CN107949743B - 具有像素化图像的光导 - Google Patents

Abstract

本发明提供了包括像素化图像的光导以及制备该光导的方法。该光导包括受照用于直接观察的形成在主侧面上的图像。该图像包括被像素化成像素阵列的伸长部分。像素中的每个包括单个光提取结构，该单个光提取结构被适配为接收在光导内沿光轴的传播光，并且将所接收的光横向地从该光导中提取出来。

Description

具有像素化图像的光导

技术领域

本公开涉及具有像素化图像的光导，该光导包括各自为单个光提取器的像素阵列，以及制备和使用该光导的方法。

背景技术

在各种场所中，光导正越来越多地用于装饰性的和功能性的照明用途，其中一些场所需要光导选择性地(例如，比较均匀地或以特定方向)沿其长度发射光。此类光导可称为侧光导。已知各种机制，用于使从一个端部或两个端部处的光源射入光导中的光能够沿所述光导的长度从该光导中选择性地提取出来，以有效地提供线性照明设备。已经认识到，在线性照明设备中使用光导可提供优点，这些优点包括(例如)使用低压光源(诸如，发光二极管(LED)光源)将光源与照明设备所处的区域分开等。

发明内容

简而言之，在一个方面，本公开描述了一种光导，该光导对中在光轴上并被适配为接收来自光导输入面的入射光。所接收的光在光导内沿光轴传播。光导包括沿光轴延伸的光导主体。光导主体具有主侧面，该主侧面包括形成在其上的图像，并且传播光对形成在主侧面上的图像进行照明以显示信息。图像包括第一伸长部分和第二伸长部分。第一伸长部分主要沿基本上平行于光轴的第一方向延伸，并且第二伸长部分主要沿基本上垂直于光轴的第二方向延伸。第一伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，该单个光提取结构被适配为接收在光导内沿光轴的传播光，并且将所接收的光横向地从光导中提取出来。

在另一方面，本公开描述了制备光导的方法。该方法包括提供光导，该光导对中在光轴上并被适配为接收来自光导输入面的入射光。所接收的光在光导内沿光轴传播。光导包括沿光轴延伸的光导主体。光导主体具有主侧面。该方法还包括在光导主体的主侧面上形成图像。传播光能够对形成在主侧面上的图像进行照明以显示信息。图像包括第一伸长部分和第二伸长部分，第一伸长部分主要沿基本上平行于光轴的第一方向延伸，并且第二伸长部分主要沿基本上垂直于光轴的第二方向延伸。第一伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，该单个光提取结构被适配为接收在光导内沿光轴的传播光，并且将所接收的光横向地从光导中提取出来。

本公开的示例性实施方案中获得了各种意料不到的结果与优点。本公开的示例性实施方案的一个此类优点是：形成在光导上并受照以直接观察的图像或图案，通过使图像或图案的至少一部分特别是主要沿基本上平行于光导的光轴的方向延伸的伸长部分像素化而在图像或图案上表现出具有改善的均匀度。

已经总结了本公开的示例性实施方案的各个方面和优点。以上发明内容并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的每个例示的实施方案或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些优选的实施方案。

附图说明

结合附图来考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：

图1为根据一个实施方案的光导的图解视图。

图2为根据一个实施方案的光导的剖视图。

图3A为根据一个实施方案的光导上的光提取结构的顶视图。

图3B为图3A的光提取结构的剖视图。

图4A为根据一个实施方案的具有像素化图像的光导的顶视图。

图4B为具有对应于图4A的像素化图像的图像的光导的顶视图。

图5A为根据一个实施方案的具有部分像素化图像的光导的顶视图。

图5B为根据另一个实施方案的具有像素化图像的光导的顶视图。

图6A为形成在光导上的徽标。

图6B为根据实施例的被像素化成形成在光导上的光提取器阵列的图6A的徽标的顶视图。

图6C为受照的图6B的徽标。

图6D示出了曲线，该曲线示出了位于图6B的交叉线上的相邻的光提取器之间的间距对沿交叉线的光提取器的位置的关系。

在这些附图中，类似的附图标号指示类似的元件。虽然可不按比例绘制的以上附图阐述了本公开的各种实施方案，但还可以想到如在具体实施方式中所指出的其它实施方案。在所有情况下，本公开都通过示例性实施方案的表示而非通过表述限制来描述当前公开的公开内容。应当理解，本领域的技术人员可设计出许多其它修改形式和实施方案，这些修改形式和实施方案落在本公开的范围和实质内。

具体实施方式

对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。

术语表

在整个说明书和权利要求书中所使用的某些术语虽然大部分为人们所熟知，但可仍然需要作出一些解释。应当理解：

术语“主要沿一个方向延伸”是指图像或图案的伸长部分，当将伸长部分投影到两个正交方向时(例如，在笛卡尔x-y-z坐标系中的x轴，y轴和z轴中的两个)，该伸长部分被取向成使得伸长部分沿该方向的纵向分量大于伸长部分沿垂直方向的横向分量。

