JP5681674B2 - 導電シート、タッチパネル及び表示装置 - Google Patents

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本発明は、複数の金属細線からなる導電部を備える導電シート、及びこれを備えたタッチパネル並びに表示装置に関する。
近時、タッチパネルを組み込んだ電子機器が広く普及しつつある。タッチパネルは、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)等の小サイズ画面を備える電子機器に多く搭載されている。今後、PC(Personal Computer)用ディスプレイ等の大サイズ画面を備える電子機器にも多く組み込まれることが想定される。
例えば、投影型静電容量式のタッチパネルの一形態では、X座標を検出するX電極と、Y座標を検出するY電極とが絶縁体を介して、互い違いに配列されている。このX電極(又はY電極)は、導体の接触等を感知する複数の感知部がX方向(又はY方向)に規則的に配列して構成されている。このマトリクス状に配置された複数の感知部を用いることで、接触された任意の二次元位置を検出可能である。
電子機器が備える表示部に表示された画像を観察する際、前記電子機器に内蔵された透過光源により前記感知部の輪郭が光学的に強調され、タッチパネルのユーザに視認される場合がある。この前記感知部の規則的模様は、画像の視認性を妨げるモアレの発生を誘引する。そこで、タッチパネル電極及びその周辺部材の光学特性を最適化することで、感知部の視認を抑制し、表示画像の視認性を向上させる技術が種々提案されている(特許文献1及び2参照)。
特開2010−15861号公報 特開2010−39537号公報
ところで、前記電子機器は、通常、外光(自然光又は照明光)に晒された明室環境で使用する場合が多い。このとき、自然光等の外光は、表示された画像にとって反射光源として作用する。本発明者による研究結果によれば、この反射光源により前記感知部の輪郭が光学的に強調され、ユーザに視認され得ることを見出した。特に、金属等の非透光性材質からなる細線(金属細線)で格子を多数形成し、電極を構成する場合において、その影響度が顕著になるとの検討結果を得た。更に、基体の一方の主面にX電極を形成し、他方の主面にY電極を形成する両面構造の場合においても、その影響度が顕著になるとの検討結果を得た。
しかしながら、特許文献1及び2に示す構成では、透過光源に起因する感知部の視認の抑制について一定の効果があるものの、反射光源についての抑制効果は得られないという問題があった。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、金属細線からなる電極を両面に形成した構成であっても、反射光源としての外光に起因するパターンの視認を抑制可能な導電シート、タッチパネル及び表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る導電シートは、基体と、前記基体の一方の主面に形成され、複数の金属細線からなる第1導電部と、前記基体の他方の主面に形成され、複数の金属細線からなる第2導電部とを有し、前記第1導電部は、それぞれ第1方向に延在し、且つ、前記第1方向と直交する第2方向に配列された複数の第1導電パターンと、隣接する前記第1導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第1導電パターンと電気的に絶縁された複数の第1ダミーパターンとを有し、前記第1ダミーパターンの配線密度は、前記第1導電パターンの配線密度に等しいことを特徴とする。
本発明に係る導電シートは、第1基体と、前記第1基体の一主面に形成され、複数の金属細線からなる第1導電部と、第2基体と、前記第2基体の一主面に形成され、複数の金属細線からなる第2導電部とを有し、前記第1導電部は、それぞれ第1方向に延在し、且つ、前記第1方向と直交する第2方向に配列された複数の第1導電パターンと、隣接する前記第1導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第1導電パターンと電気的に絶縁された複数の第1ダミーパターンとを有し、前記第1ダミーパターンの配線密度は、前記第1導電パターンの配線密度に等しいことを特徴とする。
このように、隣接する第1導電パターン同士の隙間部に配置された第1ダミーパターンの配線密度を、前記第1導電パターンの配線密度に等しくしたので、一方の主面側からの入射光に対する前記第1ダミーパターンの平面領域内での光反射率は、前記第1導電パターンの平面領域内での光反射率に略一致する。すなわち、パターンの形状又は配置によらず、反射光の強度分布を一様に近づけることが可能である。これにより、金属細線からなる電極を両面に形成した構成であっても、反射光源としての外光に起因するパターンの視認を抑制できる。
また、前記第1導電パターンは、2以上の第1感知部が前記第1方向に直列に接続されて構成され、各前記第1ダミーパターンにおける光反射率は、各前記第1感知部における光反射率に略等しいことが好ましい。
更に、各前記第1導電パターンと各前記第1ダミーパターンとの離間距離は、位置によらず一定であることが好ましい。
更に、各前記第1ダミーパターンの輪郭は、各前記第1感知部の輪郭の形状と同一の又は相似する形状を有することが好ましい。
また、前記第2導電部は、それぞれ前記第2方向に延在し、且つ、前記第1方向に配列された複数の第2導電パターンと、隣接する前記第2導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第2導電パターンと電気的に絶縁された複数の第2ダミーパターンとを有し、前記第2ダミーパターンの配線密度は、前記第2導電パターンの配線密度に等しいことが好ましい。
更に、前記第2導電パターンは、2以上の第2感知部が前記第2方向に直列に接続されて構成され、各前記第2ダミーパターンにおける光反射率は、各前記第2感知部における光反射率に略等しいことが好ましい。
更に、各前記第2導電パターンと各前記第2ダミーパターンとの離間距離は、位置によらず一定であることが好ましい。
更に、各前記第2ダミーパターンの輪郭は、各前記第2感知部の輪郭の形状と同一の又は相似する形状を有することが好ましい。
更に、前記第1導電部及び前記第2導電部を組み合わせることで、平面視で、異なるメッシュ形状をランダムに配列したメッシュパターンが形成されることが好ましい。
更に、前記メッシュパターンは、次の第1条件及び第2条件のうち少なくとも一方を満たすことが好ましい。第1条件とは、各前記メッシュ形状の重心位置分布のパワースペクトルに関して、所定の空間周波数よりも高い空間周波数側における平均強度が、前記所定の空間周波数よりも低い空間周波数帯域側における平均強度よりも大きいことである。第2条件とは、前記メッシュパターンのパワースペクトルと人間の標準視覚応答特性との畳み込み積分において、前記金属細線の平均線幅に相当する空間周波数の1/4倍周波数以上であり、且つ、1/2倍周波数以下である空間周波数帯域での各積分値が、零空間周波数での積分値よりも大きいことである。
また、前記メッシュパターンは、次のデータ作成工程を実行して得た出力用画像データに基づいて形成されることが好ましい。このデータ作成工程は、所定の二次元画像領域の中から複数の位置を選択する選択ステップと、選択された前記複数の位置に基づいてメッシュパターンの模様を表す画像データを作成する作成ステップと、作成された前記画像データに基づいて、前記メッシュパターンのノイズ特性について定量化した評価値を算出する算出ステップと、算出された前記評価値及び所定の評価条件に基づいて1つの前記画像データを前記出力用画像データとして決定する決定ステップと、を備える。
更に、前記データ作成工程では、前記メッシュパターンの模様と異なる模様を有する構造パターンを、前記メッシュパターンに重畳させて得られる重畳画像データに基づいて前記評価値を算出し、該評価値に基づいて前記出力用画像データを決定することが好ましい。
また、各前記メッシュ形状は、多角形状であることが好ましい。
更に、前記メッシュ形状における頂点数のヒストグラムに関し、最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合が40〜70%であることが好ましい。
更に、最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合と、2番目に存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合との和が70〜90%であることが好ましい。
更に、前記メッシュ形状のヒストグラムは、1つのピークを有する山型であることが好ましい。
