偏振背光体和使用其的背光式显示器的制作方法

本申请要求于2016年10月5日提交的美国临时专利申请序列no.62/404,750的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

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无

背景技术：

电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传送信息的几乎无处不在的介质。最常见的电子显示器包括阴极射线管(crt)、等离子体显示板(pdp)、液晶显示器(lcd)、电致发光显示器(el)、有机发光二极管(oled)和有源矩阵oled(amoled)显示器、电泳显示器(ep)以及采用机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一个源所提供的光的显示器)。有源显示器的最常见的例子是crt、pdp和oled/amoled。当考虑发射的光时典型地被分类为无源的显示器是lcd和ep显示器。无源显示器虽然常常展现出包括但不限于固有的低能耗的引人注目的性能特征，但由于缺乏发光能力而在许多实际应用中使用受到一些限制。

为了克服无源显示器与发光相关联的限制，许多无源显示器与外部光源耦合。耦合的光源可以允许这些在其他情况下是无源的显示器发光并且实质上充当有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光体(backlight)。背光体可以被放置于在其他情况下是无源的显示器的后面作为光源(通常是平板背光体)以照射无源显示器。例如，背光体可以耦合到lcd或ep显示器。背光体发射穿过lcd或ep显示器的光。发射的光由lcd或ep显示器进行调制，然后进而从lcd或ep显示器发射调制光。背光体常常被配置为发射白光。然后，使用滤色器将白光转换为显示器中所用的各种颜色。例如，滤色器可以被放置于lcd或ep显示器的输出处(较不常见)或者背光体和lcd或ep显示器之间。替代地，可以使用不同颜色、诸如原色通过显示器的场序照明来实现各种颜色。

附图说明

参照结合附图的以下详细描述，可以更容易理解根据这里描述的原理的示例和实施例的各种特征，图中相同的数字表示相同的结构元件，其中：

图1a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体的横截面视图。

图1b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体的平面视图。

图1c示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体的透视图。

图2a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振保持散射特征。

图2b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的平面视图。

图2c示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的弯曲衍射光栅的俯视图。

图3a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括微棱镜层的微棱镜结构的横截面视图。

图3b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的弯曲微棱镜层的透视图。

图4a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括倒置微棱镜元件的微棱镜结构的横截面视图。

图4b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的倒置微棱镜元件的横截面视图。

图5示出了示例中的锥形准直器的侧视图，

图6a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的具有光阀阵列的背光式显示器的侧视图。

图6b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的具有光阀阵列的背光式显示器的透视图。

图7示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的背光式显示器的操作方法。

图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的背光式显示器。

一些示例和实施例具有作为上述引用的附图中所示特征的补充和替代之一的其他特征。下面参考上面引用的附图详细说明这些和其他特征。

具体实施方式

根据这里描述的原理的示例和实施例提供了应用于电子显示器的采用偏振保持散射(polarization-presevingscattering)的背光照明。在与这里描述的原理一致的各种实施例中，提供了一种采用偏振保持散射特征的偏振背光体。采用光源为偏振背光体提供偏振光。偏振保持散射特征被配置为提供保持或至少基本上保持由光源产生的光的偏振的发射光。在一些实施例中，发射光被配置为匹配光阀阵列的偏振，该光阀阵列被配置为将发射的偏振光调制为表示显示器的像素的调制偏振光。在一些实施例中，这可以避免在光阀阵列的输入处或偏振背光体的输出处对诸如偏振膜的偏振元件的需要。

根据各种实施例，偏振保持散射特征包括偏振保持散射元件，偏振保持散射元件可以包括以下中的一个或两者，以将被引导偏振光散射出作为发射的偏振光：衍射光栅；和各种微棱镜结构中的任何一个。具体地，偏振保持散射特征可以包括彼此间隔开的多个偏振保持散射元件，该多个偏振保持散射元件在偏振保持散射特征内具有被配置为控制发射光的强度的密度。偏振背光体还可以包括被配置为准直传送到光导的光的准直器。在一些实施例中，偏振保持散射特征还可以提供角度保持散射。如此以来，偏振保持散射特征还可以是被配置为保持发射光中的偏振引导光的扩散角或“准直因子”的角度保持散射特征。在一些实施例中，这可以消除在偏振背光体的输出处对准直器元件的需要。

这里，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，例如在被激活或开启时发射光的发光二极管(led)。具体地，这里光源可以是基本上任何光源或包括基本上任何光学发射器，包含但不限于发光二极管(led)、激光器、有机发光二极管(oled)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其他光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一范围内的波长(例如，白光)。在一些实施例中，光源可包括多个光学发射器。例如，光源可以包括一套或一组光学发射器，其中至少一个光学发射器产生具有与由该套或该组中的至少一个其他光学发射器产生的光的颜色或等效地、波长不同的颜色或波长的光。例如，所述不同的颜色可以包括原色(例如，红色、绿色、蓝色)。

这里，“偏振光”被定义为具有预定或预定义偏振的光。在一些实施例中，预定偏振是具有选择性取向(oriented)的偏振分量的线性偏振。具体地，偏振光可以具有包括第一偏振分量和第二偏振分量的预定偏振。第一偏振分量可以是横向电(te)偏振分量，而第二偏振分量可以是横向磁(tm)分量。在一些实施例中，te分量可以被选择性取向为与光导的表面平行。

这里，“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包括在光导的工作波长处基本上透明的芯。术语“光导”通常是指介电光波导，其采用全内反射来在光导的介电材料和围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光。根据定义，全内反射的条件是光导的折射率大于与光导材料的表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或取而代之，光导可以包括涂层以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几种光导中的任何一种，包括但不限于平板(plate)或片状(slab)光导和带状(strip)光导中的一个或两个。

这里，“偏振保持散射特征”或等效地“偏振保持散射体”被定义为被配置为以在散射光中基本上保持偏振或入射到特征或散射体上的光的至少偏振度的方式散射光的任何特征或散射体。在一些实施例中，光可包括偏振部分和未偏振部分。因此，根据定义，光的偏振度是光的偏振的量度，并且具体地，是被偏振的光的分数。在一些实施例中，光的偏振度可以由等式(1)给出为：

