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JP5795746B2 - 導電性フイルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法 - Google Patents

導電性フイルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法 Download PDF

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Description

本発明は、導電性フィルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法に関する。
表示装置(以下、ディスプレイともいう)の表示ユニット上に設置される導電性フイルムとして、例えば電磁波シールド用の導電性フイルムやタッチパネル用の導電性フイルム等が挙げられる(例えば、特許文献1及び2参照)。
本出願人の出願に係る特許文献1では、例えばディスプレイの画素配列パターン(例えば、ブラックマトリックス(以下、BMともいう)パターン)等の第1のパターン、及び、例えば電磁波シールドパターン等の第2のパターンのそれぞれのパターンデータの2次元フーリエスペクトル(2DFFTSp)のスペクトルピーク間の相対距離が、所定の空間周波数、例えば8cm−1を超えている第2のパターンデータによって生成される第2のパターンを自動的に選定することを開示している。
なお、特許文献1では、上述の相対距離が所定の空間周波数を超えていない場合には、第2のパターンデータの回転角度、ピッチ、パターン幅のいずれか1つ以上を変化させて、新たな第2のパターンデータを生成することを、上述の相対距離が所定の空間周波数を超えるまで繰り返すことも開示している。
こうして、特許文献1では、モアレの発生を抑止でき、表面抵抗率の増大や透明性の劣化をも回避することができる電磁波シールドパターンを自動的に選定できるようにしている。
一方、本出願人の出願に係る特許文献2では、多角形状のメッシュを複数備えるメッシュパターンを有する透明導電膜として、各メッシュの重心スペクトルに関して、所定の空間周波数、例えば人間の視覚応答特性が最大応答の5%に相当する空間周波数よりも高い空間周波数帯域側における平均強度が、所定の空間周波数よりも低い空間周波数帯域側における平均強度よりも大きくなるように、メッシュパターンが形成されている透明導電膜を開示している。
こうして、特許文献2では、パターンに起因するノイズ粒状感を低減可能であり、観察対象物の視認性を大幅に向上できるとともに、断裁後にも安定した通電性能を有する透明導電膜を提供できるとしている。
特開2009−117683号公報 特開2011−216379号公報
ところで、特許文献1は、導電性フイルムの配線パターンを生成するに当たって、ディスプレイのBM(ブラックマトリックス)/配線パターンの周波数情報のみからモアレ周波数を制御し、視認性に優れた配線パターンを提供する技術であるが、モアレが視認される/されないの判定を周波数のみに依存しているため、特許文献1においてモアレが視認されないと判定される周波数の場合であっても、人のモアレの知覚は、周波数のみならず強度にも影響を受けるため、強度によってはモアレが視認される場合があり、モアレの視認性が十分に向上されないという問題があった。特に、特許文献1に開示の技術をタッチパネル用の導電性フイルムに適用する場合、人の指等によって押圧されるため、BM/配線パターン間に微妙な歪みが生じ、強度によるモアレが視認が助長されるという問題もあり、モアレの視認性の向上が十分でないという問題があった。
また、特許文献2では、透明導電膜のメッシュパターンの各メッシュの重心スペクトルに関し、人間の視覚の応答特性が急激に低下する、所定の空間周波数よりも高い中〜高空間周波数帯域における平均強度を、人間の視覚の応答特性の高い低空間周波数帯域における平均強度より高くすることで、人間にとって視覚的に感じられるノイズ感を減少させているが、透明導電膜のメッシュパターン自体のノイズ感の減少を図るに過ぎず、ディスプレイのBMパターンと透明導電膜のメッシュパターンとの間に生じるのモアレを抑制し、モアレの視認性を向上させることにはつながらないという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、モアレの発生を抑止でき、視認性を大幅に向上させることができる導電性フイルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法を提供することを目的とする。
本発明は、特に、配線を有する透明導電性フイルムをタッチパネル用電極として用いる場合、表示装置の表示ユニットのブラックマトリクスに導電性フイルムを重畳して視認する際に大きな画質障害となるモアレの発生を抑止でき、タッチパネル上の表示の視認性を大幅に向上させることができる導電性フイルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る導電性フイルムは、表示装置の表示ユニット上に設置される導電性フイルムであって、透明基体と、透明基体の少なくとも一方の面に形成され、複数の金属細線からなる導電部と、を有し、導電部は、複数の金属細線によりメッシュ状に形成された、複数の開口部を配列した配線パターンを有し、配線パターンは、表示ユニットの画素配列パターンに重畳されており、配線パターンは、配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度と、画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度とからそれぞれ算出されるモアレの周波数情報及び強度情報に人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの周波数及び強度に対し、モアレの周波数が視覚応答特性に応じて定まる所定の周波数範囲に入るモアレの強度の和が所定値以下であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の第2の態様に係る表示装置は、表示ユニットと、この表示ユニットの上に設置される、上記第1の態様に係る導電性フイルムとを備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の第3の態様に係る導電性フイルムの配線パターンの決定方法は、表示装置の表示ユニット上に設置され