JP2023022067A - ペン入力デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】ディスプレイに装着した際に発生するギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイス用表面材、及び、ギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイスを提供する。【解決手段】ペン入力デバイス用表面材1は、シート状のベース部材2とベース部材の一方の面を被覆するコート層3とを備え、コート層は、ベース部材側とは反対側に配置された凹凸面を有し、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面に形成され、且つ、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの凹凸面の絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されている。【選択図】図1
Description
本発明は、ペン入力デバイス用表面材及びペン入力デバイスに関する。
スタイラスペン(接触子)により入力されるペン入力デバイスのディスプレイ面には、例えば、紙にペンで記入した場合のような書き味を実現するためにペン入力デバイス用フィルムが配置される。
ペン入力デバイス用フィルムの入力面には、ペンに対して適度な抵抗を有することが求められる。このため、例えば特許文献1に開示されるように、ベース部にある程度の粒径を有する粒子を分散させることにより、入力面に凹凸を形成したペン入力デバイス用フィルムが開発されている。
ところで、高精細画素を有するディスプレイ等の表面に、上記フィルムのようなペン入力デバイス用表面材を装着すると、ディスプレイの出射光がフィルムの入力面の凹凸により屈折したり、ディスプレイの画素が凹凸によるレンズ効果で拡大されて見えたりすることで、ディスプレイのギラツキが発生し、画像が見づらくなることがある。
このギラツキを抑制する方法としては、例えば、入力面の凹凸を小さくしてレンズ効果を低減する方法が考えられるが、ペン入力デバイス用表面材の書き味が低下するおそれがある。
そこで本発明は、ディスプレイに装着した際に発生するギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイス用表面材、及び、ギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイスを提供可能にすることを目的としている。
上記課題を解決するため、本発明に一態様に係るペン入力デバイス用表面材は、ペンにより入力される凹凸面を有し、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が前記凹凸面に形成され、且つ、前記顕微鏡により測定したときの前記凹凸面の前記絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されている。
上記構成によれば、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面に形成されることにより、凹凸面に適度な大きさの凹凸が形成される。このため、ペンで凹凸面に入力する際、ペンの振動及び加速度が、紙にペンで筆記したときのペンの振動及び加速度に近くなり、紙の書き味に近い優れた書き味が得られる。
また、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの凹凸面の絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されることにより、凹凸面に微小な凹凸が形成され、凹凸面の凹凸によるレンズ効果が低減される。これにより、表面材をディスプレイに装着した場合に画素が凹凸面の凹凸によるレンズ効果によって拡大されてディスプレイのギラツキが発生するのが抑制される。
シート状のベース部材と、前記ベース部材の一方の面を被覆するコート層とを備え、前記コート層の前記ベース部材側とは反対側に配置された面が、前記凹凸面であってもよい。
上記構成によれば、例えば共通のベース部材を用いながら、コート層を変更することで、所望の表面形状の凹凸面を形成し易くすることができる。また、ベース部材とコート層とがそれぞれ有する機能を発揮させ易くすることができる。
前記コート層は、前記ベース部材の前記一方の面に沿って延びるベース部と、前記ベース部中に分散された第1粒子と第2粒子とを有し、前記第1粒子の平均粒径が、10μm以上15μm以下の範囲の値に設定され、前記第2粒子の平均粒径が、0.4μm以上0.6μm未満の範囲の値に設定されていてもよい。また、前記第1粒子がアクリル粒子であり、前記第2粒子がシリカ粒子であってもよい。また前記コート層のヘイズ値が8%以上39%以下の範囲の値に設定されていてもよい。