如本文所用，例如当元件、部件或层描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”、或在“其上”、“连接到其”、“与其耦接”或“与其接触”，则可为直接在其上、直接连接到其、直接与其耦接或直接与其接触，或例如居间的元件、部件或层可在特定元件、部件或层上，或连接到、耦接到或接触特定元件、部件或层。例如，当元件、部件或层例如被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接与”另一元件“耦接”或“直接与”另一元件“接触”时，不存在居间的元件、部件或层。

本文中使用与空间相关的术语(包括但不限于“下”、“上”、“在……下方”、“在……下面”、“在……上方”、“在……顶端”)，是为了便于描述一个(或多个)元件相对于另一个元件的空间关系。除了附图中示出或本文所述的具体取向外，此类与空间相关的术语涵盖设备在使用或操作时的不同取向。例如，如果附图中描绘的对象翻转或倒转，则先前描述的在其它元件下方或下面的部分此时位于那些其它元件上方。

提及数值或形状的术语“约”或“大约”意指该数值或特性或特征的+/-5％，但明确地包括准确的数值。例如，“约”1Pa-sec的粘度是指粘度为0.95Pa-sec至1.05Pa-sec，但是也明确地包括精确的1Pa-sec的粘度。类似地，“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但是也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。

提及特性或特征的术语“基本上”意指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相反面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与其未能透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射入射在其表面上的可见光多于50％的基底是基本上透明的，但是透射入射在其表面上的可见光的50％或更少的基底并不是基本上透明的。

如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其它含义，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，提及的包含“一种化合物”的细旦纤维包括两种或更多种化合物的混合物。如本说明书和所附实施方案中所用的，除非内容清楚指示其他含义，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。

如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。

除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。在最低程度上并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，至少应根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的舍入技术来解释每个数值参数。

图1示出根据一个实施方案的光导系统100。光导系统100包括光导101，该光导101可描述为侧发射光导，该侧发射光导被构造成用于接收来自光导101的任一端部的光，并且沿光导101的一侧或多侧、沿光导101的至少一部分长度(例如，长度的多个部分、整个长度等)重新导向或反射所接收的光。光源102可为任何能够发射光的设备，诸如例如，发光二极管、荧光灯、惰性气体灯、白炽灯等。

图1中示出了笛卡尔坐标系x-y-z。光导101具有基本上平行于z轴的光轴105。光导101被构造成使得来自光源102的入射光被注入到光导101的端部沿光导101在z方向上传播。光导101包括沿光轴105延伸的主体103，以及光提取结构130的阵列。主体103从第一端部112沿光轴105延伸到第二端部114。主体103还限定第一(或顶部)主侧面116和与第一主侧面116相反的第二(或底部)主侧面118。虽然图1中示出了两个光源102，但是应当理解，在一些实施方案中，可使用单个光源102并且该单个光源102位于端部112和端部114中的一者处。一个或多个附加光源可设置在光导110的除了112、114、116和118之外的侧面上，例如面向页面或从背离页面的侧面。另外，在一些实施方案中，主体103可包括超过两个端部(例如，三个端部、四个端部等)，并且可在多个方向(例如，三个方向、四个方向等)上延伸，其中每个端部/方向包括其自身的光源。

光导101的主体103限定从第一端部112延伸至第二端部114的长度。在一些实施方案中，该长度可例如大于或等于约200毫米(mm)、大于或等于约500mm、大于或等于约1000mm、大于或等于约2米、大于或等于约3米、大于或等于约5米、大于或等于约10米、大于或等于约20米、大于或等于约30米、大于或等于约50米等，和/或小于或等于约1000mm、小于或等于约2米、小于或等于约3米、小于或等于约5米、小于或等于约10米、小于或等于约20米、小于或等于约30米、小于或等于约50米、小于或等于约100米等。光导101的主体103也可限定测量为相反侧116和118之间的距离的厚度。在一些实施方案中，实心主体103的厚度可例如在约0.1mm至约25cm的范围内。在一些实施方案中，具有中空内部的中空主体103的厚度可例如在约1cm至约50cm的范围内。

光导101的主体103可包括(例如，形成自)一种或多种材料，诸如例如一种或多种聚合物(例如，聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚碳酸酯等)、玻璃等。光导101可为柔性的(例如，弹性的等)或刚性的(例如，非柔性的、不可弯曲的、非弹性的等)。主体103可使用任何合适的工艺诸如例如模塑、挤压、印刷、沉积等形成或制造。在至少一个实施方案中，主体103可通过注塑形成。在一些实施方案中，光导101可为光纤光导。

在一些实施方案中，主体103可为实心主体，其中光主要通过在与光轴105正交的x-y平面中在两个正交的横向上经历全内反射而在光导101内传播。在其它实施方案中，光导101可为中空光导，其中主体103可为中空主体，该中空主体包括外表面(例如，包括图1的主侧面116和主侧面118)和被外表面封闭的中空内部。光导101可例如在侧面118上包括高反射背反射器以增强光传播，并且可从侧面116提取光。

当在光轴105上(例如，在x-y平面中)截取时，光导101的主体103可限定各种不同的横截面形状。在一些实施方案中，主体103可限定圆形或圆横截面形状、矩形横截面形状、泪滴状横截面形状、卵形横截面形状、蘑菇形横截面形状、正方形横截面形状、楔形横截面形状、任何多边形横截面形状等。

