(57)【要約】  偏光バックライトは、偏光光を提供するように構成される光源と、その偏光光を誘導するための光導体とを用いる。光導体に光学的に結合される偏光保持散乱特徴部は、誘導偏光光の一部分を、発せられる偏光光として光導体の外へ散乱させるように構成される。発せられる偏光光の偏光は、誘導偏光光の偏光によって決定される。
2019531580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光光を提供するように構成される光源と、
前記偏光光を、誘導偏光光として光導体の長さに沿って伝播方向に誘導するように構成される光導体と、
前記光導体に光学的に結合される偏光保持散乱特徴部であって、前記誘導偏光光の一部分を発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させるように構成される、偏光保持散乱特徴部と、を備え、
前記発せられる偏光光の偏光が、前記誘導偏光光の偏光により決定される
偏光バックライト。
【請求項２】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記光導体の幅にわたっておよび前記光導体の前記長さに沿って、互いから離間される複数の偏光保持散乱素子を備え、前記複数の偏光保持散乱素子が、前記誘導偏光光の一部分を、前記発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させるように構成される、請求項１に記載の偏光バックライト。
【請求項３】
前記複数の偏光保持散乱特徴部内の前記偏光保持散乱素子の空間密度が、前記発せられる偏光光の強度を制御するように構成され、前記空間密度が前記光源からの距離の関数である、請求項２に記載の偏光バックライト。
【請求項４】
前記複数の偏光保持散乱素子が、回折格子およびマイクロプリズム構造体のうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の偏光バックライト。
【請求項５】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光の一部分を、前記発せられる偏光光として前記光導体の外へ回折により散乱させるように構成される回折格子を備える、請求項１に記載の偏光バックライト。
【請求項６】
前記回折格子が、湾曲した回折特徴部を備える、請求項５に記載の偏光バックライト。
【請求項７】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光の一部分を、前記発せられる偏光光として前記光導体の外へ屈折により散乱させるように構成されるマイクロプリズム構造体を備える、請求項１に記載の偏光バックライト。
【請求項８】
前記マイクロプリズム構造体が、第１のマイクロプリズム層、および、前記第１のマイクロプリズム層に隣接して配設され、かつ前記第１のマイクロプリズム層から空隙により分離される第２のマイクロプリズム層を備え、前記第１および第２のマイクロプリズム層のマイクロプリズムが、相補的な傾斜を有する傾いた側壁を有し、前記第２のマイクロプリズム層の前記マイクロプリズムの前記傾いた側壁が、前記発せられる偏光光を提供するために、前記側壁の内部表面において前記光導体の外へ前記屈折により散乱された誘導偏光光部分を反射するように構成される、請求項７に記載の偏光バックライト。
【請求項９】
前記第１および第２のマイクロプリズム層が、湾曲したマイクロプリズムを備える、請求項８に記載の偏光バックライト。
【請求項１０】
前記マイクロプリズム構造体が、入力アパーチャ、傾いた側壁、出力アパーチャを有する円錐台形状を有する逆マイクロプリズム素子を備え、前記入力アパーチャが、前記光導体の外へ屈折により散乱された前記誘導偏光光を受容するように構成され、前記傾いた側壁が、前記入力アパーチャを通って受容された前記誘導偏光光部分を、反射偏光光として反射するように構成され、前記出力アパーチャが、前記反射偏光光を前記発せられる偏光光として発するように構成される、請求項７に記載の偏光バックライト。
【請求項１１】
前記光源と前記光導体との間にコリメータをさらに備え、前記コリメータが、前記光源によって生成される前記偏光光を、コリメート偏光光としてコリメートし、前記コリメート偏光光を前記光導体に通信するように構成される、請求項１に記載の偏光バックライト。
【請求項１２】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光部分の角度保持散乱を提供するようにさらに構成され、前記角度保持散乱が、前記発せられる偏光光において前記誘導偏光光部分のコリメーション因子を保持するように構成される、請求項１に記載の偏光バックライト。
【請求項１３】
請求項１に記載の偏光バックライトを備えるバックライト付きディスプレイであって、前記バックライトディスプレイが、前記発せられる偏光光を変調し、画像を表示するように構成される光弁のアレイをさらに備え、前記光弁のアレイが液晶光弁を備え、前記発せられる偏光光の偏光が、前記液晶光弁の偏光に一致するように構成される、バックライト付きディスプレイ。
【請求項１４】
光源を使用して偏光光を提供することと、
前記偏光光を、誘導偏光光として光導体の長さに沿って伝播方向に誘導することと、
前記光導体に光学的に結合された偏光保持散乱特徴部を使用して、前記誘導偏光光の一部分を、発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させることと、を含み、
前記発せられる偏光光の偏光が、前記誘導偏光光の偏光により決定される
偏光バックライトの動作のための方法。
【請求項１５】
前記光導体の外へ前記誘導偏光光部分を散乱させることが、前記光導体の幅にわたって、および前記光導体の前記長さに沿って分散される前記偏光保持散乱特徴部の複数の偏光保持散乱素子の空間密度を使用して、前記発せられる偏光光の強度を制御することを含み、前記偏光保持散乱素子の前記空間密度が前記光源からの距離の関数である、請求項１４に記載の偏光バックライト動作の方法。
【請求項１６】
前記誘導偏光光部分を発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させることが、回折的散乱を含み、前記偏光保持散乱特徴部が回折格子を備える、請求項１４に記載の偏光バックライト動作の方法。
【請求項１７】
前記回折格子が、前記光導体の幅にわたって、および前記光導体の前記長さに沿って配置される複数の回折格子を備える、請求項１６に記載の偏光バックライト動作の方法。
【請求項１８】
前記誘導偏光光部分を発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させることが、屈折的散乱を含み、前記偏光保持散乱特徴部が、傾いた側壁を有するマイクロプリズム構造体を備える、請求項１４に記載の偏光バックライト動作の方法。
【請求項１９】
コリメート誘導偏光光を前記光導体内に提供するために前記光源と前記光導体との間のコリメータを使用して、前記光源によって提供される前記偏光光をコリメートすることをさらに含み、前記誘導偏光光部分を発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させることが、角度保持散乱特徴部でもある前記偏光保持散乱特徴部を使用して前記発せられる偏光光において前記誘導光のコリメーション因子を保持することをさらに含む、請求項１４に記載の偏光バックライト動作の方法。
【請求項２０】
偏光光を提供するように構成される偏光光源と、
前記偏光光を誘導偏光光として誘導するように構成され、かつ光導体の表面において偏光保持散乱特徴部を有する光導体であって、前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光の一部分を発せられる偏光光として前記光導体の外へ散乱させるように構成される、光導体と、
前記発せられる偏光光を変調して、表示された画像の画素を表す変調された偏光光を提供するように構成される光弁アレイと、を備え、
前記発せられる偏光光の偏光が、前記光弁アレイの偏光に一致するように構成される
バックライト付きディスプレイ。
【請求項２１】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光部分を前記光導体の外へ回折により散乱させるように構成される回折格子、および前記誘導偏光光部分を前記光導体の外へ屈折により散乱させるように構成されるマイクロプリズム構造体のうちの一方または両方を備える、請求項２０に記載のバックライト付きディスプレイ。
【請求項２２】
前記光弁アレイが液晶光弁を備える、請求項２０に記載のバックライト付きディスプレイ。
【請求項２３】
前記偏光保持散乱特徴部が、前記誘導偏光光部分の角度保持散乱を提供するようにさらに構成され、前記角度保持散乱が、前記発せられる偏光光において前記誘導偏光光部分のコリメーション因子を保持するように構成される、請求項２０に記載のバックライト付きディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１０月５日出願の米国仮特許出願第６２／４０４，７５０号に対する優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
なし
【背景技術】
【０００３】
電子ディスプレイは、多種多様のデバイスおよび製品のユーザに情報を通信するためのほぼユビキタスの媒体である。最もよく用いられる電子ディスプレイとしては、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、ならびに電気機械的または電気流体光変調（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）を用いる様々なディスプレイが挙げられる。一般的に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（すなわち、光を発するディスプレイ）、またはパッシブディスプレイ（すなわち、別の源から提供される光を変調するディスプレイ）のいずれかにカテゴリ分けされ得る。中でもアクティブディスプレイの最も明白な例は、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤである。発せられる光を考慮する際にパッシブと典型的には分類されるディスプレイは、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、限定されるものではないが本質的に低い消費電力を含む、魅力的な性能特性を多くの場合呈するが、光を発する能力の欠如を考えると、多くの実用的応用においてはいくらか制限された使用が見出されることがある。
【０００４】