これらの各設定を行うことにより、優れた書き味を有しながらディスプレイのギラツキを抑制可能なコート層の凹凸面を形成し易くすることができる。また、コート層が第2粒子を有することで、凹凸面にディスプレイのギラツキを誘発しにくい微小な凹凸を付与できると共に、凹凸面の外光の反射を良好に防止でき、凹凸面に防眩性を付与できる。
ディスプレイの表面に装着したときの前記ディスプレイの輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されていてもよい。ここでディスプレイの輝度分布の標準偏差の値は、ディスプレイ上の輝点のばらつきの程度を示し、ディスプレイのギラツキを定量的に評価できる客観的指標となる。このため上記構成によれば、標準偏差の値を0以上10以下の範囲の値に設定することで、ペン入力デバイス用表面材を介したディスプレイのギラツキを良好に抑制できる。
表面粗さ形状測定機により測定したときの前記凹凸面の転がり円最大うねりWEMが、8.0以上12.0以下の範囲の値に設定されていてもよい。このように凹凸面の転がり円最大うねりWEMを設定することにより、ペン入力デバイス用表面材にペンで入力する際、ペンが各保持領域と引っ掛かって離れるときの、ペンの振動によるペンの振動の振幅及びペンの加速度が、紙にペンで筆記したときの、ペンの振動によるペンの振動の振幅及びペンの加速度に近くなり、紙の書き味により近い書き味が得られる。よって、更に優れた書き味のペン入力デバイス用表面材を得ることができる。
光学櫛幅0.5mmの透過像鮮明度が、45%以上100%以下の範囲の値に設定されていてもよい。これにより、優れた書き味を有しながらディスプレイのギラツキを抑制できると共に、ディスプレイの出射光を良好に透過可能なペン入力デバイス用表面材を実現できる。
また、本発明の一態様に係るペン入力デバイスは、ディスプレイと、前記ディスプレイの表示領域と重なる位置でペンにより入力される入力面とを備えるペン入力デバイスであって、前記入力面の動摩擦係数が、0.24以上0.26以下の範囲の値に設定され、前記ディスプレイの輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されている。
上記構成によれば、ペン入力デバイスにおいて、入力面にペンにより入力した際に優れた書き味が得られると共に、ディスプレイのギラツキを良好に抑制できる。
本発明の各態様によれば、ディスプレイに装着した際に発生するギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイス用表面材、及び、ギラツキを抑制可能であると共に優れた書き味を有するペン入力デバイスを提供できる。
以下、各実施形態について、各図を参照して説明する。
(第1実施形態)
[ペン入力デバイス用表面材]
図1は、第1実施形態に係るペン入力デバイス16の模式断面図である。図1に示すように、ペン入力デバイス16は、デバイスユニット7と、ペン入力デバイス用表面材1(以下、単に表面材1と称する。)を備える。デバイスユニット7は、ディスプレイ19を有する。デバイスユニット7は、一例としてスマートフォンであるが、これに限定されない。
(第1実施形態)
[ペン入力デバイス用表面材]
図1は、第1実施形態に係るペン入力デバイス16の模式断面図である。図1に示すように、ペン入力デバイス16は、デバイスユニット7と、ペン入力デバイス用表面材1(以下、単に表面材1と称する。)を備える。デバイスユニット7は、ディスプレイ19を有する。デバイスユニット7は、一例としてスマートフォンであるが、これに限定されない。
表面材1は、一例として、シート状のベース部材2と、ベース部材2の一方の面を被覆するコート層3とを備える。表面材1は光透過性を有し、全光線透過率が、一例として88%以上100%以下の範囲の値に設定されている。表面材1は、ここではフィルムであるが、その厚みは限定されない。従って表面材1は、例えば板部材でもよい。
ベース部材2は、透明部材であり、一方の面でコート層3を支持すると共に、他方の面側においてデバイスユニット7のディスプレイ19におけるディスプレイ面19aに装着される。ベース部材2の材質は、一例としてポリエチレンテレフタレート(PET)であるが、これに限定されない。ベース部材2は、ここではフィルムであるが、その厚みは限定されない。従ってベース部材2は、例えば板部材でもよい。
コート層3は、透明層であり、ベース部材2の一方の面(ディスプレイ面19aとは反対側に位置する上面2a)を覆うように配置される。コート層3は、ベース部材2側とは反対側に配置された凹凸面3aを有する。凹凸面3aは、ペン入力デバイス用のペンにより入力される入力面である。このペンの先端部分の材質は、適宜設定可能であるが、一例としてポリアセタール(POM)である。コート層3の厚みは限定されない。
