TWI708080B - 偏振回收背光件、方法和採用亞波長光柵的多視像顯示器 - Google Patents

偏振回收背光件、方法和採用亞波長光柵的多視像顯示器 Download PDF

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Abstract

偏振回收背光件和多視像顯示器採用偏振選擇性散射特徵和偏振轉換結構，所述的偏振選擇性散射特徵被配置以優先散射出被引導的光之第一偏振分量，所述的偏振轉換結構被配置以將被引導的光之第二偏振分量之一部分轉換為第一偏振分量。偏振轉換結構包含亞波長光柵。

Description

偏振回收背光件、方法和採用亞波長光柵的多視像顯示器
本發明係關於一種背光件，尤其是一種偏振回收背光件、方法和採用亞波長光柵的多視像顯示器。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒體，用於傳播資訊給使用者。其中最常見的電子顯示器包含陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panels, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。在一般情況下，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。在主動顯示器的分類中，最明顯的示例是CRTs、PDPs及OLEDs/ AMOLEDs。在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs及EP顯示器一般是被歸類在被動顯示器的分類中。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特性，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。
為了克服被動顯示器與射出光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合。耦合光源可使這些被動顯示器發光，並使這些被動顯示器基本上發揮主動顯示器的功能。背光件即為這種耦合光源的示例之一。背光件是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源（通常是面板背光件）。舉例來說，背光件可以與LCD或EP顯示器耦合。背光件會發出可以穿過LCD或EP顯示器的光。發出的光會由LCD或EP顯示器調變，且經調變後的光會隨後依序地由LCD顯示器或EP顯示器射出。通常背光件係被配置以發出白色光。彩色濾光片接著會將白光轉化成顯示器中使用的各種顏色的光。舉例來說，彩色濾光片可以被設置在LCD或EP顯示器的輸出處（不太常見的配置），或者可以被設置在背光件和LCD或EP顯示器之間。或者，可以通過使用不同顏色（例如原色）的顯示器的場序式照明（field-sequential illumination）來實現各種顏色。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供有一種偏振回收背光件，包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之一長度將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；一偏振選擇性散射特徵，被配置以選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為發射光；以及一偏振轉換結構，包括一亞波長光柵，該亞波長光柵被配置以將以一非零值傳導角度入射在該亞波長光柵上的該被引導的光之一部分反射地重定向，並將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量。
根據本發明一實施例，該偏振選擇性散射特徵包括沿著該導光體之該長度互相隔開的複數個多光束元件，該複數個多光束元件中的一多光束元件被配置以將該被引導的光散射為發射光，該發射光包括具有與一多視像顯示器之視像方向相對應的方向的複數個方向性光束。
根據本發明一實施例，該複數個多光束元件位於該導光體之一表面上，該偏振轉換結構位於該複數個多光束元件中的多光束元件之間。
根據本發明一實施例，該多光束元件包括一繞射光柵。
根據本發明一實施例，該偏振回收背光件對於在與該導光體之一表面基本上正交的一方向上入射在該偏振轉換結構上的光是光學透明的。
根據本發明一實施例，該亞波長光柵包括複數個基本上平行的繞射特徵，該等繞射特徵具有一光柵週期、一光柵佔空比、一光柵方位、一光柵間距、與一光柵深度，該光柵週期、該光柵佔空比、該光柵方位、該光柵間距、和該光柵深度中的一個或多個被配置以控制將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量。
根據本發明一實施例，該偏振轉換結構被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其為沿著該導光體之該長度的位置之函數。
根據本發明一實施例，該偏振轉換結構被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其小於每個反射重定向之大約百分之十 。
根據本發明一實施例，將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的該偏振轉換量在大約百分之二與大約百分之四之間。
根據本發明一實施例，該偏振選擇性散射特徵和該偏振轉換結構位於該導光體之相對表面上。
在本發明之另一態樣中，提供有一種電子顯示器，包括如上面第一態樣所述的偏振回收背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該發射光以提供一多視像影像。
在本發明之另一態樣中，提供有一種多視像顯示器，包括：一導光體，被配置以將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；一多光束元件陣列，該多光束元件陣列中的一多光束元件被配置以選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為複數個方向性光束，該複數個方向性光束具有與一多視像影像之視像方向對應的不同的主要角度方向；一亞波長光柵陣列，被配置以將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量；以及一光閥陣列，被配置以調變該複數個方向性光束中的方向性光束以提供該多視像影像。
根據本發明一實施例，該多光束元件包括一繞射光柵。
根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件位於該導光體之一表面上，而且該亞波長光柵陣列中的亞波長光柵位於該多光束元件陣列中的該等多光束元件之間。
根據本發明一實施例，該亞波長光柵陣列對於在與該導光體之一表面基本上正交的一方向上入射在該亞波長光柵陣列上的光是光學透明的。
根據本發明一實施例，該亞波長光柵陣列中的一亞波長光柵被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其小於大約百分之十。
根據本發明一實施例，該多光束元件陣列和該亞波長光柵陣列位於該導光體之彼此相對的表面上。
在本發明之另一態樣中，提供有一種偏振回收背光件的操作方法，該方法包括：沿著一導光體之一長度將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；使用一偏振選擇性散射特徵選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為發射光；以及使用包括一亞波長光柵的一偏振轉換結構將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量。
根據本發明一實施例，該偏振選擇性散射特徵包括沿著該導光體之該長度互相隔開的複數個多光束元件，而且其中，所述的選擇性地散射該第一偏振分量之一部分之步驟包括使用該複數個多光束元件中的一多光束元件繞射地散射出該部分作為該發射光，該發射光包括複數個方向性光束，該複數個方向性光束具有與一多視像顯示器之視像方向對應的方向。
根據本發明一實施例，該偏振轉換結構位於該導光體之一表面上的該複數個多光束元件中的多光束元件之間。
根據本文所述的原理的示例和實施例提供了採用偏振選擇性散射和偏振轉換的背光件，並應用於電子顯示器。在符合本文所述原理的各個實施例中，提供了採用偏振選擇性散射特徵的背光件。偏振選擇性散射特徵選擇性地散射出光的偏振部分。也提供了包括亞波長光柵（subwavelength grating）的偏振轉換結構。偏振轉換結構將被引導的光的偏振轉換為對應光的偏振部分的偏振，所述的光由偏振選擇性散射特徵選擇性地散射。根據一些實施例，通過將被引導的光的偏振轉換成選擇性地散射的偏振，偏振轉換結構可以增加可用於由偏振選擇性散射器選擇性散射的偏振光的量，因此可以增加由背光件發射的光的強度。
在本文中，「二維顯示器」或「2D顯示器」被定義為配置以提供影像的顯示器，不管影像是從甚麼方向觀看（亦即，在預定視角內或在2D顯示器的預定範圍內），其影像的視像基本上是相同的。智慧型手機和電腦螢幕中可能會有的液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」定義為配置以在不同視像方向（view direction）上或從不同視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，不同視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同透視圖。在一些情況下，多視像顯示器也可以稱為三維（3D）顯示器，例如，在同時觀看多視像影像的兩個不同視像時，提供觀看三維影像的感覺。
