JP6624714B2 - 光透過方向制御シート、照明装置及び光センサー装置 - Google Patents
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Description
なお、ここではルーバー層の固体内部における光の透過率を検討しており、積層体100の表面と裏面で生じる界面反射が光の透過率に与える影響については考慮しない。
[2] 前記光透過方向制御シートの厚さ方向に見て、第1ルーバー層の遮光帯の長さ方向と、前記第1ルーバー層の一方の面に設置された第2ルーバー層の遮光帯の長さ方向との交差角度が85〜95°である、上記[1]に記載の光透過方向制御シート。
[3] 前記光透過方向制御シートの厚さ方向に見て、前記第2ルーバー層の遮光帯の長さ方向と、前記第2ルーバー層の一方の面に設置された第3ルーバー層の遮光帯の長さ方向との交差角度が85〜95°である、上記[2]に記載の光透過方向制御シート。
[4] 前記第3ルーバー層の一方の面にさらに第4ルーバー層が設置されており、前記光透過方向制御シートの厚さ方向に見て、前記第3ルーバー層の遮光帯の長さ方向と、前記第4ルーバー層の遮光帯の長さ方向との交差角度が85〜95°である、上記[3]に記載の光透過方向制御シート。
[5] 前記光透過方向制御シートの厚さ方向に見て、前記第1ルーバー層において等間隔で繰り返された遮光帯が、前記第3ルーバー層において等間隔で繰り返された遮光帯とは別の遮光帯として視認される、上記[3]又は[4]に記載の光透過方向制御シート。
[6] 前記ルーバー層がn層(n≧3)積層されており、前記光透過方向制御シートの厚さ方向に全ルーバー層を重ねて見て、各遮光帯の長さ方向が、互いに(360°/n)±5°の交差角度を有する、上記[1]に記載の光透過方向制御シート。
[7] 前記ルーバー層がn層(n≧3)積層されており、前記光透過方向制御シートの厚さ方向に全ルーバー層を重ねて見て、各遮光帯の長さ方向が、互いに(180°/n)±5°の交差角度を有する、上記[1]に記載の光透過方向制御シート。
[8] 前記ルーバー層が2つ積層され、互いの遮光帯の長さ方向の交差角度が85〜95°である二層組シートが、2枚重ねられてなる光透過方向制御シートであって、第1の二層組シートを構成する一方のルーバー層の遮光帯と、第2の二層組シートを構成する一方のルーバー層の遮光帯との交差角度が任意の角度である、上記[1]に記載の光透過方向制御シート。
[9] 前記第1の二層組シートを構成する一方のルーバー層の遮光帯と、前記第2の二層組シートを構成する一方のルーバー層の遮光帯との交差角度が40〜50°である、上記[8]に記載の光透過方向制御シート。
[10] さらに、1枚以上の前記二層組シートが重ねられてなる、上記[8]又は[9]に記載の光透過方向制御シート。
[11] 積層された各々の前記ルーバー層の{前記光透過帯の幅÷(光透過帯の幅+遮光帯の幅)}×100%で表される開口率が80%以上である、上記[1]〜[10]の何れか一項に記載の光透過方向制御シート。
[12] 前記光透過方向制御シートの厚さ方向に全ルーバー層を重ねて見て、各ルーバー層の遮光帯が個別の遮光帯として視認される、上記[1]〜[11]の何れか一項に記載の光透過方向制御シート。
[13] 任意の方向から見た視野角が5〜25°である、上記[1]〜[12]の何れか一項に記載の光透過方向制御シート。
[14] 光源と、前記光源からの光の出射部に設置された上記[1]〜[13]の何れか一項に記載の光透過方向制御シートと、を備えた照明装置。
[15] 光センサーと、前記光センサーへの光の入射部に設置された上記[1]〜[13]の何れか一項に記載の光透過方向制御シートと、を備えた光センサー装置。
また、光源の光出射部に当該シートを取り付けることによって、光出射方向が当該シート面の垂線方向に狭く絞られた光線を照射することができる。
また、光センサーの光入射部(受光部)に当該シートを取り付けることによって、当該シート面の垂線方向に狭く絞られた方向から入射する光線のみを当該センサーで検知することができる。
本発明の第一態様は、光透過帯と遮光帯とが交互に繰り返して設けられているルーバー層が、厚さ方向に3層以上積層されている光透過方向制御シートである。