其中，v是偏振度，ip是光的偏振部分的强度，并且in是光的未偏振部分的强度。因此，“偏振保持散射特征”还可以被定义为其中入射在特征或散射体上的光的偏振度基本上等于散射光的偏振度的任何特征或散射体。

这里，“衍射光栅”通常被定义为被安排来提供入射在衍射光栅上的光的衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，多个特征可以以周期性或准周期性方式安排。例如，衍射光栅可以包括以一维(1d)阵列安排的多个特征(例如，材料表面中的多个沟槽或背脊)。在其他示例中，衍射光栅可以是二维(2d)特征阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面中的凸起或孔的2d阵列。

这样，通过这里的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射到衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致、并且因此被称为“衍射耦合”，因为衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅也通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。具体地，作为衍射的结果，离开衍射光栅的光通常具有与入射到衍射光栅上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。这里，衍射导致的光传播方向的改变被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以被理解为包括衍射地重定向入射到衍射光栅上的光的衍射特征的结构，并且如果光从光导入射，则衍射光栅也可以衍射耦合出来自光导的光。

此外，通过这里的定义，衍射光栅的特征被称作“衍射特征”，并且可以是在材料表面(即，两种材料之间的边界)处、表面中和表面上中的一个或多个。例如，表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，包括但不限于在表面处、表面中或表面上的沟槽、背脊、孔和凸起中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个基本上平行的沟槽。在另一个示例中，衍射光栅可以包括从材料表面升出的多个平行的背脊。衍射特征(例如，沟槽、背脊、孔、凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一种，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿形轮廓(例如，闪耀光栅(blazedgrating))中的一个或多个。

本文中，“微棱镜结构”通常被定义为包括具有倾斜侧壁(或多个)并且被配置为折射地散射入射在微棱镜结构上的光中的一个或两个的一个微棱镜或多个微棱镜的结构。如果光从光导入射在微棱镜结构上，则微棱镜结构可以被理解为包括被配置为折射地耦合出或散射出来自光导的光的一个微棱镜或多个微棱镜的结构。在一些实施例中，微棱镜结构可以包括第一微棱镜层和与第一微棱镜层相邻布置并通过间隙与第一微棱镜层分开的第二微棱镜层。因此，这里，“微棱镜层”被定义为被布置或排列在膜的材料层中或材料层上的多个微棱镜。在一些实施例中，第一和第二微棱镜层的微棱镜可具有带有互补斜面的倾斜侧壁。第二微棱镜层的倾斜侧壁可以被配置为在侧壁的内表面处反射光以提供发射光。在一些实施方案中，第一和第二微棱镜层的微棱镜可以包括弯曲的微棱镜。

根据各种实施例，微棱镜结构可包括倒置(inverted)微棱镜元件。通过这里的定义，“倒置微棱镜元件”是具有带有输入孔径、倾斜侧壁和大于输入孔径的输出孔径的截锥(truncatedconical)形状的微棱镜。具体地，输入孔径被配置为接收光，并且倾斜侧壁被配置为反射通过输入孔径接收的光，而输出孔径被配置为发射所反射的光。因此，输入孔径是包括倒置微棱镜元件和光导之间的光学连接的倒置微棱镜元件的一部分，并且输入孔径被配置为接收来自光导的被提取的或耦合输出的光。倾斜侧壁包括被配置为反射光的倒置微棱镜元件的内表面。在一些实施例中，倾斜侧壁可以包括反射层或反射材料(例如，在侧壁的外表面上的反射材料层)。反射层可以被配置为在倒置微棱镜元件的内表面处提供或增强反射。反射光从倒置微棱镜元件的输出孔径被发射。

这里，“准直器”被定义为被配置为准直光的基本上任何光学设备或装置。根据各种实施例，由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一个实施例以预定程度或量来变化。此外，准直器可以被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)中的一个或两个方向上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括提供光准直的两个正交方向中的一个或两个方向上的形状。

此外，这里，“准直因子”被定义为光被准直的程度。具体地，通过这里的定义，准直因子定义准直光束内的光线的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光束中的多数光线在特定角展度内(例如，关于准直光束的中心或主要角度方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线在角度方面可以具有高斯分布，并且角展度可以是在准直光束的峰值强度的一半处确定的角度。

这里，“角度保持散射”被定义为以在散射光中基本上保持入射光的准直因子的方式来散射光。也就是说，“角度保持散射”包括以基本上保持入射在特征或散射体上的光的角展度的方式来散射光。具体地，通过定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs是入射光的角展度σ的函数(即，σs＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σs是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σs＝a·σ，其中a是整数)。也就是说，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs可以基本上与入射光的角展度或准直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σs可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本上均匀或恒定的衍射特征间隔或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的一个示例。

此外，如这里所用的，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的通常含义，即“一个或多个”。例如，“一个偏振保持散射特征”意为一个或多个偏振保持散射特征，并且因此，“所述偏振保持散射特征”这里意为“偏振保持散射特征(或多个)”。此外，这里对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及无意成为这里的限制。这里，术语“约”在被应用于值时，通常意为在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者可以意为正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，当在这里使用时，术语“基本上”意为大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。此外，这里的示例意图仅是说明性的，并且出于讨论的目的呈现，而非作为限制。

根据这里描述的原理的一些实施例，提供了偏振背光体。图1a示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体100的横截面视图。图1b示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体100的平面视图。图1c示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体100的透视图。所示出的偏振背光体100可以在包括但不限于例如背光式显示器的电子显示器中用于背光照明。根据各种实施例并且如下所述，偏振背光体100可以包括光导110、偏振保持散射特征120和光源130。

图1a-1c中所示的偏振背光体100被配置为提供具有预定偏振的耦合输出光或发射光102。因此，根据各种实施例，发射光102可以是发射的偏振光。如图所示，发射光102被引导远离偏振背光体100的表面(例如，光导110的第一表面110')。发射光102可以被用于照射或用作电子显示器的照明源。特别地，可以调制发射光102(例如，使用光阀，如下所述)，以便于例如通过电子显示器显示信息(例如，图像)。

