JP6285888B2 - 導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムの評価方法 - Google Patents

導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムの評価方法 Download PDF

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Description

本発明は、導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムの評価方法に係り、詳しくは、表示装置との干渉によるノイズを抑制し、視認性に優れたメッシュ状配線パターンを持つ導電性フィルム、その評価方法及び表示装置に関する。特に、本発明は、発光強度が異なる表示装置の画素配列パターンに重畳されても、表示装置の発光強度に応じてノイズの視認性が改善された画質を提供するメッシュ状配線パターンを持つ導電性フィルム、その評価方法及び表示装置に関する。
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ィルムとして、例えばメッシュ状配線パターン(以下、メッシュパターンともいう)を持つ金属細線からなる導電膜を有するタッチパネル用の導電性フィルムや電磁波シールド用の導電性フィルム等が挙げられる。
このようなメッシュパターンでは、ディスプレイの画素配列パターン(例えば、RGBカラーフィルタの配列パターン、もしくはその反転パターンであるブラックマトリックス(Black Matrix:以下、BMともいう)パターンということができる)との干渉によるノイズの視認が問題となるため、ノイズが視認されない、もしくは視認され難いランダムメッシュパターンが多数提案されている。
例えば、特許文献1は、同一の多角形で構成された仮想の格子を形成し、多角形の内部に所定点(シード)をランダムに生成した後、所定点と多角形の頂点とを連結して金属製の電極パターンを不規則に形成することにより、モアレ現象を防止し、視認性を改善することができるタッチパネルを開示している。
特開2014−041589号公報
ところで、特許文献1では、視認性を改善するために、金属製電極パターン、即ちメッシュパターンに不規則性を付与することを提案している。
一方、不規則なランダムメッシュパターンとディスプレイのBMパターンとの重畳により視認される「ノイズ」は、メッシュパターン単独の特徴のみでは決定することができない。ディスプレイを考慮すること無しに、どれほどメッシュパターンに制約を加えたとしても、重畳するディスプレイの画素構造、例えばBMパターンや、明度等が変化すると、視認されるノイズは変化する。
このため、特許文献1に開示のタッチパネルのメッシュパターンでは、ランダムメッシュパターンによるロバストな視認性は得ることができないという問題があった。つまり、ノイズ視認性に優れたメッシュパターンは、ディスプレイとの組み合わせで決定される必要があるが、特許文献1では全く考慮されてい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、表示ユニット(ディスプレイ)との組み合わせにおいて視認されるノイズの発生を抑制し、視認性を向上させることができるランダム(不規則)なメッシュ状配線パターン(メッシュパターン)を有する導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムのパターンの評価方法を提供することを目的とする。
本発明は、特に、発光強度(明度)が異なるディスプレイの画素配列(BM)パターンに重畳された場合であっても、観察距離によらず、ディスプレイの強度に応じて、大きな画質障害となるノイズの発生を抑止でき、視認性を大幅に向上させることができるランダムメッシュパターンを有する導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムのパターンの評価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る導電性フィルムであって、導電性フィルムは、透明基体と、透明基体の両側、若しくは片側に配置される2つの配線部と、を有し、2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、複数の金属細線を有し、複数の金属細線は、メッシュ状からなる多角形の配線パターンを有することにより、配線部には複数の多角形の開口部が配列されるものであり、2つの配線部の少なくとも一方の配線部の複数の金属細線は、開口部が複数の異なる開口形状を有する不規則性が付与された不規則配線パターンを構成するものであり、表示ユニットは、互いに異なる少なくとも3色の複数色の光を射出する複数の副画素を含む画素の画素配列パターンで配列されてなり、導電性フィルムは、少なくとも1つの不規則配線パターンが含まれる2つの配線部の合成配線パターンと表示ユニットの画素配列パターンとが重畳されるように、表示ユニットに設置されるものであり、不規則配線パターンは、少なくとも1視点において、合成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第1スペクトルピークの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色の画素配列パターンの明度画像データの2次元フーリエスペクトルの複数の第2スペクトルピークの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とから各色毎に算出されるノイズ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周波数閾値以下の各ノイズの周波数におけるノイズの強度の内の第1強度閾値以上のノイズの強度にそれぞれ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各色のノイズの評価値から算出したノイズの評価指標が評価閾値以下となる多角形の配線パターンであ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2の態様に係る表示装置は、互いに異なる複数色の光を射出する複数の副画素を備える画素が一方の方向及び一方の方向に垂直な方向に繰り返される画素配列パターンで配列されてなる表示ユニットと、この表示ユニットの上に設置される、本発明の第1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3の態様に係る導電性フィルムの評価方法は、表示装置の表示ユニット上に設置され、透明基体の両側、若しくは片側に配置される2つの配線部を有する導電性フィルムの評価方法であって、2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、複数の金属細線を有し、複数の金属細線は、メッシュ状からなる多角形の配線パターンを有することにより、配線部には複数の多角形の開口部が配列されるものであり、2つの配線部の少なくとも一方の配線部の複数の金属細線は、開口部が複数の異なる開口形状を有する不規則性が付与された不規則配線パターンを構成するものであり、表示ユニットは、互いに異なる少なくとも3色の複数色の光を射出する複数の副画素を含む画素の画素配列パターンで配列されてなり、導電性フィルムは、少なくとも1つの不規則配線パターンが含まれる2つの配線部の合成配線パターンと表示ユニットの画素配列パターンとが重畳されるように、表示ユニットに設置されるものであり、少なくとも1視点において、合成配線パターンの透過率画像データ及び表示ユニットの複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色の画素配列パターンの明度画像データを取得し、合成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明度画像データに対して2次元フーリエ変換を行い、合成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第1スペクトルピークの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、各色毎に、複数色の各色の画素配列パターンの明度画像データの2次元フーリエスペクトルの複数の第2スペクトルピークの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とを算出し、こうして算出された合成配線パターンの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、複数色のそれぞれの副画素配列パターンの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とからそれぞれ複数色の各色のノイズの周波数及び強度を算出し、こうして算出された各色のノイズ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周波数閾値以下の周波数及び第1強度閾値以上の強度を持つノイズを選び出し、こうして選び出されたそれぞれの各色のノイズの周波数におけるノイズの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それぞれ各色のノイズの評価値を得、こうして得られた各色毎のノイズの評価値からノイズの評価指標を算出し、こうして算出されたノイズの評価指標が所定値以下である多角形の配線パターンを持つ導電性フィルムを評価することを特徴とする。
上記第1〜第3の態様のいずれか1つの態様において、開口部の形状は、異なる2種類以上の開口形状であり、その頂点の数が2種類以上となる多角形状であることが好ましく、開口部は、1つの平面領域にランダムに配置されたシード点を基準とするボロノイ多角形又はドロネー三角形であってもよい。
または、金属細線の不規則配線パターンは、1つの平面領域にランダムに配置されたシード点を重心とする多角形を畳み込んで得られた多角形画像間の境界領域を細線化処理して得られたランダムな線分からなる細線の配線パターンであり、開口部の形状は、多角形画像の多角形が細線化処理によって変形し、ランダムな線分からなる細線で囲まれた異なる2種類以上の開口形状を含むことが好ましい。
また、評価閾値は、−2.80であることが好ましい。
また、各色の画素配列パターンの明度画像データは、複数色の光をそれぞれ単独で点灯した時に表示ユニットの表示画面に表示された各色の画素配列パターンの画像を撮像して得られた当該色の撮像画像データを明度値に変換することによって得られた明度画像データを規格化した規格化明度データであることが好ましい。
また、表示ユニットの表示画面に表示された各色の画素配列パターンの画像は、複数色の光を各色毎に設定可能な最大強度で単独で点灯した時に表示ユニットに表示されたものであることが好ましい。
また、複数色が、赤、緑及び青の3色である時、赤、緑及び青の各色の画素配列パターンの画像の撮像画像データは、マクベスチャートの白にホワイトバランス調整して撮像された画像データであることが好ましい。
また、複数色の各色の画素配列パターンの画像の明度画像データは、表示ユニットにおいて複数色の各色の光を単独で点灯した時に、表示ユニットの表示画面に表示された当該色の画素配列パターンの画像をマイクロスコープで撮像した撮像画像データから作成したマスク画像に対して、計測された明度値を表示ユニットの解像度とマスク画像の値を持つ面積との積で規格化した明度データを与えることにより得られたものであり、明度画像データは、基準となる表示装置の表示ユニットの明度が1.0となるように規格化されたものであることが好ましい。
また、複数色が、赤、緑及び青の3色である時、計測された明度値は、赤、緑及び青の各色を単独で表示させてスペクトロメータで計測して取得された、赤、緑及び青の各色の分光スペクトルデータから求められた明度値であり、マスク画像は、マイクロスコープで撮像された撮像画像データを2値化した画像であることが好ましい。
また、2つの配線部は、透明基体の両側の面にそれぞれ形成されることが好ましい。
または、透明基体を第1の透明基体とする時、さらに、第1の透明基体と異なる第2の透明基体を有し、2つの配線部の一方の配線部は、第1の透明基体の一方の面に形成され、2つの配線部の他方の配線部は、第1の透明基体の他方の面側であって、第2の透明基体の一方の面に形成されることが好ましい。
または、2つの配線部は、透明基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成されることが好ましい。
また、2つの配線部の複数の金属細線は、いずれも不規則配線パターンを構成するものであることが好ましい。
または、2つの配線部の一方の配線部の複数の金属細線は、不規則配線パターンを構成するものであり、かつ他方の配線部の複数の金属細線は、規則性のある多角形の配線パターンを構成するものであることが好ましい。
または、2つの配線部の一方の配線部の複数の金属細線は、不規則配線パターンを構成するものであり、かつ他方の配線部は、酸化インジウムスズで構成されるものであり、合成配線パターンは、不規則配線パターンであることが好ましい。
また、2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、電極部と非電極部とを備え、電極部及び非電極部の一方の複数の金属細線は、不規則配線パターンを構成するものであり、かつ電極部及び非電極部の他方の複数の金属細線は、規則性のある多角形の配線パターンを構成するものであることが好ましい。
また、複数の第1スペクトルピークは、合成配線パターンの透過率画像データを、2次元フーリエ変換して得られた複数のスペクトルピークから選択された第1の閾値以上のピーク強度を有するものであり、複数色のそれぞれについて、複数の第2スペクトルピークは、画素配列パターンの明度画像データを、2次元フーリエ変換して得られた複数のスペクトルピークから選択された第2の閾値以上のピーク強度を有するものであることが好ましい。
また、各色に対応するノイズの周波数及び強度は、第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、各色に対応する第2ピーク周波数及び第2ピーク強度との畳み込み演算によって求められることが好ましい。
また、各色に対応するノイズの周波数は、第1ピーク周波数と各色に対応する第2ピーク周波数との差として与えられ、各色に対応するノイズの強度は、第1ピーク強度と各色に対応する第2ピーク強度との積として与えられることが好ましい。
また、ノイズの評価値は、ノイズの周波数及び強度に、視覚応答特性として観察距離に応じ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ることが好ましい。
また、視覚伝達関数VTFは、下記式(1)で与えられることが好ましい。
VTF=5.05e−0.138k(1−e0.1k) …(1)
k=πdu/180
ここで、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、上記式(1)で表され、uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、観察距離(mm)で定義される。
また、ノイズの評価指標は、各色について、1つのノイズの周波数に対して、観察距離に応じて重み付けされた複数のノイズの評価値の中の最も大きい評価値を用いて算出されることが好ましい。
また、ノイズの評価指標は、各色毎に、1つのノイズの周波数に対して選択された最も大きい評価値を全てのノイズの周波数について合算した複数の色の合算値の中で最も大きい合算値であることが好ましい。
また、第1の強度閾値は、常用対数で−4.5であることが好ましい。また、周波数閾値は、表示ユニットの解像度で得られる空間周波数、即ち、1画素ピッチの逆数に対応する空間周波数である。
また、表示ユニットの解像度で得られる空間周波数は、表示ユニットの表示画素ピッチをPdμmとする時、1000/Pd cycle/mmで与えられるノイズの最高周波数であることが好ましい。
