JP2014219973A - タッチパネルを含むディスプレイ装置及びそのタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルの電極パターンとタッチパネルに結合されるディスプレイ部のピクセルパターンとの間に発生しうるモアレ現象を防止することができるとともに、ディスプレイ部のピクセルのピッチとの関係でモアレ現象及び電極パターンの視認性を低減させるための電極パターンを成すメッシュパターンのピッチ及びアングルを算出することで、より向上された視認性を有するタッチパネルを含むディスプレイ装置及びそのタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法を提供する。
【解決手段】本発明のタッチパネルを含むディスプレイ装置は、透明基板と、前記透明基板上にメッシュパターンに形成される電極パターンと、前記電極パターンに対応するように結合されるディスプレイ部と、を含み、前記電極パターンのピッチＴ１と前記ディスプレイ部のピクセルＱのピッチは１：０．３〜１：０．５の比率を有するものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、タッチパネルを含むディスプレイ装置及びそのタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法に関する。

デジタル技術を用いるコンピュータが発達するに伴い、コンピュータの補助装置もともに開発されており、パソコン、携帯用送信装置、その他の個人用の情報処理装置などは、キーボード、マウスなどの様々な入力装置（Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を利用して、テキスト及びグラフィック処理を行う。

しかし、情報化社会の急速な進行により、コンピュータの用途が益々拡大する傾向にあるため、現在、入力装置の役割を担当しているキーボード及びマウスだけでは、効率的な製品の駆動が困難であるという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少なく、誰でも簡単に情報を入力することができる機器の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は、一般的な機能を満たす水準を越えて、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工に関する技術などが注目されており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置として、タッチパネル（Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ）が開発された。

このようなタッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、Ｅｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などの平板ディスプレイ装置及びＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などのディスプレイの表示面に設けられ、ユーザがディスプレイを見ながら所望の情報を選択するようにするために利用される機器である。

また、タッチパネルの種類は、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、電磁方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｙｐｅ）、表面弾性波方式（ＳＡＷ Ｔｙｐｅ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ）及び赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）に区分される。

このような多様な方式のタッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差、設計及び加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性及び経済性を考慮して電子製品に採用されるが、現在もっとも幅広い分野で用いられている方式は、抵抗膜方式タッチパネル及び静電容量方式タッチパネルである。

一方、タッチパネルにおいて、特許文献１のように金属を用いて電極パターンを形成しようとする研究が活発に行われている。このように金属で電極パターンを形成する場合、電気伝導度に優れ、需給が円滑であるという長所がある。しかし、金属で電極パターンを形成すると、電極パターンがユーザに視認される可能性があるという問題点がある。

特開２０１１−１７５９６７号公報

本発明は、上記の従来技術の問題点を解消するためのものであって、本発明の一実施例は、タッチパネルのメッシュパターンに形成された電極パターンとディスプレイ部のピクセルのピッチとのモアレ現象を防止することができるタッチパネルを含み、メッシュパターンのピッチとアングルの算出値を有するディスプレイ装置、及びそのタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法を提供することを目的とする。

本発明の第１実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置は、透明基板と、前記透明基板上にメッシュパターンに形成される電極パターンと、前記電極パターンに対応するように結合されるディスプレイ部と、を含み、前記電極パターンのピッチと前記ディスプレイ部のピクセルのピッチは１：０．３〜１：０．５の比率を有することができる。

本発明の第１実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記電極パターンのアングルは１５°〜２１°の範囲で形成されることができる。

本発明の第１実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記電極パターンは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）またはこれらの組合せで形成されることができる。

本発明の第１実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記ディスプレイ部は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ及びＣＲＴのうち何れか一つであることができる。

本発明の第２実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置は、透明基板と、前記透明基板上にメッシュパターンに形成される電極パターンと、前記電極パターンに対応するように結合されるディスプレイ部と、を含み、前記電極パターンのピッチと前記ディスプレイ部のピクセルのピッチは１：０．４〜１：０．７の比率を有することができる。

