JP2016082037A - 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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Abstract
Description
これらの導電性フィルムでは、メッシュパターンと、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)との干渉によるモアレの視認が問題となるため、モアレが視認されない、もしくは視認され難いメッシュパターンを持つ種々の導電性フィルムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1においては、モアレを予測する際に用いるディスプレイの画素配列パターンを、単に1色の副画素、例えばGチャネルのBMパターンで代表させているだけで、ディスプレイの明度が入っていないため、ディスプレイのBMパターンのフーリエスペクトルが1色の副画素、例えばGチャネルの空間周波数特性のみに依存する結果となり、ディスプレイが異なる場合、特に、その発光強度が考慮されていないために、その定量値に一貫性がないため、ディスプレイによっては、モアレの発生を十分に抑止できず、視認性の向上を図ることができないという問題があり、異なるディスプレイのモアレの視認性の評価が十分にできないという問題があった。
即ち、種々の構成を持つ画素を用い、様々な光強度のディスプレイにおいて、ディスプレイの表示画面に積層される導電性フィルムのモアレ視認性を改善するためには、ディスプレイ依存のRGBの光強度が必要であり、また、RGBそれぞれに対するモアレ視認性を数値化し、それらの数値の全てを考慮する必要があるが、特許文献1では全く考慮していないという問題があった。
本発明は、特に、メッシュパターンを有する透明導電性フィルムをタッチパネル用電極として用いる場合、発光強度の異なる表示装置の表示ユニットのブラックマトリクスに導電性フィルムを重畳して視認する際に、表示ユニットの発光強度を考慮したランダムメッシュパターンを持ち、大きな画質障害となるモアレの発生を抑止でき、タッチパネル上の表示の視認性を大幅に向上させることができる導電性フィルム、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、本発明の他の目的は、上記目的に加え、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メッシュパターンを持つ導電性フィルム、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提供することにある。
タッチパネル表示装置の画質改善の為のプロセスを考えると、本出願人の出願に係る特願2014−135273号及び特願2014−137386号明細書に記載しているように、初めに、(ダイヤモンド)メッシュパターン生成、続いて、ディスプレイBMデータ生成(明度込み)、次に、モアレ算出となる。ここで、最初のメッシュパターン生成におけるメッシュパターンが、特定の閾値以下の視認されにくいモアレを生じさせる場合、さらに、視認性を改善する為に、メッシュパターンのフーリエスペクトル強度を下げる必要がある。上記出願では、メッシュのピッチや角度等をランダムにして、メッシュ自体、例えば、セル自体をランダムにすることにより、メッシュパターンのピーク強度を減衰させている。しかしながら、メッシュパターンのピーク強度を下げるためには、メッシュパターンの周期性をわずかに崩せばよいので、メッシュ自体は必ずしもランダムである必要はない。したがって、異なるディスプレイと比較可能なモアレの定量値(評価指標)を算出し、閾値以下を満たすメッシュパターンについて、メッシュをランダムな波線にしてピーク強度を下げてぼかすことにより、視認性に優れたメッシュパターンを提供することができる。
また、評価閾値は、−3.00であり、振幅閾値は、規則性のある多角形の配線パターンのピッチの20%であることが好ましく、振幅の範囲は、2.0%以上20%以下であることがより好ましい。
また、多角形は、菱形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、波線化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、モアレの評価指標が評価閾値以下となる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、波線化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、モアレの評価指標が評価閾値以下となる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、2つの配線部の一方の配線部の複数の金属細線は、波線化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ることが好ましい。
また、各色に対応するモアレの周波数は、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、各色に対応するモアレの強度は、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、モアレの評価指標は、各色について、1つのモアレの周波数に対して、観察距離に応じて重み付けされた複数のモアレの定量値の中の最も大きい定量値を用いて算出されることが好ましい。
また、モアレの評価指標は、各色毎に、1つのモアレ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モアレ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、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で与えられるモアレ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。
特に、本発明によれば、メッシュパターンを有する透明導電性フィルムをタッチパネル用電極として用いる場合、発光強度の異なる表示装置の表示ユニットのブラックマトリクスに導電性フィルムを重畳して視認する際に、表示ユニットの発光強度を考慮したランダムメッシュパターンを持ち、大きな画質障害となるモアレの発生を抑止でき、タッチパネル上の表示の視認性を大幅に向上させることができる。
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。
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所定形状のセル(開口部)からなる波線化配線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。本発明において、所定形状のセルは、金属細線の波線の中心線が多角形となるセルであり、波線化配線パターンは、波線の形状の金属細線によって構成されることで不規則性が付与される。
