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
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Description
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。
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、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。
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、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、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、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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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等も挙げることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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2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。
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。
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。
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。
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。
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にその一部を示すように、表示ユニット30には、複数の画素32がマトリクス状に配列されて所定の画素配列パターンが構成されている。1つの画素32は、3つの副画素(赤色副画素32r、緑色副画素32g及び青色副画素32b)が水平方向に配列されて構成されている。1つの副画素は垂直方向に縦長とされた長方形状とされている。画素32の水平方向の配列ピッチ(水平画素ピッチPh)と画素32の垂直方向の配列ピッチ(垂直画素ピッチPv)は略同じとされている。つまり、1つの画素32とこの1つの画素32を囲むブラックマトリクス(BM)34(パターン材)にて構成される形状(網掛けにて示す領域36を参照)は正方形となっている。また、1つの画素32のアスペクト比は1ではなく、水平方向(横)の長さ>垂直方向(縦)の長さとなっている。
なお、図9に示す表示ユニット30は、液晶パネル、プラズマパネル、有機ELパネル、無機ELパネル等の表示パネルで構成されても良く、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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副画素と全く同様に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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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、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、4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。
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222dpi、No.5〜8では265dpi、No.9及び10では326dpi、No.11〜14では384dpi、No.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。
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。
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。
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。
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。
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、本発明の効果は明らかである。
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。
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 開口部
23b 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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 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7に記載の導電性フィルム。 - 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1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 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1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 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1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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