発せられる光と関連付けられたパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイは、外部光源に結合される（coupled to an external light source）。結合された光源により、光源に結合されなければパッシブであるこれらのディスプレイが光を発し、実質的にアクティブディスプレイとして機能することが可能になり得る。そのような結合された光源の例がバックライトである。バックライトは、これがなければパッシブのディスプレイの裏に置かれてパッシブディスプレイを照明する光の源（多くの場合、パネルバックライト）としての役割を果たし得る。例えば、バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合され得る。バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する光を発する。発せられた光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、次いでこの変調光が、今度はＬＣＤまたはＥＰディスプレイから発せられる。多くの場合、バックライトは、白光を発するように構成される。次いで、白光をディスプレイで使用される様々な色へと変換するためにカラーフィルタが使用される。カラーフィルタは、例えば、ＬＣＤもしくはＥＰディスプレイの出力部に（あまり一般的でない）、またはバックライトとＬＣＤもしくはＥＰディスプレイとの間に置かれ得る。代替的に、様々な色が、原色などの異なる色を使用してディスプレイのフィールド順次照明によって実装され得る。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書内で説明される原則に従う例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と併せた以下の詳細な説明を参照することによりさらに容易に理解され得、図面において同様の参照番号は同様の構造的要素を指示する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ−Ｂ】（Ａ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライトの横断面図である。（Ｂ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライトの平面図である。
【図１Ｃ】本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライトの透視図である。
【図２Ａ−Ｃ】（Ａ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、偏光保持散乱特徴部を例証する図である。（Ｂ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における回折格子の平面図である。（Ｃ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における湾曲した回折格子の上面図である。
【図３Ａ−Ｂ】（Ａ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、マイクロプリズム層を備えるマイクロプリズム構造体の横断面図である。（Ｂ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における湾曲したマイクロプリズム層の透視図である。
【図４Ａ−Ｂ】（Ａ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における逆マイクロプリズム素子を備えるマイクロプリズム構造体の横断面図である。（Ｂ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における逆マイクロプリズム素子の横断面図である。
【図５】例におけるテーパ付けされたコリメータの側面図である。
【図６Ａ−Ｂ】（Ａ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における光弁アレイを有するバックライト付きディスプレイの側面図である。（Ｂ）本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における光弁アレイを有するバックライト付きディスプレイの透視図である。
【図７】本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例におけるバックライト付きディスプレイの動作の方法を例証する図である。
【図８】本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例におけるバックライト付きディスプレイを例証する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
特定の例および実施形態は、上で参照した図に例証される特徴に加えるか、それに代わるかのいずれかである他の特徴を有する。これらおよび他の特徴は、上で参照した図を参照して以下に詳細説明される。
【０００８】
本明細書内で説明される原則に従う例および実施形態は、電子ディスプレイへの適用を伴う、偏光保持散乱を用いたバックライトを提供する。本明細書内で説明される原則と一致する様々な実施形態において、偏光保持散乱特徴部を用いた偏光バックライトが提供される。偏光光を偏光バックライトに提供するために光源が用いられる。偏光保持散乱特徴部は、光源によって生成される光の偏光を保持する、または少なくとも実質的に保持する発せられる光を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、発せられる光は、発せられる偏光光を、ディスプレイの画素を表す変調偏光光として変調するように構成される光弁アレイの偏光に一致するように構成される。これが、いくつかの実施形態において、光弁アレイの入力部または偏光バックライトの出力部のいずれかにおける、偏光フィルムなどの偏光素子の必要性を取り除き得る。
【０００９】
様々な実施形態によると、偏光保持散乱特徴部（polarization-preserving scattering feature）は、誘導偏光光を、発せられる偏光光として外へ散乱させるために、回折格子、および様々なマイクロプリズム構造体のうちのいずれかの一方または両方を備え得る偏光保持散乱素子（polarization-preserving scattering element）を含む。特に、偏光保持散乱特徴部は、互いから離間され、かつ発せれる光の強度を制御するように構成される偏光保持散乱特徴部内の密度を有する複数の偏光保持散乱素子を備え得る。偏光バックライトは、光導体に通信される光をコリメートするように構成されるコリメータをさらに備え得る。偏光保持散乱特徴部は、いくつかの実施形態において、角度保持散乱をさらに提供し得る。そのようなものとして、偏光保持散乱特徴部はまた、発せられる光において偏光誘導光の拡がり角または「コリメーション因子」を保持するように構成される角度保持散乱特徴部であり得る。これが、いくつかの実施形態において、偏光バックライトの出力部におけるコリメータ素子の必要性を除去し得る。
【００１０】
本明細書内では、「光源」は、光の源（例えば、光を生成し発するように構成される光エミッタ）と定義される。例えば、光源は、作動されるときまたは電源が入れられるときに光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタを備え得る。特に、本明細書内では、光源は、実質的に任意の光の源であり得るか、または、限定されるものではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、高分子発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および事実上任意の他の光の源を含み得る、実質的に任意の光エミッタを備え得る。光源によって生成される光は、色を有し得る（すなわち、光の特定の波長を含み得る）か、または様々な波長（例えば、白光）にあり得る。いくつかの実施形態において、光源は、複数の光エミッタを備え得る。例えば、光源は、光エミッタのセットまたは群を含み得、ここでは、光エミッタのうちの少なくとも１つが、このセットまたは群内の他の光エミッタのうちの少なくとも１つによって生成される光の色または波長とは異なる色、または等価に波長を有する光を生成する。異なる色は、例えば、原色（例えば、赤、緑、青）を含み得る。
【００１１】
本明細書内では、「偏光」は、予め定められたまたは予め規定された偏光を有する光と定義される。いくつかの実施形態において、予め定められた偏光は、選択的に配向された偏光成分を有する直線偏光である。特に、偏光光は、第１の偏光成分および第２の偏光成分を含む予め定められた偏光を有し得る。第１の偏光成分は、横電気（ＴＥ）偏光成分であり得る一方、第２の偏光成分は、横磁気（ＴＭ）偏光成分であり得る。いくつかの実施形態において、ＴＥ成分は、光導体の表面に平行であるように選択的に配向され得る。
【００１２】
本明細書内では、「光導体（light guide）」は、全内部反射を使用して構造体内で光を誘導する（guides）構造体と定義される。特に、光導体は、光導体の動作波長において実質的に透明である芯を含み得る。「光導体」という用語は、概して、光導体の誘電物質と光導体を囲む物質または媒体との間の界面において光を誘導するために全内部反射を用いる誘電性光導波路を指す。定義では、全内部反射のための条件は、光導体の屈折率が光導体材料の表面に隣接する周囲媒体の屈折率よりも大きいことである。いくつかの実施形態において、光導体は、全内部反射をさらに促進するために、前述の屈折率差に加えて、またはその代わりに、コーティングを含み得る。コーティングは、例えば、反射コーティングであり得る。光導体は、限定されるものではないが、プレートまたはスラブ導体およびストリップ導体のうちの一方または両方を含む、いくつかの光導体のうちのいずれかであり得る。
【００１３】
本明細書内では、「偏光保持散乱特徴部」または等価に「偏光保持散乱体」は、特徴部もしくは散乱体に入射する光の偏光、または少なくともある程度の偏光を散乱光において実質的に保持する様式で、光を散乱させるように構成される任意の特徴部または散乱体と定義される。
いくつかの実施形態において、光は、偏光部分および非偏光部分を含み得る。定義では、したがって、光の偏光の程度は、光の偏光の尺度であり、具体的には、偏光される光の割合である。いくつかの実施形態において、光の偏光の程度は、以下の方程式（１）で与えられ得る。
【００１４】
【数１】
2019531580.tif 000003
式中、Ｖは、偏光の程度であり、Ｉｐは、光の偏光部分の強度であり、Ｉｎは、光の非偏光部分の強度である。したがって、「偏光保持散乱特徴部」は、特徴部または散乱体に入射する光の偏光の程度が散乱光の偏光の程度に実質的に等しい任意の特徴部または散乱体とさらに定義され得る。
【００１５】
本明細書内では、「回折格子」は、概して、回折格子に入射する光の回折を提供するように配置される複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）と定義される。いくつかの例において、複数の特徴部は、周期的または準周期的な様式で配置され得る。例えば、回折格子は、１次元（１Ｄ）アレイ内に配置される複数の特徴部（例えば、材料表面内の複数の溝または隆起）を含み得る。他の例において、回折格子は、特徴部の２次元（２Ｄ）アレイであり得る。回折格子は、例えば、材料表面上の突起または材料表面内の穴の２Ｄアレイであり得る。
【００１６】
