JP6038294B2 - 導電性フィルム、それを備える表示装置及び導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法 - Google Patents
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Description
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の自動選定を可能にしている。
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。
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を考慮することにより、人間にとって視覚的に感じられる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、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、特に、パターン配線を有する透明導電性フィルムを3次元形状の状態で表示装置の表示ユニットの表示面に配置して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ィ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ィルム、それを備える表示装置及び導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法を提供することを目的とする。
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm 2 )であり、X 0 は、観察距離における表示ユニットの表示面の視野角(deg)であり、X 0 2 は、観察距離において表示面が作る立体角(sr)であり、所定範囲は、常用対数で−1.75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3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表示面上に、その少なくとも一部を所定の曲率で湾曲させた状態で設置される、上記第1又は2の態様に係る導電性フィルムとを備えることを特徴とする。
また、導電性フィルムは、使用状態における3次元形状に射影された射影配線パターンを平面形状に展開した平面状配線パターン持つ平面状導電性フィルムであることが好ましい。
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm 2 )であり、X 0 は、観察距離における表示ユニットの表示面の視野角(deg)であり、X 0 2 は、観察距離において表示面が作る立体角(sr)であり、所定範囲は、常用対数で−1.75以下であることが好ましい。
また、上記第1、第2、第3又は第4の態様において、射影配線パターンは、菱形パターン、又はランダムパターンであることが好ましい。
また、射影配線パターンの開口部の開口面積の平均を1.0とした時、射影配線パターンの開口面積のバラツキは、0.8〜1.2に入ることが好ましい。
また、モアレの周波数は、射影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、モアレの強度は、射影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、モアレの最高周波数は、表示ユニットの表示ピッチをp(μm)とする時、1000/(2p)で与えられることが好ましい。
また、上記第2又は第3の態様において、視覚伝達関数は、下記式(1)で与えられる視感度関数S(u)であることが好ましい。
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm2)であり、X0は、観察距離における表示ユニットの表示面の視野角(deg)であり、X0 2は、観察距離において表示面が作る立体角(sr)である。
また、モアレの評価指標は、1つのモアレの周波数に対して選択された最も悪い評価値を全てのモアレの周波数について合算した合算値であることが好ましい。
また、視覚応答特性を作用させるために選択されるモアレは、モアレの強度が−4以上の強度を持ち、最高周波数以下の周波数を持つモアレであることが好ましい。
また、ピーク強度は、ピーク位置周辺の複数画素内の強度の合算値であることが好ましい。
また、ピーク強度は、ピーク位置周辺の7×7画素内の上位5位までの強度の合算値であることが好ましい。
また、ピーク強度は、射影配線パターン及び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。
即ち、本発明の好ましい形態によれば、導電性フィルムの平面状態の配線パターンを使用状態の3次元形状に射影した状態の射影配線パターン及び表示装置の画素配列パターンの周波数解析により得られるピーク周波数/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、視認されないモアレ評価値算出に当たって、ディスプレイ等の表示装置の解像度が考慮されているので、解像度の異なる表示装置に対して、汎用的にモアレ視認性を改善することができる。また、本発明によれば、観察距離に依存した評価関数を設けているので、精度の高い評価指標でモアレ視認性を評価することができ、モアレの序列付けが可能であり、観察距離によらず、視認性を大幅に向上させることができる。
本発明は、特に、パターン配線を有する透明導電性フィルムを3次元形状の状態で、携帯電話等の表示装置の表示ユニットの表示面に配置して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ィ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。
