JP2004012918A

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Publication number: JP2004012918A
Application number: JP2002167534A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekiguchi; 関口　博
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP4170677B2

Abstract

【課題】光の損失を抑えつつ、光の進行方向を制御することができる光線方向制御シート、視認性向上シート、光源装置及びディスプレイを提供する。
【解決手段】光透過部１１と、光透過部１１の入光面１３から入光した光の一部を、その出光面１４から出光させるように反射させる反射部１５とを備えている。この反射部１５は、入光面１３での入光角度よりも、出光面１４の出光角度が小さくなるように反射させるようにしたものであり、入光側の一部が透明な入光面１３であり、他の部分が光を透過しない遮光部１６となっている。そして、その内部に設けられた反射部１５によって、入光面１３から入光した光の一部を出光側に反射する。この反射部１５は、出光側に向かって開いていくように傾いた斜面となっている。
【選択図】　　　　図１An object of the present invention is to provide a light direction control sheet, a visibility improving sheet, a light source device, and a display capable of controlling a traveling direction of light while suppressing a loss of light.
The light transmitting unit includes a light transmitting unit and a reflecting unit configured to reflect a part of light incident from a light incident surface of the light transmitting unit so as to emit the light from a light emitting surface. The reflecting portion 15 reflects the light so that the light exit angle of the light exit surface 14 is smaller than the light incident angle of the light entrance surface 13, and a part of the light incident side is transparent. The other part is a light shielding part 16 which does not transmit light. Then, a part of the light incident from the light incident surface 13 is reflected to the light emitting side by the reflecting portion 15 provided therein. The reflecting portion 15 has a slope inclined to open toward the light emitting side.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光の向きをそろえる光線方向制御シート、視認性向上シート、光源装置及びディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光線方向制御シートとしては、シートにストライプ状に光吸収部と光透過部を形成したスリットや、シートの内部にそのシートに垂直に光吸収部を形成したルーバーが用いられてきた。
【０００３】
図１６は、従来のルーバーシート２０の一例を示す図である。
従来のルーバーシート２０は、透明なシート状の光透過部２１と、光透過部２１の内部であってこのシート２０の入光面（又は出光面）の法線方向に、所定の間隔で形成された光吸収部２２とを備えていた。
【０００４】
このルーバーシート２０は、光線Ｒが入光すると、入光面２３で屈折して、光透過部２１の中を進行し、出光面２４で再び屈折して、出光していく。図１６には、光吸収部２２の付近に入光した場合が示してあるが、他の部分に入光した場合も同様である。
【０００５】
図１６の場合に、光線Ｒは、光吸収部２２（ｎ）の近くに入光し、光透過部２１の中を進行し、次の光吸収部２２（ｎ＋１）の付近から出光している。
このとき、光吸収部２２の端部Ａと端部Ｂを結ぶ直線は、ルーバーシート２０の法線方向とαの角度をなし、光線Ｒの進行方向も同じである。入光面２３で屈折し、αの角度に進む光線Ｒは、ルーバーシート２０に対して、βの角度で入光した光である。
【０００６】
この角度αとβの関係は、ルーバーシート２０の光透過部２１の屈折率をｎとすると次式で表される。
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ　　・・・（１）
ここで、ｎは１よりも大きいので、β＞αとなる。また、出光面２４でも同じ関係が成り立つので、出光角度も入光角度と同じβとなる。
【０００７】
この角度αとβの関係は、０°からβの角度に入光した光線Ｒは、０°からαの角度に進んでいく。この光線Ｒは、出光面２４から０°からβの角度に出光する。しかし、入光角度がβから９０°の光は、αから９０°の角度に進んでいき、光吸収部２２で吸収されてしまう。
したがって、ルーバーシート２０は、進行できる光線Ｒが０°からβの角度になる。この理由は、０°からβの角度に入光した光線Ｒのみが光透過部２１を通過でき、他の光線Ｒは、光吸収部２２で吸収されてしまうためである。つまり、ルーバーシート２０は、入光する光線Ｒのすべて（すなわち−９０°から＋９０°の入光角の光）のうち、β／１８０°の割合の光線のみを通過するように、光線方向を制御することができる。
【０００８】
通過できる光線Ｒの角度は、入光する点Ａによって異なるが、通過できる光線Ｒの割合は、ほぼ同じである。例えば、光吸収部２２（ｎ）と光吸収部２２（ｎ＋１）の中間の位置に、入光する光線Ｒでは、約±（１／２）αに進行する光線Ｒが通過する。したがって、約±（１／２）βの範囲に入光する光線Ｒが通過するので、通過する光線Ｒの割合は、約β／１８０である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上述した従来のルーバーシート２０は、どの点Ａに入光する光線Ｒも、約β／１８０の光が通過するので、全体として通過する光の割合は、約β／１８０である。
したがって、出光する光の出光角度の範囲を狭めようとすると、有効に利用できる光の割合も減少するが、例えば、βを３０°とすると、３０°／１８０°＝１／６となり、利用できる光の割合は、１／６となってしまう。
【００１０】
このように、従来の技術では、ルーバーシート２０は、法線方向及びその付近の方向に進む光以外の光、つまり、制御しようとする方向に進まない光を吸収することにより、法線方向に近い方向に制御していたために、入光する光のうち数分の１程度しか利用できず、入光する光の多くを損失してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明の課題は、光の損失を抑えつつ、光の進行方向を制御することができる光線方向制御シート、視認性向上シート、光源装置及びディスプレイを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、光透過部と、前記光透過部の入光面から入光した光の一部を、その出光面から出光させるように反射させる反射部とを備え、前記反射部は、前記入光面での入光角度よりも、前記出光面の出光角度が小さくなるように反射させることを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載された光線方向制御シートにおいて、前記反射部は、出光面からの光の出光角度が−４０度〜＋４０度となるように反射することを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載された光線方向制御シートにおいて、前記反射部は、その反射面が、前記入光面の法線に対して５〜１５°の角度をなす斜面、又は、接線が５〜１５°の角度をなす曲面であることを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、前記反射部は、その反射面が、屈折率の異なる界面であることを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、前記反射部は、入光側に遮光層を形成したことを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、前記反射部は、入光側の光が入光しない部分に、反射層を形成したことを特徴とする光線方向制御シートである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光線方向制御シートと、前記光線方向制御シートの出光側に、その入射面の法線方向に所定間隔で形成された光吸収層を備える出光側光線方向制御シートと、を備える視認性向上シートである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項７に記載の視認性向上シートにおいて、前記出光側光線方向制御シートは、入光の位置が、前記光線方向制御シートの隣接する入光部の隣接する端部に、その端部からその入光部に向かう方向に入光する光のうち、最大の入光角を持つ光が出光したのち、交差する点の付近となるように配置したことを特徴とする視認性向上シートである。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項８に記載の視認性向上シートにおいて、前記光線方向制御シートと前記出光側光線方向制御シートとは、スペーサ又は接合層を介して接合されていることを特徴とする視認性向上シートである。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光線方向制御シートと、前記光線方向制御シートの入光側に配置した光源と、を備えることを特徴とする光源装置である。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の視認性向上シートと、前記視認性向上シートの入光側に配置した光源と、を備えることを特徴とする光源装置である。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の光源装置において、前記光源からの光を反射する光源側反射層を備えることを特徴とする光源装置である。
【００２４】
請求項１３の発明は、請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載の光源装置において、前記光源は、前記光線方向制御シート又は前記視認性向上シートに含まれる前記光線方向制御シートの入光部に対応する位置に配置されていることを特徴とする光源装置である。
【００２５】
請求項１４の発明は、請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載の光源装置において、前記光線方向制御シートと前記光源とは、その光線方向制御シートの光を入光しない部分と、前記光源の光を発光しない部分とによって接合されていることを特徴とする光源装置である。
【００２６】
請求項１５の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光源方向制御シート、請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の視認性向上シート、又は、請求項１０から請求項１４までのいずれか１項に記載の光源装置のいずれかを含むディスプレイである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
（光線方向制御シートの第１実施形態）
図１〜図３は、本発明による光線方向制御シートの第１実施形態を示す図である。
第１実施形態の光線方向制御シート１０は、光透過部１１と、光透過部１１の入光面１３から入光した光の一部を、その出光面１４から出光させるように反射させる反射部１５とを備えている。この反射部１５は、入光面１３での入光角度よりも、出光面１４の出光角度が小さくなるように反射させるようにしたものである。
【００２８】
この光線方向制御シート１０は、入光側の一部が透明な入光面１３であり、他の部分が光を透過しない遮光部１６となっている。そして、この光線方向制御シート１０は、その内部に設けられた反射部１５によって、入光面１３から入光した光の一部を出光側に反射する。この実施形態では、反射部１５は、出光側に向かって開いていくように傾いた斜面となっている。
具体的には、反射部１５は、出光面１４からの光の出光角度が−４０度〜＋４０度となるように反射することが好ましい。このとき、反射部１５は、その反射面が、入光面の法線に対して５〜１５°の角度をなしていることが望ましい。
【００２９】
ここで、本実施形態の光線方向制御シート１０は、光透過部１１を構成する材質が、透明な樹脂であればよく、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ウレタンアクリレート、ポリエステル等が好ましい用いられる。
【００３０】
反射部１５は、反射率の高い金属であればよく、例えば、アルミニウムであれば蒸着によって形成すればよく、銀であれば銀鏡反応を用いればよい。
【００３１】
また、反射部１５は、光透過部１１より低屈折な樹脂を用いてもよい。これは、反射面に対して、光が５０°程度以上の大きな入光角度で入光するので、光透過部１１の樹脂と、反射部１５の樹脂の屈折率の差がある程度大きく、臨界角を６０°程度以上に大きくすれば、全反射により反射するからである。
例えば、光透過部１１の屈折率が１．５７の場合には、反射部１５として、屈折率＝１．３４の樹脂を用いれば、臨界角＝５９．３°となり、この角度以上で入光する光は、全反射するので光線方向制御シート１０では、すべて反射する。低屈折率樹脂としては、フッ素系樹脂等を用いることができる。
【００３２】
また、遮光部１６としては、カーボンブラック等を含む黒色インク等を用いることができる。
【００３３】
図２は、第１実施形態による光線方向制御シートに入光した光線の光路を示す図である。
まず、光路ａ，ｂは、光線方向制御シート１０の法線方向に近い角度、つまり、入光角が小さい角度で入光する光であって、光透過部１１の中を進行して、出光面１４から出光する。
【００３４】
光路ｃ，ｄは、光路ｂよりも入光角が大きくなる光であって、反射部１５によって反射したのちに、出光面１４から出光する。これらの場合には、まず、入光面１３で屈折し、入光角よりも屈折角の方が小さくなる。また、反射部１５は、出光面１４の方に開くように傾いているので、反射部１５に入射する光の法線方向に対する角度よりも、反射光の法線方向に対する角度の方が小さくなる。したがって、この光が出光面１４で屈折して出光するときの出光角は、入光面１３での入光角よりも小さくなる。
このように、本実施形態による光線方向制御シート１０では、入光した光の拡がりよりも、出光する光の拡がりを狭くすることができる。
【００３５】
図３は、第１実施形態による光線方向制御シートの具体的な形状を詳細に示した図である。