如图1a-1c所示，偏振背光体100包括光源130。根据各种实施例，光源130被配置为提供将在光导110内被引导的偏振光，如下所述。具体地，光源130可以位于光导110的入口表面或端部(输入端)附近。在各种实施例中，光源130可以包括基本上任何光源(例如，光学发射器)，包括但不限于发光二极管(led)、激光器(例如，激光二极管)或其组合。在一些实施例中，光源130可以包括光学发射器132，光学发射器132被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本上单色的光。具体地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(rgb)颜色模型)的原色。在其他示例中，光源130可以是基本上宽带的光源，其被配置为提供基本上是宽带的光或多色光。例如，光源130可以提供白光。在一些实施例中，光源130可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学发射器。不同的光学发射器132可以被配置为提供被引导光中具有与不同颜色的光中的每一种对应的、不同的、颜色特定的、非零传播角的光。

在上面提到的实施例中，光源130被配置为发射偏振光。在一些实施例中，光源130可包括被配置为产生偏振光的光学发射器132。也就是说，光学发射器132可以被配置为发射具有预定偏振的光。在一些实施例中，光学发射器132被配置为提供包括横向电(te)偏振分量的光。在其他实施例中，光学发射器132被配置为提供包括横向磁(tm)偏振分量的光。在一些实施例中，光源130可包括被配置为发射未偏振光或非偏振光的光学发射器132。在这些实施例中，光源130还可以包括布置在光学发射器132和光源130的输出之间的偏振元件或偏振器(未示出)，偏振元件被配置为使由光源130的光学发射器132提供的未偏振光或非偏振光偏振。例如，偏振元件可以被配置为接收未偏振光并选择性地透射其中横向电(te)偏振分量被选择性取向的接收光的一部分。这样，无论实施例如何，光源130发出的光都是偏振光。

如图1a-1c所示，偏振背光体100还包括光导110。根据一些实施例，光导110可以是平板光导。光导110被配置为沿着光导110的长度引导光作为被引导光104。具体地，光导110被配置为引导由光源130提供的偏振光作为被引导“偏振”光104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的介电材料。光波导的介电材料可以具有第一折射率，第一折射率大于围绕介电光波导的介质的第二折射率。根据光导110的一个或多个引导模式，折射率的差异被配置为促进被引导偏振光104的全内反射。在图1a中，由粗箭头指示被引导偏振光104的大致传播方向103。

在一些实施例中，光导110的介电光波导可以是包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料薄片的片状或平板光波导。根据各种示例，光导110的光学透明介电材料可以包括各种介电材料中的任何一种或由各种介电材料中的任何一种组成，介电材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱-铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)中的一种或多种、一种或多种基本上光学透明的塑料或聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)或“丙烯酸玻璃”、聚碳酸酯等)或其组合。在一些实施例中，光导110还可以包括在光导110的表面的至少一部分(例如，顶表面和底表面中的一者或两者)上的涂覆层(未示出)。根据一些示例，涂覆层可以用于进一步促进全内反射。

根据一些实施例，光导110被配置为根据全内反射在光导110的第一表面110'(例如，“前”表面或侧面)和第二表面110”(例如，“后”表面或侧面)之间以非零传播角引导被引导偏振光104。具体地，被引导偏振光104可以通过以非零传播角(虽然在由粗箭头指示的传播方向103上)在光导110的第一表面110'和第二表面110"之间反射或“反弹”来传播。

如这里定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110'或第二表面110")的角度。此外，根据各种实施例，非零传播角大于零并且小于光导110内的全内反射的临界角。例如，被引导偏振光104的非零传播角可以在大约十(10)度到大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度到大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度到大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其他示例中，非零传播角可以是大约20度、或大约25度、或大约35度。此外，只要选择特定的非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定的实施方式选择(例如，任意地)特定的非零传播角。

在一些实施例中，被引导偏振光104可以是准直的或等效地可以是准直光束(例如，由准直器140提供，如下所述)。这里，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束的光线基本上被限制在光束(例如，被引导偏振光104)内的预定或限定的角展度上的光束。此外，通过这里的定义，从准直光束发散或散射的光线不被认为是准直光束的一部分。此外，在各种实施例中，被引导偏振光104可以根据准直因子σ来准直或者具有准直因子σ。

在一些实施例中，光导110可以被配置为“回收”被引导偏振光104。具体地，已经沿着光导长度被引导的被引导偏振光104可以沿着该长度以与传播方向103不同(例如，相反)的另一个传播方向被重定向回来。例如，光导110可以包括在光导110的与光源相邻的输入端或入口边缘相对的一端的反射器(未示出)。反射器可以被配置为将被引导偏振光104反射回入口边缘，作为回收的被引导光。替代地(例如，与回收被引导光相反)，可以通过将光引入具有另一传播方向的光导110来提供在另一传播方向上传播的被引导偏振光104(例如，除了具有传播方向103的被引导偏振光104之外)。通过使被引导光能够被从偏振背光体100中被散射出一次以上，例如，通过下面描述的偏振保持散射体和角度保持散射体，回收被引导偏振光104或者可选地在另一传播方向上提供被引导偏振光104可以增加偏振背光体100的亮度(例如，发射光102的光束的强度)。

根据各种实施例，光导110具有偏振保持散射特征120。偏振保持散射特征120被配置为将被引导偏振光104中的一部分散射出光导110作为发射光102。在一些实施例中(例如，如图所示)，偏振保持散射特征120包括多个偏振保持散射体。具体地，偏振保持散射特征120的各个偏振保持散射体可以是彼此间隔开的分立结构、元件或特征，每个分立结构被配置为以偏振保持方式散射或耦合出被引导偏振光104的不同部分。在各种实施例中，偏振保持散射特征120可以包括提供偏振保持散射或被配置为产生偏振保持散射的各种不同结构或特征中的任何一种，包括但不限于衍射光栅、反射结构和折射结构(例如，微棱镜结构，如下所述)以及它们的各种组合。此外，根据各种实施例，偏振保持散射特征120还可以提供角度保持散射，并因此可以包括角度保持散射体或者也可以是角度保持散射特征。

参照图1a-1c，偏振保持散射特征120可以包括横跨光导的宽度和长度中的一个或两个且沿着光导的长度彼此间隔开的多个偏振保持散射元件120'。具体地，多个偏振保持散射元件中的偏振保持散射元件120'可以沿光导长度彼此分开有限间隔，并且表示单独的不同元件。也就是说，通过这里的定义，多个偏振保持散射元件中的偏振保持散射元件120'根据有限(即，非零)元件间距离(例如，有限的中心到中心距离)彼此间隔开。此外，根据一些实施例，多个偏振保持散射元件中的偏振保持散射元件120'通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，多个偏振保持散射元件中的每个偏振保持散射元件120'通常是不同的并且与其他偏振保持散射元件120'分开。