本文中，「導光體」被定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包括在導光體的工作波長處基本上透明的核心。「導光體」一詞一般指的是介電質的光波導，其係利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體可以包括除了上述折射係數差異之外的或替代上述折射係數差異的塗層，以進一步促進全內反射。例如，塗層可以是反射塗層。導光體可以是數種導光體中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體中的一個或兩個。
在本文中，「偏振選擇性散射特徵（polarization-selective scattering feature）」通常被定義為被配置以選擇性地散射具有特定偏振的入射光的特徵。在一些實施例中，入射光可以包括第一偏振分量（polarization component）或簡稱為「第一偏振（polarization）」和第二偏振分量或簡稱為「第二偏振」。例如，第一偏振分量可以是橫向電場（transverse electric, TE）偏振分量，而第二偏振分量可以是橫向磁場（transverse magnetic, TM）偏振分量。在另一示例中，第一偏振分量可以是TM偏振分量，第二偏振分量可以是TE偏振分量。
根據各個實施例，偏振選擇性散射特徵可以被配置以優先散射與第一偏振相關聯的光（例如，具有第一偏振）。此外，根據各個實施例，與第二偏振分量（例如，具有第二偏振）相關聯的光可以不被散射或藉由偏振選擇性散射特徵最小程度地散射。在一些實施例中，偏振選擇性散射特徵可以光學耦合到導光體，以選擇性地從導光體內散射第一偏振的被引導的光。具體來說，根據一些實施例，偏振選擇性散射特徵位於導光體的表面上。
在本文中，「偏振轉換結構（polarization conversion structure）」通常定義為被配置以將入射在結構上的光的偏振分量的一部分轉換為另一偏振分量的結構。舉例而言，偏振轉換結構可以將入射在結構上的光的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量。因此，偏振轉換結構可以接收包括TM偏振分量的光，將TM偏振分量的一部分轉換為TE偏振分量，然後提供包括所得到的TE偏振分量的輸出光。在一些實施例中，偏振轉換結構可以採用第一偏振分量和第二偏振分量之間的相位遲滯（phase retardation）。具體來說，偏振轉換結構可以在第一偏振分量和第二偏振分量之間引入足以將第二偏振分量的一部分變換為第一偏振分量的相位延遲（phase delay）。在各個實施例中，偏振轉換結構包括繞射光柵，具體來說為亞波長繞射光柵，如下文將進一步描述的。
根據本文的定義，「多光束元件」為產生包括複數條方向性（directional）光束的光的背光件或顯示器的結構或元件。根據本文的定義，由多光束元件所產生的複數個方向性光束中的方向性光束具有彼此不同的複數個主要角度方向。更具體來說，根據定義，複數個方向性光束中的方向性光束具有不同於所述複數個方向性光束中的另一方向性光束的預定主要角度方向。根據一些實施例，多光束元件的尺寸可以與在與多光束元件相關聯的顯示器中使用的光閥的尺寸（例如，多視像顯示器）相當。具體來說，在一些實施例中，多光束元件尺寸可以是光閥尺寸的大約一半到大約兩倍之間。在一些實施例中，多光束元件可以提供偏振選擇性散射。
根據各種實施例，複數個方向性光束可以表示光場。例如，複數個方向性光束可被限制在基本上為圓錐形的空間區域中，或者具有包含複數個光束中的光束的不同主要角度方向的預定角展度（angular spread）。如此一來，方向性光束的預定角展度在組合（即，複數個方向性光束）上可表示光場。
根據各個實施例，複數個方向性光束中的各個方向性光束的不同主要角度方向係根據特性，可包含但不限於，多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、和面積等等中的一個或多個）來決定。舉例而言，在繞射多光束元件中，繞射多光束元件內的「光柵間距」或繞射特徵間距和繞射光柵的方位可以是確定（至少部分地確定）各個方向性光束的不同主要角度方向的特性。在一些實施例中，根據本文的定義，多光束元件可被視為「擴展點光源」，即，複數個點光源分佈在多光束元件的一個範圍上。此外，由多光束元件產生的方向性光束可具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向，如本文所定義，並且如下文關於圖1B所述。
在本文中，「多視像顯示器」定義為被配置以在不同視像方向（view direction）提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的多視像顯示器10的透視圖。如圖1A中所示的，多視像顯示器10包括用以顯示被用於觀看的多視像影像的螢幕12。多視像顯示器10在相對於螢幕12的的不同視像方向16上提供多視像影像的不同視像14。視像方向16如箭頭所示，從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸。不同視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16）的終點處被顯示為陰影多邊形框，並且僅示出了四個視像14和四個視像方向16，這全都是作為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1A中被顯示為在螢幕上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。
根據本文的定義，視像方向或等效地具有與多視像顯示器的視像方向對應方向的光束，通常具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向。角度分量θ在本文中被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據本發明中的定義，仰角θ為是在垂直平面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ是在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。
圖1B係根據與本發明所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1A中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。此外，根據本文的定義，光束20從特定點被發射或發出。也就是說，根據定義，光束20具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖1B還顯示了原點O的光束（或視像方向）。
此外在本文中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中使用的「多視像（multiview）」一詞定義為在複數個視像（view）之中的視像之間表示不同透視圖或包含複數個視像中的視像之間的角度視差。另外，按照本文定義，本文中術語「多視像」明確地包含多於兩個不同視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本文中所使用的「多視像顯示器」一詞明確地與僅包含表示場景或影像的兩個不同視像的立體顯示器區分開。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器包括多於兩個視像，但是根據本文的定義，每次可以透過僅選擇該些多視像影像中的兩個影像來在多視像顯示器上觀看多視像影像作為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，每隻眼睛一個視像）。
本文中，「繞射光柵｣通常被定義為設置或被配置以提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以以週期性或準週期性的方式佈置。舉例而言，繞射光柵可以包含佈置在一維（one-dimensional, 1D）陣列中之複數特徵（例如，在材料表面中的複數凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是二維（2D）陣列的特徵。例如，繞射光柵可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的二維陣列。
如此，根據本文的定義，「繞射光柵」是提供入射在繞射光柵上的光的繞射的結構。如果光從導光體入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射地散射可以導致並且因此被稱為「繞射地耦合」，因為繞射光柵可以透過繞射將光耦合出導光體。繞射光柵還藉由繞射（亦即，以繞射角）重定向或改變光的角度。具體來說，由於繞射，離開繞射光柵的光通常具有與入射在繞射光柵上的光（亦即，入射光）的傳導方向不同的傳導方向。藉由繞射的光的傳導方向的變化在本文中稱為「繞射重定向」。因此，繞射光柵可被理解為包含繞射特徵的結構，其經由繞射方式將入射在繞射光柵上的光重新定向，以及，如果光是由導光體射出，繞射光柵也可將來自導光體的光繞射地耦合出。
此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵被稱為「繞射特徵」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的邊界）處、之中、和之上的其中一者或多者。例如，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵可以包含繞射光的各種結構中的任何一種，包含但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、凸脊、孔洞、和凸部中的一者或多者。例如，繞射光柵可以在材料表面中包含複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包含從材料表面上突出的複數個平行的凸脊。繞射特徵（例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等）可以具有提供繞射的各種剖面形狀或輪廓中的任何一種，包含但不限於正弦曲線輪廓、矩形輪廓（例如，二元繞射光柵）、三角形輪廓、和鋸齒輪廓（例如，炫耀光柵（blazed grating））之中的一個或多個。