光線方向制御シート１０は、入光側の入光面１３の幅Ｌ１と、遮光部１６の幅Ｌ２との比率を、Ｌ１：Ｌ２＝１：１．８８、入光面１３の幅Ｌ１とシート１０の厚みＴとの比率を、Ｌ１：Ｔ＝１：５．３３、光透過部１１の屈折率を１．５７とすると、図３に示すように、入光面１３の中心に入光する光において、光路ｂを通る光は、入光角が２４．１°で、屈折角が１５．１°となり、出光面１４からの出光角が２４．１°になる。
【００３６】
これより大きな角度で入光する光は、光路ｃ，ｄを通るが、もし、光路ｃとして、入光角を４０°とすると、屈折角が２４．２°で、出光面１４への入光角が４．２°となり、出光面１４からの出光角が６．６°である。
また、光路ｄとして、入光角を９０°とすると、入光面１３の屈折角は３９．６°で、出光面１４への入光角が１９．６°となり、出光面１４からの出光角が３１．８°である。
【００３７】
このように、本実施形態では、入光面１３に入光した光は、−３０°〜＋３０°の範囲に出光する。この実施形態の場合に、入光側の面積のうち、入光面１３のしめる割合は、１／２．８８＝０．３４７であり、従来の技術で説明した３０／１８０＝１／６＝０．１６６よりも０．３４７／０．１６６＝２．０９倍の光が利用できることになる。
【００３８】
本実施形態では、反射部１５がシート１０の法線となす角は、１０°であるがこの角度が小さくなり過ぎると、反射部１５に入射する光と、反射部１５で反射した光のシート１０の法線とのなす角の差が少なくなり、つまり、反射しても光線のシート１０の法線に対しての向きが変化しないので、光の向きを制御できなくなる。
また、この角度が大きくなると、反射部１５に入射せずに、出光面１４に入射する光の最大入光角（出光面１３に対する）が大きくなり、また、そのような光の割合も大きくなるので、出光する光の出光角の範囲が広がってしまい、光の向きを制御できなくなる。
従って、出光する光の角度をシート１０の法線方向からある範囲の角度にするには、反射部１４のシート１０の法線方向に対する角度は、５〜１５°の範囲に実用的であり、１０°程度がより好ましい。
【００３９】
（光線方向制御シートの他の実施形態）
図４は、本発明による光線方向制御シートの第２実施形態を示す図である。
第２実施形態の光線方向制御シート１０−２は、入光面１３及び出光面１４に、光透過部１１が連続するようにしてある。
この形態にすると、シートの厚みを厚くでき、シートの強度も上げることができるのでシートの取り扱いが容易になり、また、シートの上に粘着層をコーティングするなどの加工も容易になる。
【００４０】
図５は、本発明による光線方向制御シートの第３実施形態を示す図である。
第２実施形態の光線方向制御シート１０−３は、反射部１４の上に、遮光部１６−３を薄く形成したものである。
この形態にすると、遮光層の機能があれば厚い必要はないので、谷部全体に遮光層を形成しなくてもよい。また、遮光層の材料を節約することができる。
【００４１】
図６は、本発明による光線方向制御シートの第４実施形態を示す図である。
第４実施形態の光線方向制御シート１０−４は、反射部１５−４を金属等の遮光性がある材料で形成したものであり、上述した各実施形態のように、反射部１５の上に遮光部１６を形成する必要はない、という利点がある。
【００４２】
（光源装置の第１実施形態）
図７は、本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第１実施形態を示す図である。
第１実施形態の光源装置３０は、第４実施形態の光線方向制御シート１０−４と、この光線方向制御シート１０−４の入光側に配置された蛍光灯、ＥＬ（エレクトリック　ルミネッセンス）等の光源３１を備えたものであり、向きのそろった光を出光することが可能となる。
【００４３】
このとき、光源３１側にも反射層３２を設けると、入光面１３から入光する光が増え、さらに効率が良くなる。
この光源装置３０は、光の向きがそろっているので、液晶表示装置の光源装置に用いると、液晶表示装置を透過する光の割合が高く、トータルの光の利用効率を上げることができるという利点がある。
【００４４】
（光源装置の第２実施形態）
図８は、本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第２実施形態を示す図である。
第２実施形態の光源装置３０−２は、光源３１の光を反射するためには、入光側の入光面１３以外の部分を、反射層１５Ａとしたものであり、反射の効率が向上する利点がある。
【００４５】
この理由は、図７に示したような谷状の反射部１５−４であると、１度の反射では光源側に光が戻らないからである。反射といっても１００％反射するわけではないので、反射を繰り返すと吸収される部分が増えるからである。
【００４６】
（光源装置の第３実施形態）
図９は、本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第３実施形態を示す図である。
第２実施形態の光源装置３０−３では、光源３３として、ＥＬを用いたものである。ＥＬは、発光する部分を小さな面積で多数形成することができるので、入光面１３に対応する部分に発光部３３ａを配置すれば、さらに効率を上げることができる。このとき、発光しない部分に、反射層３４を形成すると、さらに光の有効利用ができて好ましい。
【００４７】
（光源装置の第４実施形態）
図１０は、本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第４実施形態を示す図である。
第４実施形態の光源装置３０−４は、光線方向制御シート１０−４と、光源３３の発光部３３ａとの距離をできるだけ近づけるようにしたものである。このようにするには、図１０に示すように、光線方向制御シート１０−４と光源３３とを、スペーサ３５を介して接合すればよい。
この光源装置３０−４では、空気層がある場合よりも効率は低下するが、低屈折な材料からなる光透過部１１を介して接合すればよい。つまり、この場合には、発光部３３ａと光透過部１１の間は空気層になる。これに対して、この空気層の部分及びスペーサ３５の部分を低屈折で透明な層としてもよいが、空気層の場合よりも効率は低下することになる。
【００４８】
（視認性向上シートの第１実施形態）
図１１は、本発明による視認性向上シートの第１実施形態を示す図、図１２は、本発明の実施形態による光線方向制御シートの入光面の端部に入光した光の光路を示す図である。
【００４９】
まず、上述した光線方向制御シート１０における光の光路を、さらに詳しく説明する。図２では、入光面１３の中心部に入光した光の光路（ａ〜ｄ）について説明したが、図１２では、入光面１３の端部に入光した光の光路（ｅ〜ｈ）について説明する。
【００５０】
光路ｅは、入光面１３の入光角＝３２．５°、屈折角＝２０°であり、出光面１４への入光角＝２０．０°、出光面１４からの出光角３２．５°である。
光路ｆは、入光面１３の入光角＝４０°、屈折角＝２４．２°であり、出光面１４への入光角＝４．２°、出光面１４からの出光角＝６．６°である。
光路ｇは、入光面１３の入光角＝６０°、屈折角＝３３．５°であり、出光面１４への入光角＝１３．５°、出光面１４からの出光角＝２１．５°である。
光路ｈは、入光面１３の入光角＝９０°、屈折角＝３９．６°であり、出光面１４への入光角＝１９．６°、出光面１４からの出光角＝３１．８°である。
【００５１】
この図１２と図２をあわせて考えると、出光面１４の位置により、出光角の分布は異なり、反射部１５の中間部では、±２０°の範囲に、反射部１５に近い部分では、０°〜３０°の範囲に出光する光が多いことがわかる。
そこで、第１実施形態の視認性向上シート４０は、光線方向制御シート１０の出光側に、従来の技術（図１６参照）で説明した光線方向制御シート２０を配置したものである。
【００５２】
図１１に示すように、光線方向制御シート１０の反射部１５の位置と、光線方向制御シート２０の光吸収部２２の位置を合わせ、しかも、反射層１５の左右の出光面１３から出光する光のうち、図１２のｈ３の光が交差する付近に、光線方向制御シート２０の入光面２３を配置することにより、光線方向制御シート１０から出光する光のほとんどが、光線方向制御シート２０を通過するようにすることができる。
【００５３】
この理由は、光線方向制御シート２０は、前述したように、光吸収部２２に近い部分では、０〜３０°の光を、中心部では±１５°の光を通過させることができ、上述した配置にすれば、光線方向制御シート１０から出光した光を、上述したように、光線方向制御シート２０に入光させることができるからである。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、光線方向制御シート２０は、光吸収部２２があるので、入光面２３からはってくる光（外光）を、光吸収部２２で吸収することができる。このため、光線方向の制御以外に、画像の外光下でのコントラストを向上させる視認性向上シート４０として用いることができる。
つまり、視認性向上シート４０は、上記構成のものを、上記用途に用いることにより、画像光の利用率が高くすると共に、視認性を向上させることができるという利点がある。
【００５５】
視認性向上シート４０は、光線方向制御シート１０において、その反射部１５が金属のようにどの方向からきた光も反射してしまうものよりも、屈折率の異なる界面とし、その裏に遮光部１５があるような構造、又は、低屈折率層の中に光を吸収する粒子があるような構造が好ましい。
この理由は、上記のようにすれば、臨界角以上の特定の光は反射するが、それ以外の光は吸収するので、画像光は反射し、外光は吸収することができ、遮光部１５もコントラストの向上に寄与することができるからである。
【００５６】
ここで、光線方向制御シート１０と光線方向制御シート２０とを組合わせる場合には、前述したように、その間に間隔を取った方がよいが、その方法は次のようなものが好ましい。
例えば、第１実施形態の視認性向上シート４０は、光線方向制御シート１０と光線方向制御シート２０との間に、空気層４１を介して配置したものである。シート１０，２０の剛性が十分であれば、前述したような間隔をおいて、シート１０，２０を配置すればよいが、不十分な場合には、スペーサ（粒子等）を介して配置することが望ましい。
【００５７】
（視認性向上シートの第２実施形態）
図１３は、本発明による視認性向上シートの第２実施形態を示す図である。
第２実施形態の視認性向上シート４０−２は、光線方向制御シート１０と光線方向制御シート２０との間に光透過シート４２を介して接合したものである。
【００５８】
光透過シート４２の厚みは、前述したような間隔とする。ただし、空気層４１とは、屈折率が異なるので、光路ｈの光の光線方向制御シート１０の出光面１４からの光路は、図１２に示したものと少し異なるので、最適な間隔も異なる。
図１３は、光線方向制御シート１０の光透過部１１の屈折率と、光線方向制御シート２０の光透過部２１の屈折率と、光透過シート４２の屈折率を同じにした場合を示したものである。
【００５９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）上記実施形態の光線方向制御シートは、反射部１５が上述したような直線でなく、角度の異なる２つ以上の直線を接続した折線もしくは曲線（例えば、接線が５〜１５°の角度をなす曲面）であってもよい。
このとき、反射部１５に対して小さい入光角で入ってくる光は、反射部１５の入光面１２に近い部分の方が多いので、入光側に近い部分のシートの法線に対する角度を大きくするほうが、出射光の出光角の広がる範囲を狭められるので好ましい。
【００６０】
（２）上記実施形態の光線方向制御シートは、図示した断面形状が断面を含む平面に垂直な方向に連続していく形状、すなわち１次元構造であったが、図示した形状が縦方向と横方向に連続していく、すなわち反射部１５が四角錐台の側面であり、それが多数平面上に形成された２次元構造でもよい。
また、反射部１５が円錐台の側面で、それが多数平面上に形成された２次元構造であってもよい。
【００６１】
（３）図１，図４，図５，図１１，図１３，図１４，図１５のシートの場合にも、図７〜図１０のような光源と組み合わせることによって、光源装置を作製することができ、また、それを用いたディスプレイを作製することもできる。
【００６２】
【実施例】
以下、具体的な実施例をあげて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
図１４は、本発明による光線方向制御シートの実施例を示す図である。
この光線方向制御シート１０−５は、ベースフィルム（ＰＥＴフィルム、厚み１００μｍ、屈折率１．５８）５１の上に、光透過部１１を、この台形状（入光側の幅Ｌ１＝５０μｍ、出光側の幅Ｌ３＝１４４μｍ、斜面の角度θ＝１０°）の逆形状の金型（ロール状）を用いて、このロールとベースフィルム５１の間に、ＵＶ硬化樹脂を充填しながら、圧着させたのちに、ＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させることにより形成した（硬化後の屈折率＝１．５７）。
【００６３】
次に、入光側の台形の頂上部分（５０μｍ幅）に、ポリビニールアルコール樹脂を、１０μｍ程度コーティングしたのち、アルミニウムを１μｍ蒸着した。その後に、ポリビニールアルコール層を水に溶解して除去して、反射層１５を形成した。
こうして作製した光線方向制御シート１０−５に、入光側に光源として蛍光灯を配置して光を照射したところ、−３０°〜＋３０°の範囲に発光する光源装置が得られた。
【００６４】
（実施例２）
図１５は、本発明による視認性向上シートの実施例を示す図である。
この視認性向上シート４０−３は、ベースフィルム（ＰＥＴフィルム、厚み１２０μｍ、屈折率１．５８）５２の片面に、実施例１と同様の形状を、同様の方法で形成した。
【００６５】
次に、硬化後の屈折率が１．３４になるようなＵＶ硬化樹脂の中に、平均粒径５μｍの黒色ビーズを混ぜたものを、谷部に充填し硬化させ、遮光部１６を形成した。
さらに、シート５２の反対面に対して、幅Ｌ４＝５μｍで、深さＴ３＝３７０μｍの溝を有する形状を、その形状の逆形状を用いて、溝の位置と初めに形成した形状の谷部の位置があうようにして形成した。
最後に、この溝に黒色インキを充填し硬化させて、光吸収部２２を形成した。このようにし、視認性向上シート４０−３を作製した。
この視認性向上シート４０−３を、液晶ディスプレイの表面に配置したところ、屋外光の下でもコントラストの高い画像が視認できた。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入光した光のうち、制御しようとする方向（シートの法線方向）に進まない光を吸収するのではなく、それ以外の方向に進む光を、反射させて制御しようとする方向に進ませることにより、光の損失を抑えながら、光の進む方向をそろえる制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光線方向制御シートの第１実施形態を示す図である。
【図２】第１実施形態による光線方向制御シートに入光した光線の光路を示した図である。
【図３】第１実施形態による光線方向制御シートの具体的な形状を詳細に示した図である。
【図４】本発明による光線方向制御シートの第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明による光線方向制御シートの第３実施形態を示す図である。
【図６】本発明による光線方向制御シートの第４実施形態を示す図である。
【図７】本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第１実施形態を示す図である。
【図８】本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第２実施形態を示す図である。
【図９】本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第３実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による光線方向制御シートを用いた光源装置の第４実施形態を示す図である。