在一些实施方案中，光导101的主体103可具有如图2中所描绘的蘑菇形横截面形状。在所描绘的实施方案中，主体103包括设置在底部部分144上或耦接到底部部分144的顶部部分142。顶部部分142可以比底部部分144窄，并且可限定第一主侧面116和设置在其上的光导101的光提取结构130(未示出)。底部部分144可以比顶部部分142宽，并且可限定光导101的相反第二主侧面118。第一主侧面116可为弓形的或弯曲的并且/或第二主侧面118可为弓形的或弯曲的。尽管如图所示，第一主侧面116和第二主侧面118均为弓形，但在一些实施方案中，第一主侧面116和第二主侧面118中的仅一者可为弓形，而另一者限定另一种形状，例如例如平面。例如，第一主侧面116可为平面的，而第二主侧面118为弓形的，反之亦然。

光导101还限定相反的第三侧表面117和第四侧表面119。第三侧表面117可从第二侧面118的对应外边缘向内延伸，并且第四侧表面119可从对应的第三侧表面117的内边缘延伸至第一侧面116。如图所示，例如，第四侧表面119可为基本上平行的和/或平面的。另外，侧表面117和侧表面119可不为平面的，诸如弓形的、脊状的等。

光导101的主体103可关于延伸穿过光轴105的一个或多个平面对称。例如，如图2中具有蘑菇形横截面的光导101的剖视图所示，光导101可关于延伸穿过光轴105的垂直轴对称。换句话讲，在观察图2的横截面时，光导101的左侧(例如，光轴105的左边)可与光导101的右侧(例如，光轴105的右边)成镜像。在至少一个实施方案中，光导101可关于水平轴对称(例如，顶部部分142可与底部部分144成镜像)。

重新参照图1，光提取结构130的阵列在第一主侧面116上形成图像或图案。从光源102发射的入射光被用作输入面的光导101的端部112或端部114接收。所接收的光在光导101内沿光轴105传播。在一些实施方案中，光主要通过在与光轴105正交的x-y平面中在两个正交的横向上经历全内反射而在光导101内传播。传播光可对由光提取结构130的阵列形成的图像或图案进行照明用于显示信息。图像或图案可为例如文本消息、一个或多个字词、名称、图标、徽标、符号、商标、品牌、标牌、标记中的一者或多者或它们的任何组合。

光提取结构130可为被构造用于将沿光轴105传播的光在横向例如中央输出方向131上朝向例如目标平面150)提取或重新导向的任何结构。位于目标平面150处的观察者可在视角θ内直接观察由光提取结构130形成的图像或图案。更具体地，光107可通过光源102被输送至光导101的主体103的第一端部112并且可在第一方向152上传播，并且光107可通过另一光源102被输送至光导101的主体103的第二端部114并且可在第二方向154上传播。在方向152和方向154中的一个方向或两个方向上传播的光107可通过光提取结构130在中心或一般的输出方向131上朝向目标平面150被横向重新导向、反射或提取。虽然目标平面150与侧面116相背对地与侧面118相邻定位，但应当理解，在一些实施方案中，目标平面150可与侧面116相邻定位，并且可将光可从侧面116提取出来。

在图1所描绘的实施方案中，光提取结构130沿基本上垂直于光轴105的基本上相同的取向方向取向。内表面132和内表面134面向相应的光源102，并且可有效地接收入射光107并重新导向、反射或提取所接收的光。

在一些实施方案中，第一内表面132和第二内表面134中的一者或两者可包括光反射层或光反射材料，该光反射层或光反射材料可被构造用于反射光，这可增加表面的反射率。例如，第一内表面132和第二内表面134可包括反射金属(例如，银、铝、金等)或反射聚合物层。第一内表面132和/或第二内表面134可被适配为或被构造用于通过将传播光主要通过全内反射朝向第二侧面118反射来从主体103的第二侧面118提取沿光轴传播的光。第一表面134和第二表面134可在主体103的第一侧面116上暴露于空气中。在另一个实施方案中，填充材料可填充光提取结构130的“凹口”，使得第一内表面132和第二内表面134不暴露于空气中。

光提取结构130可被描述为凹口、突起和/或任何其它结构。如图1所示，光提取结构130为靠近(例如延伸至)光导101的主体103的第一主侧面116定位的凹口。光提取结构130中的每个限定至少第一内表面132和第二内表面134，第一内表面132被构造用于反射沿光轴105在第一方向152上行进或传播的光107，第二内表面134被构造用于反射沿光轴105在第二方向154上行进或传播的光107。如图所示，第一内表面132和第二内表面134可为基本上平面的(例如，沿平面平放)。在其它实施方案中，第一表面132和/或第二表面134可不为基本上平面的，诸如例如弓形的。

图3A至图3B分别示出了具有凹口结构的光提取结构210的平面图和剖视图。光提取结构210可对应于设置在光导101的第一主侧面116上的图1的光提取结构130中的任一个。光提取结构210包括相反的倾斜的第一侧壁212和第二侧壁214，这两个侧壁从光导101的第一主侧面116朝向光导101的光轴105延伸并且在峰220处相遇。倾斜的侧壁212和侧壁214可对应于图1的内表面132和内表面134。峰220可为点、线、曲线或平面。在所描绘的实施方案中，峰220沿基本上垂直于光轴105(其平行于z方向)的第一方向(x方向)延伸。第一侧壁212和第二侧壁214被适配为通过将传播光朝向第二侧面118反射来从与第一侧面116相反的侧面(对应于图1的第二侧面118)将沿光导101传播的光从光导中提取出来。

