JP2014063248A - On-vehicle touch panel - Google Patents
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Description
本発明はタッチパネルに関し、特に車載用のタッチパネルに関する。 The present invention relates to a touch panel, and more particularly to an in-vehicle touch panel.
従来から、各種の電子機器においてタッチパネルが用いられている。通常、タッチパネルは、液晶ディスプレイ(LCD)上に接着剤及び絶縁層を介して透明電極を形成したガラス等を接着して構成される。 Conventionally, touch panels have been used in various electronic devices. Usually, a touch panel is configured by adhering glass or the like on which a transparent electrode is formed on a liquid crystal display (LCD) via an adhesive and an insulating layer.
タッチパネルは一般に平面形状であるが、車載のナビゲーションシステム等をタッチパネルで構成する場合、車両のインストルメントパネルとの一体感を持たせるために、インストルメントパネルの曲率と整合させるべく、タッチパネルを平面ではなく曲面で構成する必要が生じる。 The touch panel is generally flat. However, when an in-vehicle navigation system or the like is configured with a touch panel, the touch panel must be flat to match the curvature of the instrument panel in order to have a sense of unity with the instrument panel of the vehicle. Instead of a curved surface.
ITO等の透明電極は、所定形状にパターニングされて構成されるが、透明電極は完全な透明ではなく多少の色味が存在しているため、透明電極が存在していない部分とのコントラスト差によりパターンが見えてしまう場合があり、タッチパネルとしての商品性が低下してしまう。特に、透明電極のパターンとその下の液晶ディスプレイの画素パターンとの干渉によるモアレが問題となる。 A transparent electrode such as ITO is configured by patterning into a predetermined shape, but the transparent electrode is not completely transparent and has some color, so it depends on the contrast difference from the part where the transparent electrode does not exist A pattern may be seen, and the merchantability as a touch panel will deteriorate. In particular, moire due to interference between the pattern of the transparent electrode and the pixel pattern of the liquid crystal display below becomes a problem.
これを防止するためには、目視不可能なレベルまで透明電極の間隙を細くし、かつ液晶ディスプレイと密着させることが有効であるが、上記のようにタッチパネルを曲面で構成する場合には、必然的に液晶ディスプレイと透明電極との間に隙間が生じてしまうため、かかる防止策を採用することができない。 In order to prevent this, it is effective to reduce the gap between the transparent electrodes to a level where it cannot be visually observed and to make it closely contact with the liquid crystal display. In particular, since a gap is generated between the liquid crystal display and the transparent electrode, such a preventive measure cannot be adopted.
他方、液晶ディスプレイの画素パターンよりも透明電極の間隙が細ければ両者は干渉することはないが、透明電極の方が液晶ディスプレイの画素よりも見る人、すなわちユーザに近い場合、ユーザの眼のレンズ効果により網膜上で干渉することがあり得る。 On the other hand, if the gap between the transparent electrodes is narrower than the pixel pattern of the liquid crystal display, the two will not interfere with each other. However, if the transparent electrode is closer to the viewer, ie, the user than the pixels of the liquid crystal display, The lens effect can cause interference on the retina.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、タッチパネルを曲面で構成する場合においても、ディスプレイの画素パターンとのモアレを有効に防止できる車載用タッチパネルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an in-vehicle touch panel that can effectively prevent moire from a pixel pattern of a display even when the touch panel is configured with a curved surface. There is.
本発明は、車載用タッチパネルであって、ディスプレイと、前記ディスプレイ上に積層され、透明電極が一体化されて所定の曲率を有する透明パネルとを備え、前記ディスプレイと前記透明電極との間には隙間が形成され、前記透明電極の電極間隙をP1、前記ディスプレイの画素ピッチをP2、透明電極の電極パターンとディスプレイの画素パターンとの角度ずれをαとした場合に、所定の式で定義されるモアレのピッチRが、前記ディスプレイの画素ピッチP2に基づき設定される閾値以下となるように、前記角度ずれα及び電極間隙P1が設定されることを特徴とする。 The present invention is an in-vehicle touch panel, comprising: a display; and a transparent panel laminated on the display and integrated with a transparent electrode and having a predetermined curvature, between the display and the transparent electrode. When a gap is formed, the electrode gap of the transparent electrode is P1, the pixel pitch of the display is P2, and the angle deviation between the electrode pattern of the transparent electrode and the pixel pattern of the display is α, it is defined by a predetermined formula The angular deviation α and the electrode gap P1 are set such that the moiré pitch R is equal to or less than a threshold value set based on the pixel pitch P2 of the display.