【図１１】本発明による視認性向上シートの第１実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による光線方向制御シートの入光面の端部に入光した光の光路を示す図である。
【図１３】本発明による視認性向上シートの第２実施形態を示す図である。
【図１４】本発明による光線方向制御シートの実施例を示す図である。
【図１５】本発明による視認性向上シートの実施例を示す図である。
【図１６】従来の光線方向制御シート（ルーバーシート）の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　光線方向制御シート
１１　光透過部
１３　入光面
１４　出光面
１５　反射部
１６　遮光部
２０　光線方向制御シート
２１　光透過部
２２　光吸収部
２３　入光面
２４　出光面
３０　光源装置
４０　視認性向上シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light direction control sheet for aligning the direction of light from a light source, a visibility improving sheet, a light source device, and a display.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of light direction control sheet, a slit having a light absorbing portion and a light transmitting portion formed in a stripe shape on the sheet, and a louver having a light absorbing portion formed perpendicularly to the sheet inside the sheet have been used. Was.
[0003]
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of aconventional louver sheet 20.
Theconventional louver sheet 20 is formed by forming a transparent sheet-likelight transmitting portion 21 and a predetermined interval inside thelight transmitting portion 21 in a direction normal to a light incident surface (or light emitting surface) of thesheet 20. And alight absorbing portion 22 that is provided.
[0004]
When the light ray R enters thelouver sheet 20, the light ray R is refracted at thelight incident surface 23, travels through thelight transmitting portion 21, refracts again at thelight exit surface 24, and emits light. FIG. 16 shows a case where light enters near thelight absorbing unit 22, but the same applies to a case where light enters other parts.
[0005]
In the case of FIG. 16, the light ray R enters near the light absorbing section 22 (n), travels through thelight transmitting section 21, and exits from the vicinity of the next light absorbing section 22 (n + 1). .
At this time, the straight line connecting the end A and the end B of thelight absorbing portion 22 forms an angle of α with the normal direction of thelouver sheet 20, and the traveling direction of the light ray R is also the same. The light ray R refracted by thelight incident surface 23 and traveling at an angle of α is light that enters thelouver sheet 20 at an angle of β.
[0006]
The relationship between the angles α and β is expressed by the following equation, where n is the refractive index of thelight transmitting portion 21 of thelouver sheet 20.
n × sin α = sin β (1)
Here, since n is larger than 1, β> α. In addition, since the same relationship holds for thelight exit surface 24, the light exit angle is also the same β as the light entrance angle.
[0007]
The relationship between the angles α and β is such that the light ray R incident from an angle of 0 ° to β advances from 0 ° to an angle of α. The light ray R is emitted from thelight exit surface 24 at an angle of 0 to β. However, light having an incident angle from β to 90 ° proceeds from α to 90 ° and is absorbed by thelight absorbing unit 22.
Therefore, in thelouver sheet 20, the light beam R that can travel is changed from 0 ° to β. The reason for this is that only the light rays R incident at an angle of 0 ° to β can pass through thelight transmitting section 21, and the other light rays R are absorbed by thelight absorbing section 22. In other words, thelouver sheet 20 changes the light beam direction so that only the light beam having a ratio of β / 180 ° passes through all the light beams R (that is, light beams having an incident angle of −90 ° to + 90 °). Can be controlled.
[0008]
Although the angle of the light beam R that can pass varies depending on the incident point A, the ratio of the light beam R that can pass is almost the same. For example, the light ray R entering the intermediate position between the light absorbing part 22 (n) and the light absorbing part 22 (n + 1) passes through the light ray R traveling about ± (1/2) α. Therefore, since the light ray R entering the range of about ± (1/2) β passes, the ratio of the passing light ray R is about β / 180.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in theconventional louver sheet 20 described above, since the light ray R entering any point A passes light of about β / 180, the ratio of the light passing therethrough is about β / 180. .
Therefore, if the range of the light emission angle of the emitted light is reduced, the ratio of the light that can be effectively used also decreases. For example, when β is 30 °, 30 ° / 180 ° = 1/6, which is usable. The ratio of light becomes 1/6.
[0010]
As described above, in the related art, thelouver sheet 20 absorbs light other than light traveling in the normal direction and directions in the vicinity of the louver sheet, that is, light that does not travel in the direction to be controlled. Since the control is performed in the near direction, only a fraction of the incoming light can be used, and there is a problem that much of the incoming light is lost.
[0011]
An object of the present invention is to provide a light beam direction control sheet, a visibility improving sheet, a light source device, and a display capable of controlling the traveling direction of light while suppressing loss of light.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according toclaim 1 is a light transmitting portion, and a reflecting portion that reflects a part of the light incident from the light incident surface of the light transmitting portion so as to exit from the light exit surface. Wherein the reflection unit reflects the light so that the light exit angle of the light exit surface is smaller than the light entrance angle of the light entrance surface.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the light beam direction control sheet according to the first aspect, the reflecting portion reflects the light so that the light exit angle of the light from the light exit surface is −40 degrees to +40 degrees. FIG.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the light beam direction control sheet according to the first or second aspect, the reflecting portion has an angle of 5 to 15 ° with respect to a normal to the light incident surface. Or a curved surface whose tangent forms an angle of 5 to 15 °.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the light beam direction control sheet according to any one of the first to third aspects, the reflection portion of the reflection portion is an interface having a different refractive index. Is a light direction control sheet.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the light beam direction control sheet according to any one of the first to fourth aspects, the light-reflecting portion has a light-shielding layer formed on a light incident side. It is a direction control sheet.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the light beam direction control sheet according to any one of the first to fifth aspects, the reflection portion includes a reflection layer on a portion where light on the light incident side does not enter. It is a light direction control sheet characterized by being formed.