在各种实施例中，多个偏振保持散射元件120'可以以各种配置来安排，所述配置是在光导110的表面(例如，第一表面110'或第二表面110”)处、表面上和表面中的一个或多个。例如，偏振保持散射元件120'可以跨越光导表面以行和列来安排(例如，作为阵列)。在另一个示例中，多个偏振保持散射元件120'可以按组安排，并且组可以以行和列来安排。在图1b-1c所示的又一个示例中，多个偏振保持散射元件120'可以基本上随机地分布在光导110的表面上。

根据一些实施例，可以以一维(1d)阵列或二维(2d)阵列来安排多个偏振保持散射元件120'。例如，偏振保持散射元件120'可以被安排为线性1d阵列。在另一个示例中，偏振保持散射元件120'可以被安排为矩形2d阵列或圆形2d阵列。此外，在一些示例中，阵列(即，1d或2d阵列)可以是规则的或均匀的阵列。具体地，偏振保持散射元件120'之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间隔)在阵列上可以基本上是均匀的或恒定的。在其他示例中，偏振保持散射元件120'之间的元件间距离可以跨越阵列而变化、或者沿光导110的长度变化、或者跨越阵列和沿光导110的长度二者变化。

在一些实施例中，多个偏振保持散射元件120'内的偏振保持散射元件的空间密度被配置为控制发射光102的强度，如图1b所示。具体地，空间密度可以是距光源130的距离的函数。也就是说，偏振保持散射元件120'之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间隔)可以跨光导110的长度或宽度变化或被调制、或均作为距光源130的距离的函数。在一些实施例中，空间密度随着距光源130的距离而增大。也就是说，偏振保持散射元件120'之间的元件间距离随着距光源130的距离而减小。因此，偏振保持散射元件120'在光源130附近被进一步间隔开，并且在远离光源130时间隔更紧密。偏振保持散射元件120'的空间密度可以根据各种模式随着距光源130的距离而变化。在一些实施例中，空间密度可以随着距光源130的距离而线性地变化。在其他实施例中，空间密度可以随着距光源130的距离而非线性地变化。例如，基于偏振保持散射元件与光源130的距离的空间密度的变化可以是指数的、对数的或其他基本上不均匀或随机但仍然是单调的方式。也可以采用非单调密度变化，诸如但不限于正弦变化或三角形或锯齿变化，以及任何这些变化的组合。

此外，发射的偏振光的强度随着偏振保持散射元件120'的空间密度而增加。根据一些实施例，增加的强度可以反映偏振保持散射元件的耦合效率。也就是说，对于由偏振保持散射元件耦合出的给定强度的被引导偏振光，具有更小元件间距离的元件可以产生比具有更大元件间距离的元件更高强度的发射光。此外，在一些实施例中，通过光导110传播的被引导偏振光104的强度随着距光源130的距离而减小。在这样的实施例中，偏振保持散射元件120'的空间密度随着距光源的距离而增加，以补偿被引导偏振光中减小的强度并耦合出强度基本上相等的光。因此，在实施例中，可以改变或调制偏振保持散射元件120'的空间密度，以在光导上产生基本上均匀强度的发射光。

参照图2a-2c，偏振保持散射特征120的偏振保持散射元件120'可以包括衍射光栅122。根据各种实施例，衍射光栅122被配置为通过衍射耦合(也称为“衍射散射”)或使用衍射耦合来从光导110中散射或耦合出被引导偏振光104中的一部分。被引导偏振光104的一部分可以由衍射光栅122通过光导表面(例如，通过光导110的第一表面110')衍射耦合出。此外，衍射光栅122被配置为衍射地耦合或散射出被引导偏振光104的一部分作为发射光102。根据各种示例，发射光102被定向远离光导110的第一表面110'。具体地，被引导偏振光104的耦合输出部分被衍射光栅122衍射地重定向远离光导表面，作为发射光102。

衍射光栅122可以位于光导110的第一表面110'(例如，“前”表面或侧面)或第二表面110”(例如，“后”表面或侧面)上。在第一表面110'上，衍射光栅以透射模式工作，如上所述。也就是说，衍射光栅122被配置为衍射地重定向被透射或通过衍射光栅122的被引导偏振光104，作为发射光。发射光102被定向远离光导的第一表面110'，如上所述。替代地，衍射光栅可以位于第二表面110”上(未示出)。在这种配置中，衍射光栅以反射模式操作。反射模式衍射光栅被配置为使用反射衍射(即，反射和衍射)将被引导偏振光104衍射地重定向到光导110中。被衍射地重定向的光从第一表面110'发射，作为发射光102。

根据各种实施例，衍射光栅122包括衍射光(即，提供衍射)的多个衍射特征122'。衍射负责将被引导偏振光104的一部分衍射耦合出光导110。例如，衍射光栅122可以包括光导110的表面中的沟槽以及从光导表面突出的背脊中一个或二者，用作衍射特征122'。沟槽和背脊可以彼此平行或基本上平行地安排，并且至少在某种程度上垂直于将被衍射光栅122耦合出的被引导偏振光104的传播方向。如图2b-2c所示，衍射光栅122的衍射图案被描绘为表示诸如光导110的表面中的沟槽和背脊中的一个或二者的、衍射光栅122的衍射特征的交替的黑色带和白色带。

在一些示例中，衍射特征可以被蚀刻、研磨或模制到表面中或者施加在表面上。这样，偏振保持散射特征120的衍射光栅122的材料可以包括光导110的材料。如图2a所示，例如，作为示例而非限制，衍射光栅122包括在光导110的表面中形成的基本平行的沟槽。在另一示例(未示出)中，衍射光栅122可以包括从光导表面突出的基本上平行的背脊。在其他示例中(也未示出)，衍射光栅122可以在施加或固定到光导表面的膜或层中被实施、或者被实施为施加或固定到光导表面的膜或层。