本発明の第２実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記電極パターンのアングルは３２°〜３８°の範囲で形成されることができる。

本発明の第２実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記電極パターンは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）またはこれらの組合せで形成されることができる。

本発明の第２実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記ディスプレイ部は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ及びＣＲＴのうち何れか一つであることができる。

本発明の第３実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置において、前記電極パターンのアングルは５２°〜５８°の範囲で形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法は、タッチパネルに形成されたメッシュ形状の電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンが重なったイメージを格納する段階と、前記格納されたイメージデータを周波数データに変換する段階と、前記周波数データをＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）でフィルタリングする段階と、前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階と、前記周波数逆変換により生成されたイメージデータに対する標準偏差（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ、以下「ＳＴＤ」）を計算する段階と、前記ＳＴＤ値がＳＴＤ（ｍｉｎ）＜ＳＴＤ＜ＳＴＤ（ｍｉｎ）×１．２を満たすか否かを判断し、前記領域範囲内で形成される電極パターンを採択する段階と、を含むことができる。

本発明の一実施例によるタッチパネル電極パターンの視認性評価方法において、前記ＣＳＦは、
で表されることができ、前記ξ、ηはそれぞれ２次元でのＸ軸方向とＹ軸方向における空間角周波数（ｓｐａｔｉａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を意味し、Ｌは視野距離を意味する。

本発明の一実施例によるタッチパネル電極パターンの視認性評価方法において、前記ＳＴＤを計算する段階で、前記ＳＴＤは前記フィルタリングされたイメージデータに示されたＲＭＳ（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ）で定義され、
であって、ここで、Ｎはイメージの各地点（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｏｉｎｔｓ）の個数、Ｉｎは前記イメージのｎ番目の地点の明度レベル（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）であり、前記式１の
は下記式２で定義され、
、前記式２は全体イメージにわたる明度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を意味する。

本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法において、前記ＳＴＤに関する式は、
で表されることができる。

本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法において、前記格納されたイメージデータを周波数データに変換する段階及び前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階は、それぞれフーリエ変換及び逆フーリエ変換により行われることができる。

本発明によると、タッチパネルの電極パターンとタッチパネルに結合されるディスプレイ部のピクセルパターンとの間に発生しうるモアレ現象を防止することができる効果がある。

また、タッチパネルの電極パターンをメッシュ形状に形成し、ディスプレイ部のピクセルのピッチとの関係でモアレ現象及び電極パターンの視認性を低減させるための電極パターンを成すメッシュパターンのピッチ及びアングルを算出することで、より向上された視認性を有するタッチパネルを含むディスプレイ装置を設計することができる効果がある。

また、タッチパネルの電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンが重なって形成されるイメージを周波数に変換し、変換された周波数を人の視感特性に適したＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）でフィルタリングして、そのフィルタリングされた周波数を逆変換することで生成された最終イメージデータに対して映像対照（ｉｍａｇｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ）を行うことにより、電極パターンの視認性低減特性及びモアレの発生が低減される領域を、メッシュパターンのピッチとアングル、及びメッシュパターンのピクセルとディスプレイ部のピクセルのピッチとの相関関係に基づいて検出及び評価することができる。

また、タッチパネルの電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンが重なって形成されるイメージをＣＳＦでフィルタリングした最終イメージデータに対する電極パターンの視認性及びモアレ発生の低減は、ＲＭＳ（ｒｏｏｔ−ｍｅａｓ−ｓｑｕｑｒｅ）（
）で定義されることができる。

このようなＲＭＳは、ＳＴＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）（
）で表され、前記σ値の２０％以内の範囲で形成されるメッシュパターンのピッチ、アングル及びディスプレイ部のピクセルのピッチの値を導出することにより、電極パターンの視認性の低減及びモアレ現象の低減特性を一律的な判断プロセッサで捜し出すことができる効果がある。