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a light direction control sheet according to any one of the first to sixth aspects, and a light emitting side of the light direction controlling sheet at a predetermined interval in a normal direction of an incident surface thereof. And a light exit side light direction control sheet including the formed light absorbing layer.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, in the visibility enhancing sheet according to the seventh aspect, the light exit side light direction control sheet has a light incident position adjacent to an end of an adjacent light entrance portion of the light direction control sheet. In addition, of the light incident from the end portion in the direction toward the light incident portion, after the light having the maximum incident angle is emitted, the light is arranged so as to be near the intersection. It is a visibility improving sheet.
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, in the visibility enhancing sheet according to the eighth aspect, the light beam direction control sheet and the light exit side light direction control sheet are bonded via a spacer or a bonding layer. This is a visibility improving sheet.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a light direction control sheet according to any one of the first to sixth aspects, and a light source disposed on a light incident side of the light direction control sheet. Light source device.
[0022]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the visibility improving sheet according to any one of the seventh to ninth aspects, and a light source disposed on a light incident side of the visibility enhancing sheet. Light source device.
[0023]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the light source device according to the tenth or eleventh aspect, the light source device further comprises a light source side reflection layer that reflects light from the light source.
[0024]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the tenth to twelfth aspects, the light source is included in the light direction control sheet or the visibility improving sheet. A light source device, wherein the light source device is disposed at a position corresponding to a light incident portion.
[0025]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the light source device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the light beam direction control sheet and the light source are portions of the light direction control sheet that do not receive light. And a portion that does not emit light from the light source.
[0026]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a light source direction control sheet according to any one of the first to sixth aspects, a visibility improving sheet according to any one of the seventh to ninth aspects, or A display comprising any one of the light source devices according to any one ofclaims 10 to 14.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
(First Embodiment of Light Direction Control Sheet)
1 to 3 are views showing a first embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
The light beamdirection control sheet 10 according to the first embodiment includes alight transmitting unit 11 and a reflecting unit that reflects a part of the light incident from thelight incident surface 13 of thelight transmitting unit 11 so that the light exits thelight exit surface 14. 15 is provided. The reflectingportion 15 reflects the light so that the light exit angle of thelight exit surface 14 is smaller than the light entrance angle of thelight entrance surface 13.
[0028]
In the light beamdirection control sheet 10, a part on the light incident side is a transparentlight incident surface 13, and the other part is alight shielding part 16 which does not transmit light. Then, the light beamdirection control sheet 10 reflects a part of the light incident from thelight incident surface 13 to the light exit side by the reflectingportion 15 provided therein. In this embodiment, the reflectingsection 15 has a slope inclined so as to open toward the light emitting side.
Specifically, it is preferable that thereflection unit 15 reflects the light so that the light output angle of the light from thelight output surface 14 is −40 degrees to +40 degrees. At this time, it is desirable that the reflection surface of thereflection section 15 forms an angle of 5 to 15 ° with respect to the normal to the light incident surface.
[0029]
Here, in the light beamdirection control sheet 10 of the present embodiment, the material forming thelight transmitting portion 11 may be a transparent resin, and acrylic, polycarbonate, epoxy, urethane acrylate, polyester, or the like is preferably used.
[0030]
The reflectingportion 15 may be formed of a metal having a high reflectance, for example, aluminum may be formed by vapor deposition, and silver may be formed by a silver mirror reaction.
[0031]
In addition, thereflection section 15 may use a resin having a lower refractive index than thelight transmission section 11. This is because light enters the reflecting surface at a large incident angle of about 50 ° or more, so that the difference in the refractive index between the resin of thelight transmitting portion 11 and the resin of the reflectingportion 15 is large to some extent, and the critical angle Is increased to about 60 ° or more, the light is reflected by total reflection.
For example, when the refractive index of thelight transmitting portion 11 is 1.57, the critical angle is 59.3 ° when a resin having a refractive index of 1.34 is used as the reflectingportion 15, and light enters at an angle equal to or more than this angle. The reflected light is totally reflected by the light beamdirection control sheet 10 because it is totally reflected. As the low refractive index resin, a fluorine resin or the like can be used.
[0032]
Further, as thelight shielding portion 16, a black ink containing carbon black or the like can be used.
[0033]
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical path of a light beam incident on the light beam direction control sheet according to the first embodiment.
First, the light paths a and b are light that enters at an angle close to the normal direction of the light beamdirection control sheet 10, that is, the light incident angle is small, and travels through thelight transmitting section 11 to emit light. Light is emitted from thesurface 14.
[0034]
The light paths c and d are lights having a larger light incident angle than the light path b. The light paths c and d are emitted from thelight exit surface 14 after being reflected by thereflector 15. In these cases, first, the light is refracted on thelight incident surface 13 and the refraction angle is smaller than the light incidence angle. Further, since the reflectingportion 15 is inclined so as to open toward thelight exit surface 14, the angle of the reflected light with respect to the normal direction is smaller than the angle of the light incident on the reflectingportion 15 with respect to the normal direction. . Therefore, when the light is refracted at thelight exit surface 14 and exits, the light exit angle is smaller than the light entrance angle at thelight entrance surface 13.