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)に対してモアレ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パターンに対してモアレ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10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10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、波線形状の金属細線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、多角形、図示例では菱形の形状となる開口部を構成する複数の金属細線を波線化することによって不規則性が付与された配線パターン、即ち金属細線の波線化によってランダム化されたランダムパターン25aである。このランダムパターン25aは、波線形状の金属細線14の波線の中心線が多角形、図示例では菱形の形状となる開口部22が、金属細線14が交差する所定の2方向に連続して繋がった配線パターンである。
図2に示す不規則性が付与された配線パターン(ランダムパターン)25aは、図3に示すような、同一形状の菱形の開口部22cが複数個規則的に繰り返される規則性のある菱形の配線パターン、いわゆる定型パターン25bを構成する金属細線14を波線形状にすることによりぼかして、メッシュに対して所定範囲の不規則性(ランダム性)を付与したものである。ここで、図3に示す規則性のある菱形の定型パターン25bは、後述するように、定型パターン25bを有する導電性フィルム10を表示ユニット30のブラックマトリクス(BM)パターン38(図9、図12等参照)に重畳によるモアレの視認性の評価においてモアレの評価値から算出したモアレの評価指標が評価閾値以下となる定型パターンである。なお、モアレの視認性とは、本明細書では、モアレが視認できない程度を表す。
導電性フィルム10の配線パターン24を、このように、メッシュを波線にしてランダム性を付与したランダムパターン25aとすることにより、モアレの強度を減衰させることができる。
図4に示すように、波線L1及びL2は、三角関数、例えば正弦波で表す、又は近似することができる。
本発明で、振幅をA0、波長をλ、位相をαで定義すると、図4に示す波線において、例えば、波線L1を基準にして、正弦波で表すと、波線L1は、Y=A0sin(2π/λ)Xで表すことができ、波線L2は、位相差がαであるので、Y=A0sin{(2π/λ)(x−α)}で表すことができる。
ここで、振幅A0は、正弦波の係数に相当する。また、波長λは、周期の長さに相当する。また、位相αは、隣り合う波線L1とL2との間の描画開始点のずれ(シフト)量に相当する。
本発明においては、図3に示す規則性のある菱形の定型パターン25bに対して金属細線14を波線化して得られたランダムパターン25aは、そのランダム性が、波線の振幅A0において、振幅閾値以下、好ましくは20%以下、より好ましくは2.0%以上20%以下であることを満足する必要がある。このランダム性を満足するランダムパターン25aを有する導電性フィルム10は、表示ユニット30のBMパターン38(図9、図12等参照)に重畳した際に、モアレが視認されないモアレの視認性に優れたものであるということができる。
なお、本発明においては、波線のランダム性は、上述した範囲を満足するものであれば、特に制限的ではなく、いかなるものであっても良い。
したがって、配線パターン25b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)に対してモアレ視認性の点で最適化された菱形の配線パターンである。
なお、図3に示す配線部16cは、金属細線14と、隣接する金属細線14間の開口部(セル)22cとによるメッシュ形状の配線パターン25bとを有する配線層28cからなる。
本発明において、最表示ユニットの所定の明度のBMパターンに対してモアレ視認性の点で最適化された菱形の配線パターンに対して所定のランダム性を付与する理由は、最適化されたものは既に画質は良好であるが、ランダム性を付与することにより、さらなる画質の改善を図ることができるからである。
また、このような最適化された配線(メッシュ)パターン25bには、開口部22cを構成する金属細線14の辺(メッシュ配線21c)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。
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)された配線パターン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、 規則性のある配線パターンとディスプレイの干渉によるモアレ視認性を改善することができる。
例えば、図5(B)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(B)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配線パターン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、図3に示す規則的な配線パターン25b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を図3に示す規則的な配線パターン25bを持つ、第2配線部16bを不規則性が付与された配線パターン25aを持つ複数の金属細線14で構成しても良い。こうして、不規則性が付与された配線パターン25aと規則的な配線パターン25b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に示す不規則性が付与された配線パターン25aを持つ複数の金属細線14で構成し、電極部17aを、図3に示す規則的な配線パターン25b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(B)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の一方の規則的な配線パターン25b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1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、モアレの視認性をより向上させ、改善することができる。
図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又は図3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配線パターンである。
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モアレ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配線パターンのモアレ視認性の最適化及び不規則性の付与については、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30a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、画素域領域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の解像度及び形状を図15(A)〜図15(F)に示す。図15(A)〜図15(F)に示す各BMは、それぞれ、解像度及び形状のいずれかが異なるものである。図15(A)〜図15(F)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(B)及び(C)は、共に、解像度が265dpiであり、それぞれ、No.2と称されるBMであり、図中縦方向に並ぶ細い帯形状の4つのG副画素、及びNo.3と称されるBMであり、図中横方向に並ぶ平板形状の4つのG副画素を示す。