そのようなものとして、および本明細書内の定義では、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供する構造体である。光が光導体から回折格子に入射する場合、提供される回折散乱または回折的散乱は、回折格子が回折によって光導体から光をカップリングアウトし得る（couple light out of the light guide by diffraction）「回折カップリング（diffractive coupling）」を結果としてもたらし得、故に「回折カップリング」と称され得る。回折格子はまた、回折によって（すなわち、回折角度で）光の角度を方向変更する、または変化させる。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、概して、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向の変化は、本明細書内では「回折的方向変更」と称される。故に、回折格子は、回折格子に入射する光を回折により方向変更する回折特徴部を含む構造体であると理解され得、光が光導体から入射する場合、回折格子は、光導体から光を回折によりカップリングアウトすることもできる。
【００１７】
さらに、本明細書における定義では、回折格子の特徴部は、「回折特徴部」と称され、材料表面（すなわち、２つの材料間の境界）に、材料表面内に、および材料表面上に、のうちの１つまたは複数にあり得る。この表面は、例えば、光導体の表面であり得る。回折特徴部は、表面における、表面内の、または表面上の溝、隆起、穴、および突起のうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない、光を回折する様々な構造体のいずれかを含み得る。例えば、回折格子は、材料表面内に複数の略平行な溝を含み得る。別の例において、回折格子は、材料表面から立ち上がる複数の平行な隆起を含み得る。回折特徴部（例えば、溝、隆起、穴、突起など）は、正弦波プロファイル、長方形プロファイル（例えば、バイナリ回折格子）、三角形プロファイル、および鋸歯状プロファイル（例えば、ブレーズド格子）のうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない、回折を提供する様々な断面形状またはプロファイルのいずれかを有し得る。
【００１８】
本明細書内では、「マイクロプリズム構造体」は、傾いた側壁を有し、かつマイクロプリズム構造体に入射する光を屈折により散乱させるように構成される、マイクロプリズムまたは複数のマイクロプリズムを備える構造体と定義される。光が光導体からマイクロプリズム構造体に入射する場合、マイクロプリズム構造体は、光導体から光を屈折によりカップリングアウトするかまたは外へ散乱させるように構成されるマイクロプリズムまたは複数のマイクロプリズムを備える構造体と理解され得る。いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造体は、第１のマイクロプリズム層、および第１のマイクロプリズム層に隣接して配設され、かつ第１のマイクロプリズム層から空隙により分離される第２のマイクロプリズム層を含み得る。本明細書内では、したがって、「マイクロプリズム層」は、フィルムの材料層内または材料層上に配設または整列される複数のマイクロプリズムと定義される。いくつかの実施形態において、第１および第２のマイクロプリズム層のマイクロプリズムは、相補的な傾斜を伴う傾いた側壁を有し得る。第２のマイクロプリズム層の傾いた側壁は、発せられる光を提供するために側壁の内部表面に光を反射させるように構成され得る。いくつかの実施形態において、第１および第２のマイクロプリズム層のマイクロプリズムは、湾曲したマイクロプリズムを含み得る。
【００１９】
様々な実施形態によると、マイクロプリズム構造体は、逆マイクロプリズム素子を備え得る。本明細書における定義では、「逆マイクロプリズム素子」は、入力アパーチャ、傾いた側壁、および入力アパーチャより大きい出力アパーチャを有する、円錐台形状を有するマイクロプリズムである。特に、入力アパーチャは、光を受容するように構成され、傾いた側壁は、入力アパーチャを通って受容された光を反射するように構成される一方、出力アパーチャは、反射光を発するように構成される。したがって、入力アパーチャは、逆マイクロプリズム素子と光導体との間の光接続を含む逆マイクロプリズム素子の一部分であり、光導体から抽出されたまたはカップリングアウトされた光を受容するように構成される。傾いた側壁は、光を反射するように構成される逆マイクロプリズム素子の内部表面を備える。いくつかの実施形態において、傾いた側壁は、反射層または反射材料（例えば、側壁の外面上の反射材料層）を備え得る。反射層は、逆マイクロプリズム素子の内部表面における反射を提供する、または向上するように構成され得る。反射光は、逆マイクロプリズム素子の出力アパーチャから発せられる。
【００２０】
本明細書内では、「コリメータ」は、光をコリメートするように構成される実質的に任意の光デバイスまたは装置と定義される。様々な実施形態によると、コリメータによって提供されるコリメーションの量は、予め定められた程度または量で実施形態によって変動し得る。さらに、コリメータは、２つの直交方向（例えば、垂直方向および水平方向）のうちの一方または両方にコリメーションを提供するように構成され得る。すなわち、コリメータは、いくつかの実施形態によると、２つの直交方向のうちの一方または両方において、光コリメーションを提供する形状を含み得る。
【００２１】
さらに、本明細書内では、「コリメーション因子」は、光がコリメートされる程度と定義される。特に、コリメーション因子は、本明細書における定義では、光のコリメートビーム内の光線の角拡散を定義する。例えば、コリメーション因子σは、コリメート光のビーム内の光線の大部分が特定の角拡散（例えば、コリメート光ビームの中央または主要角度方向について＋／−σ度）内であることを指定し得る。コリメート光ビームの光線は、角度に関してはガウス分布を有し得、角拡散は、いくつかの例によると、コリメート光ビームのピーク強度の半分によって決定される角度であり得る。
【００２２】
本明細書内では、「角度保持散乱」は、入射光のコリメーション因子を散乱光内で実質的に保持する方式で光を散乱させることと定義される。すなわち、「角度保持散乱」は、特徴部または散乱体に入射する光の角拡散を実質的に保持する様式で光を散乱させることを含む。特に、定義では、角度保持散乱特徴部によって散乱される光の角拡散σsは、入射光の角拡散σの関数である（すなわち、σs＝ｆ（σ）である）。いくつかの実施形態において、散乱光の角拡散σsは、入射光の角拡散またはコリメーション因子σの線形関数である（例えば、σs＝α・σ、αは整数である）。すなわち、角度保持散乱特徴部によって散乱される光の角拡散σsは、入射光の角拡散またはコリメーション因子σに実質的に比例し得る。例えば、散乱光の角拡散σsは、入射光角拡散σに実質的に等しくてもよい（例えば、σs≒σ）。均一の回折格子（すなわち、実質的に均一または一定の回折特徴部間隔または格子ピッチを有する回折格子）は、角度保持散乱特徴部の例である。
【００２３】
さらに、本明細書内で使用される場合、冠詞「ａ（１つ）」は、特許分野におけるその通常の意味、とりわけ「１つまたは複数」を有することが意図される。例えば、「（１つの）偏光保持散乱特徴部」は、１つまたは複数の偏光保持散乱特徴部を意味し、そのようなものとして、本明細書内では、「その偏光保持散乱特徴部」は、「（１つまたは複数の）偏光保持散乱特徴部」を意味する。また、本明細書における「上部」、「下部」、「上側」、「下側」、「上」、「下」、「前面」、「背面」、「第１の」、「第２の」、「左」、または「右」に対するいずれの参照も、本明細書では限定を意図するものではない。本明細書内では、「約」という用語は、値に適用されるときはその値を生成するために使用される機器の許容差範囲内を概して意味するか、または、別途明示的に示されない限り、プラスマイナス１０％、もしくはプラスマイナス５％、もしくはプラスマイナス１％を意味し得る。さらに、「実質的に」という用語は、本明細書内で使用される場合、大部分、またはほぼすべて、またはすべて、または約５１％〜約１００％の範囲内の量を意味する。さらには、本明細書内の例は、例示的にすぎず、考察の目的で提示され、限定のためのものではないことが意図される。
【００２４】
本明細書内で説明される原則のいくつかの実施形態によると、偏光バックライトが提供される。図１Ａは、本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライト１００の横断面図を例証する。図１Ｂは、本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライト１００の平面図を例証する。図１Ｃは、本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例における偏光バックライト１００の透視図を例証する。例証される偏光バックライト１００は、例えば、バックライト付きディスプレイを含むがこれに限定されない電子ディスプレイにおいて背後から光を当てるために使用され得る。様々な実施形態によると、および以下に説明されるように、偏光バックライト１００は、光導体１１０、偏光保持散乱特徴部１２０、および光源１３０を備え得る。
【００２５】
図１Ａ〜図１Ｃに例証される偏光バックライト１００は、予め定められた偏光を有する、カップリングアウトされるまたは発せられる光１０２を提供するように構成される。そのようなものとして、発せられる光１０２は、様々な実施形態によると、発せられる偏光光であり得る。発せられる光１０２は、例証されるように、偏光バックライト１００の表面（例えば、光導体１１０の第１の表面１１０’）から離れる方へ向けられる。発せられる光１０２は、照明する、または、電子ディスプレイのための照明源としての役割を果たすために用いられ得る。特に、発せられる光１０２は、例えば、電子ディスプレイによる情報（例えば、画像）の表示を促進するために（例えば、以下に説明されるように、光弁を使用して）変調され得る。
【００２６】
図１Ａ〜図１Ｃに例証されるように、偏光バックライト１００は、光源１３０を備える。様々な実施形態によると、光源１３０は、以下に説明されるように、光導体１１０内で誘導されるべき偏光光を提供するように構成される。特に、光源１３０は、光導体１１０の入口表面または端（入力端）に隣接して位置し得る。様々な実施形態において、光源１３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ（例えば、レーザダイオード）、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、実質的に任意の光の源（例えば、光エミッタ）を備え得る。いくつかの実施形態において、光源１３０は、特定の色で表される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成される光エミッタ１３２を備え得る。特に、単色光の色は、特定の色空間または色モデル（例えば、赤−緑−青（ＲＧＢ）色モデル）の原色であってもよい。他の例において、光源１３０は、実質的に広域または多色の色を提供するように構成される実質的に広域の光源であり得る。例えば、光源１３０は、白光を提供し得る。いくつかの実施形態において、光源１３０は、異なる光の色を提供するように構成される複数の異なる光エミッタを備え得る。異なる光エミッタ１３２は、異なる光の色の各々に対応する誘導光の異なる、色特有の、非ゼロの伝播角度を有する光を提供するように構成され得る。
