TWI643166B - Optical fiber with image compensation (1) - Google Patents

Abstract

一種可具影像彌補之光纖，係由複數光纖同向排列結合的一光學構件，該光學構件由一輸出端面、一輸入端面、一側鄰接面所構成；該輸出端面為該等光纖的一端截面集結而成，上述截面分別呈正圓或正多邊形的幾何圖形，該輸入端面為該等光纖的另一端截面集結而成，上述截面呈非正圓或非正多邊形，該側鄰接面與該等光纖同向延伸，藉由上述結構，能提供使用者無論從正面或側面觀看，畫面所呈現的圖像均能維持預定亮度。

Description

可具影像彌補之光纖(一)

本發明提供一種光纖，尤指一種可具影像彌補之光纖，透過輸出端面為正切且構成的複數光纖截面為正圓或正多邊形，輸入端面為斜切且相對應輸出端面的多邊形呈現非正圓或非正多邊形，以達到無論正面或側面視角觀賞圖像仍保持一定亮度。

圖13、圖14為習用光纖製造方式及第一實施例具體應用示意圖。圖13係先將一光學構件50由複數光纖501透過壓力進行壓縮後，接著如圖14透過裁切取得呈三角柱狀體的該光學構件50，該光學構件50具有一輸出端面51、一輸入端面52及一側鄰接面53；該側鄰接面53及該輸入端面52受擠壓力影響，使該輸入端面52受壓縮後內部之該等光纖501的開口截面縮小，該輸入端面52再以正切使其截面呈現密度不同的圓或多邊形的幾何圖形，該輸出端面51係以斜切的方式形成，使該等光纖501的開口截面呈斜切斷面。

圖15為尚未進行切割成三角形柱形態之該光學構件50的放大示意圖，該光學構件50的該側鄰接面53係受力推壓，該輸出端面51係以斜切的方式形成該光學構件50三角形態的最長邊長，使該輸出端面51構成的該等光纖501截面呈斜切，該輸入端面52係為正切的方式直切。

圖16為該光纖501的結構，由於該光纖501的出光端為斜切截面，因此光線從入出光端導出後，會偏折朝向斜切端口前進，因此使用者在F點光線明亮，在G點則呈現較暗的光線。

圖17揭露該等光學構件50呈左右對稱設置於二相互接合的顯示裝置60表面上方，該等光學構件50頂端相結合位置處為該等顯示裝置60接合位置正上方，當圖案從該等顯示裝置60透過該等光學構件50的折射能避免圖案產生斷層。當使用者從圖17中的H點觀看時，該等顯示裝置60所顯示的圖案亮度會維持且圖案能很好的呈現，然而從I點觀看時，該等顯示裝置60接合位置處顯示較暗，相較於從H點正面觀看，圖案呈現明顯的亮度差異，故圖案的表面較差。

圖18、圖19為另一種習用的一光學構件70實施例示意圖，該光學構件70係設置於複數顯示裝置80的相互接合位置處，由於該光學構件70兩側分別設有具有平行且呈直線的一端邊71，換言之其側邊沒有光纖導引，因此使用者在K點觀看時無法看到圖案的呈現。

圖20為揭露由複數第一光纖701及複數第二光纖702所構成的該光學構件70截面示意圖，該光學構件70的中段部設置一可用以支撐及黏合該等第一光纖701的樹脂支撐結構72，且該等第一光纖701形狀係與該樹脂支撐結構72的表面形狀近似，該等第二光纖702係遠離該樹脂支撐結構72；當使用者從J點觀看時，受到其中一該端邊71的影響，使其無法看到圖案的呈現。

圖21為其中一該第一光纖701的截面示意圖，該第一光纖701頂部開口一徑向長度D1大於該第一光纖701底部開口一徑向 長度D2。圖22係揭露其中一該第二光纖702的頂部開口徑向長度與底部開口徑向長度均相等。因此當該顯示裝置80折射出的影像時，上述影像通過該等第一光纖701時會放大，通過該等第二光纖702時則保持不變。

為了解決圖18該等端邊71所影響圖案的呈現問題，業者提出了如圖23所示的一呈現四邊形的光學構件90，該光學構件90將該端邊71的部分直接斜切形成一斜邊91，避免圖像無法呈現的問題，然而構成該斜邊91的複數光纖92，會有如同圖24所揭露的該光纖92斜截面產生光線偏折的問題，讓使用者從N點(或圖23的L點)觀看時圖像亮度表現良好，然而從O點(或圖23的M點)觀看時圖像會偏暗，進而產生圖像的亮度差異。

是以，針對上述所存在的問題點，如何開發一種更具理想實用性之創新結構，實為消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