根據本文所述的各種示例，可以採用繞射光柵（例如，如下所述的多光束元件的繞射光柵）來將光從導光體（例如，平板導光體）繞射地散射出或耦合出以作為光束。具體來說，局部週期性繞射光柵的繞射角θm 或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θm 可藉由方程式（1）給定如：
Figure 02_image001
(1) 其中λ是光的波長，m是繞射階數，n是導光體的折射係數，d是繞射光柵的特徵之間的距離或間距，θi 是繞射光柵上的光入射角。為了簡單起見，方程式（1）假設繞射光柵與導光體的表面鄰接並且導光體外部的材料的折射係數等於1（亦即，nout = 1）。一般來說，繞射階數m為整數。繞射角θm 由繞射光柵產生的光束可以由其中繞射階數為正（例如，m ＞ 0）的方程式（1）給定。舉例而言，當繞射階數m等於1（亦即，m = 1）時提供第一階繞射。
圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的繞射光柵30的剖面圖。例如，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2示出了以入射角θi 入射在繞射光柵30上的光束50。光束50是導光體40內的被引導的光束。圖2中還示出了由於入射光束50的繞射，繞射光柵30繞射地產生並耦合出方向性光束60。方向性光束60具有如方程式（1）所示的繞射角θm （或者，在本文中，「主要角度方向」）。例如，繞射角θm 可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m」。
在本文中，「光源」被定義為發出光的源頭（例如，配置以產生和發射光的光學發射器）。舉例來說，光源可以為包括啟動時會發出光線的發光二極體（light emitting diode, LED）。具體來說，在本文中光源基本上可為任何一種來源的光或包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，一個或多個LED、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈，以及實質上任何的光源。由光源產生的光可以具有顏色（亦即，可以包括特定波長的光），或者可以是波長的範圍（例如，白光）。在一些實施例中，光源可以包括複數個光學發射器。例如，光源可以包括一組或一群光學發射器，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同波長的光，所述顏色或等同波長不同於由該組或該群的至少一個其它光學發射器產生的光所具有的一顏色或一波長。舉例而言，該等不同的顏色可包括主要顏色（例如，紅、綠、藍）。
根據定義，「廣角（broad-angle）」定義為具有錐角的光，該錐角大於多視像影像或多視像顯示器的視像的錐角。具體來說，在一些實施例中，廣角發射光可以具有大約大於二十度（例如，＞ ±20°）的錐角。在其他的實施例中，廣角發射光的錐角可以大約大於三十度（例如，＞ ±30°），或大約大於四十度（例如，＞ ±40°），或大約大於五十度（例如，＞ ±50°）。舉例來說，廣角射出光的錐角可以大約等於六十度（例如， ±60°）。
在一些實施例中，廣角發射光的錐角可以大約定義為等於LCD電腦螢幕、LCD平板電腦、LCD電視、或其他用於廣角觀看（例如，大約 ±40°~65°）的相似的數位顯示裝置的視角。在其他實施例中，廣角射出光也可以表徵為或描述為擴散光、大致擴散光、非定向光（亦即，缺少任何具體或明確的方向性）、或者具有單一或大致均勻方向的光。
此外，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或多個」。例如，「一亞波長光柵」表示一個或多個亞波長光柵，因此，「該亞波長光柵」在本文中表示「該（些）亞波長光柵」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」並非意使其成為任何限制。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約（about）」一詞在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備的公差範圍內，或者可以表示加減10％、或加減5％、或加減1％。此外，本文使用的術語「基本上（substantially）」是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51％至約100％的範圍內的量。而且，這裡的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。
根據與本說明書中所描述的原理一致的一些實施例，本發明係提供一背光件。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件100的剖面圖。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件100的透視圖。圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件100的一部分的剖面圖。所示的偏振回收背光件100，可以用於電子顯示器中的背光件，舉例而言，所述的電子顯示器包含但不限於多視像顯示器。
根據各個實施例，偏振回收背光件100被配置以提供或發射作為發射光102的光。在一些實施例中，發射光102可以是廣角發射光或可以包括廣角發射光。舉例而言，廣角發射光可適合用作2D顯示器的應用中的照明光源。在其他實施例中，發射光102可以是包括複數個方向性光束的方向性發射光。舉例而言，複數個方向性光束可以具有與多視像影像的視像方向對應的方向，並且發射光102可以用作多視像顯示器的照明光源，所述多視像顯示器被配置以顯示多視像影像。
此外，偏振回收背光件100可以被配置以，從偏振回收背光件100內引導的光中（或者，使用所述的光）的特定偏振分量，提供發射光102作為被引導的光104。舉例而言，發射光102可以從被引導的光104的第一偏振分量中提供（或者，至少大致上地提供）。因此，由於提供發射光102，第一偏振的可用量會因此減小。偏振回收背光件100進一步被配置以，將被引導的光104除了特定偏振之外的偏振部分轉換成特定偏振分量，以補充該偏振分量。舉例而言，偏振回收背光件100可以將第二偏振分量轉換為第一偏振分量以補充被引導的光104的第一偏振分量。如此一來，根據各個實施例，偏振回收背光件100被配置以回收被引導的光104的偏振分量，以提供用於提供發射光102的特定偏振分量的額外被引導的光。
如圖3A至圖3C所示，偏振回收背光件100包括導光體110。導光體110被配置以以沿著導光體110的長度引導光作為被引導的光104（亦即，被引導的光束104）。舉例而言，導光體110可以包括被配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有比圍繞介電質的光波導的介質的第二折射係數大的第一折射係數。例如，根據導光體110的一個或多個引導模式，折射係數的差異配置以促成被引導的光104的全內反射。
在一些實施例中，導光體110可以是厚平板或平板光波導（亦即，平板導光體），其包括延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。所述之大致為平面薄板狀的介電材料，其被配置以藉由全內反射來引導被引導的光104。根據各個示例，導光體110中的光學透明材料可包含各種任何的介電材料，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種或多種玻璃（例如，石英玻璃（silica glass），鹼性鋁矽酸鹽玻璃（alkali-aluminosilicate glass），硼矽酸鹽玻璃（borosilicate glass）等）以及基本上光學透明的塑料或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」，聚碳酸酯（polycarbonate）等）。在一些示例中，導光體110還可以在導光體110的表面（例如，第一表面和第二表面中的一個或兩個）的至少一部分上包含包覆層（圖中未顯示）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步促進全內反射。
此外，根據一些實施例，導光體110配置以根據在導光體110的第一表面110’（例如，前表面或上表面或側面）和第二表面110”（例如，後表面或下表面或側面）之間的非零值傳導角度的全內反射來引導被引導的光104。具體來說，被引導的光104藉由在導光體110的第一表面110’和第二表面110”之間以非零值傳導角度反射或「跳動」而傳導。在一些實施例中，複數個被引導的光束104包括數種不同顏色的光，其可於複數不同的顏色特定的非零值傳導角度中相應的一個被導光體110引導。應注意的是，為了簡化說明，該非零值傳導角度並未於圖3B中示出。然而，描繪傳導方向103的粗箭頭示出了被引導的光104的總體傳導方向，其沿著圖3A中的導光體的長度。
如本文所定義，「非零值傳導角度｣是相對於導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的角度。此外，根據各個實施例，非零值傳導角度均大於零且小於導光體110內的全內反射的臨界角度。例如，被引導的光104的非零值傳導角度可以在大約十（10）度和大約五十（50）度之間，或者在一些示例中，在大約二十（20）度和大約四十（40）度之間，或者約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。例如，非零值傳導角度可以是大約三十（30）度。在其他示例中，非零值傳導角度可以是大約20度、或者大約25度、或者大約35度。此外，對於特定的實施，可以選擇（例如任意）特定的非零值傳導角度，只要特定的非零值傳導角度被選擇為小於導光體110內的全內反射的臨界角度即可。