【００２７】
上に記される実施形態において、光源１３０は、偏光光を発するように構成される。いくつかの実施形態において、光源１３０は、偏光光を生成するように構成される光エミッタ１３２を備え得る。すなわち、光エミッタ１３２は、予め定められた偏光を有する光を発するように構成され得る。いくつかの実施形態において、光エミッタ１３２は、横電気（ＴＥ）偏光成分を含む光を提供するように構成される。他の実施形態において、光エミッタ１３２は、横磁気（ＴＭ）偏光成分を含む光を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、光源１３０は、未偏光または非偏光光を発するように構成される光エミッタ１３２を備え得る。これらの実施形態において、光源１３０は、光エミッタ１３２と光源１３０の出力部との間に配設される偏光素子または偏光子（図示されない）をさらに備え得、この偏光素子は、光源１３０の光エミッタ１３２によって提供される未偏光または非偏光光を偏光するように構成される。例えば、偏光素子は、未偏光光を受容し、横電気（ＴＥ）偏光成分が選択的に配向されるこの受容した光の一部分を選択して送信するように構成され得る。このやり方では、光源１３０によって発せられる光は、実施形態にかかわりなく、偏光光である。
【００２８】
図１Ａ〜図１Ｃに例証されるように、偏光バックライト１００は、光導体１１０をさらに備える。光導体１１０は、いくつかの実施形態によると、プレート光導体であり得る。光導体１１０は、光を誘導光１０４として光導体１１０の長さに沿って誘導するように構成される。特に、光導体１１０は、光源１３０によって提供される偏光光を、誘導「偏光」光１０４として誘導するように構成される。例えば、光導体１１０は、光導波路として構成される誘電物質を含み得る。光導波路の誘電物質は、誘電性光導波路を囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有し得る。屈折率の差は、光導体１１０の１つまたは複数の誘導モードに従って誘導偏光光１０４の全内部反射を促進するように構成される。図１Ａにおいて、誘導偏光光１０４の全体的な伝播方向１０３は、太矢印によって示される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、光導体１１０の誘電性光導波路は、光学的に透明な誘電物質の広範な実質的に平面のシートを備えるスラブまたはプレート光導波路であり得る。様々な例によると、光導体１１０の光学的に透明な誘電物質は、様々なタイプのガラス（例えば、シリカガラス、アルカリ−アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、１つもしくは複数の実質的に光学的に透明なプラスチックもしくはポリマー（例えば、ポリ（メチルメタクリル酸）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）、またはそれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない、様々な誘電物質のいずれかを含み得るか、それらから構成され得る。いくつかの実施形態において、光導体１１０は、光導体１１０の表面の少なくとも一部分（例えば、上面および底面のうちの一方または両方）上にクラッド層（例証されない）をさらに含み得る。クラッド層は、いくつかの例によると、全内部反射をさらに促進するために使用され得る。
【００３０】
いくつかの実施形態によると、光導体１１０は、光導体１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前」面または側）と第２の表面１１０”（例えば、「背」面または側）との間で非ゼロの伝播角度で全内部反射に従って誘導偏光光１０４を誘導するように構成される。特に、誘導偏光光１０４は、（太矢印によって示される伝播方向１０３にもかかわらず）非ゼロの伝播角度で光導体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０”との間で反射することまたは跳ね返ることによって伝播し得る。
【００３１】
本明細書内で定義されるように、「非ゼロの伝播角度」は、光導体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’または第２の表面１１０”）に対する角度である。さらに、非ゼロの伝播角度は、様々な実施形態によると、ゼロより大きく、かつ光導体１１０内の全内部反射の臨界角より小さい。例えば、誘導偏光光１０４の非ゼロの伝播角度は、約１０度から約５０度の間、または、いくつかの例において、約２０度から約４０度の間、または、約２５度から約３５度の間であり得る。例えば、非ゼロの伝播角度は、約３０度であってもよい。他の例において、非ゼロの伝播角度は、約２０度、または約２５度、または約３５度であってもよい。さらには、特定の非ゼロの伝播角度は、この特定の非ゼロの伝播角度が光導体１１０内の全内部反射の臨界角より小さくなるように選択される限りにおいて、特定の実装形態のために（例えば、恣意的に）選択され得る。
【００３２】
いくつかの実施形態において、誘導偏光光１０４は、コリメートされ得るか、または等価にコリメート光ビーム（例えば、以下に説明されるように、コリメータ１４０によって提供される）であり得る。本明細書内では、「コリメート光」または「コリメート光ビーム」は、概して、光ビームの線が光ビーム（例えば、誘導偏光光１０４）内の予め定められたまたは規定された角拡散に実質的に限られる光のビームと定義される。さらに、コリメート光ビームから分岐するか、または散乱される光の線は、本明細書における定義では、コリメート光ビームの部分であると見なされない。さらには、誘導偏光光１０４は、様々な実施形態において、コリメーション因子σに従って、またはそれを有してコリメートされ得る。
【００３３】
いくつかの実施形態において、光導体１１０は、誘導偏光光１０４を「リサイクルする」ように構成され得る。特に、光導体長さに沿って誘導された誘導偏光光１０４は、伝播方向１０３とは異なる（例えば、反対である）別の伝播方向にその長さに沿って方向変更されて戻され得る。例えば、光導体１１０は、光源に隣接する入力端または入口縁に対向する光導体１１０の端において反射体（例証されない）を含み得る。反射体は、誘導偏光光１０４をリサイクルされた誘導光として入口縁に向けて反射して戻すように構成され得る。代替的に（例えば、誘導光をリサイクルすることに対立するものとして）、他の伝播方向に伝播する誘導偏光光１０４が、他の伝播方向で（例えば、伝播方向１０３を有する誘導偏光光１０４に加えて）光導体１１０内へ光を導入することによって提供され得る。誘導偏光光１０４をリサイクルすることまたは代替的に他の伝播方向に誘導偏光光１０４を提供することは、例えば、誘導光が、例えば以下に説明される偏光保持散乱体および角度保持散乱体によって２回以上偏光バックライト１００の外へ散乱されることを可能にすることによって、偏光バックライト１００の輝度（例えば、発せられる光１０２の光ビームの強度）を増大させ得る。
【００３４】
様々な実施形態によると、光導体１１０は、偏光保持散乱特徴部１２０を有する。偏光保持散乱特徴部１２０は、誘導偏光光１０４の一部分を、発せられる光１０２として光導体１１０の外へ散乱させるように構成される。いくつかの実施形態において（例えば、例証されるように）、偏光保持散乱特徴部１２０は、複数の偏光保持散乱体を備える。特に、偏光保持散乱特徴部１２０の個々の偏光保持散乱体は、互いから離間される離散した構造体、素子、または特徴部であり得、各々の離散した構造体が、誘導偏光１０４の異なる部分を偏光保持様式で散乱させる、またはカップリングアウトするように構成される。様々な実施形態において、偏光保持散乱特徴部１２０は、回折格子、反射構造体、および屈折構造体（例えば、以下に説明されるようなマイクロプリズム構造体）、ならびにそれらの様々な組み合わせを含むがこれらに限定されない、偏光保持散乱を生成する、または生成するように構成される様々な異なる構造体または特徴部のうちのいずれかを備え得る。さらに、偏光保持散乱特徴部１２０はまた、角度保持散乱を提供し得、したがって、様々な実施形態によると、角度保持散乱体を提供し得るか、または角度保持散乱特徴部でもあり得る。
【００３５】
図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、偏光保持散乱特徴部１２０は、光導体の幅わたって、および光導体の長さに沿っての一方または両方において互いから離間される複数の偏光保持散乱素子１２０’を備え得る。特に、偏光保持散乱素子１２０’は、有限空間によって互いから分離され得、光導体長さに沿った個々の全く異なる素子を表し得る。すなわち、本明細書における定義では、偏光保持散乱素子１２０’は、有限（すなわち、非ゼロ）の素子間距離（例えば、有限の中心間距離）に従って互いから離間される。さらに、偏光保持散乱素子１２０’は、いくつかの実施形態によると、概して、互いに交差、重複、または別の方法で接触しない。すなわち、複数のうちの各偏光保持散乱素子１２０’は、概して、全く異なり、偏光保持散乱素子１２０’の他のものから分離される。
【００３６】
様々な実施形態において、複数の偏光保持散乱素子１２０’は、光導体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’または第２の表面１１０”）において、表面上、および表面内の１つまたは複数にある様々な構成で配置され得る。例えば、偏光保持散乱素子１２０’は、光導体表面にわたって行および列（例えば、アレイ）で配置され得る。別の例において、複数の偏光保持散乱素子１２０’は、群で配置され得、この群は、行および列で配置され得る。図１Ｂ〜図１Ｃに例証されるさらに別の例において、複数の偏光保持散乱素子１２０’は、光導体１１０の表面にわたって実質的にランダムに分散され得る。
【００３７】