また、評価値は、正面観察及び斜め観察の少なくとも2視点において、複数色の各色毎に得られるものであり、評価指標は、得られた少なくとも2視点における各色の評価値の中で最も大きな評価値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、ディスプレイとの組み合わせにおいて視認されるノイズの発生を抑制し、視認性を向上させることができるランダムメッシュパターンを有する導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムのパターンの評価方法を提供することができる。
特に、ランダムメッシュパターンが、発光強度(明度)が異なるディスプレイの画素配列(BM)パターンに重畳された場合であっても、観察距離によらず、ディスプレイの強度に応じて、大きな画質障害となるノイズの発生を抑止でき、視認性を大幅に向上させることができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、ディスプレイのRGB副画素の開口形状がそれぞれ異なる周波数・強度(形状、サイズ)を持つ場合の導電性フィルムのメッシュパターンの設計においても、発光強度が異なるディスプレイの画素配列パターンとの組み合わせにおいても最良の画質を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る導電性フィルムの一例を模式的に示す部分断面図である。 図1に示す導電性フィルムの配線部の、ボロノイ多角形からなるランダムなメッシュ状配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 図2に示すランダムメッシュパターンを形成するボロノイ多角形を生成させるために、1つの平面領域内に任意の間隔で発生させたシード点(ドット)を示すドット切り出し画像の一例の概略説明図である。 図1に示す導電性フィルムの上側及び下側の配線部の配線パターンの重なりによる合成配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る導電性フィルムの上側及び下側の配線部の配線パターンの重なりによる合成配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る導電性フィルムの上側の配線部の配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 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。 本発明の第3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1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。 (A)は、図2に示すランダムメッシュパターンの構造の一例を示す模式図であり、(B)は、図9に示す表示ユニットの画素配列パターンの構造の一例を示す模式図であり、(C)は、本発明におけるランダムメッシュパターンの透過率(T)のグラフの一例であり、(D)は、表示ユニットの代表副画素の強度(I)のグラフの一例であり、(E)及び(F)は、それぞれ従来技術におけるメッシュ配線パターン及び表示ユニットの代表副画素の透過率(T)のグラフの一例である。 (A)及び(B)は、それぞれ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り、(B)は、(A)の画素配列パターンの部分拡大図である。 (A)〜(C)は、それぞれ本発明に適用される3つの副画素の形及び周期の少なくとも1つが異なる画素配列パターンの構成単位の一例を示す概略説明図である。 (A)及び(B)は、それぞれ図9に示す表示ユニットの画素配列パターンの画素中の3つの副画素の強度のばらつきの一例を模式的に示す説明図である。 (A1)〜(H2)は、それぞれ解像度、形状及び強度が異なる表示ユニットの画素配列パターンの代表副画素の2×2画素の繰り返し単位の一例を示す模式図である。 本発明に係る導電性フィルムの配線評価方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の導電性フィルムの評価方法のディスプレイBMデータの作成方法の詳細の一例を示すフローチャートである。 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G副画素の撮像画像の一例を示す模式図、G副画素の分光スペクトルの一例を示すグラフ、及び2×2画素のインプットデータの一例を示す模式図である。 本発明に適用されるXYZ等色関数の一例を示すグラフである。 (A)及び(B)は、それぞれ図15(A1)に示す画素配列パターン及び図2に示すランダムメッシュ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15(A1)に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。 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る。 本発明の導電性フィルムの配線部のランダムなメッシュ状配線パターンの他の一例を模式的に示す平面図である。 (A)は、図23に示すランダムメッシュパターンを形成する多角形を生成させるために、1つの平面領域内に任意の間隔で発生させたシード点(ドット)を示すドット切り出し画像の一例の概略説明図であり、(B)は、(A)に示すドット切り出し画像のドットの位置に菱形パターンを畳み込んだ菱形パターン画像の一例の概略説明図である。 (A)、(B)及び(C)は、それぞれ本発明の導電性フィルムの配線部のランダムなメッシュ状配線パターンの他の一例を模式的に示す平面図である。
以下に、本発明に係る導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムの評価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。
本発明は、不規則なメッシュ状のランダムパターン(以下、ランダムメッシュパターンという)とディスプレイ画素配列(BM)パターンの重畳で視認されるノイズを抑制するため、ディスプレイに組み合わせるためのランダムメッシュパターンを持つ導電性フィルムを提供するものである。 ここで、本発明に用いられるランダムメッシュパターンとしては、少なくとも2種類の異なる開口形状を有し、その頂点の数は少なくとも2種類となる不規則なパターンと定義することができる。
ところで、ディスプレイとランダムメッシュパターンとで視認されるノイズを定量化し、その定量値が閾値以下となる組み合わせにおいては、ノイズは視認されることはない。したがって、本発明においては、ランダムメッシュパターンとしては、上記のように定義できるが、ディスプレイのBMパターン及びランダムメッシュパターンを定量化し、これらの定量値から視認されるノイズを定量化する必要がある。
そのため、本発明においては、先ず、複数の特徴の異なる不規則なメッシュパターンを想定し、透過率画像を作成している。次に、この透過率画像から得られる高速フーリエ変換(FFT)スペクトルと、ディスプレイから得られるFFTスペクトルの畳み込み演算を行っている。ここで、得られた演算結果に視覚伝達関数を作用させた積算値がノイズ視認性定量値に相当し、この段階で、ノイズ視認性定量値、及びノイズシミュレーション画像が得られる。得られた画像を評価することにより、視認性として許容できるノイズ視認性を決定することができ、本発明の導電性フィルム及びその評価方法を提供することができる。
以下では、本発明に係る導電性フィルムについて、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。本発明は、これに限定されず、透明基体の両側に配置される、もしくは片側に絶縁層を介して配置される配線パターンの内、少なくとも一方が、不規則性が付与された多角形状のセル(開口部)からなるランダムなメッシュ状配線パターン(ランダムメッシュパターン)を持つ配線部を有するものであり、表示装置の様々な発光強度の表示ユニット上に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い。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。
なお、本発明に係る導電性フィルムが重畳される表示装置の表示ユニットとしては、特に制限的ではないが、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)(OEL:Organic Electro-Luminescence)を利用した有機EL(発光)ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)や有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)、無機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ、電子ペーパ等を挙げることができる。
なお、詳細は後述するが、本発明の導電性フィルムの重畳される表示装置の表示ユニット(以下、ディスプレイともいう)は、互いに異なる少なくとも3色、例えば、赤、緑及び青の3色を含む複数色の光を射出する複数の副画素を含む画素の画素配列パターン(以下、BMパターンともいう)で配列されてなり、その発光強度(輝度)のよる各副画素(カラーフィルタ)の輝度(明度)を、導電性フィルムの重畳によるノイズの視認性の評価において考慮できるものであれば、特に制限的ではない。上記表示ユニットは、例えば、従来のように、副画素(カラーフィルタ)の繰り返し周期及び強度(形状、サイズ)、即ち副画素配列パターン(副画素の形状及びサイズ、周期がRGB等の複数色において全て同じであり、G副画素で代表させることができるBMパターンを持つ表示ユニットであっても良い。また、上記表示ユニットは、前述したOELDのように、複数色において全て同じでない、即ち、少なくとも2つの色について異なる副画素配列パターンを含むBMパターンを持つ表示ユニットであっても良い。
また、本発明の対象となる表示装置のディスプレイは、高解像度スマートフォンやタブレット端末等のように、発光強度の高いディスプレイであっても良いし、低解像度のデスクトップパソコンやテレビ(TV)等のように、発光強度の低いディスプレイであっても良いし、中解像度ノートブック等のように、発光強度の中程度のディスプレイであっても良い。
図1は、本発明の第1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り、図2は、それぞれ、図1に示す導電性フィルムの配線部の配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の導電性フィルム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)に対してノイズ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パターンに対してノイズ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12の一方の面(図1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からなり、第1電極部となる第1配線部16aと、第1配線部16aの略全面に、金属細線14を被覆するように、第1接着層18aを介して接着された第1保護層20aと、透明基体12の他方の面(図1中下側の面)に形成され、複数の金属製の細線14からなり、第2電極部となる第2配線部(電極)16bと、第2配線部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。
なお、以下では、第1配線部16a及び第2配線部16bを総称する際には単に配線部16といい、第1接着層18a及び第2接着層18bを総称する際には単に接着層18といい、第1保護層20a及び第2保護層20bを総称する際には単に保護層20という。
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。
金属細線14は、波線の形状をなし、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。
配線部16(16a,16b)は、メッシュ状に配列したメッシュ配線21(21a,21b)によって形成される配線パターン24(24a,24b)を持つ波線形状の複数の金属細線14を有する。配線パターン24(24a,24b)は、詳細には、図2に示すように、複数の金属細線14同士を互いに交差させて形成された所定のランダム形状、例えばランダムな多角形状の開口部(セル)22(22a,22b)が配列されたメッシュパターンである。
配線部16(16a及び16b)は、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(セル)22(22a及び22b)によるランダムなメッシュ形状の配線パターン24(24a及び24b)とを有する配線層28(28a及び28b)からなる。配線パターン24a及び24bは、複数の金属細線で形成される開口部がランダムな多角形とからなることで不規則性が付与された配線パターン、即ちランダムメッシュパターン25aである。このランダムメッシュパターン25aは、金属細線14によって形成される開口部22の形状が、異なる2種類以上の開口形状であり、その頂点の数が2種類以上となるランダムな多角形状となるものであれば、どのようなランダムメッシュパターンであっても良い。
なお、図1に示す例においては、配線パターン24は、配線パターン24a及び24bとして、図2に示すようランダムメッシュパターン25aを有するものである。
ここで、図2に示す不規則性が付与された配線パターンであるランダムメッシュパターン25aは、図3に示すような1つの平面領域100内において任意の間隔で複数の位置に存在する複数のシード点pを基準としてボロノイ図(ボロノイ分割法)に従って決定されたボロノイ多角形からなる開口部22を持つ配線形状を有する。
図3は、図2に示すランダムメッシュパターンを形成するボロノイ多角形を生成させるために、1つの平面領域100内において任意の間隔で無作為に選択された複数の位置にドットを発生させて複数のシード点pとしたドット切り出し画像を示す。
図2に示すランダムメッシュパターン25aにおいては、ボロノイ図(ボロノイ分割法)に従って図3に示す複数のシード点pをそれぞれ囲繞する複数のランダムな多角形の領域、すなわち複数のボロノイ多角形の領域がそれぞれ画定されている。ここで、ボロノイ図により区画された複数のボロノイ多角形の領域は、シード点pが最も近接する点である点の集合体であることを示している。ここで、距離関数としてユークリッド距離を用いたが、種々の関数を用いてもよい。
なお、本発明において用いられるランダムメッシュパターンとして、図3に示す複数のシード点を基準として、ドロネー図(ドロネー三角形分割法)に従って決定されたドロネー三角形からなる開口部22を持つ配線形状を有するランダムメッシュパターン(図示せず)を用いても良い。ドロネー三角形分割法とは、複数のシード点pのうち、隣接するシード点同士を繋いで三角形状の領域を画定する方法である。これにより、例えば、複数のシード点のいずれかを頂点とする複数のドロネー三角形の領域をそれぞれ画定することができる。
また、本発明において用いられるランダムメッシュパターンとしては、上記のボロノイ多角形やドロネー三角形等の開口部(セル)の形状を持つランダムメッシュパターンに限定されず、ランダムメッシュパターンであれば、どのようなものであっても良い。
例えば、菱形などの正多角形の規則的な定型パターンを数%、例えば10%以下ランダム化したランダムメッシュパターン等であっても良い。なお、このようなランダムメッシュパターンには、正多角形の規則的な定型パターンのピッチのみランダム化したものや、角度のみをランダム化したものは含まない。
このような異方性を有するランダムメッシュパターンとしては、例えば、図23に示すようなランダムメッシュパターンを挙げることができる。
図23に示すようなランダムメッシュパターンは、周波数ピーク強度も指向性も強い規則的な定型メッシュパターン(以下、定型パターンともいう)と、周波数ピーク強度も指向性も弱いボロノイ多角形やドロネー三角形等の開口部(セル)の形状を持つランダムメッシュパターン(以下、代表して単にボロノイランダムパターンともいう)との中間の指向性のあるランダムパターンである。