図15(D)は、No.4と称されるBMであり、解像度が326dpiで、図中縦方向に並ぶ長方形状の4つのG副画素を示す。
図15(E)は、No.5と称されるBMであり、解像度が384dpiで、図中4角方向に並ぶ小長方形状の4つのG副画素を示す。
図15(F)は、No.6と称されるBMであり、解像度が440dpiで、図中縦方向に並ぶ矩形状の4つのG副画素を示す。
なお、図15(A)〜図15(F)は、いずれも、基準となるディスプレイ、例えば、実施例で用いたディスプレイ LP101WX1(SL)(n3)(LGディスプレイ社製)における強度で規格化した時の強度が、同じ所定の強度であることを示す。
ところで、モアレ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メッシュパターンを設計するには、モアレの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。したがって、ディスプレイに最適なランダム化メッシュパターンを設計するには、モアレの評価指標、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。
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。
なお、導電性フィルムの上側と下側の配線部16a及び16bの一方が菱形の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等の菱形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、両者の菱形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は、一方の複数の金属細線14で構成される菱形の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、両者の菱形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20000pix×20000pixに近くなる整数倍(183回)繰り返しコピーし、モアレ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。
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。
図16に示すように、ステップS12において、合成メッシュパターンの透過率画像データを作成する。即ち、上側及び下側のメッシュ状配線パターン24a及び24bとして、規則性のある菱形の配線パターン25b(金属細線14)(図3参照)の透過率画像データを作成して取得し、取得した透過率画像データをそれぞれ用いて、上側及び下側のメッシュ状配線パターン24a及び24bを重ね合わせた状態の合成配線(メッシュ)パターンの合成透過率データを作成する。なお、予め、合成メッシュパターン、メッシュ状配線パターン24a及び24b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。
規則性のある菱形のメッシュパターン25bは、例えば、図3に示すように、配線となる金属細線14が水平線に対して所定角度、例えば、45°[deg]未満の角度傾いた菱形パターンである。
また、菱形のメッシュパターンの透過率画像データ、及び合成メッシュ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)の整数倍とする。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メッシュ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、20000pix×20000pix)を行い、フーリエスペクトルを算出する。ここでは、DC(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、モアレ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の一例を図20(B)に示す。
なお、視点を変えた場合の合成メッシュ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。合成メッシュ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。
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メッシュ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メッシュ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メッシュ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(A)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メッシュ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、合成メッシュパターンの場合も、同様にして求めることができる。
したがって、ピーク位置に存在する強度を取得する際には、図22(B)に示すように、ピーク位置周辺の複数の画素を含む領域内の複数の画素のスペクトル強度が上位から複数点、例えば、7×7画素の領域内の画素のスペクトル強度が上位から5点の強度(絶対値)の合計値をピーク強度とするのが好ましい。
ここで、得られたピーク強度は、画像面積(画像サイズ)で規格化するのが好ましい。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モアレの周波数及び強度を算出する。なお、ここでも、ピーク強度及びモアレの強度は、絶対値として取り扱う。
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モアレの空間周波数及び強度を計算することができる。
これらのモアレの周波数及びモアレの強度は、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メッシュパターンとの両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、即ちモアレの周波数も複数求められることになる。したがって、両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークが多数存在すると、求めるモアレの周波数も多数となり、求めるモアレの強度も多数となる。