いくつかの実施形態によると、複数のうちの偏光保持散乱素子１２０’は、１次元（ＩＤ）アレイまたは２次元（２Ｄ）アレイのいずれかで配置され得る。例えば、偏光保持散乱素子１２０’は、線状１Ｄアレイとして配置され得る。別の例において、偏光保持散乱素子１２０’は、長方形２Ｄアレイとしてまたは円形２Ｄアレイとして配置され得る。さらに、アレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、いくつかの例において、規則的なまたは均一のアレイであり得る。特に、偏光保持散乱素子１２０’間の素子間距離（例えば、中心間距離または間隔）は、アレイにわたって実質的に均一または一定であり得る。他の例において、偏光保持散乱素子１２０’間の素子間距離は、アレイにわたって、および光導体１１０の長さに沿っての一方または両方で、変動され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態において、複数の偏光保持散乱素子１２０’内の偏光保持散乱素子の空間密度は、図１Ｂに例証されるように、発せられる光１０２の強度を制御するように構成される。特に、空間密度は、光源１３０からの距離の関数であり得る。すなわち、偏光保持散乱素子１２０’間の素子間距離（例えば、中心間距離または間隔）は、光源１３０からの距離の関数として光導体１１０の長さもしくは幅または両方にわたって変動または変調され得る。いくつかの実施形態において、空間密度は、光源１３０からの距離に応じて高くなる。すなわち、偏光保持散乱素子１２０’間の素子間距離は、光源１３０からの距離に応じて減少する。したがって、偏光保持散乱素子１２０’は、光源１３０近くではさらに離間され、光源１３０から遠いほど互いにより近くに置かれる。偏光保持散乱素子１２０’の空間密は、様々なパターンに従って光源１３０からの距離に応じて変動し得る。いくつかの実施形態において、空間密度は、光源１３０からの距離に応じて線形に変動され得る。他の実施形態において、空間密度は、光源１３０からの距離に応じて非線形に変動され得る。例えば、光源１３０からの偏光保持散乱素子の距離に基づく空間密度の変動は、指数関数的な、対数関数的な、または他の実質的に不均一もしくはランダムであるが依然として単調な様式であり得る。限定されるものではないが正弦波的変動または三角形もしくは鋸歯状変動などの非単調密度変動もまた、これらの変形形態のいずれかの組み合わせと同様に、用いられ得る。
【００３９】
さらに、発せられる偏光光の強度は、偏光保持散乱素子１２０’の空間密度に応じて増大する。増大した強度は、いくつかの実施形態によると、偏光保持散乱素子のカップリング効率を反映し得る。すなわち、偏光保持散乱素子によってカップリングアウトされる誘導偏光光の所与の強度について、より小さい素子間距離を有する素子は、より大きい素子間距離を有する素子よりも高い強度の発せられる光を生成し得る。さらに、いくつかの実施形態において、光導体１１０を通って伝播される誘導偏光光１０４の強度は、光源１３０からの距離に応じて減少する。そのような実施形態において、偏光保持散乱素子１２０’の空間密度は、誘導偏光光における減少する強度を補い、実質的に等しい強度の光をカップリングアウトするために、光源からの距離に応じて増大する。したがって、実施形態において、偏光保持散乱素子１２０’の空間密度は、光導体にわたって発せられる光の実質的に均一の強度を生成するように変動または変調され得る。
【００４０】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、偏光保持散乱特徴部１２０の偏光保持散乱素子１２０’は、回折格子１２２を備え得る。回折格子１２２は、様々な実施形態によると、回折カップリング（「回折散乱とも称される）を使用して、またはそれによって、誘導偏光光１０４の一部分を光導体１１０から散乱させるか、またはカップリングアウトするように構成される。この誘導偏光光１０４の一部分は、光導体表面を通って（例えば、光導体１１０の第１の表面１１０’を通って）回折格子１２２によって回折によりカップリングアウトされ得る。さらに、回折格子１２２は、誘導偏光光１０４の一部分を、発せられる光１０２として回折によりカップリングアウトする、または外へ散乱させるように構成される。発せられる光１０２は、様々な例によると、光導体１１０の第１の表面１１０’から離れる方へ向けられる。特に、カップリングアウトされた誘導偏光光１０４の部分は、回折格子１２２によって、発せられる光１０２として光導体表面から離れる方へ回折により方向変更される。
【００４１】
回折格子１２２は、光導体１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前」面または側）または第２の表面１１０”（例えば、「背」面または側）のいずれかに位置し得る。第１の表面１１０’上で、回折格子は、上に説明されるように、送信モードで動作する。すなわち、回折格子１２２は、発せられる光として、送信される、または回折格子１２２を通過する誘導偏光光１０４を回折により方向変更するように構成される。発せられる光１０２は、上に説明されるように、光導体の第１の表面１１０’から離れる方へ向けられる。代替的に、回折格子は、第２の表面１１０”（例証されない）上に位置し得る。この構成では、回折格子は、反射モードで動作する。反射モード回折格子は、反射回折（すなわち、反射および回折）を使用して誘導偏光光１０４を光導体１１０内へ回折により方向変更するように構成される。回折により方向変更された光は、発せられる光１０２として第１の表面１１０’から発せられる。
【００４２】
様々な実施形態によると、回折格子１２２は、光を回折する（すなわち、回折を提供する）複数の回折特徴部１２２’を備える。回折は、誘導偏光光１０４の一部分を光導体１１０から回折カップリングすることを担う。例えば、回折格子１２２は、回折特徴部１２２’としての役割を果たす、光導体１１０の表面内の溝および光導体表面から突出する隆起のうちの一方または両方を含み得る。溝および隆起は、互いに平行または略平行に、およびある点においては、回折格子１２２によってカップリングアウトされるべき誘導偏光光１０４の伝播方向に垂直に配置され得る。図２Ｂ〜図２Ｃに例証されるように、回折格子１２２の回折パターンは、回折格子１２２の回折特徴部、例えば、光導体１１０の表面内の溝および隆起のうちの一方または両方を表す交互の黒白バンドとして描写される。
【００４３】
いくつかの例において、回折特徴部は、エッチングされるか、圧延されるか、または表面内にかたどられるか、もしくは表面上に適用され得る。そのようなものとして、偏光保持散乱特徴部１２０の回折格子１２２の材料は、光導体１１０の材料を含み得る。図２Ａに例証されるように、例えば、回折格子１２２は、限定ではなく例として、光導体１１０の表面内に形成される略平行の溝を備える。別の例において（例証されない）、回折格子１２２は、光導体表面から突出する略平行の隆起を備え得る。さらに他の例において（これも例証されない）、回折格子１２２は、光導体表面に適用もしくは貼着されるフィルムもしくは層内に、またはそのようなフィルムもしくは層として、実装され得る。
【００４４】
いくつかの実施形態において、偏光保持散乱特徴部１２０の回折格子１２２は、曲線を近似するように配置される、湾曲した回折特徴部１２２”または回折特徴部を備え得る。図２Ｃに例証されるように、回折特徴部は、限定ではなく例として、湾曲した回折特徴部である。特に、図２Ｃに示されるように、同心の黒白曲線は、光導体表面上または光導体表面内の同心曲線の回折特徴部（例えば、同心曲線の隆起および同心曲線の溝の両方）を表し得る。いくつかの実施形態において、回折格子１２２の湾曲した回折特徴部は、半円によって表され得る（すなわち、半円形の湾曲した回折特徴部であり得る）一方、他の実施形態では、別の実質的に非円形の曲線が、湾曲した回折特徴部を実現するために用いられ得る。
【００４５】
様々な実施形態によると、偏光保持散乱特徴部１２０の偏光保持散乱素子１２０’は、例えば、図３Ａ〜図４Ｂに例証されるようなマイクロプリズム構造体１２４を備え得る。図３Ａ〜図３Ｂのマイクロプリズム構造体１２４は、マイクロプリズム構造体１２４に入射する光を屈折により散乱させるように構成される複数のマイクロプリズム１２５を備える。図３Ａに例証されるように、マイクロプリズム構造体１２４は、光導体１１０に隣接して配設され得る。特に、マイクロプリズム構造体１２４は、いくつかの実施形態において、光導体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’）と接触状態にあり得る。例えば、マイクロプリズム構造体１２４は、図３Ａに例証されるように、光導体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’）内に部分的に形成され得る。マイクロプリズム構造体１２４は、したがって、誘導偏光光１０４の一部分を、発せられる光１０２として光導体１１０の外へ屈折により散乱させるように構成される。
【００４６】
いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造体１２４は、第１のマイクロプリズム層、および第１のマイクロプリズム層に隣接して配設され、かつ第１のマイクロプリズム層から空隙により分離される第２のマイクロプリズム層を含み得る。他の実施形態において、マイクロプリズム構造体は、逆マイクロプリズム素子を備え得る。例えば、図３Ａに例証されるように、マイクロプリズム構造体１２４は、第１のマイクロプリズム層１２４ａおよび第２のマイクロプリズム層１２４ｂを備える。第１のマイクロプリズム層１２４ａは、誘導偏光光１０４の一部分を光導体１１０の外へ屈折によりカップリングアウトするように構成される。例えば、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、誘導偏光部分が光導体１１０の外へ逃げ出すまたは漏れ出すことができるように、局所的に全内部反射を妨害し得る（例えば、第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面または相を通って光導体１１０を出ることが描写される延びた矢印によって図３Ａに例証されるように）。以下にさらに説明されるように、屈折によりカップリングアウトされた光は、その後、発せられる光１０２として、反射を使用して第２のマイクロプリズム層１２４ｂによって外へ散乱される。
【００４７】
様々な実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、複数の略平行の細長い隆起またはマイクロプリズム１２５を備え、各マイクロプリズム１２５は、介在領域または溝１２５’によって隣接するマイクロプリズム１２５から分離される。すなわち、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、２つの略平行の溝１２５’の間に位置する細長いマイクロプリズム１２５を備え得る。したがって、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、複数の交互のマイクロプリズム１２５および溝１２５’を備える。いくつかの例において、マイクロプリズム１２５は、第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面、または等価の光導体１１０の第１の表面１１０’から立ち上がり得るか、またはその上に突出し得る。代替的に、一対の間隔の近い平行の溝１２５’が、溝１２５’間にマイクロプリズム１２５を形成するために第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面（または光導体第１の表面１１０’）内に形成されるか、または別の方法で提供され得る。
【００４８】