ここで、図23に示す異方性ランダムメッシュパターン25bは、開口部22の開口形状の原図形が菱形であり、開口部22の開口重心が平均値で数%、例えば5%程度、好ましくは、10%〜15%、より好ましくは、15%〜20%ばらついているもので、以下のようにして作製することができる。
先ず、図24(A)に示すように、1つの平面領域110内において、菱形などの閉空間の重心となる点として、任意の間隔で無作為に選択された複数の位置、例えば乱数等を用いて任意の間隔で複数の位置にシード点(ドット)pを配置したドット切り出し画像112を作製する。なお、予め平面領域110内に規則的にドットを配置しておき、そのドット間の間隔を、標準偏差等を用いて360度任意の方向にずらすことにより、シード点pを配置しても良い。
次に、図24(B)に示すように、平面領域110内に配置された、図24(A)に示すシード点pの位置に開口部22となる菱形パターン114を、隣接する菱形パターン114が互いに離間し、両者の間に境界領域116が存在するように、畳み込んで、菱形パターン画像118を作製する。図示例では、シード点pに菱形パターン114を畳み込んでいるが、本発明は菱形に限定されず、正三角形、二等辺三角形等の三角形、正方形、長方形(矩形)、平行四辺形等の四角形、正五角形等の五角形、正六角形等六角形などの正多角形を含む多角形であっても良い。
次に、図24(B)に示す菱形パターン画像118の境界領域116を細線化するために、細線化処理、例えばmathworks社製matlabの細線化処理を実施する。
ここで、細線化処理は、境界領域116の縁部のピクセルを除去することにより境界領域116を収縮させ、菱形パターン114の縁部にピクセルを除去することにより菱形パターン114を膨張させることを繰り返して、同一線幅の細線となるように細線化する。
こうして、図23に示すランダムメッシュパターン25bを形成することができる。
このような形状の金属細線14は、銀などの金属層をエッチング等の公知方法により、容易に形成することができる。
なお、異方性を有するランダムメッシュパターンとしては、原図形が図24(B)に示す菱形114である図23に示すランダムメッシュパターン25bに加え、例えば、原図形が図24(B)に示す菱形114とは異なる菱形である図25(A)に示すランダムメッシュパターン25c、原図形が六角形である図25(B)に示すランダムメッシュパターン25d、原図形が平行四辺形である図25(C)に示すランダムメッシュパターン25e等もげることができる。
なお、以下では、図2に示すランダムメッシュパターン25aを代表例として説明するが、図23、並びに図25(A)、(B)及び(C)に示すランダムメッシュパターン25b、25c、25d、及び25eも同様に適用可能なことは勿論である。
なお、詳細は、後述するが、本発明の導電性フィルム10は、上側及び下側の配線パターン24a及び24bの合成配線パターン24とした時に、表示ユニットのBMパターンの所定の明度(明度画像データ)に対してノイズ視認性の点で最適化されたランダムメッシュパターンを持つものである。なお、本発明では、所定の明度のBMパターンに対してノイズ視認性の点で最適化された菱形の配線パターンとは、合成配線パターン24とした時に、所定の明度のBMパターンに対してノイズが人間の視覚に知覚されない1又は2以上の1群の菱形の配線パターンを言う。なお、ノイズの視認性とは、本明細書では、ノイズが視認できない程度をいう。
したがって、図2に示すランダムメッシュパターン25aは、合成配線パターン24とした時に、表示ユニットのBMパターンの所定の明度(明度画像データ)に対してノイズ視認性の点で最適化されたランダムメッシュパターンであり、ランダムメッシュパターン25aの透過率画像データが上側及び下側の配線パターン24a及び24bとして重ねあわされた合成配線パターン24の合成画像データと、ディスプレイの複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色のBMパターンの明度画像データとから求められるノイズの評価指標が所定評価閾値以下となるランダムメッシュパターンであり、それ自体で、所定発光強度のディスプレイの表示画面に重畳して、十分にノイズの発生を抑制でき、視認性を向上させることができる、表示ユニットの所定の明度のBMパターンに対してノイズ視認性の点で最適化されたランダムメッシュパターンであるということができる。
なお、このような最適化されたランダムメッシュパターン25aには、開口部22を構成する金属細線14の辺(メッシュ配線21)に断線(ブレーク)が入っていてもよい。このようなブレークのあるメッシュ状配線パターンの形状としては、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形状を適用することができる。
図1に示す実施の形態の導電性フィルム10では、図1中、透明基体12の上側(観察側)の第1配線部16aの複数の金属細線14も、下側(ディスプレイ側)の第2配線部16bの複数の金属細線14も、図2に示す不規則性が付与されたランダムメッシュパターン25aをそれぞれ配線パターン24a及び24bとして有し、図4に示すように、上下の不規則性が付与された配線パターン24a及び24bの重ね合わせによる不規則性が付与された合成配線パターン24を構成する。なお、図4及び後述する図5では、理解しやすいように、上側の配線パターン24aを構成する複数の金属細線14を太線で、下側の配線パターン24bを構成する複数の金属細線14を細線で示しているが、太線及び細線の幅は、金属細線14の線幅を表すものではないことは勿論であり、同じであっても、異なっていても良い。
即ち、図1に示す例では、第1及び第2の配線部16a及び16bを、共に、図2に示すような不規則性が付与されたランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線で構成しているが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方の配線部16の少なくとも一部に図2に示す不規則性が付与されたランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線を有していればよい。
このように、導電性フィルムの上側又は下側の配線部16(配線部16a又は16b)の全部又は一部の金属細線を不規則性が付与(ランダム化)されたランダムメッシュパターン25aで構成することにより、両配線部16の配線パターンの重ね合わせによって合成されたメッシュ状配線パターンをランダム化して、メッシュ状配線パターンを透過してくる光をランダムにすることができ、配線パターンとディスプレイの干渉によるノイズ視認性を改善することができる。
例えば、図5に示すように、第1及び第2の配線部16a及び16bを、異なる配線パターンを持つ複数の金属細線で構成しても良い。図5に示す例では、透明基体12の上側の第1配線部16aを、図2に示す不規則性が付与されたランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線14で構成し、透明基体12の下側の第2配線部16bを、菱形形状の開口部からなる規則的な定型パターン27を持つ複数の金属細線14で構成しているが、逆に、第1配線部16aを、定型パターン27を持つ複数の金属細線14で、第2配線部16bを、ランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線14で構成しても良い。こうして、ランダムメッシュパターン25aと規則的な定型パターン27との重ね合わせによる合成配線パターンに不規則性を付与することができる。
又は、図6に示すように、第1及び第2の配線部16a及び16bの少なくとも一方の複数の金属細線14を、上述したように、断線(ブレーク)によって、配線層28を構成する電極部17と、ダミー電極部(非電極部)26とに分断し、電極部17及びダミー電極部26のいずれか一方を、図2に示すランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線14で構成し、他方を、規則的な定型パターン27(図5参照)を持つ複数の金属細線14で構成して、後述する図7に示すような本発明の第2の実施形態の導電性フィルム11のような形態としても良い。こうして、ランダムメッシュパターン25a及び規則的な定型パターン27の組み合わせと、ランダムメッシュパターン25a又は定型パターン27との重ね合わせによる合成配線パターン、又はランダムメッシュパターン25a及び定型パターン27の組み合わせ同士の重ね合わせによる合成配線パターンに不規則性を付与することができる。
なお、図6においては、透明基体12の上側の第1配線部16aを断線(ブレーク)によって電極部17aと、その両側の2つのダミー電極部26に分断し、2つのダミー電極部26を図2に示すランダムメッシュパターン25aを持つ複数の金属細線14で構成し、電極部17aを、規則的な定型パターン27を持つ複数の金属細線14で構成しているが、逆でも良いのはもちろんである。
なお、図4、図5及び図6等に示す例においては、第1配線部16a及び第2配線部16bの両方を複数の金属細線14で構成しているが、本発明は、これに限定されず、一方の配線部を、複数の金属細線14の代わりに、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ(スズドープ酸化インジウム))等の透明導電膜によるパターン化された配線で構成しても良い。
例えば、図5に示す例やその逆の例などにおいては、第1配線部16a及び第2配線部16bの一方の規則的な定型パターン27を持つ複数の金属細線14の代わりに、ITOによるパターン化された配線を用いても良い。
また、図6に示すように、第1配線部16a及び第2配線部16bの一方が、断線(ブレーク)によって電極部17aとその両側の2つのダミー電極部26に分断され、電極部17a及びダミー電極部26の一方がランダム化された配線パターンを持つ複数の金属細線14で構成されている場合には、他方の配線部を構成する複数の金属細線14の代わりに、ITOによるパターン化された配線を用いても良い。
なお、図7に示す本発明の第2の実施形態の導電性フィルム11の構造については、後述する。
上述したように、第1保護層20aは、第1配線部16a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配線部16aからなる配線層28aの略全面に接着されている。また、第2保護層20bは、第2配線部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配線部16bからなる配線層28bの略全面に接着されている。
ここで、接着層18(第1接着層18a及び第2接着層18b)の材料としては、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、保護層20(第1保護層20a及び第2保護層20b)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n1及び第2保護層20bの屈折率n2は、いずれも、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、第1保護層20aに対する透明基体12の相対屈折率nr1及び第2保護層20bに対する透明基体12の相対屈折率nr2は、共に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、第1保護層20a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、第保護層20bに対する透明基体12の相対屈折率nr2は、nr2=(n2/n0)で定義される。
ここで、相対屈折率nr1及び相対屈折率nr2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。
なお、相対屈折率nr1及び相対屈折率nr2の範囲をこの範囲に限定して、透明基体12と保護層20(20a、20b)との部材間の光の透過率を制御することにより、ノイズの視認性をより向上させ、改善することができる。
図1に示す実施の形態の導電性フィルム10では、透明基体12の上側及び下側の両側の配線部16(16a及び16b)は、いずれも複数の金属細線14を備える電極部となっているが、本発明はこれに限定されず、第1及び第2配線部16a及び16bの少なくとも一方を電極部と非電極部(ダミー電極部)とによって構成しても良い。
図7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7に示す本第2の実施形態の導電性フィルムの配線パターンの平面図は、図2、図4及び図5に示す配線パターン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7の上側)の面に形成された第1電極部17a及びダミー電極部26からなる第1配線部16aと、透明基体12の他方(図7の下側)の面に形成された第2電極部17bからなる第2配線部16bと、第1電極部17a及びダミー電極部26からなる第1配線部16a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電極部17bからなる第2配線部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電極部17a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7の上側)の面に配線層28aとして形成され、第2電極部17bは、複数の金属細線14からなり、透明基体12の他方(図7下側)の面に配線層28bとして形成されている。ここで、ダミー電極部26は、第1電極部17aと同様に、透明基体12の一方(図7の上側)の面に形成されるが、図示例のように、他方(図7の下側)の面に形成された第2電極部17b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電極部17aと所定間隔だけ離間して配置されており、第1電極部17a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7の上側)の面にも、透明基体12の他方(図7の下側)の面に形成されている第2電極部17b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7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、配線層28aの第1電極部17a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24aとを有する。また、配線層28bの第2電極部17bは、第1電極部17a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24b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電極部17bは、第1電極部17a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電極部17a、17b及びダミー電極部26は、それぞれ図1に示す導電性フィルム10の配線部16と同様の材料で同様に形成することができる。
なお、第1保護層20aは、第1配線部16aの第1電極部17a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電極部17a及びダミー電極部26からなる配線層28aの略全面に接着されている。
また、第2保護層20bは、第2配線部16bの第2電極部17b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電極部17bからなる配線層28bの略全面に接着されている。
なお、図7に示す導電性フィルム11の第1及び第2接着層18a及び18b、並びに第1及び第2保護層20a及び20bは、図1に示す導電性フィルム10と同様であるので、その説明は省略する。