在一些实施例中，偏振保持散射特征120的衍射光栅122可以包括弯曲的衍射特征122"或被安排为近似曲线的衍射特征。如图2c所示，作为示例而非限制，衍射特征是弯曲的衍射特征。具体地，如图2c所示，同心的黑色和白色曲线可以表示光导表面上或光导表面中的同心弯曲衍射特征(例如，同心弯曲背脊和同心弯曲沟槽两者)。在一些实施例中，衍射光栅122的弯曲衍射特征可以由半圆表示(即，可以是半圆形弯曲衍射特征)，而在其他实施例中，可以采用另一个基本上非圆形的曲线来实现弯曲衍射特征。

根据各种实施例，偏振保持散射特征120的偏振保持散射元件120'可以包括微棱镜结构124，例如，如图3a-4b所示。图3a-3b的微棱镜结构124包括被配置为折射地散射入射在微棱镜结构124上的光的多个微棱镜125。如图3a所示，微棱镜结构124可以与光导110相邻布置。具体地，在一些实施例中，微棱镜结构124可以与光导110的表面(例如，第一表面110')接触。例如，微棱镜结构124可以部分地形成在光导110的表面(例如，第一表面110')中，如图3a所示。微棱镜结构124因此被配置为从光导110中折射地散射处被引导偏振光104的一部分，作为发射光102。

在一些实施例中，微棱镜结构124可以包括第一微棱镜层和与第一微棱镜层相邻布置并与第一微棱镜层分开一间隙的第二微棱镜层。在其他实施例中，微棱镜结构可以包括倒置微棱镜元件。例如，如图3a所示，微棱镜结构124包括第一微棱镜层124a和第二微棱镜层124b。第一微棱镜层124a被配置为从光导110中折射地耦合出被引导偏振光104的一部分。例如，第一微棱镜层124a可以局部地战胜全内反射，使得被引导偏振光部分能够从光导110逃逸或者漏出(例如，如图3a中通过延伸的箭头所示出的，该箭头被描绘为通过第一微棱镜层124a的表面或小平面离开光导110)。随后由第二微棱镜层124b使用反射将折射地耦合出的光散射出来作为发射光102，如下面将进一步描述的。

在各种实施例中，第一微棱镜层124a包括多个基本上平行的细长背脊或微棱镜125，每个微棱镜125通过居间区域或沟槽125'与相邻的微棱镜125分开。也就是说，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以包括位于两个基本上平行的沟槽125'之间的细长微棱镜125。因此，第一微棱镜层124a包括多个交替的微棱镜125和沟槽125'。在一些示例中，微棱镜125可以从第一微棱镜层124a的表面或者等效地光导110的第一表面110'上升或突出。或者，可以在第一微棱镜层124a的表面(或光导第一表面110')中形成或者以其他方式提供一对密集的平行沟槽125'，以在沟槽125'之间形成微棱镜125。

根据各种实施例，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以具有倾斜或斜面的侧壁125"，侧壁125"在顶峰处连接以形成具有基本上三角形的横截面的微棱镜125，如图3a-3b所示。也就是说，第一微棱镜层124a可以包括具有三角形横截面轮廓的微棱镜125。在其他实施例(未示出)中，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以具有锯齿形横截面轮廓。在又一其他实施例中，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以具有棱锥结构(未示出)。棱锥微棱镜125可以从第一微棱镜层124a的表面升起。在一些实施例中，棱锥可以由蚀刻进第一微棱镜层124a的表面中的沟槽形成。也就是说，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以由具有倾斜侧壁的两对正常相交的密集的、基本上平行的沟槽形成。在这样的实施例中，第一微棱镜层124a因此包括棱锥微棱镜的阵列。微棱镜层可以包括具有各种其他形状的微棱镜125的阵列，其他形状诸如但不限于矩形、五边形或其他多边形或非多边形棱柱或棱锥。

根据各种示例，第一微棱镜层124a邻近光导110的表面布置。在一些实施例中，第一微棱镜层124a可以与光导110的第一表面110'接触。在这些实施例中的一些中，第一微棱镜层124a可以与光导110的表面110'一体形成或者一体形成在光导110的表面110'中，例如，如图3a所示。在利用第一微棱镜层124a的表面中(并因此在光导110的表面中)提供的沟槽125'形成微棱镜的实施例中就是这种情况。在这样的实施例中，微棱镜125可以包括光导110的材料。在其他实施例中，第一微棱镜层124a可以是邻近或附于光导110的表面的层。在这些实施例中，微棱镜125或第一微棱镜层124a作为整体也可以包括光导110的材料或者具有与光导110基本上相同的光学特性的不同材料。具体地，第一微棱镜层124a和其微棱镜125可以包括具有与光导110相同折射率的介电材料的材料。

根据各种实施例，微棱镜结构124可以包括第二微棱镜层124b。第二微棱镜层124b被配置为使用反射来散射出由第一微棱镜层124a提供的被折射地耦合出的被引导光部分。第二微棱镜层124b与第一微棱镜层124a相邻布置，并通过间隙124'与第一微棱镜层124a分开，如图3a所示。在一些实施例中，第二微棱镜层124b被布置在第一微棱镜层124a的顶部上并面向第一微棱镜层124a，使得在第一微棱镜层124a的微棱镜125和第二微棱镜层124b的互补的微棱镜125之间提供间隙124'。具体地，第二微棱镜层124b可以与第一微透镜层124a基本上相似，使得第一和第二微棱镜层124a、124b的微棱镜125的斜面或倾斜侧壁125"具有互补的斜面。

根据各种实施例，第二微棱镜层124b的微棱镜125的倾斜侧壁125"被配置为在倾斜侧壁125"的内表面处反射被折射地耦合出的被引导光部分，以提供发射光102，例如，如图3a所示。因此，第一微棱镜层124a的微棱镜125可以布置在第二微棱镜层124b的居间区域或沟槽内或在第二微棱镜层124b的相邻微棱镜125之间，使得间隙124'把第一和第二微棱镜层124a、124b的微棱镜125的各个倾斜侧壁125"分开。