様々な実施形態によると、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、図３Ａ〜図３Ｂに例証されるように、略三角形断面を有するマイクロプリズム１２５を形成するために頂点として接合する傾いたまたは傾斜の付いた側壁１２５”を有し得る。すなわち、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、三角形断面プロファイルを有するマイクロプリズム１２５を備え得る。他の実施形態において（例証されない）、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、鋸歯状断面プロファイルを有し得る。さらに他の実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、ピラミッド構造を有し得る（例証されない）。ピラミッド形状のマイクロプリズム１２５は、第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面から立ち上がり得る。いくつかの実施形態において、このピラミッドは、第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面に彫り込まれる溝によって形成され得る。すなわち、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、傾いた側壁を有する間隔の近い略平行の溝の２つの通常は交差する対によって形成され得る。そのような実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、したがって、ピラミッドマイクロプリズムのアレイを備える。マイクロプリズム層は、限定されるものではないが、長方形、五角形、または他の多角形もしくは非多角形プリズムまたはピラミッドなどの様々な他の形状を有するマイクロプリズム１２５のアレイを備え得る。
【００４９】
様々な例によると、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、光導体１１０の表面に隣接して配設される。いくつかの実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、光導体１１０の第１の表面１１０’と接触状態にあり得る。これらの実施形態のいくつかにおいて、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、例えば、図３Ａに示されるように、光導体１１０の表面１１０’と、または光導体１１０の表面１１０’内に、一体的に形成され得る。これは、マイクロプリズムが、第１のマイクロプリズム層１２４ａの表面、およびしたがって光導体１１０の表面内に提供される溝１２５’を用いて形成される実施形態における場合である。そのような実施形態において、マイクロプリズム１２５は、光導体１１０の材料を含み得る。他の実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａは、光導体１１０の表面に隣接するか、または貼着される層であり得る。これらの実施形態において、マイクロプリズム１２５または第１のマイクロプリズム層１２４ａは、全体として、も備え得、光導体１１０の材料、または実質的に同じ光学特性を有する異なる材料のいずれかを含む、光導体１１０を有する。特に、第１のマイクロプリズム層１２４ａおよびそのマイクロプリズム１２５は、光導体１１０と同じ屈折率を有する誘電物質を有する材料を含み得る。
【００５０】
様々な実施形態によると、マイクロプリズム構造体１２４は、第２のマイクロプリズム層１２４ｂを備え得る。第２のマイクロプリズム層１２４ｂは、反射を使用して、第１のマイクロプリズム層１２４ａによって提供される屈折によりカップリングアウトされた誘導光部分を外へ散乱させるように構成される。第２のマイクロプリズム層１２４ｂは、図３Ａに例証されるように、第１のマイクロプリズム層１２４ａに隣接して配設され、空隙１２４’によってそこから分離される。いくつかの実施形態において、第２のマイクロプリズム層１２４ｂは、空隙１２４’が第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５と第２のマイクロプリズム層１２４ｂの相補的マイクロプリズム１２５との間に提供されるように、第１のマイクロプリズム層１２４ａの上に配設され、かつ第１のマイクロプリズム層１２４ａに対面する。特に、第２のマイクロプリズム層１２４ｂは、第１および第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂのマイクロプリズム１２５の傾斜の付いたまたは傾いた側壁１２５”が相補的な傾斜を有するように、第１のマイクロプリズム層１２４ａと実質的に同様であり得る。
【００５１】
様々な実施形態によると、第２のマイクロプリズム層１２４ｂのマイクロプリズム１２５の傾いた側壁１２５”は、例えば、図３Ａに例証されるように、発せられる光１０２を提供するために、傾いた側壁１２５”の内部表面において屈折によりカップリングアウトされた誘導光部分を反射するように構成される。したがって、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５は、空隙１２４’が第１および第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂのマイクロプリズム１２５のそれぞれの傾いた側壁１２５”を分離するように、第２のマイクロプリズム層１２４ｂの介在領域もしくは溝の内側、または隣接するそれらのマイクロプリズム１２５間に配設され得る。
【００５２】
様々な実施形態によると、空隙１２４’は、第１および第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂそれぞれの屈折率より小さい屈折率を有する誘電物質を有する媒体を含む。上に論じられるように、いくつかの実施形態において、第１のマイクロプリズム層１２４ａおよび光導体１１０は、実質的に同じ屈折率を有する同じ材料または誘電物質を含み得る。したがって、空隙１２４’は、光導体１１０および第１のマイクロプリズム層１２４ａの屈折率よりも低い屈折率を有する誘電物質を有する媒体を含み得る。例えば、第１のマイクロプリズム層１２４ａと第２のマイクロプリズム層１２４ｂとの間の空隙１２４’は、空気、または同様の低屈折率物質を含み得る。空隙１２４’内の物質のより低い屈折率は、光導体および第１のマイクロプリズム層１２４ａ内の全内部反射のための条件を提供する。さらに、空隙１２４’の屈折率に対する第２のマイクロプリズム層１２４ｂ内のマイクロプリズム１２５のより大きい屈折率は、図３Ａに例証されるように、傾いた側壁１２５”の内部表面において屈折によりカップリングアウトされた誘導光部分の全内部反射を支持するために、第２のマイクロプリズム層１２４ｂのマイクロプリズム１２５と空隙１２４’との間の光学的な境界を提供する。いくつかの例において、空隙１２４’は、第１のマイクロプリズム層１２４ａおよび第２のマイクロプリズム層１２４ｂの対向する表面の全体の間に延在し得、さらに、実質的に均一の分離または幅を全体にわたって有し得る。
【００５３】
いくつかの実施形態において、第１および第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂは、湾曲したマイクロプリズムまたは曲線を近似するように配置されるマイクロプリズムを備え得る。図３Ｃの平面図は、湾曲したマイクロプリズム１２５を例証する。例証されるように、湾曲したマイクロプリズム１２５は、光導体１１０の表面における第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズムを表し得る。同様に、図３Ｂにおける湾曲したマイクロプリズム１２５は、第１のマイクロプリズム層１２４ａのマイクロプリズム１２５に相補的である第２のマイクロプリズム層１２４ｂのマイクロプリズム１２５を表し得る。特に、上に説明されるように、第１および第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂのマイクロプリズム１２５は、相補的な傾斜を伴う傾いた側壁を有し得る。結果として、これらの実施形態において、第２のマイクロプリズム層１２４ｂのマイクロプリズム１２５もまた湾曲され得る。第１または第２のマイクロプリズム層１２４ａ、１２４ｂのマイクロプリズム１２５は、曲率中心を有する同心曲線を有し得る。いくつかの実施形態において、湾曲したマイクロプリズム１２５は、半円であり得るが、他の実施形態においては、湾曲したマイクロプリズム１２５を実現するために別の実質的に非円形の曲線が用いられ得る。
【００５４】
他の実施形態によると、偏光保持散乱特徴部１２０のマイクロプリズム構造体１２４は、逆マイクロプリズム素子を備え得る。逆マイクロプリズム素子１２６を備えるマイクロプリズム構造体１２４の例は、図４Ａ〜図４Ｂに例証される。例証されるように、逆マイクロプリズム素子１２６は、入力アパーチャ１２７、傾いた側壁１２８、および出力アパーチャ１２９を有する円錐台形状を有する。いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造体１２４は、例えば、図４Ａに例証されるように、複数の逆マイクロプリズム素子１２６を備え得る。
【００５５】
様々な実施形態によると、逆マイクロプリズム素子１２６は、誘導偏光光１０４の一部分をカップリングアウトするか、またはより一般的にはそれを受容するように構成される。特に、逆マイクロプリズム素子１２６は、入力アパーチャ１２７においてまたは入力アパーチャ１２７を通って誘導偏光光１０４を受容するように、および出力アパーチャ１２９において、逆マイクロプリズム素子の傾いた側壁１２８によって反射される誘導偏光光を含む光を、発せられる光１０２として提供または「発する」ように構成される。いくつかの実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６は、様々な実施形態によると、円錐台、角すい台、および様々な他の多面構造体に似ている、またはそれらと実質的に同様である形状を有し得る。さらに、逆マイクロプリズム素子１２６の特定の形状ならびに逆マイクロプリズム素子１２６の傾いた側壁１２８の予め定められた傾斜角度は、発せられる光１０２の形状または強度ならびに他の態様を制御するように構成され得る。
【００５６】
様々な実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６は、光導体１１０の表面、例えば、例証されるように第１の表面１１０’に隣接して配設され得る。いくつかの実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６は、光導体１１０の第１の表面１１０’から延在し、それと直接接触状態にあり得る。さらに、いくつかの実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６の材料は、光導体１１０の材料と実質的に同様であり得る。例えば、逆マイクロプリズム素子１２６は、光導体１１０の材料に一体式であり得、光導体１１０の材料を含み得る。逆マイクロプリズム素子１２６は、例えば、光導体１１０の材料（例えば、表面材料）内で、またはそれから、形成され得る。他の実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６は、光導体１１０とは別々に提供され、次いでその後、光導体１１０の第１の表面１１０’（例えば、上面）との接触を提供するために、それに隣接して、またはそれに添着して位置付けられ得る。これらの実施形態において、逆マイクロプリズム素子１２６は、例えば、光導体材料または別の光学材料のいずれかを含み得る。