なお、本実施形態の導電性フィルム11では、第2電極部17bを備える第2配線部16bは、ダミー電極部を有していないが、本発明はこれに限定されず、第2配線部16bにおいて、第1配線部16aの第1電極部17aに対応する位置に、第1電極部17aから所定間隔だけ離間して、第2電極部17bと電気的絶縁された状態下にある、金属細線14からなるダミー電極部を配置しても良い。
本実施形態の導電性フィルム11においても、上記第1配線部16aにダミー電極部26aを設け、また、第2配線部16bにこのようなダミー電極部を設けることにより、第1配線部16aの第1電極部17aと第2配線部16bの第2電極部17bの各メッシュ配線を対応して配置することができるので、透明基体12の一方(例えば、図7の上側又は下側)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。
図1及び図7に示す第1及び第2の実施形態の導電性フィルム10及び11では、透明基体12の上側及び下側の両側に、それぞれ配線部16(16a及び16b)が形成されているが、本発明はこれに限定されず、図8に示す本発明の第3の実施形態の導電性フィルム11Aのように、透明基体12の一方の面(図8中上側の面)に複数の金属細線14からなる配線部16を形成し、配線部16の略全面に、金属細線14を被覆するように、接着層18を介して保護層20を接着した導電性フィルム要素を2つ重ねる構造としても良い。
図8に示す本発明の第3の実施形態の導電性フィルム11Aは、図8中、下側の透明基体12bと、この透明基体12bの上側面に形成された複数の金属細線14からなる第2配線部16bと、第2配線部16b上に第2接着層18bを介して接着される第2保護層20bと、第2保護層20b上に、例えば接着剤等により接着されて配置される上側の透明基体12aと、この透明基体12aの上側面に形成された複数の金属細線14からなる第1配線部16aと、第1配線部16a上に接着層18aを介して接着される保護層20aとを有する。
ここで、第1配線部16a及び又は第2配線部16bの金属細線14の少なくとも一方の全部又は一部は、図2に示す不規則性が付与されたランダムメッシュパターン25aである。
上述した本発明の第1、第2及び第3の実施形態の導電性フィルム10、11及び11Aは、例えば、図9に模式的に示す表示ユニット30(ディスプレイ)のタッチパネル(44:図10参照)に適用されるが、少なくとも1視点において、ディスプレイの発光強度に依存する各色の画素配列(BM)パターンの明度値に対して合成配線パターンとした時にノイズ視認性の点で最適化された不規則配線パターンを持つものである。
なお、本発明では、ディスプレイの発光強度に依存する各色のBMパターンの明度値に対して合成配線パターンとした時にノイズ視認性の点で最適化された不規則配線パターン(ランダムメッシュパターン)とは、少なくとも1視点において、ディスプレイの複数の副画素の各色の光を単独で点灯した時にいずれにおいても、当該色のBMパターンに対して合成配線パターンとした時にノイズが人間の視覚に知覚されない1又は2以上の1群のランダムメッシュパターンを言う。即ち、最適化されたランダムメッシュパターンとは、複数色の光、例えば、RGB単体点灯時に、最もノイズが生じやすい色、例えば、最も高い明度値を持つ色のBMパターン、換言すれば、最悪値を取るBMパターンに対して合成配線パターンとした時にノイズが人間の視覚に知覚されない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群のランダムメッシュパターンにおいても、最も知覚されないランダムメッシュパターンから知覚されにくいランダムメッシュパターンまで序列を付けることができ、最もノイズが知覚されない1つのランダムメッシュパターンを決定することもできる。
ここで、本発明において、配線パターンのノイズ視認性の最適化において、ディスプレイの発光強度に依存する各色のBMパターンの明度値を用いる理由は、例えば、導電性フィルムが図11(A)に示すような金属細線の線幅と平均ピッチを持つ配線パターンであり、ディスプレイが、図11(A)に示すような1つの画素が1つの副画素によって代表されるBMパターンを持つ時、ディスプレイの1画素に対して考慮すると、配線パターンの透過率データは、図11(C)及び(E)に示すように、本発明においても、特許文献1のような従来技術においても、金属細線の線幅に相当する部分は、非透過であるため0、金属細線間は、透過であるために1.0とすることができ、いずれも2値化データとなり、全く同じとなる。しかし、ディスプレイのBMは非透過であるため0となるが、副画素(色フィルタ)は光が透過するが、その光の強度、例えば明度値は、図11(D)に示すように、ディスプレイの発光強度に依存して変化する。一方、特許文献1のような従来技術において対象とする、ディスプレイの副画素(色フィルタ)の配列パターン、即ちBMパターンの透過率データは、図11(F)に示すように、ディスプレイの副画素(色フィルタ)では透過で1.0、ディスプレイのBMでは不透過で0として取り扱うので、ディスプレイの発光強度が考慮されない。
一方、高解像度スマートフォンのように、発光強度が強ければ、視認されるノイズは強くなり、発光強度が弱ければければ、視認されるノイズも弱くなるため、従来技術のように、透過率データのみでは、発光強度の異なるディスプレイに対して求まるノイズの評価指標、即ち定量値は、比較することができなくなり、ノイズの視認性を正しく評価できなくなる。
このため、本発明においては、基準となるディスプレイの発光強度を基準として他のディスプレイの発光強度を評価して、規格化することにより、種々の発光強度の異なるディスプレイに適用可能な配線パターンのノイズ視認性の最適化を行うことができる。
なお、本発明において必須となる、ディスプレイの発光強度に依存する各色のBMパターンの明度値に対する不規則(ランダム)配線パターンのノイズ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ノイズは、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、11又は11Aを配置する場合、導電性フィルム10、11又は11Aの配線パターン24(配線パターン24aと24bの合成配線パターン)は、配線パターン24aと24bとの少なくとも一方がランダムメッシュパターン25aであり、BM(画素配列)パターン38に対してノイズ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、11又は11A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弱まり、ノイズの発生が抑制され、ノイズの視認性に優れたものとなる。以下では、導電性フィルム10を代表例として説明するが、導電性フィルム11及び11Aでも同様である。
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良く、その発光強度は、解像度に応じて異なるものであって良い。
本発明に適用可能なディスプレイのBMパターン及びその発光強度は、特に制限的ではなく、従来公知のいかなるディスプレイのBMパターン及びその発光強度であっても良いが、例えば、図12(A)及び(B)、並びに図13(A)、(B)及び(C)に示すような、OLED等のRGBの各色の周期や強度が異なるものであっても良いし、図9や図14(A)及び(B)に示すような同一形状のRGB副画素からなり、副画素内の強度ばらつきが大きいものや、副画素内の強度ばらつきが小さく、最も強度の高いG副画素(チャネル)だけ考慮すればよいものであっても良いし、特に、スマートフォンやタブレット等のような強度の高いディスプレイ等であっても良い。
図12(A)は、それぞれ本発明の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模式的に表す概略説明図及びその一部の部分拡大図である。
図12(A)に示すように、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。図12(A)に示すように、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。
本発明においては、表示ユニットの画素配列パターンが、1画素内の複数、図示例では3つの副画素の内の少なくとも2つの副画素が異なる形状を有しているか、1画素内の複数(3つ)の副画素の内の少なくとも2つについて各副画素の配列によって形成される副画素配列パターンの周期が異なるか、1画素内の複数(3つ)の副画素が1つの方向に一列に並んでいないか、3つの条件のいずれかを満たす必要がある。なお、本発明においては、副画素配列パターンの周期、すなわち、副画素(カラーフィルタ)の周期には、一画素内の副画素の周期も含まれる。
図12(B)示す例においては、副画素32rは、図中y(垂直)方向に縦長とされた菱形形状とされて、正方形の画素32の図中左側に配置されており、副画素32gは、円形状とされて、画素32の図中右下側に配置されており、副画素32bは、矩形状(正方形状)とされて、画素32の図中右上側に配置されている。図12(A)及び(B)に示す表示ユニット30は、その画素配列パターン38が1画素内の3つの副画素32r、32g及び32bの形が異なり、強度が異なる場合に相当し、かつ1画素内の複数(3つ)の副画素が1つの方向に一列をなさない場合に相当する。
図示例では、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)は略同じとされており、画素ピッチPdで表すことができる。即ち、1つの画素32の3つの副画素32r、32g及び32bからなる領域と、これらの副画素32r、32g及び32bを囲むブラックマトリクス(BM)34(パターン材)にて構成される画素域領域36は正方形となっている。なお、画素域領域36は、1つの画素32に対応するものであるので、以下では、画素領域36を画素ともいう。
なお、画素ピッチPd(水平及び垂直画素ピッチPh、Pv)は、表示ユニット30の解像度に応じたピッチであれば、如何なるピッチでも良く、例えば、84μm〜264μmの範囲内のピッチを挙げることができる。
なお、図示例では、1つの画素内の副画素32r、32g、32bの形状は、それぞれ菱形、円形、正方形であるが、本発明はこれに限定されず、図9に示すような同じ形の3つの副画素が図中水平方向に一列に並んだ1つの画素32が図中水平方向及び垂直方向に繰り返され、副画素(カラーフィルタ)の周期及び強度がRGBの3つの副画素で全て同じになる画素配列パターン38を持つものであっても良い。
又は、図13(A)〜(C)に示すピンタイル構造と呼ばれる開口形状の副画素(カラーフィルタ)32r、32g、32bであっても良く、これらの副画素32r、32g、32bからなる画素配列パターンを持つものであっても良い。
図13(A)に示すように、画素32の3つの副画素32r、32g、32bの形が異なって(形状は長方形であるが、大きさが異なって)いても良い。この場合は、強度が異なる場合に相当する。なお、この場合には、副画素の周期は同一であると言える。
即ち、図13(A)に示す例では、このような形が異なる3つの副画素32r、32g、32bを1画素として画素配列パターン38aが形成され、3つの副画素32r、32g、32bのそれぞれの副画素配列パターンの周期は、いずれも画素配列パターン38aの周期と同じになる。
なお、本発明においては、副画素の形が異なるとは、副画素の形状が異なる場合のみならず、副画素の大きさが異なる場合も含まれるものと定義される。
また、図13(B)に示すように、3つの副画素32r、32g、32bの形が同じであっても、副画素32gと、副画素32r、32bとの繰り返し周期(副画素配列パターンの周期)は異なっていても良い。この例では、副画素32gの周期は、副画素32r、32bの周期の半分である。なお、この場合には、副画素の強度は同一であると言える。
即ち、図13(B)に示す例では、2つの副画素32gと、副画素32r、32bとの4つの副画素を1画素32として画素配列パターン38bが形成され、副画素32r、32bのそれぞれの副画素配列パターンの周期は、いずれも画素配列パターン38aの周期と同じになるが、副画素32gの副画素配列パターンの周期は、画素配列パターン38aの周期の半分となる。
さらに、図13(C)に示すように、副画素32gと、副画素32r、32bとは、繰り返し周期(副画素パターンの周期)も、形(形状も大きさも)も異なっていても良い。この場合は、副画素の周期も、強度も異なる場合に相当する。
即ち、図13(C)に示す例では、図13(C)に示す例と同様に、2つの副画素32gと、副画素32r、32bとの4つの副画素を1画素32として画素配列パターン38cが形成され、副画素32r、32bのそれぞれの副画素配列パターンの周期は、いずれも画素配列パターン38aの周期と同じになるが、副画素32gの副画素配列パターンの周期は、画素配列パターン38aの周期の半分となる。
また、図14(A)は、GBR副画素内の強度ばらつきが大きい同一形状のRGB副画素からなる画素のBM構造を示し、図14(B)は、GBR副画素内の強度ばらつきが小さい同一形状のRGB副画素からなる画素のBM構造を示し、最も強度の高いG副画素だけ考慮すれば導電性フィルムの配線パターンの設計が可能なものである。
なお、本発明に用いることのできるディスプレイの2×2画素のBMの解像度及び強度を図15(A1)〜図15(H2)に示す。図15(A1)〜図15(H2)に示す各BMは、それぞれ、解像度、形状、及び強度(明度)のいずれかが異なるものである。図15(A1)〜図15(H2)においては、Gチャネル(G副画素)のみが示され、Bチャネル(B副画素)及びRチャネル(R副画素)は示されていないが、その解像度及び形状は同一であるのは勿論である。
図15(A1)及び(A2)は、共に、解像度が149dpiで、図中中心で左側に折れ曲がった短冊形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.1及び2のBMに相当する。
図15(B1)及び(B2)は、共に、解像度が222dpiで、図中縦に連続する帯形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.3及び4のBMに相当する。
図15(C1)及び(C2)は、共に、解像度が265dpiで、図中横方向に並ぶ平板形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.5及び7のBMに相当する。
図15(D1)及び(D2)は、共に、解像度が265dpiで、図中縦方向に並ぶ細い帯形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.6及び8のBMに相当する。
図15(E1)及び(E2)は、共に、解像度が326dpiで、図中横方向に並ぶ矩形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.9及び10のBMに相当する。
図15(F1)及び(F2)は、共に、解像度が384dpiで、図中4角方向に並ぶ小矩形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.11及び13のBMに相当する。
図15(G1)及び(G2)は、共に、解像度が384dpiで、図中4辺方向に並ぶ小三角形形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.12及び14のBMに相当する。
図15(H1)及び(H2)は、共に、解像度が440dpiで、図中縦方向に並ぶ矩形状の4つのG副画素を示し、基準となるディスプレイにおける強度で規格化した時の強度が、それぞれ、0.5及び1.0であることを示し、後述する実施例において用いたBMNo.15及び16のBMに相当する。
上述したRGBの副画素配列パターンを定義する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、11又は11Aを配置する場合、その配線パターン24は、RGBの副画素配列パターンを含むBM(画素配列)パターン38の明度値に対してノイズ視認性の点で合成配線パターンとして最適化されたランダムメッシュパターンであるので、画素32の配列周期や強度と、導電性フィルム10、11又は11A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、ノイズの発生が抑制されることになる。