また、ここで、表示装置においては、ディスプレイ解像度が決まっているため、ディスプレイが表示できる最高の周波数はその解像度に対して決まる。このため、この最高の周波数より高い周波数を持つモアレは、このディスプレイで表示されないことになるので、本発明における評価の対象とする必要はない。従って、ディスプレイ解像度に合わせてモアレの最高周波数を規定することができる。ここで、本発明において考慮すべきモアレの最高周波数は、ディスプレイの画素配列パターンの画素ピッチを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モアレの周波数及び強度の中で、本発明における評価(定量化)の対象とするモアレは、モアレの周波数が、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、151dpi)に応じて規定されるモアレの最高周波数1000/Pd以下の周波数を持つモアレであって、モアレの強度が−4.5以上のモアレである。本発明において、モアレの強度が−4.5以上のモアレを対象とする理由は、強度が−4.5未満のモアレも多数発生し、合算値をとると本来見えないモアレ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。
即ち、図16に示すように、ステップS18において、ステップS16で残ったモアレ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)を畳み込み、定量化する。
なお、モアレの定量化に先立ち、両2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークが多数存在すると、求めるモアレの周波数も多数となり、計算処理に時間がかかることになる。このような場合は、予め両第2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークにおいて、それぞれピーク強度が弱いものを除いて、ある程度強いもののみを選定しておいてもよい。その場合は、選定されたピーク同士の差分のみを求めることになるので、計算時間を短縮することができる。
ここで、人の目に見えるモアレのみを抽出するために、システム内での散乱の効果を踏まえて、観察距離400mm相当のVTFを代用している。
こうして残ったスペクトルピークをモアレ評価用スペクトルピークとすることができる。この際、スペクトル強度は、常用対数で−3.8以上のピークのみを用いることが好ましい。これにより、知覚されるモアレを抽出することが可能となる。
図24においては、モアレの周波数は、縦横軸の位置によって表され、モアレの強度は、グレー(無彩色)濃淡で表され、色が濃いほど小さく、色が薄い、即ち白いほど大きくなることを示している。
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のモアレ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のモアレの評価値の中の最悪値、即ち最大値をモアレの評価指標(定量値)とする。モアレの評価指標の値も、常用対数で表され、モアレ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、モアレの評価指標であるモアレの定量値は、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、モアレと判断し、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モアレ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、斜め観察時のモアレ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モアレ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モアレの評価指標の内の大きい値(最悪値)がモアレの評価に供されるモアレ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モアレの評価指標がそのままモアレの評価に供されるモアレの評価指標となる。
即ち、図16に示すように、ステップS20において、ステップS18で求めた当該合成メッシュパターンのモアレ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、当該合成メッシュパターンを構成する各菱形の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菱形のメッシュパターンであると評価し、図3に示す最適化された菱形のメッシュパターン25bとして設定する。
なお、モアレの評価指標の値を、常用対数で、所定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、最適化された菱形のメッシュパターン25bを波線化して所定閾値以下のランダム性を付与した図2に示すランダムメッシュパターン25aを配線パターンとして用いた時、重畳された配線パターンとBMパターン各副画素配列パターンのとの干渉によって生じたモアレがあると視認され、視認されたモアレが目視するユーザにとって劣化が認められ僅かでも気になるものとなるからである。モアレの評価指標の値が、所定の評価閾値以下では、劣化が認められても気にならないからである。
もちろん、メッシュパターン25b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つの配線層のメッシュパターン25bの位相角(回転角、ズレ角)等に応じて、複数の最適化されたメッシュパターン25bが得られるが、モアレの評価指標の常用対数値が小さいものが最良のメッシュパターン25bとなり、複数の最適化されたメッシュパターン25bには序列を付けることもできる。
図16に示すように、ステップS22において、ステップS20で設定された、例えば図3に示す菱形の最適化メッシュ(配線)パターン25bの菱形形状の角度に対して、所定範囲の不規則性を付与して得られた、図2に示す配線パターン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。
まず、図3に示す最適化配線パターン25bにおいて、金属細線14を所定振幅A0、所定波長λ、及び所定位相αの波線の形状に変形させることにより、所定の不規則性を付与して、図2に示すランダム性が付与された波線化配線パターン25aを得ることができる。
この時、図2に示す波線化配線パターン25aを構成する金属細線14の波線の中心線は、図3に示す最適化配線パターン25bの金属細線14の直線と一致する。したがって、波線化配線パターン25aの波線の中心線によって形成される開口部(セル)は、図3に示す最適化配線パターン25bの菱形形状の開口部22cと一致するので、波線化配線パターン25aの開口部22は、菱形形状の開口部22cの各辺を波線化したものということができる。
本発明においては、上記で定義される不規則性の所定の限定範囲は、波線の振幅A0が菱形の最適化配線パターン25b菱形のピッチの2.0%以上20%以下であるのが好ましい。
ここで、不規則性を上記所定の限定範囲に限定する理由は、この限定範囲内であれば、モアレの発生が更に抑止され、モアレ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、モアレの発生を抑止することができ、モアレの視認性に優れた性能を維持することができるが、この限定範囲を外れると、不規則性の付与による上記効果を得ることができなくなるからである。
ステップS20における所定の不規則性を付与は、以上のように行うことができる。
