注：动图较多，建议 Wi-Fi 下观看。

电视，一种传输图像的装置。在不到一百年的时间里，机械式电视坟头长草，CRT 电视奄奄一息，等离子电视行将就木。现如今，液晶电视如日中天，OLED 电视蓄势待发。

咱们就按这个顺序聊聊它们究竟用了什么「魔法」，把图像从静止变为动态。（注：OLED 不在本文中介绍）

「拼图」游戏

从最初的机械式电视，到现在的电子式电视，各式各样显示图像的技术，都像是在玩「拼图」游戏。

像素便是「拼图」上的「方块」，与之不同的是，这个方块会产生「明暗」和「色彩」的变化。

「游戏」通常从屏幕的一角开始，比如左上，从左到右，从上到下。

一种 CRT 电视从从左到右，依次显示像素的方式，来源：见文末

黑白电视的像素点只有「明暗」或「亮度高低」的变化。

黑白电视上明暗不同的像素组成图像，来源：见文末

彩色电视的像素点则有「亮度」和「色彩」的变化。

一个像素点通常由三种颜色的「子像素」（或称像素单元）组成，改变每种颜色的亮度，就可以像混合颜料一样，让像素整体呈现出不同的颜色。

视觉残留

老一辈武术家「火云邪神」曾经说过：「天下武功，唯快不破」。

我们之所以注意不到像素变化的过程，就是因为它们的速度非常的快，而人眼又具有「视觉残留/暂留」（Persistence of vision）的特性。

「视觉残留」的经典实验，快速转动纸片，鸟看起来像在笼子里，来源：见文末

同一张图片，被分拆成多块，在对应的位置快速、连续的出现，人眼就自动把它们组合成一张完整的图片。

同一张图片，被分拆成多块，快速的闪现，人眼就自动把它们组合成一张完整的图片，来源：见文末

多种连续的静止图片快速出现，就变成动态的图像。

多张连续的图片快速切换，马看起来就像在奔跑，来源：见文末

各种电视之间的不同，主要就在于「还原图像」的方式和原理。

机械式电视

机械式电视的一端，来源：见文末

最初的电视大多是机械式电视，源自一种叫做「尼普科夫圆盘」（Nipkow Disc）的装置。

盯着这个圆盘，难免会心生疑惑：就这几个小孔，怎么看到完整的图像？

缓慢旋转的带孔圆盘，来源：见文末

想一想，圆盘快速转起来会怎样？

快速旋转的带孔圆盘，来源：见文末

由于人眼「视觉残留」的特性，圆盘只要转得足够快，我们的眼睛就会把上面的圆孔看成一条线。

圆盘快速转动，每个圆孔形成一条线，来源：见文末

圆孔在不同时间的位置就是排成一线的多个像素，圆孔呈螺旋状分布，线上下排列，组合起来便是一幅完整的图像。

多条「线」组成完整的图像，来源：见文末

可见：

• 圆盘转得越快，像素就越多。

• 圆盘上孔越多，线数就越多，图像就越清晰。

我们来看一遍机械式电视扫描、传输、显示图像的完整过程：

扫描图像，转换成电信号，来源：见文末

传输电信号，来源：见文末

转换电信号，显示图像，来源：见文末

受限于原理，机械式电视始终不成气候，虽然人们努力研发出彩色的机械式电视，但还是惨遭 CRT 灭门。

CRT 电视

CRT 电视显示图像的模拟图，来源：见文末

CRT 指阴极射线管（Cathode ray tube），俗称的「大屁股」的电视和显示器。

CRT 电视的一个像素点由一组三基色的荧光体组成，一般是红绿蓝荧光粉。

在布满荧光体的屏幕后面，是核心部件「阴极射线管」。

早期的阴极射线管，来源：见文末

CRT 里面有一种发射「电子束」的装置，俗称「电子枪」，其发射电子束撞击荧光体，荧光体再发出对应颜色的光线。

黑白 CRT 只有一把枪，彩色电视 CRT 有三把枪，分别对应像素点里面的红绿蓝荧光体。

三把电子枪发射电子束，穿过「透镜」和「荫罩」，分别撞击同一像素点里的红、绿、蓝荧光体。

电子枪发射的电子束越强，其撞击的荧光体发出的光线亮度就越高。

一个像素点整体的颜色，由红绿蓝混合而成，三者比例不同，产生的色彩就不同。

再用磁场改变电子束的方向，从左做右、从上到下撞击荧光体。（方向或相反）

各个像素点依次高速变化，人眼看到的便是完整图像。

一个又一个像素组成图像的一条线，一条又一条线组成完整的图像。
这一过程高速进行，图像快速切换，从静止变为动态，这便是视觉「魔法」的奥义。

液晶电视

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，通常位于屏幕背部侧边，过去常用 CCFL 灯管（冷阴极荧光灯管），现在一般为 LED 灯条。

这个液晶显示器的「背光」位于下侧，来源：见文末

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「子像素」组成。

把「子像素」拆开，就会发现它是一个多层结构。

液晶像素由三个子像素组成，子像素是个多层结构，来源：见文末

中间那个便是「液晶盒」。

子像素里的「液晶盒」，来源：见文末

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。

未通电时，液晶随两端的偏光板扭个 90 度。

通电时，液晶平行排列。

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」。

「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。

光线经第一块偏光板转换之后，进入液晶。

• 如果此时没通电，光线会随着液晶扭个 90 度。

• 如果此时通电了，液晶变为平行排列，光线径直穿过去。

光线从液晶出来之后，还要经过第二块偏光板。

如上所述，两块偏光板放置的方向垂直，所以根据通电与否会出现两种状况：

• 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。

• 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。

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。

像素的亮度变化，来源：见文末

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。

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。

「像素单元」亮度的组合，让「像素」呈现出多种色彩，来源：见文末

成千上万像素组合起来，成为电视屏幕/显示器。

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。

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：见文末

等离子电视

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：

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。

「等离子管」通电，电极射出电子，内部气体放电发出「紫外线」。

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。

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。

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。

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「子像素」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「子像素」依靠「电子束」撞击荧光粉发出红绿蓝光。

• 等离子电视的「子像素」依靠「气体放电」发出紫外线，经荧光粉转换为红绿蓝光。

所以 CRT 和等离子电视有时被称为「发光型」或「主动发光型」。

• 液晶电视的光源独立于其他组件，「子像素」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。

所以液晶电视有时被称为「非发光型」或「非主动发光型」。

主要来源

Tele-Visionaries The People Behind the Invention of Television - R. C. Webb

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

动图来源视频