、複数の金属細線によりメッシュ状に形成された、複数の開口部を配列した配線パターンを有する導電性フイルムの配線パターンの決定方法であって、配線パターンの透過率画像データと、配線パターンが重畳される、表示ユニットの画素配列パターンの透過率画像データとを取得し、配線パターンの透過率画像データ及び画素配列パターンの透過率画像データに対して2次元フーリエ変換を行い、配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度と、画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度とを算出し、こうして算出された配線パターンのピーク周波数及びピーク強度と画素配列パターンのピーク周波数及びピーク強度とからそれぞれモアレの周波数情報及び強度情報を算出し、得られたモアレの周波数情報及び強度情報に人間の視覚応答特性を作用させてモアレの周波数及び強度を算出し、得られたモアレの周波数及び強度に対し、モアレの周波数が視覚応答特性に応じて定まる所定の周波数範囲に入るモアレの強度の和と所定値とを比較し、モアレの強度の和が所定値以下であるとき、配線パターンを導電性フィルムの配線パターンとして設定し、モアレの強度の和が所定値超であるとき、配線パターンの透過率画像データを新たな配線パターンの透過率画像データに変更して、ピーク周波数及びピーク強度の算出、モアレの周波数情報及び強度情報の算出、モアレの周波数及び強度の算出、及びモアレの強度の和と所定値との比較の各ステップをモアレの強度の和が所定値以下になるまで繰り返すことを特徴とする。
上記第1の態様、第2の態様及び第3の態様において、所定の周波数範囲は、モアレの周波数が3サイクル/mm以下であり、モアレの周波数が3サイクル/mm以下の配線パターンに対して最適化のための序列を付け、かつモアレの周波数が1.8サイクル/mm以下においてモアレの強度が常用対数で−5以上の配線パターン及びモアレの周波数が1.8サイクル/mm超、3サイクル/mm以下においてモアレの強度が常用対数で−3.7以上の配線パターンを、最適化のための序列に加えない条件の下で、最適化のための序列に加えられた配線パターンのモアレの強度の和が常用対数で0以下であることが好ましい。
また、モアレの周波数情報は、配線パターンのピーク周波数と画素配列パターンのピーク周波数との差分で与えられ、モアレの強度情報は、配線パターンのピーク強度と画素配列パターンのピーク強度との積で与えられることが好ましい。
また、モアレの周波数及び強度は、モアレの周波数情報及び強度情報に、視覚応答特性として視覚伝達関数を畳み込み積分を行うことによって求められることが好ましく、また、視覚伝達関数は、Dooly−Shaw関数を基本として低周波成分の感度の減衰を無くした関数であることが好ましい。
また、配線パターンの複数のスペクトルピークのピーク強度は、配線パターンの複数のスペクトルピークのピーク位置周辺の複数画素内の強度の平均値であり、画素配列パターンの複数のスペクトルピークのピーク強度は、画素配列パターンの複数のスペクトルピークのピーク位置周辺の複数画素内の強度の平均値であることが好ましく、また、配線パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク強度は、配線パターンの透過率画像データで規格化されたものであり、画素配列パターンの複数のスペクトルピークのピーク強度は、画素配列パターンの透過率画像データで規格化されたものであることが好ましい。
また、画素配列パターンは、ブラックマトリックスパターンであることが好ましい。
また、モアレの周波数情報として、配線パターンのピーク周波数と画素配列パターンのピーク周波数とのピーク周波数同士の差分を求め、モアレの強度情報として、配線パターンのピーク強度と画素配列パターンのピーク強度との2組のベクトル強度の積を求めるのが好ましい。
以上説明したように、本発明によれば、モアレの発生を抑止でき、視認性を大幅に向上させることができる。
即ち、本発明においては、表示装置の画素配列パターン及び導電性フィルムの配線パターンの周波数解析により得られるモアレ周波数/強度からモアレの周波数/強度を算出し、算出したモアレの強度・周波数を視認性に優れるように数値限定しているので、モアレの発生による画質障害を無くし、優れた視認性を得ることができる。
特に、本発明によれば、導電性フイルムをタッチパネル用電極として用いる場合、表示装置の表示ユニットのブラックマトリクスに導電性フイルムを重畳して視認する際の大きな画質障害となるモアレを抑止でき、タッチパネル上の表示の視認性を大幅に向上させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る導電性フイルムの一例を模式的に示す平面図である。 図1に示す導電性フイルムの模式的部分断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る導電性フイルムの一例の模式的部分断面図である。 本発明に係る導電性フイルムが適用される表示ユニットの一部の画素配列パターンの一例を表す概略説明図である。 図3に示す導電性フイルムを組み込んだ表示装置の一実施例の概略断面図である。 本発明に係る導電性フイルムの配線パターンの決定方法の一例を示すフローチャートである。 (A)は、本発明に係る導電性フイルムが適用される表示ユニットの画素配列パターンの一例を表す概略説明図であり、(B)は、(A)の画素配列パターンに重畳される導電性フイルムの配線パターンの一例を表す概略説明図であり、(C)は、(A)の画素配列パターンの部分拡大図である。 図6に示す配線パターンの決定方法の透過画像データの作成において行われる折返処理の一例を表す概略説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ図7(A)に示す画素配列パターン及び図7(B)に示す配線パターンの各透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの強度特性を示す図である。 図7(A)示す表示ユニットの画素配列パターンの周波数ピーク位置を示すグラフである (A)及び(B)は、それぞれ2次元フーリエスペクトルの強度特性の一例を曲線で表すグラフ及び棒で表す棒グラフである。 図7(A)に示す画素配列パターンと図7(B)に示す配線パターンとの干渉によって発生するモアレ周波数情報及びモアレの強度情報を模式的に表わす概略説明図である。 人間の標準視覚応答特性の一例を表すグラフである。