導光體110中的被引導的光104可以非零值傳導角度被引入或被耦合到導光體110中（例如，大約30-35度）。在一些示例中，例如但不限於透鏡、鏡子或類似的反射器（例如，傾斜的準直反射器）、繞射光柵、與稜鏡（圖中未顯示）以及其自身各種組合的耦合結構，可以促使光以非零值傳導角度耦合進導光體110的輸入端以成為被引導的光104。在其他示例中，可以在沒有或基本上不使用耦合結構的情況下將光直接引入導光體110的輸入端（即，可以採用直接或「對接」耦合）。一旦耦合進導光體110，被引導的光104被配置以沿著傳導方向103沿著導光體110傳導，傳播方向103通常可以遠離輸入端（例如，圖3A中以指向x軸的粗箭頭示出）。
進一步地，根據各個實施例，藉由將光耦合至導光體110中所產生的被引導的光104（或等效地被引導的光束104）可為準直光束。在本發明中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，數道光束在光束內（例如，被引導的光束104內）基本上互相平行。此外，根據本文的定義，從準直光束發散或散射的光線不被認為是準直光束的一部分。在一些實施例中，偏振回收背光件100可包括一準直器，例如透鏡、反射器、或鏡子，如上文所述（例如，傾斜準直反射器），以準直該光，例如，準直來自光源的光。在一些實施例中，光源包括準直器（圖中未顯示）。提供給導光體110的準直光是準直被引導的光104。在各種實施例中，被引導的光104可以根據準直因子σ以準直，或者被引導的光104具有準直因子σ。
在一些實施例中，導光體110可被配置以使被引導的光104重定向並且再度使用被引導的光104。具體來說，沿著導光體長度引導的被引導的光104，可以沿著與傳導方向103不同的另一傳導方向103’再次定向返回。舉例而言，導光體110可以包含反射器（圖中未顯示），其位於導光體110的一端部，所述的端部相對於與光源相鄰的輸入端。反射器可以被配置以將被引導的光104反射回輸入端，以將所述被引導的光104反射為重定向被引導的光（redirected guided light）。在一些實施例中，為了代替光的再次定向或者除了光的重定向之外（例如，使用反射器），另一光源可以在另一傳導方向103’上提供被引導的光104。再次定向和重新使用被引導的光104以及使用另一光源來提供具有另一傳導方向103’的被引導的光104中的一者或兩者可以增加偏振回收背光件100的亮度（例如，增加發射光102的強度），例如，藉由使被引導的光104能夠不止一次用於偏振選擇性散射特徵和偏振轉換結構中的一個或兩個，如下文所述。另外，舉例而言，通過在導光體110的兩端反射被引導的光104，可以使被引導的光104多次地重定向。
在圖3A中，顯示回收被引導的光的傳導方向103’的粗箭頭（例如，指向負x方向），示出了在導光體110內的回收被引導的光的一般傳導方向。替代地（例如，與回收被引導的光相反），可以藉由以另一傳導方向103’將光引入導光體110中來提供在另一傳導方向103’上傳導的被引導的光104（例如，除了具有傳導方向103的被引導的光104之外）。
在一些示例中，被引導的光104可以最初耦合到導光體110中，作為基本上非偏振的或等效的「隨機偏振」的光。被引導的光104可以具有第一偏振分量和第二偏振分量。根據各種示例，第一偏振分量和第二偏振分量可以大致上地互相正交。在一些示例中，第一偏振分量是橫向電場（TE）偏振分量，第二偏振分量是橫向磁場（TM）偏振分量。根據一些示例，被引導的光104可以由兩個正交的偏振分量（即，第一偏振分量和第二偏振分量）的疊加來表示。
在一些示例中，對應於第一偏振分量或與第一偏振分量相關聯的被引導的光104的第一部分的特性（例如，強度、數量、照明度，可以約等於被引導的光104的第二部分的特性（例如，強度等），其對應於導光體110中（具體來說，導光體110的輸入端附近中）的第二偏振分量或與所述第二偏振分量相關聯。換句話說，在導光體110的輸入端處的基本上非偏振或任意偏振的被引導的光104的光可以大致均勻地分佈在第一偏振分量和第二偏振分量（例如，TE偏振分量和TM偏振分量）之間。在其他示例中，被引導的光104的第一偏振分量部分的特性大於第二偏振分量部分，或者第二偏振分量的特性大於第一偏振分量部分。
圖3A至圖3C中所示的偏振回收背光件100進一步包括偏振選擇性散射特徵120。偏振選擇性散射特徵120被配置以將入射在偏振選擇性散射特徵120上的被引導的光104的偏振分量的一部分選擇性地散射為發射光102。也就是說，偏振選擇性散射特徵120被配置以從導光體中散射出具有特定偏振的被引導的光104的一部分，例如第一偏振分量。
在一些實施例中，偏振選擇性散射特徵120包括複數個偏振選擇性散射器。具體來說，偏振選擇性散射特徵120的各個偏振選擇性散射器可以是互相隔開的分離的結構或分離的特徵，每個分離結構被配置以以偏振選擇的方式，散射或耦合出被引導的光104的不同部分。在各個實施例中，偏振選擇性散射特徵120可包括提供偏振選擇性散射（或被配置以產生偏振選擇性散射）的各種不同結構或特徵中的任何一種，其包含但不限於具有偏振選擇性散射特性的繞射光柵、反射結構、和折射結構以及其各種組合。
在一些實施例中，偏振回收背光件100的偏振選擇性散射特徵120可包括多光束元件120’。具體來說，在一些實施例中，偏振選擇性散射特徵120可包括複數個多光束元件120’。作為示例而非限制，圖3A至圖3C示出了包括複數個多光束元件120’的偏振選擇性散射特徵120。如下文更詳細地所描述的，偏振回收背光件100具有導光體110，所述導光體110具有包括複數個多光束元件120’的偏振選擇性散射特徵120，所述的偏振回收背光件100可被稱為「多視像」背光件。
根據各種實施例，複數個多光束元件中的多光束元件120’可沿著導光體110的長度互相隔開。更具體來說，多光束元件120’可以通過有限的空間互相隔開，且沿著導光體長度表示單獨的、不同的複數個元件。因此，根據本文的定義，複數個多光束元件中的多光束元件120’根據有限（即，非零值）的元件間距離（例如，有限的中心至中心距離）以互相隔開。此外，根據一些實施例，多光束元件120’通常不相交、重疊或彼此接觸。因此，複數多光束元件120’的每一個多光束元件通常是不同的且與複數多光束元件120’中的其他多光束元件分離。
在各種實施例中，複數個多光束元件中的多光束元件120’可以各種配置佈置，所述的被配置以位在導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）、位在導光體110的表面之上、位在導光體110的表面之中的一個或多個。例如，複數個多光束元件中的多光束元件120’可以佈置在導光體表面上的行列中（例如，作為陣列）。在另一個示例中，複數個多光束元件中的多光束元件120’可以按組佈置，並且這些組可以行列的形式佈置。
根據一些實施例，偏振選擇性散射特徵120的複數個多光束元件120’可以一維（1D）陣列或二維（2D）陣列排列。例如，複數多光束元件120’可以排列為線性1D陣列。在另一示例中，複數多光束元件120’可以被排列成矩形2D陣列或圓形2D陣列。進一步地，在一些示例中，陣列（即，1D或2D陣列） 可以是正規或均勻的陣列。具體來說，複數多光束元件120’之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離或間距）可以在整個陣列上大致均勻或恆定。在其他示例中，複數個多光束元件120’之間的元件間距可以變化為橫跨陣列與沿著導光體110的長度的其中一者或兩者。
根據各個實施例，複數個多光束元件120’中的多光束元件120’被配置以將被引導的光104的一部分耦合為發射光束102。此外，發射光102包括複數個方向性光束102’（因此可以稱為方向性發射光）。在圖3A中，方向性光束102如複數個發散的箭頭所示，描繪為引導向遠離導光體110的第一表面110’（前表面）的方向。根據各個實施例，方向性光束102’具有互相不同的主要角度方向。此外，根據各個實施例，方向性光束102的不同主要角度方向可以對應於包括多視像像素的多視像顯示器的相應不同視像方向。
根據各個實施例，多光束元件120’可包括用以耦合出被引導的光104的一部分的複數個不同結構中的任何一種。舉例而言，不同結構可以包含但不限於繞射光柵、微反射元件、微折射元件、或其各種組合。在一些實施例中，多光束元件120’包括繞射光柵，其被配置以繞射地耦合出被引導的光的一部分以成為具有不同主要角度方向的複數個方向性光束102’。在其他實施例中，多光束元件120’包括微反射元件，其被配置以將部分被引導的光反射地耦合為複數個方向性光束102’，或者多光束元件120’包括微折射元件，其被配置以藉由或利用折射將被引導的光的一部分耦合為複數個方向性光束102’（即，折射地耦合出部分被引導的光）。
圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的包含多光束元件120’的偏振回收背光件100的一部分的剖面圖。圖4B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，說明一示例中的包含多光束元件120’的偏振回收背光件100的一部分的剖面圖。具體來說，圖4A至圖4B示出了作為包括偏振回收背光件100的多光束元件120’，其作為包括繞射光柵122的繞射多光束元件。繞射光柵122被配置以將被引導的光104的一部分繞射地耦合為發射光102的複數個方向性光束102’。繞射光柵122包括複數個繞射特徵，其藉由繞射特徵間距、或繞射特徵、或光柵間距互相隔開，所述繞射特徵被配置以提供繞射地耦合出的部分被引導的光。
在一些實施例中，多光束元件120’的繞射光柵122可以位在導光體110的表面，或者可以相鄰於導光體110的表面。舉例而言，如圖4A所示，繞射光柵122可以位在導光體110的第一表面110’處或位在導光體110的第一表面110’的附近。在導光體110的第一表面110’的繞射光柵122可以是透射模式繞射光柵，其被配置以將被引導的光部分通過第一表面110’繞射地耦合為方向性光束102’。在其他實施例中，例如，如圖4B所示，繞射光柵122可以位於導光體110的第二表面110”處或位於導光體110的第二表面110”附近。當位於第二表面110”時，繞射光柵122可以是反射模式繞射光柵。作為反射模式繞射光柵，繞射光柵122被配置以繞射部分被引導的光並且反射部分被引導的光，使其朝向第一表面110’以通過第一表面110’離開以作為方向性光束102’。在其他實施例（圖中未顯示）中，繞射光柵可以位於導光體110的表面之間，例如作為透射模式繞射光柵和反射模式繞射光柵中的其中之一者或兩者。應注意，在本文描述的一些實施例中，方向性光束102’的主要角度方向，可以包含由於方向性光束102’在導光體表面處離開導光體110而產生的折射效應。舉例而言，作為示例而非限制，圖3A與圖4B示出了當方向性光束102’穿過第一表面110’時由於折射係數的變化而導致方向性光束102’的折射（即，彎曲）。