【００５７】
上で述べたように、逆マイクロプリズム素子１２６は、入力アパーチャ１２７を有する。特に、誘導偏光光１０４の一部分は、逆マイクロプリズム素子１２６と光導体１１０との間の光学接続において抽出され得るか、またはカップリングアウトされ得る。光学接続における逆マイクロプリズム素子１２６の一部分は、逆マイクロプリズム素子１２６の入力アパーチャ１２７と称され得る。したがって、入力アパーチャ１２７は、誘導偏光光１０４の抽出されたまたはカップリングアウトされた部分の一部分を受容するように構成される。
【００５８】
同じく上で述べたように、逆マイクロプリズム素子１２６は、傾いた側壁１２８をさらに備え、傾いた側壁１２８はある傾斜角を有する。様々な実施形態において、傾いた側壁１２８は、光を反射するように構成される内部表面を有する。したがって、逆マイクロプリズム素子１２６は、入力部または入力アパーチャ１２７においてカップリングアウトされた偏光光１０４を受容するように、および傾いた側壁１２８の内部表面において受容した光を反射するように構成される。いくつかの例において、逆マイクロプリズム素子１２６の傾いた側壁１２８は、略平坦であり得る。他の例において、傾いた側壁１２８は、湾曲部を含み得る。いくつかの例となる逆マイクロプリズム素子１２６は、平坦な傾いた側壁１２８および湾曲した傾いた側壁１２８の組み合わせを含み得る。傾いた側壁１２８またはその内部表面について、他の様々な形状も使用され得る。さらに、傾いた側壁１２８の特定の形状または予め定められた傾斜は、発せられる光１０２の形状、強度、または他の態様を制御するように構成され得る。いくつかの実施形態において、傾いた側壁１２８は、反射層または反射材料（例えば、傾いた側壁１２８の外面上の反射材料層）をさらに含み得る。反射層は、逆マイクロプリズム素子１２６の内部表面における反射を提供する、または向上するように構成され得る。代替的に、傾いた側壁の内部表面における反射は、他の実施形態においては、全内部反射によって提供され得、反射層の必要性を取り除く。
【００５９】
上で述べたように、逆マイクロプリズム素子１２６はまた、出力部または出力アパーチャ１２９を有する。出力アパーチャ１２９は、逆マイクロプリズム素子から光を発せられる光１０２として発するように構成される。特に、出力アパーチャ１２９は、入力アパーチャ１２７を通って受容されかつ逆マイクロプリズム素子１２６の傾いた側壁１２８に反射される誘導偏光光１０４を、発せられる光として提供するように構成される。出力アパーチャ１２９は、正方形形状、円形形状、および三角形形状を含むがこれらに限定されない様々な異なる形状のいずれかを有し得る。様々な実施形態によると、出力アパーチャ１２９の縦横比（例えば、長さ対幅）は、一般的には、約３対１未満である（すなわち、幅の３倍未満である長さ）。
【００６０】
いくつかの実施形態によると、偏光バックライト１００は、コリメータをさらに備える。コリメータは、例えば、光源１３０と光導体１１０との間に位置し得る。他の例においては、光源１３０が、コリメータを備える。図５は、本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例におけるコリメータ１４０を含む偏光バックライト１００の一部分の平面図を例証する。例証されるように、コリメータ１４０は、光源１３０と偏光バックライト１００の光導体１１０との間に配設される。様々な実施形態によると、コリメータ１４０は、光源１３０によって生成される偏光光をコリメートしてコリメート偏光光を提供するように構成される。コリメータ１４０は、コリメート偏光光を光導体１１０に通信するようにさらに構成される。特に、コリメータ１４０は、光源１３０の光エミッタ１３２のうちの１つまたは複数から実質的にコリメートされていない光を受容するように構成され得る。コリメータ１４０は、実質的にコリメートされていない光をコリメート光に変換するようにさらに構成される。コリメータ１４０は、いくつかの実施形態によると、非ゼロの伝播角度を有しかつ予め定められたコリメーション因子σに従ってコリメートされているコリメート偏光光を提供し得る。コリメータは、上に説明されるように、コリメート偏光光ビームを光導体１１０に通信して誘導偏光光１０４として伝播するようにさらに構成される。
【００６１】
いくつかの実施形態において（例えば、図５に例証されるように）、コリメータ１４０は、「テーパ付けされた」コリメータ１４０であり得る。図５に例証されるテーパ付けされたコリメータ１４０は、テーパ付けされたコリメータ１４０の入力端１４２がテーパ付けされたコリメータ１４０の出力端１４４よりも全体的に狭くなるように、側壁テーパを有する光導体を備える。特に、テーパ付けされたコリメータ１４０の幅寸法は、側壁テーパの結果として、入力端１４２から出力端１４４へと増大または「テーパ」する。本明細書内では、図５に例証されるように、「幅寸法」または単に「幅」は、光導体１１０の幅に対応する方向における寸法と定義される。また、光導体「幅」は、誘導偏光光１０４全体的な伝播方向に実質的に直角である平面に沿った、またはそれに対応する寸法と定義される。光導体１１０の幅はまた、いくつかの実施形態において、光導体１１０の高さまたは厚さに実質的に垂直であってもよい。
【００６２】
様々な実施形態によると、テーパ付けされたコリメータ１４０の入力端１４２は、例証されるように、光源、例えば、光源１３０に隣接し、それから光を受容するように構成される。光源１３０は、例えば、実質的にコリメートされていない光を提供するように構成され得る。テーパ付けされたコリメータ１４０の出力端１４４は、偏光バックライト１００の光導体１１０に隣接し、それにコリメート光を提供するように構成される。例証されるように、テーパ付けされたコリメータ１４０からのコリメート光は、光導体１１０の入力部または入口縁１１０ａにおいて提供される。
【００６３】
様々な実施形態によると、偏光バックライト１００の偏光保持散乱特徴部１２０は、誘導偏光光１０４の角度保持散乱を提供するようにさらに構成される。角度保持散乱は、発せられる光１０２において誘導偏光光部分のコリメーション因子σを保持するように構成される。すなわち、角度保持散乱は、発せられる光１０２において偏光保持散乱特徴部１２０に入射する光の角拡散を保持するように構成される。いくつかの実施形態において、角度保持散乱は、上に説明されるように、偏光保持散乱特徴部１２０の回折格子、マイクロプリズム、または逆マイクロプリズム素子など、個々の離散した構造体または特徴部によって提供され得る。さらに、各離散した構造体は、角度保持様式で誘導光の異なる部分を外へ散乱させるか、またはカップリングアウトするように構成され得る。このように、発せられる光１０２の角拡散は、偏光保持散乱特徴部１２０の角度保持散乱の特性によって決定される。
【００６４】
いくつかの実施形態において、角度保持散乱を有する偏光保持散乱特徴部１２０は、予め定められた中心角γによって特徴づけられる角拡散を有する発せられる光１０２を提供するように構成される。発せられる光１０２は、したがって、予め定められた中心角γまたは角拡散内に実質的に制限され得る。さらに、角拡散は、誘導偏光光１０４のコリメーション因子の関数である。特に、角拡散は、いくつかの実施形態によると、誘導偏光光１０４のコリメーション因子に比例する。例えば、角拡散の予め定められた中心角γ（または等価に「角拡散」）は、方程式（２）によって与えられ得る。
γ＝／ｆ（σ）  （２）
式中、σは、誘導偏光光１０４のコリメーション因子であり、ｆ（・）は、限定されるものではないが、コリメーション因子σの線形関数などの関数を表す。例えば、関数ｆ（・）は、γ＝α・σとして与えられ得、式中、αは整数である。
【００６５】
図６Ａ〜図６Ｂは、発せられる光１０２を変調するように構成される光弁１０８のアレイをさらに例証する。光弁アレイは、例えば、本明細書における考察を促進する目的のために図６Ａ〜図６Ｂにも例証される、偏光バックライト１００を用いるバックライト付きディスプレイの部分であり得る。図６Ｂでは、光弁１０８のアレイは、光弁アレイの下層にある光導体１１０および偏光保持散乱特徴部１２０の視覚化を可能にするために部分的に切り取られている。様々な実施形態において、異なるタイプの光弁が、液晶光弁、電気泳動光弁、およびエレクトロウェッティングに基づいた光弁を含むがこれらに限定されない、光弁アレイの光弁１０８として用いられ得る。
【００６６】
光弁１０８のアレイは、発行される光１０２を変調するように構成される。特に、光導体１１０上の偏光保持散乱特徴部１２０からの発せられる光１０２は、複数の光弁または光弁アレイの個々の光弁１０８を通過し、それによって変調され得る。いくつかの実施形態において、発せられる光１０２は、表示された画像の画素として変調される。いくつかの実施形態において、発せられる光１０２の偏光は、光弁１０８の偏光に一致するように構成される。特に、バックライト付きディスプレイにおいて使用される偏光バックライト１００の偏光保持散乱特徴部１２０は、光弁１０８の偏光に一致する発せられる光１０２を光導体１１０からカップリングアウトするように構成され得る。変調された発せられる光１０６は、その変調を強調するために図６Ａでは破線矢印として例証される。
【００６７】
本明細書内で説明される原則の他の実施形態によると、偏光バックライト動作のための方法が提供される。図７は、本明細書内の原則と一致する実施形態に従う、偏光バックライト動作の方法２００のフローチャートを例証する。図７に例証されるように、偏光バックライト動作の方法２００は、光源を使用して偏光光を提供すること２１０を含む。光源は、光導体内を誘導されるべき偏光光を発するように構成される。すなわち、光源は、予め定められた偏光を有する光を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、予め定められた偏光は、横電気（ＴＥ）偏光であり得る。したがって、光源によって提供される光は、例えば、選択的に配向される横電気（ＴＥ）偏光成分を有し得る。他の実施形態において、予め定められた偏光は、横磁気（ＴＭ）偏光であり得る。いくつかの実施形態において、光源は、偏光バックライト１００に関して上で説明される光源１３０と実質的に同様であり得る。例えば、光源は、予め定められた偏光を有する偏光光を発するように構成される光エミッタを備え得る。他の例において、光源は、偏光光を提供するための光エミッタの出力部において配設される偏光子と併用して非偏光光を生成する光エミッタを備え得る。
【００６８】
偏光バックライト動作の方法２００は、図７に例証されるように、偏光光を光導体の長さに沿って伝播方向に誘導偏光光として誘導すること２２０をさらに含む。偏光光は、偏光バックライト１００に関して上に説明されるものと実質的に同様である光導体１１０を使用して非ゼロの伝播角度で誘導され得る。偏光光は、様々な実施形態によると、光導体内の全内部反射を使用して光導体に沿って伝播する。
【００６９】