さらに、各ルーバー層で発生する輝度のバラつきの強度が低減されることにより、そのバラつきが生じる原因となる各ルーバー層の遮光帯及び光透過帯の寸法精度の誤差が、1μm以上であっても許容することができる。
上記の様に、積層された各ルーバー層の遮光帯が厚さ方向で重ならないように配置されていると、各ルーバー層の輝度バラつきの平面パターンが一致せずに、シート面方向にスライドする。この結果、光透過方向制御シートの出射面における輝度のバラつきを、各ルーバー層の平面パターンが重なって平均化することによって、目立たなくすることができる。
さらに、光透過方向制御シートの出射面における輝度のバラつきが、上記平均化によって目立たなくなるので、そのバラつきが生じる原因となる各ルーバー層の遮光帯及び光透過帯の寸法精度の誤差が、1μm以上であっても許容することができる。
例えば、全方位視野角を5〜25°に狭める場合、各ルーバー層において、光透過帯の幅を50μm〜300μm程度にして、遮光帯の幅を2μm〜50μm程度にすることが好ましい。
各ルーバー層同士の上記2つの幅がそれぞれ同じ又は同等であると、各ルーバー層の出射面における輝度のバラつきの平面パターンを、厚さ方向で重ねて均一化し、光透過方向制御シートの出射面における輝度のバラつきを容易に目立たなくすることができる。
一方、各ルーバー層同士の上記2つの幅がそれぞれ大きく相違すると、各ルーバー層の遮光帯の長さ方向が互いに平行になるように重ねた際にモワレが生じることを充分に抑制することができる。
積層されたルーバー層同士の上記開口率は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ルーバー層が3層積層されているn=3の場合、各遮光帯の交差角度が120°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が4層積層されているn=4の場合、各遮光帯の交差角度が90°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が5層積層されているn=5の場合、各遮光帯の交差角度が72°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が6層積層されているn=6の場合、各遮光帯の交差角度が60°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が8層積層されているn=8の場合、各遮光帯の交差角度が45°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が3層積層されているn=3の場合、各遮光帯の交差角度が60°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が4層積層されているn=4の場合、各遮光帯の交差角度が45°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が5層積層されているn=5の場合、各遮光帯の交差角度が36°±5°である構成が挙げられる。
ルーバー層が6層積層されているn=6の場合、各遮光帯の交差角度が30°±5°である構成が挙げられる。
本発明の光透過方向制御シートにおいて、任意のルーバー層同士の間及び/又は外部に面するルーバー層の表面若しくは裏面に、透明樹脂層が配置されていてもよい。透明樹脂層を設けることにより、当該ルーバー層を保護したり、当該ルーバー層の構造的強度を向上させたりすることができる。光透過方向制御シートに配置される透明樹脂層の数は特に限定されず、0層であってもよいし、1層以上の任意の層数であってもよい。
透明樹脂層の厚さは特に限定されないが、十分な保護機能を得るとともに、光線透過率の低下を抑制する観点から、例えば、0.01〜0.5mm程度が好ましく、0.1〜0.2mm程度がより好ましい。
透明樹脂層の表面には、必要に応じて、反射防止、汚れ防止、耐薬品性向上等の目的で公知の表面処理が施されていてもよい。
本発明の光透過方向制御シートにおいては、底面(裏面)及び表面の少なくとも一方に粘着層が備えられていてもよい。粘着層を介して、当該光透過方向制御シートを所望の設置面に接着することができる。この接着力は、容易に再剥離できる接着力であってもよいし、再剥離が困難な接着力であってもよく、光透過方向制御シートの用途に応じて適宜選択される。