As described above, in the light beamdirection control sheet 10 according to the present embodiment, the spread of outgoing light can be made narrower than the spread of incoming light.
[0035]
FIG. 3 is a diagram showing in detail a specific shape of the light beam direction control sheet according to the first embodiment.
The light beamdirection control sheet 10 sets the ratio of the width L1 of thelight incident surface 13 on the light incident side to the width L2 of thelight blocking portion 16 as L1: L2 = 1: 1.88, and the sheet L1 and the width L1 of thelight incident surface 13. Assuming that the ratio of the thickness T to the thickness T of L10 is L1: T = 1: 5.33 and the refractive index of thelight transmitting portion 11 is 1.57, light enters the center of thelight incident surface 13 as shown in FIG. In the light, the light passing through the optical path b has a light incident angle of 24.1 °, a refraction angle of 15.1 °, and a light exit angle from thelight exit surface 14 of 24.1 °.
[0036]
Light entering at an angle larger than this passes through the optical paths c and d. If the incident angle of light is 40 ° as the optical path c, the refraction angle is 24.2 ° and the light entering thelight exit surface 14 is incident. The angle is 4.2 °, and the light exit angle from thelight exit surface 14 is 6.6 °.
Assuming that the light incident angle is 90 ° as the optical path d, the refraction angle of thelight incident surface 13 is 39.6 °, the light incident angle on thelight exit surface 14 is 19.6 °, and the light exits from thelight exit surface 14. The angle is 31.8 °.
[0037]
As described above, in the present embodiment, light that has entered thelight incident surface 13 emits light in the range of −30 ° to + 30 °. In the case of this embodiment, the ratio of thelight incident surface 13 to the light incident side area is 1 / 2.88 = 0.347, and 30/180 = 1/6 = described in the related art. 0.347 / 0.166 = 2.09 times light than 0.166 can be used.
[0038]
In the present embodiment, the angle formed by thereflection section 15 with the normal line of thesheet 10 is 10 °, but if this angle is too small, the light incident on thereflection section 15 and the sheet of light reflected by thereflection section 15 The difference in angle between the normal line of thesheet 10 and the normal line of thesheet 10 becomes small, that is, the direction of the light beam with respect to the normal line of thesheet 10 does not change even if the light is reflected.
When this angle increases, the maximum light incident angle (with respect to the light exit surface 13) of the light incident on thelight exit surface 14 without entering thereflection portion 15 increases, and the ratio of such light also increases. Therefore, the range of the light emission angle of the emitted light is widened, and the direction of the light cannot be controlled.
Therefore, in order to set the angle of the emitted light to be within a certain range from the normal direction of thesheet 10, the angle of the reflectingportion 14 with respect to the normal direction of thesheet 10 is practical in the range of 5 to 15 °, About 10 ° is more preferable.
[0039]
(Other Embodiments of Light Direction Control Sheet)
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the light beam direction control sheet according to the present invention.
In the light beam direction control sheet 10-2 of the second embodiment, thelight transmitting portion 11 is continuous with thelight input surface 13 and thelight output surface 14.
In this form, the thickness of the sheet can be increased, and the strength of the sheet can be increased, so that the handling of the sheet is facilitated, and processing such as coating an adhesive layer on the sheet is also facilitated.
[0040]
FIG. 5 is a view showing a third embodiment of the light beam direction control sheet according to the present invention.
The light beam direction control sheet 10-3 of the second embodiment has a light shielding portion 16-3 formed thinly on thereflection portion 14.
In this embodiment, the light shielding layer does not need to be thick as long as it has the function of the light shielding layer. Further, the material of the light shielding layer can be saved.
[0041]
FIG. 6 is a view showing a fourth embodiment of the light beam direction control sheet according to the present invention.
In the light beam direction control sheet 10-4 of the fourth embodiment, the reflecting portion 15-4 is formed of a material having a light-shielding property such as a metal, and is provided on the reflectingportion 15 as in each of the above-described embodiments. There is an advantage that it is not necessary to form thelight shielding portion 16.
[0042]
(First Embodiment of Light Source Device)
FIG. 7 is a view showing a first embodiment of a light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
Thelight source device 30 according to the first embodiment includes a light direction control sheet 10-4 according to the fourth embodiment, and a fluorescent lamp, EL (electric luminescence), or the like disposed on the light incident side of the light direction control sheet 10-4. It is provided with alight source 31 and can emit light in a uniform direction.
[0043]
At this time, if thereflection layer 32 is also provided on thelight source 31 side, the light entering from thelight entrance surface 13 increases, and the efficiency is further improved.
Since thelight source device 30 has a uniform direction of light, when used as a light source device of a liquid crystal display device, the ratio of light transmitted through the liquid crystal display device is high, and the total light use efficiency can be increased. There is.
[0044]
(Second embodiment of light source device)
FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
In the light source device 30-2 of the second embodiment, in order to reflect the light of thelight source 31, a portion other than thelight incident surface 13 on the light incident side is formed as thereflective layer 15A, and the reflection efficiency is improved. There are advantages to
[0045]
The reason is that, in the case of the valley-shaped reflecting portion 15-4 as shown in FIG. 7, the light does not return to the light source side by one reflection. This is because the reflection does not mean 100% reflection, and therefore, if the reflection is repeated, the absorbed portion increases.
[0046]
(Third Embodiment of Light Source Device)
FIG. 9 is a view showing a third embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