本発明に係るタッチパネルは、上記したいずれかの導電シートと、前記導電シートの一方の主面側からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る表示装置は、上記したいずれかの導電シートと、前記導電シートの主面側からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部と、表示信号に基づいて表示画面上に画像を表示する表示部とを有し、前記導電シートは、他方の主面側を前記表示部に対向させて、前記表示画面上に配置されていることを特徴とする。
本発明に係る導電シート、タッチパネル及び表示装置によれば、隣接する第1導電パターン同士の隙間部に配置された第1ダミーパターンの配線密度を、前記第1導電パターンの配線密度に等しくしたので、一方の主面側からの入射光に対する前記第1ダミーパターンの平面領域内での光反射率は、前記第1導電パターンの平面領域内での光反射率に略一致する。すなわち、パターンの形状又は配置によらず、反射光の強度分布を一様に近づけることが可能である。これにより、金属細線からなる電極を両面に形成した構成であっても、反射光源としての外光に起因するパターンの視認を抑制できる。
図1は、各実施形態に共通する導電シートの一例を表す概略平面図である。 図2は、第1実施形態に係る導電シートの一部省略断面図である。 図3は、表示ユニットの画素配列を表す概略説明図である。 図4は、図2の導電シートを組み込んだ表示装置の概略断面図である。 図5Aは、図2に示す第1積層部のパターン例を示す平面図である。図5Bは、図2に示す第2積層部のパターン例を示す平面図である。 図6は、図5Aの第1センサ部の部分拡大平面図である。 図7は、図5Bの第2センサ部の部分拡大平面図である。 図8は、第1導電部と第2導電部とを組み合わせた状態での導電シートの概略平面図である。 図9Aは、第1変形例に係る導電シートの一部省略断面図である。図9Bは、図9Aに示す第1積層部のパターン例を示す平面図である。 図10は、図9Bの第1センサ部の部分拡大平面図である。 図11Aは、第2変形例に係る導電シートの一部省略断面図である。図11Bは、図11Aに示す第2積層部のパターン例を示す平面図である。 図12は、図11Bの第2センサ部の部分拡大平面図である。 図13は、第2実施形態に係る導電シートの一部省略断面図である。 図14Aは、第1変形例に係る導電シートの一部省略断面図である。図14Bは、第2変形例に係る導電シートの一部省略断面図である。 図15Aは、第3変形例に係る第1センサ部の部分拡大平面図である。図15Bは、第3変形例に係る第2センサ部の部分拡大平面図である。 図16Aは、金属細線に向けて照射された平行光の経路を表す概略説明図である。図16Bは、金属細線に向けて照射された斜入光の経路を表す概略説明図である。図16Cは、図16Bにおける透過光の強度分布を表すグラフである。 図17Aは、本発明に係る構成において、金属細線に向けて照射された斜入光の経路を表す概略説明図である。図17Bは、図17Aにおける透過光の強度分布を表すグラフである。 図18Aは、参考例に係る第1センサ部の概略平面図である。図18Bは、図18Aの第1センサ部に入射された外光の経路を表す概略説明図である。図18Cは、図18Aの第1センサ部における反射光の強度分布を表すグラフである。 図19Aは、本実施形態に係る第1センサ部の概略説明図である。図19Bは、図19Aの第1センサ部に入射された外光の経路を表す概略説明図である。図19Cは、図19Aの第1センサ部における反射光の強度分布を表すグラフである。 図20Aは、1つの平面領域の中から8つの点を選択した結果を示す概略説明図である。図20Bは、ボロノイ図に従って配線形状を決定した結果を示す概略説明図である。図20Cは、ドロネー三角形分割法に従って配線形状を決定した結果を示す概略説明図である。 図21Aは、メッシュパターンの模様を表す画像データを可視化した概略説明図である。図21Bは、図21Aに示す画像データに対してFFTを施して得られる二次元パワースペクトルの分布図である。図21Cは、図21Bに示す二次元パワースペクトル分布のXXIC−XXIC線に沿う断面図である。 図22は、人間の標準視覚応答特性の一例を表すグラフである。 図23は、本実施形態に係るメッシュパターン及び従来例に係る各種パターンの画像データに対して、それぞれFFTを施して得られる二次元パワースペクトルのX軸に沿った断面図である。 図24は、図20Bに示す各領域の重心位置を表す説明図である。 図25は、メッシュパターンと、各メッシュ形状の重心位置との関係を示す概略説明図である。 図26Aは、図25のメッシュパターンが有する各メッシュ形状の重心位置分布を表す画像データを可視化した概略説明図である。図26Bは、図26Aの画像データに対してFFTを施して得られる二次元パワースペクトルの分布図である。図26Cは、図26Bに示す二次元パワースペクトル分布のXXVIC−XXVIC線に沿う断面図である。 図27は、図21C及び図26Cのグラフの比較図である。 図28A及び図28Bは、重心スペクトルの特徴を表す概略説明図である。 図29は、二次元パワースペクトルと、高空間周波数側にシフトさせたVTFとの位置関係を表す概略説明図である。 図30は、図21B及び図21Cに示すパワースペクトルに対して、人間の標準視覚応答特性を畳み込んだ結果を表すグラフである。 図31は、好適なメッシュ形状における頂点数のヒストグラムである。 図32は、本実施形態に係る導電シートを製造するための製造装置の概略構成ブロック図である。 図33は、図32のメッシュ模様評価部及びデータ更新指示部の機能ブロック図である。 図34は、図32の製造装置の動作についてのフローチャートである。 図35は、画像データ作成条件を設定するための第1の設定画面を示す画像図である。 図36は、画像データ作成条件を設定するための第2の設定画面を示す画像図である。 図37は、出力用画像データの作成方法を説明するフローチャートである。 図38は、シード点の配置密度と全体透過率との関係の一例を表すグラフである。 図39Aは、画像データにおける画素アドレスの定義を表す説明図である。図39Bは、画像データにおける画素値の定義を表す説明図である。 図40Aは、シード点の初期位置の模式図である。図40Bは、図40Aのシード点を基準とするボロノイ図である。 図41は、単位領域の端部における模様(配線形状)の決定方法を示す概略説明図である。 図42は、単位画像データを規則的に配置し、画像データを作成した結果を示す概略説明図である。 図43は、図37に示すステップS27の詳細フローチャートである。 図44Aは、画像領域内の第1シード点、第2シード点及び候補点の位置関係を表す説明図である。図44Bは、第2シード点と候補点とを交換してシード点の位置を更新した結果の説明図である。 図45Aは、出力用画像データに対してブラックマトリクスを重畳して可視化した概略説明図である。図45B〜図45Dは、図45Aの画像データのうち色値のR成分、G成分、B成分をそれぞれ抽出して二次元パワースペクトルを算出したグラフである。 図46Aは、図45Aの出力用画像データに対して人間の視覚応答特性を作用し、可視化した概略説明図である。図46B〜図46Dは、図46Aの画像データのうち色値のR成分、G成分、B成分をそれぞれ抽出して二次元パワースペクトルを算出したグラフである。 図47Aは、各第1導電パターン及び各第1ダミーパターンを切り出した結果を示す概略説明図である。図47Bは、各第2導電パターンを切り出した結果を示す概略説明図である。 図48は、第1実施形態に係る導電シートの製造方法を示すフローチャートである。 図49Aは、作製された感光材料を一部省略して示す断面図である。図49Bは、感光材料に対する両面同時露光を示す概略説明図である。 図50は、第1露光処理及び第2露光処理の実行状態を示す概略説明図である。 図51は、別の実施形態に係るタッチパネルの概略断面図である。 図52Aは、図51に示す第1センサ部の部分拡大平面図である。図52Bは、図51に示す第2センサ部の部分拡大平面図である。 図53は、図51に示すタッチパネルの一部省略正面図である。 図54は、別の実施形態に係る導電シートの概略平面図である。 図55は、別の実施形態に係る導電シートの概略平面図である。 図56は、本実施例に係る官能評価の結果を表す説明図である。 図57A〜図57Cは、比較例に係るパターンの拡大平面図である。
以下、本発明に係る導電シートについて、これを組み込んだタッチパネル及び表示装置との関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に係る導電シートの製造方法について、これを実施する製造装置及び記憶媒体(プログラム)との関係において詳細に説明する。説明の便宜のため、後述する実施形態又はその変形例に係る導電シート10A〜10F、230、240を総称して導電シート10と表記する場合がある。
なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
[第1実施形態に係る導電シート10Aの構成]