本発明の1つの実施形態では、前記閾値は、前記ディスプレイの画素ピッチP2に等しいことを特徴とする。 In one embodiment of the invention, the threshold is equal to the pixel pitch P2 of the display.
本発明によれば、透明電極の電極間隙P1、あるいは透明電極の電極間隙P1と角度ずれαを適当な値ないし範囲に設定してモアレを抑制し、タッチパネルの商品性あるいは性能を向上することができる。また、本発明によれば、透明電極の加工条件が明確化されることで加工が容易かつ確実なものとなる。 According to the present invention, the electrode gap P1 of the transparent electrode or the electrode gap P1 of the transparent electrode and the angle deviation α are set to an appropriate value or range to suppress moire and improve the merchantability or performance of the touch panel. it can. Further, according to the present invention, the processing conditions of the transparent electrode are clarified, so that the processing becomes easy and reliable.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments.
図1に、本実施形態の車載用タッチパネルの概略構成図を示す。タッチパネルは、基板10と、液晶ディスプレイ12と、透明電極14と、透明保護層(透明パネル)16とを備える。
In FIG. 1, the schematic block diagram of the vehicle-mounted touchscreen of this embodiment is shown. The touch panel includes a
液晶ディスプレイ12は、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の画素が横方向及び縦方向に配列して構成される。液晶ディスプレイ12は、例えば車載のナビゲーションシステムの表示画面として用いられる。
The
透明電極14は、例えばITO等で構成され、所定間隙を有するようにパターニング形成される。
The
透明保護層(透明パネル)16は、例えばガラスや樹脂で構成され、透明電極14と透明保護層16はスパッタで直接形成するか、フィルムインサート成形等で一体化されて図に示すように曲面として構成される。透明電極14が一体化された透明保護層16を曲面で構成するのは、タッチパネルが組み込まれる車両のインストルメントパネルが曲面で構成され、これと一体感を持たせるためである。従って、透明電極14が一体化された透明保護層16の曲率は、所定の曲率となるように調整される。なお、液晶ディスプレイ12と透明電極14との間には絶縁層が設けられているが、図では説明の都合上省略している。また、透明保護層16と透明電極14との間にインデックスマッチング層を介在させることも可能であるが、本実施形態では特にその必要はない。さらに、透明電極14が一体化された透明保護層16が曲面で構成されているため、液晶ディスプレイ12と透明電極14との間に隙間(あるいは空気層)13が形成される。
The transparent protective layer (transparent panel) 16 is made of, for example, glass or resin, and the
液晶ディスプレイ12は、複数の画素が横方向及び縦方向に配置して画素パターンを校正し、透明電極14もパターニングされているため、両者のパターンが干渉してモアレが生じ得る。
In the
図2に、液晶ディスプレイ12のパターンと、透明電極14のパターンに着目した場合の、両パターンのピッチのずれに起因するモアレを示す。図において、紙面の奥側に液晶ディスプレイ12が存在し、紙面の手前側に透明電極14が存在するものとする。両者の縦方向のパターンのピッチのずれが90%であって微小な場合である。両者のパターンのピッチが完全に一致している場合にはモアレが生じないが、ピッチのわずかのずれにより干渉してモアレが生じ、タッチパネルの商品性が低下してしまう。もちろん、両者のパターンのピッチのずれを大きくすれば干渉を抑制してモアレを低減することができるが、透明電極14の加工精度の制約がある。
FIG. 2 shows moiré caused by a shift in the pitch of both patterns when attention is paid to the pattern of the
図3に、液晶ディスプレイ12のパターンと、透明電極14のパターンに着目した場合の、両パターンの角度のずれに起因するモアレを示す。図において、図2と同様に、紙面の奥側に液晶ディスプレイ12が存在し、紙面の手前側に透明電極14が存在するものとする。両者のパターンのピッチは等しく、角度のずれが5度であって微小な場合である。両者のパターンの角度のわずかのずれにより干渉してモアレが生じ、同様にタッチパネルの商品性が低下してしまう。
FIG. 3 shows moiré caused by a shift in the angle of both patterns when attention is paid to the pattern of the