以下に、本発明に係る導電性フイルム及び導電性フイルムのパターンの決定方法を添付の図面に示す好適な実施形態を参照して詳細に説明する。
以下では、本発明に係る導電性フイルムについて、タッチパネル用の導電性フイルムを代表例として説明するが、本発明は、これに限定されず、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)やプラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)や有機ELディスプレイ(OELD:Organic ElectroLuminescence Display)や無機ELディスプレイ等の表示装置の表示ユニット上に設置される導電性フイルムであれば、どのようなものでも良く、例えば、電磁波シールド用の導電性フイルム等であっても良いのはもちろんである。
図1及び図2は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る導電性フイルムの一例を模式的に示す平面図及びその模式的部分断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の導電性フイルム10は、表示装置の表示ユニット上に設置されるもので、表示ユニットのブラックマトリックス(BM:Black Matrix)に対してモアレの発生の抑止の点で優れた配線パターン、特に、BMパターンに重畳した際にBMパターンに対してモアレの視認性の点で最適化された配線パターンを持つ導電性フィルムであり、透明基体12と、透明基体1の一方の面(図2中上側の面)に形成され、複数の金属製の細線(以下、金属細線という)14からなる導電部16と、導電部16の略全面に、金属細線14を被覆するように、接着層18を介して接着された保護層20とを有する。
透明基体12は、絶縁性を有し、かつ透光性が高い材料らなり、例えば、樹脂、ガラス、シリコン等の材料を挙げることができる。樹脂としては、例えば、PET(Polyethylene Terephthalate)、PMMA(Polymethyl methacrylate)、PP(polypropylene)、PS(polystyrene)等が挙げられる。
導電部16は、金属細線14と、隣接する金属細線14間の開口部22によるメッシュ形状の配線パターン24とを有する。金属細線14は、導電性の高い金属製の細線であれば特に制限的ではなく、例えば、金(Au)、銀(Ag)又は銅(Cu)の線材等からなるものを挙げることができる。金属細線14の線幅は、視認性の点からは細い方が好ましいが、例えば、30μm以下であれば良い。なお、タッチパネル用途では、金属細線14の線幅は0.1μm以上15μm以下が好ましく、1μm以上9μm以下がより好ましく、2μm以上7μm以下がさらに好ましい。
導電部16は、詳細には、複数の金属細線14をメッシュ状配列した配線パターン24を有する。図示例においては、開口部22のメッシュ形状は菱形であるが、本発明はこれに限定されず、後述する所定のBMパターンに対してモアレ視認性が最適化された配線パターン24を構成できれば、少なくとも3辺を有する多角形状であれば如何なるものでも良く、また、同一メッシュ形状であっても、異なるメッシュ形状であっても良く、例えば、正三角形、二等辺三角形等の三角形や、正方形、長方形等の四角形(矩形)や、五角形や、六角形等の、同一又は異なる多角形等を挙げることができる。即ち、所定のBMパターンに対してモアレ視認性が最適化された配線パターンであれば、規則性のある開口部22の配列によって構成される配線パターンでも、異なる形状の開口部22の配列によってランダム化された配線パターンでも良い。
接着層18の材料として、ウェットラミネート接着剤、ドライラミネート接着剤、又はホットメルト接着剤等が挙げられる。
保護層20は、透明基体12と同様に、樹脂、ガラス、シリコンを含む透光性が高い材料からなる。保護層20の屈折率n1は、透明基体12の屈折率n0に等しいか、これに近い値であるのが好ましい。この場合、保護層20に対する透明基体12の相対屈折率nr1は1に近い値となる。
ここで、本明細書における屈折率は、波長589.3nm(ナトリウムのD線)の光における屈折率を意味し、例えば樹脂では、国際標準規格であるISO 14782:1999(JIS K 7105に対応)で定義される。また、保護層20に対する透明基体12の相対屈折率nr1は、nr1=(n1/n0)で定義される。ここで、相対屈折率nr1は、0.86以上1.15以下の範囲にあればよく、より好ましくは、0.91以上1.08以下である。
相対屈折率nr1の範囲をこの範囲に限定して、透明基体12と保護層20との部材間の光の透過率を制御することにより、モアレの視認性をより向上させ、改善することができる。
上述した第1の実施形態の導電性フイルム10は、透明基体12の一方の面のみに導電部16を有するものであるが、本発明は、これに限定されず、透明基体12の両面に導電部を有するものであっても良い。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る導電性フイルムの一例を示す模式的部分断面図である。なお、図3に示す本第2の実施形態の導電性フイルムの平面図は、図1に示す本第1の実施形態の導電性フイルムの平面図と同様であるのでここでは省略する。
同図に示すように、本第2の実施形態の導電性フイルム11は、透明基体12の一方(図3の上側)の面に形成された第1導電部16a及びダミー電極部26と、透明基体12の他方(図3の下側)の面に形成された第2導電部16bと、第1導電部16a及び第1ダミー電極部26aの略全面に第1接着層18aを介して接着された第1保護層20aと、第2導電部16bの略全面に第2接着層18bを介して接着された第2保護層20bとを有する。
導電性フイルム11においては、第1導電部16a及びダミー電極部26は、それぞれ複数の金属細線14からなり、共に、透明基体12の一方(図3の上側)の面に形成され、第2導電部16bは、複数の金属細線14からなり、透明基体12の他方(図3の下側)の面に形成されている。ここで、ダミー電極部26は、第1導電部16aと同様に、透明基体12の一方(図3の上側)の面に形成されるが、図示例のように、他方(図3の下側)の面に形成された第2導電部16bの複数の金属細線14に対応する位置に同様に配列された複数の金属細線14からなる。
ダミー電極部26は、第1導電部16aと所定間隔だけ離間して配置されており、第1導電部16aと電気的に絶縁された状態下にある。