第1実施形態に係る導電シート10Aは、図1及び図2に示すように、透明基体12(基体)を有する。絶縁性を有し、且つ、透光性が高い透明基体12は、樹脂、ガラス、シリコン等の材料からなる。樹脂としては、例えば、PET(Polyethylene Terephthalate)、PMMA(Polymethyl methacrylate)、PP(Polypropylene)、PS(Polystyrene)、TAC(Triacetylcellulose)、COC(Cycloolefin Copolymer)等が挙げられる。
透明基体12の一方の主面(図2の矢印s1方向側)には、第1導電部14aが形成されている。第1導電部14aは、金属製の細線{以下、金属細線16と記す。また、金属細線16p、16q、16r、16s)と記す場合がある。}と開口部18によるメッシュパターン20とを有する。金属細線16は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等の金属材料からなる。
金属細線16の線幅は、30μm以下から選択可能である。導電シート10Aをタッチパネルに適用する場合には、金属細線16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、1μm以上7μm以下がより好ましく、1μm以上5μm以下が更に好ましい。線幅の上限値として5μmがより好ましく、4μmがより好ましく、3μmがより好ましい。線幅の下限値として0.5μmがより好ましく、0.8μmがより好ましく、1μmがより好ましい。なお、図1に例示するランダムなパターンの場合、視認性及び通電特性の観点から、金属細線16の線幅は3μm付近がより好ましい。
第1導電部14aは、詳細には、異なるメッシュ形状22を隙間なく且つランダムに配列したメッシュパターン20を有する。換言すれば、メッシュパターン20は、各メッシュ形状22に規則性(統一性)がないランダムなパターンである。例えば、メッシュパターン20のうち、ハッチングを付したメッシュ形状22は四角形状であり、頂点C1及び頂点C2を直線で結ぶ金属細線16pと、頂点C2及び頂点C3を直線で結ぶ金属細線16qと、頂点C3及び頂点C4を直線で結ぶ金属細線16rと、頂点C4及び頂点C1を直線で結ぶ金属細線16sとで形成されている。本図から理解されるように、メッシュ形状22はいずれも、少なくとも3辺を有する多角形状である。
以下、本明細書中における「多角形」には、幾何学的に完全な多角形のみならず、前記完全な多角形に対し軽微な変更を加えた「実質的な多角形」も含まれるものとする。軽微な変更の例示として、メッシュ形状22と比べて微小な点要素・線要素の付加や、メッシュ形状22を構成する各辺(金属細線16)の部分的欠損等が挙げられる。
第1導電部14aの略全面には、金属細線16を被覆するように、第1接着層24aを介して第1保護層26aが接着されている。第1接着層24aの材料として、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。
第1保護層26a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。第1保護層26aの屈折率n1は、透明基体12の屈折率n0に等しいか、これに近い値である。この場合、第1保護層26aに対する透明基体12の相対屈折率nr1は1に近い値である。
ここで、本明細書における屈折率は、波長589.3nm(ナトリウムのD線)の光における屈折率を意味し、例えば樹脂では、国際標準規格であるISO 14782:1999(JIS K 7105に対応)で定義される。また、第1保護層26aに対する透明基体12の相対屈折率nr1は、nr1=(n1/n0)で定義される。ここで、相対屈折率nr1は、0.85以上1.17以下の範囲にあればよく、より好ましくは0.86以上1.15以下であり、より好ましくは0.91以上1.08以下である。
透明基体12がPETからなる場合、第1保護層26aとして、例えば、PCTE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PMMA、PS、PET、PTU(ポリチオウレタン)又は高屈折率ガラス等を採用することで、屈折率に関する上記関係を満たす。また、後述する第2保護層26bについても同様である。
以下、透明基体12の一方の主面(図2の矢印s1方向側)に形成された各部(第1導電部14a、第1接着層24a及び第1保護層26aを含む。)を総称して第1積層部28aという場合がある。
ところで、透明基体12の他方の主面(図2の矢印s2方向側)には、第2導電部14bが形成されている。第2導電部14bは、第1導電部14aと同様に、金属細線16と開口部18によるメッシュパターン20を有する。透明基体12は絶縁性材料からなり、第2導電部14bは、第1導電部14aと電気的に絶縁された状態下にある。
第2導電部14bの略全面には、金属細線16を被覆するように、第2接着層24bを介して第2保護層26bが接着されている。第2接着層24bの材質は、第1接着層24aと同一であってもよいし異なってもよい。第2保護層26bの材質は、第1保護層26aと同一であってもよいし異なってもよい。
第2保護層26bの屈折率n2は、透明基体12の屈折率n0に等しいか、これに近い値である。この場合、第2保護層26bに対する透明基体12の相対屈折率nr2は1に近い値である。ここで、屈折率及び相対屈折率の定義は上記の通りとする。また、第2保護層26b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nr2は、0.85以上1.17以下の範囲にあればよく、より好ましくは0.86以上1.15以下であり、より好ましくは0.91以上1.08以下である。
以下、透明基体12の他方の主面(図2の矢印s2方向側)に形成された各部(第2導電部14b、第2接着層24b及び第2保護層26bを含む。)を総称して第2積層部28bという場合がある。
このように、導電シート10Aは、透明基体12と、透明基体12の一方の主面に形成され、複数の金属細線16からなる第1導電部14aと、一方の主面の上に設けられた、第1導電部14aを被覆する第1保護層26aと、透明基体12の他方の主面に形成され、複数の金属細線16からなる第2導電部14bと、他方の主面の上に設けられた、第2導電部14bを被覆する第2保護層26bとを有している。
この導電シート10Aは、例えば、表示ユニット30(表示部)のタッチパネルに適用される。この表示ユニット30は、液晶パネル、プラズマパネル、有機EL(Electro-Luminescence)パネル、無機ELパネル等で構成されてもよい。
図3に一部を省略して示すように、表示ユニット30は、複数の画素32がマトリクス状に配列されて構成されている。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と該1つの画素32を囲むブラックマトリクス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。上記した画素配列を有する表示ユニット30の表示パネル上に導電シート10を配置する場合、画素32の配列周期と、ランダムに形成された金属細線16との間における空間周波数の干渉が殆どなく、モアレの発生が抑制されることになる。
[導電シート10Aを組み込んだ表示装置40の構成]
次に、第1実施形態に係る導電シート10Aを組み込んだ表示装置40について、図4〜図8を参照しながら説明する。ここでは、投影型静電容量方式のタッチパネルを例に挙げて説明する。なお、他の実施形態に係る導電シート10B〜10F等に関しても同様に組み込むことができる。
図4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3参照)と、入力面42(矢印Z1方向側)からの接触位置を検出するタッチパネル44と、表示ユニット30及びタッチパネル44を収容する筐体46とを有する。筐体46の一面(矢印Z1方向側)に設けられた大きな開口部を介して、ユーザは、タッチパネル44にアクセス可能である。
タッチパネル44は、上記した導電シート10A(図1及び図2参照)の他、導電シート10Aの一面(矢印Z1方向側)に積層されたカバー部材48と、ケーブル50を介して導電シート10Aに電気的に接続されたフレキシブル基板52と、フレキシブル基板52上に配置された検出制御部54とを備える。
表示ユニット30の一面(矢印Z1方向側)には、接着層56を介して、導電シート10が接着されている。導電シート10Aは、他方の主面側(第2導電部14b側)を表示ユニット30に対向させて、表示画面上に配置されている。
カバー部材48は、導電シート10Aの一面を被覆することで、入力面42としての機能を発揮する。また、接触体58(例えば、指やスタイラスペン)による直接的な接触を防止することで、擦り傷の発生や、塵埃の付着等を抑止可能であり、導電シート10Aの導電性を安定させることができる。
