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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

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 Download PDF

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Description

本発明は、3次元形状の状態で使用される導電性フィルム、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に関する。
携帯電話等の表示装置(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ィルムとして、例えば電磁波シールド用の導電性フィルムやタッチパネル用の導電性フィルム等が挙げられる(例えば、特許文献1〜5参照)。
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。
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。
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。
本出願人の出願に係る特許文献3では、金属細線による菱形形状のメッシュからなる導電パターンにおいて、各メッシュの開口部の菱形の2つの対角線の長さの比を所定範囲に限定することにより、同特許文献4では、金属細線によるメッシュパターンにおいて、金属細線が、表示装置の画素の配列方向に対する傾斜角度を所定範囲に限定することにより、同特許文献5では、金属細線による菱形形状のメッシュパターンにおいて、各メッシュの開口部の菱形の頂角を所定範囲に限定することにより、表示パネルに取り付けてもモアレが発生しにくくなり、しかも、高歩留まりで生産することができるという効果を得ている。
特開2009−117683号公報 特開2011−216379号公報 特開2012−163933号公報 特開2012−163951号公報 特開2012−164648号公報
ところで、特許文献1〜5に開示の導電性フィルムは、いずれも平面形状であり、ディスプレイの平らな表示面に重畳した時には、導電性フィルムの配線パターンとディスプレイのBMパターンとの干渉によるモアレを低減したモアレの視認性の良いものとすることができるものの、このモアレの視認性の良い平面形状の導電性フィルムを立体形状、例えば対応する両辺側が湾曲し、その間の中央部が平坦な3次元形状で用いる場合には、平面形状(2次元形状)から3次元形状への変化により、例えば、図24(A)に示すモアレの視認性の良い平面形状の導電性フィルムの配線パターン70であっても、配線パターンの空間周波数が変化して、図24(B)に示すように、ディスプレイの表示面の正面からの視点で観察した場合の射影配線パターン72となるため、形状が変化した湾曲部分において、図25に示すように、射影配線パターン72とBMパターンとが干渉してモアレが発生してしまうという問題があった。
さらに、特許文献1では、ディスプレイのBMパターン及び導電性フィルム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ているため、周波数のみならず強度にも影響を受ける人のモアレの知覚においては、強度によってはモアレが視認され、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。
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、上記従来技術の問題点を解消し、導電性フィルムを3次元形状の状態で使用する際に、モアレの発生及び/又は粒状感を抑止でき、モアレ及び/又は粒状性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。
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。
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ィルムは、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、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、平面状に展開した導電性フィルムの配線パターンを導電性フィルムの使用状態の少なくとも一部が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、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モアレが視認されない所定範囲にあるものであり、モアレの評価指標は、少なくとも1視点において、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、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、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、モアレの強度は−4以上であり、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、
…(1)
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm )であり、X 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 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2の態様に係る導電性フィルムは、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、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、平面状に展開した導電性フィルムの配線パターンを導電性フィルムの使用状態の少なくとも一部が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。
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、上記目的を達成するために、本発明の第4の態様に係る導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法は、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、平面状の導電性フィルムの配線パターンを、少なくとも一部が所定の曲率で湾曲した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、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、射影配線パターンと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モアレが視認されない所定範囲と比較して、モアレの評価指標が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、モアレの評価指標は、少なくとも1視点において、射影配線パターンの透過率画像データと、射影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、射影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、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、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射影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及び強度を算出し、こうして算出されたモアレの周波数及び強度の中から、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モアレの評価値から算出されることを特徴とする。