光提取结构210还包括相反的第一端壁216和第二端壁218，第一端壁216和第二端壁218在第一侧壁212与第二侧壁214之间从光导101的第一侧面116延伸到峰220，以形成延伸到光导101的芯109中的腔体或凹口227。在所描绘的实施方案中，端壁216和端壁218具有大致三角形形状。在一些实施方案中，端壁可具有其它规则或不规则的形状。侧壁212和侧壁214，以及端壁216和端壁218限定光导101的第一侧面116上的开口219。在一些实施方案中，端壁216和端壁218可以显著低于侧壁212和侧壁214的量提取光。

在一些实施方案中，当光提取结构210具有除凹口之外的几何形状例如圆锥形、椭圆形、半球形等时，光提取结构210可包括限定光提取结构的外围的倾斜侧壁。倾斜侧壁可具有主要沿光轴105延伸的部分和主要垂直于光轴105延伸的另一部分。

在一些实施方案中，如图3B所示，凹口227具有沿光提取结构210的闭合周边222的至少一部分的凸起边缘225。例如，凹口227可具有至少沿第一端壁216和第二端壁218的凸起边缘，并且/或凹口227可具有至少沿如图4B所示的第一侧壁212和第二侧壁214的凸起边缘225。在一些实施方案中，每个腔体或凹口227具有沿闭合周边222的至少50％(或至少60％、或至少70％)的凸起边缘。当光提取结构210通过设计用于注塑模制光导101以包括这些特征部的模具来形成时，可形成凸起边缘225。另选地，光提取结构210可通过压印或激光烧蚀来制备，并且凸起边缘225可在压印或激光烧蚀过程期间形成。本文所述的任何光提取结构可为激光烧蚀的光提取结构，并且可包括沿光提取结构的周边的至少一部分的凸起边缘。凸起边缘可包括来自光导的芯的材料。

侧壁212和侧壁214以及端壁216和端壁218共同为光提取结构的多个侧面。该多个侧面包括主要沿基本上垂直于光轴105(其平行于z方向)的第一方向(x方向)延伸的侧面(侧壁212和侧壁214)。该多个侧面还包括主要沿基本上平行于光轴105的第二方向(z方向)延伸的侧面(端壁216和端壁218)。

光提取结构210在基本上垂直于光轴105的方向(例如，沿x轴)上具有横向尺寸D1。横向尺寸D1可对应于端壁216与端壁218之间的开口219的宽度。光提取结构210在基本上平行于光轴105的方向(例如，沿z轴)上具有纵向尺寸D2。纵向尺寸D2可对应于侧壁212与侧壁214之间的开口219的宽度。在一些实施方案中，比率D1/D2可在例如约0.2至约5或约0.5至约2的范围内。在一些实施方案中，比率D1/D2可大于一。即光提取结构210可使其侧壁中的大部分面向(一个或多个)光源以接收和重新引导光。

在一些实施方案中，光提取结构210的横向尺寸D1和纵向尺寸D2可在例如约0.01mm至约10mm的范围内。在一些实施方案中，横向尺寸D1和纵向尺寸D2可基本上相同。在一些实施方案中，横向尺寸D1可为例如纵向尺寸D2的约1.2倍、1.5倍或2倍。在一些实施方案中，横向尺寸D2可为例如纵向尺寸D1的约1.2倍、1.5倍或2倍。

虽然图3A至图3B示出了具有凹口形状的光提取结构，但是应当理解，在一些实施方案中，本文所述的光提取结构可为圆锥形、半球形等。一般来讲，本文所述的光提取结构可包括一个或多个倾斜壁，该倾斜壁被构造用于反射和提取将原本被限制并主要通过全内反射在光导内(例如，图1的光导101)沿光导的光轴(例如，图1的光轴105)传播的光。

在一些实施方案中，光提取结构可具有依方向而定的提取效率，特别是对于方位角非对称的光提取器。例如，图3A的光提取结构210可对于沿基本上平行于光轴105的方位角方向入射的光具有第一提取效率，而对于沿基本上垂直于光轴105的另一方位角方向入射的光具有第二提取效率。第一提取效率与第二提取效率的比率可取决于变量，其包括(例如)结构的几何形状。在一些实施方案中，光提取结构可具有方位角对称的结构(例如圆锥形、半球形等)，并且光提取结构的提取效率可不依方向而定，并且上述第一提取效率和第二提取效率可基本上相同。

图4A示出了由光导101的第一主侧面116上的光提取结构302的阵列形成的示例性图像或图案300。图像300被像素化成像素阵列。每个像素为单个光提取器(例如，光提取结构302各自可为图1的光提取结构130、图3A至图3B的光提取结构210或任何其它合适的光提取结构)。在所描绘的实施方案中，光提取结构302是离散的、彼此间隔开的。光提取结构302优选沿相同的取向方向取向。在所描绘的实施方案中，光提取结构302中的每个被取向成基本上垂直于光轴105，使得光提取结构302各自可有效地接收在光导101内沿光轴105(例如，z轴)传播的光线，并且将所接收的光从光导101中提取出来，以向位于例如图1的目标平面150处的观察者显示信息。在一些实施方案中，光提取结构302中的每个可包括一个或多个倾斜壁(例如，图3的侧壁212和侧壁214)以提取将原本被限制并例如主要通过全内反射在光导101内沿光轴传播的光。光提取结构302的一个或多个倾斜壁可主要沿基本上垂直于光轴105的方向延伸。

