不施加電壓時(shí)，它們的分子是與光線(xiàn)傳播的方向垂直排列的，這樣，光線(xiàn)就無(wú)法穿透液晶層，而當(dāng)液晶的兩端施加電壓時(shí)，它們的分子是與方向傳播的方向水平排列的，這樣，光線(xiàn)就可以穿透液晶層，如下圖所示：
在一塊液晶屏幕中，液晶分子與光線(xiàn)傳播方向間的夾角不同，透光的光的量不同，最終傳到我們眼睛里的光線(xiàn)的明暗就不同。
如果把液晶分子比喻成百葉窗的葉片，那么液晶層下方的薄膜晶體板則是每個(gè)百葉窗葉片的開(kāi)關(guān)。光線(xiàn)透過(guò)液晶層的多少，全由薄膜晶體板來(lái)控制。
當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)液晶層后，畫(huà)面的明暗已經(jīng)成型，不過(guò)我們還需要給它加點(diǎn)色彩，這時(shí)，我們?cè)谇懊娼o它攔一個(gè)彩色濾光片，當(dāng)帶有明暗信息的畫(huà)面通過(guò)這些彩色濾光片，我們就可以得到有色彩的畫(huà)面了。
經(jīng)由彩色濾光片傳出的光會(huì)再次經(jīng)過(guò)偏光片的散射，最后，帶有明暗信息和色彩信息的經(jīng)過(guò)散射的光傳到我們的眼睛里，我們就可以看到有明暗、有顏色的電視畫(huà)面了。
和TFT-LCD這種自帶光源的顯示技術(shù)不同，OLED的每個(gè)顯示單元可以自行發(fā)光，因此，在顯示黑色時(shí)，它的像素點(diǎn)是完全關(guān)閉的，可以黑得更加深邃：
由于它的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)特征和LCD不同，光線(xiàn)無(wú)需通過(guò)偏光板進(jìn)行散射，因此相比于LCD，它可視角度更好。
小編畫(huà)了一張簡(jiǎn)單的OLED面板結(jié)構(gòu)示意圖，如下：
可以看到，OLED的組成元素大概有陰極、電子注入/傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、空穴注入/傳輸層、陽(yáng)極和透明基板。
有機(jī)發(fā)光層是一層具有半導(dǎo)體特性的透明薄膜，當(dāng)電子經(jīng)由陰極走向陽(yáng)極時(shí)，正極空穴會(huì)與陰極電荷在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生不同顏色和不同亮度的光。這些光通過(guò)透明基板，傳到我們的眼睛里，就是我們所看到的電視畫(huà)面。
由于藍(lán)色像素相對(duì)于紅色和綠色像素壽命較短，因此，OLED屏幕的次像素排量方式和LCD略有不同。
這里我們解釋一下什么是次像素，一個(gè)完整的像素，應(yīng)該可以顯示出所有不同的色彩，而要顯示出各式各樣的色彩，就需要紅、綠、藍(lán)這三種色光進(jìn)行不同劑量的配比，包含紅、綠、藍(lán)這三個(gè)顯示單元的像素，我們稱(chēng)之為單像素，而組成單像素的紅、綠、藍(lán)三個(gè)色光單元，我們稱(chēng)其為次像素。
LCD的次像素排列方式是標(biāo)準(zhǔn)的RGB排列，就像下圖這樣：
而OLED是像素自發(fā)光，相比于紅色和綠色，藍(lán)色次像素的壽命較短，因此，OLED需要將藍(lán)色次像素的數(shù)量盡可能的減少，同時(shí)增大藍(lán)色次像素的面積，為了平衡色光，紅色次像素的數(shù)量也隨之減少，并增大面積，由此，便形成了這種單像素間共享藍(lán)色次像素的RGB-Pentile的次像素排列方式：
這種次像素的排列方式，有著顯示不夠細(xì)膩和色彩不夠準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，當(dāng)然了，為了優(yōu)秀的畫(huà)面對(duì)比度和廣闊的可視角度，這種小缺點(diǎn)也是可以接受的，何況經(jīng)過(guò)這么多年的改進(jìn)，OLED偏色的顯示粗糙的問(wèn)題已經(jīng)基本上被攻克了。
遙想當(dāng)年，那些又薄又大的電視動(dòng)輒上萬(wàn)，而如今，我們只需花個(gè)千把塊錢(qián)就能買(mǎi)到入門(mén)級(jí)的液晶電視了，不得不感嘆科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步。
好的，這次的電視屏幕顯像原理就和大家討論到這里，更多實(shí)用教程、常識(shí)科普，敬請(qǐng)關(guān)注IT之家學(xué)院。