ところで、ノイズの最適化を行う際に用いられるディスプレイの画素配列パターンは、厳密には、複数色、例えばRGBの個々の副画素配列パターン、例えば、副画素の形状、繰り返し周波数等によって規定されるので、ディスプレイの解像度に対して副画素の解像度を正確に定義する必要があるが、本発明では、ディスプレイの画素配列パターンの光強度、例えば明度値(明度画像データ)を用いる必要があるので、強度・周波数の観点で言うと、どういう強度の副画素(単チャネルを示す)が、どういう配列をしているかが問題となるのみであるため、RGBを明確に分ける必要はない。したがって、ディスプレイに最適な不規則(ランダム)メッシュパターンを設計するには、ノイズの評価指標、即ち定量値を求める際に、RGB単体点灯時の最悪値を利用すればよい。
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10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れないことは言うまでもない。
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、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、上記した導電性フィルム10(図1及び図2参照)の他、導電性フィルム10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10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、導電性フィルム10が接着されている。導電性フィルム10は、他方の主面側(第2配線部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、導電性フィルム10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、導電性フィルム10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10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10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と導電性フィルム10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、所定の強度(明度値)を持つ表示装置の画素配列(BM)パターンに対する導電性フィルムの配線パターンのノイズ視認性の最適化及びランダム化の手順について説明する。即ち、本発明の導電性フィルムにおいて、少なくとも1視点において、所定の強度の表示装置の所定の画素配列(BM)パターンに対してノイズが人間の視覚に知覚されないように最適化された不規則(ランダム)配線パターンを評価して決定する手順について説明する。
図16は、本発明の導電性フィルムの評価方法の一例を示すフローチャートである。
本発明の導電性フィルムの配線パターンの評価方法は、まず、表示装置の表示ユニットの複数色(例えばRGB)の各色の単体点灯時のBM(画素配列)パターンの明度画像データを取得する。また、導電性フィルムの上側と下側の一方に用いられる不規則配線パターンと他方に用いられる配線パターンとを生成し、それらの透過率データを得、それらの合成配線パターンの透過率データを取得する。ここで、他方に用いられる配線パターンは、不規則配線パターンであっても良いし、規則的な配線パターンであっても良い。
次に、合成配線パターンの透過率データとBM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ノイズの周波数・強度から、表示ユニットの表示解像度に応じて規定されるノイズの最高周波数以下の周波数及び所定の強度を持つ各色についてのノイズ(周波数・強度)を選び出す。
次いで、選び出された各色についてのそれぞれのノイズの周波数におけるノイズの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それぞれ各色のノイズの評価値を得、得られた複数のノイズの定量値からノイズの評価指標(定量値)を算出する。
次に、算出されたノイズの評価指標が予め設定された条件を満たす合成配線パターンを構成する不規則配線パターンを、ノイズ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、最適化された不規則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、ノイズの周波数/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。
なお、導電性フィルムの上側と下側の配線部16a及び16bの一方が不規則配線パターンを持つ複数の金属細線14で構成され、他方の配線部がITO等の配線パターンを持つ透明導電膜で構成されている場合には、両者の合成配線パターンの透過率画像データは、一方の複数の金属細線14で構成される不規則配線パターンの透過率画像データで表すことができるが、以下では、この場合も、両者の配線パターンの合成配線パターンの透過率画像データとして扱う。
本発明では、まずは、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観察する場合を考慮すればよいが、本発明はこれに限定されず、少なくとも1つの視点から観察した場合のノイズの視認性を向上させることができるものであれば、いずれの視点から観察したものであっても良い。
もちろん、本発明においては、表示画面を正面から観察する場合(正面観察時)と、表示画面を斜めから観察する場合(斜め観察時)とを考慮するのが好ましい。
以下では、撮像は、RGB3色を副画素とするBM(画素配列)パターンを各色毎に単体で点灯して行うものとして説明する。
本発明法においては、手順1として、図16に示すように、まず、最初に、ステップS10において、ディスプレイを定量的に取り扱うために、ディスプレイの透過率画像データ(BMデータ)を作成する。
ここで、ステップS10において行うディスプレイBMデータを作成する方法の詳細を図17に示す。
図17は、本発明の導電性フィルムの評価方法の内のディスプレイBMデータの作成方法の詳細の一例を示すフローチャートである。
図17に示すように、まず、ステップS30において、マイクロスコープによるディスプレイの撮像を行う。即ち、ステップS30において、RGBの各色毎に、表示装置の表示ユニットの表示画面(各色の副画素配列パターンの画像)を撮像する。
このステップS30では、まず、表示装置40の表示ユニット30をRGBの各色毎に単独で点灯させる。この際、発光側(表示装置40)の設定変更で行える範囲で明るさを最大にするのが好ましい。
次いで、RGBの各色それぞれの副画素点灯状態の下で副画素の画像の撮像を行う。例えば、図9、図12(B)及び図13(A)〜(C)に示すような表示ユニット30の画素配列パターン38(38a〜38c)の副画素(RGBカラーフィルタ)32r、32g、32bのそれぞれの透過光を、マイクロスコープを使って撮影する。撮像においては、マイクロスコープのホワイトバランスをマクベスチャートの白に合わせるのが好ましい。
対象とするディスプレイや、撮像に用いるマイクロスコープ、レンズ、カメラは、特に制限的ではないが、例えば、ディスプレイは、LP101WX1(SL)(n3)(LGディスプレイ社製)、マイクロスコープは、STM6(オリンパス社製)、レンズは、UMPlanFI10x(オリンパス社製)、カメラは、QIC−F−CLR−12−C(QIMAGING社製)を用いることができる。
本発明の実施例では、ディスプレイとして、LP101WX1(SL)(n3)を用い、まず、Gチャネルのみを最大(MAX)強度で点灯させ、マイクロスコープとしてオリンパス社製STM6を用い、対物レンズとして同社製のUMPlanFI10xを用いて撮像する。
この際、撮像条件は、例えば、露光時間が12ms、ゲインが1.0、ホワイトバランス(G、R、B)は、(1.00、2.17、1.12)とすることができる。なお、撮像画像は、シェーディング補正が行われているのが望ましい。
その結果、図18(A)に示すGチャネル副画素の1画素の画像を取得することができる。
ここで、本発明においては、特に制限的ではなく、どのようなディスプレイを基準として用いても良いが、ディスプレイの基準として、LP101WX1(SL)(n3)を用いるのが好ましい。
また、ディスプレイLP101WX1(SL)(n3)のBMパターンは、図15(A1)、(A2)に示すBMパターンを有する。なお、図15(A1)及び(A2)には、Gチャネルのみのパターンが示されているが、RBチャネルについても同様である。
RBチャネルの各副画素の1画素の画像も、Gチャネル副画素の1画素の画像と全く同様にして撮像することができる。
次に、撮像後、スペクトロメータ(小型ファイバ光学分光器)を用いて、各副画素画像の分光スペクトルの計測し、計測された分光スペクトルデータを用いて明度変換して、RGB明度画素情報(明度画像データ)を取得する。
例えば、以下のようにして、スペクトロメータを利用して、RGB副画素(BM)インプットデータを作成することができる。
1.まず、ステップS32において、明度の計測を行う。表示ユニット30のGチャネルの副画素を単色で点灯させ、スペクトロメータで計測する。その結果、G副画素について、例えば、図18(B)に示すような分光スペクトルデータを得ることができる。RB副画素についても、G副画素と全く同様して分光スペクトルデータを得ることができる。
なお、明度の計測には、オーシャンオプティクス製スペクトロメータUSB2000+を用い、スペクトロメータのファイバの先端には拡散板(同社製CC−3−UV−S)を利用し、積分時間は250msとする。
2.次に、ステップS34において、ステップS10で得られたマイクロスコープ撮像画像にマスクをかけて2値化を行い、撮像画像の画像データからマスク画像を作成する。マスク画像の作成方法は、Gチャネルの場合には、撮像画像データのGチャネルに対し、点灯BMの画素サイズでの平均値を算出し、その値を閾値として、マスクデータを求め、マスク画像を作成する。この閾値は、撮像画像1画素分の画像のGチャネルのみの平均値である。RBチャネルの場合も、Gチャネルの場合と同様にして撮像画像の画像データからマスク画像を作成する。
3.続いて、得られたマスク画像に対して、解像度×マスク画像の値を持つ面積で規格化した明度データを与えて、インプットデータとする。
即ち、上記2.で得られたマスク画像の(0、1)マスクデータの1の箇所を、上記1.で得られたスペクトルデータに、図19に示すXYZ等色関数をかけたものの積分値で置き換える。例えば、G副画素のインプットデータを作成する際には、図18(B)に示すGの分光スペクトルデータGと図19に示すXYZ等色関数の明度Yの分光スペクトルデータYとの積(G×Y)を求め、B副画素のインプットデータを作成する際には、Bの分光スペクトルデータBと図19に示すXYZ等色関数の明度Yの分光スペクトルデータYとの積(B×Y)を求めればよい。同様にして、R副画素のインプットデータも作成すればよい。この際、算出された明度値(明度データ)Yは、スペクトロメータのセンサ内に含まれる画素数(解像度)と副画素の開口面積(マスク画像の値を持つ面積)に比例するので、画素数×開口面積、即ち解像度×マスク画像の値を持つ面積で規格化して与える。これは、マクロな明度は、副画素を無限小の光源の集合と考えた場合、副画素の開口面積×センサに含まれる画素数と考えることができるからである。
続いて、ステップS36において、マイクロスコープ画像の解像度と、必要なインプットデータ(12700dpi)は異なるため、ステップS34で得られたRGB副画素のインプットデータを、それぞれバイキュービック法で拡縮(縮小)し、ステップS38において、本実施例のディスプレイ明度が1.0となるように規格化して、図18(C)に示す2画素×2画素インプットデータとしてディスプレイBMデータ(規格化明度画像データ)を作成する。
こうして、ディスプレイBMデータを取得することができる。
こうして得られたディスプレイBMデータは、基準となるディスプレイの明度によって規格化された規格化明度画像データとなっているので、他のディスプレイと比較した際にも絶対値で比較することができる。
ところで、ディスプレイBMデータに対して2次元高速フーリエ変換(2DFFT(基底2))を行うに先立ち、2画素×2画素インプットデータを画像サイズ5000pix×5000pixに近くなる整数倍繰り返しコピーし、ノイズ評価用インプットデータとしての規格化明度画像データを作成しておくのが好ましい。ここで、画像サイズは、任意であり、例えば、20000pix×20000pixとしても良い。
なお、2画素×2画素インプットデータを作成することなく、ステップS34で得られたRGB副画素のインプットデータを、それぞれ、バイリニア補間で、高解像度である解像度12700dpiとし、画像サイズを109pix(画素)×109pix(画素)にバイキュービック法で変換しておいても良い。なお、撮像光学系の解像度が既知であれば、それに応じてこれらは算出可能である。
続いて、RGB各色毎に、画像サイズが109pix×109pix、解像度12700dpiの規格化明度画像を、画像サイズ5000pix×5000pixに近くなる整数倍(45回)繰り返しコピーし、ノイズ評価用インプットデータとしての規格化明度画像データを作成しておいても良い。
なお、表示ユニット30のRGB副画素配列パターンを撮像してRGB明度画素情報を表すディスプレイBMデータ(規格化明度画像データ)を取得する方法は、上述したスペクトロメータを用いて、各副画素画像の分光スペクトルの計測し、計測された分光スペクトルデータを用いて明度変換する方法に限定されず、撮像画像データから、直接各色(RGB)の明度値に変換するようにしても良い。
例えば、撮像された各色の副画素配列パターンの画像の撮像画像データから、各色(RGB)の明度値に変換し、ディスプレイの明度=1.0を基準にしてRGBの明度データ(合計3種)を作成する。
撮像画像から明度値への変換は、赤の画像データをR、緑の画像データをG、青の画像データをBとし、明度値をYとする時、下記の変換式(2)を用いてY(明度値)を算出し、R、G、Bカラーフィルタ画像(明度比画像)を作成する。
Y=0.300R+0.590G+0.110B ……(2)
こうして得られたG副画素(カラーフィルタ)画像(明度比画像)の最大値を1.0(=0.25*255)、即ち基準として、R、G、B副画素の明度画像を規格化することで、RGB副画素のそれぞれの規格化明度画像(画像データ)を作成することができる。
次に、手順2として、導電性フィルム10のメッシュ状配線パターン24を定量化するために、導電性フィルム10の上側及び下側の配線パターン24a及び24bの合成配線パターンの画像(透過率画像データ)の作成を行う。なお、配線パターン24a及び24bの少なくとも一方は、不規則メッシュパターン(以下、ランダムメッシュパターンともいう)である。上述したように、一方の片側面がランダムメッシュパターンであり、他方の片側面がITO等の透明導電膜による配線パターンである場合には、両者の合成配線パターンの画像(透過率画像データ)は、片側面のランダムメッシュパターンの画像(透過率画像データ)で表すものとする。
図16に示すように、ステップS12において、ランダムメッシュパターンを含む合成配線パターンの透過率画像データを作成する。
ここでは、上側及び下側の配線パターン24a及び24bの少なくとも一方として用いられるランダムメッシュパターン25aの透過率画像(データ)を作成する。その手順では、まず、上述の図3に示すように、平面領域100内において任意の間隔で無作為に選択された複数の位置にドットを発生させて複数のシード点pとするのが好ましい。次に、図2に示すように、得られた複数のシード点のドットデータを、元にボロノイ図(ボロノイ分割法)に従って決定されたボロノイ多角形を開口部22として持つランダムメッシュパターン25aを作成して、その透過率画像データを取得するのが好ましい。ここで、ランダムメッシュパターンの作成方法は、ドロネー三角形でも何であってもよい。