以下では、本発明に係る導電性フィルムについて、3次元形状で使用されるタッチパネル用の導電性フィ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使用状態である3次元形状で設置される導電性フィルムであれば、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ィルム等であっても良いのはもちろんである。
図1(A)、(B)及び図2に示すように、本実施形態の導電性フィルム10は、透明基体12と、透明基体12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。
本発明の導電性フィルムは、平面状に展開した時の平面配線パターンを使用状態の3次元形状に射影した時の射影配線パターンが、少なくとも1視点においてBMパターンとの干渉によって生じるモアレの評価指標がモアレが視認されない所定範囲に入るものであるが、モアレの評価指標、モアレが視認されない所定範囲、及びモアレの視認性の最適化については、後述する。
このような図5に示す視点bから観察する場合に用いられる導電性フィルム10の平面状態の平面配線パターン23a及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターン24aをそれぞれ図6(A)及び(B)に示す。ここで、図6(B)に示す射影配線パターン24aは、図1(B)に示す射影配線パターン24と同様なメッシュパターンとして観察されるものであれば良いが、両者が同一のメッシュパターンであったとしても、図6(A)に示す平面配線パターン23aは、図1(A)に示す平面配線パターン23とは異なるメッシュパターンとなる。
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。
また、射影配線パターン24には、後述するように、断線(ブレーク)が入っていてもよい。
なお、図7(A)に示す平面ランダム配線パターン23bが図3に示す3次元形状に射影され、視点aから観察すると、図7(B)に示す射影ランダム配線パターン24bとなる。
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。
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。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る導電性フィルムの一例を示す模式的部分断面図である。なお、図8に示す本第2の実施形態の導電性フィルムの平面図は、図1に示す本第1の実施形態の導電性フィルムの平面図と同様であるのでここでは省略する。
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8の上側)の面にも、透明基体12の他方(図8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8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。
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。
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からなる導電層28b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。
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。
なお、以下のモアレの視認性の説明では、3次元形状の射影配線パターンを単に配線パターンということがあるが、平面形状の平面配線パターンと区別する必要がある場合には、射影配線パターンという。
また、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。
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9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。
なお、図9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。
図10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9参照)と、3次元形状の入力面42(矢印Z1方向側)からの接触位置を検出する3次元形状のタッチパネル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。
表示ユニット30の平坦な一面(矢印Z1方向側)には、接着層56を介して、3次元形状の導電性フィルム11が接着されている。導電性フィルム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3次元形状に湾曲させて配置されている。
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。
したがって、以下では、表示装置の所定のBMパターンに対する導電性フィルムの射影配線パターンのモアレ視認性の評価指標、評価指標が満足するべきモアレが視認されない本発明の所定範囲、モアレの視認性の最適化、及び最適化の手順について説明する。