表面材1では、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面3aに形成され、且つ、前記顕微鏡により測定したときの凹凸面3aの絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さ(算術平均粗さ)Saの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されている。
ここで言う表面粗さSaとは、JIS B 0601で規定される算術平均粗さRaを三次元に拡張し、表面形状をなす曲面と平均面とで囲まれた部分の体積を測定面積で割ったものとして定義される。また、走査型白色干渉顕微鏡によれば、非接触で凹凸面3aの表面形状を確認できると共に、その表面粗さSaを測定できる。
また表面材1は、表面粗さ形状測定機により測定したときの凹凸面3aの転がり円最大うねりWEMが、8.0以上12.0以下の範囲の値に設定されている。また表面材1は、ディスプレイ19の表面に装着したときのディスプレイ19の輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されている。この測定は、例えばJIS B 0610に準拠して測定できる。
本実施形態のコート層3は、ベース部材2の上面2aに沿って延びるベース部4と、ベース部4中に分散された第1粒子5と第2粒子6とを有する。一例として、ベース部4は樹脂材料からなる。また一例として、第1粒子5はアクリル粒子であり、第2粒子6はシリカ粒子(ナノシリカ粒子)である。第1粒子5の平均粒径は、10μm以上15μm以下の範囲の値に設定されている。第2粒子6の平均粒径は、0.4μm以上0.6μm未満の範囲の値に設定されている。第2粒子6の平均粒径は、ここでは0.5μmに設定されている。
なお、本書で言う平均粒径とは、コールターカウンター法における50%体積平均粒径を指す。またコート層3のヘイズ値は、8%以上39%以下の範囲の値に設定されている。
粒子5,6は、ベース部4の内部に互いに分散され且つベース部4に覆われた状態で、ベース部4に保持されている。ベース部4は、粒子5,6を被覆しながら、粒子5,6と対応する位置において、ベース部材2側とは反対側に部分的に突出している。
具体的にベース部4は、突出部3b,3cを有する。突出部3bは、第1粒子5と対応する位置において、当該位置の周辺領域からベース部材2とは反対側に突出している。突出部3cは、第2粒子6と対応する位置において、当該位置の周辺領域からベース部材2とは反対側に突出している。突出部3bは、突出部3cよりも大きい。
表面材1では、コート層3の凹凸面3aに沿って、複数の突出部3b,3cが分散配置されている。言い換えると、コート層3の凹凸面3aには、隣接する一対の突出部3bの間に、少なくとも1つの突出部3cが配置されている。
ペン入力デバイス16は、表面材1のディスプレイ19側とは反対側の面(凹凸面3a)の動摩擦係数が、0.24以上0.26以下の範囲の値に設定されている。また上記したように、ディスプレイ19の表面(ディスプレイ面19a)に表面材1を装着したときのディスプレイ19の輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されている。
以上説明したように、表面材1は、ペンにより入力される凹凸面3aを有する。そして、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面3aに形成され、且つ、前記顕微鏡で測定したときの凹凸面3aの絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されている。
このように、前記顕微鏡で測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面3aに形成されることにより、凹凸面3aに適度な大きさの凹凸が形成される。このため、ペンで凹凸面3aに入力する際、ペンの振動及び加速度が、紙にペンで筆記したときのペンの振動及び加速度に近くなり、紙の書き味に近い優れた書き味が得られる。
また表面材1では、前記顕微鏡で測定したときの凹凸面3aの絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されることにより、凹凸面3aに微小な凹凸が形成され、凹凸面3aの凹凸によるレンズ効果が低減される。これにより、表面材1をディスプレイ19に装着した場合に画素が凹凸面3aの凹凸によるレンズ効果によって拡大されてディスプレイ19のギラツキが発生するのが抑制される。
ここで、発明者らの検討により、ディスプレイ19のギラツキは、ディスプレイ19の解像度が200ppi以上の場合に比較的大きくなることが分かっている。よって、このような高精細画素を有するディスプレイ19を備えるデバイスユニット7に表面材1を適用することにより、ディスプレイ19のギラツキをより適切に抑制できる。
また、本実施形態の表面材1は、シート状のベース部材2と、ベース部材2の一方の面を被覆するコート層3とを備え、コート層3のベース部材2側とは反対側に配置された面が、凹凸面3aである。これにより、例えば共通のベース部材2を用いながら、コート層3を変更することで、所望の表面形状の凹凸面3aを形成し易くすることができる。また、ベース部材2とコート層3とがそれぞれ有する機能を発揮させ易くすることができる。