本実施形態の導電性フィルム11においては、透明基体12の一方(図3の上側)の面にも、透明基体12の他方(図3の下側)の面に形成されている第2導電部16bの複数の金属細線14に対応する複数の金属細線14からなるダミー電極部26を形成しているので、透明基体12の一方(図3の上側)の面での金属細線による散乱を制御することができ、電極視認性を改善することができる。
ここで、第1導電部16a及びダミー電極部26は、金属細線14と開口部22によるメッシュ状の配線パターン24とを有する。また、第2導電部16bは、第1導電部16aと同様に、金属細線14と開口部22によるメッシュ状の配線パターン24を有する。上述したように、透明基体12は絶縁性材料からなり、第2導電部16bは、第1導電部16a及びダミー電極部26と電気的に絶縁された状態下にある。
なお、第1、第2導電部16a、16b及びダミー電極部26は、それぞれ図2に示す導電性フィルム10の導電部16と同様の材料で同様に形成することができる。
第1保護層20aは、第1導電部16a及びダミー電極部26のそれぞれの金属細線14を被覆するように、第1接着層18aによって第1導電部16a及びダミー電極部26の略全面に接着されている。
また、第2保護層20bは、第2導電部16bの金属細線14を被覆するように、第2接着層18bによって第2導電部16bの略全面に接着されている。
ここで、第1接着層18a及び第2接着層18bは、それぞれ図2に示す導電性フィルム10の接着層18と同様の材料で同様に形成することができるが、第1接着層18aの材質と第2接着層18bの材質とは、同一であってもよいし、異なってもよい。
また、第1保護層20a及び第2保護層20bは、それぞれ図2に示す導電性フィルム10の保護層20と同様の材料で同様に形成することができるが、第1保護層20aの材質と第2保護層20bの材質とは、同一であってもよいし、異なってもよい。
第1保護層20aの屈折率n2及び第2保護層20bの屈折率n3は、いずれも、上記第1の実施形態の導電フィルム10の保護層20と同様に、透明基体12の屈折率n0に等しいか、これに近い値である。この場合、第1保護層20aに対する透明基体12の相対屈折率nr2及び第2保護層20bに対する透明基体12の相対屈折率nr3は、共に1に近い値である。ここで、屈折率及び相対屈折率の定義は、上記第1の実施形態における定義通りである。したがって、第1保護層20aに対する透明基体12の相対屈折率nr2は、nr2=(n2/n0)で定義され、第1保護層20に対する透明基体12の相対屈折率nr3は、nr2=(n3/n0)で定義される。
ここで、相対屈折率nr2及び相対屈折率nr3は、上述した相対屈折率nr1と同様に、0.86以上1.15以下の範囲にあればよく、より好ましくは、0.91以上1.08以下である。
なお、相対屈折率nr2、及び相対屈折率nr3の範囲をこの範囲に限定することにより、相対屈折率nr1の範囲の限定と同様に、モアレの視認性をより向上させることができる。
上述した本発明の第1の実施形態の導電性フイルム10及び第2の実施形態の導電性フイルム11は、例えば、図4に一部を模式的に示す表示ユニット30(表示部)のタッチパネルに適用されるが、表示ユニット30の画素配列パターン、即ちブラックマトリックス(以下、BMともいう)パターンに対してモアレ視認性の点で最適化された配線パターンを持つものである。なお、本発明では、BM(画素配列)パターンに対してモアレ視認性の点で最適化された配線パターンとは、所定のBMパターンに対してモアレが人間の視覚に知覚されない1又は2以上の1群の配線パターンを言う。なお、本発明では、最適化された2以上の1群の配線パターンにおいても、最も知覚されない配線パターンから知覚されにくい配線パターンまで序列を付けることができ、最もモアレが知覚されない1つの配線パターンを決定することもできる。
なお、所定のBMパターンに対する配線パターンのモアレ視認性の最適化については、後述する。
本発明の導電性フィルムは、基本的に以上のように構成される。
図4は、本発明の導電性フィルムが適用される表示ユニットの一部の画素配列パターンの一例を模式的に表す概略説明図である。
図4にその一部を示すように、表示ユニット30には、複数の画素32がマトリクス状に配列されて所定の画素配列パターンが構成されている。1つの画素32は、3つの副画素(赤色副画素32r、緑色副画素32g及び青色副画素32b)が水平方向に配列されて構成されている。1つの副画素は垂直方向に縦長とされた長方形状とされている。画素32の水平方向の配列ピッチ(水平画素ピッチPh)と画素32の垂直方向の配列ピッチ(垂直画素ピッチPv)は略同じとされている。つまり、1つの画素32とこの1つの画素32を囲むブラックマトリクス(BM)34(パターン材)にて構成される形状(網掛けにて示す領域36を参照)は正方形となっている。また、1つの画素32のアスペクト比は1ではなく、水平方向(横)の長さ>垂直方向(縦)の長さとなっている。
図4から明らかなように、複数の画素32の各々の副画素32r、32g及び32bによって構成される画素配列パターンは、これらの副画素32r、32g及び32bをそれぞれ囲むBM34のBMパターン38によって規定され、表示ユニット30と導電性フイルム10又は11とを重畳した時に発生するモアレは、表示ユニット30のBM34のBMパターン38と導電性フイルム10又は11の配線パターン24との干渉によって発生するので、厳密には、BMパターン38は、画素配列パターンの反転パターンであるが、ここでは、同様のパターンを表すものとして扱う。
上記したBM34によって構成されるBMパターン38を有する表示ユニット30の表示パネル上に、例えば、導電性フイルム10又は11を配置する場合、導電性フイルム11の配線パターン24は、BM(画素配列)パターン38に対してモアレ視認性の点で最適化されているので、画素32の配列周期と、導電性フイルム10又は11の金属細線14の配線配列との間における空間周波数の干渉が殆どなく、モアレの発生が抑制されることになる。
なお、図4に示す表示ユニット30は、液晶パネル、プラズマパネル、有機ELパネル、無機ELパネル等の表示パネルで構成されてもよい。
次に、本発明の導電性フイルムを組み込んだ表示装置について、図5を参照しながら説明する。図5では、表示装置40として、本発明の第2の実施の形態に係る導電性フイルム11を組み込んだ投影型静電容量方式のタッチパネルを代表例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定さないことは言うまでもない。