In the light source device 30-3 of the second embodiment, EL is used as thelight source 33. Since the EL can form a large number of light-emitting portions with a small area, the efficiency can be further improved by arranging the light-emittingportion 33a in a portion corresponding to the light-enteringsurface 13. At this time, it is preferable to form thereflective layer 34 in a portion that does not emit light because light can be more effectively used.
[0047]
(Fourth Embodiment of Light Source Device)
FIG. 10 is a view showing a fourth embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
In the light source device 30-4 of the fourth embodiment, the distance between the light beam direction control sheet 10-4 and thelight emitting portion 33a of thelight source 33 is made as short as possible. To do so, as shown in FIG. 10, the light beam direction control sheet 10-4 and thelight source 33 may be joined via aspacer 35.
In the light source device 30-4, although the efficiency is lower than in the case where there is an air layer, the light source device 30-4 may be joined via thelight transmitting portion 11 made of a material having a low refractive index. That is, in this case, an air space is formed between thelight emitting unit 33a and thelight transmitting unit 11. On the other hand, the air layer portion and thespacer 35 may be formed as a transparent layer with low refraction, but the efficiency is lower than that in the case of the air layer.
[0048]
(First Embodiment of Visibility Improvement Sheet)
FIG. 11 is a diagram illustrating a first embodiment of a visibility improving sheet according to the present invention, and FIG. 12 is a diagram illustrating an optical path of light incident on an end of a light incident surface of the light beam direction control sheet according to the embodiment of the present invention. FIG.
[0049]
First, the optical path of light in the above-described light beamdirection control sheet 10 will be described in more detail. In FIG. 2, the optical paths (a to d) of the light entering the center of thelight incident surface 13 have been described, but in FIG. 12, the optical paths (e to h) of the light entering the end of the light incident surface 13. ) Will be described.
[0050]
The optical path e has a light incident angle of thelight incident surface 13 = 32.5 °, a refraction angle = 20 °, a light incident angle to thelight exit surface 14 = 20.0 °, and a light exit angle 32.5 from thelight exit surface 14. °.
In the optical path f, the light incident angle of thelight incident surface 13 is 40 °, the refraction angle is 24.2 °, the light incident angle on thelight exit surface 14 is 4.2 °, and the light exit angle from thelight exit surface 14 is 6. 6 °.
The optical path g is such that the light incident angle of thelight incident surface 13 is 60 °, the refraction angle is 33.5 °, the light incident angle on thelight exit surface 14 is 13.5 °, and the light exit angle from thelight exit surface 14 is 21. 5 °.
The light path h has a light incident angle of thelight incident surface 13 of 90 ° and a refraction angle of 39.6 °, a light incident angle on thelight emitting surface 14 of 19.6 °, and a light exit angle of thelight emitting surface 14 of 31. 8 °.
[0051]
When FIG. 12 and FIG. 2 are considered together, the distribution of the light output angle differs depending on the position of thelight output surface 14. In the middle part of thereflection part 15, the distribution is within ± 20 °, and in the part close to thereflection part 15, 0 °. It can be seen that there is much light emitted in the range of ° to 30 °.
Therefore, thevisibility improving sheet 40 of the first embodiment is such that the lightdirection control sheet 20 described in the related art (see FIG. 16) is arranged on the light exit side of the lightdirection control sheet 10.
[0052]
As shown in FIG. 11, the position of thereflection part 15 of the lightdirection control sheet 10 and the position of thelight absorbing part 22 of the lightdirection control sheet 20 are matched, and the light emitted from the left and right light emission surfaces 13 of thereflection layer 15 Among them, by arranging thelight incident surface 23 of the light beamdirection control sheet 20 near where the light of h3 in FIG. 12 intersects, most of the light emitted from the light beamdirection control sheet 10 Can be passed.
[0053]
The reason for this is that, as described above, the lightdirection control sheet 20 can pass light of 0 to 30 ° in a portion close to thelight absorbing portion 22 and light of ± 15 ° in the central portion, as described above. This is because the light emitted from the light beamdirection control sheet 10 can enter the light beamdirection control sheet 20 as described above.
[0054]
As described above, according to the present embodiment, since the lightdirection control sheet 20 includes thelight absorbing portion 22, the light (external light) coming from thelight incident surface 23 is absorbed by thelight absorbing portion 22. Can be. For this reason, in addition to controlling the light beam direction, it can be used as thevisibility improving sheet 40 for improving the contrast of an image under external light.
In other words, thevisibility improving sheet 40 has the advantage that the use of the above-described configuration for the above-mentioned application can increase the utilization rate of image light and improve the visibility.
[0055]
Thevisibility improving sheet 40 has an interface having a different refractive index than that of the light-direction control sheet 10 whosereflective portion 15 reflects light coming from any direction, such as metal, and a light-shieldingportion 15 Such a structure is preferable, or a structure in which light absorbing particles are present in the low refractive index layer.
The reason for this is that, as described above, specific light having a critical angle or more is reflected, but other light is absorbed, so that image light can be reflected and external light can be absorbed. This can also contribute to an improvement in contrast.
[0056]
Here, when the lightdirection control sheet 10 and the lightdirection control sheet 20 are combined, it is preferable to provide an interval between them as described above, but the following method is preferable.
For example, thevisibility improving sheet 40 according to the first embodiment is arranged between the lightdirection control sheet 10 and the lightdirection control sheet 20 via anair layer 41. If the stiffness of thesheets 10 and 20 is sufficient, thesheets 10 and 20 may be arranged at the above-described intervals, but if insufficient, thesheets 10 and 20 may be arranged via spacers (particles or the like). Is desirable.
[0057]
(2nd Embodiment of visibility improvement sheet)
FIG. 13 is a view showing a second embodiment of the visibility improving sheet according to the present invention.
The visibility improving sheet 40-2 of the second embodiment is formed by bonding the lightdirection control sheet 10 and the lightdirection control sheet 20 via thelight transmission sheet 42.