カバー部材48の材質は、例えば、ガラス、樹脂フイ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、導電シート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、導電シート10A及びカバー部材48を貼り合わせて構成してもよい。
フレキシブル基板52は、可撓性を備える電子基板である。本図例では、筐体46の側面内壁に固定されているが、配設位置は種々変更してもよい。検出制御部54は、導体である接触体58を入力面42に接触する(又は近づける)際、接触体58と導電シート10Aとの間での静電容量の変化を捉えて、その接触位置(又は近接位置)を検出する電子回路を構成する。
図5Aに示すように、導電シート10Aの一方の主面には、矢印Z2方向側への平面視で、表示ユニット30(図3及び図4参照)の表示領域に配された第1センサ部60aと、前記表示領域の外周領域に配された第1端子配線部62a(いわゆる額縁)とが設けられている。
導電シート10Aの外形は平面視で矩形状を有すると共に、第1センサ部60aの外形も矩形状を有する。第1端子配線部62aのうち、導電シート10の矢印Y方向に平行する一辺側の周縁部には、その長さ方向中央部分に、複数の第1端子64aが矢印Y方向に配列形成されている。第1センサ部60aの一辺(本図例では矢印Y方向に平行する辺)に沿って、複数の第1結線部66aが略一列に配列されている。各第1結線部66aから導出された第1端子配線パターン68aは、前記表示領域の外周領域の第1端子64aに向かって引き回されており、それぞれ対応する第1端子64aに電気的に接続されている。
第1センサ部60aに対応した部位には、複数の金属細線16(図1参照)で形成された2以上の第1導電パターン70a(メッシュパターン)を有する。第1導電パターン70aは、矢印X方向(第1方向)にそれぞれ延在し、且つ、矢印X方向に直交する矢印Y方向(第2方向)に配列されている。また、各第1導電パターン70aは、2以上の第1感知部72aが矢印X方向に直列に接続されて構成される。その輪郭が概略菱形状の各第1感知部72aは、それぞれ同一の輪郭形状を有する。隣接する第1感知部72a間には、これら第1感知部72aを電気的に接続する第1接続部74aが形成されている。より詳細には、一の第1感知部72aの頂角部は、第1接続部74aを介して、前記一の第1感知部72aの矢印X方向に隣接する他の第1感知部72aの頂角部に連結されている。
各第1導電パターン70aの一方の端部側において、第1感知部72aの開放端には、第1接続部74aが形成されていない。各第1導電パターン70aの他方の端部側において、第1感知部72aの端部には、第1結線部66aがそれぞれ設けられている。そして、各第1導電パターン70aは、各第1結線部66aを介して、第1端子配線パターン68aに電気的に接続されている。
そして、隣接する第1導電パターン70aのうちの一対ずつ(すなわち二対)の第1感知部72a、72aに囲まれた、概略菱形状の第1隙間部75aがそれぞれ形成される。
図6に示すように、各第1感知部72aは、それぞれ2以上の第1メッシュ要素78aを組み合わせて構成されている。第1メッシュ要素78aの形状は、上述したメッシュ形状22(図1参照)と同様に、少なくとも3辺を有する多角形状である。また、隣接する第1感知部72a間を接続する第1接続部74aは、少なくとも1つの第1メッシュ要素78aから構成されている。
なお、各第1感知部72aの周縁部を構成する第1メッシュ要素78aは、位相幾何学(トポロジー)的に閉空間であってもよいし開空間であってもよい。第1接続部74aに関しても同様である。また、隣接する第1導電パターン70a間には、電気的に絶縁された第1絶縁部80aがそれぞれ配されている。
一方、図5Bに示すように、導電シート10Aの他方の主面には、矢印Z1方向側への平面視で、表示ユニット30(図3及び図4参照)の表示領域に配された第2センサ部60bと、前記表示領域の外周領域に配された第2端子配線部62b(いわゆる額縁)とが設けられている。
導電シート10の外形は平面視で矩形状を有すると共に、第2センサ部60bの外形も矩形状を有する。第2端子配線部62bのうち、導電シート10の矢印Y方向に平行する一辺側の周縁部には、その長さ方向中央部分に、複数の第2端子64bが矢印Y方向に配列形成されている。第2センサ部60bの一辺(本図例では矢印X方向に平行する辺)に沿って、複数の第2結線部66b(例えば、奇数番目の第2結線部66b)が略一列に配列されている。第2センサ部60bの他辺(前記一辺に対向する辺)に沿って、複数の第2結線部66b(例えば、偶数番目の第2結線部66b)が略一列に配列されている。各第2結線部66bから導出された第2端子配線パターン68bは、前記表示領域の外周領域の第2端子64bに向かって引き回されており、それぞれ対応する第2端子64bに電気的に接続されている。
第2センサ部60bに対応した部位には、複数の金属細線16(図1参照)で形成された2以上の第2導電パターン70b(メッシュパターン)を有する。第2導電パターン70bは、矢印Y方向(第2方向)にそれぞれ延在し、且つ、矢印Y方向に直交する矢印X方向(第1方向)に配列されている。また、各第2導電パターン70bは、2以上の第2感知部72bが矢印Y方向に直列に接続されて構成される。その輪郭が概略菱形状の各第2感知部72bは、それぞれ同一の輪郭形状を有する。隣接する第2感知部72b間には、これら第2感知部72bを電気的に接続する第2接続部74bが形成されている。より詳細には、一の第2感知部72bの頂角部は、第2接続部74bを介して、前記一の第2感知部72bの矢印Y方向に隣接する他の第2感知部72bの頂角部に連結されている。
各第2導電パターン70bの一方の端部側において、第2感知部72bの開放端には、第2接続部74bが形成されていない。各第2導電パターン70bの他方の端部側において、第2感知部72bの端部には、第2結線部66bがそれぞれ設けられている。そして、各第2導電パターン70bは、各第2結線部66bを介して、第2端子配線パターン68bに電気的に接続されている。
そして、隣接する第2導電パターン70bのうちの一対ずつ(すなわち二対)の第2感知部72b、72bに囲まれた、概略菱形状の第2隙間部75bがそれぞれ形成される。
図7に示すように、各第2感知部72bは、それぞれ2以上の第2メッシュ要素78bを組み合わせて構成されている。第2メッシュ要素78bの形状は、上述したメッシュ形状22(図1参照)と同様に、少なくとも3辺を有する多角形状である。隣接する第2感知部72b間を接続する第2接続部74bは、少なくとも1つの第2メッシュ要素78bから構成されている。
なお、各第2感知部72bの周縁部を構成する第2メッシュ要素78bは、位相幾何学(トポロジー)的に閉空間であってもよいし開空間であってもよい。第2接続部74bに関しても同様である。
また、隣接する第2導電パターン70b間には、電気的に絶縁された第2絶縁部80bがそれぞれ配されている。
図8に示すように、第1センサ部60a及び第2センサ部60bを備える導電シート10Aの平面視において、一面(矢印Z方向側)に形成された第1導電パターン70aの隙間(第1隙間部75aの一部)を埋めるように、他面(矢印Z2方向側)に形成された第2導電パターン70bが配列された形態となる。また、第1導電パターン70aの輪郭と、第2導電パターン70bの輪郭が重なる平面領域において、両者の金属細線16の位置が完全に一致する。その結果、導電シート10Aの平面視において、多数のポリゴン82(メッシュ形状)が敷き詰められた形態となる。第1感知部72a及び第2感知部72bの各周縁部における金属細線16が、平面視でそれぞれ継ぎ目なく配されているので、概略菱形状のパターンが視認されなくなる。
第1感知部72a(及び第2感知部72b)の一辺の長さは、3〜10mmであることが好ましく、4〜6mmであることがより好ましい。一辺の長さが、上記下限値未満であると、導電シート10Aをタッチパネルに適用した場合、検出時の第1感知部72a(及び第2感知部72b)の静電容量が減るため、検出不良になる可能性が高くなる。他方、上記上限値を超えると、接触位置の検出精度が低下するおそれがある。同様の観点から、ポリゴン82(第1メッシュ要素78a、第2メッシュ要素78b)の一辺の平均長さは、上述したように、100〜400μmであることが好ましく、150〜300μmであることが更に好ましく、最も好ましくは210〜250μm以下である。ポリゴン82の一辺が上記範囲である場合には、更に透明性も良好に保つことが可能であり、表示ユニット30の前面に取り付けた際に、違和感なく表示を視認することができる。
図6に戻って、第1接続部74aの幅w1は、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.4〜0.8mmであることがより好ましい。w1が上記した下限値未満である場合、各第1感知部72aを接続する配線数が減少するため電極間抵抗が上昇する。一方、w1が上記した上限値を超える場合、第2感知部72bとの重なり面積が増加するためノイズ量が増大する。なお、第2接続部74b(図7参照)の幅に関しても幅w1と同様である。