また、本実施形態のコート層3は、ベース部材2の上面2aに沿って延びるベース部4と、ベース部4中に分散された第1粒子5と第2粒子6とを有し、第1粒子5の平均粒径が、10μm以上15μm以下の範囲の値に設定され、第2粒子6の平均粒径が、0.4μm以上0.6μm未満の範囲の値に設定されている。また、第1粒子5がアクリル粒子であり、第2粒子6がシリカ粒子である。また、コート層3のヘイズ値が8%以上39%以下の範囲の値に設定されている。
これらの各設定を行うことにより、優れた書き味を有しながらディスプレイ19のギラツキを抑制可能なコート層3の凹凸面3aを形成し易くすることができる。また、コート層3が第2粒子6を有することで、凹凸面3aにディスプレイのギラツキを誘発しにくい微小な凹凸を付与できると共に、凹凸面3aの外光の反射を良好に防止でき、凹凸面3aに防眩性を付与できる。
また表面材1では、ディスプレイ19の表面に装着したときのディスプレイ19の輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されている。ここでディスプレイ19の輝度分布の標準偏差の値は、ディスプレイ19上の輝点のばらつきの程度を示し、ディスプレイ19のギラツキを定量的に評価できる客観的指標となる。このため、標準偏差の値を0以上10以下の範囲の値に設定することで、表面材1を介したディスプレイ19のギラツキを良好に抑制できる。
また表面材1では、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの凹凸面3aの転がり円最大うねりWEMが、8.0以上12.0以下の範囲の値に設定されている。このように凹凸面3aの転がり円最大うねりWEMを設定することにより、表面材1にペンで入力する際、ペンが各保持領域と引っ掛かって離れるときの、ペンの振動によるペンの振動の振幅及びペンの加速度が、紙にペンで筆記したときの、ペンの振動によるペンの振動の振幅及びペンの加速度に近くなり、紙の書き味により近い書き味が得られる。よって、更に優れた書き味の表面材1を得ることができる。
また表面材1は、光学櫛幅0.5mmの透過像鮮明度が、45%以上100%以下の範囲の値に設定されている。これにより、優れた書き味を有しながらディスプレイ19のギラツキを抑制できると共に、ディスプレイ19の出射光を良好に透過可能な表面材1を実現できる。
なお、第1粒子5の平均粒径が10μm未満の値である場合、凹凸面3aの書き味が低下する場合があり、15μmを超える値である場合、耐擦傷性が低下する場合があるため留意する。また、第2粒子6の平均粒径が0.4μm未満の値である場合、ディスプレイ19のギラツキを抑制する効果と、防眩性による効果とが低くなるおそれがあるため留意する。また、第2粒子6の平均粒径が0.6μm以上の値である場合、ディスプレイ19のギラツキが大きくなるおそれがあるため留意する。
また、コート層3のヘイズ値が8%未満の値である場合、ディスプレイ19の防眩性による効果が低くなるおそれがあるため留意する。また、コート層3のヘイズ値が39%を超える値である場合、ディスプレイ19の視認性が低くなる(文字ボケなどが発生)おそれがあるため留意する。また表面材1の光学櫛幅0.5mmの透過像鮮明度が、45%未満の値である場合、表面材1を介したディスプレイ19の画像表示性能が低くなるおそれがあるため留意する。
また第1粒子5は、ディスプレイ19のギラツキに与える影響は比較的小さい。このため、コート層3が第1粒子5を含んでいても、第1粒子5によりディスプレイ19のギラツキが増大するおそれは無視できる。
またペン入力デバイス16は、ディスプレイ19と、ディスプレイ19の表示領域と重なる位置でペンにより入力される入力面(凹凸面3a)とを備えるペン入力デバイスであって、入力面(凹凸面3a)の動摩擦係数が、0.24以上0.26以下の範囲の値に設定され、ディスプレイ19の輝度分布の標準偏差が、0以上10以下の範囲の値に設定されている。
従って、ペン入力デバイス16において、入力面にペンにより入力した際に優れた書き味が得られると共に、ディスプレイ19のギラツキを良好に抑制できる。以下、表面材1を検査及び評価するためのギラツキ検査機とギラツキ評価方法とについて順に説明する。
[ギラツキ検査機]
図2は、ギラツキ検査機10の概略図である。ギラツキ検査機10は、表面に表面材1等のペン入力デバイス用表面材を装着したペン入力デバイス16におけるディスプレイ19のギラツキを評価する装置である。ギラツキ検査機10は、筐体11、撮像装置12、保持部13、撮像装置用架台14、デバイス用架台15、及び画像処理装置17を備える。市販されているギラツキ検査機10としては、コマツNTC(株)製「フィルムギラツキ検査機」が挙げられる。