以下では、本発明の導電性フィルムにおいて、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するための最適化された射影配線パターン(以下、単に、配線パターンという)を評価し、決定する複数の手順を含む評価及び決定方法の一例を挙げて説明することによって、本発明に用いられるモアレ視認性の評価指標、及び満足するべき所定範囲について説明するが、本発明は、これに限定される訳ではなく、モアレの視認性を評価できる評価指標であり、その満足すべき所定範囲が特定できれば、如何なるモアレの視認性の評価指標を用いても良いし、用いられる評価指標に合わせて満足すべき所定範囲が特定しても良い。
ここでは、1つの視点として、表示装置の表示ユニットの表示画面を正面から見る場合を考慮するが、本発明はこれに限定されず、少なくとも1つの視点から見た場合のモアレの視認性を向上させることができるものであれば、いずれの視点からのものであっても良い。
特に、3次元形状の導電性フィルム60の配線パターン(射影配線パターン)62の透過率画像データは、後述するように、製品としての導電性フィルム60が実際に表示ユニット30の表示面(非点灯)に対して3次元形状に取り付けられた状態で、導電性フィルム(製品)60をある観察視点から撮像して得られた撮像画像から作成しても良いし、また、導電性フィルム(製品)60の3次元形状データ及び2次元(平面)形状の配線パターンデータを用いてシミュレーション空間内に3次元モデルとして再現させ、再現された3次元モデルをある観察視点から観察した画像を射影シミュレーションにより作成しても良い。
なお、図13(B)は、図12(D)と同様に、Gチャネルの副画素32gの単色のみ利用する場合のBMパターンを示す。
なお、ここでは、BMパターン38の透過率画像データを作成する際に、その解像度を例えば、高解像度である12700dpiとし、透過率画像データのサイズを規定し、例えば、画素サイズを8193(画素)×8193(画素)に一番近いBMパターン38のサイズの整数倍とする。
また、配線パターン62の透過率画像データを作成する際に、その解像度を、例えば、BMパターン38の解像度と同じ12700dpiとし、透過率画像データのサイズを規定し、例えば、BMパターン38と同様に、画素サイズを8193(画素)×8193(画素)に一番近い配線パターン62のサイズの整数倍とする。
ここで、図14(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14(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14(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14(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。
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15に示すように、横軸u上に表される独立した2次元基本周波数ベクトル成分aバー、及び縦軸v上に表される独立した2次元基本周波数ベクトル成分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。
即ち、図16(A)に示すように、BMパターン38及び配線パターン62のスペクトルピークの周波数座標fxfy上の位置、即ちピーク位置は、パターンピッチの逆数(1/p(pitch)を格子間隔とする周波数座標fxfy上の格子状点の位置として与えられる。
なお、図15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。
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、図16(B)に示すように、ピーク位置周辺の複数の画素を含む領域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、7×7画素の領域内の画素のスペクトル強度が上位から5点の強度(絶対値)の合計値をピーク強度とするのが好ましい。
ここで、得られたピーク強度は、画像面積(画像サイズ)で規格化するのが好ましい。上述した例では、8193×8193で規格化しておくのが好ましい(パーセバルの定理)。
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(絶対値)とすることができる。
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も多数となり、求めるモアレの強度も多数となる。
また、ここで、表示装置においては、ディスプレイ解像度が決まっているため、ディスプレイが表示できる最高の周波数はその解像度に対して決まる。このため、この最高の周波数より高い周波数を持つモアレは、このディスプレイで表示されないことになるので、本発明における評価の対象とする必要はない。従って、ディスプレイ解像度に合わせてモアレの最高周波数を規定することができる。ここで、本発明において考慮すべきモアレの最高周波数は、ディスプレイの画素配列パターンの画素ピッチをp(μm)とする時、1000/(2p)とすることができる。
以上から、本発明では、両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークから求められたモアレの周波数及び強度の中で、本発明における評価の対象とするモアレは、モアレの周波数が、ディスプレイ解像度に応じて規定されるモアレの最高周波数1000/(2p)以下の周波数を持つモアレであって、モアレの強度が−4以上のモアレである。
図18においては、モアレの周波数は、縦横軸の位置によって表され、モアレの強度は、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。
具体的には、まず、図11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及び強度(絶対値)に、下記式(1)で示す人間の視覚応答特性を観察距離に応じて作用させて、即ち畳み込み積分を行って重み付けを行い、観察距離に応じて重み付けされた複数のモアレの評価値(副評価値)を算出する。即ち、モアレの周波数・強度に、下記式(1)で示す人間の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。