本発明の一実施例によるメッシュパターンの電極及びディスプレイ部のピクセルのピッチの模式図である。 本発明の一実施例によるメッシュパターンの電極及びディスプレイ部のピクセルのピッチの模式図である。 本発明の一実施例による電極パターンが形成されたタッチパネルの断面図である。 本発明の他の実施例による電極パターンが形成されたタッチパネルの断面図である。 本発明の一実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置の断面図である。 人間視感システムに応じた空間周波数とコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）に応じた識別能力との関係図である。 本発明の第１実施例によるタッチパネルの電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンの組合パターンである。 本発明の第２実施例によるタッチパネルの電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンの組合パターンである。 本発明の第３実施例によるタッチパネルの電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンの組合パターンである。 本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法のプロセスを示すフローチャートである。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施例による電極パターン２０を成すメッシュパターンのピッチ及びタッチパネルに結合されるディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´を定義するために図示された模式図である。

本発明で用いられる電極パターン２０を成すメッシュパターンのピッチＴ、アングルθ、及びディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´は、図１及び図２に図示されたように定義することができる。即ち、メッシュパターンのピッチＴは、図１の図示されたように、メッシュパターンが形成された間隔（Ｔ）で表現することができ、アングルは、メッシュパターンを水平に連結するＹ線とメッシュパターンが成す角度（θ）で定義される。メッシュパターンの形成幅ｄは、本発明では変数でなく特定定数値で定義される。例えば、５μｍ内外の範囲で形成することができる。メッシュパターンの形成幅ｄは、幅が広いほど電極パターンが視認されやすく、タッチパネルの仕様に応じて適切に変更することができるということは勿論である。

ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´を定義するにあたり、ＬＣＤの場合、ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´は、Ｒ（ａ）、Ｇ（ｂ）、Ｂ（ｃ）のサブピクセルが横に繰り返して配列された構造において、同じ色のサブピクセル同士の間隔を意味する。

また、本発明における電極パターン２０は、図４に図示されたように透明基板１０上に単層の電極パターン２０が形成される構造だけでなく、図３に図示されたように、透明基板１０の両面に第１電極パターン２１と第２電極パターン２２がそれぞれ形成された場合にも同様に適用することができることは勿論である。ここで、電極パターン２０は、図３及び図４に図示されたように、一定のピッチとアングルを有するメッシュパターンに形成されるものを意味する。

図５は、人間視感システムに応じた空間周波数とコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）に応じた識別能力との関係図であり、図６は、本発明の第１実施例によるタッチパネルの電極パターン２０とディスプレイ部４０のピクセルパターンの組合イメージであり、図７は、本発明の第２実施例によるタッチパネルの電極パターン２０とディスプレイ部４０のピクセルパターンの組合イメージであり、図８は、本発明の第３実施例によるタッチパネルの電極パターン２０とディスプレイ部４０のピクセルパターンの組合イメージである。

本発明の一実施例によるタッチパネルを含むディスプレイ装置は、図５に図示されたように、透明基板１０と、前記透明基板１０上にメッシュパターンに形成される電極パターン２０と、前記電極パターン２０に対応するように結合されるディスプレイ部４０と、を含み、前記電極パターン２０のピッチＴと前記ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´は１：０．３〜１：０．５の比率を有することを特徴とする（図１及び図２参照）。

透明基板１０は、所定程度以上の強度を有する材質であれば特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋ樹脂含有ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、ガラスまたは強化ガラスなどで形成することが好ましい。また、透明基板１０の一面には、透明電極が形成されることができる。この際、透明基板１０と透明電極との接着力を向上させるために、透明基板１０の一面に高周波処理またはプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）処理などを行って表面処理層を形成することができる。

本発明において、電極パターン２０は、透明基板１０上に形成され、メッシュパターンに形成される。メッシュパターンは、図１にて説明したように、メッシュパターンの形状を特定するためのピッチ値Ｔ、アングルθ値で定義される。特に、ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´と重なった電極パターン２０のイメージにより発生するモアレの低減を考慮しなければならないため、電極パターン２０のピッチとディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´の比率も考慮することができる。