また、第1感知部72a及び/又は第2感知部72bの周辺にダミーパターン(絶縁された金属細線16のパターン)を設け、第1感知部72aと第2感知部72bとの隙間を前記ダミーパターンで補完することで、図8に示す形態を実現してもよい。この場合、第1感知部72aと第2感知部72bとの離間幅w2は、0.1〜0.6mmであることが好ましく、0.2〜0.5mmであることがより好ましい。w2が上記した下限値未満である場合、接触体58の接触(又は近接)に伴う静電容量の変化量が小さくなるため信号量が低下する。一方、w2が上記した上限値を超える場合、第1感知部72aの密度が低下するためセンサの解像度が低下する。
[第1変形例に係る導電シート10Bの構成]
続いて、第1実施形態の第1変形例に係る導電シート10Bの構成について、図9A〜図10を参照しながら説明する。以下、導電シート10Aの構成要素と同様の機能を奏する構成要素に同一の参照符号を付すると共に、その詳細な説明を省略する。以後の実施形態及び変形例についても同様とする。
図9Aは、第1変形例に係る導電シート10Bの一部省略断面図である。図9Bは、図9Aに示す第1積層部28aのパターン例を示す平面図である。図10は、図9Bの第1センサ部60cの部分拡大平面図である。この導電シート10Bに関して、透明基体12の一方の主面(図9Aの矢印s1方向側)に、第1導電部14aが略全面に隈なく形成されている。
図9B及び図10に示すように、第1センサ部60cに対応した部位には、複数の金属細線16(図1参照)で形成された2以上の第1ダミーパターン76a(メッシュパターン)を更に有する。各第1ダミーパターン76aは、隣接する第1導電パターン70a同士の第1隙間部75a(図6参照)に配置されている。その輪郭が概略菱形状の第1ダミーパターン76aは、各第1導電パターン70a(第1感知部72a及び第1接続部74a)と所定間隔だけ離間して配されている。すなわち、第1ダミーパターン76aは、各第1導電パターン70aと電気的に絶縁された状態下にある。
なお、この間隔(幅)は、第1感知部72aの一辺の長さと比較してきわめて小さい。従って、第1センサ部60cには、その全面にわたって、略一様な密度で金属細線16が配線されている。
説明の便宜のため、図10では、1つの第1ダミーパターン76a(図面の中央右部)に限り、各メッシュ形状を詳細に表記している。その他の第1ダミーパターン76aにおいては、その輪郭を破線で示し、その内部の形状を省略している。
図10に示すように、各第1ダミーパターン76aは、それぞれ2以上の第1メッシュ要素78aを組み合わせて構成されている。第1メッシュ要素78aの形状は、上述したメッシュ形状22(図1参照)と同様に、少なくとも3辺を有する多角形状である。また、各第1ダミーパターン76aの周縁部を構成する第1メッシュ要素78aは、位相幾何学(トポロジー)的に閉空間であってもよいし開空間であってもよい。
ここで、第1ダミーパターン76aの配線密度は、第1導電パターン70a(第1感知部72a及び第1接続部74a)の配線密度に等しい。この場合、第1ダミーパターン76aの平面領域内での光反射率は、第1導電パターン70aの平面領域内での光反射率に一致する。金属細線16の線幅が一定であるとき、配線密度と光反射率との間には高い相関関係があるためである。
なお、本明細書中において「配線密度が等しい」とは、完全に等しい場合のみならず、実質的に等しい場合(密度比が概ね0.8〜1.2の範囲内)をも含む概念である。すなわち、人間(観察者)の視覚にとって検知できない程度の光反射率の差であればよい。また、金属細線16の配線密度の測定面積は、測定精度等を考慮して、1mm以上であればよい。
また、各第1導電パターン70aと各第1ダミーパターン76aとの離間距離は、位置によらず一定(略一定の場合も含まれる。)にしてもよい。これにより、金属細線16の配線密度が一様に近づくので好ましい。
更に、第1隙間部75aに対する第1ダミーパターン76aの被覆率(配置割合)は、概ね30〜95%の範囲が好ましく、70〜95%の範囲が一層好ましい。
更に、各第1ダミーパターン76aの輪郭は、三角形、矩形、円形等を含む種々の形状を採り得る。例えば、各第1ダミーパターン76aの輪郭は、各第1感知部72aの輪郭の形状(図10例では、概略菱形状)と同一の又は相似する形状を有してもよい。
第1センサ部60c及び第2センサ部60b(図5B参照)を備える導電シート10Bの平面視において、図8に示すように、一面(矢印Z方向側)に形成された第1導電パターン70a及び第1ダミーパターン76aの隙間を埋めるように、他面(矢印Z2方向側)に形成された第2導電パターン70bが配列された形態となる。また、第1導電パターン70a及び第1ダミーパターン76aの輪郭と、第2導電パターン70bの輪郭が重なる平面領域において、両者の金属細線16の位置が完全に一致する。その結果、導電シート10Bの平面視において、多数のポリゴン82が敷き詰められた形態となる。
[第2変形例に係る導電シート10Cの構成]
続いて、第1実施形態の第2変形例に係る導電シート10Cの構成について、図11A〜図12を参照しながら説明する。
図11Aは、第2変形例に係る導電シート10Cの一部省略断面図である。図11Bは、図11Aに示す第2積層部28bのパターン例を示す平面図である。図12は、図11Bの第2センサ部60dの部分拡大平面図である。
この導電シート10Cに関して、透明基体12の一方の主面(図11Aの矢印s1方向側)に第1導電部14aが略全面に隈なく形成されると共に、他方の主面(図11Aの矢印s2方向側)に第2導電部14bが略全面に隈なく形成されている。
図11B及び図12に示すように、第2センサ部60dに対応した部位には、複数の金属細線16(図1参照)で形成された2以上の第2ダミーパターン76b(メッシュパターン)を更に有する。各第2ダミーパターン76bは、隣接する第2導電パターン70b同士の第2隙間部75b(図7参照)に配置されている。その輪郭が概略菱形状の第2ダミーパターン76bは、各第2導電パターン70b(第2感知部72b及び第2接続部74b)と所定間隔だけ離間して配されている。すなわち、第2ダミーパターン76bは、各第2導電パターン70bと電気的に絶縁された状態下にある。
説明の便宜のため、図12では、1つの第2ダミーパターン76b(図面の中央下部)に限り、各メッシュ形状を詳細に表記している。その他の第2ダミーパターン76bにおいては、その輪郭を破線で示し、その内部の形状を省略している。そして、第2ダミーパターン76bの配線密度は、第2導電パターン70b(第2感知部72b及び第2接続部74b)の配線密度に等しい。この「配線密度が等しい」の定義は、上述した定義と同じであるためその説明を省略する。
第1センサ部60c(図9B参照)及び第2センサ部60dを備える導電シート10Cの平面視において、図8に示すように、一面(矢印Z方向側)に形成された第1導電パターン70a及び第1ダミーパターン76aの隙間を埋めるように、他面(矢印Z2方向側)に形成された第2導電パターン70b及び第2ダミーパターン76bが配列された形態となる。また、第1導電パターン70a及び第1ダミーパターン76aの輪郭と、第2導電パターン70b及び第2ダミーパターン76bの輪郭が重なる平面領域において、両者の金属細線16の位置が完全に一致する。その結果、導電シート10Cの平面視において、多数のポリゴン82が敷き詰められた形態となる。
なお、この導電シート10Cでは、略全領域において位置が完全に重なるように各金属細線16が設けられているが、第1センサ部60c及び第2センサ部60dの間で相互に補完可能な位置に金属細線16が設けられてもよい。具体的には領域単位や線分単位で補完されてもよく、導電シート10の機能を発揮できる範囲であれば形態を問わない。金属細線16の重複範囲を極力少なくすることにより、形成位置のずれに起因する線太りの発生を抑制可能であり、その結果、導電シート10の視認性を更に向上できる。
また、透明基体12の両面側に隈なく金属細線16を設けることで、表示装置40(図4参照)に導電シート10Cを組み込む際、表裏いずれの配置であっても本発明の作用効果が得られる。
[第2実施形態に係る導電シート10D]
続いて、第2実施形態に係る導電シート10Dの構成について、図13等を参照しながら説明する。図13は、第2実施形態に係る導電シート10Dの一部省略断面図である。
図13に示すように、導電シート10Dは、下方から順番に、第2シート部材11b及び第1シート部材11aを積層して構成されている。第1シート部材11aは第1透明基体12a(第1基体)を有し、第2シート部材11bは第2透明基体12b(第2基体)を有する。第1透明基体12a及び第2透明基体12bは、絶縁性を有し且つ透光性が高い材料、例えば、樹脂、ガラス、シリコン等からなる。樹脂としては、例えば、PET、PMMA、PP、PS、TAC等が挙げられる。