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm2)であり、X0は、観察距離におけるディスプレイの表示面の視野角(deg)であり、X0 2は、観察距離においてディスプレイの表示面が作る立体角(sr)である。
この上記式(1)は、反射系において良く用いられる、また、後述する図20に示すような観察距離が固定されたドゥーリー・ショー関数と異なり、ディスプレイのような透過系においても適切に用いることができるもので、観察距離を考慮することができるものであり、ディスプレイの発光輝度による感度の違いを考慮できるものである。
具体的には、例えば、モアレの周波数がf、強度がIの場合、それぞれの観察距離d、例えば、通常、タッチパネルとして用いる際に可能性のある150mm,200mm,250mm,300mm,400mm,500mmの6つの観察距離d1〜d6で畳み込んで、それぞれの観察距離d1〜d6に依存した係数Sで重みをつけると、それぞれの観察距離に対応するI1〜I6までの6つの評価値を得ることができる。
また、輝度L(cd/mm2)は、ディスプレイの輝度を用いれば良いが、例えば、モアレが視認され易い通常のディスプレイの輝度レベルである500cdとすれば良い。
更に、観察距離dにおけるディスプレイの表示面の視野角X0(deg)は、評価面積がディスプレイの表示面となるように、上記観察距離dに依存して調整して求めれば良く、例えば、タッチパネルとして用いる際にモアレが視認され易い評価面積が40mmx40mmになるよう観察距離dに依存して調整して求めれば良い。こうして求めたX0から観察距離dにおいてディスプレイの表示面が作る立体角X0 2(sr)を求めれば良い。
即ち、本発明の評価指標の算出方法では、まず、複数(n)の観察距離d1〜dnで畳み込んだ際の最悪値を求めて、モアレの周波数fの代表評価値とする必要がある。
こうして、ステップS18では、ステップS14で得られた全てのモアレの周波数fについて複数(n)の観察距離d1〜dnに依存した複数のモアレの評価値I1〜Inの中の最も悪い評価値を算出し、そのモアレの周波数fのモアレの代表評価値として評価し、決定する。
なお、本発明において、観察距離dに依存した複数のモアレの評価値中の最も悪い評価値をモアレの代表評価値とするのは、観察距離dに依存せずに、モアレの視認性を評価し、最適化された配線パターンを求めるためである。
次に、図11に示すように、ステップS22において、こうして求めた当該配線パターン62のモアレの評価指標の常用対数値が、所定値以下であれば、当該配線パターン62は、本発明の3次元形状の導電性フィルム60(10)の最適化された配線パターン62(24)であると評価し、最適化された射影配線パターン62(24)として評価して決定し、本発明の3次元形状の導電性フィルム60(10又は11)の射影配線パターン24として設定する。
なお、モアレの評価指標の値を、常用対数で、所定値以下に限定する理由は、所定値より大きいと、重畳された配線パターンとBMパターンとの干渉によって生じたモアレが、わずかであっても視認され、視認されたモアレが目視するユーザにとって気になるものとなるからである。モアレの評価指標の値が、所定値以下では、あまり気にならないからである。
したがって、本発明では、モアレの評価指標を、好ましい範囲として、常用対数で−1.75(真数で10−1.75)以下に特定し、より好ましい範囲として、常用対数で−1.89以下に特定し、さらに好ましい範囲として、常用対数で−2.05以下に特定し、最も好ましい範囲として、常用対数で−2.28以下に特定する。
もちろん、配線パターン62の金属細線14の線幅や、開口部22の形状やそのサイズ(ピッチや角度)や、2つの導電層の配線パターンの位相角(回転角、ズレ角)等に応じて、複数の最適化された配線パターン62が得られるが、モアレの評価指標の常用対数値が小さいものが最良の配線パターン62となり、複数の最適化された配線パターン62には序列を付けることもできる。
こうして、本発明の導電性フィルムの平面配線パターンの評価及び決定方法は終了し、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、異なる解像度の表示装置に対しても、また、観察距離によらず、モアレの視認性に優れた、最適化された射影配線パターンを持つ本発明の3次元形状を持つ導電性フィルムを平面状に展開した平面配線パターンを持つ本発明の平面形状を持つ導電性フィルムを評価し、作製することができる。
なお、本発明の3次元形状を持つ導電性フィルムを作成する場合には、ステップS24で、本発明の導電性フィルムの射影配線パターンの評価及び決定方法を終了しても良い。
図19は、本発明の導電性フィルムの射影配線パターンの評価及び決定方法の他の一例を示すフローチャートである。
図19に示す射影配線パターンの評価及び決定方法は、図11に示す射影配線パターンの評価及び決定方法と、手順1〜手順3までは、略同一であるので、詳細な説明は省略し、主に相違点のみ説明する。
なお、この例では、手順1のステップS10において、導電性フィルム60の配線パターン62は、例えば、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もできる。
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)とする。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、例えば、全方向(8方向)に折り返し(flip)処理を行っても良い。折り返し処理を行った後の新しい画像サイズは、例えば、4画像分の領域内の画像(一辺8192(画素)=4096(画素)×2)としても良い。