図4に示すように、表示装置40は、カラー画像及び/又はモノクロ画像を表示可能な表示ユニット30(図3参照)と、入力面42(矢印Z1方向側)からの接触位置を検出するタッチパネル44と、表示ユニット30及びタッチパネル44を収容する筐体46とを有する。筐体46の一面(矢印Z1方向側)に設けられた大きな開口部を介して、ユーザは、タッチパネル44にアクセス可能である。
タッチパネル44は、上記した導電性フイルム11(図1及び図3参照)の他、導電性フイルム11の一面(矢印Z1方向側)に積層されたカバー部材48と、ケーブル50を介して導電性フイルム11に電気的に接続されたフレキシブル基板52と、フレキシブル基板52上に配置された検出制御部54とを備える。
表示ユニット30の一面(矢印Z1方向側)には、接着層56を介して、導電性フイルム11が接着されている。導電性フイルム11は、他方の主面側(第2導電部16b側)を表示ユニット30に対向させて、表示画面上に配置されている。
カバー部材48は、導電性フイルム11の一面を被覆することで、入力面42としての機能を発揮する。また、接触体58(例えば、指やスタイラスペン)による直接的な接触を防止することで、擦り傷の発生や、塵埃の付着等を抑止可能であり、導電性フイルム11の導電性を安定させることができる。
カバー部材48の材質は、例えば、ガラス、樹脂フイルムであってもよい。カバー部材48の一面(矢印Z2方向側)を酸化珪素等でコートした状態で、導電性フイルム11の一面(矢印Z1方向側)に密着させてもよい。また、擦れ等による損傷を防止するため、導電性フイルム11及びカバー部材48を貼り合わせて構成してもよい。
フレキシブル基板52は、可撓性を備える電子基板である。本図示例では、筐体46の側面内壁に固定されているが、配設位置は種々変更してもよい。検出制御部54は、導体である接触体58を入力面42に接触する(又は近づける)際、接触体58と導電性フイルム11との間での静電容量の変化を捉えて、その接触位置(又は近接位置)を検出する電子回路を構成する。
本発明の導電性フィルムが適用される表示装置は、基本的に以上のように構成される。
次に、本発明において、表示装置の所定のBMパターンに対する導電性フイルムの配線パターンのモアレ視認性の評価及び最適化の手順について説明する。即ち、本発明の導電性フイルムにおいて、表示装置の所定のBMパターンに対してモアレが人間の視覚に知覚されないように最適化された配線パターンを決定する手順について説明する。
図6は、本発明の導電性フイルムの配線パターンの決定方法の一例を示すフローチャートである。
本発明の導電性フイルムの配線パターンの決定方法は、表示装置の表示ユニットのBM(画素配列)パターンと導電性フイルムの配線パターンとの高速フーリエ変換(FFT)を用いた周波数解析により得られるモアレ周波数・強度からモアレの周波数・強度を算出し、算出したモアレの強度・周波数を、視認されないモアレの周波数・強度を経験的に決定し、これらの条件を満たす配線パターンを、視認されないモアレの周波数・強度を経験的に決定し、これらの条件を満たす配線パターンを、モアレが視認されないように最適化された配線パターンとして決定するものである。この本発明法では、モアレの周波数/強度については一般的にFFTが利用されるが、利用方法によっては、対象物の周波数/強度が大きく変化するため、以下の手順を規定している。
本発明法においては、まず、手順1として、BMパターン及び配線パターンの透過率画像データの作成を行う。即ち、図6に示すように、ステップS10において、図5に示す表示装置40の表示ユニット30のBMパターン38(BM34)(図4参照)の透過率画像データと、導電性フィルム60の配線パターン62(金属細線14)(図7(B)参照)の透過率画像データとを作成して、取得する。なお、予め、BMパターン38の透過率画像データと、配線パターン62の透過率画像データとが準備、若しくは蓄えられている場合には、準備、若しくは蓄えられた中から取得するようにしても良い。
表示ユニット30のBMパターン38は、例えば、図7(A)及びその部分拡大図である図7(C)に示すように、1画素32当たり、RGBの3色の副画素32r、32g及び32bからなるパターンとすることができるが、単色を利用し、例えば、Gチャネルの副画素32gのみ利用するときは、R及びBチャネルの透過率画像データは0とするのが好ましい。本発明において、BM34の画像データ、即ちBMパターン38の透過率画像データとしては、図7(A)に示されるように、BM34の長方形の開口(副画素32r、32g及び32b)を持つものに限定されず、使用可能なBMパターンであればBM34の長方形の開口を持たないものでも良く、任意のBM開口を持つBMパターンを指定して用いても良い。例えば、単純な矩形状のものに限定されず、複雑なくの字に屈曲したものや鉤状のものであっても良い。
一方、導電性フィルム60の配線パターン62は、例えば、図7(B)に示すように、配線となる金属細線14が45°[deg]傾いた正方格子とすることができる。
なお、ここでは、BMパターン38及び配線パターン62の透過率画像データのサイズを規定し、例えば、4096(画素)×4096(画素)とした。また、後述する手順2のFFT処理時の周期のアーティファクトを防ぐ、若しくは低減するため、BMパターン38及び配線パターン62の各画像は、図8に示すように、全方向(8方向)に折り返し(flip)処理を行うのが好ましい。折り返し処理を行った後の新しい画像サイズは、図8中の点線で囲まれた4画像分の領域内の画像(一辺8192(画素)=4096(画素)×2)とするのが好ましい。
次に、手順2として、手順1で作成した透過率画像データに対して、2次元高速フーリエ変換(2DFFT(基底2))を行う。即ち、図6に示すように、ステップS12において、ステップS10で作成したBMパターン38及び配線パターン62の各透過率画像データに対して2DFFT(基底2)処理を行い、BMパターン38及び配線パターン62の各透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度を算出する。ここでは、ピーク強度は、絶対値として取り扱う。
ここで、図9(A)及び(B)は、それぞれBMパターン38及び配線パターン62の各透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの強度特性を示す図である。