また、電極パターン２０を成すメッシュパターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンの形状を特定することにより、電極パターン２０の視認性を低減させ、モアレ現象が最小化される地点を評価する方法は、本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターン２０の視認性評価方法により行われ、これについては後述する。

電極パターン２０は、タッチの入力手段によって信号を発生させて、制御部（不図示）でタッチ座標を認識できるようにする役割を遂行する。本発明において、電極パターン２０は、図１に図示されたようなメッシュパターンに形成することができ、メッシュパターンの形態は、メッシュパターンのピッチＴとアングルθ値で定義されることができる。

メッシュパターンの幅ｄは、通常の形成技術によりなされる範囲内で形成されることができる値であり、幅が狭く形成されるほど視認性の低減に影響を与える。したがって、特に問題となることは、メッシュパターンで視認性及びモアレ現状の発生に係わる主要構成であるメッシュパターンのピッチＴ、ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´、及びメッシュパターンのアングルθ値により電極パターン２０の視認性特性を評価することができる。

電極パターン２０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）またはこれらの組合せを用いてメッシュパターン（Ｍｅｓｈ Ｐａｔｔｅｒｎ）に形成されることができる。特に、メッシュパターンは、少なくとも一つ以上の単位パターンが連続して配列されることにより形成させることができる

電極パターン２０は、上述の金属の他にも、銀塩乳剤層を露光／現像して形成された金属銀、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物や、柔軟性に優れ、コーティング工程が単純なＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子で形成させることもできる。

電極パターン２０は、乾式工程、湿式工程、またはダイレクト（ｄｉｒｅｃｔ）パターニング工程で形成されることができる。ここで、乾式工程は、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などを含み、湿式工程は、ディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スピンコーティング（Ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（Ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（Ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）などを含み、ダイレクトパターニング工程はスクリーン印刷法（Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、グラビア印刷法（Ｇｒａｖｕｒｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、インクジェット印刷法（Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などを含むことができる。

具体的には、図７に図示されたように、本発明の第１実施例による電極パターン２０は、メッシュパターンのピッチＴ１とディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´が１：０．３〜１：０．５の比率を有するように形成させることができる（図１及び図２参照）。この場合、メッシュパターンのアングルθ１値は、１５°〜２１°の範囲で形成させることが好ましい。

このようにメッシュパターンのピッチＴ１とディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´との相対的な比率及びメッシュパターンのアングルθ１を有するように、メッシュパターンを設計することで、電極パターン２０の視認性を低減させ、ディスプレイ部４０と重なるイメージのモアレ現象を防止することができる。ここで、Ｑは、ディスプレイ部４０のピクセルのＲ、Ｇ、Ｂのうち何れか一つを任意的に呼称する。

次に、図８に図示されたように、本発明の第２実施例による電極パターン２０は、メッシュパターンのピッチＴ２とディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´が１：０．４〜１：０．７の比率を有するように形成させることができる（図１及び図２参照）。この場合、メッシュパターンのアングルθ２値は、３２°〜３８°の範囲で形成させることが好ましい。

また、図９に図示されたように、本発明の第３実施例による電極パターン２０は、メッシュパターンのピッチＴ３とディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´が１：０．４〜１：０．７の比率を有するように形成され、メッシュパターンのアングルθ３値は、５２°〜５８°の範囲で形成させることが好ましい（図１及び図２参照）。

ディスプレイ部４０は、前記透明基板１０及び電極パターン２０を含むタッチパネルの下部に接着層３０によって結合され、タッチパネルのタッチによって認識される入力値を画像として出力する装置である。接着層３０は、ディスプレイ部４０の両端に形成されることで、画像出力時のノイズをより効果的に除去するためのものである。

しかし、前記接着層は、透明接着層として全面に塗布されてもよい。ここで、ディスプレイ部４０は、特に限定されず、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及びＣＲＴのうち何れか一つを採択することができる。