本發明係提供一種可具影像彌補之光纖，係由複數光纖同向排列結合的一光學構件，該光學構件之截面由一輸出端面、一輸入端面、一側鄰接面所形成，該輸出端面為該等光纖的一端截面集結而成，上述截面經由正切使其分別呈正圓或正多邊形的幾何圖形，該輸出端面的截面未受施力影響，使截面的密度均相同；該輸入端面為該等光纖的另一端截面集結而成，上述截面係相對應該輸出端面之該等光纖的幾何圖形截面，該輸入端面受力壓擠影響其截面密度，使該輸入端面的截面密度朝向該側鄰 接面的方向呈線性漸縮，再透過斜切使幾何圖形截面呈非正圓或非正多邊形；該側鄰接面與該等光纖同向延伸，該側鄰接面與該輸入端面所形成的夾角為鈍角，該側鄰接面與該輸出端面所形成的夾角為一第一銳角，該輸入端面與該輸出端面所形成的夾角為一第二銳角。該光學構件的切割方向會影響該等光纖截面方向及截面形狀，由於該等光纖所構成的該輸出端面之截面因正切而分別呈正圓或正多邊形的幾何圖形，該輸入端面的該等光纖截面因斜切而呈非正圓或非正多邊形，光線從該等光纖離開後因為截面均呈正圓或正多邊形，使得光線發散均勻，讓使用者無論從正面或側面觀看，畫面所呈現的圖像均能維持預定亮度為其主要目的。

〔本發明〕

10‧‧‧光學構件

11‧‧‧光纖

1101‧‧‧第一光纖

1102‧‧‧第二光纖

1111‧‧‧出光端部

1112‧‧‧入光端部

112‧‧‧芯材

114‧‧‧皮殼

12‧‧‧輸出端面

14‧‧‧輸入端面

16‧‧‧側鄰接面

17‧‧‧抵靠段

18‧‧‧抵接面

191‧‧‧第一銳角

192‧‧‧第二銳角

40‧‧‧顯示裝置

42‧‧‧邊框交接處

44‧‧‧三角形柱體

45‧‧‧顯示裝置

451‧‧‧邊框

452‧‧‧影像呈現結構

S1‧‧‧最長距離

S2‧‧‧最長距離

〔習用〕

50‧‧‧光學構件

501‧‧‧光纖

51‧‧‧輸出端面

52‧‧‧輸入端面

53‧‧‧側鄰接面

60‧‧‧顯示裝置

70‧‧‧光學構件

701‧‧‧第一光纖

702‧‧‧第二光纖

71‧‧‧端邊

72‧‧‧樹脂支撐結構

80‧‧‧顯示裝置

90‧‧‧光學構件

91‧‧‧斜邊

92‧‧‧光纖

D1‧‧‧徑向長度

D2‧‧‧徑向長度

圖1為本發明之立體實施例示意圖

圖2為製作本發明光學構件的動作流程示意圖(一)

圖3為製作本發明光學構件的動作流程示意圖(二)

圖4為製作本發明光學構件的動作流程示意圖(三)

圖5為本發明光學構件的放大示意圖

圖6為本發明光學構件的徑向截面示意圖

圖7為本發明鄰近側鄰接面的光纖徑向截面及出光端部(S1)及入光端部(S2)的長度示意圖

圖8為本發明遠離側鄰接面的光纖徑向截面示意圖

圖9為本發明之具體應用於邊框等於屏幕的平面顯示裝置實施例示意圖

圖10為圖9的第一光纖導光方向示意圖

圖11為圖9的第二光纖導光方向示意圖

圖12為本發明之具體應用於邊框高於屏幕的顯示裝置實施例示意圖

圖13為製作習用光學構件的動作流程示意圖(一)

圖14製作習用光學構件的動作流程示意圖(二)

圖15為習用光學構件的放大示意圖

圖16為習用光纖導光方向示意圖

圖17為圖16的光纖之具體應用的第一實施例示意圖

圖18為另一種習用光纖之具體應用的第二實施例示意圖

圖19為圖18的放大示意圖

圖20為圖18的剖面示意圖

圖21為圖20的第一光纖剖面示意圖

圖22為圖20的第二光纖剖面示意圖

圖23為第三種習用光纖之具體應用的第三實施例示意圖

圖24為圖23的光纖部分放大示意圖

圖1可看出二顯示裝置40靠近置放後的一邊框交接處42為圖像非有效區，換言之，當圖像橫跨該等顯示裝置40時會產生斷層，因此於該邊框交接處42的表面設置本發明的二光學構件10，將該等光學構件10左右對稱設置覆蓋該邊框交接處42，能使該等顯示裝置40的圖像經由該等光學構件10折射呈現於該邊框交接處42，使圖像呈現連續畫面。