第1シート部材11aは、第1透明基体12aの一主面(矢印s1方向側)に形成された第1導電部14aを有する。第1導電部14aの略全面には、金属細線16を被覆するように、第1接着層24aを介して第1保護層26aが接着されている。ここで、第1保護層26aに対する第1透明基体12aの相対屈折率をnr1と定義するとき、第1実施形態と同様に、相対屈折率nr1は、0.85以上1.17以下の範囲にあればよく、より好ましくは0.86以上1.15以下であり、より好ましくは0.91以上1.08以下である。
第2シート部材11bは、第2透明基体12bの一主面(矢印s1方向側)に形成された第2導電部14bを有する。第2導電部14bの略全面には、金属細線16を被覆するように、第2接着層24bを介して第2保護層26bが接着されている。ここで、第2保護層26bに対する第2透明基体12bの相対屈折率をnr2と定義するとき、第1実施形態と同様に、相対屈折率nr2は、0.85以上1.17以下の範囲にあればよく、より好ましくは0.86以上1.15以下であり、より好ましくは0.91以上1.08以下である。
このように、導電シート10Dは、第1透明基体12aと、第1透明基体12aの一主面に形成され、複数の金属細線16からなる第1導電部14aと、第1透明基体12aの一主面の上に設けられた、第1導電部14aを被覆する第1保護層26aと、第2透明基体12bと、第2透明基体12bの一主面に形成され、複数の金属細線16からなる第2導電部14bと、第2透明基体12bの一主面の上に設けられた、第2導電部14bを被覆する第2保護層26bとを有している。
なお、第1透明基体12aの一主面側には、第1実施形態と同様の第1センサ部60a(図5A及び図6参照)が設けられている。また、第2透明基体12bの一主面側には、第1実施形態と同様の第2センサ部60b(図5B及び図7参照)が設けられている。
そうすると、図8に示すように、第1センサ部60a及び第2センサ部60bを備える導電シート10Dの平面視において、多数のポリゴン82(メッシュ形状)が敷き詰められた形態となる。
このように導電シート10Dを構成しても、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、第1シート部材11aと第2シート部材11bとの間に他の層(例えば接着層)が介在してもよい。また、第1導電部14aと第2導電部14bとが絶縁状態であれば、それらが対向して配置されてもよい。
[第1変形例に係る導電シート10E]
続いて、第2実施形態の第1変形例に係る導電シート10Eの構成について、図14Aを参照しながら説明する。図14Aは、第1変形例に係る導電シート10Eの一部省略断面図である。この導電シート10Eに関して、第1透明基体12aの一主面(矢印s1方向側)に、第1導電部14aが略全面に隈なく形成されている。
すなわち、導電シート10Eの矢印s1方向側には第1センサ部60c(図9B及び図10)が設けられており、矢印s2方向側には第2センサ部60b(図5B及び図7)が設けられている。これにより、図8に示すように、導電シート10Eの平面視において、多数のポリゴン82が敷き詰められた形態となる。
[第2変形例に係る導電シート10F]
続いて、第2実施形態の第2変形例に係る導電シート10Fの構成について、図14Bを参照しながら説明する。図14Bは、第2変形例に係る導電シート10Fの一部省略断面図である。この導電シート10Fに関して、第1透明基体12aの一主面(矢印s1方向側)に、第1導電部14aが略全面に隈なく形成されている。そして、第2透明基体12bの一主面(矢印s1方向側)に、第2導電部14bが略全面に隈なく形成されている。
すなわち、導電シート10Fの矢印s1方向側には第1センサ部60c(図9B及び図10)が設けられており、矢印s2方向側には第2センサ部60d(図11B及び図12)が設けられている。これにより、図8に示すように、導電シート10Fの平面視において、多数のポリゴン82が敷き詰められた形態となる。
[第3変形例に係る第1センサ部60e及び第2センサ部60f]
続いて、第2実施形態の第3変形例に係る第1センサ部60e及び第2センサ部60fの構成について、図15A及び図15Bを参照しながら説明する。図15Aは、第3変形例に係る第1センサ部60eの部分拡大平面図である。図15Bは、第3変形例に係る第2センサ部60fの部分拡大平面図である。
説明の便宜のため、図15A及び図15Bにおいて、複数の金属細線16で形成されるメッシュパターン20の輪郭のみを単線で表記している。すなわち、図15A及び図15Bに示す各単線の一部を拡大すると、図1に示すメッシュパターン20の構造が現れることとなる。
図15Aに示すように、第1センサ部60eに対応する部位には、複数の金属細線16で形成された2以上の第1導電パターン202aを有する。第1導電パターン202aは、矢印Y方向にそれぞれ延在し、且つ、矢印Y方向に直交する矢印X方向に等間隔で配列されている。また、第1導電パターン202aは、第2導電パターン70b(図5B等参照)とは異なり、略一定の線幅を有する帯状のパターンである。各第1導電パターン202aの間には、格子状の第1ダミーパターン204がそれぞれ配置されている。第1ダミーパターン204は、矢印Y方向に延在し且つ等間隔で配置された4本の長線パターン206と、4本の長線パターン206にそれぞれ交差して配置された多数の短線パターン208とから構成される。各短線パターン208はいずれも同じ長さを有しており、4本を繰り返し単位として、矢印Y方向に対し等間隔に並設されている。
図15Bに示すように、第2センサ部60fに対応する部位には、複数の金属細線16で形成された2以上の第2導電パターン202bを有する。第2導電パターン202bは、矢印X方向にそれぞれ延在し、且つ、矢印X方向に直交する矢印Y方向に等間隔で配列されている。また、第2導電パターン202bは、第2導電パターン70b(図5B等参照)とは異なり、略一定の線幅を有する帯状のパターンである。各第2導電パターン202bの間には、矢印X方向に伸びる直線状の第2ダミーパターン210が多数配置されている。各第2ダミーパターン210はいずれも同じ長さを有しており、4本を繰り返し単位として、矢印Y方向に対し等間隔に並設されている。
すなわち、平面視において、第1センサ部60e(図15A参照)及び第2センサ部60f(図15B参照)に形成される模様が相互に補完することで、格子要素212を単位とする格子形状が完成する。このように構成しても、第1及び第2実施形態と同様の作用効果が得られる。
[導電シート10の視認性を向上させる第1メカニズム]
続いて、第1保護層26aに対する透明基体12の相対屈折率nr1を1に近い値にすることで得られる作用効果について、図16A〜図17Bを参照しながら詳細に説明する。理解の容易のため、導電シート10の一部の構成を省略し、透明基体12、第1導電部14a及び第1保護層26aのみを表記している。
図16Aに示すように、表示ユニット30(図4参照)側から照射された平行光102は、透明基体12の内部に入射し、矢印Z1方向に沿って直進する。そして、平行光102は、透明基体12と金属細線16との第1界面104で、反射成分106として、矢印Z2方向に略全て反射される。すなわち、非透光性材料である金属細線16の有無に応じて、導電シート10を透過する光量の差が大きくなる。その結果、メッシュパターン20の形状に応じた濃淡が顕著になり、モアレが発生し易くなる。これに対して、透光性が高い導電性材料(典型的には、ITO)を用いた導電シートの場合、上記した影響を殆ど受けることはない。
以下、透明基体12と第1保護層26aとの屈折率差が大きい場合、すなわち、相対屈折率nr1が1から離れている場合での光学的現象について、図16B及び図16Cを用いて説明する。
図16Bに示すように、矢印Z1方向に対し僅かながら斜入する光(斜入光108)は、透明基体12の内部に入射し、第1導電部14a(開口部18)と第1保護層26aとの第2界面110まで直進する。そして、斜入光108は、第2界面110による屈折現象により、一部の光(直進成分112)は透過されると共に、残余の光(反射成分114)は反射される。このとき、相対屈折率nr1が1から離れているので界面透過率が低下し、直進成分112(あるいは反射成分114)の光量は相対的に減少(あるいは増加)する。
例えば、図16Cに示すように、開口部18に対応する位置においてI=Iwの光量が、金属細線16に対応する位置においてI=Ibの光量が、導電シート10をそれぞれ透過して検出されたとする。この場合、金属細線16に起因する光学濃度は、開口部18での検出光量を基準として、ΔD1=−log(Ib/Iw)で表される。
次いで、透明基体12と第1保護層26aとの屈折率差が小さい場合、すなわち、相対屈折率nr1が1に近い値である場合での光学的現象について、図17A及び図17Bを用いて説明する。