なお、上述したように、ランダムメッシュパターン25aの代わりに、図23、図25(A)、(B)、又は(C)に示すランダムメッシュパターン25b、25c、25d、又は25eの透過率画像(データ)を作成しても良い。ここで、例えば、ランダムメッシュパターン25bは、上述の図24(A)に示すように、平面領域110内に規則的に配置されたドッドに異方性を持たせて異方的に配置されたシード点pとし、図24(B)に示すように、シード点pに菱形パターン114を畳み込んだ後に、細線化処理を行って、図23に示すランダムメッシュパターン25bを作成しても良い。
なお、上側及び下側の配線パターン24a及び24bとしてランダムメッシュパターン25aを用いる場合には、2つのランダムメッシュパターン25aの透過率画像データから両者を重ね合わせた状態の合成配線パターンの透過率画像データを作成する。
上側及び下側の配線パターン24a及び24bの一方のみにランダムメッシュパターン25aを用いる場合には、別途、他方の配線パターンの透過率画像データを取得して、両者の透過率画像データから両者を重ね合わせた状態の合成配線パターンの透過率画像データを作成する。この時、他方の配線パターンがITO等の透明導電膜の配線パターンである場合には、その透過率データの値を全面的に1.0として、合成配線パターンの透過率画像データを作成する。
なお、予め、合成配線パターン、ランダムメッシュパターン25a、及びメッシュ状配線パターン24a及び24bの他方の配線パターンの透過率画像データの少なくとも1つが準備されている、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。
なお、今回、実施例において、図3に示す平面領域100内にランダムに発生させたシード点pのドットデータは、以下の通りである。
先ず、例えば、解像度12700dpi(2μm/pix)で、10mm相当(5000pix×5000pix)の平面領域100を持つキャンバスを用意する。そこに、メッシュになった時のピッチを想定し、必要な数のドットを配置する。ドット数は、例えばピッチを50μmと想定した場合、キャンバスサイズが5000pix×5000pixなので、50μmは25pixに相当するので、25pixで割ると、200X200=40000のドットが必要になる。それをランダムに配置する。想定したピッチとドット数との組み合わせ(ピッチ、ドット数)は、例えば、(50μm, 40000ドット)、(1000μm, 10000ドット)、(200μm, 2500ドット)、(300μm, 1111ドット)の計4種である。ランダムメッシュパターンを描画する際の線幅は、例えば、2μm及び4μmを利用する。
また、ランダムメッシュパターンの透過率画像データ、及び合成配線パターン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、25400dpi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の場合と同様に、画素サイズを20000pix×20000pixに近く、周期的に切り出すことができるサイズ(例えば、109pix×109pix)の整数倍としても良い。こうして、規定されたサイズで透過率画像データを作成することができる。
次に、手順3として、手順1(ステップS10)で作成した副画素の規格化明度画像データ及び手順2(ステップS12)で作成した合成配線パターンの透過率画像データのそれぞれに対して、2次元高速フーリエ変換(2DFFT(基底2))を行い、両透過率画像データの定量化を行って、スペクトルピークの空間周波数、及びピークスペクトル強度を算出する。
即ち、図16に示すように、ステップS14において、まず、RGBの各色毎にBMパターン38の各色の副画素配列パターン(BMパターン)の明度画像データ及び合成配線パターンの透過率画像データのそれぞれに対して2DFFT(画像サイズは、5000pix×5000pix)を行い、フーリエスペクトルを算出する。ここでは、DC成分(直流成分)の強度が、画像の平均値になるように規格化しておくのが好ましい。
まず、ステップS10で得られたノイズ評価用明度画像データに対して2DFFTを行い、ピーク周波数、及びそのピーク強度を得る。ここでは、ピーク強度は、フーリエスペクトルの絶対値として取り扱う。
これをRGB各色について繰り返し行う。この際、ノイズに寄与しない強度が小さいものも全て用いると、計算が煩雑になるばかりか、精度を正しく評価できなくなるおそれがあるので、強度で閾値を設けるのが好ましい。例えば、スペクトル強度の絶対値を常用対数で表した場合に−2.2より大きい(log10(強度)>−2.2)ものだけを採用するのが好ましい。
こうして得られたG色の(副画素配列パターン)の明度画像データの2次元フーリエスペクトルの強度特性の一例を図20(A)に示す。
続いて、ステップS12で作成された合成配線パターンの透過率画像データに対して2DFFTを行い、合成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。計算簡略化の為、例えば、強度の閾値は、スペクトル強度の絶対値を常用対数で表した場合に、−3.0より大きいものだけを取り扱うのが好ましい。
こうして得られた合成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強度特性の一例を図20(B)に示す。本発明においては、ノイズの視認性を評価対象としている。このため、評価に組み入れるスペクトルピークの強度閾値は、離散的に存在する強い(高い)ピーク強度を対象とするモアレの場合と異なり、分布状態を評価する必要があるので、より弱い(低い)ピーク強度まで評価に組み入れる必要があることから、より小さい閾値となっている。
なお、図20(B)に示す2次元パワースペクトルの強度の分布を示す図において、横軸及び縦軸は、それぞれ2次元の各軸、例えばX軸及びY軸方向に対する空間周波数(cycle/mm)を示す。この分布図の中心、即ち原点は、空間周波数が0cycle/mmであることを示し、中心からの距離を表わす動径rは、空間周波数(cycle/mm)を示す。また、同図において、空間周波数帯域毎の表示濃度が濃い(黒い)ほど強度レベル(スペクトルの値)が小さくなり、表示濃度が薄い(白い)ほど強度レベルが大きくなっていることを示す。本図の例では、この2次元スペクトルの強度分布特性は、等方的であるとともに環状のピークを1個有していることを示し、略同一の空間周波数、例えば、15cycle/mm付近に空間周波数を持つスペクトルピークが等方的に分布していることを示している。即ち、ランダムメッシュパターンは、セル(開口部22)の平均ピッチが67μm付近であることを示している。
なお、視点を変えた場合の合成配線パターンのメッシュの空間周波数及びその強度、及びBMのスペクトル強度は正面のものとは異なる。合成配線パターンについては、例えば30°視点をずらすと、上側のメッシュパターンと下側のメッシュパターンとのズレ量は、基体厚み(例えば、PET:100μm)を考慮してずらせばよい。BMのスペクトル強度については、正面の強度と比べて、0.9倍にすればよい。
上述したように、図20(A)及び(B)は、それぞれBMパターン38のG色の(副画素配列パターン)の明度画像データ及び合成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強度特性を示す図である。
なお、図20(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20(A)及び(B)に示す結果から、BMパターン38のRGB3色の副画素配列パターンに依存する各色点灯時のBMパターン38の明度データ及び合成配線パターン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20(A)及び(B)にそれぞれ示すBMパターン38(各色の副画素配列パターン)の明度データ及び合成配線パターンの透過率データの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の各副画素配列パターン及び合成配線パターンの各スペクトルピークのピークの周波数及び強度は、以下のようにして同様に算出されて取得される。以下では、纏めて説明する。なお、以下では、各色点灯時のBMパターン38(各色の副画素配列パターン)の明度データを、明度データで表されるものとして単にBMパターン38の各副画素配列パターンと言い、合成配線パターンの透過率画像データを、透過率画像データで表されるものとして単に合成配線パターンという。
まず、ピークの算出には、BMパターン38の各副画素配列パターン及び合成配線パターンの基本周波数から周波数ピークを求める。これは、2DFFT処理を行う明度画像データ及び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21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。
即ち、図22に示すように、BMパターン38の各副画素配列パターン及び合成配線パターン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21は、G色点灯時のBMパターン38のG色の副画素配列パターンの場合の周波数ピーク位置を示すグラフであるが、合成配線パターンの場合も、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。
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。例えば、上述した画像サイズ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4として、手順3(ステップ14)で得られたRGB各色の単体点灯時のBMパターン38の明度データのピーク周波数及びピーク強度と合成配線パターンのピーク周波数及びピーク強度からノイズの空間周波数及び強度を算出し、それらの予測を行う。
即ち、図16に示すように、ステップS16において、ステップS14でそれぞれ算出したBMパターン38のRGB各色の副画素配列パターン及びメッシュパターンの両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各色についてそれぞれノイズの周波数及び強度を算出する。なお、ここでも、ピーク強度及びノイズの強度は、絶対値として取り扱う。
ここでは、RGB各色の副画素配列パターンのピーク周波数及びピーク強度とメッシュパターン24のピーク周波数及びピーク強度の畳み込み演算によってノイズの空間周波数及び強度を計算することができる。
実空間においては、ノイズは、本来、導電性フィルム10の合成配線パターンと各色の単体点灯時のBMパターン38の副画素配列パターンとの画像データ(透過率画像データと明度画像データと)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S14及び16において、BMパターン38の各色の副画素配列パターン及び合成配線パターンの両方の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、RGBの中の1色の副画素配列パターンと合成配線パターンとの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、求められた差分をノイズの周波数とし、両者の組み合わせた2組のベクトル強度の積を求め、求められた積をノイズの強度(絶対値)とすることができる。
これらのノイズの周波数及びノイズの強度は、RGBの各色毎に求められる。
ここで、図20(A)及び(B)にそれぞれ示すBMパターン38の各色の副画素配列パターンと合成配線パターンとのそれぞれ両者の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、各色について、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の各色の副画素配列パターンと合成配線パターンとの両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークは、各色毎に、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、即ちノイズ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、求めるノイズの周波数も多数となり、求めるノイズの強度も多数となる。
しかしながら、求められたノイズの周波数におけるノイズの強度が弱い場合は、ノイズが視認されないため、ノイズの強度が弱いと見做せる所定値またはそれより大きいノイズ、例えば、強度が−4.5以上のノイズ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ノイズは、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ノイズ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ノイズの最高周波数は、ディスプレイの画素配列パターンの画素ピッチをPd(μm)とする時、1000/Pd(cycle/mm)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ノイズの周波数及び強度の中で、本発明における評価(定量化)の対象とするノイズは、ノイズの周波数が、対象となるディスプレイ解像度(例えば、本実施例のものでは、264dpi)に応じて規定されるノイズの最高周波数1000/Pd(本実施例のものでは、10cycle/mm)以下、例えば、8cycle/mm以下の周波数を持つノイズであって、ノイズの強度が−4.5以上のノイズである。本発明において、ノイズの強度が−4.5以上のノイズを対象とする理由は、強度が−4.5未満のノイズも多数発生し、合算値をとると本来見えないノイズまで点数付けすることになるからである。このため、本発明においては、経験的な視認限界より−4.5以上という閾値を設けている。
次に、手順5として、手順4(ステップS16)で算出したRGB各色の副画素毎のノイズの周波数及び強度を用いて、ノイズの定量化を行い、ノイズの評価指標となる定量値を求める。
即ち、図16に示すように、ステップS18において、ステップS16で残ったノイズ評価用スペクトルピークに対して視覚伝達関数(VTF;Visual Transfer Function)(VTFが最大値をとる周波数より小さい低周波数領域ではVTFを1.0とする。但し、0周波数成分は0とする)を畳み込み、定量化する。
ノイズの定量化においては、具体的には、ステップS18において、ステップS16で得られたRGB各色の副画素毎のノイズの周波数及び強度(絶対値)に、それぞれ下記式(1)で示す人間の視覚応答特性の一例を表す観察距離750mm相当の人間の視覚応答特性(VTF)を作用させて、即ち畳み込み積分を行い、各色毎の複数のノイズの評価値を算出する。ここで、ノイズの点数付けのために、観察距離750mm相当のVTFを代用している。
VTF=5.05e−0.138k(1−e0.1k) …(1)
k=πdu/180
ここで、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、上記式(1)で表され、uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、観察距離(mm)で定義される。
上記式(1)で示される視覚伝達関数は、Dooley−Shaw関数と呼ばれるもので、参考文献(R.P.Dooley, R.Shaw: Noise Perception in Electrophotography, J.Appl.Photogr.Eng., 5, 4 (1979), pp.190-196.)の記載を参照することにより求めることができる。
こうして、RGBの各色毎に、強度の常用対数をとったノイズの評価値を求めることができる。
ここで、RGBの各色毎に、上述したステップS10〜S18を繰り返して、RGBのノイズの評価値を求めても良いが、上述したステップS10〜S18の各ステップにおいて、RGBの各色の演算を行っても良い。
こうして得られたRGBのノイズの評価値の中の最悪値、即ち最大値をノイズの評価指標(定量値)とする。ノイズの評価指標の値も、常用対数で表され、ノイズの評価指標の常用対数での値(常用対数値)として求められる。なお、最悪値の算出に伴い、評価画像もRGB表示で合せて評価するのが好ましい。