[0058]
The thickness of thelight transmitting sheet 42 is set to the above-described interval. However, since the refractive index is different from that of theair layer 41, the optical path of the light in the optical path h from thelight exit surface 14 of the light beamdirection control sheet 10 is slightly different from that shown in FIG.
FIG. 13 shows a case where the refractive index of thelight transmitting portion 11 of the lightdirection controlling sheet 10, the refractive index of thelight transmitting portion 21 of the lightdirection controlling sheet 20, and the refractive index of thelight transmitting sheet 42 are the same. It is.
[0059]
(Modified form)
Various modifications and changes are possible without being limited to the embodiment described above, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) In the light beam direction control sheet of the above-described embodiment, the reflectingportion 15 is not a straight line as described above, but is a broken line or a curved line connecting two or more straight lines having different angles (for example, an angle having a tangent of 5 to 15 °). Curved surface).
At this time, since the light that enters thereflection unit 15 at a small light incidence angle is more near thelight entrance surface 12 of thereflection unit 15, the angle of the portion near the light entrance side with respect to the sheet normal line is large. It is preferable to increase the value of, because the range in which the light emission angle of the emitted light spreads can be narrowed.
[0060]
(2) The light beam direction control sheet of the above embodiment has a shape in which the illustrated cross-sectional shape is continuous in a direction perpendicular to a plane including the cross-section, that is, a one-dimensional structure. The reflectingportion 15 may be a side surface of a truncated quadrangular pyramid, and may have a two-dimensional structure in which many reflectingportions 15 are formed on a plane.
Further, the reflectingportion 15 may be a two-dimensional structure in which the side surfaces of a truncated cone are formed on a large number of planes.
[0061]
(3) In the case of the sheets shown in FIGS. 1, 4, 5, 11, 13, 13, and 15, a light source device is manufactured by combining with the light source shown in FIGS. And a display using the same can be manufactured.
[0062]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
(Example 1)
FIG. 14 is a view showing an embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
The light beam direction control sheet 10-5 includes a base film (PET film, thickness: 100 μm, refractive index: 1.58), and alight transmission portion 11 formed by trapezoidal shape (width L1 on the light incident side = 50 μm, light emission). Using a reverse mold (roll shape) having a side width L3 = 144 μm and a slope angle θ = 10 °), the roll and thebase film 51 were pressed and filled with a UV curable resin. After that, it was formed by irradiating UV light to cure the UV curable resin (refractive index after curing = 1.57).
[0063]
Next, a 10 μm-thick polyvinyl alcohol resin was coated on the top (50 μm width) of the trapezoid on the light incident side, and aluminum was deposited by 1 μm. Thereafter, the polyvinyl alcohol layer was dissolved in water and removed to form areflective layer 15.
When a fluorescent lamp was arranged as a light source on the light incident side and light was applied to the light direction control sheet 10-5 thus produced, a light source device emitting light in the range of −30 ° to + 30 ° was obtained.
[0064]
(Example 2)
FIG. 15 is a view showing an embodiment of the visibility improving sheet according to the present invention.
This visibility improving sheet 40-3 was formed on one surface of a base film (PET film, thickness 120 μm, refractive index 1.58) 52 in the same manner as in Example 1 by the same method.
[0065]
Next, a mixture of black beads having an average particle size of 5 μm in a UV curable resin having a refractive index of 1.34 after curing was filled in the valleys and cured to form the light-shieldingportion 16. .
Further, with respect to the opposite surface of thesheet 52, a shape having a groove having a width L4 = 5 μm and a depth T3 = 370 μm is formed by using an inverse shape of the shape, and a groove position and a valley portion formed first. Were formed so as to match the position.
Finally, the grooves were filled with black ink and cured to form thelight absorbing portions 22. Thus, the visibility improving sheet 40-3 was produced.
When the visibility improving sheet 40-3 was disposed on the surface of the liquid crystal display, an image having high contrast could be visually recognized even under outdoor light.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, of the light that has entered, instead of absorbing light that does not travel in the direction to be controlled (the normal direction of the sheet), light that travels in other directions is absorbed. By causing the light to travel in the direction to be controlled by reflection, it is possible to control the light to travel in the same direction while suppressing light loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical path of a light beam incident on a light beam direction control sheet according to the first embodiment.
FIG. 3 is a view showing in detail a specific shape of a light beam direction control sheet according to the first embodiment.
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a third embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a fourth embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing a first embodiment of a light source device using a light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 9 is a view showing a third embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 10 is a view showing a fourth embodiment of the light source device using the light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 11 is a view showing a first embodiment of a visibility improving sheet according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an optical path of light incident on an end of a light incident surface of the light beam direction control sheet according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view showing a second embodiment of the visibility improving sheet according to the present invention.
FIG. 14 is a view showing an embodiment of a light beam direction control sheet according to the present invention.
FIG. 15 is a view showing an embodiment of a visibility improving sheet according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a conventional light direction control sheet (louver sheet).
[Explanation of symbols]
10 Beam direction control sheet
11 Light transmission part
13 Light incident surface
14 Light emitting surface
15 Reflector
16 Shading part
20 Beam direction control sheet
21 Light transmission part
22 Light absorbing part
23 Light incident surface
24 Light emitting surface
30 Light source device
40 Visibility improvement sheet