图像300具有主要纵向取向例如主要在基本上平行于光轴105的方向上延伸的第一伸长部分310。第一伸长部分310被像素化成像素阵列。每个像素包括单个光提取结构302。在一些实施方案中，第一伸长部分310的光提取结构302的阵列以基本上相同的取向布置。

图像300还包括主要横向取向例如主要在基本上垂直于光轴105的方向上延伸的第二伸长部分320。在所描绘的实施方案中，第二伸长部分320也被像素化成像素阵列。每个像素包括单个光提取结构302。在一些实施方案中，第二伸长部分320的光提取结构302的阵列以基本上相同的取向布置。第二伸长部分320的光提取结构的阵列可与第一伸长部分310的光提取结构相同或不同。

包括像素化图像300的图4A的光导101可提供用于向观察者显示图像300的相对均匀的光提取。这可通过将图4A的图像300与图4B的图像300'进行比较来另外说明。图4B的图像300'包括第一伸长部分310'和第二伸长部分320'，这两个部分分别对应于图4A的图像300的第一伸长部分310和第二伸长部分320。图3B的图像300'的第一伸长部分310'不是被像素化成各自包括单个光提取结构的像素阵列，而是由单个光提取结构302'形成。光提取结构302'包括一个或多个侧壁302'a。如图4B所示，侧壁302'a的大部分主要沿基本上平行于光轴105的方向延伸。光提取结构302'具有为第一伸长部分310'的宽度的横向尺寸D1'，以及为第一伸长部分310'的长度的纵向尺寸D2'。纵向尺寸D2'显著大于横向尺寸D1'。例如，D2'可为D1'的至少1.5倍、至少2倍、至少3倍、至少4倍或至少5倍。第二伸长部分320'也由单个光提取结构304'形成。光提取结构304'包括一个或多个侧壁304'a。如图4B所示，侧壁304'a的大部分主要沿基本上垂直于光轴105的方向延伸。由于依方向而定的提取效率，通过第一伸长部分310'的光提取结构302'提取的光强度可基本上比通过第二伸长部分320'的光提取结构304'提取的光强度弱。这对于所显示的图像可引入不期望的均匀度(例如，第二部分320'相比于第一部分310'更亮)。

重新参照图4A，通过将第一伸长部分310像素化成各自包括单个光提取器302的像素阵列，可增加光提取效率。第一伸长部分310的光提取结构302中的每个可有效地提取沿光轴105的入射光。在一些实施方案中，第一伸长部分310的光提取效率可与第二伸长部分320的光提取效率基本上相同。在一些实施方案中，沿观察方向(例如，沿着y轴)从每个像素(例如，光提取结构302)离开光导101的光的强度与沿观察方向从像素阵列离开光导101的所有光的平均强度不相差大于40％、大于30％、大于20％或大于10％。

包括像素化图像或图案的光导将在图5A至图B中进一步说明。如图5A所示。光导101包括主侧面116和在主侧面116上形成的图像或图案500。图像500包括第一伸长部分510和第二伸长部分520。第一伸长部分510主要沿基本上平行于光轴105的方向(例如，z轴)延伸。第二伸长部分520主要沿基本上垂直于光轴105的方向(例如，x轴)延伸。在一些实施方案中，第一伸长部分510可包括主要沿基本上垂直于光轴105的方向延伸的至少一个次要子部分512(图5B中的512')。该至少一个次要子部分512的总长度可例如小于第一伸长部分510的总长度的45％、小于30％、小于15％、小于10％或小于5％。

第一伸长部分510被像素化成像素阵列。每个像素包括单个光提取结构502。光提取结构502各自可为例如图1的光提取结构130、图3A至图3B的光提取结构210或可提取将原本被限制并主要通过全内反射在光导101内沿光轴105传播的光的其它任何合适的光提取结构。如图5A所示，第一伸长部分510由光提取结构502的阵列的包络线510e指示。包络线510e可为与光提取结构502中的每个在某一点处相切的曲线。光提取结构502可以例如不小于每英寸2个点(dpi)、不小于每英寸10个点(dpi)、不小于50dpi、不小于100dpi或不小于200dpi的线密度布置在包络线510e的内部，这取决于具体的应用，例如徽标的各种尺寸、徽标的分辨率等。

相邻的光提取结构502以最近邻距离(NND)彼此偏移，该最近邻距离在相邻的光提取结构502的相应中心点之间测量。在一些实施方案中，光提取结构502的阵列可用基本上相同的NND均匀地填充第一伸长部分510。即多个NND的标准偏差例如小于NND的平均值的20％、小于10％或小于5％。