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モアレの発生が抑止され、異なる解像度の表示装置に対しても、また、観察距離によらず、モアレの視認性に優れた、最適化された上で不規則性が付与された配線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最適化配線パターンに、更に、上述した所定範囲内で不規則性を付与するので、モアレの発生が更に抑止され、モアレ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、モアレの発生を抑止することができ、モアレの視認性に優れた性能を維持することができる。
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
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(A)〜(F)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、及び解像度のNo.1〜No.6のBM構造を持ち、異なる発光強度で発光するディスプレイの画素配列(BM)パターン38に対して、不規則性を付与する前において、図3に示す菱形パターン形状を持ち、開口部の形状及びサイズ(ピッチp及び角度θ)が異なり、金属細線(メッシュ)の線幅の異なる多数のメッシュパターン25bについて、シミュレーションサンプルで、その合成メッシュパターンと各色のBMパターンとを重畳し、モアレの評価指標であるモアレの定量値を求めた。ここで、発光強度は、後述する特定のディスプレイで規格化された強度の1.0倍、1.5倍、及び2.0倍とした。
こうしてモアレの評価指標が求められたメッシュパターン25bに対して、金属細線14を異なる振幅A0、波長λ、及び位相αを持つ波線に変化させることによって異なるランダム性が付与された多数の波線化メッシュパターン25aからなる波線化後の合成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、モアレ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モアレを目視で官能評価した。
ディスプレイのBM構造(No.1〜No.6の6種)、及びディスプレイの発光強度(規格化強度の1.0倍、1.5倍及び2.0倍の3種)、メッシュパターンのメッシュ及び角度(組み合わせ3種)、及びメッシュパターンの線幅(3種)金属配線の波線の位相(3種)、波長(3種)、及び振幅(7種)の異なる24の組み合わせによる実験を実験番号No.1〜No,24とした。この実験番号No.1〜No,24についての以上の結果を表1に示す。
本発明においては、モアレの視認性としては、評価4以上であれば合格であるが、評価5であるのが好ましい。
また、定型メッシュパターン25b、したがって、波線化メッシュパターン25aの線幅は、2μmと、3μmと、4μmとに変化させた。
ランダム性は、波線の位相を100μmと、300μmと、500μmとに変化させ、波線の波長を100μmと、300μmと、500μmとに変化させ、波線の振幅を、定型メッシュパターン25bの菱形形状、したがって、波線化メッシュパターン25aの波線の中心線の菱形形状のピッチpに対して10%と、20%と、30%とに変化させた。更に、ランダム性は、波線の位相及び波長を100μmに固定し、波線の振幅のみを、ピッチpに対して0%(ランダム性付与無し)と、2.0%と、4.0%と、6.0%と、8.0%と、10.0%とにも変化させた。
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)で規格化された強度の1.0倍と、1.5倍と、2.0倍とに変化させた。
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。
モアレ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。
一方、実験No.1〜4、7〜9、12、14、15、17及び19は、モアレの定量値が−3.00超、かつ/又は振幅が2.0%未満又は20%超である比較例であり、劣化尺度としての官能評価結果が3以下を示し、モアレの視認性が悪く、劣化が認められ、気になるモアレが視認されることが分かる。
以上から、本実施例においては、官能評価結果が5を示すケースは存在しなかったが、劣化尺度が4以上となり、画質が許容レベルとなるケースは、モアレの定量値が、−3.00以下、かつ振幅が2.0%以上20%以下であることが分かる。これらの条件を満たすことが、画質改善のための条件であることが分かる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
ここで、更新される新たな配線パターンは、予め準備されたものであっても、新たに作成されたものであっても良い。なお、新たに作成され場合には、配線パターンの透過率画像データの回転角度、ピッチ、パターン幅のいずれか1つ以上を変化させても良いし、配線パターンの開口部の形状やサイズを変更するようにしても良い。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性を持たせる必要があるのは、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
23a 電極部
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 不規則性が付与された波線化配線パターン
25b 規則的な菱形の定型配線パターン
25 断線部(切断部)
26 ダミー電極部
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)
- 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、波線で構成されることで不規則性が付与された配線パターンを有し、
前記複数の金属細線又は前記波線の中心線は、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2つの配線部の前記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、前記導電性フィルムが前記表示ユニットに設置されており、
不規則性が付与される前の配線パターンは、少なくとも1視点において、不規則性が付与される前の規則性のある多角形の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モアレの周波数及び強度において、前記表示ユニットの表示解像度に応じて規定される周波数閾値以下の各モアレの周波数におけるモアレの強度の内の第1強度閾値以上のモアレ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モアレの評価値から算出したモアレ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、
前記不規則性が付与された配線パターンは、前記モアレの評価指標が前記評価閾値以下となる規則性のある多角形の配線パターンを構成する前記複数の金属細線を、振幅が振幅閾値以下の前記波線で構成した波線化配線パターンであることを特徴とする導電性フィルム。 - 前記波線化配線パターンの不規則性は、前記複数の金属細線を構成する前記波線の振幅、波長及び位相によって与えられる請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記評価閾値は、−3.00であり、