但し、ＣＲＴの場合は、ピクセルのピッチＴ´に対応するドットピッチ値で定義されることができる。上述したように、本発明では、ディスプレイ部４０のピクセルパターンとディスプレイ部４０の上部面に対応するように結合されるタッチパネルの電極パターン２０が重なったイメージで発生しうるモアレ現象を防止するために、ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´と電極パターン２０を成すメッシュパターンのピッチＴとの相関関係に基づいてメッシュパターンを設計することにより、電極パターン２０の視認性を低減させるだけでなく、ディスプレイ部４０との関係で発生しうるモアレ現象も低減させることができる。

図１０は、本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法のプロセスを示すフローチャートである。

本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法は、タッチパネルに形成されたメッシュ形状の電極パターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンが重なったイメージを格納する段階と、前記格納されたイメージデータを周波数データに変換する段階と、前記周波数データをＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）でフィルタリングする段階と、前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階と、前記周波数逆変換により生成されたイメージデータに対する標準偏差（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ、以下「ＳＴＤ」）を計算する段階と、前記ＳＴＤ値がＳＴＤ（ｍｉｎ）＜ＳＴＤ＜ＳＴＤ（ｍｉｎ）×１．２を満たすか否かを判断し、前記領域範囲内で形成される電極パターンを採択する段階と、を含むことができる。

特に、本実施例は、タッチパネルの電極パターンのメッシュパターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンが重なって形成されるイメージの視認性及びモアレ現象を防止するための視認性評価方法に関する。

本発明の一実施例によるタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法は、電極パターンを成すメッシュパターンが人の視感特性に応じてどれくらい認知または認識されて電極パターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンによるモアレが視認されるかを評価することにより、電極パターンを成すメッシュパターンのピッチＴとディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´の相関関係及びメッシュパターンのアングル値を定義することを特徴とする。

人の視感特性は、図６に図示されたように、グラフの両側に図示された人の認識（区別）能力とコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）及び下端に図示された空間周波数（ｓｐａｔｉａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で表現される。コントラストとは、イメージの一定部分のトーンと他の部分のトーンの強弱の差であり、イメージのコントラストが強いということは、特定イメージの明暗の程度差が正常より大きいことを意味する。

電極パターンの視認性において、図６に図示されたように、コントラストが大きくなるほど、即ち、そのトーンの強弱の差が明確になるほど、人の視感特性による区別能力は比例して増加する。即ち、人の視感特性によるコントラストに対する区別能力は空間周波数の単一関数では表することができず、その区別能力は空間周波数の最高周波領域と最低周波領域ではむしろ減少することが分かる。

ここで、コントラスト感度関数（ＣＳＦ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）について簡略に説明する。

人の視界には、境界が明確な像と不明確な像、及び明暗の差が大きい像と小さい像が混ざっている。視力とは、このような様々な場合の像に対する人の目の全般的な識別能力を意味する。しかし、従来に一般的に視力検査に用いられている全ての視力表は、境界が明確で、明暗の差が大きいもののみからなっている。

したがって、境界が不明確で、明暗の差が小さい像に対する目の識別能力は無視されてきた。このような境界が不明確で明暗の差が小さい像に対する目の識別能力をコントラスト感度（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）という。

前記ＣＳＦフィルターは、このような人の視感特性を反映したフィルターであって、このＣＳＦフィルターで用いられる関数は、格子刺激の空間周波数と格子を知覚するに必要なコントラストの関係を示す。

ＣＳＦを測定するためには、まず非常に低い周波数（広いバー）の正弦波格子から始まるが、そのコントラストが低くすぎて格子が見えなく、単なる同質の灰色視野で見えるのである。そのバーが人にやっと見えるまで格子のコントラストを少し増加させる。

このコントラストレベルが、格子が見える閾値である。ＣＳＦを作成するためには、コントラスト感度＝１／閾値という関係によって閾値をコントラスト感度に変える。ＣＳＦ値は明るさの差が認知できる閾値の逆数であり、このＣＳＦ値が大きいほど、明るさの変化を認知しやすい。