根據一些實施例，繞射光柵122的繞射特徵可以包括互相隔開的凹槽和凸脊中的一者或兩者。凹槽或凸脊可以包括導光體110的材料，例如，可以形成在導光體110的表面中。在另一個示例中，凹槽或凸脊可以由除了導光材料以外的材料形成，例如在導光體110的表面上的另一種材料的膜或層。
在一些實施例中，多光束元件120’的繞射光柵122是均勻的繞射光柵，其中繞射特徵間距在整個繞射光柵122中大致上是恆定或不變的。在其他實施例中，繞射光柵122可以是啁啾式（chirped）繞射光柵。根據定義，「啁啾｣繞射光柵（”chirped” diffraction grating）是一種繞射光柵，其表現出或具有隨著啁啾繞射光柵的範圍或長度而變化的繞射特徵的繞射間距（亦即，光柵間距）。在一些實施例中，啁啾繞射光柵可以具有或表現出隨距離線性變化的繞射特徵間距的啁啾。如此一來，啁啾繞射光柵根據定義是「線性啁啾｣繞射光柵。在其他實施例中，多光束元件120’的啁啾繞射光柵可表現出繞射特徵間距的非線性啁啾。可以使用各種非線性啁啾，包含但不限於指數啁啾、對數啁啾、或基本上不均勻或隨機但仍然單調的方式變化的啁啾。也可以使用非單調的啁啾，例如但不限於正弦啁啾、或三角形、或鋸齒啁啾。任何這些類型的啁啾的組合也可以被使用。
再次參考圖3A至圖3C，偏振回收背光件100進一步包括偏振轉換結構130。偏振轉換結構130被配置以將偏振分量的一部分轉換為另一個偏振分量。具體地，偏振轉換結構130被配置以將以非零值傳導角度入射在偏振轉換結構130上的被引導的光104的一部分反射地重定向。如此一來，偏振轉換結構130將第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量。也就是說，偏振轉換結構130將入射在偏振轉換結構130上的光的第二偏振分量的一部分轉換為反射光中的第一偏振。舉例而言，如果第一偏振分量是TE偏振分量並且第二分量是TM偏振分量，則偏振轉換結構130可以將入射光中的TM偏振分量的一部分轉換為反射光中的TE偏振分量。因此，反射光中的第一偏振分量(在該示例中，TE分量)的部分會增加。
圖3C係根據本發明的實施例，顯示示例中包含偏振轉換結構130的偏振回收背光件100的剖面圖。偏振轉換結構130被配置以將以非零值傳導角度入射在偏振轉換結構130上的被引導的光104的一部分反射地重定向，並且將被引導的光104的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量。在此示例中，偏振轉換結構130位在偏振選擇性散射特徵120中的複數個偏振選擇性散射器之間的導光體110的第二表面110”上。顯示了入射在偏振轉換結構130上的被引導的光104。進一步顯示了第一向量與第二向量，所述第一向量表示第一偏振分量104’，所述第二向量表示與被引導的光104的第二偏振分量104”(與第一偏振分量104’正交)的第二向量。具體來說，第一偏振分量104’顯示為中間有一點的圓圈，以表示平行於偏振轉換結構130的第一表面並指入頁面的向量。如圖3C所示，第一偏振分量104’和第二偏振分量104”互相正交並且與被引導的光104的行進方向正交。在一些實施例中，第一偏振分量104’可以對應於被引導的光104的TE偏振分量，而第二偏振分量104”可以對應於例如被引導的光104的TM偏振分量。
如圖3C所示，被引導的光104以非零值傳導角度入射到偏振轉換結構130上。被引導的光104被偏振轉換結構130反射為或反射地重定向為反射光束，其從偏振轉換結構以基本上等於入射角的非零值傳導角度遠離地傳導。在被引導的光104的反射期間，偏振轉換結構130可以作為形狀雙折射材料(form-birefringent material)。亦即，在一些示例中，偏振轉換結構130可以在兩個正交偏振分量之間引入相位遲滯，例如在第一偏振分量104’和第二偏振分量104”之間，或等效的在入射被引導的光104的TE偏振分量104’和TM偏振分量104”之間。如此一來，根據一些示例，偏振轉換結構130可以在入射被引導的光104中的第一偏振分量104’和第二偏振分量104”之間引入大約一半波長差或90度相位延遲。第一偏振分量104’和第二偏振分量104”之間的相位遲滯導致入射光的TM偏振分量104”的一部分轉換成反射光中的TE偏振分量104’。因此，反射光的TE偏振分量部分會相對入射光地增強。圖3C中顯示的較長的向量，表示從偏振轉換結構130反射的光的第一偏振分量104’的增強。類似地，反射光的TM偏振分量部分會相對於入射光地減弱，如圖3C中反射光上的中間有一點的較小的圓圈所顯示的。
如前文所述，在與偏振轉換結構130互相作用之後，光束104繼續以非零值傳導角度通過導光體110傳導，並交替地反射導光體110的第一表面110’和第二表面110”。如此一來，被引導的光104被配置以與偏振轉換結構130多次互相作用。在與偏振轉換結構130的每次交互期間，第二偏振分量104”的一部分（例如，TM偏振分量）被進一步轉換為第一偏振分量104’（例如，TE偏振分量）。在被引導的光104通過導光體110傳導的期間，所述的被引導的光104也與偏振選擇性散射特徵120互相作用。在與偏振選擇性散射特徵120的互相作用期間，第一偏振或TE偏振分量的一部分被選擇性地耦合出或被散射出導光體110以作為發射光102。第一偏振分量的一部分的偏振選擇性散射減少或消耗了被引導的光104中的第一偏振分量。為了補償此損失，通過與偏振轉換結構130的反覆互相作用以補充被引導的光104中的第一偏振分量的減少部分。因此，根據一些實施例，更大量的第一偏振分量可用於偏振選擇性散射特徵120，造成強度更大的發射光102以及更亮的偏振回收背光件100。
在一些實施例中，偏振轉換結構130對於在基本上垂直於導光體表面的方向上入射到所述結構上的光基本上是光學透明的，並且偏振轉換結構130對這種光的影響是最小的。相反的，偏振轉換結構130被配置以與以非零值傳導角度傳導並以一定角度入射在所述結構上的被引導的光互相作用。
在各個實施例中，偏振轉換結構130包括亞波長光柵132。亞波長光柵132被配置以將以非零值傳導角度入射在亞波長光柵132上的被引導的光的一部分反射地重定向。如此一來，如上文所述，亞波長光柵132將被引導的光104的第二偏振分量104”的一部分轉換成第一偏振分量104’。圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中包含多光束元件120’和偏振轉換結構130的亞波長光柵132的偏振回收背光件100的表面的一部分的平面圖。圖5B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的亞波長光柵132的平面圖。
在一些實施例中，亞波長光柵132包括複數個基本平行的繞射特徵。在一些示例中，繞射特徵可以基本上類似於上述繞射光柵的繞射特徵。具體來說，亞波長光柵132的繞射特徵可以包括互相隔開的凹槽和凸脊中的一者或兩者。凹槽和凸脊可以形成在導光體110的表面中或者由導光體材料之外的材料形成。然而，根據定義，在亞波長光柵132中，繞射特徵之間的距離（或等效地，繞射特徵的光柵間距）小於被引導的光104的波長。在一些實施例中，光柵間距可以基本上小於被引導的光104的波長。舉例而言，如上文所述，亞波長光柵132的光柵間距可以小於繞射光柵122的光柵間距的一半。亞波長光柵間距提供繞射特性，其有助於亞波長光柵132的偏振轉換特性。具體來說，由於亞波長光柵間距，亞波長光柵132會表現為形狀雙折射材料，或者繞射特性是被引導的光104的入射部分的方位的因數的材料。亦即，亞波長光柵132的偏振轉換特性取決於入射被引導的光104的分量的方位。如上文所述，入射在亞波長光柵132上的被引導的光104可以包括相對於互相正交地定向的第一偏振分量和第二偏振分量（在一些示例中分別為TE偏振和TM偏振）。因此，亞波長光柵132不同地根據其方位反射每個偏振分量。如此一來，亞波長光柵132的形狀雙折射可以導致第二偏振分量中的相對於第一偏振分量的大約半個波長的相位延遲。所述的相位延遲，將入射在亞波長光柵132上的光的第二偏振分量的一部分變換為由亞波長光柵132反射的光中的第一偏振分量。
亞波長光柵132的繞射特徵的光柵間距進一步影響亞波長光柵132的繞射階級。具體來說，當光柵間距基本上是亞波長時，或等效地，繞射特徵之間的間距基本上小於入射在亞波長光柵132上的光束104的波長時，亞波長光柵132僅提供零級繞射階數或等效的反射。因此，入射在亞波長光柵132上的被引導的光104被亞波長光柵132以非零值傳導角反射地重定向，所述的非零值傳導角基本上等於入射被引導的光104的非零值傳導角（亦即，鏡面反射）。如上文所述，由於入射光的第二偏振分量通過亞波長光柵132轉換成反射光的第一偏振分量，反射光包括比入射被引導的光104更大部分的第一偏振分量（例如，TE偏振）。
在一些示例中，亞波長光柵132的繞射特徵可以具有光柵週期、光柵佔空比（grating duty cycle）、光柵方位、光柵間距、和光柵深度。光柵週期、光柵佔空比、光柵方位、光柵間距（如上文所述）、和光柵深度中的一個或多個被配置以控制第二偏振分量到第一偏振分量的偏振轉換量。亦即，可以設計這些特性中的一個或多個來影響入射光的第二偏振分量有多少會轉換為反射光的第一偏振分量。在一些示例中，繞射特徵的方位可以影響偏振轉換的量，所述方位相對於入射在亞波長光柵132上的光束的方向。
參考圖5B，亞波長光柵132的繞射特徵以一角度定向，所述角度相對亞波長光柵132的表面上的Y軸。在所示的示例中，所述表面是導光體110的第二表面110”。因此，亞波長光柵132與相對於入射在導光體110的表面上的被引導的光104的方向（或者等效地，在亞波長光柵132的平面上）的投影成角度α。亞波長光柵132在導光體110的表面上的方位控制在所述表面的平面中的亞波長光柵132上的被引導的光104的入射角α，其控制由亞波長光柵132轉換的被引導的光104中的偏振量。