本発明の光透過方向制御シートの厚さ方向における光線透過率は45%以上であることが好ましく、55%以上であることがより好ましい。光線透過率は高い程好ましいが、狭視野角を達成するために各ルーバー層の遮光帯の合計の厚さを従来よりも厚くするので、光線透過率を100%程度にすることは困難であり、通常85%程度が上限値となる。
光透過方向制御シートの視野角の測定は、以下の方法によって測定される。
光透過方向制御シートの厚さ方向(Z方向)に沿う軸をZ軸とし、Z軸に垂直な面内における互いに垂直な二方向(X方向、Y方向)に沿う軸をそれぞれX軸、Y軸とする(例えば図1のX軸,Y軸,Z軸)。
(1)光源から受光センサーへ向かう光線軸と、光透過方向制御シートのZ軸とを平行にする。(2)光源から光透過方向制御シートに対して光を照射する。(3)光透過方向制御シートを間に挟んで光源の反対側に設置された受光センサーにおいて、光透過方向制御シートを透過する光線を検知し、光線透過率を測定する。光線透過率の測定は前述した方法に準拠して行う。(4)X軸を中心として、Z軸を光線軸に対して所定の傾斜角度で傾ける。(5)その傾斜角度を徐々に変化させて、測定される光線透過率が1%以上に維持される範囲のX軸の回転角度が、当該光透過方向制御シートのY−Z平面における視野角(例えば図2のθy)である。
また、上記(4)において、X軸に替えてY軸を中心として、同様に測定したY軸の回転角度が、当該光線透過方向制御シートのX−Z平面における視野角(例えば図3のθx)である。
さらに、上記(4)において、X軸に替えて、X−Y平面にあり且つ原点でZ軸に直交する任意の軸(A軸)を中心として、同様に測定したA軸の回転角度が、当該光線透過方向制御シートのA−Z平面における視野角である。
A軸とX軸とのなす角は任意であり、A−Z平面における視野角は任意方向の視野角である。
ここで、X−Y平面においてZ軸に直交する12本のA軸(A1軸〜A12軸)を設定する。各A軸は、360°を12等分した角度で配置されており、互いのなす角度が30°とされる。各A軸に対応する各A−Z平面における視野角を測定し、得られた12個の視野角の平均値を「全方位視野角」とみなす。
光透過方向制御シートの第一実施形態として、ルーバー層が4層積層された光透過方向制御シート1を図1に示す。
図1は光透過方向制御シート1の一部を拡大して模式的に示した斜視図である。図1において、光透過方向制御シート1の厚さ方向をZ方向とし、当該シート1の中へ入射する光の光源側をZ1側とし、当該シート1を透過する光が出射する照射側(視認側)をZ2側とする。また、Z方向に垂直な面内における互いに垂直な二方向をそれぞれX方向、Y方向とする。
X−Y平面(Z方向に垂直な面)内における、光透過方向制御シートの全体の平面形状は、例えば矩形であるが、設置する箇所の形状に応じて適宜変更できる。
Y−Z平面の視野角θyは、従来技術では成し得なかった狭い全方位視野角を実現する観点から、5〜25°が好ましく、7〜18°がより好ましい。
また、第4ルーバー層40が積層された第3ルーバー層30の表面と遮光帯32とのなす角度α3は特に限定されず、例えば、60〜95°とすることができる。この際、第3ルーバー層30における光線透過率を高める観点及びY−Z平面における視野角θyを容易に制御する観点から検討すると、85〜95°(略90°)が好ましく、89〜91°がより好ましく、90°がさらに好ましい。
X−Z平面の視野角θxは、従来技術では成し得なかった狭い全方位視野角を実現する観点から、5〜25°が好ましく、7〜18°がより好ましい。
また、透明樹脂層45が積層された第4ルーバー層40の表面と遮光帯42とのなす角度α4は特に限定されず、例えば、60〜95°とすることができる。この際、第4ルーバー層40における光線透過率を高める観点及びX−Z平面における視野角θxを容易に制御する観点から検討すると、85〜95°(略90°)が好ましく、89〜91°がより好ましく、90°がさらに好ましい。
第2ルーバー層20、第3ルーバー層30及び第4ルーバー層40の各厚さT20,T30,T40についても、第1ルーバー層10の好適な厚さと同様の厚さが好適である。