なお、パターンの角度のずれが、90度、すなわち両者のパターンが直交する場合には干渉せずモアレも生じないことは既知であり、このことから、液晶ディスプレイ12及び透明電極14が共に縦横方向にパターンが存在する場合には、両者のパターンの角度のずれが45度近傍においてモアレが抑制され得ることが分かる。本実施形態では、液晶ディスプレイ12と透明電極14の両者のパターンにピッチのずれ及び角度のずれが共に存在するとの一般的な条件下において、角度のずれを45度近傍に設定した上で、ピッチのずれ、より特定的には、液晶ディスプレイ12のパターンが所定のパターンとして与えられている状況で、透明電極14の電極間隙を特定の値に設定することでモアレを最小限に抑制する。
In addition, it is known that the deviation of the pattern angle is 90 degrees, that is, when the two patterns are orthogonal, there is no interference and no moire occurs. From this, the
図4に、液晶ディスプレイ12と、透明電極14と、ユーザの眼球(水晶体)100と、ユーザの網膜102との位置関係を模式的に示す。また、図5に、ユーザから見た液晶ディスプレイ12及び透明電極14の配置を示す。液晶ディスプレイ12は、R画素、G画素、B画素が横方向及び縦方向に配列しており、図ではR画素、G画素、B画素の横方向の配列を示す。一方、透明電極14のパターンが同じ横方向に存在するものとすると、図5に示すように、同一横方向に液晶ディスプレイ12のパターンと透明電極14のパターンが重なって存在することとなり、両者のパターンのピッチのずれによりモアレが生じる。ユーザの網膜102と透明電極14との距離をL1、ユーザの網膜102と液晶ディスプレイ12との距離をL2とし、モアレのピッチをW、透明電極14のピッチ、つまり透明電極14の電極間隙をP1、液晶ディスプレイ12のピッチをP2とすると、
W=P1・P2/(P1−P2)
で与えられる。
FIG. 4 schematically shows a positional relationship among the
W = P1 / P2 / (P1-P2)
Given in.
この式から、液晶ディスプレイ12のピッチP2が所与のものであるとして、透明電極14の電極間隙P1は小さく、かつ、液晶ディスプレイ12のピッチから遠いほど、モアレのピッチは小さくなることが分かる。モアレのピッチがユーザの眼で識別できない程度まで小さくできればモアレの影響をなくすことができる。
From this equation, it can be seen that, assuming that the pitch P2 of the
なお、タッチパネルからの距離と、ユーザの視力と、識別し得るパターンのピッチの関係は、概略以下の通りである。
<距離300mmの場合>
視力0.7では0.125mm
視力1.0では0.087mm
視力2.0では0.044mm
<距離400mmの場合>
視力0.7では0.166mm
視力1.0では0.116mm
視力2.0では0.058mm
<距離500mmの場合>
視力0.7では0.208mm
視力1.0では0.145mm
視力2.0では0.073mm
<距離600mmの場合>
視力0.7では0.249mm
視力1.0では0.175mm
視力2.0では0.087mm
The relationship between the distance from the touch panel, the user's visual acuity, and the pattern pitch that can be identified is as follows.
<When distance is 300 mm>
0.125mm for sight 0.7
0.087mm for sight 1.0
0.044mm for sight 2.0
<When distance is 400 mm>
0.166mm for sight 0.7
0.116mm for sight 1.0
0.058mm for sight 2.0
<When distance is 500 mm>
0.208mm at sight 0.7
0.145mm for sight 1.0
0.073mm for sight 2.0
<For a distance of 600 mm>
0.249mm for sight 0.7
0.175mm for sight 1.0
0.087mm for sight 2.0
但し、コントラストを100%としている。従って、例えばユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が600mmであり、ユーザの平均的な視力を0.7と仮定すると、モアレのピッチを0.249mm以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得る。 However, the contrast is 100%. Therefore, for example, assuming that the distance from the touch panel is 600 mm while the user is sitting in the driver's seat of the vehicle and the average visual acuity of the user is 0.7, the moire pitch is set to 0.249 mm or less. The influence of moire can be suppressed.
一方、図6に、より一般的に、液晶ディスプレイ12の画素のパターンに対し、透明電極14のパターンの電極間隙のみならず、角度もずれている場合の、ユーザから見た配置を示す。角度のずれをαとすると、モアレのピッチは、
P1=L1tanθ
P2=L2tanθ
である。
On the other hand, FIG. 6 shows, more generally, an arrangement viewed from the user when not only the electrode gap of the pattern of the
P1 = L1 tan θ
P2 = L2tanθ
It is.