第一伸长部分510具有在包络线510e之间测量的宽度w。在一些实施方案中，NND与宽度w的比率可在例如约0.2至约5或约0.5至约2的范围内。

在图5A的实施方案中，光提取结构502是离散的并以间隙g间隔开。该间隙可具有例如小于最近邻距离(NND)的50％、小于40％、小于30％、小于20％、小于10％或小于5％的值。在一些实施方案中，至少两个相邻的光提取结构是沿光轴105共线的。

在一些实施方案中，相邻的光提取结构502可重叠。该重叠部分具有沿图5A所示的最近邻距离(NND)的方向的长度，并且该长度可例如小于最近邻距离(NND)的50％、小于40％、小于30％、小于20％、小于10％或小于5％。

如图5A所示，包络线510e之间的间距510s至少部分地由光提取结构502的阵列填充。填充程度是指填充系数。在一些实施方案中，间距510s的至少50％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％可由光提取结构502的阵列填充，或第一伸长部分的填充系数为至少50％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％。在一些实施方案中，可由光提取结构502的阵列填充的间距510s不超过80％、不超过90％、不超过95％或不超过99％，或第一伸长部分的填充系数不超过80％、不超过90％、不超过95％或不超过99％。

在一些实施方案中，第一伸长部分510的次要子部分512可由主要沿x轴延伸的单个光提取结构形成，而不是被像素化成各自包括单个光提取结构的多个像素。

在一些实施方案中，第一伸长部分510的光提取结构502的阵列以基本上相同的取向布置。第一伸长部分510的光提取结构502中的每个可包括一个或多个倾斜侧壁(例如，图3A的侧壁212和侧壁214)，该侧壁被构造成用于接收来自光源102的光，以及重新导向、反射或提取将原本被限制并在光导101内沿光轴传播的光。

第二伸长部分520可包括主要沿基本上平行于光轴105的方向延伸的次要子部分522(图5B中的522')。在一些实施方案中，次要子部分522的长度可例如小于第二伸长部分520的长度的45％、小于30％、小于15％或小于5％。在图5A所描绘的实施方案中，第二伸长部分520由单个的连续光提取结构504形成，该光提取结构包括主要面向入射光102以提取所接收的光的一个或多个侧壁504a。在一些实施方案中，次要子部分522可被像素化成各自包括单个光提取结构诸如光提取结构502的多个像素。

在图5B所描绘的实施方案中，第一伸长部分510'和第二伸长部分520'各自被像素化成各自包括单个光提取结构502或单个光提取结构502'的像素阵列。光提取结构502'可与光提取结构502相同或不同。

如图5B的图像500'所示，第一伸长部分510'由光提取结构502的阵列的包络线510e'指示。包络线510e'可为与相邻的光提取结构502中的每个在某一点处相切的曲线。沿宽度方向，第一伸长部分510'被像素化成各自包括单个光提取结构502的两个相邻的像素。应当理解，在一些实施方案中，第一伸长部分510或第一伸长部分510'可沿宽度方向被像素化成一个或多个相邻的像素。当具体应用需要更高的分辨率时，可优选沿长度和/或宽度方向的多个像素。光提取结构502可以例如不小于每英寸2个点(dpi)、不小于10dpi、不小于50dpi、不小于100dpi或不小于200dpi的线密度布置在包络线510e'的内部。

在一些实施方案中，第一伸长部分510或第一伸长部分510'还可包括设置在相邻的光提取结构502之间的任选的光提取结构503(参见图5A)。在一些实施方案中，任选的光提取结构503可连接相邻的光提取结构502，并且将离散的、间隔开的光提取结构502的阵列变为可减少可能的视觉假象的伪连续结构。

图像500或图像500'可为例如文本消息、一个或多个字词、名称、图标、徽标、符号、商标、品牌、标牌、标记或它们的任何组合中的一者或多者。在本文所述的一些实施方案中，由光提取结构的阵列形成的图像或图案受照以显示信息。受照的图像或图案用于观察者直接观察，这需要图像上的光均匀度和装饰性效果。

在不脱离本公开的实质和范围的前提下，可对本公开的示例性实施方案进行各种修改和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下所述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中阐述的限制因素的控制。

现在将具体参照附图对本公开的各种示例性实施方案进行描述。在不脱离本公开的实质和范围的前提下，可对本公开的示例性实施方案进行各种变型和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下所述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中所阐述的限制因素的控制。

示例性实施方案列表

应当理解，实施方案1至实施方案18以及实施方案19至实施方案20中的任一项可组合。

实施方案1为一种光导，所述光导对中在光轴上并被适配为接收来自所述光导的输入面的入射光，所接收的光在所述光导内沿所述光轴传播，所述光导包括：

沿所述光轴延伸的光导主体，所述光导主体包括主侧面，所述主侧面包括形成在其上的图像，所述传播光对形成在所述主侧面上的所述图像进行照明以显示信息，

所述图像包括第一伸长部分和第二伸长部分，所述第一伸长部分主要沿基本上平行于所述光轴的第一方向延伸，并且所述第二伸长部分主要沿基本上垂直于所述光轴的第二方向延伸，以及

所述第一伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，所述单个光提取结构被适配为接收在所述光导内沿所述光轴的所述传播光，并且将所接收的光横向地从所述光导中提取出来。实施方案2为根据实施方案1所述的光导，其中所述第一伸长部分的所述光提取结构优选沿相同的取向方向取向。