Claims

Translated fromJapanese

光透過部と、
前記光透過部の入光面から入光した光の一部を、その出光面から出光させるように反射させる反射部とを備え、
前記反射部は、前記入光面での入光角度よりも、前記出光面の出光角度が小さくなるように反射させること
を特徴とする光線方向制御シート。A light transmitting portion;
A reflector that reflects part of the light incident from the light incident surface of the light transmitting portion so as to emit light from the light exit surface,
The light beam direction control sheet according to claim 1, wherein the reflection unit reflects the light so that the light exit angle of the light exit surface is smaller than the light entrance angle of the light entrance surface.

請求項１に記載された光線方向制御シートにおいて、
前記反射部は、出光面からの光の出光角度が−４０度〜＋４０度となるように反射すること
を特徴とする光線方向制御シート。The light beam direction control sheet according to claim 1,
The light beam direction control sheet according to claim 1, wherein the reflection unit reflects the light so that the light exit angle of the light from the light exit surface is −40 degrees to +40 degrees.

請求項１又は請求項２に記載された光線方向制御シートにおいて、
前記反射部は、その反射面が、前記入光面の法線に対して５〜１５°の角度をなす斜面、又は、接線が５〜１５°の角度をなす曲面であること
を特徴とする光線方向制御シート。In the light beam direction control sheet according to claim 1 or claim 2,
The reflecting portion is characterized in that the reflecting surface is a slope having an angle of 5 to 15 ° with respect to a normal to the light incident surface, or a tangent is a curved surface having an angle of 5 to 15 °. Beam direction control sheet.

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、
前記反射部は、その反射面が、屈折率の異なる界面であること
を特徴とする光線方向制御シート。In the light beam direction control sheet according to any one of claims 1 to 3,
The light-direction control sheet, wherein the reflection surface of the reflection section is an interface having a different refractive index.

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、
前記反射部は、入光側に遮光層を形成したこと
を特徴とする光線方向制御シート。In the light beam direction control sheet according to any one of claims 1 to 4,
The light beam direction control sheet, wherein the reflection part has a light shielding layer formed on a light incident side.

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された光線方向制御シートにおいて、
前記反射部は、入光側の光が入光しない部分に、反射層を形成したこと
を特徴とする光線方向制御シート。In the light beam direction control sheet according to any one of claims 1 to 5,
The light beam direction control sheet, wherein the reflection portion has a reflection layer formed in a portion where light on the light incident side does not enter.

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光線方向制御シートと、
前記光線方向制御シートの出光側に、その入射面の法線方向に所定間隔で形成された光吸収層を備える出光側光線方向制御シートと、
を備える視認性向上シート。A light beam direction control sheet according to any one of claims 1 to 6,
On the light exit side of the light direction control sheet, a light exit side light direction control sheet comprising a light absorbing layer formed at a predetermined interval in a normal direction of the incident surface,
The visibility improvement sheet provided with.

請求項７に記載の視認性向上シートにおいて、
前記出光側光線方向制御シートは、入光の位置が、前記光線方向制御シートの隣接する入光部の隣接する端部に、その端部からその入光部に向かう方向に入光する光のうち、最大の入光角を持つ光が出光したのち、交差する点の付近となるように配置したこと
を特徴とする視認性向上シート。The visibility improving sheet according to claim 7,
The light exit side light direction control sheet has a light incident position at an adjacent end of an adjacent light incident portion of the light direction control sheet, and a light incident in a direction from the end toward the light incident portion. A sheet for improving visibility, wherein the light having the largest light incidence angle is emitted and then arranged near an intersection.

請求項８に記載の視認性向上シートにおいて、
前記光線方向制御シートと前記出光側光線方向制御シートとは、スペーサ又は接合層を介して接合されていること
を特徴とする視認性向上シート。The visibility improving sheet according to claim 8,
The visibility improving sheet, wherein the light beam direction control sheet and the light emission side light direction control sheet are bonded via a spacer or a bonding layer.

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光線方向制御シートと、
前記光線方向制御シートの入光側に配置した光源と、
を備えることを特徴とする光源装置。A light beam direction control sheet according to any one of claims 1 to 6,
A light source arranged on the light incident side of the light beam direction control sheet,
A light source device comprising:

請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の視認性向上シートと、
前記視認性向上シートの入光側に配置した光源と、
を備えることを特徴とする光源装置。A visibility improving sheet according to any one of claims 7 to 9,
A light source arranged on the light incident side of the visibility improving sheet,
A light source device comprising:

請求項１０又は請求項１１に記載の光源装置において、
前記光源からの光を反射する光源側反射層を備えること
を特徴とする光源装置。In the light source device according to claim 10 or 11,
A light source device comprising a light source side reflection layer that reflects light from the light source.

請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載の光源装置において、
前記光源は、前記光線方向制御シート又は前記視認性向上シートに含まれる前記光線方向制御シートの入光部に対応する位置に配置されていること
を特徴とする光源装置。In the light source device according to any one of claims 10 to 12,
The light source device according to claim 1, wherein the light source is disposed at a position corresponding to a light incident portion of the light direction control sheet included in the light direction control sheet or the visibility improving sheet.

請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載の光源装置において、
前記光線方向制御シートと前記光源とは、その光線方向制御シートの光を入光しない部分と、前記光源の光を発光しない部分とによって接合されていること
を特徴とする光源装置。In the light source device according to any one of claims 10 to 13,
The light source device, wherein the light beam direction control sheet and the light source are joined by a portion of the light beam direction control sheet that does not enter light and a portion of the light source that does not emit light.

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光源方向制御シート、請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の視認性向上シート、又は、請求項１０から請求項１４までのいずれか１項に記載の光源装置のいずれかを含むディスプレイ。The light source direction control sheet according to any one of claims 1 to 6, the visibility improving sheet according to any one of claims 7 to 9, or the visibility improvement sheet according to any one of claims 7 to 9. A display comprising any of the light source devices of any of the preceding claims.