なお、図9(A)及び(B)において、白い部分は強度が高く、スペクトルピークを示しているので、図9(A)及び(B)に示す結果から、BMパターン38及び配線パターン62のそれぞれについて、各スペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度を算出する。即ち、図9(A)及び(B)にそれぞれ示すBMパターン38及び配線パターン62の2次元フーリエスペクトルの強度特性におけるスペクトルピークの周波数座標上の位置、即ちピーク位置がピーク周波数を表し、そのピーク位置における2次元フーリエスペクトルの強度がピーク強度となる。
ここでは、BMパターン38及び配線パターン62の各スペクトルピークのピークの周波数及び強度は、以下のようにして算出して取得する。
まず、ピーク周波数の取得において、ピークの算出には、BMパターン38及び配線パターン62の基本周波数から周波数ピークを求める。これは、2DFFT処理を行う透過率画像データは離散値であるため、ピーク周波数が、画像サイズの逆数に依存してしまうからである。周波数ピーク位置は、図10に示すように、独立した2次元基本周波数ベクトル成分aバー及びbバーを元に組み合わせて表すことができる。したがって、当然ながら、得られるピーク位置は格子状となる。なお、図10は、BMパターン38の場合の周波数ピーク位置を示すグラフであるが、配線パターン62も、同様にして求めることができる。
一方、ピーク強度の取得においては、上記のピーク周波数の取得においてピーク位置が求まるため、ピーク位置が持つ2次元フーリエスペクトルの強度(絶対値)を取得する。その際、デジタルデータをFFT処理しているので、ピーク位置が複数の画素(ピクセル)にまたがるケースがある。例えば、2次元フーリエスペクトルの強度(Sp)特性が、図11(A)に示す曲線(アナログ値)で表される時、デジタル処理された同じ2次元フーリエスペクトルの強度特性は、図11(B)に示す棒グラフ(デジタル値)で表されるが、図11(A)に示される2次元フーリエスペクトルの強度のピークPは、対応する図11(B)では、2つの画素にまたがることになる。したがって、ピーク位置に存在する強度を取得する際には、ピーク位置周辺の複数の画素を含む領域内内の複数の画素のスペクトル強度が上位から複数点、例えば、5×5画素の領域内の画素のスペクトル強度が上位から5点の平均値をピーク強度(絶対値)とするのが好ましい。
ここで、得られたピーク強度は、画像サイズで規格化するのが好ましい。上述した例では、8192×8192で規格化しておくのが好ましい(パーセバルの定理)。
次に、手順3として、モアレの周波数情報及び強度情報の算出を行う。即ち、図6に示すように、ステップS14において、ステップS12で算出したBMパターン38及び配線パターン62の両2次元フーリエスペクトルのピーク周波数及びピーク強度からそれぞれモアレの周波数情報及び強度情報を算出する。なお、ここでも、ピーク強度及びモアレ強度情報は、絶対値として取り扱う。
実空間においては、モアレは、本来、配線パターン62とBMパターン38との透過率画像データの掛け算によって起こるため、周波数空間においては、両者の畳み込み積分(コンボリューション)を行うことになる。しかしながら、ステップS12において、BMパターン38及び配線パターン62の両2次元フーリエスペクトルのピーク周波数及びピーク強度が算出されているので、両者のそれぞれの周波数ピーク同士の差分(差の絶対値)を求め、求められた差分をモアレの周波数情報とし、両者の組み合わせた2組のベクトル強度の積を求め、求められた積をモアレの強度情報(絶対値)とすることができる。
ここで、図9(A)及び(B)にそれぞれ示すBMパターン38及び配線パターン62の両者の2次元フーリエスペクトルの強度特性のそれぞれの周波数ピーク同士の差分は、両者の2次元フーリエスペクトルの強度特性を重ね合わせて得られる強度特性において、両者のそれぞれの周波数ピークの周波数座標上のピーク位置間の相対距離に相当する。
なお、BMパターン38及び配線パターン62の両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークは、それぞれ複数存在するので、その相対距離の値である周波数ピーク同士の差分、即ちモアレの周波数情報も複数求められることになる。したがって、両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークが多数存在すると、求めるモアレの周波数情報も多数となり、計算処理に時間がかかることになる。このような場合は、予め両第2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークにおいて、それぞれピーク強度が強いもののみを選定しておいてもよい。その場合は、選定されたピーク同士の差分のみを求めることになるので、計算時間を短縮することができる。
こうして求められたモアレ周波数情報及びモアレの強度情報を、図12に示す。図12は、図7(A)に示す画素配列パターンと図7(B)に示す配線パターンとの干渉によって発生するモアレの周波数情報及びモアレの強度情報を模式的に表わす概略説明図であり、図9(A)及び(B)に示す2次元フーリエスペクトルの強度特性の畳み込み積分の結果ということもできる。
図12においては、モアレの周波数情報は、縦横軸の位置によって表され、モアレの強度情報は、グレー(無彩色)濃淡で表され、色が濃いほど小さく、色が薄い、即ち白いほど大きくなることを示している。
次に、手順4として、モアレの視認限界値の判定を行う。
具体的には、まず、図6に示すように、ステップS16において、ステップS14で得られたモアレの周波数情報及び強度情報(絶対値)に図13に示す人間の標準視覚応答特性を作用させて、即ち掛けてモアレの周波数及び強度(絶対値)を算出する。即ち、得られたモアレの周波数・強度情報に、図13に示す人間の標準視覚応答特性の一例を表す視覚伝達関数(VTF;Visual Transfer Function)を畳み込む。この視覚伝達関数は、ドゥーリー・ショー(Dooley Shaw)関数を基本とし、低周波成分の感度の減衰を無くすようにするものである。
本実施形態においては、人間の標準視覚応答特性として、明視状態下、観察距離300mmでのドゥーリー・ショー関数を用いている。ドゥーリー・ショー関数は、視覚伝達関数(VTF)の一種であり、人間の標準視覚応答特性を模した代表的な関数である。具体的には、輝度のコントラスト比特性の2乗値に相当する。なお、グラフの横軸は空間周波数(単位:cycle/mm)であり、縦軸はVTFの値(単位は無次元)である。