相対屈折率nr1が1に近い値である場合、光学的考察から容易に導き出せるように、界面透過率が1(界面反射率が0)に近づく。従って、直進成分116(あるいは反射成分118)の光量は、図16Bの場合と比べて相対的に増加(あるいは減少)する。換言すれば、散乱されることなく透明基体12内部を通過する光量が、非透光性材料からなる金属細線16の位置によらず一律に増加する。以下、説明の便宜のため、検出光量がε(正値)だけ増加したとする。
このとき、図17A及び図17Bに示すように、開口部18に対応する位置においてI=Iw+εの光量が、金属細線16に対応する位置においてI=Ib+εの光量が、それぞれ透過して検出される。金属細線16に起因する光学濃度は、開口部18での検出光量を基準として、ΔD2=−log{(Ib+ε)/(Iw+ε)}で表される。
Iw>Ib≧0、且つ、ε>0のとき、(Ib/Iw)<(Ib+ε)/(Iw+ε)の不等式を満たすので、ΔD1>ΔD2の関係が常に成り立つ。すなわち、透明基体12及び第1保護層26aの相対屈折率nr1を1に近い値にすることで、金属細線16に起因する光学濃度のコントラストを低減できる。これにより、表示装置40の平面視において、金属細線16の模様がユーザに視認され難くなる。
なお、図2、図9A及び図11Aにおける透明基体12と第1保護層26aとの関係のみならず、透明基体12と第2保護層26bとの関係(図2等参照)についても上記と同様である。また、図13〜図14Bにおける第1透明基体12aと第1保護層26aとの関係、又は、第2透明基体12bと第2保護層26bとの関係についても同様である。
相対屈折率nr1、nr2が0.85〜1.17であれば好ましく、0.86〜1.15であればより好ましく、0.91〜1.08であればより好ましい。特に、第1保護層26a及び/又は第2保護層26bは、透明基体12と同一の材料であれば、nr1=1(nr2=1)となるので、更に好ましい。
このように、第1保護層26aに対する透明基体12(又は第1透明基体12a)の相対屈折率nr1、及び/又は第2保護層26bに対する透明基体12(又は第2透明基体12b)の相対屈折率nr2を0.86〜1.15にしたので、透明基体12等の法線方向(矢印Z1方向)に対して僅かに斜入する光(斜入光108)のうち、透明基体12等と第1保護層26aとの界面、及び/又は透明基体12等と第2保護層26bとの界面において直進する光量(直進成分116)が相対的に増加する。すなわち、散乱されることなく透明基体12等の内部を通過する光量が、非透光性材料からなる金属細線16の位置によらず一律に増加する。これにより、金属細線16に起因する光学濃度のコントラストを低減可能であり、観察者(ユーザ)に視認され難くなる。特に、異なるメッシュ形状22を隙間なく配列したメッシュパターン20では、ノイズ粒状感の発生を抑制できるので一層効果的である。なお、各メッシュ形状22が多角形状である場合のみならず、種々の形状であっても上記した作用効果が得られることは言うまでもない。
[導電シート10の視認性を向上させる第2メカニズム]
続いて、導電シート10に第1ダミーパターン76aを設けることで得られる作用効果について、図18A〜図19Cを参照しながら説明する。以下、理解の容易のため、第1保護層26a等の構成を省略すると共に、光の屈折効果による影響が僅かであるとして光学的現象を説明する。
図18Aは、参考例に係る第1センサ部120の概略平面図である。第1センサ部120は、第1導電パターン70aのみで構成されており、第1ダミーパターン76a(図9B、図10等参照)が欠落した形態を有する。
図18Bは、第1センサ部120に入射された外光122の経路を表す概略説明図である。本図は、図18Aに示す第1導電パターン70aの境界Bd近傍での概略断面図に相当する。
位置P1は、第1導電部14a及び第2導電部14bのいずれにも金属細線16が存在しない位置に相当する。表示装置40(図4参照)の外部から照射された外光122は、導電シート10の内部に入射し、矢印Z2方向に沿って略平行に直進する。そして、外光122は、開口部18と透明基体12との第1界面104で、矢印Z2方向に略全て透過される。このとき、透過光の一部は、直進成分124として矢印Z2方向に沿って直進すると共に、残余の一部は散乱成分126として散乱する。その後、直進成分124は、透明基体12と開口部18との第3界面128で、矢印Z2方向に略全て透過される。透過光の一部は、直進成分130として矢印Z2方向に沿って直進すると共に、残余の一部は散乱成分132として散乱する。その結果、位置P1に照射された外光122のうちの大半は、導電シート10の矢印Z2方向側に放出される。
位置P2は、第1導電部14a(第1導電パターン70a)に金属細線16が存在し、且つ、第2導電部14bに金属細線16が存在しない位置に相当する。表示装置40(図4参照)の外部から照射された外光122は、第1導電部14a(非透光性材料である金属細線16)の表面で、反射成分134として矢印Z1方向に略全て反射される。
位置P3は、第1導電部14a(第1導電パターン70a)に金属細線16が存在せず、且つ、第2導電部14b(第2導電パターン70b)に金属細線16が存在する位置に相当する。表示装置40(図4参照)の外部から照射された外光122は、導電シート10の内部に入射し、矢印Z2方向に沿って略平行に直進する。そして、外光122は、第1界面104で、矢印Z2方向に略全て透過される。このとき、透過光の一部は、直進成分124として矢印Z2方向に沿って直進すると共に、残余の一部は散乱成分126として散乱する。そして、直進成分124は、第3界面128(非透光性材料である金属細線16の表面)で、反射成分135として矢印Z1方向に略全て反射される。その後、反射成分135は、矢印Z1方向に沿って透明基体12内部を直進し、第1界面104で、矢印Z1方向に略全て透過される。その結果、位置P3に照射された外光122のうちの一部は、直進成分136(あるいは散乱成分137)として、導電シート10の外側(矢印Z1方向側)に放出される。
このように、位置P2での反射光量Ir(反射光134)は、位置P3での反射光量Ir(直進成分136)と比べて多いことが理解される。これは、金属細線16の位置に到達するまでの光路長の差異(透明基体12の厚みの2倍値に相当する。)に起因する。
図18Cは、図18Aの第1センサ部120における反射光の強度分布を表すグラフである。グラフの横軸は矢印X方向の位置を表し、グラフの縦軸は反射光の強度(反射光量Ir)を表す。この反射光量Irは、矢印X方向の位置によらず一様な外光122を入射した場合での、導電シート10の一面側(矢印Z1方向側)に反射される光量を意味する。
その結果、第1センサ部120に第1導電パターン70aが存在しない位置では、反射光量Irは極小値(Ir=I1)を採る。また、第1センサ部120に第1導電パターン70aが存在する位置では、反射光量Irは極大値(Ir=I2)を採る。すなわち、反射光量Irは、第1感知部72aの規則的配置に応じた特性、換言すれば、極小値(I1)及び極大値(I2)を交互に繰り返す周期的な特性を有する。
これに対して、透光性が高い導電性材料(典型的には、ITO)を用いた導電シートの場合、反射光量Irは略0に等しい(I1=I2=0)。このため、第1導電パターン70aの有無に起因するコントラスト(輝度差)が殆どない。すなわち、第1導電パターン70aに金属細線16を適用する場合と比べて、上記した影響を殆ど受けることはない。
一方、図19Aは、第2実施形態に係る第1センサ部60c(図9B及び図10参照)の概略平面図である。第1センサ部60cは、第1導電パターン70a及び第1ダミーパターン76aで構成されている。
図19Bは、第1センサ部60cに入射された外光122の経路を表す概略説明図である。本図は、図19Aに示す第1導電パターン70aの境界Bd近傍での概略断面図に相当する。
位置P1に対応する位置Q1に関しては、図18Bと同様であるので説明を割愛する。位置P2に対応する位置Q2に関しても同様である。
位置P3に対応する位置Q3において、表示装置40(図4参照)の外部から照射された外光122は、第1ダミーパターン76a(非透光性材料である金属細線16)の表面で、反射成分138として矢印Z1方向に略全て反射される。すなわち、導電シート10は、第2導電部14bでの金属細線16の有無にかかわらず、位置Q2と同じ程度に外光122を反射する。
その結果、図19Cに示すように、反射光量Irは、第1感知部72aの規則的配置によらず、Ir=I2とする一様な特性を有する。なお、第1導電パターン70aと第1ダミーパターン76aとの離間部において、反射光量Irが若干(ε)減少する傾向がみられる。この離間部の幅を小さくすることで、第1感知部72aの形状が一層視認されにくくなる。