また、手順2のステップS12において、スペクトルピークの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。
具体的には、まず、図19に示すように、ステップS26において、ステップS14で得られたモアレの周波数及び強度(絶対値)に図20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、モアレの評価周波数及び評価強度(絶対値)を算出する。即ち、得られたモアレの周波数・強度に、図20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。
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20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。
序列を付ける対象となるパターンは、
1.モアレの評価空間周波数が3cycle/mm以内のデータのみを用いて序列を付ける。
2.評価空間周波数1.8cycle/mm以下において、モアレの評価強度が−5以上のパターンは序列に加えない。
3.評価空間周波数1.8cycle/mm〜3cycle/mmにおいて、モアレの評価強度が−3.7以上のパターンは序列に加えない。
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評価強度の和を求め、3名の研究員が配線パターン62とモアレの評価強度の和とを評価したところ、モアレの評価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、その評価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、その評価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、その評価強度の和が、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、モアレの視認性の評価指標であるモアレの評価強度の和を、常用対数で0以下(真数で1以下)の範囲に限定する。
その結果、モアレの評価強度の和が、所定値超である場合には、ステップS32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、新たに作成された場合には、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。
次に、ステップS24において、設定された射影配線パターン24を平面に展開して平面状の導電性フィルム10の平面配線パターン23を決定する。
こうして、本発明の導電性フィルムの平面配線パターンの評価及び決定方法は終了し、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、最適化された射影配線パターンを持つ本発明の3次元形状を持つ導電性フィルムを平面状に展開した平面配線パターンを持つ本発明の平面形状を持つ導電性フィルムを作製することができる。
なお、本発明の3次元形状を持つ導電性フィルムを作成する場合には、ステップS24で、本発明の導電性フィルムの射影配線パターンの評価及び決定方法を終了しても良い。
なお、上述した本発明の導電性フィルムの射影配線パターンの評価及び決定方法によって決定された最適化された射影配線パターンを持つ本発明の導電性フィルムにおいては、このように、その射影配線パターンの配線メッシュ(特に、菱形開口部又はランダム形状開口部)の密度が、均一であるのがより好ましい。
具体的には、この最適化された射影配線パターンとは、その開口部の開口面積の平均を1.0とした時、開口面積のバラツキが、2割以内、即ち0.8〜1.2に入ることが好ましい。
即ち、モアレ及び/又は粒状性の視認性の評価指標として、配線パターンの配線メッシュの密度の均一性、具体的には、配線メッシュの開口部の開口面積のバラツキを用いることができる。
まず、第1の方法においては、製品としての導電性フィルムが実際に表示ユニットの表示面に対して3次元形状に取り付けられた状態での導電性フィルムの撮像により配線パターン画像(透過率画像データ)を取得する。
例えば、まず、ディスプレイ非点灯時の導電性フィルム(製品)に光を入射させた上で、ある観察視点からデジタルカメラで配線の反射光を受光して撮像することで、導電性フィルム(製品)をある視点から観察したときの配線パターン画像を取得する。
この際に、観察面が広い場合には、観察面と平行な面上にカメラを動かし、複数位置で画像を撮影し、部分画像をパノラマ合成することで配線画像を生成してもよい。
この方法では、まず、導電性フィルム(製品)製品の三次元形状および平面配線パターンをデータ化する。
例えば、導電性フィルム(製品や3次元モデル)の3次元形状を3次元形状測定カメラ等により撮像して3次元形状をデータ化して3次元形状データを得ると共に、2次元(平面)形状の配線パターンをフィルムスキャナ等により撮像して平面配線パターンをデータ化して、平面配線パターンデータを得る。
得られた3次元形状データ及び平面配線パターンデータに基づいて、3次元形状の導電性フィルム(製品)を、パソコン等のコンピュータ内のシミュレーション空間に三次元モデルとして再現させる。
再現された導電性フィルム(製品)の3次元モデルからある観察視点から観察したときの配線パターン画像を射影により取得することで、シミュレーションにより配線パターン画像を取得する。
最後に、第1の方法または第2の方法においても、取得された配線パターン画像から配線の密度が均一かどうか、即ち、配線パターンの配線メッシュの密度の均一性、具体的には、配線メッシュの開口部の開口面積のバラツキが2割以内かどうかを判定する。