図7に、透明電極14の電極間隙P1を0.075mm、液晶ディスプレイ12のピッチP2を0.08mmと固定し、角度αを変化させたときの、モアレのピッチを表にして示す。角度αが5度の場合にはモアレのピッチは0.74549mm、30度の場合には0.158172mm、40度の場合には0.119707mm、50度の場合には0.096614mmと、角度αが増大するほどモアレのピッチは小さくなる。これは、液晶ディスプレイ12のパターンと透明電極14のパターンが横方向のみの場合であり、既述したように、縦横のいずれにもパターンが存在する場合には、角度のずれαが45度において最も縦方向及び横方向のモアレのピッチが小さくなる。横方向及び縦方向のモアレのピッチを評価するためには、例えば横方向のモアレのピッチをRi、縦方向のモアレのピッチをRjとして、
E=Ri+Rj
なる評価関数を用いればよい。
FIG. 7 is a table showing the moire pitch when the electrode gap P1 of the
E = Ri + Rj
An evaluation function as follows may be used.
P1及びP2を固定し、角度ずれαが45度において評価関数は最小となるが、必ずしも45度である必要はなく、45度近傍、つまり45度±βとしてもよい。ここで、βは一定の許容範囲であり、例えばβを5度として40度〜50度とすることができる。 The evaluation function is minimum when P1 and P2 are fixed and the angular deviation α is 45 degrees, but it is not necessarily 45 degrees, and may be in the vicinity of 45 degrees, that is, 45 degrees ± β. Here, β is a certain allowable range. For example, β can be set to 40 degrees to 50 degrees with 5 degrees.
図8に、角度ずれαを1度、20度、40度とし、液晶ディスプレイ12のピッチP2を0.08mmに固定して、透明電極14の電極間隙を変化させた場合の、モアレのピッチを示す。
FIG. 8 shows the moire pitch when the angle deviation α is 1 degree, 20 degrees, and 40 degrees, the pitch P2 of the
αが1度の場合には、モアレのピッチが大きくなるが、αが20度の場合には電極間隙が0mm〜0.4mmにおいて0.3mm以下となり、αが40度の場合には電極間隙が0mm〜0.4mmにおいてさらに小さく0.2mm以下となる。 When α is 1 degree, the pitch of moire increases, but when α is 20 degrees, the electrode gap is 0.3 mm or less in the range of 0 mm to 0.4 mm, and when α is 40 degrees, the electrode gap Is further smaller at 0 mm to 0.4 mm and 0.2 mm or less.
従って、仮に上記の基準、すなわちユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が600mmであり、ユーザの平均的な視力を0.7と仮定すると、モアレのピッチを0.249mm以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得るとの基準を採用するならば、角度ずれαを40度とし、かつ、透明電極14の電極間隙を0mm〜0.4mm程度に設定することで、この基準を満たすことができ、モアレの影響を抑制してタッチパネルの商品性を向上できる。
Therefore, assuming that the above standard, that is, the distance from the touch panel when the user is sitting in the driver's seat of the vehicle is 600 mm and the average visual acuity of the user is 0.7, the moire pitch is 0.249 mm. If the standard that the influence of moire can be suppressed is adopted if the following is set, the angle deviation α is set to 40 degrees, and the electrode gap of the
このように、本実施形態では、液晶ディスプレイ12のピッチPが所与であるとして、角度ずれα及び透明電極14の電極間隙P1を調整し、数式(1)で定義されるモアレのピッチRが所定の閾値、例えば0.249以下となるように設定することで、モアレの影響を抑制するものである。透明電極14の電極間隙は、加工精度の制約からある一定値以上とならざるを得ないが、本実施形態では、数式(1)に基づいて、角度ずれαとの相関において電極間隙の許容範囲を決定することができるため、徒に加工精度を向上させることなくモアレを効果的に抑制できる。言い換えれば、透明電極14の電極間隙は、大きければ大きいほど加工が容易となるが、同時にモアレの影響も大きくなるが、本実施形態では数式(1)に基づいて、モアレの影響を確実に抑制するように角度ずれα及び電極間隙P1を適当な範囲に設定することができる。このことは、透明電極14の加工が容易化されるとともに、透明電極14の加工方法の選択肢も増えることを意味する。
As described above, in the present embodiment, assuming that the pitch P of the
図9に、本実施形態における透明電極14のパターンの一例を示す。液晶ディスプレイ12の画素が、図中横方向及び縦方向に配列しているとして、透明電極14は横方向あるいは縦方向から45度ずれた方向にパターニングされる。また、透明電極14の電極間隙P1は、角度ずれα=45度とし、液晶ディスプレイ12のピッチP2=0.08mmとして、数式(1)のモアレピッチRが0.249mm以下となる値に設定される。
In FIG. 9, an example of the pattern of the
本実施形態では、モアレピッチの閾値として、ユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が600mmであり、ユーザの視力を0.7として0.249mmに設定しているが、もちろんこれは例示であり、他の閾値を設定してもよい。例えば、ユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が400mmであり、ユーザの視力を1.0とすると閾値は0.116mmとなる。この場合、数式(1)のモアレピッチRが0.116mm以下となるように角度ずれα及び電極間隙P1を設定すればよい。タッチパネルとの距離は、タッチパネルが搭載される車両の車種により決定され得る。 In this embodiment, as the threshold of the moire pitch, the distance from the touch panel is 600 mm when the user is sitting in the driver's seat of the vehicle, and the user's visual acuity is set to 0.7 and is set to 0.249 mm. This is an example, and other threshold values may be set. For example, when the user is sitting in the driver's seat of the vehicle and the distance to the touch panel is 400 mm, and the user's visual acuity is 1.0, the threshold is 0.116 mm. In this case, the angle deviation α and the electrode gap P1 may be set so that the moire pitch R in the formula (1) is 0.116 mm or less. The distance to the touch panel can be determined by the vehicle type on which the touch panel is mounted.