図2は、ギラツキ検査機10の概略図である。ギラツキ検査機10は、表面に表面材1等のペン入力デバイス用表面材を装着したペン入力デバイス16におけるディスプレイ19のギラツキを評価する装置である。ギラツキ検査機10は、筐体11、撮像装置12、保持部13、撮像装置用架台14、デバイス用架台15、及び画像処理装置17を備える。市販されているギラツキ検査機10としては、コマツNTC(株)製「フィルムギラツキ検査機」が挙げられる。
筐体11は、撮像装置12によりディスプレイ19を撮像するための暗室を有する。筐体11内には、撮像装置12、保持部13、撮像装置用架台14、及びデバイス用架台15と、評価対象のペン入力デバイス16とが収容される。
撮像装置12は、一例としてレンズ18と撮像素子とを有するエリアカメラであり、ディスプレイ19に表示される画像を撮像する。撮像装置12は画像処理装置17に接続され、レンズ18とディスプレイ19とが対向するように保持部13に保持される。撮像装置12により撮像された画像データは、画像処理装置17に送信される。
保持部13は、上下方向に延び、下端において撮像装置用架台14に固定されながら、撮像装置12を保持する。保持部13は、撮像装置12をペン入力デバイス16に対して鉛直方向に相対移動させることで、ディスプレイ19とレンズ18との間の相対距離を変更可能に撮像装置12を保持する。
ペン入力デバイス16は、表面材を装着したディスプレイ19を撮像装置12と対向させた状態で、デバイス用架台15の上面に載置される。デバイス用架台15は、表面材を装着したディスプレイ19の表面が撮像装置12と対向し、且つ水平面となるように支持すると共に、ペン入力デバイス16を撮像装置12に対して鉛直方向に相対移動させる。
ギラツキ検査機10では、撮像装置12とディスプレイ19との間の相対距離を調整することによって、撮像装置12の撮像素子の単位画素(例えば1画素)当たりに撮像される、ディスプレイ19に表示された画像の画素サイズが調整される。
画像処理装置17は、撮像装置12によって撮像された画像データのデータ処理を行う。具体的に画像処理装置17は、撮像装置12によって撮像された画像データから、ディスプレイ19の輝度の標準偏差を求める。
画像処理装置17は、撮像装置12によって撮像された画像データのデータ処理を行う。具体的に画像処理装置17は、撮像装置12によって撮像された画像データから、ディスプレイ19の輝度の標準偏差を求める。
画像処理装置17は、撮像装置12によって撮像された画像データが入力される入力部と、入力された画像データを画像処理する画像処理部と、画像処理部によって処理された結果を表示装置又は印字装置等に出力する出力部等を備える。
ディスプレイ19に表示された画像を撮像装置12で撮像するときの撮像素子の単位画素(例えば1画素)当たりに撮像される画像の画素サイズの調整方法としては、撮像装置12とディスプレイ19との間の相対距離を変更させる方法の他、撮像装置12が備えるレンズ18がズームレンズである場合には、撮像装置12の焦点距離を変える方法でもよい。
[ギラツキ評価方法]
以下、ギラツキ検査機10を用いたディスプレイ19のギラツキ評価方法について説明する。このギラツキ評価方法においては、評価の便宜上、ペン入力デバイス16のディスプレイ面19aに表面材1等のペン入力デバイス用表面材を装着したディスプレイ19を予め一色(一例として緑色)に均一発光させて表示させる。
以下、ギラツキ検査機10を用いたディスプレイ19のギラツキ評価方法について説明する。このギラツキ評価方法においては、評価の便宜上、ペン入力デバイス16のディスプレイ面19aに表面材1等のペン入力デバイス用表面材を装着したディスプレイ19を予め一色(一例として緑色)に均一発光させて表示させる。
次に、撮像装置12の撮像素子の単位画素当たりに撮像される表面材を装着したディスプレイ19の画素サイズを調整する調節ステップを行う。調整ステップでは、撮像装置12の撮像素子の有効画素数に応じて、撮像装置12が撮像する画像において、画素による輝線がない、或いは、画素による輝線があってもディスプレイ19のギラツキの評価に影響を与えない程度に、撮像装置12と、表面材を装着したディスプレイ19との間の相対距離を調整する。
なお、撮像装置12とペン入力デバイス16との間の相対距離は、ペン入力デバイス16の使用態様(例えば、ユーザの目とディスプレイ19の表面との間の相対距離)を考慮して設定されることが望ましい。
調整ステップを行った後、表面材を装着したディスプレイ19のギラツキを評価する測定エリアを設定する設定ステップを行う。設定ステップでは、測定エリアは、例えばディスプレイ19のサイズ等に応じて適切に設定する。
調整ステップを行った後、表面材を装着したディスプレイ19の測定エリアを撮像装置12により撮像する撮像ステップを行う。このとき一例として、8ビット階調表示で且つ平均輝度が170階調のグレースケール画像として画像データが得られるように、撮像装置12の露光時間又はディスプレイ19の全画素の輝度の少なくともいずれかを調整する。撮像ステップで撮像された画像データは、画像処理装置17へと入力される。画像処理装置17において、画像データは、一例としてグレースケール画像の状態で画像処理される。
