电视的前世和今生。
评审专家:朱光师,生物学硕士,北京科普协会会员。
很多70、80后的童年记忆中都应该有一台黑白电视机。
70年代和80年代,电视真是稀有之物。在那个娱乐设施不足的时代,一台电视足以让全村的儿童老人都拿着小板凳去看。
那么,这个引人注目的大家伙是如何给我们展示多彩的画面的呢?
01显像管电视
显像管电视、图片来源搜狐
电视大致分为三种:显像管电视、液晶显示器(LCD)电视和组织光发射显示器(OLED)电视。
80后回忆中存在的电视大部分属于显像管电视。
显像管电视是美国人法罗法恩斯沃斯于1927年发明的。一开始电视显示屏上的画面都是黑白的。1941年,彩色电视系统发明者贝尔德成功地传输了彩色影像,为彩色电视奠定了基础。
1958年9月2日,我国第一台电视制造成功,播出黑白电视,建立了相应的电视工业。1973年,北京电视台开始试播彩色电视节目。
佩罗法恩斯沃斯和他的电视、照片来源网络
显像管电视的核心原件是显像管,显像管使用电子枪发射高速电子,通过垂直和水平方向的偏转线圈(电磁铁)控制高速电子的偏转角度,最后高速电子撞击屏幕上的鳞片物质产生光点。
通过电压调节电子束的功率,可以在屏幕上形成亮度不同的光点,构成各种文字和图案。
SMPTE颜色检测图表,图片来源维基百科
在彩色显像管屏幕上,每个像素点由红、绿、蓝三种磷光物质按照一定的规律组合而成。
用三个电子束分别激活这三种磷光物质,用强度不同的电子束调节三种颜色的明暗程度,就可以得到不同的颜色。(黑色是例外。因为其他颜色的光不混合,不发光的区域和发光的区域形成强烈的明暗对比,呈现黑色。)
显像管结构,图片来源《五种不同类型电视机成像原理简介》海永平-九容高中
彩色显像管,图片来源《五种不同类型电视机成像原理简介》海永平-九容高中
02液晶电视
显像管电视是利用阴极射线管形象化的,缺点是体积大,耗电量高。为了解决这些问题,液晶电视应运而生。
1969年,詹姆斯弗格森发现液晶的旋转方向场效应。1971年,ILIXCO生产了第一款基于此功能的液晶显示器。
液晶显示器,图片来源维基百科
液晶电视面板通常由背光、正负极电路、偏光板和彩色过滤器组成。
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液晶原理示意图,图片来源哔哩哔哩-硬件茶谈
最底层的背光层只有一个作用,就是发射白光,白光如果直接射穿具有颜色的彩色滤光层之后,就可以变成对应颜色的光线。
背光层作用,图片来源哔哩哔哩-硬件茶谈
当我们给液晶两边的正负极电路通电,形成回路,这个电压就会驱使液晶层发生偏转,此时液晶层就会像百叶窗一样挡住一部分光线。
这样,我们就可以通过控制电压的大小,来调整液晶偏转的角度,进而控制通过的白光的量。三个不同比例的色光,又和调色一样,形成我们所看见的五颜六色的图案。
这便是液晶电视的原理。
液晶偏转示意图,图片来源哔哩哔哩-硬件茶谈
03 OLED电视
液晶电视至今依然存在于我们家中,但由于它采用的是背光层发光,这就意味着我们不能得到完美的黑色(液晶对白光的阻挡无法达到100%)。
那如果每一个像素都是自发光的呢?那我们就不需要背光层,不需要滤光片,面板便可以做得非常薄了。这就是OLED电视。
OLED电视原理非常简单,它也是由红绿蓝三个子像素组成,每个像素点可以理解为一个可以独立控制的彩色小灯泡。
但是没有液晶层和背光层,这是因为它本身就是一种特殊设计的自发光二极管,通电就会亮,电压大小不同,亮度就不同。
OLED原理图,图片来源哔哩哔哩-硬件茶谈
正是因为没有了液晶层和背光层, OLED屏幕可以做得非常薄,甚至可以做成充满未来科技感的透明显示器!
小米透明电视,图片来源小米宣传图片
小贴士:任何颜色都可以由红、绿、蓝调成,人类很早便发明了红色发光二极管和绿色发光二极管,但直到1993年,高亮度的蓝色发光二极管才问世。
有人说,电视是20世纪最伟大的发明。这种判断可能言过其实,但有一点毋庸置疑,那就是自从电视机出现之后,它便深刻地改变着我们的生活,直到今日。
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