また、モアレピッチの閾値をユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定する他に、液晶ディスプレイ12のピッチに基づいて閾値を決定することができる。すなわち、液晶ディスプレイ12のピッチは所与であり、少なくともこのピッチと同程度以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得る。液晶ディスプレイ12のピッチを0.08mmとすれば、モアレピッチRが0.08mm以下となるように数式(1)に従って電極間隔P1を設定すればよい。液晶ディスプレイ12のR画素、G画素、B画素を一組とすると、この組のピッチは0.08mm×3=0.24mmであるから、モアレピッチRの閾値を0.24mmとし、モアレピッチが0.24mm以下となるように数式(1)に従って電極間隔P1を設定することもできる。勿論、液晶ディスプレイ12のピッチに基づいて設定された閾値が、ユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定された閾値より小さい場合には、液晶ディスプレイ12のピッチに基づいて設定された閾値以下となるように設定された電極間隙P1が、同時に、ユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定された閾値条件を満たすことになり、望ましいものとなる。
In addition to determining the threshold of the moire pitch based on the distance between the user and the touch panel and the visual acuity of the user, the threshold can be determined based on the pitch of the
一例を挙げると、液晶ディスプレイ12の画素ピッチを0.08mmとして、角度ずれαを40度〜50度の範囲とし、電極間隙P1を0.05mm〜0.25mm、好ましくは0.08mm±0.02mmとする等である。
As an example, the pixel pitch of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible.
例えば、本実施形態では、ディスプレイとして液晶ディスプレイ12を用いているが、有機ELディスプレイを用いてもよい。
For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態における透明電極14のパターニング方法は、マスキング、エッチング、レーザ加工のいずれも使用可能である。また、透明電極14としては、スパッタリングでITOやZnO等を形成する他、導電性ポリマーを塗布形成してもよい。
Moreover, any of masking, etching, and laser processing can be used for the patterning method of the
10 基板、12 液晶ディスプレイ、13 隙間(空気層)、14 透明電極、16 透明保護層。 10 substrate, 12 liquid crystal display, 13 gap (air layer), 14 transparent electrode, 16 transparent protective layer.
Claims (2)
ディスプレイと、
前記ディスプレイ上に積層され、透明電極が一体化されて所定の曲率を有する透明パネルと、
を備え、
前記ディスプレイと前記透明電極との間には隙間が形成され、
前記透明電極の電極間隙をP1、前記ディスプレイの画素ピッチをP2、透明電極の電極パターンとディスプレイの画素パターンとの角度ずれをαとした場合に、
で定義されるモアレのピッチRが、前記ディスプレイの画素ピッチP2に基づき設定される閾値以下となるように、前記角度ずれα及び電極間隙P1が設定される
ことを特徴とする車載用タッチパネル。 An in-vehicle touch panel,
Display,
A transparent panel laminated on the display and having a predetermined curvature with integrated transparent electrodes;
With
A gap is formed between the display and the transparent electrode,
When the electrode gap of the transparent electrode is P1, the pixel pitch of the display is P2, and the angle deviation between the electrode pattern of the transparent electrode and the pixel pattern of the display is α,
The in-vehicle touch panel, wherein the angular deviation α and the electrode gap P1 are set so that the moiré pitch R defined in (1) is equal to or less than a threshold set based on the pixel pitch P2 of the display.
前記閾値は、前記ディスプレイの画素ピッチP2に等しい
ことを特徴とする車載用タッチパネル。 The in-vehicle touch panel according to claim 1,
The on-vehicle touch panel, wherein the threshold value is equal to a pixel pitch P2 of the display.
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