ここで、上記第1、第2、第3又は第4の態様において、導電性フィルムは、使用状態において、表示ユニットの表示面の対応する両辺側に、それぞれ所定の曲率で湾曲する湾曲部と、両側の湾曲部の間に、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、1視点は、表示ユニットの表示面に平行な平面部に垂直な方向の正面であることが好ましい。
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。
また、上記第4の態様において、モアレの強度は−4以上であり、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、
…(1)
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm )であり、X 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 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3又は第4の態様において、射影配線パターンのメッシュの密度が均一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、上記第1、第2、第3又は第4の態様において、常用対数で−1.89以下であることが好ましい。
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。
…(1)
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm)であり、X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 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、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の中の最も悪い評価値を用いて算出されることが好ましい。
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。
以上説明したように、本発明によれば、導電性フィルムを3次元形状の状態で使用する際に、モアレ及び/又は粒状の発生を抑止でき、モアレ及び/又は粒状性の視認性を大幅に向上させることができる。
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。
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/強度を算出し、算出したモアレの強度・周波数を表示装置の解像度及び観察距離を考慮して視認性に優れるように数値限定しているので、表示装置の解像度及び観察距離によらず、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。
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。
(A)及び(B)は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る導電性フィルムの平面状態の平面配線パターン及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターンの一例を模式的に示す説明図である。 図1(A)に示す平面配線パターンを持つ導電性フィルムの断面の一例の模式的部分断面図である。 図2に示す導電性フィルムの3次元形状の使用状態の一例の断面及び観察視点の一例を模式的に示す説明図である。 図1(B)に示す使用状態の3次元形状の射影配線パターンを持つ導電性フィルムで視認されるモアレの模式図である。 図2に示す導電性フィルムの3次元形状の使用状態及び観察視点の他の一例を模式的に示す説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る導電性フィルムの平面状態の平面配線パターン及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターンの他の一例を模式的に示す説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る導電性フィルムの平面状態の平面配線パターン及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターンの他の一例を模式的に示す説明図である。 本発明の第2の実施形態に係る導電性フィ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表す概略説明図である。 図9に示す導電性フィ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ィルムの射影配線パターンの評価及び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ィ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ィルムの射影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り、(D)は、(C)において、Gチャネルの副画素のみ利用するときの画素配列パターンの模式的説明図である。 (A)は、本発明に係る導電性フィルムが適用される表示ユニットの画素配列パターンの別の一例を表す模式的部分拡大説明図であり、(B)は、(A)において、Gチャネルの副画素のみ利用するときの画素配列パターンの模式的説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ図12(A)に示す画素配列パターン及び図12(B)に示す射影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12(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)は、入力パターン画像の周波数ピーク位置を説明するグラフであり、(B)は、周波数ピーク位置のピーク強度の算出を説明するグラフである。 (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12(A)に示す画素配列パターンと図12(B)に示す射影配線パターンとの干渉によって発生するモアレ周波数及びモアレの強度を模式的に表わす概略説明図である。 本発明に係る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。 人間の標準視覚応答特性の一例を表すグラフである。 (A)、(B)、(C)及び(D)は、それぞれ使用状態の3次元形状の導電性フィルムの開口面積の平均値が異なる射影配線パターンであり、(E)、(F)、(G)及び(H)は、それぞれ(A)、(B)、(C)及び(D)に示す射影配線パターンを持つ導電性フィルムで視認されるモアレの模式図である。 本発明の別の実施形態に係る導電性フィルムの一例を模式的に示す部分断面図である。 (A)、(B)、(C)及び(D)は、それぞれ本発明の導電性フィルムの射影配線パターンの一例を示す概略説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ平面状態で最適化された導電性フィルムの平面状態の平面配線パターン及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターンを模式的に示す平面模式図である。 図24(B)に示す使用状態の3次元形状の射影配線パターンを持つ導電性フィルムで視認されるモアレの模式図である。