図21(A)は、菱形パターンの開口部の開口面積の平均が1.0である、開口部の開口面積のばらつきが0%である本発明の射影配線パターンであり、この本発明の射影配線パターンは、図21(E)に示すように、表示ユニットのBMパターンに重畳してもモアレが視認されない、モアレの視認性に優れたものである。
ここで用いたBMパターン形状は、画素ピッチ(Pv,Ph)が、例えば、114μmである正方形形状であり、RGBの3つの矩形状の副画素の各副画素のサイズは、例えば、水平方向の長さ:30μm×垂直方向の長さ:88μmである。
また、配線パターン形状は、例えば、角度が36°、ピッチが226μmの菱形である。
なお、図21(B)、(C)及び(D)は、図21(A)に示す菱形パターンにおいて、図3に示すような、導電性フィルムの形状の一部を所定の曲率で湾曲させた3次元形状に対して、湾曲の曲率を徐々に大きくした3次元形状を想定してシミュレーションにより得られた各々射影した配線パターンを示すものであり、図21(F)、(G)、及び(H)は、それぞれ図21(B)、(C)及び(D)に対応するモアレ画像である。
したがって、開口面積のバラツキは、2割以内、即ち0.8〜1.2に入るようにすることが好ましい。
なお、本発明においては、3次元形状において最適化された射影配線パターンを持つ導電性フィルムを2次元形状、即ち平面状に展開した平面配線パターンを持つ平面形状の導電性フィルムであっても良いのは勿論である。
例えば、本出願人の出願に係る特願2011−221432号明細書に記載のメッシュパターン(射影配線パターン)のメッシュ形状の重心位置の二次元分布のパワースペクトルに関して、所定の空間周波数より、高い空間周波数側における平均強度と低い空間周波数帯域側における平均強度との比を粒状性(ノイズ粒状感)の視認性の評価指標とし、所定範囲を1.0よりも大きい範囲としても良い。即ち、最適化されたメッシュパターンは、高空間周波数側における平均強度が、低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構成されているものであっても良い。なお、所定の空間周波数は、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であることが好ましく、人間の視覚応答特性が明視距離が300mmでのドゥーリー・ショー関数に基づいて得られる視覚応答特性である時の空間周波数である6cycle/mmであることがより好ましく、また、パワースペクトルの値が最大となる空間周波数であることがより好ましい。ここで、重心位置の二次元分布に関して、所定方向に沿って配置された各重心位置についての、所定方向の垂直方向に対する位置の平均2乗偏差は、15μm以上であり65μm以下であることが好ましい。
なお、この導電性フィルムのメッシュ状配線は、複数の金属細線により連続するようにメッシュ状に形成された電極配線パターンを備える電極部と、複数の金属細線によりメッシュ状に形成され、複数の断線部を持ち、非連続である非電極配線パターンを備え、電極部と絶縁されている非電極部とを有し、メッシュ状配線のメッシュパターンは、電極部の電極配線パターンと、この電極配線パターンと絶縁されている非電極部の非電極配線パターンからなり、メッシュパターンの空間周波数特性は、少なくとも正面観察時の、複数の断線部を含めたメッシュパターンの空間周波数特性であることが好ましい。
この他、本発明においては、最適化射影配線パターンを得るために、例えば、引用文献3〜5に開示の技術を含め、従来公知の技術を適用したモアレ及び/又は粒状性(ノイズ粒状感、色ノイズ)の視認性の評価指標及びその範囲を用いても良い。
また、図22に示す例では、導電層28aと導電層28bとは、同一の平面配線パターン23を持ち、ずれることなく重なり合って1つの平面配線パターン23を形成しているが、両導電層28a及び導電層28bのそれぞれの射影配線パターンは、本発明の評価基準を満たすものであれば、ずれた位置に重ね合わされていても良いし、それぞれの配線パターン自体が異なっていても良い。
12 透明基体
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
23、23a、23b 平面配線パターン
24、24b、62 射影配線パターン(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 (11)
- 表示装置の表示ユニット上に設置され、少なくとも一部を所定の曲率で湾曲させて使用される導電性フィルムであって、
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、
平面状に展開した前記導電性フィルムの前記配線パターンを前記導電性フィルムの使用状態の前記少なくとも一部が前記所定の曲率で湾曲した3次元形状に射影した時の射影配線パターンが、少なくとも1視点において、前記画素配列パターンとの干渉によって生じるモアレの視認性を評価する指標である評価指標が、前記モアレが視認されない所定範囲にあるものであり、
前記モアレの評価指標は、少なくとも1視点において、前記射影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及び強度において、前記表示ユニットの表示解像度に応じて規定されるモアレの最高周波数以下の各モアレの周波数における前記モアレの強度に、観察距離に応じて、人間の視覚の空間周波数特性を表す視覚応答特性を伝達関数によって表した視覚伝達関数を畳み込み積分で重み付けを行うことによって求められたモアレの評価値から算出したものであり、
前記モアレの強度は−4以上であり、
前記視覚伝達関数は、下記式(1)で与えられる視感度関数S(u)であり、