第1ルーバー層10の遮光帯12の幅W12は、2μm〜50μmが好ましく、2μm〜15μmがより好ましい。
光透過方向制御シートの第二実施形態として、互いの遮光帯の長さ方向の交差角度が85〜95°であるルーバー層が、2つ積層されてなる二層組シートを備え、その二層組シートが2枚重ねられてなる光透過方向制御シートが挙げられる。この光透過方向制御シートを構成する2枚の二層組シートは、第1の二層組シートと第2の二層組シートとからなる。
本発明の光透過方向制御シートを構成する光透過帯の材料は特に限定されず、例えば、透明性が高い樹脂が好適である。具体的には、ルーバー層の光透過帯のみに対して、ルーバー層の厚さ方向に光を透過させたときの光線透過率(光透過率)が75%以上、好ましくは85%以上であるような、高い透明性を有する樹脂材料が好ましい。例えば、透明性が高い熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられ、具体例としては、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。中でもシリコーン樹脂が好ましく、特に耐熱性の点でシリコーンゴムが特に好ましい。
本発明の光透過方向制御シートを構成する遮光帯の材料は特に限定されず、例えば、光透過帯の材料として上記に挙げた樹脂を基材とし、これに顔料や染料等の着色剤を添加してなる着色樹脂が好適である。光透過帯をなしている樹脂材料と、遮光帯の基材としての樹脂材料とは同じであってもよく、異なっていてもよいが、光透過帯と遮光帯との接着性が良好となり易い観点から、両者の樹脂材料は同じであることが好ましい。
本発明の光透過方向制御シートを構成する透明樹脂層の材料は特に限定されず、例えば、光透過帯の材料として上記に挙げた樹脂が好適である。透明樹脂層の厚さ方向の光線透過率が75%以上である材料が好ましく、85%以上である材料がより好ましい。具体的には、例えば、透明性と耐熱性の点からポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂(特に、シクロオレフィンポリマー)、セルロース系樹脂が好ましく、中でもポリカーボネート、及びポリエステル樹脂がより好ましい。
透明樹脂層を構成する樹脂には、必要に応じて、耐候性向上、意匠性向上等の目的で、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、着色剤等の樹脂フィルム分野における公知の添加剤が含有されてもよい。
本発明の光透過方向制御シートを構成する粘着層の材料は特に限定されず、例えば、エラストマー系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられる。前記エラストマー系粘着剤としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーンゲル、ウレタンゴム、ウレタンゲル等を含む粘着剤が挙げられる。エラストマー系粘着剤を使用する場合は、その透明性を高めるために公知の鏡面加工を粘着層の表面に施すことが好ましい。文房具である付箋紙を構成する公知の粘着剤も好適である。
本発明の光透過方向制御シートを構成する各ルーバー層は、例えば、以下の方法で製造することができる。まず、光透過帯の構成材料からなり所定厚さの第1のシートの複数枚と、遮光帯の構成材料からなり所定厚さの第2のシートの複数枚とを交互に積層し、加熱及び加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成する。
例えば、硬化後に透明性を有する接着剤を用いて両者を接着する方法が好ましい。この接着に使用される接着剤としては、硬化後に高い透明性を有するものが好ましく、例えば、熱硬化型接着剤、多液反応型接着剤、紫外線硬化型接着剤等が挙げられ、具体的にはエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、メラミン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等を好適に用いることができる。