以下に、本発明に係る導電性フィルム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)及び(B)は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る導電性フィルムの平面状態の平面配線パターン及び使用状態の3次元形状に射影した射影配線パターンの一例を模式的に示す説明図である。図2は、図1(A)に示す平面配線パターンを持つ導電性フィルムの断面の一例の模式的部分断面図である。図3は、図2に示す導電性フィルムの3次元形状の使用状態の一例の断面及び観察視点の一例を模式的に示す説明図である。図4は、図1(B)に示す使用状態の3次元形状の射影配線パターンを持つ導電性フィルムで視認されるモアレの模式図である。
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。
ここで、導電性フィルム10は、図3に示すように、表示装置の表示ユニット30上に所定の3次元形状で設置されて使用されるもので、使用される前、即ち表示ユニット30上に設置される前は平面形状を成し、図1(A)に示す平面配線パターン23を有するものであっても、図3に示すように、表示ユニット30上に所定の3次元形状で設置された状態で、矢印aで示す1つの視点から見た時に、図1(B)に示すように、図1(A)に示す平面配線パターン23が所定の3次元形状に射影された射影配線パターン24として見ることができるもので、表示ユニット30のブラックマトリックス(BM:Black Matrix)34のパターン(BMパターン38)に対して、図4に示すように、モアレの発生の抑止の点で優れた、即ち、モアレの評価指標がモアレが視認されない所定範囲内にある射影配線パターン24、特に、BMパターン38に3次元形状で重畳した際にBMパターン38に対してモアレの視認性の点で最適化された射影配線パターン24となる平面配線パターン23を持つ導電性フィルムである。
なお、導電性フィルム10は、図3に矢印aで示す1つの視点に対して、予め表示ユニット30上に設置される使用状態の3次元形状に仕上げられた射影配線パターン24を持つように成形されたものであっても良いし、使用前は、平面配線パターン23を持つ平面形状であって、使用時に表示ユニット30上に設置するために、図3に矢印aで示す1つの視点に対して、射影配線パターン24となるように、3次元形状で変形される可撓性を有するものであっても良い。
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。
ここでは、導電性フィルム10は、図3に示すように、表示ユニット30の表示面の対応する両側縁辺部において、それぞれ所定の曲率で湾曲する湾曲部13aと、両側の湾曲部13aの間に表示ユニット30の表示面に平行な平面部13bとを有する3次元形状を成すものとするが、導電性フィルム10の3次元形状は、これに限定されず、表示ユニット30の表示面の形状に対応した形状であれば、どのような3次元形状であっても良い。なお、図3に示す例では、紙面に垂直な方向の3次元形状については示されていないが、紙面に垂直な方向に対応する両側縁辺部にも湾曲部13aを備えていても良いし、逆に、紙面に垂直な方向には、同様の断面形状としても良い。この場合、表示ユニット30の表示面は、矩形であるのが好ましいが、特に制限的ではなく、楕円形や円形でも良いし、その他の形状であっても良い。
また、ここでは、その上に3次元形状の導電性フィルム10が設置された表示ユニット30の表示面を観察する1つの視点は、図3に示すように、表示ユニット30の表示面、又は表示面に平行な導電性フィルム10の平面部13bから、好ましくはその中心から、表示面又は平面部13bに垂直に外側に伸びる直線上の点から、即ち、正面から表示面を観察する矢印aで示す視点aとして説明するが、本発明は、これに限定されず、視点aとは異なる視点から観察するものであっても良い。例えば、図5に示すように、同じ3次元形状を持つ導電性フィルム10の湾曲部13aを正面として観察する矢印bで示す視点bであっても良い。
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。
なお、本発明では、3次元形状のあらゆる部分、例えば図3及び図5に示す例では、視点aから視点bまでの全ての視点において、モアレの視認性の評価指標がモアレが視認されない所定範囲内に入るモアレの視認性が良い射影配線パターン24、従ってこれを平面形状に展開した平面配線パターン23が最も好ましく、本発明における最適化されたメッシュパターンであると言えるが、本発明は、これに限定されず、少なくとも、表示ユニット30の表示面を最も良く観察する視点、例えば、図3に示す正面からの視点a、又は図5に示す正面からの視点bを含む視点においてモアレの視認性が良い射影配線パターン24及び平面展開平面配線パターン23であれば良い。
透明基体12は、絶縁性を有し、かつ透光性が高い材料からなり、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。なお、平面状の導電性フィルム10を使用時に3次元形状にして設置する場合には、導電性フィルム10の透明基体12は、可撓性を有する材料、例えば樹脂材料が好ましい。一方、予め3次元形状に成形しておく場合には、樹脂材料でも良いし、ガラス、シリコン等の材料であっても良い。
導電部16は、図1(A)および図2に示すように、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平面配線パターン23とを有する導電層28からなる。この平面配線パターン23は、図1(B)に示すように、導電性フィルム10を3次元形状にした時に、3次元形状に射影されて射影配線パターン24となるものである。
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平面配線パターン23(図1(A)参照)を有し、3次元形状では射影配線パターン24(図1(B)参照)となる。図1(B)に示す射影配線パターン24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38に対してモアレ視認性が最適化された射影配線パターン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(正方格子:図23(D)参照)、平行四辺形(菱形:図23(A)参照)、長方形等の四角形(矩形)や、五角形や、六角形(正六角形:図23(B)及び図23(C)参照)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38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。
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。
例えば、本発明のランダム化された平面ランダム配線パターン23b及びその3次元形状への射影ランダム配線パターン24bをそれぞれ図7(A)及び(B)に示す。この射影ランダム配線パターン24bは、図3に示す正面の視点aから観察する場合のものである。
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。
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ィルム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。
同図に示すように、本第2の実施形態の導電性フィルム11は、透明基体12の一方(図8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8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。
導電性フィルム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8の上側)の面に導電層28aとして形成され、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8の下側)の面に導電層28bとして形成されている。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8の上側)の面に形成されるが、図示例のように、他方(図8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。