したがって、多様な研究によると、人の視覚は、約６〜８［ｃｙｌｅ ｐｅｒ ｄｅｇｒｅｅ］付近で明るさの変化を最もよく認知し、周波数が高くなるほど明るさの変化が認知できなくなる。即ち、人の視覚は、相対的に低周波で起こる変化は十分に感知できないが、高周波で起こる変化は十分に感知することができる。このようなＣＳＦフィルターを用いることにより、電極パターンを成すメッシュパターンに対する人の視認性の程度が分かる。

本発明では、コントラスト感度関数（ＣＳＦ）を用いることで、メッシュパターンに対するユーザの区別能力の程度を判断することができる。コントラスト感度関数（ＣＳＦ）としては、一般に公知されたＭｏｖｓｈｏｎ ＣＳＦモデル、Ｂａｒｔｅｎ ＣＳＦモデル及びＤａｌｙ ＣＳＦモデルのうち何れか一つのＣＳＦモデルを用いることができ、必ずしも特定の一つのＣＳＦモデルに限定されるものではない。

図８を参照して、本発明による電極パターンの視認性評価方法をより具体的に説明する。

まず、タッチパネルに形成されたメッシュ形状の電極パターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンが重なったイメージを格納する段階である。電極パターンを成すメッシュパターンと、メッシュパターンと重なって形成されるディスプレイ部４０のピクセルパターンと、を組み合わせたイメージを格納する。

次に、格納されたイメージを周波数データに変換する段階である。ここで、周波数形態への変換はフーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）数式を用いて行うことができる。

次に、前記変換された周波数形態のデータをＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）でフィルタリングする段階である。

ここで、ＣＳＦは
であり、前記ξ、ηはそれぞれ２次元でのＸ軸方向とＹ軸方向における空間角周波数（ｓｐａｔｉａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を意味し、Ｌは視野距離を意味する。

ここで、視野距離Ｌ＝４００ｍｍ程度でメッシュパターンを視認する場合を意味し、ＬはメッシュパターンのピッチＴの大きさに応じて相対的に一定比率でその視野距離を調節することができるということは勿論である。

最初の原本イメージデータを周波数変換してコントラスト感度関数（ＣＳＦ）を乗じることで、人の視感特性が把握できる周波数の範囲を抽出することができる。かかる数式は後述する。

次に、前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階である。この場合にも、周波数逆変換は、逆フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて行うことができる。

次に、前記周波数逆変換により生成されたイメージデータに対する標準偏差（ＳＴＤ）を求め、ＳＴＤ（ｍｉｎ）＜ＳＴＤ＜ＳＴＤ（ｍｉｎ）×１．２を満たす範囲で電極パターンとディスプレイ部４０の結合によるモアレなどの低減特性を評価することができる。

以下、前記標準偏差（ＳＴＤ）を求めるための関連数式の誘導過程を簡略に説明する。

人の視感特性に応じたイメージに対する適切な意味は、イメージコントラストと比例関係にあるということである。このようなコントラストに対する様々な定義があるが、ここでは、最も適したイメージに対するコントラストの定義として、ＲＭＳ（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ）で定義することができる。

ここで、Ｎはイメージの各地点（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｏｉｎｔｓ）の個数、Ｉｎは前記イメージのｎ番目の地点の明度レベル（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）であり、前記式１に含まれた
は次の式で定義されることができる。

前記式２の
はメッシュパターンの全体イメージにわたる明度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を意味する。ここで、ＲＭＳで定義される値は、全体イメージ領域に分布された明度の標準偏差（ＳＴＤ）で定義されることができる。コントラスト感度関数（ＣＳＦ）は周波数が０である地点で０の値を有し、この際、人によって認識されるイメージの値も０になるため、これを次の式でさらに表することができる。