観察距離を300mmとすると、0〜1.0cycle/mmの範囲ではVTFの値は一定(1に等しい)であり、空間周波数が高くなるにつれて次第にVTFの値が減少する傾向がある。すなわち、この関数は、中〜高空間周波数帯域を遮断するローパスフィルタとして機能する。
なお、実際の人間の視覚応答特性は、0cycle/mm近傍で1より小さい値になっており、いわゆるバンドパスフィルタの特性を有する。しかしながら、本実施形態において、図13に例示するように、極めて低い空間周波数帯域であってもVTFの値を1にすることで、低周波成分の感度の減衰を無くすようにしている。これにより、配線パターン62の繰り返し配置に起因する周期性を抑制する効果が得られる。
次に、図6に示すように、ステップS18において、ステップS16で得られたモアレの周波数及び強度(絶対値)に対し、このモアレの周波数が標準視覚応答特性に応じて定まる所定の周波数範囲に入るモアレの強度(絶対値)の和を求める。即ち、VTFを畳み込んだ後積分し、モアレ周波数・強度に対して、最適化のための序列を付ける。なお、ここで、視覚感度に合せるため、VTFを畳み込み積分した(ステップS18)後に濃度に変換し、強度に常用対数を用いる。さらに、効率的にモアレ視認性の序列を付けるため、経験的に次のような条件を設ける。即ち、この際のモアレの強度は、濃度に変換したものを用いる。
序列を付ける対象となるパターンは、
1.モアレの空間周波数が3cycle/mm以内のデータのみを用いて序列を付ける。
2.空間周波数1.8cycle/mm以下において、モアレの強度が−5以上のパターンは序列に加えない。
3.空間周波数1.8cycle/mm〜3cycle/mmにおいて、モアレの強度が−3.7以上のパターンは序列に加えない。
これらの条件下において、モアレの強度の和が小さければ小さいほどよく、モアレの強度の和が常用対数で0以下(真数で1以下)の配線パターン62を本発明の最適化された配線パターン24として設定する。もちろん、複数の最適化された配線パターン24が得られた場合には、モアレの強度の和が小さいものが最良の配線パターン24となり、複数の最適化された配線パターン24には序列が付けられることになる。
なお、多数の配線パターン62について、シミュレーションサンプル及び実サンプルでモアレの強度の和を求め、3名の研究員が配線パターン62とモアレの強度の和とを評価したところ、モアレの強度の和が常用対数で−4以下(真数で10−4以下)では、官能評価でもモアレは全く視認されず優(++)であり、その強度の和が常用対数で−4超−2.5以下(真数で10−4超10−2.5以下)では、官能評価でモアレはほぼ視認されず良(+)であり、その強度の和が常用対数で−2.5超0以下(真数で10−2.5超1以下)では、官能評価でモアレはわずかに視認されるが気にならない程度で可(+−)であるが、その強度の和が、常用対数で0超(真数で1超)では、官能評価でモアレが視認されて不良(使用不可)であった。
したがって、本発明では、モアレの強度の和を、常用対数で0以下(真数で1以下)に限定する。
次に、図6に示すように、ステップS20において、ステップS18で求めたモアレの強度の和を所定値と比較し、モアレの強度の和が、所定値、例えば−40以上であるか否かを判定する。
その結果、モアレの強度の和が、所定値未満である場合には、ステップS22に移り、配線パターン62の透過率画像データを新たな配線パターンの透過率画像データに更新して、ステップS12に戻る。
ここで、更新される新たな配線パターンは、予め準備されたものであっても、新たに作成されたものであっても良い。なお、新たに作成され場合には、配線パターンの透過率画像データの回転角度、ピッチ、パターン幅のいずれか1つ以上を変化させても良いし、配線パターンの開口部の形状やサイズを変更するようにしても良い。更には、これらにランダム性を持たせても良い。
この後、ステップ12のピーク周波数及びピーク強度の算出、ステップ14のモアレの周波数情報及び強度情報の算出、ステップ16のモアレの周波数及び強度の算出、及びステップ18のモアレの強度の和の算出、ステップ20のモアレの強度の和と所定値との比較、及びステップ22の配線パターンの透過率画像データの更新の各ステップをモアレの強度の和が所定値以上になるまで繰り返す。
一方、モアレの強度の和が、所定値以上である場合には、ステップS24に移り、配線パターン62を最適化配線パターンとして決定し、本発明の導電性フィルム10又は11の配線パターン24として設定する。
こうして、本発明の導電性フイルムの配線パターンの決定方法は終了し、表示装置の表示ユニットのBMパターンに重畳してもモアレの発生が抑止され、モアレの視認性に優れた、最適化された配線パターンを持つ本発明の導電性フィルムを作製することができる。
以上に、本発明に係る導電性フイルム、それを備える表示装置及び導電性フイルムのパターンの決定方法について種々の実施形態及び実施例を挙げて説明したが、本発明は、上述の実施形態及び実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しないかぎり、種々の改良や設計の変更を行っても良いことはもちろんである。
10、11、60 導電性フイルム
12 透明
14 金属製の細線(金属細線)
16、16a、16b 導電部
18、18a、18b 接着層
20、20a、20b 保護層
22 開口部
24、62 配線パターン
26 ダミー電極部
30 表示ユニット
32、32r、32g、32b 画素
34 ブラックマトリクス(BM)
38 BMパターン
40 表示装置
44 タッチパネル

Claims (12)

  1. 表示装置の表示ユニット上に設置される導電性フイルムであって、
    透明基体と、
    該透明基体の少なくとも一方の面に形成され、複数の金属細線からなる導電部と、
    を有し、
    前記導電部は、前記複数の金属細線によりメッシュ状に形成された、複数の開口部を配列した配線パターンを有し、
    前記配線パターンは、前記表示ユニットの画素配列パターンに重畳されており、
    前記配線パターンは、前記配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度と、前記画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度とからそれぞれ算出されるモアレの周波数情報及び強度情報に人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの周波数及び強度に対し、該モアレの周波数が前記視覚応答特性に応じて定まる所定の周波数範囲に入る前記モアレの強度の和が所定値以下であることを特徴とする導電性フイルム。