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm 2 )であり、X 0 は、観察距離における表示ユニットの表示面の視野角(deg)であり、X 0 2 は、観察距離において表示面が作る立体角(sr)であり、
前記所定範囲は、常用対数で−1.75以下であることを特徴とする導電性フィルム。 - 前記導電性フィルムは、前記使用状態において、前記表示ユニットの表示面の対応する両辺側に、それぞれ前記所定の曲率で湾曲する湾曲部と、両側の湾曲部の間に、前記表示ユニットの表示面に平行な平面部とを有する3次元形状であり、
前記1視点は、前記表示ユニットの表示面に平行な前記平面部に垂直な方向の正面である請求項1に記載の導電性フィルム。 - 前記導電性フィルムは、前記使用状態における前記3次元形状に射影された前記射影配線パターンを平面形状に展開した平面状配線パターン持つ平面状導電性フィルムである
請求項1又は2に記載の導電性フィルム。 - 前記射影配線パターンのメッシュの密度が、均一である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 表示装置の表示ユニット上に設置され、少なくとも一部を所定の曲率で湾曲させて使用される導電性フィルムであって、
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、
平面状に展開した前記導電性フィルムの前記配線パターンを前記導電性フィルムの使用状態の前記少なくとも一部が前記所定の曲率で湾曲した3次元形状に射影した時の射影配線パターンのメッシュ密度が、少なくとも1視点において、均一であることを特徴とする導電性フィルム。 - 前記射影配線パターンは、菱形パターン、又はランダムパターンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記射影配線パターンの前記開口部の開口面積の平均を1.0とした時、前記射影配線パターンの前記開口面積のバラツキは、0.8〜1.2に入る請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 表示ユニットと、
この表示ユニットの表示面上に、その少なくとも一部を前記所定の曲率で湾曲させた状態で設置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性フィルムとを備えることを特徴とする表示装置。 - 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し、少なくとも一部を所定の曲率で湾曲させて使用される平面状の導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法であって、
前記平面状の前記導電性フィルムの前記配線パターンを、前記少なくとも一部が前記所定の曲率で湾曲した前記導電性フィルムの使用状態に射影して、射影配線パターンを得、
得られた射影配線パターンを、前記表示ユニットの画素配列パターンに重畳し、
少なくとも1視点において、前記射影配線パターンと前記画素配列パターンとの干渉によって生じるモアレの視認性を評価する指標である評価指標を求め、
求められたモアレの評価指標を前記モアレが視認されない所定範囲と比較して、前記モアレの評価指標が前記所定範囲に入る射影配線パターンを評価して求め、
求められた射影配線パターンを平面に展開して平面状の導電性フィルムの配線パターンを決定し、
前記モアレの評価指標は、少なくとも1視点において、
前記射影配線パターンの透過率画像データと、前記射影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、
前記射影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、前記射影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射影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及び強度を算出し、
こうして算出された前記モアレの周波数及び強度の中から、前記表示ユニットの表示解像度に応じて規定されるモアレの最高周波数以下の周波数を持つモアレを選び出し、
こうして選び出されたそれぞれのモアレの周波数における前記モアレの強度に、観察距離に応じて、人間の視覚の空間周波数特性を表す視覚応答特性を伝達関数によって表した視覚伝達関数を畳み込み積分で重み付けを行うことによってそれぞれモアレの評価値を得、
こうして得られた複数の前記モアレの評価値から算出されることを特徴とする導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法。 - 前記モアレの強度は−4以上であり、
前記視覚伝達関数は、下記式(1)で与えられる視感度関数S(u)であり、
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm 2 )であり、X 0 は、観察距離における表示ユニットの表示面の視野角(deg)であり、X 0 2 は、観察距離において表示面が作る立体角(sr)であり、
前記所定範囲は、常用対数で−1.75以下である請求項9に記載の導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法。 - 前記モアレの周波数として、前記射影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、
前記モアレの強度として、前記射影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に記載の導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法。
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