このようにコントラストの定義で分かる値は、標準偏差（ＳＴＤ）を意味することが分かる。即ち、コントラストの定義として、そのイメージの明暗の程度による平均値に対してどれくらいの差で対比されるかの値を用いて、人の視感特性に応じてそのパターンが人にどれくらい区別されるかが分かる。前記式３は、視覚性の基準となるもので、「視覚性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）」と称されることができる。

上述のコントラスト感度関数（ＣＳＦ）も明るさの差を認識するものであって、その明るさの変化をよく区別するということは、図３に図示されたように、人の区別能力が高くなることができることであり、空間周波数の領域はコントラスト感度関数（ＣＳＦ）フィルタリングによって人の視感特性に応じた周波数領域をフィルタリングすることにより、結果的に本実施例による電極パターンを成すメッシュパターン及びディスプレイ部４０のピクセルパターンの人間の区別能力を計算することにより、モアレ現象等による電極パターンの視認性の低減特性を評価することができる。

特に、本段階でモアレパターンの視認性を計算する場合は具体的に前記式３の定義を用いて、モアレの低減特性を評価するための標準偏差（ＳＴＤ）は、次のように計算して定義されることができる。

まず、モアレパターンは、電極パターンがディスプレイ部４０のピクセルパターンによって干渉されて生じることが分かる。このようなモアレパターンの視覚性を評価するためには、電極パターンの反射率よりは透過率が計算されなければならない。

これは、次のように表現することができる。ここで、Ｔはメッシュパターンのピッチ、ｄはメッシュパターンの幅であり、これを一定の定数値で定義することができ、５μｍ内外の範囲で定義される。但し、電極パターンが視認される程度は一般的に幅の値に比例するため、その値の調節は当業者によって適した範囲で調節することができる。また、θは、メッシュが形成される角度である。

ディスプレイ部４０のピクセルパターンの輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）を示す前記式４を、フーリエ級数を用いて、次のように分解することができる。

ここで、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｄｘ及びＤｙは、ディスプレイ部４０のピクセルのピッチＴ´と幅それぞれのＸ軸及びＹ軸の値を意味する。モアレパターンを分析するためには、前記式４と式５を乗じなければならない。このような演算により、全体映像イメージ、即ち、人間視感システムの入力信号を次のように計算することができる。

また、前記式をＣＳＦを用いてフィルタリングすると、次の式が得られる。

ここで、前記式７の各係数値は次のとおりである。

ここで、式７を置換して変換してまとめると次のように分散を計算することができる。

前記数式をより簡単にまとめると次のように最終ＳＴＤを表現することができる。

次に、前記最終的に定義された式１０から導出されるＳＴＤ値がＳＴＤ（ｍｉｎ）＜ＳＴＤ＜ＳＴＤ（ｍｉｎ）×１．２を満たすか否かを判断し、前記領域範囲内で形成される電極パターンを採択する段階を行うことができる。

ここで、ＳＴＤ（ｍｉｎ）は、ＳＴＤ値の最小値を意味する。通常、最小値とは、例えば４次以上の関数の場合には二つ以上の最小値を考慮することができ、このようなそれぞれの最小値を局所最小（ｌｏｃａｌ ｍｉｎｉｍｕｍ）、全ての最小値のうち最も小さい値を大域的最小（ｇｌｏｂａｌ ｍｉｎｉｍｕｍ）と定義することができる。

本発明においてＳＴＤは、前記式５のように、メッシュパターンのピッチＴとアングルθの二つの変数を有する多次元関数で表されることができるため、これは複数の局所最小値を有することになる。したがって、本発明においてＳＴＤで定義される値の最小値であるＳＴＤ（ｍｉｎ）は、関数で表現されるそれぞれ形成される複数の局所最小値（ｌｏｃａｌ ｍｉｎｉｍｕｍ）を指称することで定義することができる。

以上、コントラストに対する定義としてＲＭＳの数式を定義した。このような数式は、標準偏差の概念と同様に定義されることができるため、前記数式で計算された全てのメッシュパターンの可能な変数に対する標準偏差の最小値の２０％以内の範囲で電極パターンとディスプレイ部４０のピクセルパターンによるモアレの発生による視認性を低減させることができる。