なお、ノイズの評価指標であるノイズの定量値は、従来通りのモアレ、及びノイズを定量化したものと言える。本発明では、ノイズは、モアレがたくさんある状態として定義することができる。したがって、本発明では、単一周波数にピークがあれば、モアレと判断するが、単一周波数付近に複数のピークがあれば、ノイズと判断することができる。
以上のノイズの評価指標は、ディスプレイ40の表示ユニット30の表示画面に積層された導電性フィルム10を表示画面の正面から観察する場合のものであるが、本発明はこれに限定されず、正面に対し、斜めから観察する場合のノイズの評価指標を求めても良い。
なお、斜めから観察する場合のノイズの評価指標を求める場合には、斜め観察時のディスプレイ40のRGBの強度を、正面観察時の明度の90%で計算し、ステップS14に戻り、再度、各色のフーリエスペクトルのピーク周波数・強度を算出する。この後、ステップS16〜S18を同様に繰り返し、斜め観察時のノイズの評価指標を算出する。
こうして、正面観察時及び斜め観察時のノイズの評価指標が算出されると、正面観察時及び斜め観察時のノイズの評価指標の内の大きい値(最悪値)がノイズの評価に供されるノイズの評価指標として算出される。
なお、正面観察時及び斜め観察時の一方しか行わない場合には、正面観察時又は斜め観察時のノイズの評価指標がそのままノイズの評価に供されるノイズの評価指標となる。
次に、手順6として、手順5(ステップS24)で算出されたノイズの評価指標(定量値:最悪値)に基づいて合成配線パターン及びランダムメッシュパターンを評価し、判定を行う。
即ち、図16に示すように、ステップS20において、ステップS18で求めた当該合成配線パターンのノイズの評価指標の常用対数値が、所定の評価閾値以下であれば、当該合成配線パターンを構成する各ランダムメッシュパターン、又は他方の配線パターンに対する一方のランダムメッシュパターン、若しくは他方が透明導電膜の場合のランダムメッシュパターンは、本発明の導電性フィルム10に適用するのに最適化されたランダムメッシュパターンであると評価し、図2に示す最適化されたランダムメッシュパターン25aとして設定する。
なお、ノイズの評価指標の値を、常用対数で、所定の評価閾値以下に限定する理由は、所定の評価閾値より大きいと、重畳された合成配線パターンとBMパターン各副画素配列パターンとの干渉によって生じたノイズがあると視認され、視認されたノイズ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。ノイズの評価指標の値が、所定の評価閾値以下では、僅かに気になることはあってもあまり気にならないからである。
ここで、所定の評価閾値は、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、ランダムメッシュパターン25aの金属細線14の線幅や、セル(開口部22)の形状やそのサイズ(ピッチ等)や角度や、2つの配線層28の両配線パターンの重ね合わせの状態等、及びBMパターン38の形状やそのサイズ(ピッチ等)や配置や角度等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、常用対数で−2.80(真数で10−2.80)以下であるのが好ましい。即ち、ノイズの評価指標は、その値が、例えば、常用対数で−2.80(真数で10−2.80)以下であるのが好ましい。
なお、詳しくは後述するが、ランダムメッシュパターン25aの重ね合わせによって構成される多数の合成配線パターンについて、シミュレーションサンプル及び実サンプルでノイズの評価指標を求め、3名の官能評価者が合成配線パターンとBMパターンのRGB3色の各色の副画素配列パターンとの干渉によるノイズ目視による官能評価を行ったところ、ノイズの評価指標が、常用対数で−2.80以下であれば、ディスプレイが点灯された状態で、重畳された合成配線パターンとBMパターンのRGB3色の各色の副画素配列パターンとの干渉によって生じるノイズの視認性に対して、劣化が僅かに認められるが、殆ど気にならないレベル以上だからである。
したがって、本発明において最適化された合成配線パターン及び構成要素となるランダムメッシュパターン25aでは、ノイズの評価指標を、好ましい範囲として、常用対数で−2.80(真数で10−2.80)以下に特定する。
もちろん、ランダムメッシュパターン25a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つの配線層のランダムメッシュパターン25aの重ね合わせ状態等に応じて、複数の最適化されたランダムメッシュパターン25aが得られるが、ノイズの評価指標の常用対数値が小さいものが最良のランダムメッシュパターン25aとなり、複数の最適化されたランダムメッシュパターン25aには序列を付けることもできる。
こうして評価された図2に示すランダムメッシュパターン25aを、本発明の導電性フィルムの配線パターンとして決定し評価する。
こうして、本発明の導電性フィルムの配線パターンの決定方法は、終了し、評価されたランダムメッシュパターンを本発明の導電性フィルムの配線パターンとして評価することができる。
その結果、点灯状態の表示装置の表示ユニットのBMパターンに重畳してもノイズの発生が抑止され、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、ノイズの視認性に優れた、最適化されたランダムメッシュ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。
本発明においては、所定のBMパターンに対して最適化したランダムメッシュパターンを用いるので、ノイズの発生が更に抑止され、ノイズの視認性に更に優れたものとすることができ、重畳するBMパターン少し変化した場合であっても、ノイズの発生を抑止することができ、ノイズの視認性に優れた性能を維持することができる。
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パターンの評価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。
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例I)
本実施例においては、図16及び図17に示す本発明の導電性フィルムの評価方法のフローに従って、上述のようにして、以下のように実験を行った。
図15(A1)〜(H2)に示すG副画素配列パターンで代表的に表される、異なる副画素形状、解像度及び発光強度を持つNo.1〜No.16のディスプレイの画素配列(BM)パターン38に対して、図2に示すボロノイ多角形からなるランダムなメッシュパターン形状を持ち、開口部の形状及びサイズ(平均ピッチ)が異なり、金属細線(メッシュ)の線幅の異なる多数のランダムメッシュパターン25aについて、シミュレーションサンプルで、その合成配線パターンと各色のBMパターンとを重畳し、ノイズの評価指標を求めると共に、異なるランダム性を有する多数のランダムメッシュパターンと各色のBMパターンとを重畳し、3名の官能評価者が、ノイズのシミュレーション画像において重畳された両者の干渉によって生じるノイズを目視で官能評価した。
その結果を表1−1〜1−3に示す。
ここで、ノイズの評価は、図16に示すように、ステップS14で用いた画素配列(BM)パターンの各色の副画素配列パターンの明度画像データ上に合成配線パターンの透過率データを重畳して、明度画像上に透過率画像が重畳されたノイズのシミュレーション画像を作成してディスプレイに表示し、表示されたシミュレーション画像を3名の官能評価者が目視して官能評価を行った。
ここで、官能評価結果は、1〜5の5段階で行い、ノイズの視認性の劣化が認められ、非常に気になる場合は、1と評価し、ノイズの視認性の劣化が認められ、気になる場合は、2と評価し、ノイズの視認性の劣化が認められ、僅かに気になる場合は、3と評価し、ノイズの視認性の劣化が認められるが、気にならない場合は、と評価し、ノイズの視認性の劣化が認められない場合は、5と評価した。
ノイズの視認性としては、評価4以上であれば合格であるが、評価5であるのがより望ましい。
本実施例においては、ランダムメッシュパターン25aのセル(開口部22)の平均ピッチを50μmと、100μmと、200μmと、300μmとに変化させた。
また、ランダムメッシュパターン25aの線幅は、2μmと、4μmとに変化させた。
なお、ディスプレイの解像度は、図15(A1)〜(H1)に示すNo.1〜No.16のBM構造が異なる8種のBMパターンでは、それぞれ、No.1及び2では149dpi、No.3及び4では222dpiNo.5〜8では265dpiNo.及び10では326dpiNo.11〜14では384dpiNo.15及び16では440dpiであった。
また、ディスプレイの発光強度は、ディスプレイ LP101WX1(SL)(n3)(LGディスプレイ社製)で規格化され、全強度が0−255で与えられる時、各ディスプレイにおいて、No.1、3、5、6、9、11、12及び15では64(明度1)に、No.2、4、7、8、10、13、14及び16では、128(明度2)に変化させた。
なお、画素配列(BM)パターン38の各色の副画素配列パターンの撮像においては、マイクロスコープとしてSTM6(OLYMPUS社製)、レンズとしてUMPlanFI10x(OLYMPUS社製)、カメラとしてQIC−F−CLR−12−C(Linkam Scientific Instruments社製)を用いた。この際、撮像条件は、ゲイン1.0、ホワイトバランス(G、R、B)は(1.00、2.17、1.12)とした。また、撮像画像は、シェーディングを行った。
明度の計測には、オーシャンオプティクス製USB2000+、ファイバの先端には拡散板(同社製CC−3−UV−S)を利用し、積分時間は250msとした。
ノイズの評価指標の算出は、図16に示す方法で、上述のように行った。
なお、表1−1中、ノイズの定量値の欄の「NaN」は、強度が小さく、ノイズの発生に寄与しないものを閾値処理によって除去したために、ノイズの定量値が求められなかったことを示し、ノイズの発生がなく、ノイズが視認されないことを示す。
表1−1〜1−2に示す実施例1〜73は、評価指標(評価値)が−2.80以下であり、全て視認性の評価結果は4以上であり、本発明の実施例であることが分かる。
なお、表1−1に示す実施例1〜13は、ノイズの定量値の欄の「NaN」であり、全て視認性の評価結果は5であり、ノイズの発生がなく、ノイズが視認されないことが分かる。
これに対し、表1−2〜1−3に示す比較例1〜55は、評価指標(評価値)が−2.80超であり、評価結果は3以下であり、気になるほどのノイズが視認されることが分かる。
(実施例II)
本実施例においては、実施例Iで用いたボロノイ多角形やドロネー三角形等のランダムなメッシュパターン形状を持つ多数の図2に示すようなランダムメッシュパターン25aの代わりに、例えば、図23、図25(A)、(B)及び(C)に示すような、原図形が菱形、菱形、六角形及び平行四辺形であり、開口部22の開口重心を平均値で5%ばらつかせた(ランダム化した)、異方性を有するランダムメッシュパターン25b、25c、25d、及び25eについて、実施例Iと全く同様にして、シミュレーションサンプルで、その合成配線パターンと各色のBMパターンとを重畳し、ノイズの評価指標を求めると共に、異なるランダム性を有する多数のランダムメッシュパターンと各色のBMパターンとを重畳し、3名の官能評価者が、ノイズのシミュレーション画像において重畳された両者の干渉によって生じるノイズを目視で官能評価した。
その結果を表2に示す。
本実施例IIにおいては、ランダムメッシュパターン25b、25c、25d、及び25eのセル(開口部22)を構成する原図形の多角形の斜辺の傾斜角度は、30°、35°、及び40°に変化させた。
また、ランダムメッシュパターン25b、25c、25d、及び25eのセル(開口部22)の平均ピッチは、50μmと、100μmと、200μmと、300μmと、400とに変化させた。
また、ランダムメッシュパターン25b、25c、25d、及び25eの線幅は、2μmと、4μmとに変化させた。
さらに、画像解像度は、6350dpiと12700dpiとに変化させた。
表2に示す実施例80〜97は、評価指標(評価値)が−2.80以下であり、全て視認性の評価結果は4以上であり、本発明の実施例であることが分かる。
これに対し、表2に示す比較例60〜72は、評価指標(評価値)が−2.80超であり、評価結果は3以下であり、気になるほどのノイズが視認されることが分かる。
以上から、上記のノイズの定量値(評価指標)が、ランダムメッシュパターンを少なくとも一方に含み、上記範囲を満足する合成配線パターンを持つ本発明の導電性フィルムは、ディスプレイのBMパターンの周期や強度やディスプレイの発光強度等が異なっていても、また、正面観察時でも、斜め観察時でも、ノイズの発生を抑止でき、視認性を大幅に向上させることができる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
なお、本発明では、上述した実施例のように、予め、種々のパターン形状の配線パターンを準備しておいて、本発明の評価方法によって最適化された合成配線パターンを構成する上側及び下側の配線パターンの少なくとも一方の全部または一部にランダムメッシュパターンを含む配線パターンを持つ導電性フィルムを決定することができるが、1つの配線パターンのノイズの評価指標が、所定値超である場合には、ランダムメッシュパターンの透過率画像データを新たなランダムメッシュパターンの透過率画像データに更新して、新たな合成配線パターンの透過率画像データを作成して、上述した本発明の評価方法を適用してノイズの定量値(評価指標)を求めることを繰り返して、最適化された配線パターンを持つ導電性フィルムを決定することもできる。
ここで、更新される新たなランダムメッシュパターンは、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、ランダムメッシュパターンの透過率画像データの平均ピッチ等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。なお、本発明では、合成配線パターンの少なくとも一方の少なくとも一部にランダムメッシュパターンを用いる必要があるのは、もちろんである。
10、11、11A 導電性フィルム
12 透明支持体
14 金属製の細線(金属細線)
16、16a、16b 配線部
18、18a、18b 接着層
20、20a、20b 保護層
21 メッシュ状配線
22 開口
3b ダミー電極部(非電極部)
24 合成配線パターン
24a 第1(上側)の配線パターン
24b 第2(下側)の配線パターン
25a、25b、25c、25d、25e ランダムメッシュパターン
26 ダミー電極部
27 規則的な定型パターン
28、28a、28b 配線層
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 (28)

  1. 所定の発光強度、及び所定の表示解像度を有する、表示装置の表示ユニット上に設置される導電性フィルムであって、
    前記導電性フィルムは、透明基体と、該透明基体の両側、若しくは片側に配置される2つの配線部と、を有し、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、複数の金属細線を有し、
    前記複数の金属細線は、メッシュ状からなる多角形の配線パターンを有することにより、前記配線部には複数の多角形の開口部が配列されるものであり、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部の前記複数の金属細線は、前記開口部が複数の異なる開口形状を有する不規則性が付与された不規則配線パターンを構成するものであり、
    前記表示ユニットは、互いに異なる少なくとも3色の複数色の光を射出する複数の副画素を含む画素の画素配列パターンで配列されてなり、
    前記導電性フィルムは、少なくとも1つの前記不規則配線パターンが含まれる前記2つの配線部の合成配線パターンと前記表示ユニットの前記画素配列パターンとが重畳されるように、前記表示ユニットに設置されるものであり、