根據本發明的各個實施例，偏振轉換結構130可以位於導光體110的表面上。返回參考圖5A，偏振轉換結構130可以放置在導光體110的表面上的複數個散射器中的相鄰散射器（例如，多光束元件120’）之間。舉例而言，在包括多光束元件120’的偏振選擇性散射特徵120位在導光體的第一表面110’上的實施例中（例如，如圖4A所示），可以將偏振轉換結構130定位在多光束元件120’之間的第一（或頂部）表面110’上。或者，在包括多光束元件120’的偏振選擇性散射特徵120位在導光體110的第二（或底部）表面110”上的實施例中，如圖3A至圖3C和圖4B所示，偏振轉換結構130可以位在複數個多光束元件120’之間的第二表面110”上。
在一些實施例（圖中未顯示）中，可以在偏振選擇性散射特徵120的部分附近提供反射隔板。舉例而言，反射隔板可以設置在包括反射模式繞射光柵的偏振選擇性散射特徵120的多光束元件120’附近。舉例而言，可以提供反射隔板以促進入射被引導的光104的反射，並且增加由偏振選擇性散射特徵120產生的發射光102的強度。
圖6係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件100的一部分的剖面圖。在此實施例中，偏振選擇性散射特徵120和偏振轉換結構130位在導光體的相對表面上。如圖所示，包括多光束元件120’偏振選擇性散射特徵120被配置以以透射模式操作，且設置在導光體110的第一表面110’上。偏振轉換結構130位在導光體110的相對表面（即，第二表面110”）上。在另一實施例（圖中未顯示）中，偏振選擇性散射特徵120可包括位在第二表面110”上的多光束元件120’，其被配置以以反射模式操作，並且偏振轉換結構130可設置在第一表面上110’。在所有實施例中，以非零值傳導角度傳導的被引導的光104交替地反射導光體110的第一表面110’與第二表面110”，並且被導光體110的第一表面110’與第二表面110”其中之一上的偏振轉換結構130反射地重定向和轉換。
偏振選擇性散射特徵120和偏振轉換結構130位於導光體110的相對表面上的實施例，可以有效地使可用於偏振選擇性散射特徵120和偏振轉換結構130的可用表面加倍。此外，這樣的實施例可以允許偏振轉換結構130和偏振選擇性散射特徵120以更多種方式來佈置。舉例而言，與圖3A至圖3C中所示的佈置相反，其中偏振轉換結構130位於偏振選擇性散射特徵120的多光束元件120’之間，位於與偏振選擇性散射特徵120相對的表面上的偏振轉換結構130可以基本上佔據整個表面並提供更有效的偏振轉換。類似地，舉例而言，偏振選擇性散射特徵120具有更多空間，因此具有更強的發射光102的強度。
根據一些實施例，偏振轉換結構130被配置提供將第二偏振分量轉換為第一偏振分量的偏振轉換量，其為沿著導光體110的長度的位置的函數。舉例而言，當被引導的光104在導光體110中傳導時，被引導的光104的偏振可以隨著被引導的光104沿導光體110的位置而變化。亦即，在特定位置處的被引導的光104的偏振可以與在導光體110的不同位置處的被引導的光104的偏振不同。被引導的光104的偏振的這種變化可以可預測地取決於沿著導光體110的長度的被引導的光的位置的方式發生。在一些實施例中，為了解釋導光體110中的這種偏振變化並產生在導光體110的表面上具有基本均勻偏振的發射光102，偏振轉換結構130可以被配置以提供將第二偏振分量轉換到第一偏振分量的偏振轉換量，其為沿著導光體110的長度的位置的函數。舉例而言，在導光體110的被引導的光104包括更大部分的第一偏振分量的區域中，偏振轉換結構130可以被配置以將較小量的第二偏振分量轉換為第一偏振分量。類似地，在被引導的光104包括第一偏振分量的較小部分的區域中，偏振轉換結構130可以被配置以將更大量的第二分量轉換為第一分量。因此，由偏振選擇性散射特徵120散射出的發射光102的強度可以在橫跨導光體110中為基本上均勻。
根據一些實施例，偏振轉換結構130可以被配置以提供將第二偏振分量轉換為第一偏振分量的偏振轉換量，其為小於大約百分之十（10％）。如前文所述，偏振轉換結構130被配置以當被引導的光104被反射為反射光時，將入射在偏振轉換結構130上的被引導的光104的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量。偏振轉換量是將第二偏振分量轉換成第一偏振分量的比例。根據各種實施例，可以藉由偏振轉換結構130的亞波長光柵132的繞射特徵的特性來控制偏振轉換量。這些特性包含光柵週期、光柵佔空比、光柵方位、光柵間距、和光柵深度。因此，亞波長光柵132的光柵週期、光柵佔空比、光柵方位、光柵間距、和光柵深度中的一個或多個可以被配置以轉換入射在亞波長光柵132上的被引導的光104的第二偏振分量中的大約百分之十（10％）。在一些實施例中，偏振轉換量可小於大約百分之四（4％）。舉例而言，偏振轉換量可以在大約百分之二（2％）和大約百分之四（4％）之間。
根據一些實施例，大約百分之十（10％）或更小的偏振轉換，可允許偏振回收背光件100用於模式可選的2D / 3D顯示器。舉例而言，偏振回收背光件100可以用作包括兩個相鄰背光件的模式可選2D/3D顯示器中的第二背光件。在模式可選擇的2D/3D顯示器中，背光件可被配置以發射擴散或基本上廣角（例如，「2D」）的光，並且本文所述的第二背光件或偏振回收背光件100可被配置以發射作為方向性發射光的光。方向性發射光可以包括複數個方向性光束，其具有與多視像顯示器的不同視像方向對應的主要角度方向。如此一來，方向性發射光也可以稱為多視像發射光或3D發射光。可以通過啟動第一背光件以第一模式通過模式可選2D / 3D顯示器提供2D影像，而當在第二模式期間啟動第二背光件或偏振回收背光件100時可以提供多視像或「3D」影像。
圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的模式可選2D/3D顯示器200的剖面圖。如圖所示，模式可選的2D/3D顯示器包括與偏振回收背光件100相鄰的第一背光件210。如圖所示，第一背光件210被配置以在第一模式（模式1）期間提供廣角發射光202，而偏振回收背光件100被配置以在第二模式（模式2）期間提供方向性（即，方向性發射光）發射光102。此外，如圖所示，由包括複數個多光束元件120’的偏振選擇性散射特徵120提供方向性發射光102。在各個實施例中，廣角發射光202在朝向偏振回收背光件100的方向上發射。此外，在第一模式（模式1）期間，廣角發射光202被配置以穿過偏振回收背光件100的厚度，例如，通過偏振回收背光件100的偏振選擇性散射特徵120和導光體110。
所顯示的模式可選2D/3D顯示器200進一步包括光閥陣列208，其被配置以調變廣角發射光202以在第一模式（模式1）下提供2D影像並調變發射光102（或方向性發射光）以在第二模式（模式2）期間提供多視像影像。根據各個實施例，廣角發射光202通常僅與偏振回收背光件100的偏振轉換結構130互相作用一次。根據各個實施例，當偏振轉換結構130的偏振轉換為大約百分之十（10％）或更小時，廣角發射光202經歷很少或沒有偏振轉換，以允許廣角發射光202通過偏振回收背光件100，而不對其偏振產生實質性影響。
根據這裡描述的原理的一些實施例，提供了一種多視像顯示器。圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的多視像顯示器300的方塊圖。根據各個實施例，多視像顯示器300採用偏振選擇性散射來提供發射光。具體來說，多視像顯示器選擇性地散射出與第一偏振分量相關聯的被引導的光的一部分。此外，多視像顯示器300採用偏振轉換將被引導的光轉換為偏振光，以選擇性地散射為包括複數個方向性光束302的發射光。具體地，多視像顯示器300將被引導的光的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量以被選擇性地散射出。
如圖8所示，多視像顯示器300包括被配置以將光引導為被引導的光的導光體310。根據各種實施例，導光體310可以被配置以利用全內反射來引導被引導的光。此外，被引導的光可以藉由導光體310或在導光體310內以非零值傳導角度被引導。在一些實施例中，導光體310可以大致與上文中所述之偏振回收背光件100的導光體110相似。具體來說，導光體310可以包括介電材料的厚平板。如此一來，導光體310可以是平板導光體。根據各個實施例，被引導的光可以進一步包括第一偏振分量和第二偏振分量。舉例而言，第一偏振分量可以是橫向電場（TE）偏振分量，第二偏振分量可以是橫向磁場（TM）分量。
如圖8所示，多視像顯示器300進一步包括多光束元件320的陣列。多光束元件320的陣列中的多光束元件320，被配置以將被引導的光的第一偏振的一部分選擇性散射為具有不同的主要角度方向的複數個方向性光束302。在一些實施例中，多光束元件的陣列中的多光束元件320，被配置以將被引導的光的TE偏振分量選擇性散射出導光體以作為方向性光束。此外，方向性光束302的不同主要角度方向對應多視像影像的視像方向，例如，由多視像顯示器300顯示的多視像影像。
在一些實施例中，導光體310的多光束元件320的陣列，可以基本上類似於上文所述的偏振回收背光件100的偏振選擇性散射特徵120。具體來說，多光束元件320的陣列中的多光束元件320可以基本上類似於多光束元件120’。舉例而言，多光束元件320可包括繞射光柵。繞射光柵可以基本上類似於所描述的偏振回收背光件100的繞射光柵122。因此，多光束元件320可以位在導光體310的表面，或者可以相鄰於導光體310的表面。舉例而言，多光束元件320可以位於導光體310的第一表面處，其中所述多光束元件320被配置以將具有第一偏振的部分被引導的光通過第一表面散射，以作為透射模式繞射光柵。在另一個示例中，多光束元件320可以位於導光體310的第二表面處，其中所述多光束元件320是反射模式多光束元件，其被配置以選擇性地散射部分被引導的光，並將被散射的部分被引導的光朝向第一表面反射。