根据各种实施例，间隙124'包括具有折射率比相应的第一和第二微棱镜层124a、124b的折射率小的介电材料的介质。如上所述，在一些实施例中，第一微棱镜层124a和光导110可以包括具有基本上相同折射率的相同材料或介电材料。因此，间隙124'可以包括具有折射率比光导110和第一微棱镜层124a的折射率低的介电材料的介质。例如，第一和第二微棱镜层124a、124b之间的间隙124'可以包括空气或类似的低折射率材料。间隙124'内的材料的更低折射率为光导和第一微棱镜层124a内的全内反射提供了条件。此外，相对于间隙124'的折射率，第二微棱镜层124b中的微棱镜125的更大折射率在第二微棱镜层124b的微棱镜125与间隙124'之间提供光学边界，以支持被折射地耦合出的被引导光部分在倾斜侧壁125"的内表面处的全内反射，如图3a所示。在一些示例中，间隙124'可以在第一微棱镜层124a和第二微棱镜层124b的整个相对表面之间延伸，并且还可以具有在整个表面上基本均匀的分隔或宽度。

在一些实施例中，第一和第二微棱镜层124a、124b可以包括弯曲的微棱镜或被布置成接近曲线的微棱镜。图3c中的平面视图示出了弯曲的微棱镜125。如图所示，弯曲的微棱镜125可以表示光导110的表面处的第一微棱镜层124a的微棱镜。类似地，图3b中的弯曲微棱镜125可以表示与第一微棱镜层124a的微棱镜125互补的第二微棱镜层124b的微棱镜125。具体地，如上所述，第一和第二微棱镜层124a、124b的微棱镜125可以具有带有互补斜面的倾斜侧壁。从而，在这些实施例中，第二微棱镜层124b的微棱镜125也可以是弯曲的。第一或第二微棱镜层124a、124b的微棱镜125可以具有拥有一个曲率中心的同心曲线。在一些实施例中，弯曲的微棱镜125可以是半圆形的，而在其他实施例中，可以采用基本上非圆形的另一个曲线来实现弯曲的微棱镜125。

根据其他实施例，偏振保持散射特征120的微棱镜结构124可以包括倒置微棱镜元件。包括倒置微棱镜元件126的微棱镜结构124的示例在图4a-4b中示出。如图所示，倒置微棱镜元件126具有带有输入孔径127、倾斜侧壁128和输出孔径129的截锥形状。在一些实施例中，微棱镜结构124可以包括多个倒置微棱镜元件126，例如，如图4a所示。

根据各种实施例，倒置微棱镜元件126被配置为耦合出或更一般地接收被引导偏振光104的一部分。具体地，倒置微棱镜元件126被配置为在输入孔径127处或通过输入孔径127接收被引导偏振光104，并在输出孔径129处提供或“发射”包括由倒置微棱镜元件的倾斜侧壁(或多个)128反射的被引导偏振光的光，作为发射光102。在一些实施例中，根据各种实施例，倒置微棱镜元件126可以具有类似于或基本上类似于截头圆锥、截头棱锥和各种其他多边结构的形状。此外，倒置微棱镜元件126的特定形状以及其倾斜侧壁128的预定倾斜角可以被配置为控制发射光102的形状或强度以及其他方面。

在各种实施例中，倒置微棱镜元件126可以邻近例如如图所示的第一表面110'的、光导110的表面布置。在一些实施例中，倒置微棱镜元件126可以从光导110的第一表面110'延伸并与其直接接触。此外，在一些实施例中，倒置微棱镜元件126的材料可以基本上类似于光导110的材料。例如，倒置微棱镜元件126可以与光导110的材料成一体并且包括光导110的材料。例如，倒置微棱镜元件126可以在光导110的材料(例如，表面材料)中形成或者由光导110的材料(例如，表面材料)形成。在其他实施例中，倒置微棱镜元件126可以与光导110分开提供，然后随后定位成邻近光导110或附接到光导110上，以提供与光导110的第一表面110'(例如，顶表面)的接触。在这些实施例中，倒置微棱镜元件126可以包括例如光导材料或另一种光学材料。

如上所述，倒置微棱镜元件126具有输入孔径127。具体地，可以在倒置微棱镜元件126和光导110之间的光学连接处提取或耦合出被引导偏振光104中的一部分。在光学连接处的倒置微棱镜元件126的一部分可以被称为倒置微棱镜元件126的输入孔径127。输入孔径127因此被配置为接收被引导偏振光104中的被提取或被耦合出的一部分。

也如上所述，倒置微棱镜元件126还包括倾斜侧壁128，倾斜侧壁128具有倾斜角。在各种实施例中，倾斜侧壁128具有被配置为反射光的内表面。因此，倒置微棱镜元件126被配置为在输入或输入孔径127处接收被耦合出的偏振光104，并且在倾斜侧壁128的内表面处反射所接收的光。在一些示例中，倒置微棱镜元件126的倾斜侧壁128可以基本上是平的。在其他示例中，倾斜侧壁128可以包括曲线。一些示例倒置微棱镜元件126可以包括平的和弯曲的倾斜侧壁128的组合。也可以使用倾斜侧壁128或其内表面的其他各种形状。此外，倾斜侧壁128的特定形状或预定斜率可以被配置为控制发射光102的形状、强度或其他方面。在一些实施例中，倾斜侧壁128还可以包括反射层或反射材料(例如，在倾斜侧壁128的外表面上的反射材料层)。反射层可以被配置为在倒置微棱镜元件126的内表面处提供反射或增强反射。替代地，在其他实施例中，可以通过全内反射来提供在倾斜侧壁的内表面处的反射，从而避免对反射层的需要。

如上所述，倒置微棱镜元件126还具有输出或输出孔径129。输出孔径129被配置为从倒置微棱镜元件发射光作为发射光102。具体地，输出孔径129被配置为提供通过输入孔径127接收并在倒置微棱镜元件126的倾斜侧壁128上反射的被引导偏振光104，作为发射光。输出孔径129可以具有各种不同形状中的任何一种，包括但不限于方形、圆形和三角形。根据各种实施例，输出孔径129的纵横比(例如，长度比宽度)通常小于约三比一(即，长度小于宽度的三倍)。