例えば、任意のルーバー層の表面に接着剤を塗布し、透明樹脂層の材料からなるシートを貼り合わせた後、接着剤を硬化させる方法が挙げられる。この接着に使用される接着剤としては、硬化後に高い透明性を有するものが好ましく、具体的には、前述したルーバー層同士の接着に好適に使用される接着剤が挙げられる。
本発明の第二態様は、光源と、その光源からの光の出射部に設置された、第一態様の光透過方向制御シートと、を備えた照明装置である。
光源の種類は特に限定されず、例えば、公知の平面光源が挙げられる。光源から出射される光の波長は特に限定されず、例えば、可視光線、赤外光線、紫外光線等が適用可能である。光源の輝度は特に限定されず、高い程好ましい。
第二態様の照明装置において、光源から発せられた光の出射部において第一態様の光透過方向制御シートを透過することにより、指向性が揃った出射光となる。したがって、第一態様の光透過方向制御シートは、照明装置から出射される出射光の指向性を揃える光学フィルターとして機能し得る。
本発明の第三態様は、光センサーと、その光センサーへの光の入射部に設置された、第一態様の光透過方向制御シートと、を備えた光センサー装置である。
光センサーが感知する光の波長は特に限定されず、例えば、可視光線、赤外光線、紫外光線等が挙げられる。光センサーの一例として、公知の赤外線センサーが挙げられる。
第三態様の光センサー装置において、感知対象から発せられた光が、特定の限られた方向から入射した場合に限って、光の入射部に設置された第一態様の光透過方向制御シートを透過し、光センサーに到達する。したがって、第一態様の光透過方向制御シートは、特定方向から入射する光のみを光センサーへ到達させ、その他の方向から来る光を遮断する光学フィルターとして機能し得る。
[実施例1]
図1〜4に示す構成の光透過方向制御シート1を製造した。
まず、光透過帯11として透明シリコーンゴム(信越化学工業社製、商品名;KE153U)からなる厚さが125μmの第1のシートを用意した。
これとは別に、遮光帯12として透明シリコーンゴム(信越化学工業社製、商品名;KE153U)100質量部に対してカーボンブラックを15質量部添加した材料からなる厚さが10μmの第2のシートを用意した。
第1のシート複数枚と第2のシート複数枚とを交互に積層し、加熱、加硫及び加圧してこれら複数のシートが一体化してなるブロック体を形成した。
続いて、第1ルーバー層10と同様に、第2〜第4ルーバー層20,30,40を作製した。
さらに、第1ルーバー層10他方の面(下面)に、熱硬化型接着剤(信越化学工業社製、商品名;KE1825)を塗布したポリカーボネートシート(第1透明樹脂層5)を貼り合わせて、接着剤を熱硬化させた。
上記の方法によって、互いの遮光帯12,22の長さ方向の交差角度が90°である第1の二層組シートを得た。
Claims (7)
- 光透過帯と遮光帯とが交互に繰り返して設けられているルーバー層が、厚さ方向にn層(nは3〜10の整数)で積層された光透過方向制御シートであって、
前記光透過方向制御シートの厚さ方向に全ルーバー層を重ねて見て、各遮光帯の長さ方向が互いに(180°/n)±5°の交差角度を有し、
任意の方向から見た視野角が5〜25°である、光透過方向制御シート。 - 前記n層のルーバー層の合計の厚さが700μm〜6000μmである、請求項1に記載の光透過方向制御シート。
- 個々の前記ルーバー層において、一のルーバー層を構成する複数の遮光帯は等間隔で繰り返されている、請求項1又は2に記載の光透過方向制御シート。
- 各々の前記ルーバー層において、光透過帯の幅が50μm〜300μmであり、遮光帯の幅が2μm〜50μmである、請求項1〜3の何れか一項に記載の光透過方向制御シート。
- 積層された各々の前記ルーバー層の{前記光透過帯の幅÷(光透過帯の幅+遮光帯の幅)}×100%で表される開口率が80%以上である、請求項1〜4の何れか一項に記載の光透過方向制御シート。
- 光源と、
前記光源からの光の出射部に設置された請求項1〜5の何れか一項に記載の光透過方向制御シートと、を備えた照明装置。 - 光センサーと、
前記光センサーへの光の入射部に設置された請求項1〜5の何れか一項に記載の光透過方向制御シートと、を備えた光センサー装置。
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