撮像ステップ後、画像処理装置17は、画像データを用いて、表面材を装着したディスプレイ19の測定エリアにおける輝度のばらつきを求める演算ステップを行う。この演算ステップにおいて、輝度のばらつきは、輝度分布の標準偏差として数値化される。
ここで、表面材を装着したディスプレイ19のギラツキは、表面材を装着したディスプレイ19の輝度のばらつきが大きいほど大きくなる。これにより、輝度分布の標準偏差の値が小さいほど、ディスプレイ19のギラツキは小さいと定量的に評価できる。
また調整ステップにおいて、表面材を装着したディスプレイ19の輝線がディスプレイ19のギラツキの評価に影響を与えない程度に調整されているので、輝線による輝度ムラを抑え、ディスプレイ19の正確なギラツキの評価を行うことができる。以上の各ステップを経ることにより、表面に表面材を装着したときのディスプレイ19の輝度分布の標準偏差(ギラツキσ)を求め、その値によりディスプレイ19のギラツキを評価できる。以下、その他の実施形態について、第1実施形態との差異を中心に説明する。
(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係るペン入力デバイス116の模式的な断面図である。ペン入力デバイス116は、ディスプレイ19に重ねて配置された単一構造を有するペン入力デバイス用表面材101を備える。この表面材101は、ペンにより入力される入力面である凹凸面101aを有する。凹凸面101aは、凹凸面3aと同様の表面形状を有する。
図3は、第2実施形態に係るペン入力デバイス116の模式的な断面図である。ペン入力デバイス116は、ディスプレイ19に重ねて配置された単一構造を有するペン入力デバイス用表面材101を備える。この表面材101は、ペンにより入力される入力面である凹凸面101aを有する。凹凸面101aは、凹凸面3aと同様の表面形状を有する。
このような表面材101は、例えば、支持部材により支持したシート状の未硬化材料(一例として樹脂材料)の表面に、賦形ロール等の賦形部材を用いて凹凸形状を転写した後、当該材料を硬化し、且つ、支持部材から剥離することで形成される。或いは表面材101は、シート部材の表面にサンドブラスト処理等の表面処理を施すことで形成される。
図4は、第3実施形態に係るペン入力デバイス216の模式的な断面図である。ペン入力デバイス216のデバイスユニット107が有するディスプレイ119は、ペンにより入力される入力面である凹凸面119aを有する。本実施形態では、ディスプレイ119の最表層部分が、ペン入力デバイス用表面材を兼ねている。凹凸面119aは、凹凸面3aと同様の表面形状を有する。ディスプレイ119の最表層部分は、一例として、ガラス材料からなる。
(確認試験)
[試験1]
以下の表1,2に示す組成を有する実施例1~5及び比較例1~6の各ペン入力デバイス用表面材を作製した。表1,2中の「アクリル粒子」は、第1粒子5に相当する。また表1,2中の「CAP」は、セルロースアセテートプロピオネートであり、「表面粗さSa」は、凹凸面の絶対高さが1.0μm未満の範囲を指す。
[試験1]
以下の表1,2に示す組成を有する実施例1~5及び比較例1~6の各ペン入力デバイス用表面材を作製した。表1,2中の「アクリル粒子」は、第1粒子5に相当する。また表1,2中の「CAP」は、セルロースアセテートプロピオネートであり、「表面粗さSa」は、凹凸面の絶対高さが1.0μm未満の範囲を指す。
実施例1~5は、コート層3が第1粒子5(アクリル粒子)及び第2粒子6(ナノシリカ粒子)を有する第1実施形態に係る表面材1に相当する。比較例1,2は、コート層が第1粒子5以外の粒子を有さない表面材に相当する。比較例3,4は、コート層が第1粒子5と平均粒径0.6μmのナノシリカ粒子以外の粒子を有さない表面材に相当する。比較例5,6は、コート層が粒子を有さない表面材に相当する。
表1,2中の「AG液1」として、ナノシリカ粒子(平均粒径0.6μm)を含み、固形分濃度が54.5%であり、溶剤としてメトキシプロパナール(PGM)、酢酸ブチル、及びポリエチレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含むものを用いた。
表1,2中の「AG液2」として、第2粒子6であるナノシリカ粒子(平均粒径0.5μm)を含み、固形分濃度が50.0%であり、溶剤としてメトキシプロパナール(PGM)、酢酸ブチル、及びポリエチレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含むものを用いた。
表1,2中の「ヘイズ調整液」として、固形分濃度が59.5%であり、溶剤としてメトキシプロパナール(PGM)、酢酸ブチル、及びポリエチレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含むものを用いた。