根据一些实施例，偏振背光体100可以进一步包括准直器。例如，准直器可以位于光源130和光导110之间。在其他示例中，光源130可以包括准直器。图5示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括准直器140的偏振背光体100的一部分的平面视图。如图所示，准直器140被布置在偏振背光体100的光源130和光导110之间。根据各种实施例，准直器140被配置为准直由光源130产生的偏振光以提供准直偏振光。准直器140还被配置为将准直偏振光传送到光导110。具体地，准直器140可以被配置为从光源130的光学发射器132中的一个或多个接收基本上未经准直的光。准直器140进一步被配置为将基本上未经准直的光转换为准直光。根据一些实施例，准直器140可以提供具有非零传播角并且根据预定准直因子σ被准直的准直偏振光。准直器还被配置为将准直偏振光束传送到光导110，以作为被引导偏振光104传播，如上所述。

在一些实施例中(例如，如图5所示)，准直器140可以是“锥形”准直器140。图5中所示的锥形准直器140包括具有侧壁锥形的光导，使得锥形准直器140的输入端142通常比锥形准直器140的输出端144更窄。具体地，由于侧壁锥形，锥形准直器140的宽度尺寸从输入端142到输出端144增加或“逐渐变细”。这里，如图5所示，“宽度尺寸”或简称“宽度”被定义为在与光导110的宽度相对应的方向上的尺寸。光导“宽度”进而被定义为沿着与被引导偏振光104的大致传播方向基本正交的平面的尺寸或与该平面对应的尺寸。在一些实施例中，光导110的宽度也可以基本上垂直于光导110的高度或厚度。

根据各种实施例，锥形准直器140的输入端142邻近光源(例如，如图所示的光源130)并被配置为接收来自光源的光。光源130例如可以被配置为提供基本上未经准直的光。锥形准直器140的输出端144邻近偏振背光体100的光导110并被配置为将准直光提供给偏振背光体100的光导110。如图所示，在光导110的输入或入口边缘110a处提供来自锥形准直器140的准直光。

根据各种实施例，偏振背光体100的偏振保持散射特征120还被配置为提供被引导偏振光104的角度保持散射。角度保持散射被配置为在发射光102中保持被引导偏振光部分的准直因子σ。也就是说，角度保持散射被配置为在发射光102中保持入射在偏振保持散射特征120上的光的角展度。在一些实施例中，角度保持散射可以由偏振保持散射特征120中的诸如衍射光栅、微棱镜或倒置微棱镜元件的各个分立结构或特征来提供，如上所述。此外，每个分立结构可以被配置为以角度保持方式散射出或耦合出被引导光的不同部分。因此，发射光102的角展度由偏振保持散射特征120的角度保持散射的特性确定。

在一些实施例中，具有角度保持散射的偏振保持散射特征120被配置为提供具有以预定对向角(subtendedangle)γ为特征的角展度的发射光102。发射光102因此可以基本上被限制在预定的对向角γ或角展度内。此外，角展度是被引导偏振光104的准直因子的函数。具体地，根据一些实施例，角展度与被引导偏振光104的准直因子成比例。例如，角展度的预定对向角γ(或等效地“角展度”)可以由等式(2)给出为：

γ＝f(σ)(2)

其中σ是被引导偏振光的准直因子104，并且f(·)表示函数，诸如但不限于准直因子σ的线性函数。例如，函数f(·)可以被给出为γ＝a·σ，其中a是整数。

图6a-6b进一步示出了被配置为调制发射光102的光阀108的阵列。光阀阵列可以是采用偏振背光体100的背光式显示器的一部分，例如，出于促进这里讨论的目的也在图6a-6b中示出偏振背光体100。在图6b中，光阀108的阵列被部分切除以允许看得见光阀阵列下面的光导110和偏振保持散射特征120。在各种实施例中，可以采用不同类型的光阀作为光阀阵列的光阀108，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一个或多个。

光阀108的阵列被配置为调制发射光102。具体地，来自光导110上的偏振保持散射特征120的发射光102可以通过多个光阀或光阀阵列的各个光阀108并由其调制。在一些实施例中，发射光102被调制为显示图像的像素。在一些实施例中，发射光102的偏振被配置为匹配光阀108的偏振。具体地，在背光式显示器中使用的偏振背光体100的偏振保持散射特征120可以被配置为从光导110耦合出与光阀108的偏振相匹配的发射光102。调制的发射光106在图6a中以虚线箭头示出，以强调其调制。

根据这里描述的原理的其他实施例，提供了一种用于偏振背光体操作的方法。图7示出了根据与这里的原理一致的实施例的示例中的偏振背光体操作的方法200的流程图。如图7所示，偏振背光体操作的方法200包括使用光源提供210偏振光。光源被配置为发射将在光导内被引导的偏振光。也就是说，光源被配置为提供具有预定偏振的光。在一些实施例中，预定偏振可以是横向电(te)偏振。因此，例如，由光源提供的光可以具有被选择性取向的横向电(te)偏振分量。在其他实施例中，预定偏振可以是横向磁(tm)偏振。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上面关于偏振背光体100描述的光源130。例如，光源可以包括被配置为发射具有预定偏振的偏振光的光学发射器。在其他示例中，光源可以包括产生非偏振光的光学发射器以及布置在该光学发射器的输出处的偏振器，以提供偏振光。

偏振背光体操作的方法200还包括沿着光导的长度在传播方向上引导220偏振光，作为被引导偏振光，如图7所示。可以使用与上面关于偏振背光体100描述的光导基本上类似的光导110以非零传播角度来引导偏振光。根据各种实施例，偏振光使用光导内的全内反射沿着光导传播。

偏振背光体操作的方法200还包括使用光学地耦合到光导的偏振保持散射特征将被引导偏振光中的一部分从光导散射出，作为发射的偏振光。根据各种实施例，被引导偏振光的一部分以在散射光中基本上保持入射在偏振保持散射特征上的光的偏振度的方式被散射230出。如此以来，发射的偏振光的偏振由被引导偏振光的偏振来确定。此外，根据一些实施例，偏振保持散射特征可以提供角度保持散射。在这些实施例中，发射的偏振光的角展度由被引导偏振光的角展度或准直因子来确定。

在一些实施例中，用于将被引导偏振光中的一部分从光导散射230出的偏振保持散射特征可以基本上类似于上面关于偏振背光体100描述的偏振保持散射特征120。例如，所使用的偏振保持散射特征可以包括各种偏振保持散射元件，包括但不限于被配置为提供偏振保持散射的衍射光栅、微棱镜结构和倒置微棱镜元件以及其各种组合。在一些实施例中，同样如在上面关于偏振保持散射特征120所描述的，衍射光栅可以基本上类似于衍射光栅122，微棱镜结构可以基本上类似于微棱镜结构124，并且倒置微棱镜可以基本上类似于倒置微棱镜126。