实施方案3为根据实施方案1或2所述的光导，其中沿观察方向从所述第一伸长部分的每个像素离开所述光导的光的强度与沿所述观察方向从所述像素阵列离开所述光导的所有光的平均强度不相差大于20％。

实施方案4为根据实施方案1至3中任一项所述的光导，其中所述第二伸长部分包括单个光提取结构，所述单个光提取结构比所述第一伸长部分的所述光提取器中的至少一个长。

实施方案5为根据实施方案1至4中任一项所述的光导，其中所述第二伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构。

实施方案6为根据实施方案5所述的光导，其中所述第二伸长部分的所述光提取结构与所述第一伸长部分的所述光提取结构基本上相同。

实施方案7为根据实施方案1至6中任一项所述的光导，其中每个光提取器在接收在所述光导内沿基本上平行于所述光轴的第一方向传播的光线时提取基本上更多的光，并且在接收在所述光导内沿基本上垂直于所述光轴的第二方向传播的光线时提取基本上更少的光。

实施方案8为根据实施方案1至7中任一项所述的光导，其中至少两个相邻的光提取结构沿所述光轴共线。

实施方案9为根据实施方案1至8中任一项所述的光导，其中所述图像包括文本消息、一个或多个字词、名称、图标、徽标、符号、标牌、商标、品牌、标记或它们的组合中的一者或多者。

实施方案10为根据实施方案1至9中任一项所述的光导，其中像素间距的曲线的斜率对所述像素阵列的纵向位置的符号改变至少两次。

实施方案11为根据实施方案1至10中任一项所述的光导，其中所述第一伸长部分的所述相邻的光提取结构的最近邻距离(NND)基本上相同。

实施方案12为根据实施方案1至11中任一项所述的光导，其中所述第一伸长部分具有至少50％的填充系数。

实施方案13为根据实施方案1至12中任一项所述的光导，其中所述光提取结构为凹口形的、圆锥形的或半球形的。

实施方案14为根据实施方案1至13中任一项所述的光导，其中所述第一伸长部分的所述相邻的光提取结构是离散的并以间隙间隔开。

实施方案15为根据实施方案14所述的光导，其中所述第一伸长部分还包括设置在所述间隙内的第二光提取结构。

实施方案16为根据实施方案1至15中任一项所述的光导，其中所述第一伸长部分的所述相邻的光提取结构是重叠的。

实施方案17为根据实施方案1至16中任一项所述的光导，其中所述光导为其中所接收的光主要通过经历全内反射(TIR)在所述光导内沿所述光轴传播的实心光导，或所述光导为其中所述光导主体具有中空内部的中空光导。

实施方案18为根据实施方案1至17中任一项所述的光导，所述光导为光纤光导。

实施方案19为一种制备光导的方法，所述方法包括：

提供光导，所述光导对中在光轴上并被适配为接收来自所述光导的输入面的入射光，所接收的光在所述光导内沿所述光轴传播，所述光导包括沿所述光轴延伸的光导主体，所述光导主体包括主侧面；

在所述光导主体的所述主侧面上形成图像，所述传播光能够对形成在所述主侧面上的图像进行照明以显示信息，

其中所述图像包括第一伸长部分和第二伸长部分，所述第一伸长部分主要沿基本上平行于所述光轴的第一方向延伸，并且所述第二伸长部分主要沿基本上垂直于所述光轴的第二方向延伸，以及

其中所述第一伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，所述单个光提取结构被适配为接收在所述光导内沿所述光轴的传播光，并且将所接收的光横向地从所述光导中提取出来。实施方案20为根据实施方案19所述的方法，其中所述光提取结构为激光烧蚀的光提取结构。

本公开的操作将参照以下详述的实施例进一步描述。提供这些实施例以另外说明各种具体和优选的实施方案和技术。然而，应当理解，可在不脱离本公开范围的前提下进行许多变型和修改。

实施例

这些实施例仅是为了进行例示性的说明，并非意在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管阐述本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但具体实施例中示出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地包含某些误差，在它们各自的试验测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。在最低程度上，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据报告的数值的有效数位并通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。

实施例

图6A中以实线示出了“Cadillac”(密歇根州底特律的通用汽车公司(GeneralMotors,Detroit,MI)的商标)的徽标，并且图6B中示出了具有离散的光提取器(像素)的徽标。该徽标包括主要纵向或横向延伸的各种伸长部分。使用激光烧蚀将图6B中的图案制备成丙烯酸实心引导体。具有7mm直径的蘑菇形的实心引导体具有如图2所示的构造。使用LED(Osram CN5M)将光从端部注入，并且在图6C中示出了在图案上均匀受照的徽标。

图6D示出了曲线610，该曲线610示出了位于图6B的交叉线601上的相邻的光提取器之间的间距对沿交叉线601的光提取器的位置的关系。如图6D所示，沿像素间距的斜率对位置曲线610的斜率的符号对于多行像素中的至少一行改变至少2次。

整个本说明书中提及的“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征部、结构、材料或特征包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书的各处出现的短语如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指本公开的某些示例性实施方案中的同一实施方案。此外，特定特征部、结构、材料或特征可在一个或多个实施方案中以任意合适的方式组合。