ここで、導電層28aの第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平面配線パターン23を有し、3次元形状の導電性フィルム11では、射影配線パターン24となる。また、導電層28bの第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平面配線パターン23を有し、3次元形状の導電性フィルム11では、射影配線パターン24となる。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からなる導電層28a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。
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、第保護層20bに対する透明基体12の相対屈折率nr3は、nr3=(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ィルム10及び第2の実施形態の導電性フィルム11は、例えば、図9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38に対して、少なくとも1視点、例えば視点aにおいて、3次元形状の導電性フィルム10,11ではモアレ視認性の点で最適化された射影配線パターン24(24a,24b)、平面形状の導電性フィルム10,11では射影配線パターン24(24a,24b)を平面形状に展開した平面配線パターン23(23a,23b)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射影配線パターン及びその平面配線パターンとは、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群の射影配線パターン及びその平面配線パターンを言う。
なお、モアレは、表示ユニット30のBMパターンと、これに重畳された、3次元形状の射影された射影配線パターンとの干渉によって視認されるので、モアレの視認性に関しては、3次元形状での射影配線パターンを説明し、平面形状での平面配線パターンの説明は省略するが、本発明に用いる平面形状での平面配線パターンは本発明で得られた射影配線パターンを3次元形状から2次元形状に展開して、若しくは逆射影して求めればよい。
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。
図9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と導電性フィルム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と導電性フィルム10又は11の射影配線パターン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、導電性フィルム10又は11を配置する場合、導電性フィルム11の射影配線パターン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、導電性フィルム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。
次に、本発明の導電性フィルムを組み込んだ表示装置について、図10を参照しながら説明する。図10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ィルム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。
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。
タッチパネル44は、上記した3次元形状の導電性フィルム11(図1及び図8参照)の他、導電性フィルム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を介して導電性フィルム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。
カバー部材48は、3次元形状に湾曲する導電性フィルム11の一面を同じ形状で被覆することで、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、導電性フィルム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、導電性フィルム11の形状と同様な3次元形状に出来れば、どのような材質でも良く、例えば、ガラス、樹脂フィ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、導電性フィルム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、導電性フィルム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が入力面42に接触する(又は近づける)際、接触体58と導電性フィルム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。
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。
図11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一例を示すフローチャートである。
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。
本発明の導電性フィルムの配線パターンの評価及び決定方法は、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ィ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、算出したモアレの周波数・強度から、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評価し、かつ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。
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。
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各画像(透過率画像データ)の作成を行う。即ち、図11に示すように、ステップS10において、図10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9、図12(A)、(C)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12(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されている、若しくは蓄えられている場合には、準備された、若しくは蓄えられた中から取得するようにしても良い。
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。
表示ユニット30のBMパターン38は、例えば、図12(A)及びその部分拡大図である図12(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、図12(D)に示すように、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9に示すBM34の長方形(切欠なし)や、図12(C)に示すBM34の略長方形(切欠あり)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の他の形状の開口を持つものでも良く、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、BMパターン38は、上述したように、図9に示す単純な矩形状のものや、図12(C)に示す切欠のある長方形の開口を持つものに限定されず、図13(A)に示すように、1画素32当たり、所定角度で屈曲した帯状の開口を持つ、RGBの3色の副画素32r、32g及び32bからなるパターンであっても良いし、湾曲した帯状の開口を持つものや鉤状の開口を持つものであっても良い。