圖2至圖4為本發明之該光學構件10的其中一種製作方 式，首先參閱圖2將複數光纖11同向排列並集結成束形成該光學構件10，接著施加壓力於該光學構件10的其中一側表面使其朝向另一側內凹；接著如圖3將下凹處的該光學構件10裁切出具有下凹狀的長形塊體，並從上述下凹部分對稱下切至底端，使上述下凹狀的長形塊體分成兩個徑向截面近似梯形的長形塊體；再如圖4去除一三角形柱體44，使該光學構件10呈現外觀近似三角柱體。

參閱圖5、圖6並搭配圖4，該光學構件10之截面係由一輸出端面12、一輸入端面14、一側鄰接面16所形成，及二與上述三面(該輸出端面12、該輸入端面14及該側鄰接面16)抵接的抵接面18所構成之三角柱體。

圖6揭露該光學構件10係由複數光纖11集結成束同向排列而成，該等光纖11的出光開口角度(又稱數值孔徑)係大於11.5°，該輸出端面12為該等光纖11的一端截面集結而成，上述截面經由正切使其分別呈正圓或正多邊形的幾何圖形，由於該輸出端面12的截面在製作時未受施力影響，因此其截面的密度均相同；該輸入端面14為該等光纖11的另一端截面集結而成，上述截面係相對應該輸出端面12之該等光纖11的幾何圖形截面，在製作時，該輸入端面14受壓力擠壓影響其截面密度，使該輸入端面14的截面密度朝向該側鄰接面16的方向呈線性漸縮，再透過斜切使幾何圖形截面呈非正圓或非正多邊形；舉例來說，若該輸出端面12之該等光纖11幾何圖形截面為正圓，則該輸入端面14之該等光纖11因受施力影響，使幾何圖形截面形成非正圓(近似橢圓)。接著，該側鄰接面16與該等光纖11同向延伸，該側鄰接面16與該輸入 端面14所形成的夾角為鈍角，該側鄰接面16與該輸出端面12所形成的夾角為一第一銳角191，該第一銳角191的角度介於5°~85°之間，最佳角度為8°~75°，該輸入端面14與該輸出端面12所形成的夾角為一第二銳角192，該第二銳角192的角度係介於1°~50°之間，最佳角度介於3°~35°。

上述之該輸出端面12之該等光纖11幾何圖形截面亦可為正多邊形，則該輸入端面14之該等光纖11幾何圖形截面，為相對應該輸出端面12的幾何圖形截面且為非正多邊形。舉例來說，若該輸出端面12的之該等光纖11幾何圖形截面為正方形，則該輸入端面14之該等光纖11幾何圖形截面則為非正方形(可能為其他形狀的四邊形)。

其中構成該輸入端面14之該等光纖11的截面隨著接近該側鄰接面16而線性縮減該等光纖11的截面面積。

圖7、圖8並搭配圖6揭露該光纖11受擠壓後的整體形態及斜切端部截面角度。該光纖11受擠壓後會形成兩種不同受力形態的一第一光纖1101及一第二光纖1102，該第一光纖1101有一個截面角度α°，該第二光纖1102均有一個截面角度β°，上述之截面角度α°及β°係為該輸入端面14斜切的截面角度，所述之截面角度α°及β°朝向該側鄰接面16的方向呈線性漸縮，截面角度α°及β°係介於1°~65°，最佳角度介於3°~55°，且截面角度α°小於或等於截面角度β°。

參閱圖7並搭配圖6，該等第一光纖及1101分別具有一出光端部1111及一入光端部1112，複數出光端部1111構成該輸出端面12，複數入光端部1112構成該輸入端面14，該等第一光 纖1101係位於該光學構件10中靠近該側鄰接面16處，由於該側鄰接面16係直接受到壓力的擠壓，因此靠近該側鄰接面16的該等第一光纖1101同樣會受壓力作用而產生形變導致截面密度改變，該等第一光纖1101其中一端部構成該輸出端面12的徑向截面具有一最長距離S1(位於該出光端部1111)，另一端部構成該輸入端面14的徑向截面具有一最長距離S2(位於該入光端部1112)，該最長距離S1大於或等該最長距離S2，該第一光纖1101的徑向截面比值S1/S2最小趨近於1。

接著參閱圖8並搭配圖6，該第二光纖1102同樣具有該出光端部1111及該入光端部1112，由於該第二光纖1102距離該側鄰接面16較遠，因此受擠壓力的影響較小，幾乎沒有產生形變，該出光端部1111及該入光端部1112的徑向截面距離相等，且該出光端部1111及該入光端部1112的截面比值為1。

再從圖7、圖8比較該第一光纖1101和該第二光纖1102之徑向截面，該第一光纖1101之該出光端部1111與該入光端部1112的徑向截面比值S1/S2大於或等於該第二光纖1102之該出光端部1111與該入光端部1112的徑向截面比值。上述之該第一光纖1101及該第二光纖1102均由一芯材112及一皮殼114所構成，該芯材112的折射率大於該皮殼114的折射率，該芯材112的折射率介於1.55~1.91，該皮殼114的折射率介於1.39~1.53。