偏光バックライト動作の方法２００は、光導体に光学的に結合された偏光保持散乱特徴部を使用して、誘導偏光光の一部分を、発せられる偏光光として光導体の外へ散乱させること２３０をさらに含む。様々な実施形態によると、誘導偏光光の一部分は、偏光保持散乱特徴部に入射する光の偏光の程度を散乱光内で実質的に保持する様式で、外へ散乱される２３０。そのようなものとして、発せられる偏光光の偏光は、誘導偏光光の偏光によって決定される。さらに、偏光保持散乱特徴部は、いくつかの実施形態によると、角度保持散乱を提供し得る。これらの実施形態において、発せられる偏光光の角拡散は、誘導偏光光の角拡散またはコリメーション因子によって決定される。
【００７０】
いくつかの実施形態において、誘導偏光光の一部分を光導体の外へ散乱させること２３０において用いられる偏光保持散乱特徴部は、偏光バックライト１００に関して上に説明される偏光保持散乱特徴部１２０と実質的に同様であり得る。例えば、使用される偏光保持散乱特徴部は、回折格子、マイクロプリズム構造体、および逆マイクロプリズム素子、ならびに偏光保持散乱を提供するように構成されるそれらの様々な組み合わせを含むがこれらに限定されない、様々な偏光保持散乱素子を備え得る。いくつかの実施形態において、偏光保持散乱特徴部１２０に関して上にも説明されるように、回折格子は、回折格子１２２と実質的に同様であり得、マイクロプリズム構造体は、マイクロプリズム構造体１２４と実質的に同様であり得、逆マイクロプリズムは、逆マイクロプリズム１２６と実質的に同様であり得る。
【００７１】
特に、いくつかの実施形態において、誘導偏光光部分を発せられる偏光光として光導体の外へ散乱させること２３０は、回析的散乱を含み、偏光保持散乱特徴部は回折格子を備える。いくつかの実施形態において、回折格子は、光導体の幅にわたって、および光導体の長さに沿って配置される複数の回折格子を備える。いくつかの実施形態において、回折格子は、湾曲した回折特徴部を備え得る。
【００７２】
いくつかの実施形態において、誘導偏光光部分を発せられる偏光光として光導体の外へ散乱させること２３０は、屈折的散乱を含み、偏光保持散乱特徴部は、傾いた側壁を有するマイクロプリズム構造体を備える。特に、マイクロプリズム構造体は、マイクロプリズム構造体に入射する誘導偏光光を光導体の外へ屈折により散乱させる２３０ように構成されるマイクロプリズムまたは複数のマイクロプリズムを備え得る。マイクロプリズム構造体は、いくつかの実施形態において、第１のマイクロプリズム層および第２のマイクロプリズム層を備え得る。第１および第２のマイクロプリズム層のマイクロプリズムは、例えば、相補的な傾いた側壁を有し得る。他の実施形態において、マイクロプリズム構造体は、入力アパーチャ、傾いた側壁、および出力アパーチャを有する円錐台形状を有する逆マイクロプリズム素子を備え得る。いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造体は、湾曲したマイクロプリズムを備え得る。
【００７３】
いくつかの実施形態において、誘導偏光光部分を光導体の外へ散乱させること２３０は、光導体の幅および長さにわたって分散される偏光保持散乱特徴部の複数の偏光保持散乱素子の空間密度を使用して、発せられる偏光光の強度を制御することをさらに含む。例えば、偏光保持散乱素子の空間密度は、発せられる偏光光の実質的に均一の強度を提供するために光源からの距離の関数として増大され得る。すなわち、空間密度は、例えば、光源からの距離が増大するにつれて光導体内で利用可能な誘導偏光光における全体的な減少を補完し得る。
【００７４】
いくつかの実施形態において（例証されない）、偏光バックライトの方法２００は、光源と光導体との間のコリメータを使用して、光源によって提供される偏光光をコリメートして、光導体内でコリメートされた誘導偏光光を提供することをさらに含む。コリメータは、いくつかの実施形態において、偏光バックライト１００に関して上に説明されるテーパ付けされたコリメータ１４０と実質的に同様であるテーパ付けされたコリメータを備え得る。
【００７５】
いくつかの実施形態において、上で述べたように、誘導偏光光部分を発せられる偏光光として光導体の外へ散乱させること２３０は、角度保持散乱特徴部でもある偏光保持散乱特徴部を使用して、発せられる偏光光において誘導光のコリメーション因子を保持すること、または実質的に保持することをさらに含む。特に、角度保持散乱は、発せられる偏光光において誘導偏光光のコリメーション因子を実質的に保持する様式で散乱させることを含む。すなわち、角度保持散乱は、誘導偏光光の散乱を、その角拡散またはコリメーション因子を実質的に保持する様式で行うことを含み得る。角度保持散乱は、様々な実施形態によると、回折格子およびマイクロプリズム構造体を含む、上に説明される散乱特徴部のいずれかによって提供され得る。
【００７６】
本明細書内で説明される原則のいくつかの実施形態によると、バックライト付きディスプレイ３００が開示される。図８は、本明細書内で説明される原則と一致する実施形態に従う、例におけるバックライト付きディスプレイ３００のブロック図を例証する。様々な実施形態によると、バックライト付きディスプレイ３００は、バックライト付きディスプレイ３００内で生成される光の偏光を保持する、発せられる偏光光３０２を提供するための偏光保持散乱を用いる。さらに、発せられる偏光光３０２の偏光は、表示された画像の画素または変調された偏光光３０６として、発せられる偏光光を変調するために使用される光弁アレイの偏光に一致するように構成される。バックライト付きディスプレイ３００は、いくつかの実施形態において、発せられる偏光光３０２において生成された光のコリメーション因子を保持するために角度保持散乱をさらに用い得る。
【００７７】
図８に例証されるように、バックライト付きディスプレイ３００は、偏光光を提供するように構成される偏光光源３３０を備える。すなわち、光源３３０は、予め定められた偏光を有する光を提供するように構成される。例えば、提供された偏光光は、選択的に配向される横電気（ＴＥ）偏光成分を含み得る。いくつかの実施形態において、偏光光源３３０は、偏光バックライト１００に関して上で説明される光源１３０と実質的に同様であり得る。
【００７８】
図８に例証されるバックライト付きディスプレイ３００は、偏光光を誘導偏光光として誘導するように構成される光導体３２０をさらに備える。様々な実施形態によると、光導体３２０は、全内部反射を使用して偏光光を誘導するように構成され得る。さらに、偏光光は、光導体３２０によって、または光導体３２０内で、非ゼロの伝播角度で誘導され得る。いくつかの実施形態において、光導体は、上に説明される偏光バックライト１００の光導体１１０と実質的に同様であり得る。特に、光導体３２０は、誘電物質のスラブを含み得る。そのようなものとして、光導体３２０は、プレート光導体であり得る。
【００７９】
例証されるように、光導体３２０は、光導体３２０の表面に偏光保持散乱特徴部３２２をさらに備え得る。偏光保持散乱特徴部３２２は、誘導偏光光の一部分を、発せられる偏光光３０２として光導体の外へ散乱させるように構成される。いくつかの実施形態において、光導体３２０の偏光保持散乱特徴部３２２は、上に説明された偏光バックライト１００の偏光保持散乱特徴部１２０と実質的に同様であり得る。例えば、使用される偏光保持散乱特徴部３２２は、回折格子、マイクロプリズム構造体、および逆マイクロプリズム素子、ならびに偏光保持散乱を提供するように構成されるそれらの様々な組み合わせを含むがこれらに限定されない、様々な偏光保持散乱素子を備え得る。特に、偏光保持散乱特徴部３２２は、誘導偏光光部分を光導体３２０の外へ回析により散乱させるように構成される回折格子、および誘導偏光光部分を光導体３２０の外へ屈折により散乱させるように構成されるマイクロプリズム構造体のうちの一方または両方を備え得る。いくつかの実施形態において、偏光保持散乱特徴部１２０に関して上にも説明されるように、回折格子は、回折格子１２２と実質的に同様であり得る一方、マイクロプリズム構造体は、マイクロプリズム構造体１２４または逆マイクロプリズム１２６のいずれかと実質的に同様であり得る。いくつかの実施形態において、回折格子は、湾曲した回折特徴部を備え得る一方、いくつかの実施形態において、マイクロプリズム構造体は、湾曲したマイクロプリズムを備え得る。
【００８０】
光導体３２０は、発せられる偏光光３０２を変調して、表示された画像の画素を表す変調された偏光光３０６を提供するように構成される光弁アレイ３１０をさらに備える。いくつかの実施形態において、光弁アレイ３１０は、液晶弁、またはより具体的には複数の液晶光弁を備え得る。さらに、いくつかの実施形態によると、発せられる偏光光３０２の偏光は、光弁アレイ３１０の偏光に一致するように構成され得る。
【００８１】
上で述べたように、いくつかの実施形態において、バックライト付きディスプレイ３００の光導体３２０の偏光保持散乱特徴部３２２は、誘導偏光光の角度保持散乱を提供し得る。例えば、角度保持散乱は、偏光バックライト１００に関して上に説明されるような回折格子またはマイクロプリズム構造体によって提供され得る。角度保持散乱は、いくつかの実施形態において、発せられる偏光光３０２において誘導偏光光のコリメーション因子を保持し得る。
【００８２】
このように、偏光バックライト、バックライト動作の方法、および誘導偏光光を発せられる偏光光としてカップリングアウトするために偏光保持散乱特徴部を用いるバックライト付きディスプレイの例および実施形態が説明されている。上で説明された例は、本明細書内で説明される原則を表す多くの特定の例のうちのいくつかの例証にすぎないことを理解されたい。明白に、当業者は、以下の特許請求の範囲によって規定されるような範囲から逸脱することなく多数の他の構成配置を容易に考案することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００  偏光バックライト
１０２  発せられる光
１０３  伝播方向
１０４  誘導偏光光
１０８  光弁
１１０  光導体
１１０’  第１の表面
１１０”  第２の表面
１１０ａ  入口縁
１２０  偏光保持散乱特徴部
１２０’  偏光保持散乱素子
１２２  回折格子
１２２’  回折特徴部
１２４  マイクロプリズム構造体
１２４’  空隙
１２４ａ  第１のマイクロプリズム層
１２４ｂ  第２のマイクロプリズム層
１２５  マイクロプリズム
１２５’  溝
１２５”  側壁
１２６  逆マイクロプリズム素子
１２７  入力アパーチャ
１２８  傾いた側壁
１２９  出力アパーチャ
１３０  光源
１３２  光エミッタ
１４０  コリメータ
１４２  入力端
３００  バックライト付きディスプレイ
３０２  発せられる偏光光
３０６  変調された偏光光
３１０  光弁アレイ
３２０  光導体
３２２  偏光保持散乱特徴部
３３０  偏光光源
【図１Ａ−Ｂ】
2019531580.tif 000004
【図１Ｃ】
2019531580.tif 000005
【図２Ａ−Ｃ】
2019531580.tif 000006
【図３Ａ−Ｂ】
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【図４Ａ−Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ−Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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