各表面材のヘイズ値及び全光線透過率は、JIS K7105に準拠して、ヘイズメーター(日本電色(株)製、NDH-5000W)を用いて測定した。各表面材の透過鮮明性(透過像鮮明度)は、JIS K7105に準拠して、写像測定器(スガ試験機(株)製、ICM-1T)を用いて測定した。
また、ギラツキ検査機10としてコマツNTC(株)製「フィルムギラツキ検査機」を用い、各表面材をディスプレイ19に装着したときのギラツキσを、上記したギラツキ評価方法に基づいて測定した。ディスプレイ19を備えるペン入力デバイス16として、解像度441ppiのスマートフォン(サムスン電子社製「Galaxy S4」)を用いた。この測定に際しては、8ビット階調表示で且つ平均輝度が170階調のグレースケール画像として画像データが得られるように、撮像装置12の露光時間又はディスプレイ19の全画素の輝度の少なくともいずれかを調整した。
次に、トリニティーラボ(株)製静・動摩擦測定機「ハンディートライボマスターTL201Ts」を用いて、各表面材の動摩擦係数を測定した。この測定に際しては、ペン先の材質がポリアセタールであるペン(ペン先径0.8mm)を用い、各表面材の凹凸面(入力面)に対するペンの角度を45°に設定し、ペン先から表面材のコート層における凹凸面(入力面)に対して200gの荷重を負荷した状態で、移動速度50mm/secでペンと凹凸面(入力面)とを相対移動させることにより測定した。
また、各表面材の凹凸面(入力面)における転がり円最大うねりWEMは、JIS B
610に準拠し、表面粗さ形状測定機(東京精密(株)製、「サーフコム1400G」)を用いて測定した。また、各表面材の凹凸面(入力面)の絶対高さが1.0μm未満の範囲における凹凸面(入力面)の表面粗さSaは、走査型白色干渉顕微鏡(日立ハイテクサイエンス(株)製、「VertScan」)を用いて測定した。
610に準拠し、表面粗さ形状測定機(東京精密(株)製、「サーフコム1400G」)を用いて測定した。また、各表面材の凹凸面(入力面)の絶対高さが1.0μm未満の範囲における凹凸面(入力面)の表面粗さSaは、走査型白色干渉顕微鏡(日立ハイテクサイエンス(株)製、「VertScan」)を用いて測定した。
ここで、各表面材の凹凸面(入力面)の表面粗さSaの測定に際しては、走査型白色干渉顕微鏡で撮像した表面材の凹凸面(入力面)の画像中で、絶対高さが1.0μm未満の凹凸面の領域を選択して測定した。
また、各表面材の官能評価として、試験者がペンにより表面材のコート層における凹凸面(入力面)に入力を行った際の感覚が、紙((株)カウネット製「コピーペーパー スタンダードタイプ」)に鉛筆(三菱鉛筆(株)製「ユニHB」)により記入したときの感覚を基準とし、この感覚に近い書き味のものを「OK」と評価し、該感覚からは遠い書き味のものを「NG」と評価した。これらの測定結果及び評価結果を表1,2に併せて示す。
表1,2に示すように、実施例1~5は、比較例1~4と同等の官能評価を有し、比較例1~4と同等の優れた書き味を有することが分かった。この理由として、実施例1~5のコート層が、比較例1~4のコート層と同様にアクリル粒子(第1粒子5)を有していることが考えられる。
即ち実施例1~5では、上記アクリル粒子により、走査型白色干渉顕微鏡により測定した場合において、絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面3aに形成されたことにより、転がり円最大うねりWEMの値が比較例1~4のものと略同等の値に設定され、ペンにより凹凸面3aに入力したときの感覚が比較例1~4と略同等となったことが考えられる。
また実施例1~5は、比較例1~4に比べてギラツキσ値が低減され、ディスプレイ19のギラツキを抑制できることがわかった。この理由として、実施例1~5のコート層3は、第2粒子6を含むと共に、凹凸面3aの絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaが比較例1~4の当該表面粗さSaに比べて抑制されたことにより、ディスプレイ19の画素を拡大する凹凸面3aのレンズ効果が低減されたことが考えられる。また実施例1~5は、比較例1~6と同等の全光線透過率を有し、ディスプレイ19の画像を良好に透過できることが分かった。
比較例1,2は、従来のペン入力デバイス表面材に相当するものであり、コート層が第1粒子5を有することにより入力面の書き味は優れているが、コート層が第2粒子6を有しないことでディスプレイ19のギラツキが発生するおそれがあることが分かった。また、比較例3,4のコート層は、第1粒子5に加えて平均粒径が0.6μmのナノシリカ粒子を有するが、このようなナノシリカ粒子によってもディスプレイ19のギラツキは十分に抑制されないことが分かった。
また比較例5,6は、実施例1~5及び比較例1~4に比べて、ギラツキσ値は大幅に小さいものの、転がり円最大うねりWEMの値が大幅に小さく、官能評価も優れないことが分かった。この理由としては、比較例5,6のコート層が、いずれの粒子も含まないため、ディスプレイ19のギラツキを抑制できるものの、ペンと接する入力面の凹凸が大幅に抑制されて書き味が低下したものと考えられる。