如圖8所示，多視像顯示器300進一步包括亞波長光柵330的陣列。亞波長光柵330的陣列被配置以將被引導的光的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量。具體地，亞波長光柵330的陣列被配置以將以非零值傳導角度入射在光柵上的被引導的光的一部分反射地重定向。如此一來，亞波長光柵330的陣列會將入射在亞波長光柵330上的被引導的光的第二偏振分量的一部分轉換為反射的被引導的光中的第一偏振。舉例而言，如果第一偏振分量是TE偏振分量並且第二分量是TM偏振分量，則亞波長光柵330的陣列可以將入射光中的TM偏振分量的一部分轉換為反射光中的TE偏振分量。因此，反射光中的第一偏振分量（在該示例中，TE分量）的部分會增加。根據一些實施例中，亞波長光柵330的陣列可以基本上類似於上文中關於偏振回收背光件100所述的偏振轉換結構130。具體來說，亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330可以與上文所述的亞波長光柵132基本上相似。
舉例而言，亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330可包括複數個基本上平行的繞射特徵。具體來說，亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330的繞射特徵可以包括互相隔開並形成在導光體310的表面中的凹槽和凸脊中的一者或兩者。此外，根據定義，在亞波長光柵陣列的亞波長光柵330中，繞射特徵之間的距離（或等效地，繞射特徵的光柵間距）小於被引導的光的波長。在一些實施例中，如上文所述，亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330的光柵間距可小於多光束元件120’的繞射光柵的光柵間距的一半。
亞波長光柵間距提供繞射特性，其有助於亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330的偏振轉換特性。具體來說，作為亞波長光柵間距的結果，亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330可以表現為形狀雙折射材料，或者其繞射特性是入射光分量的方向的因數的材料。亞波長光柵330的形狀雙折射被配置以引起第二偏振分量（或TM偏振）中的相對於第一偏振分量（或TE偏振）的大約半個波長的相位延遲。根據各個實施例，相位延遲將入射在亞波長光柵330上的光的第二偏振分量的一部分，變換成在亞波長光柵陣列中的亞波長光柵330上反射的光中的第一偏振分量。
如圖8所示，多視像顯示器300進一步包括光閥308的陣列。光閥308的陣列被配置以調變複數個方向性光束302中的方向性光束302以提供多視像影像。在各個實施例中，不同種類的光閥可被用作光閥陣列中的光閥308，該些光閥的種類包含但不限於，複數液晶光閥、複數電泳光閥、及基於電潤濕的複數光閥中的其中一者或多者。具體來說，來自導光體310上的多光束元件320的陣列的方向性光束302，可以通過光閥陣列中的各個光閥308並由其調變，以提供調變的方向性光束302’。此外，具有不同主要角度方向的方向性光束302中的不同方向性光束，被配置以穿過光閥陣列中的不同光閥308並由其調變。圖8中的虛線箭頭用於顯示調變的方向性光束302’以強調其調變。
在一些實施例中，多光束元件陣列中的多光束元件320位於導光體的表面上。多光束元件陣列中的多光束元件320可以沿著導光體310的長度互相隔開。此外，亞波長光柵330陣列中的亞波長光柵330可以位於多光束元件陣列中的多光束元件320之間。在一些實施例中，多光束元件320的陣列和亞波長光柵330的陣列位於導光體310的互相相對的表面上（即，位於對面或相對的表面上）。舉例而言，在如上所述的實施例中，其中在多光束元件320中採用反射模式繞射光柵，多光束元件陣列可以位於導光體310的第二表面處，並且亞波長光柵330的陣列可以位於與第二表面相對的第一表面。多光束元件陣列和亞波長光柵陣列位於導光體的相對側上的實施例，使可用表面有效地加倍並允許兩個陣列以更多種方式來佈置。
亞波長光柵330的陣列可以被配置以提供將第二偏振分量轉換為第一偏振分量的偏振轉換量，其為小於大約百分之十（10％）。偏振轉換量是將第二偏振分量轉換成第一偏振分量的比例。可以藉由亞波長光柵330的陣列的繞射特徵的特性來控制偏振轉換量。這些特性包含光柵週期、光柵佔空比、光柵方位、光柵間距、和光柵深度。因此，亞波長光柵330的光柵週期、光柵佔空比、光柵方位、光柵間距、和光柵深度中的一個或多個被配置以轉換入射在亞波長光柵330上的光的第二偏振中的大約百分之十。在一些實施例中，偏振轉換量可小於大約百分之四（4％），例如，在約2％和約4％之間。
在一些實施例中，亞波長光柵330的陣列對於以基本上垂直於導光體310表面的方向上入射在亞波長光柵陣列上的光基本上是光學透明的。如此一來，亞波長光柵330對這種入射光的影響可以是最小的。相反的，根據各個實施例，亞波長光柵330的陣列被配置以與以非零值傳導角度傳導並以一定角度入射在光柵上的被引導的光互相作用。
根據本文描述的原理的一些實施例，揭露了一種背光件操作的方法。圖9係根據與本文所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中偏振回收背光件的操作方法400的流程圖。如圖9所示，偏振回收背光件的操作方法400包括沿著導光體的長度將光引導為被引導的光的步驟410。根據各個實施例，被引導的光包括第一偏振分量和第二偏振分量。此外，被引導的光可以在導光體內以非零值傳導角度被引導。在一些實施例中，導光體可以基本上類似於上文中關於偏振回收背光件100所述的導光體110。舉例而言，使用導光體內的全內反射被引導的光並沿導光體傳導。舉例而言，第一偏振分量可以是橫向電場（TE）偏振分量，第二偏振分量可以是橫向磁場（TM）分量。
圖9中所示的偏振回收背光件的操作方法400，進一步包括使用偏振選擇性散射特徵將被引導的光的第一偏振分量的一部分選擇性散地射為發射光的步驟420。在一些實施例中，偏振選擇性散射特徵可以基本上類似於上文所述的偏振回收背光件100的偏振選擇性散射特徵120。具體來說，步驟420中用於散射的偏振選擇性散射特徵，可以包括提供或被配置以產生偏振選擇性散射的任何各種不同的結構或特徵，其包含但不限於被配置以提供偏振選擇性散射的繞射光柵、反射結構、和折射結構以及其各種組合。
偏振回收背光件的操作方法400進一步包括使用包括亞波長光柵的偏振轉換結構將被引導的光的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量的步驟430。具體來說，以非零值傳導角度入射在偏振轉換結構上的被引導的光的一部分被偏振轉換結構反射地重定向。在反射重定向期間，入射被引導的光中的第二偏振分量的一部分被轉換成反射光中的第一偏振分量。舉例而言，當第一偏振分量是TE偏振分量而第二偏振分量是TM偏振分量時，入射光中的TM偏振分量的一部分可以在由偏振轉換結構反射重定向的光中轉換成TE偏振分量。因此，反射光中的第一偏振分量（在此示例中，TE分量）的部分可以增加或補充，例如，以補償由於偏振選擇性散射特徵引起的選擇性散射420引起的第一偏振分量的損失。
在一些實施例中，亞波長光柵可以基本上類似於上文所述的偏振回收背光件100的亞波長光柵132。如此一來，亞波長光柵的繞射特徵可以包括彼此隔開並形成在導光體的表面中的凹槽和凸脊中的一個或兩個。此外，繞射特徵之間的距離（或等效地，繞射特徵的光柵間距）小於被引導的光的波長。亞波長光柵間距提供繞射特性，其有助於亞波長光柵的偏振轉換特性。具體來說，作為亞波長光柵間距的結果，亞波長光柵可以表現為形狀雙折射材料，或者其繞射特性是入射光分量的方向的因數的材料。在一些實施例中，亞波長光柵的形狀雙折射可以引起第二偏振分量（或TM偏振）中的相對於第一偏振分量（或TE偏振）的大約半個波長的相位延遲。因此，入射在亞波長光柵上的被引導的光的第二偏振分量的一部分變換成由亞波長光柵反射的光中的第一偏振分量。
在一些實施例中，偏振選擇性散射特徵包括沿導光體的長度互相隔開的複數個多光束元件。在一些實施例中，選擇性地散射第一偏振分量的一部分的步驟420，包括使用複數個多光束元件中的多光束元件將該部分散射為發射光的步驟。在一些實施例中，複數個多光束元件中的多光束元件可以大致與上文所述之偏振回收背光件100的多光束元件120’相似。如此一來，例如，多光束元件可以包括與偏振回收背光件100的繞射光柵122基本上類似的繞射光柵。此外，根據各個實施例，由包括複數個多光束元件的偏振選擇性散射特徵提供的發射光，可以包括具有與多視像顯示器的視像方向對應的方向的複數個方向性光束。
在一些實施例中，偏振轉換結構位於導光體的表面上的複數個多光束元件中的多光束元件之間。具體來說，複數個多光束元件可以位於導光體的第一表面上，其中，亞波長光柵設置在表面上的各個多光束元件之間。或者，多光束元件和亞波長光柵可以位於下表面上，其中，亞波長光柵設置在複數個亞波長光柵中的亞波長元件之間。在進一步的其他實施例中，多光束元件和亞波長光柵（或等效的偏振轉換結構）可以位於導光體的相對表面上。
因此，偏振回收背光件、偏振回收背光件的操作方法、和採用偏振選擇性散射特徵將被引導的光耦合為發射光的多視像顯示器、和用於將被引導的光的第二偏振分量的一部分轉換為第一偏振分量的偏振轉換結構的示例和實施例已經被描述了。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文所述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。
本申請案主張於2018年1月27日提交的第 PCT/US2018/015617號國際專利申請的優先權，其全部內容通過引用併入本文。
10‧‧‧多視像顯示器 12‧‧‧螢幕 14‧‧‧視像 16‧‧‧視像方向 20‧‧‧光束 30‧‧‧繞射光柵 40‧‧‧導光體 50‧‧‧光束、入射光束 60‧‧‧方向性光束 100‧‧‧偏振回收背光件 102‧‧‧發射光 102’‧‧‧方向性光束 103‧‧‧傳導方向 103’‧‧‧傳導方向、另一傳導方向 104‧‧‧被引導的光、被引導的光束、光束 104’‧‧‧第一偏振分量 104”‧‧‧第二偏振分量 110‧‧‧導光體 110’‧‧‧第一表面 110”‧‧‧第二表面 120‧‧‧偏振選擇性散射特徵 120’‧‧‧多光束元件 122‧‧‧繞射光柵 130‧‧‧偏振轉換結構 132‧‧‧亞波長光柵 200‧‧‧模式可選2D/3D顯示器 202‧‧‧廣角發射光 208‧‧‧光閥陣列 210‧‧‧第一背光件 300‧‧‧多視像顯示器 302‧‧‧方向性光束 302’‧‧‧調變的方向性光束 308‧‧‧光閥 310‧‧‧導光體 320‧‧‧多光束元件 330‧‧‧亞波長光柵 400‧‧‧方法 410‧‧‧步驟 420‧‧‧步驟 430‧‧‧步驟 d‧‧‧繞射光柵的特徵之間的距離或間距 m‧‧‧繞射階數 n‧‧‧導光體的折射係數 O‧‧‧原點 α‧‧‧角度、入射角 θ‧‧‧角度分量、仰角分量、仰角 ϕ‧‧‧角度分量、方位角分量、方位角 θi‧‧‧入射角 θm‧‧‧繞射角 σ‧‧‧準直因子 λ‧‧‧光的波長