  2. 前記所定の周波数範囲は、前記モアレの周波数が3サイクル/mm以下であり、
    前記モアレの周波数が3サイクル/mm以下の前記配線パターンに対して最適化のための序列を付け、かつ前記モアレの周波数が1.8サイクル/mm以下において前記モアレの強度が常用対数で−5以上の前記配線パターン及び前記モアレの周波数が1.8サイクル/mm超、3サイクル/mm以下において前記モアレの強度が常用対数で−3.7以上の前記配線パターンを、前記最適化のための序列に加えない条件の下で、前記最適化のための序列に加えられた前記配線パターンの前記モアレの強度の和が常用対数で0以下である請求項1記載の導電性フイルム。
  3. 前記モアレの周波数情報は、前記配線パターンの前記ピーク周波数と前記画素配列パターンの前記ピーク周波数との差分で与えられ、前記モアレの強度情報は、前記配線パターンの前記ピーク強度と前記画素配列パターンの前記ピーク強度との積で与えられる請求項1又は2記載の導電性フイルム。
  4. 前記モアレの周波数及び強度は、前記モアレの周波数情報及び強度情報に、前記視覚応答特性として視覚伝達関数を畳み込み積分を行うことによって求められる請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フイルム。
  5. 前記視覚伝達関数は、Dooly−Shaw関数を基本として低周波成分の感度の減衰を無くした関数である請求項4に記載の導電性フイルム。
  6. 前記配線パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク強度は、前記配線パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク位置周辺の複数画素内の強度の平均値であり、前記画素配列パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク強度は、前記画素配列パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク位置周辺の複数画素内の強度の平均値である請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フイルム。
  7. 前記配線パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク強度は、前記配線パターンの前記透過率画像データで規格化されたものであり、前記画素配列パターンの前記複数のスペクトルピークのピーク強度は、前記画素配列パターンの前記透過率画像データで規格化されたものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フイルム。
  8. 前記画素配列パターンは、前記ブラックマトリックスパターンである請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性フイルム。
  9. 表示ユニットと、
    この表示ユニットの上に設置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性フイルムとを備えることを特徴とする表示装置。
  10. 表示装置の表示ユニット上に設置され、複数の金属細線によりメッシュ状に形成された、複数の開口部を配列した配線パターンを有する導電性フイルムの配線パターンの決定方法であって、
    前記配線パターンの透過率画像データと、前記配線パターンが重畳される、前記表示ユニットの画素配列パターンの透過率画像データとを取得し、
    前記配線パターンの透過率画像データ及び前記画素配列パターンの透過率画像データに対して2次元フーリエ変換を行い、前記配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度と、前記画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエスペクトルの複数のスペクトルピークのピーク周波数及びピーク強度とを算出し、
    こうして算出された前記配線パターンの前記ピーク周波数及び前記ピーク強度と前記画素配列パターンの前記ピーク周波数及び前記ピーク強度とからそれぞれモアレの周波数情報及び強度情報を算出し、
    得られた前記モアレの周波数情報及び強度情報に人間の視覚応答特性を作用させてモアレの周波数及び強度を算出し、
    得られた前記モアレの周波数及び強度に対し、該モアレの周波数が前記視覚応答特性に応じて定まる所定の周波数範囲に入る前記モアレの強度の和と所定値とを比較し、
    前記モアレの強度の和が前記所定値以下であるとき、前記配線パターンを前記導電性フィルムの配線パターンとして設定し、前記モアレの強度の和が前記所定値超であるとき、前記配線パターンの透過率画像データを新たな配線パターンの透過率画像データに変更して、前記ピーク周波数及びピーク強度の算出、前記モアレの周波数情報及び強度情報の算出、前記モアレの周波数及び強度の算出、及び前記モアレの強度の和と所定値との比較の各ステップを前記モアレの強度の和が前記所定値以下になるまで繰り返すことを特徴とする導電性フイルムの配線パターンの決定方法。
  11. 前記所定の周波数範囲は、前記モアレの周波数が3サイクル/mm以下であり、
    前記モアレの周波数が3サイクル/mm以下の前記配線パターンに対して最適化のための序列を付け、かつ前記モアレの周波数が1.8サイクル/mm以下において前記モアレの強度が常用対数で−5以上の前記配線パターン及び前記モアレの周波数が1.8サイクル/mm超、3サイクル/mm以下において前記モアレの強度が常用対数で−3.7以上の前記配線パターンを、前記最適化のための序列に加えない条件の下で、前記最適化のための序列に加えられた前記配線パターンの前記モアレの強度の和が常用対数で0以下である請求項10に記載の導電性フイルムの配線パターンの決定方法。
  12. 前記モアレの周波数情報として、前記配線パターンの前記ピーク周波数と前記画素配列パターンの前記ピーク周波数とのピーク周波数同士の差分を求め、
    前記モアレの強度情報として、前記配線パターンの前記ピーク強度と前記画素配列パターンの前記ピーク強度との2組のベクトル強度の積を求める請求項10又は11に記載の導電性フイルムの配線パターンの決定方法。
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