(注:本文属『商品探索类』,与具体选购关系不大;动图较多,建议 Wifi 下观看)


前言

在上一篇《视觉『魔法』(上)》中,我们聊了『坟头长草』的『机械式』电视和『奄奄一息』的『CRT』电视。

接下来便是『如日中天』的『液晶』电视(LCD)和『行将就木』的『等离子』电视(PDP)。

液晶电视

电视系列:视觉『魔法』(下)-器物与我

一种液晶的形态,来源:How LCDs Work - How Stuff Works

液晶,并不是发光体,也不是滤光器,它的作用更像是台灯的『旋钮』,旋转它的方向,便可以改变像素的亮度。

与 CRT 和 等离子电视不同,液晶电视有独立的背光系统,通常位于屏幕背部单侧或两,过去常用 CCFL 灯管(冷阴极荧光灯管),现在一般为 LED 灯条。


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这个液晶显示器的『背光』位于底部,来源:TFT / LCD Monitor ,How it works - youtube.com


如果我们凑近观察液晶电视,就会看到密密麻麻的像素。

再放大去看,就会发现每个像素由三个『小单元』组成(注:『像素单元』或『子像素』)。

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液晶电视/显示器的『像素』和『子像素』,来源:wikipedia.com

把『小单元』拆开,就会发现它是一个多层结构。

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液晶像素由三个小单元组成,像素单元是个多层结构,来源:LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson

中间那个便是『液晶盒』。

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像素单元里的『液晶盒』,来源:LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson

液晶在两块偏光板(或称偏振片)之间,两块偏光板放置的方向呈 90 度交叉。

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两块偏光板的放置方向垂直,来源:Sharp LCD Technology - MrAquosled

未通电时,液晶也随两端的偏光板扭个 90 度:

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不通电时,像素单元里的液晶扭曲 90 度,来源:How LCD works - David Rodriguez

通电时,液晶平行排列。

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像素单元通电,液晶平行排列,来源:How LCD works - David Rodriguez

它是怎么发光的呢?

我们前面已经说过了,液晶本身不发光,光线来自电视的背光系统。

接通电源,背光亮起,光线先由『导光系统』分配均匀,再穿过『偏光板』。

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光线穿过偏光板,来源:How LCD works - David Rodriguez


『偏光板』和『偏光太阳镜』的原理类似,光线经过它之后,只剩下一个方向。


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光线被转换为一个方向的『偏振光』,来源:How LCD works - David Rodriguez

光线经偏光板转换之后,进入液晶。

如果此时没通电,光线会随着液晶扭个 90 度。

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光线方向被液晶改变,扭转 90 度,来源:How LCD works - David Rodriguez

如果此时通电了,液晶变为平行排列,光线径直穿过去。

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光线径直穿过液晶,来源:How LCD works - David Rodriguez

光线从液晶出来之后,还要过一块偏光板。

由于两块偏光板的放置方向垂直,所以根据通电与否会出现两种状况:

一,液晶单元没通电,光线方向转 90 度,刚好可以穿过第二块偏光板,像素单元点亮。

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光线穿过第二块偏光板,像素点亮,来源:How LCD works - David Rodriguez

二,液晶单元通电,光线方向不被液晶改变,但被第二块偏光板阻挡,像素单元不亮。

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光线被第二块偏光板挡住,像素不亮,来源:How LCD works - David Rodriguez

在亮和不亮之间,还有很大的操作空间,施加的电压值不同,液晶扭转的角度就不同,亮度便不一样。

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像素的亮度变化,来源:LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson

光有了,怎么改变颜色呢?

在像素单元前面分别放上红绿蓝三基色的滤光片(或称滤色膜)即可。

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在像素前面放上滤光片,来源:How LCD works - David Rodriguez

于是只要控制『像素单元』的电压值,便可以改变液晶的扭转方向,进而改变像素单元的光线强度和组合,最终改变整个像素的颜色。

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『像素单元』亮度的组合,让『像素』呈现出多种色彩,来源:LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson

成千上万像素组合起来,成为电视屏幕/显示器。

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成千上万像素组合起来,成为电视屏幕/显示器,来源:How LCD works - David Rodriguez

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成千上万像素组合起来,成为电视屏幕/显示器,来源:How LCD works - David Rodriguez

像素的组合随着信号快速变化,便可以呈现完整的动态图像。

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像素的组合随着信号变化,便可以呈现完整的动态图像,来源:LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson


等离子电视

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等离子的内部结构图,三个『像素单元』组成一个像素,来源:How Plasma Displays Work - How Stuff Works

虽然在民用消费市场,等离子电视两只脚都跨进了棺材,但我们还是得聊一下。

老规矩,我们先放大来看:

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等离子电视的屏幕同样分布着密密麻麻的像素,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

等离子的像素同样由三个小单元组成,有时被叫做『等离子管』,里面封装『惰性气体』,上下都有电极。

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等离子的像素同样由三个小单元组成,有时被叫做『等离子管』,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

『等离子管』通电,电极射出电子,内部气体放电发出『紫外线』。

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『等离子管』通过『气体放电』发出紫外线,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

有没有感觉有点像荧光灯?

没错,等离子管的发光原理和荧光灯类似,可视为微型的荧光灯。

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『等离子管』通过『气体放电』发出紫外线,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

两者都是利用气体放电发出紫外线,然后经荧光粉转换为可见光。

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『等离子管』的内部结构,蓝色部分为荧光粉,来源:How Plasma Displays Work -How Stuff Works

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『等离子管』发光示意图,来源:How Plasma Displays Work -How Stuff Works

每个『等离子管』发出一种颜色的光线,三种颜色的『等离子管』组成一个像素,最后用电极控制像素的亮度和组合,以此实现多种色彩。

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『等离子管』颜色和亮度的组合,让『像素』整体呈现出多种色彩,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

电视系列:视觉『魔法』(下)-器物与我

成千上万个像素,组成等离子电视的屏幕,来源:Plasma TV  - Discovery Channel

最后

绝大部分电视和显示器,都像是在玩『拼图』游戏,先用三个基色(红绿蓝)的『像素单元』拼出各色『像素』,再用不同颜色的『像素』拼出完整的图。

CRT 电视的『像素单元』依靠『电子束』撞击荧光粉发出红绿蓝光。

等离子电视的『像素单元』依靠『气体放电』发出紫外线,经荧光粉转换为红绿蓝光。

它俩有时被称为『发光型』或『主动发光型』。

液晶电视的光源独立于其他组件,『像素单元』的光线来自『背光系统』,经液晶调节亮度,再由『滤光片』转换为红绿蓝光。

所以液晶有时被称为『非发光型』或『非主动动发光型』。

主要信息来源

wikipedia.com

Plasma TV - explainthatstuff

How LCDs Work - How Stuff Works

How Plasma Displays Work -How Stuff Works

图解电气大百科 - 曾根悟

发光材料与显示技术 - 徐叙瑢

平板显示技术 - 应根裕、胡文波、邱勇等

以下是 Youtube 视频:

Presentation Program for CRT, LCD/TFT, Plasma Displays - Lumpiluk

LCD Technology: How You're Seeing this Video - In One Lesson

How LCD works - David Rodriguez

Sharp LCD Technology - MrAquosled

Plasma TV  - Discovery Channel