したがって、そのような標準偏差の範囲内で、メッシュパターン及びディスプレイ部４０のピクセルパターンの組合せとメッシュパターンのアングル値を定義することにより、全体的なタッチパネルの視認性を評価することができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、タッチパネルを含むディスプレイ装置及びそのタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法に適用可能である。

１０ 透明基板
２０ 電極パターン
２１ 第１電極パターン
２２ 第２電極パターン
３０ 接着層
４０ ディスプレイ部
ａ、ｂ、ｃ ピクセル
Ｑ ディスプレイ部のピクセル

Claims (14)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上にメッシュパターンに形成される電極パターンと、
   前記電極パターンに対応するように結合されるディスプレイ部と、を含み、
   前記電極パターンのピッチと前記ディスプレイ部のピクセルのピッチは１：０．３〜１：０．５の比率を有する、タッチパネルを含むディスプレイ装置。
2. 前記電極パターンのアングルは１５°〜２１°の範囲で形成される、請求項１に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
3. 前記電極パターンは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）またはこれらの組合せで形成される、請求項１に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
4. 前記ディスプレイ部は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ及びＣＲＴのうち何れか一つである、請求項１に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
5. 透明基板と、
   前記透明基板上にメッシュパターンに形成される電極パターンと、
   前記電極パターンに対応するように結合されるディスプレイ部と、を含み、
   前記電極パターンのピッチと前記ディスプレイ部のピクセルのピッチは１：０．４〜１：０．７の比率を有する、タッチパネルを含むディスプレイ装置。
6. 前記電極パターンのアングルは３２°〜３８°の範囲で形成される、請求項５に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
7. 前記電極パターンのアングルは５２°〜５８°の範囲で形成される、請求項５に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
8. 前記電極パターンは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）またはこれらの組合せで形成される、請求項５に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
9. 前記ディスプレイ部は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ及びＣＲＴのうち何れか一つである、請求項５に記載のタッチパネルを含むディスプレイ装置。
10. タッチパネルに形成されたメッシュ形状の電極パターンとディスプレイ部のピクセルパターンが重なったイメージを格納する段階と、
    前記格納されたイメージデータを周波数データに変換する段階と、
    前記周波数データをＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）でフィルタリングする段階と、
    前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階と、
    前記周波数逆変換により生成されたイメージデータに対する標準偏差（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ、以下「ＳＴＤ」）を計算する段階と、
    前記ＳＴＤ値がＳＴＤ（ｍｉｎ）＜ＳＴＤ＜ＳＴＤ（ｍｉｎ）×１．２を満たすか否かを判断し、前記領域範囲内で形成される電極パターンを採択する段階と、を含む、タッチパネルの電極パターンの視認性評価方法。
11. 前記ＣＳＦは
    で表されることができ、
    前記ξ、ηはそれぞれ２次元でのＸ軸方向とＹ軸方向における空間角周波数（ｓｐａｔｉａｌ ａｎｇｕｌａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を意味し、Ｌは視野距離を意味する、請求項１０に記載のタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法。
12. 前記ＳＴＤを計算する段階で、前記ＳＴＤは前記フィルタリングされたイメージデータに示されたＲＭＳ（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ）で定義され、
    であって、
    ここで、Ｎはイメージの各地点（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｏｉｎｔｓ）の個数、Ｉｎは前記イメージのｎ番目の地点の明度レベル（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）であり、前記式１の
    は下記式２で定義され、
    前記式２は全体イメージにわたる明度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を意味する、請求項１０に記載のタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法。
13. 前記ＳＴＤに関する式は、
    で表される、請求項１０に記載のタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法。
14. 前記格納されたイメージデータを周波数データに変換する段階及び前記フィルタリングされた周波数データを周波数逆変換してイメージデータを生成する段階は、それぞれフーリエ変換及び逆フーリエ変換により行われる、請求項１０に記載のタッチパネルの電極パターンの視認性評価方法。