    前記不規則配線パターンは、少なくとも1視点において、前記合成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第1スペクトルピークの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色の前記画素配列パターンの明度画像データの2次元フーリエスペクトルの複数の第2スペクトルピークの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とから各色毎に算出されるノイズの周波数及び強度において、前記表示ユニットの前記所定の表示解像度に応じて規定される周波数閾値以下の各ノイズの周波数におけるノイズの強度の内の第1強度閾値以上のノイズの強度にそれぞれ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各色のノイズの評価値から算出したノイズの評価指標が評価閾値以下となる多角形の配線パターンであり、
    前記複数色の各色の前記画素配列パターンの前記明度画像データは、
    前記表示ユニットにおいて前記複数色の各色の光を各色毎に前記所定の発光強度に応じて設定可能な最大発光強度で単独で点灯した時に、前記表示ユニットの表示画面に表示された当該色の前記画素配列パターンの画像を撮像して得られた当該色の撮像画像データを明度値に変換することによって得られた明度画像データを規格化した規格化明度データであり、
    前記周波数閾値は、前記表示ユニットの前記所定の表示解像度で得られる空間周波数であり、前記表示ユニットの表示画素ピッチをPdμmとする時、1000/Pd cycle/mmで与えられる前記ノイズの最高周波数であることを特徴とする導電性フィルム。
  2. 前記開口部の形状は、異なる2種類以上の開口形状であり、その頂点の数が2種類以上となる多角形状である請求項1に記載の導電性フィルム。
  3. 前記開口部は、1つの平面領域にランダムに配置されたシード点を基準とするボロノイ多角形又はドロネー三角形からなる請求項2に記載の導電性フィルム。
  4. 前記金属細線の前記不規則配線パターンは、1つの平面領域にランダムに配置されたシード点を重心とする多角形を畳み込んで得られた多角形画像間の境界領域を細線化処理して得られたランダムな線分からなる細線の配線パターンであり、
    前記開口部の形状は、前記多角形画像の前記多角形が前記細線化処理によって変形し、前記ランダムな線分からなる細線で囲まれた異なる2種類以上の開口形状を含む請求項1に記載の導電性フィルム。
  5. 前記評価閾値は、−2.80である請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  6. 前記複数色が、赤、緑及び青の3色である時、前記赤、緑及び青の各色の前記画素配列パターンの画像の前記撮像画像データは、マクベスチャートの白にホワイトバランス調整して撮像された画像データである請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  7. 前記複数色の各色の前記画素配列パターンの画像の前記明度画像データは、
    前記表示ユニットにおいて前記複数色の各色の光を前記最大発光強度で単独で点灯した時に、前記表示ユニットの表示画面に表示された当該色の前記画素配列パターンの画像をマイクロスコープで撮像した撮像画像データから作成したマスク画像に対して、計測された最も高い明度値を前記表示ユニットの前記所定の表示解像度と前記マスク画像の値を持つ面積との積で規格化した明度データを与えることにより得られたものであり、
    前記明度画像データは、基準となる表示装置の表示ユニットの明度が1.0となるように規格化されたものであり、
    前記表示ユニットの前記所定の発光強度は、前記基準となる表示装置の表示ユニットの発光強度を基準として評価されたものである請求項1〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  8. 前記複数色が、赤、緑及び青の3色である時、前記計測された最も高い明度値は、前記赤、緑及び青の各色を単独で表示させてスペクトロメータで計測して取得された、前記赤、緑及び青の各色の分光スペクトルデータから求められた明度値であり、
    前記マスク画像は、前記マイクロスコープで撮像された前記撮像画像データを2値化した画像である請求項に記載の導電性フィルム。
  9. 前記2つの配線部は、前記透明基体の両側の面にそれぞれ形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  10. 前記透明基体を第1の透明基体とする時、さらに、前記第1の透明基体と異なる第2の透明基体を有し、
    前記2つの配線部の一方の配線部は、前記第1の透明基体の一方の面に形成され、
    前記2つの配線部の他方の配線部は、前記第1の透明基体の他方の面側であって、前記第2の透明基体の一方の面に形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  11. 前記2つの配線部は、前記透明基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  12. 前記2つの配線部の前記複数の金属細線は、いずれも前記不規則配線パターンを構成するものである請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  13. 前記2つの配線部の一方の配線部の前記複数の金属細線は、前記不規則配線パターンを構成するものであり、かつ
    他方の配線部の前記複数の金属細線は、規則性のある多角形の配線パターンを構成するものである請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  14. 前記2つの配線部の一方の配線部の前記複数の金属細線は、前記不規則配線パターンを構成するものであり、かつ
    他方の配線部は、酸化インジウムスズで構成されるものであり、
    前記合成配線パターンは、前記不規則配線パターンである請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  15. 前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、電極部と非電極部とを備え、
    前記電極部及び前記非電極部の一方の前記複数の金属細線は、前記不規則配線パターンを構成するものであり、かつ
    前記電極部及び前記非電極部の他方の前記複数の金属細線は、規則性のある多角形の配線パターンを構成するものである請求項1〜14のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  16. 前記複数の第1スペクトルピークは、前記合成配線パターンの透過率画像データを、2次元フーリエ変換して得られた複数のスペクトルピークから選択された第1の閾値以上のピーク強度を有するものであり、
    前記複数色のそれぞれについて、前記複数の第2スペクトルピークは、前記画素配列パターンの前記明度画像データを、2次元フーリエ変換して得られた複数のスペクトルピークから選択された第2の閾値以上のピーク強度を有するものである請求項1〜15のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  17. 各色に対応するノイズの周波数及び強度は、前記第1ピーク周波数及び前記第1ピーク強度と、各色に対応する前記第2ピーク周波数及び前記第2ピーク強度との畳み込み演算によって求められる請求項1〜16のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  18. 各色に対応するノイズの周波数は、前記第1ピーク周波数と各色に対応する前記第2ピーク周波数との差として与えられ、
    各色に対応するノイズの強度は、前記第1ピーク強度と各色に対応する前記第2ピーク強度との積として与えられる請求項1〜17のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  19. 前記ノイズの評価値は、前記ノイズの周波数及び強度に、前記視覚応答特性として前記観察距離に応じ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る請求項1〜18のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  20. 前記視覚伝達関数VTFは、下記式(1)で与えられる請求項19に記載の導電性フィルム。
    VTF=5.05e−0.138k(1−e0.1k) …(1)
    k=πdu/180
    ここで、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、上記式(1)で表され、uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、観察距離(mm)で定義される。
  21. 前記ノイズの評価指標は、各色について、1つの前記ノイズの周波数に対して、前記観察距離に応じて重み付けされた複数の前記ノイズの評価値の中の最も大きい評価値を用いて算出される請求項1〜20のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  22. 前記ノイズの評価指標は、各色毎に、前記1つの前記ノイズの周波数に対して選択された前記最も大きい評価値を全ての前記ノイズの周波数について合算した前記複数の色の合算値の中で最も大きい合算値である請求項21に記載の導電性フィルム。
  23. 前記第1の強度閾値は、常用対数で−4.5である請求項1〜22のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  24. 前記評価値は、正面観察及び斜め観察の少なくとも2視点において、前記複数色の各色毎に得られるものであり、
    前記評価指標は、得られた少なくとも2視点における各色の評価値の中で最も大きな評価値である請求項1〜23のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  25. 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1〜24のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  26. 互いに異なる複数色の光を射出する複数の副画素を備える画素が一方の方向及び前記一方の方向に垂直な方向に繰り返される画素配列パターンで配列されてなる表示ユニットと、
    この表示ユニットの上に設置される、請求項1〜25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。
  27. 互いに異なる少なくとも3色の複数色の光を射出する複数の副画素を備える画素が一方の方向、及び前記一方の方向に垂直な方向に繰り返される画素配列パターンで配列されてなり、所定の発光強度、及び所定の表示解像度を有する表示ユニットと、
    この表示ユニット上に設置される導電性フィルムと、を備える表示装置であって、
    前記導電性フィルムは、透明基体と、該透明基体の両側、若しくは片側に配置される2つの配線部と、を有し、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、複数の金属細線を有し、
    前記複数の金属細線は、メッシュ状からなる多角形の配線パターンを有することにより、前記配線部には複数の多角形の開口部が配列されるものであり、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部の前記複数の金属細線は、前記開口部が複数の異なる開口形状を有する不規則性が付与された不規則配線パターンを構成するものであり、
    前記導電性フィルムは、少なくとも1つの前記不規則配線パターンが含まれる前記2つの配線部の合成配線パターンと前記表示ユニットの前記画素配列パターンとが重畳されるように、前記表示ユニットに設置されるものであり、
    前記不規則配線パターンは、少なくとも1視点において、前記合成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第1スペクトルピークの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、複数色の光をそれぞれ前記所定の発光強度に応じて点灯した時の各色の前記画素配列パターンの明度画像データの2次元フーリエスペクトルの複数の第2スペクトルピークの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とから各色毎に算出されるノイズの周波数及び強度において、前記表示ユニットの前記所定の表示解像度に応じて規定される周波数閾値以下の各ノイズの周波数におけるノイズの強度の内の第1強度閾値以上のノイズの強度にそれぞれ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各色のノイズの評価値から算出したノイズの評価指標が評価閾値以下となる多角形の配線パターンであることを特徴とする表示装置。
  28. 表示装置の表示ユニット上に設置され、透明基体の両側、若しくは片側に配置される2つの配線部を有する導電性フィルムの評価方法であって、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部は、複数の金属細線を有し、
    前記複数の金属細線は、メッシュ状からなる多角形の配線パターンを有することにより、前記配線部には複数の多角形の開口部が配列されるものであり、
    前記2つの配線部の少なくとも一方の配線部の前記複数の金属細線は、前記開口部が複数の異なる開口形状を有する不規則性が付与された不規則配線パターンを構成するものであり、
    前記表示ユニットは、互いに異なる少なくとも3色の複数色の光を射出する複数の副画素を含む画素の画素配列パターンで配列されてなり、
    前記導電性フィルムは、少なくとも1つの前記不規則配線パターンが含まれる前記2つの配線部の合成配線パターンと前記表示ユニットの前記画素配列パターンとが重畳されるように、前記表示ユニットに設置されるものであり、
    少なくとも1視点において、前記合成配線パターンの透過率画像データ及び前記表示ユニットの前記複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色の前記画素配列パターンの明度画像データを取得し、
    前記合成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明度画像データに対して2次元フーリエ変換を行い、前記合成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第1スペクトルピークの第1ピーク周波数及び第1ピーク強度と、各色毎に、前記複数色の各色の前記画素配列パターンの明度画像データの2次元フーリエスペクトルの複数の第2スペクトルピークの第2ピーク周波数及び第2ピーク強度とを算出し、
    こうして算出された前記合成配線パターンの前記第1ピーク周波数及び前記第1ピーク強度と、前記複数色のそれぞれの前記副画素配列パターンの前記第2ピーク周波数及び前記第2ピーク強度とからそれぞれ前記複数色の各色のノイズの周波数及び強度を算出し、
    こうして算出された各色の前記ノイズ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周波数閾値以下の周波数及び第1強度閾値以上の強度を持つノイズを選び出し、
    こうして選び出されたそれぞれの各色のノイズの周波数における前記ノイズの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それぞれ各色のノイズの評価値を得、
    こうして得られた各色毎のノイズの評価値からノイズの評価指標を算出し、
    こうして算出された前記ノイズの評価指標が所定値以下である多角形の配線パターンを持つ導電性フィルムを評価することを特徴とする導電性フィルムの評価方法。
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