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。
一方、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が水平線に対して所定角度、図12(B)に示すように、例えば45°[deg]傾いた菱形パターンや、図23(A)に示すように、例えば45°[deg]未満傾いた菱形パターンとすることができるが、上述したように、配線パターンの開口の形状は、どのようなものであっても良く、例えば、後述する図23(B)〜図23(D)に示すような正六角形や正方格子であっても良く、正方格子も、45°[deg]傾いた正方格子であっても良いのはもちろんである。
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のサイズの整数とする。
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11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。
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。
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17(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17(B)に示す棒グラフ(デジタル値)で表されるが、図17(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17(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、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)。
次に、手順3として、モアレの周波数及び強度の算出を行う。即ち、図11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及び強度を算出する。なお、ここでも、ピーク強度及びモアレの強度は、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。
ここで、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。
しかしながら、求められたモアレの周波数におけるモアレの強度が弱い場合は、モアレが視認されないため、モアレの強度が弱いと見做せる所定値またはそれより大きいモアレ、例えば、強度が−4以上のモアレのみを扱うのが好ましい。
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。
なお、上述したように、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、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弱いものを除いて、ある程度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及びモアレの強度を、図18に示す。図18は、図12(A)に示す画素配列パターンと図12(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及びモアレの強度を模式的に表わす概略説明図であり、図14(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。
次に、手順4として、モアレの評価指標を求め、評価指標に基づいて配線パターンの評価、最適化配線パターンの決定を行う。
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。
…(1)
ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm)であり、X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、X 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。
上記式(1)で示される視覚伝達関数は、論文"Formula for the contrast sensitivity of the human eye" Peter G. J. Barten, Image Quality and System Performance, edited by Yoichi Miyake, D. Rene Rasmussen, Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging, SPIE Vol. 5294 (c) 2004 SPIE and IS&T ・ 0277-786X/04/$15.00, P. 231-P.238の第234頁に記載された式(11)で表される視感度関数(CFS:contrast sensitivity function)S(u)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。
即ち、本発明では、得られた1つのモアレの周波数について、複数の観察距離に対して下記式(1)で求められる視感度(コントラスト感度:contrast sensitivity)S(u)で重み付けを行い、複数の観察距離に対して重み付けされた複数のモアレの評価値を求める。
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。
なお、本発明では、上記式(1)において、空間周波数u(cycle/deg)の単位から(cycle/mm)の単位への変換は、空間周波数a(cycle/deg)が空間周波数b(cycle/mm)で表される時、観察距離をd(mm)とすると、式 a=b・(π・d/180)で行うことができる。
また、輝度L(cd/mm)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X(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X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X (sr)を求めれば良い。
次に、図11に示すように、ステップS18において、モアレの周波数がfである時を代表する評価値(代表評価値)を算出するために、ステップS16で得られたモアレの周波数がfである時の複数(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、モアレの周波数がfである時の代表評価値として設定する。
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。
例えば、上述した例で、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、上述した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で重みをつけて得られた6つの評価値I1〜I6中の最悪値をモアレの周波数がfである時の代表評価値としている。即ち、この周波数fのモアレの代表評価値は、max(I1,I2,I3,I4,I5,I6)で決定することができる。