以上の試験結果から、実施例1~5によれば、優れた書き味を有しながらディスプレイ19のギラツキを抑制可能なコート層3の凹凸面3aを形成できることが確認された。
本試験結果と、発明者らが行ったその他の検討結果とから、走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの絶対高さが1.0μm以上の凹凸が凹凸面3aに形成され、且つ、前記顕微鏡により測定したときの凹凸面3aの絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定される必要があることが分かった。
また、表面材1を介してディスプレイ19の良好な画像表示性能を得るためには、光学櫛幅0.5mmの透過像鮮明度が、45%以上100%以下の範囲の値に設定されることが望ましいことが分かった。
また、適度な書き味を得ると共に凹凸面3aへの外光の映り込みを防止するためは、コート層3のヘイズ値が8%以上39%以下の範囲の値に設定されることが望ましいことが分かった。また、一層優れた書き味を得るためには、前記顕微鏡により測定したときの凹凸面3aの転がり円最大うねりWEMが、8.0以上12.0以下の範囲の値に設定されることが望ましいことが分かった。
[試験2]
第1実施形態のペン入力デバイス16を実施例デバイスとして作製した。デバイスユニット7として、解像度441ppiのスマートフォン(サムスン電子社製「GalaxyS4」)を用い、表面材1として、実施例1の表面材1を用いた。
第1実施形態のペン入力デバイス16を実施例デバイスとして作製した。デバイスユニット7として、解像度441ppiのスマートフォン(サムスン電子社製「GalaxyS4」)を用い、表面材1として、実施例1の表面材1を用いた。
この実施例デバイスの作製に当たり、パナック(株)製粘着フィルム「PX38T02G50/PDS1T」(構成:OCA層(透明光学粘着層:厚み25μm)/PET層(厚み38μm)/シリコン粘着層(厚み50μm)の3層構造)の粘着面(OCA層側)を実施例1の表面材1におけるベース部材2に貼り付けることにより、表面材1を粘着フィルムとして構成した。この表面材1を、他方の粘着面(シリコン粘着層側)においてディスプレイ19の表面に貼着した。これにより、表面材1をデバイスユニット7に装着した。
次に、トリニティーラボ(株)製静・動摩擦測定機「ハンディートライボマスターTL201Ts」を用いて、凹凸面3aの平均動摩擦係数を測定した。この測定に際しては、ペン先の材質がポリアセタールであるペン(ペン先径0.8mm)を用い、凹凸面3aに対するペンの角度を45°に設定し、ペン先から表面材のコート層における凹凸面3aに対して50gの荷重を負荷した状態で、移動速度50mm/sec、移動距離50mmでペンと凹凸面3aとを3回にわたり相対移動させ、このとき測定した動摩擦係数の平均値を平均動摩擦係数とした。
この測定結果により得られた実施例デバイスの平均動摩擦係数は、実施例1の動摩擦係数の測定値と同一値であった。また、実施例デバイスの書き心地特性の官能評価を試験1と同様に行ったところ、実施例1~5の評価とほぼ同様に優れた評価となった。
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。
1,101 ペン入力デバイス用表面材
2 ベース部材
3 コート層
3a,101a,119a 凹凸面
4 ベース部
5 第1粒子
6 第2粒子
16,116,216 ペン入力デバイス
19,119 ディスプレイ
2 ベース部材
3 コート層
3a,101a,119a 凹凸面
4 ベース部
5 第1粒子
6 第2粒子
16,116,216 ペン入力デバイス
19,119 ディスプレイ
Claims (4)
- ディスプレイと、前記ディスプレイの表示領域と重なる位置でペンにより入力される入力面とを備えるペン入力デバイスであって、
前記入力面が、凹凸面であり、
前記入力面の動摩擦係数が、0.24以上0.26以下の範囲の値に設定され、
走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの前記凹凸面の絶対高さが1.0μm未満の範囲における表面粗さSaの値が、0.10以上0.16以下の範囲の値に設定されている、ペン入力デバイス。 - 走査型白色干渉顕微鏡により測定したときの前記絶対高さが1.0μm以上の凹凸が前記凹凸面に形成されている、請求項1に記載のペン入力デバイス。
- 表面粗さ形状測定機により測定したときの前記凹凸面の転がり円最大うねりWEMが、8.0以上12.0以下の範囲の値に設定されている、請求項1又は2に記載のペン入力デバイス。
- 前記ディスプレイの最表層部分が、前記凹凸面である、請求項1~3のいずれか1項に記載のペン入力デバイス。
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