前記振幅閾値は、前記規則性のある多角形の配線パターンのピッチの20%である請求項1又は2に記載の導電性フィルム。 - 前記多角形は菱形である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 各色の前記画素配列パターンの明度画像データは、前記複数色の光をそれぞれ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。
- 前記表示ユニットの表示画面に表示された各色の前記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前記表示ユニットに表示されたものである請求項5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6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、
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る請求項1〜7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8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1〜9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1〜9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1〜9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、いずれも前記波線化配線パターンを構成するものである請求項1〜12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、前記波線化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、前記モアレの評価指標が前記評価閾値以下となる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1〜12のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 前記前記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、前記波線化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、前記モアレの評価指標が前記評価閾値以下となる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1〜12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、前記波線化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る請求項1〜12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1〜16のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 各色に対応するモアレの周波数は、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、
各色に対応するモアレの強度は、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。 - 前記モアレの評価値は、前記モアレ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。 - 前記モアレの評価指標は、各色について、1つの前記モアレの周波数に対して、前記観察距離に応じて重み付けされた複数の前記モアレ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。
- 前記モアレの評価指標は、各色毎に、前記1つの前記モアレ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モアレ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であり、前記周波数閾値は、前記表示ユニットの解像度で得られる空間周波数であり、
前記視覚応答特性を作用させるために選択されるモアレは、前記モアレの強度が−3.8以上の強度を持モアレである請求項1〜22のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 前記表示ユニットの解像度で得られる空間周波数は、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で与えられる前記モアレの最高周波数である請求項23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1〜24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1〜25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1〜26のいずれか1項に記載の導電性フィルムと、を備えることを特徴とする表示装置。 - 表示装置の表示ユニット上に設置され、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、波線で構成されることで不規則性が付与された配線パターンを有し、
前記複数の金属細線又は前記波線の中心線は、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2つの配線部の前記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、前記導電性フィルムが前記表示ユニットに設置されており、
少なくとも1視点において、不規則性が付与される前の規則性のある多角形の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、
前記規則性のある多角形の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、前記規則性のある多角形の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モアレ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モアレの周波数及び強度の中から、前記表示ユニットの表示解像度に応じて規定される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モアレを選び出し、
こうして選び出されたそれぞれの各色のモアレの周波数における前記モアレ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モアレの評価値を得、
こうして得られた各色毎のモアレの評価値からモアレの評価指標を算出し、
こうして算出された前記モアレの評価指標が所定値以下である規則性のある多角形の配線パターンを得、
得られた前記モアレの評価指標が所定値以下である規則性のある多角形の配線パターンを構成する前記複数の金属細線を振幅が振幅閾値以下の前記波線で構成した波線化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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