具体地，在一些实施例中，将被引导偏振光部分从光导散射230出作为发射的偏振光包括衍射散射，偏振保持散射特征包括衍射光栅。在一些实施例中，衍射光栅包括跨越光导的宽度且沿光导的长度安排的多个衍射光栅。在一些实施例中，衍射光栅可以包括弯曲的衍射特征。

在一些实施例中，将被引导偏振光部分从光导散射230出作为发射的偏振光包括折射散射，偏振保持散射特征包括具有倾斜侧壁的微棱镜结构。具体地，微棱镜结构可以包括被配置为将入射在微棱镜结构上的被引导偏振光从光导折射地散射230出的一个微棱镜或多个微棱镜。在一些实施例中，微棱镜结构可包括第一微棱镜层和第二微棱镜层。例如，第一和第二微棱镜层的微棱镜可以具有互补的倾斜侧壁。在其他实施例中，微棱镜结构可以包括具有带有输入孔径、倾斜侧壁和输出孔径的截锥形状的倒置微棱镜元件。在一些实施例中，微棱镜结构可以包括弯曲的微棱镜。

在一些实施例中，将被引导偏振光部分从光导散射230出光导还包括使用跨越光导的宽度和长度而分布的偏振保持散射特征的多个偏振保持散射元件的空间密度来控制发射的偏振光的强度。例如，偏振保持散射元件的空间密度可以作为距光源的距离的函数而增加，以提供发射的偏振光的基本上均匀的强度。也就是说，例如，当距光源的距离增加时，空间密度可以补偿光导内的可用被引导偏振光的总体减小。

在一些实施例(未示出)中，偏振背光体的方法200还包括使用光源和光导之间的准直器准直由光源提供的偏振光，以在光导内提供准直的被引导偏振光。在一些实施例中，准直器可以包括锥形准直器，该锥形准直器基本上类似于上面关于偏振背光体100描述的锥形准直器140。

在一些实施例中，如上所述，将被引导偏振光部分从光导散射230出作为发射的偏振光还包括使用偏振保持散射特征在发射的偏振光中保持或基本上保持被引导光的准直因子，该偏振保持散射特征也是角度保持散射特征。具体地，角度保持散射包括以在发射的偏振光中基本上保持被引导偏振光的准直因子的方式进行的散射。也就是说，角度保持散射可以包括以基本上保持被引导偏振光的角展度或准直因子的方式来散射被引导偏振光。根据各种实施例，可以通过包括衍射光栅和微棱镜结构的上述散射特征中的任何一种来提供角度保持散射。

根据这里描述的原理的一些实施例，公开了背光式显示器300。图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的背光式显示器300的框图。根据各种实施例，背光式显示器300采用偏振保持散射以提供发射的偏振光302，发射的偏振光302保留在背光式显示器300内产生的光的偏振。此外，发射的偏振光302的偏振被配置为匹配用于将发射的偏振光调制为显示图像的像素或调制偏振光306的光阀阵列的偏振。在一些实施例中，背光式显示器300还可以采用角度保持散射以在发射的偏振光302中保持所产生的光的准直因子。

如图8所示，背光式显示器300包括被配置为提供偏振光的偏振光源330。也就是说，光源330被配置为提供具有预定偏振的光。例如，所提供的偏振光可以包括被选择性取向的横向电(te)偏振分量。在一些实施例中，偏振光源330可以基本上类似于上面关于偏振背光体100描述的光源130。

图8中所示的背光式显示器300还包括被配置为引导偏振光作为被引导偏振光的光导320。根据各种实施例，光导320可以被配置为使用全内反射来引导偏振光。此外，可以通过光导320或在光导320内以非零传播角引导偏振光。在一些实施例中，光导可以基本上类似于如上所述的偏振背光体100的光导110。具体地，光导320可以包括介电材料片。如此以来，光导320可以是平板光导。

如图所示，光导320还包括在光导320的表面处的偏振保持散射特征322。偏振保持散射特征322被配置为将被引导偏振光中的一部分散射出光导，作为发射的偏振光302。在一些实施例中，光导320的偏振保持散射特征322可以基本上类似于上述偏振背光体100的偏振保持散射特征120。例如，偏振保持散射特征322可以包括各种偏振保持散射元件，包括但不限于被配置为提供偏振保持散射的衍射光栅、微棱镜结构和倒置微棱镜元件以及其各种组合。具体地，偏振保持散射特征322可以包括被配置为将被引导偏振光部分衍射地散射出光导320的衍射光栅和被配置为将被引导偏振光部分折射地散射出光导320的微棱镜结构中的一个或二者。在一些实施例中，衍射光栅可以基本上类似于衍射光栅122，而微棱镜结构可以基本上类似于微棱镜结构124或倒置微棱镜126，也如在上面关于偏振保持散射特征120所述。在一些实施例中，衍射光栅可以包括弯曲的衍射特征，而在一些实施例中，微棱镜结构可以包括弯曲的微棱镜。

光导320还包括被配置为调制发射的偏振光302的光阀阵列310，以提供表示显示图像的像素的调制偏振光306。在一些实施例中，光阀阵列310可以包括液晶阀或更具体地多个液晶光阀。此外，根据一些实施例，发射的偏振光302的偏振可以被配置为匹配光阀阵列310的偏振。

如上所述，在一些实施例中，背光式显示器300的光导320的偏振保持散射特征322可以提供被引导偏振光的角度保持散射。例如，角度保持散射可以由上面关于偏振背光体100描述的衍射光栅或微棱镜结构提供。在一些实施例中，角度保持散射可以在发射的偏振光302中保持被引导偏振光的准直因子。

因此，已经描述了偏振背光体、背光体操作方法和采用偏振保持散射特征将被引导偏振光耦合出作为发射的偏振光的背光式显示器的示例和实施例。应当理解，上述示例仅仅是对表示这里所述原理的许多具体示例中的一些示例的说明。显然，本领域技术人员可以在不脱离由下列权利要求限定的范围的情况下容易地设计出许多其他布置。