根據在此描述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易理解，其中相同的附圖標記表示相同的結構元件，並且其中： 圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的多視像顯示器的透視圖。 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的具有與多視像顯示器的視像方向相對應的特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖。 圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的繞射光柵的剖面圖。 圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件的剖面圖。 圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件的透視圖。 圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的包括繞射多光束元件和偏振轉換結構的偏振回收背光件的一部分的剖面圖。 圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的包含繞射多光束元件的偏振回收背光件的一部分的剖面圖。 圖4B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，說明另一示例中的包含繞射多光束元件的偏振回收背光件的一部分的剖面圖。 圖5A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的包含繞射多光束元件和偏振轉換結構的亞波長光柵的偏振回收背光件的表面的一部分的平面圖。 圖5B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的亞波長光柵的平面圖。 圖6係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，說明一示例中的偏振回收背光件的一部分的剖面圖。 圖7係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的模式可選的2D/3D顯示器的剖面圖。 圖8係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中的多視像顯示器的方塊圖。 圖9係根據與本文所描述的原理一致的一實施例，說明一示例中偏振回收背光件的操作方法的流程圖。 一些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵，或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下面將參照上述附圖詳細描述這些和其他特徵。
100‧‧‧偏振回收背光件
102‧‧‧發射光
103‧‧‧傳導方向
103’‧‧‧傳導方向(另一傳導方向)
104‧‧‧被引導的光
110‧‧‧導光體
110’‧‧‧第一表面
110”‧‧‧第二表面
120‧‧‧偏振選擇性散射特徵
120’‧‧‧多光束元件
130‧‧‧偏振轉換結構

Claims (18)

  1. 一種偏振回收背光件，包括：一導光體，被配置以沿著該導光體之一長度將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；一偏振選擇性散射特徵，被配置以選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為發射光；以及一偏振轉換結構，包括一亞波長光柵，該亞波長光柵被配置以將以一非零值傳導角度入射在該亞波長光柵上的該被引導的光之一部分反射地重定向，並將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量，其中，該偏振選擇性散射特徵包括沿著該導光體之該長度互相隔開的複數個多光束元件，該複數個多光束元件中的一多光束元件被配置以將該被引導的光散射為發射光，該發射光包括具有與一多視像顯示器之視像方向相對應的方向的複數個方向性光束。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該複數個多光束元件位於該導光體之一表面上，該偏振轉換結構位於該複數個多光束元件中的多光束元件之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該多光束元件包括一繞射光柵。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該偏振回收背光件對於在與該導光體之一表面基本上正交的一方向上入射在該偏振轉換結構上的光是光學透明的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該亞波長光柵包括複數個基本上平行的繞射特徵，該等繞射特徵具有一光柵週期、一光柵佔空比、一光柵方位、一光柵間距、與一光柵深度，該光柵週期、該光柵佔空比、該光柵方位、該光柵間距、和該光柵深度中的一個或多個被配置以控制將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該偏振轉換結構被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其為沿著該導光體之該長度的位置之函數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該偏振轉換結構被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其小於每個反射重定向之大約百分之十。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的偏振回收背光件，其中，將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的該偏振轉換量在大約百分之二與大約百分之四之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，其中，該偏振選擇性散射特徵和該偏振轉換結構位於該導光體之相對表面上。
  10. 一種電子顯示器，包括如申請專利範圍第1項所述的偏振回收背光件，該電子顯示器進一步包括一光閥陣列，被配置以調變該發射光以提供一多視像影像。
  11. 一多視像顯示器，包括：一導光體，被配置以將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；一多光束元件陣列，該多光束元件陣列中的一多光束元件被配置以選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為複數個方向性光束，該複數個方向性光束具有與一多視像影像之視像方向對應的不同的主要角度方向；一亞波長光柵陣列，被配置以將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量；以及一光閥陣列，被配置以調變該複數個方向性光束中的方向性光束以提供該多視像影像。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的多視像顯示器，其中，該多光束元件包括一繞射光柵。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件位於該導光體之一表面上，而且該亞波長光柵陣列中的亞波長光柵位於該多光束元件陣列中的該等多光束元件之間。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的多視像顯示器，其中，該亞波長光柵陣列對於在與該導光體之一表面基本上正交的一方向上入射在該亞波長光柵陣列上的光是光學透明的。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的多視像顯示器，其中，該亞波長光柵陣列中的一亞波長光柵被配置以提供將該第二偏振分量轉換為該第一偏振分量的一偏振轉換量，其小於大約百分之十。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列和該亞波長光柵陣列位於該導光體之彼此相對的表面上。
  17. 一種偏振回收背光件的操作方法，該方法包括：沿著一導光體之一長度將光引導為被引導的光，該被引導的光包括一第一偏振分量和一第二偏振分量；使用一偏振選擇性散射特徵選擇性地將該被引導的光之該第一偏振分量之一部分散射為發射光；以及使用包括一亞波長光柵的一偏振轉換結構將該被引導的光之該第二偏振分量之一部分轉換為該第一偏振分量，其中，該偏振選擇性散射特徵包括沿著該導光體之該長度互相隔開的複數個多光束元件，而且其中，所述的選擇性地散射該第一偏振分量之一部分之步驟包括使用該複數個多光束元件中的一多光束元件繞射地散射出該部分作為該發射光，該發射光包括複數個方向性光束，該複數個方向性光束具有與一多視像顯示器之視像方向對應的方向。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的偏振回收背光件的操作方法，其中，該偏振轉換結構位於該導光體之一表面上的該複數個多光束元件中的多光束元件之間。
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