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S20において、ステップS18において、この配線パターン62の全てのモアレの周波数fについてそれぞれ得られた全てのモアレの代表評価値(複数の観察距離dにおいて最も悪い評価値)を合計して、モアレの評価指標を算出する。そして、モアレの評価指標の値を常用対数で表す。即ち、モアレの評価指標の常用対数での値(常用対数値)を求める。
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。
ここで、所定値は、導電性フィルム及び表示装置の性状に応じて、具体的には、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(ピッチ等)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、及びBMパターン38の形状やそのサイズ(ピッチ等)や配置角度等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、モアレの評価指標は、常用対数で−1.75(真数で10−1.75)以下であるのが好ましい。即ち、モアレの評価指標は、その値が、例えば、常用対数で−1.75(真数で10−1.75以下)以下であるのが好ましく、より好ましくは、常用対数で−1.89以下であり、さらに好ましくは、常用対数で−2.05以下であり、最も好ましくは、常用対数で−2.28以下であるのが良い。
なお、詳しくは後述するが、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指標を求め、3名の研究員が配線パターン62とBMパターンとの干渉によるモアレについての目視による官能評価を行ったところ、モアレの評価指標が、常用対数で−1.75以下であれば、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視認されても、殆ど気にならないレベル以上であり、常用対数で−1.89以下であれば、仮にモアレが視認されても略気にならないレベル以上であり、常用対数で−2.05以下であれば、気にならないレベル以上であり、常用対数で−2.28以下であれば、全く気にならないレベルだからである。
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。
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又は11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、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。
上述した例は、本出願人の特願2013−020775号明細書に記載の技術に基づくものであるが、この技術では、手順4において、モアレの周波数及び強度に観察距離に応じた人間の標準視覚応答特性をかけてモアレの評価指標を求め、評価指標に基づいて配線パターンの評価、最適化配線パターンの評価及び決定を行っているが、本発明はこれに限定されず、手順4の代わりに、本出願人の特願2012−082711号明細書に記載の技術に基づく、モアレの周波数及び強度に観察距離を固定して人間の標準視覚応答特性をかけてモアレの評価指標を求め、評価指標に基づいて配線パターンの評価、最適化配線パターンの評価及び決定を行う以下に示す手順4aを用いても良い。
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。
この例でも、手順1(ステップS10)〜手順3(ステップS14)までは、図11に示す例と同様に行われる。
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。
次に、手順4aとして、モアレの評価指標に基づく評価を行い、視認限界値の判定を行う。
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。
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。
次に、図19に示すように、ステップS28において、ステップS26で得られたモアレの評価周波数及び評価強度(絶対値)に対し、このモアレの評価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評価強度(絶対値)の和を、本発明のモアレの視認性の評価指標として求める。即ち、VTFを畳み込んだ後積分し、モアレの評価周波数・評価強度に対して、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S28)後に濃度に変換し、評価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、この際のモアレの評価強度は、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。
これらの条件下において、モアレの評価強度の和が小さければ小さいほどよく、モアレの評価強度の和が常用対数で0以下(真数で1以下)の範囲に含まれる配線パターン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、モアレの評価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。
次に、図19に示すように、ステップS30において、ステップS28で求めたモアレの評価強度の和と所定値とを比較し、モアレの評価強度の和が、所定値、例えば0以下であるか否かを判定する。
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。
この後、ステップS12のピーク周波数及びピーク強度の算出、ステップS14のモアレの周波数及び強度の算出、ステップS26のモアレの評価周波数及び評価強度の算出、及びステップS28のモアレの評価強度の和の算出、ステップS30のモアレの評価強度の和と所定値との比較、及びステップS32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評価強度の和が所定値以下になるまで繰り返す。
一方、モアレの評価強度の和である評価指標が、所定値以下の範囲である場合には、ステップS34に移り、配線パターン62を最適化配線パターンとして評価して決定し、本発明の3次元形状を持つ導電性フィルム10又は11の射影配線パターン24として設定する。
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。
ところで、本発明の3次元形状を持つ導電性フィルムにおいては、表示ユニットのBMパターンに重畳された導電性フィルムのモアレの視認性、及び/又は表示ユニットの表示面に重ねられた導電性フィルムの粒状性、いわゆる表面のざらつき感の視認性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は、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。
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。
ここで、導電性フィルム(製品)の配線パターンの配線メッシュの密度の均一性の特定方法として、以下の方法をげることができる。
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。
次に、第2の方法では、3次元形状の導電性フィルム(製品)の3次元モデルからシミュレーションにより配線パターン画像(透過率画像データ)を取得する。
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。
本発明の最適化された射影配線パターンにおいて、配線メッシュの開口部の開口面積のバラツキを、2割以内、即ち0.8〜1.2に限定する理由は、以下のように説明することができる。
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。