虽然本说明书已经详细地描述了某些示例性实施方案，但是应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可以很容易地想到这些实施方案的修改、变型和等同形式。因此，应当理解，本公开不应不当地受限于以上阐述的例示性实施方案。特别地，如本文所用，用端值表述的数值范围旨在包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有数字都被认为是被术语“约”修饰。

此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，如同各个单独的出版物或专利都特别地和单独地指出以引用方式并入一般。已对各个示例性实施方案进行了描述。这些实施方案以及其它实施方案均在如下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种光导，所述光导以光轴为中心并被适配为接收来自所述光导的输入面的入射光，所接收的光在所述光导内沿所述光轴传播，所述光导包括：

沿所述光轴延伸的光导主体，所述光导主体包括主侧面，所述主侧面包括由多个光提取结构的图案在其上形成的图像，多个所述光提取结构中的每一个被适配为接收在所述光导内沿所述光轴的传播光的一部分，并且将所接收的光横向地从所述光导中提取出来，所述传播光对多个光提取结构的图案进行照明以显示信息，

所述光提取结构的图案包括第一连续伸长部分和第二连续伸长部分，所述第一连续伸长部分主要沿基本上平行于所述光轴的第一方向延伸，并且所述第二连续伸长部分主要沿基本上垂直于所述光轴的第二方向延伸，

所述第一连续伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，和

所述第二连续伸长部分包括主要沿着其第二方向延伸的伸长的光提取结构，所述第二连续伸长部分还包括主要沿基本上平行于所述光轴的方向延伸的次要子部分，所述次要子部分的长度小于所述第二连续伸长部分的总长度的45%。

2.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分的所述光提取结构沿相同的取向方向取向。

3.根据权利要求1所述的光导，其中，沿观察方向从所述第一连续伸长部分的每个像素离开所述光导的光的强度与沿所述观察方向从所述像素阵列离开所述光导的所有光的平均强度不相差大于20%。

4.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第二连续伸长部分的伸长的光提取结构比所述第一连续伸长部分的所述光提取结构中的至少一个长。

5.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第二连续伸长部分的所述次要子部分被像素化成光提取结构的另一阵列。

6.根据权利要求5所述的光导，其中，所述第二连续伸长部分的所述光提取结构与所述第一连续伸长部分的所述光提取结构基本上相同。

7.根据权利要求1所述的光导，其中，所述光提取结构中的每一个在接收在所述光导内沿基本上平行于所述光轴的第一方向传播的光线时提取基本上更多的光，并且在接收在所述光导内沿基本上垂直于所述光轴的第二方向传播的光线时提取基本上更少的光。

8.根据权利要求1所述的光导，其中，所述多个光提取结构的图案中的至少两个相邻的光提取结构沿所述光轴共线。

9.根据权利要求1所述的光导，其中，所述图像包括文本消息、一个或多个字词、名称、图标、徽标、符号、标牌、商标、品牌、标记或它们的组合中的一者或多者。

10.根据权利要求1所述的光导，其中，像素间距的曲线的斜率对所述像素阵列的纵向位置的符号改变至少两次。

11.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分的相邻的光提取结构的最近邻距离（NND）基本上相同。

12.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分具有至少50%的填充系数。

13.根据权利要求1所述的光导，其中，所述光提取结构为凹口形的、圆锥形的或半球形的。

14.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分的相邻的光提取结构是离散的并以间隙间隔开。

15.根据权利要求14所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分还包括设置在所述间隙内的第二光提取结构。

16.根据权利要求1所述的光导，其中，所述第一连续伸长部分的相邻的光提取结构是重叠的。

17.根据权利要求1所述的光导，其中，所述光导为实心光导，并且所接收的光主要通过经历全内反射（TIR）在所述光导内沿所述光轴传播。

18.根据权利要求1所述的光导，其中，所述光导主体具有中空内部。

19.一种制备光导的方法，所述方法包括：

提供光导，所述光导以光轴为中心并被适配为接收来自所述光导的输入面的入射光，所接收的光在所述光导内沿所述光轴传播，所述光导包括沿所述光轴延伸的光导主体，所述光导主体包括主侧面；

在所述光导主体的所述主侧面上形成包括多个光提取结构的图案的图像，多个所述光提取结构中的每一个被适配为接收在所述光导内沿所述光轴的传播光的一部分，并且将所接收的光横向地从所述光导中提取出来，所述传播光能够对形成在所述主侧面上的所述图像进行照明以显示信息，

其中所述图像包括第一连续伸长部分和第二连续伸长部分，所述第一连续伸长部分主要沿基本上平行于所述光轴的第一方向延伸，并且所述第二连续伸长部分主要沿基本上垂直于所述光轴的第二方向延伸，以及

其中所述第一连续伸长部分被像素化成像素阵列，每个像素包括单个光提取结构，和

其中所述第二连续伸长部分包括主要沿着其第二方向延伸的伸长的光提取结构，所述第二连续伸长部分还包括主要沿基本上平行于所述光轴的方向延伸的次要子部分，所述次要子部分的长度小于所述第二连续伸长部分的总长度的45%。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述光提取结构为激光烧蚀的光提取结构。

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