圖9為本發明具體實施例示意圖，當二該顯示裝置40相接時，該邊框交接處42為圖像非有效區，從該等顯示裝置40呈現的圖像 於該邊框交接處42會產生明顯的圖案斷層現象，是以將該等光學構件10分別於各該顯示裝置40的表面鄰近該邊框交接處42對稱設置；各該輸入端面14平行貼抵於相對應之該等顯示裝置40上，各該輸出端面12以向上傾斜的方式對稱設置，上述頂部端點相抵的位置係落在該邊框交接處42的上方位置。

當圖像從該等顯示裝置40傳送出時，圖像從該輸入端面14進入，由該輸出端面12離開，此時從該等光學構件10折射出的圖像會延伸並呈現於該邊框交接處42的上方位置，使圖像呈現連續畫面，同時，由於構成該輸出端面12的該等光纖11截面為正切，因此光線輸出後會直線前進，讓使用者無論從A點(左斜右，位於該顯示裝置40左方)、B點(右斜左，位於該顯示裝置40左方)、C點(正面)、D點(左斜右，位於該顯示裝置40右方)或E點(右斜左，位於該顯示裝置40右方)觀看，畫面所呈現的圖像均能維持預定亮度及不產生斷層。

圖10和圖11均為圖9部分結構放大示意圖，係揭露的該第一光纖1101或該第二光纖1102通入光線後的光導方向。當光線導入該第一光纖1101或該第二光纖1102後，會順著該第一光纖1101或該第二光纖1102管徑所導引的方向前進，無論是該第一光纖1101或該第二光纖1102的出光端截面均呈正圓，因此當光線離開時，會順著該第一光纖1101或該第二光纖1102所示的出光開口角度(又稱數值孔徑)離開，上述出光開口角度界定θ°大於11.5°；換言之，由於該第一光纖1101或該第二光纖1102的出光端面均呈正圓或正多邊形，使得光導出後能順著出光端面導引的方向前進。

圖12揭露另一種設置該等光學構件10的具體實施例，本發明之該光學構件10之該側鄰接面16靠近該輸出端面12的邊段，設有一可用以承靠該邊框451的抵靠段17，可應用於一邊框451高於一影像呈現結構452的複數顯示裝置45上。

Claims (8)

1. 一種可具影像彌補之光纖，包括：一由複數光纖同向排列結合的光學構件，該等光纖分別由一芯材及一皮殼所構成，該芯材的折射率介於1.55~1.91，該皮殼的折射率介於1.39~1.53，該等光纖的出光開口角度係大於11.5°，該光學構件之截面由一輸出端面、一輸入端面、一側鄰接面所形成；該輸出端面為該等光纖的一端截面集結而成，上述截面經由正切使其分別呈正圓或正多邊形的幾何圖形，該輸出端面的截面未受施力影響，使截面的密度相同；該輸入端面為該等光纖的另一端截面集結而成，上述截面係相對應該輸出端面之該等光纖的幾何圖形截面，該輸入端面受力壓擠影響其截面密度，使該輸入端面的截面密度朝向該側鄰接面的方向呈線性漸縮，再透過斜切使幾何圖形截面呈非正圓或非正多邊形；該側鄰接面與該等光纖同向延伸，該側鄰接面與該輸入端面所形成的夾角為鈍角，該側鄰接面與該輸出端面所形成的夾角為一第一銳角，該輸入端面與該輸出端面所形成的夾角為一第二銳角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中該第一銳角的角度介於5°~85°之間，最佳角度為8°~75°；該第二銳角的角度係介於1°~50°之間，最佳角度介於3°~35°。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中構成該輸入端面的該等光纖的斜切截面角度朝向該側鄰接面的方向呈線性漸縮，上述角度係介於1°~65°，最佳角度介於3°~55°。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中該側鄰接面鄰近該輸入端面的邊段設有一可用以承靠邊框的抵靠段。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中該光纖受力擠壓後形成兩種不同形態的一第一光纖及一第二光纖，該第一光纖及該第二光纖分別具有一出光端部及一入光端部，複數出光端部構成該輸出端面，複數入光端部構成該輸入端面，該第一光纖之該出光端部及該入光端部的徑向截面比值大於或等於該第二光纖之該出光端部及該入光端部的徑向截面比值，且該第一光纖的徑向截面比值最小趨近於1。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中構成該輸入端面之該等光纖的截面隨著接近該側鄰接面而線性縮減其面積。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中該光學構件係裁切為近似三角柱體，並由該輸出端面、該輸入端面、該側鄰接面，及二與上述三面抵接的抵接面所構成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可具影像彌補之光纖，其中二該光學構件對稱設置於二顯示裝置接合處。