これに対し、図21(B)、(C)、及び(D)は、配線パターンの配線メッシュの開口部の開口面積のばらつきがそれぞれ25%、50%、及び75%である射影配線パターンであるが、これらの射影配線パターンは、図21(F)、(G)、及び(H)に示すように、同じ表示ユニットのBMパターンに重畳すると、モアレが視認される。
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。
また、本発明においては、上述した観察距離を考慮したモアレの評価値(強度)の合計値や、モアレの評価強度の和をモアレの視認性の評価指標とし、更に、配線メッシュの開口部の開口面積のバラツキをモアレ及び/又は粒状性(ノイズ粒状感、色ノイズ)の視認性の評価指標としているが、本発明はこれに限定されず、射影配線パターンのモアレ及び/又は粒状性の視認性を評価できる評価指標であれば、いかなる評価指標であっても良い。
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。
また、本出願人の出願に係る特願2012−166946号明細書に記載のメッシュパターン(射影配線パターン)のメッシュ形状の開口部の開口面積の標準偏差を粒状性(ノイズ粒状感、色ノイズ)の視認性の評価指標とし、所定範囲を、0.017mm2以上0.038mm2以下、好ましくは0.019mm2以上であり0.027mm2以下の範囲としても良い。また、メッシュパターンのメッシュ形状の開口部の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重心位置の、所定方向の垂直方向に対する位置の平均2乗偏差についての標準偏差を評価指標とし、所定範囲を15.0μm以上、好ましくは54.62μm以上の範囲としても良い。また、メッシュパターンのパワースペクトルにおける角度方向に沿った標準偏差の、常用対数で表される値の動径方向にわたる標準偏差を評価指標とし、所定範囲を0.965以上1.065以下、好ましくは0.97以上であり1.06以下の範囲としても良い。なお、これらの評価指標をそれぞれ個別の評価指標として用いても良いし、いくつか、若しくは全部を組み合わせて、総合評価指標として用いても良い。
また、本出願人の出願に係る特願2012−082706号明細書に記載のメッシュパターン(射影配線パターン)と表示ユニットのBMパターンの2次元フーリエスペクトル解析によって得られるモアレの周波数及び強度に人間の視覚応答特性を観察距離に応じて作用させて得られた上述したモアレの視認性の評価強度の和(上述のモアレの視認性の評価指標)が所定値以下である菱形の配線パターンの菱形形状に対して、金属細線の幅に応じて定まる所定範囲の不規則性を新たなモアレの評価指標を用い、所定範囲を金属細線の幅が3μm以下である時、2%〜20%とし、金属細線の幅が3μm超である時、2%〜10%としても良い。この時、不規則性は、菱形形状に不規則性を付与する方向が菱形の辺に平行な方向又は垂直な方向である時、不規則性が付与される前の菱形のピッチに対する、不規則性が付与された菱形のピッチの正規分布に従う平均値の割合で定義される。
また、上述した本発明の導電性フィルムは、連続した金属細線からなるメッシュ状配線パターン(射影配線パターン)を持つものであるが、本発明はこれに限定されず、上述したように、本発明の評価基準を満たすものであれば、本出願人の出願に係る特願2012−276175号明細書に記載の導電性フィルムのメッシュ状配線パターンのパターン形状のように、金属細線に断線(ブレーク)が入ったメッシュ状配線パターンを持つものであっても良い。即ち、これに記載の少なくとも正面観察時のメッシュパターンの空間周波数特性と表示ユニットの画素配列パターンの空間周波数特性との畳み込みで表されるモアレの最低の周波数のスペクトル強度をモアレの視認性の評価指標とし、所定範囲を常用対数で−3.6以下の範囲としても良い。
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。
また、本出願人の出願に係る特願2012−082706号明細書に記載の配線パターン(射影配線パターン)の空間周波数特性と表示ユニットの画素配列パターンの空間周波数特性との畳み込みで得られるモアレの空間周波数のうちの最低周波数を第1の最低周波数fm1とし、配線パターンの半分の空間周波数特性と表示ユニットの画素配列パターンの空間周波数特性との畳み込みで得られるモアレの空間周波数のうちの最低周波数を第2の最低周波数fm2とするとき、fm1とfm2との比fm1/fm2をモアレの視認性の評価指標とし、所定範囲を1.0以下としても良い。即ち、第1の最低周波数fm1が第2の最低周波数のfm2以下であるものを最適化射影配線パターンとしても良い。
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。
なお、上述した図8に示す本発明の導電性フィルム11の例では、導電層28bにおいては、第2導電部16b以外は形成されていないが、本発明はこれに限定されず、図22に示す導電性フィルム11Aのように、導電層28aと同様に、第1導電部16aの複数の金属細線14に対応する位置に、第2導電部16bと電気的に絶縁されたダミー電極部26を設けても良い。この場合には、導電層28aの平面配線パターン23と導電層28bの平面配線パターン23とを、同一のものとすることができ、電極視認性を更に改善することができる。
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。
以上に、本発明に係る導電性フィルム、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 導電性フィルム
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)

  1. 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、
    …(1)
    ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm )であり、X 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 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  5. 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。
  6. 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〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  7. 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〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  8. 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〜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。
  9. 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。
  10. 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、
    …(1)
    ここで、uは、空間周波数(cycle/deg)であり、Lは、輝度(cd/mm )であり、X 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 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。
  11. 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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