以上のように、隣接する第1導電パターン70a同士の第1隙間部75aに配置された第1ダミーパターン76aの配線密度を、第1導電パターン70aの配線密度に等しくしたので、一方の主面側からの外光122に対する第1ダミーパターン76aの平面領域内での光反射率は、第1導電パターン70aの平面領域内での光反射率に略一致する。すなわち、第1感知部72aの規則的配置によらず、反射光(反射成分134、138)の強度分布を一様に近づけることが可能である。これにより、透明基体12の両面に金属細線16からなる電極を形成した構成であっても、反射光源としての外光122に起因する第1感知部72a(又は第2感知部72b)の視認を抑制できる。
[導電シート10の配線形状の数理的特徴]
続いて、第1及び第2実施形態(以下、本実施形態と総称する場合がある)に係る導電シート10の配線形状(メッシュパターン20の形状)の数理的特徴について、図20A〜図31を参照しながら説明する。
先ず、第1導電部14a及び第2導電部14bの配線形状の決定方法の一例について、図20A〜図21Cを参照しながら説明する。
本実施形態では、1つの平面領域100内に存在する複数の位置からメッシュパターン20を決定する。図20Aに示すように、正方形状の平面領域100の中から、8つのシード点P〜Pを無作為に選択したとする。
図20Bは、ボロノイ図(ボロノイ分割法)に従って配線形状を決定した結果を示す概略説明図である。これにより、8つのシード点P〜Pをそれぞれ囲繞する8つの領域V〜Vがそれぞれ画定される。ここで、ボロノイ図により区画された領域V(i=1〜8)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。
図20Cは、ドロネー図(ドロネー三角形分割法)に従って配線形状を決定した結果を示す概略説明図である。ドロネー三角形分割法とは、シード点P〜Pのうち、隣接する点同士を繋いで三角形状の領域を画定する方法である。これにより、8つのシード点P〜Pのいずれかを頂点とする8つの領域V〜Vがそれぞれ画定される。
このようにして、図20B(又は図20C)に示す各境界線を金属細線16とし、各領域Vを開口部18とする配線形状、すなわち、第1導電部14a及び第2導電部14bを重ね合わせた場合での各メッシュ形状22が決定される。そして、メッシュパターン20は、以下に説明する第1条件、第2条件、及び第3条件のうち少なくとも1つの条件を満たしている。
(第1の数理的特徴;第1条件)
第1の数理的特徴は、メッシュ形状22の重心位置におけるパワースペクトルに関する。以下、図21A〜図28Bを参照しながら詳細に説明する。
図21Aは、メッシュパターン20の模様を表す画像データImgを可視化した概略説明図である。以下、この画像データImgを例に挙げて説明する。この画像データImgは、スキャナ等の入力装置を用いて読み取られた導電シート10の色値データであってもよいし、メッシュパターン20の出力形成に実際に用いた露光データであってもよい。いずれの場合でも、画像データImgは、金属細線16の平均線幅を1以上の画素で表現可能な程度の高い解像度(小さい画素サイズ)を有する。
先ずは、図21Aに示す画像データImgに対してフーリエ変換、例えば、FFT(Fast Fourier Transformation)を施す。これにより、メッシュパターン20の形状について、部分的形状ではなく、全体の傾向(空間周波数分布)として把握できる。
図21Bは、図21Aの画像データImgに対してFFTを施して得られるパワースペクトル(以下、単にスペクトルSpcという。)の分布図である。ここで、当該分布図の横軸はX軸方向に対する空間周波数を示し、その縦軸はY軸方向に対する空間周波数を示す。また、空間周波数帯域毎の表示濃度が薄いほど強度レベル(スペクトルの値)が小さくなり、表示濃度が濃いほど強度レベルが大きくなっている。本図の例では、このスペクトルSpcの分布は、等方的であると共に環状のピークを2個有している。
図21Cは、図21Bに示すスペクトルSpcの分布のXXIC−XXIC線に沿った断面図である。スペクトルSpcは等方的であるので、図21Cはあらゆる角度方向に対する動径方向分布に相当する。本図から理解されるように、低空間周波数帯域及び高空間周波数帯域での強度レベルが小さくなり、中間の空間周波数帯域のみ強度レベルが高くなるいわゆるバンドパス型の特性を有する。すなわち、図21Aに示す画像データImgは、画像工学分野の技術用語によれば、「グリーンノイズ」の特性を有する模様を表すものといえる。
図22は、人間の標準視覚応答特性の一例を表すグラフである。
本実施形態では、人間の標準視覚応答特性として、明視状態下、観察距離300mmでのドゥーリー・ショー(Dooley-Shaw)関数を用いている。ドゥーリー・ショー関数は、VTF(Visual Transfer Function)の一種であり、人間の標準視覚応答特性を模した代表的な関数である。具体的には、輝度のコントラスト比特性の2乗値に相当する。なお、グラフの横軸は空間周波数(単位:cycle/mm)であり、縦軸はVTFの値(単位は無次元)である。
観察距離を300mmとすると、0〜1.0cycle/mmの範囲ではVTFの値は一定(1に等しい。)であり、空間周波数が高くなるにつれて次第にVTFの値が減少する傾向がある。すなわち、この関数は、中〜高空間周波数帯域を遮断するローパスフィルタとして機能する。
なお、実際の人間の標準視覚応答特性は、0cycle/mm近傍で1より小さい値になっており、いわゆるバンドパスフィルタの特性を有する。しかし、本実施形態において、図22に例示するように、極めて低い空間周波数帯域であってもVTFの値を1にすることで、後述する評価値EVPへの寄与度を高くしている。これにより、メッシュパターン20の繰り返し配置に起因する周期性を抑制する効果が得られる。
図23は、本実施形態に係るメッシュパターン20及び従来例に係る各種パターンPT1〜PT3の模様を表す画像データImgに対して、それぞれFFTを施して得られるスペクトルSpcのX軸に沿った断面図である。
図57Aに示すパターンPT1のスペクトルSpcは、約10cycle/mmを頂点とした幅の広いピーク(2〜30cycle/mmの範囲)を有している。また、図57Bに示すパターンPT2のスペクトルSpcは、約3cycle/mmを中心とした幅の広いピーク(3〜20cycle/mmの範囲)を有している。更に、図57Cに示すパターンPT3のスペクトルSpcは、約10cycle/mmを中心とした幅のやや狭いピーク(8〜18cycle/mmの範囲)を有している。これに対し、メッシュパターン20(本図では、Mと表記する。以下、図27においても同じ。)のスペクトルSpcは、8.8cycle/mmを中心とした幅の狭いピークを有している。
ところで、図21Cに示すスペクトルSpcの特徴と、各メッシュ形状22の重心位置との関係について以下説明する。図24に示すように、図20Bと同様の平面領域100に対し、上述したボロノイ図を用いて多角形状の各領域V〜Vが画定されているものとする。なお、各領域V〜V内にそれぞれ属する各点C〜Cは、各領域の重心位置を表している。
図25は、本実施形態に係るメッシュパターン20と、各メッシュ形状22の重心位置との関係を示す概略説明図である。図26Aは、図25のメッシュパターン20が有する各メッシュ形状22の重心位置の分布(以下、「重心位置分布C」という。)を表す画像データ(以下、「重心画像データImgc」という。)を可視化した概略説明図である。本図から理解されるように、重心位置分布Cは、各重心位置が互いに重複することなく適度に分散している。
図26Bは、図26Aの重心画像データImgcに対してFFTを施して得られる二次元パワースペクトル(以下、「重心スペクトルSpcc」という。)の分布図である。ここで、当該分布図の横軸はX軸方向に対する空間周波数を示し、その縦軸はY軸方向に対する空間周波数を示す。また、空間周波数帯域毎の表示濃度が薄いほど強度レベル(スペクトルの値)が小さくなり、表示濃度が濃いほど強度レベルが大きくなっている。本図の例では、この重心スペクトルSpccの分布は、等方的であると共に環状のピークを1個有している。
図26Cは、図26Bに示す重心スペクトルSpccの分布のXXVIC−XXVIC線に沿った断面図である。重心スペクトルSpccは等方的であるので、図26Cはあらゆる角度方向に対する動径方向分布に相当する。本図から理解されるように、低空間周波数帯域での強度レベルが小さくなり、中間の空間周波数帯域には幅が広いピークを有している。更に、低空間周波数帯域に対して、高空間周波数帯域での強度レベルが高くなるいわゆるハイパス型の特性を有する。すなわち、図26Aに示す重心画像データImgcは、画像工学分野の技術用語によれば、「ブルーノイズ」の特性を有する模様を表すものといえる。
なお、導電シート10における重心位置分布Cのパワースペクトルは、以下の過程により取得できる。先ず、メッシュパターン20の模様を表す画像データImgを取得し、各メッシュ形状22(閉空間)を識別し、その重心位置(例えば1画素のドット)をそれぞれ算出して重心画像データImgcを求め、その二次元パワースペクトルを算出する。これにより、重心位置分布Cのパワースペクトル(重心スペクトルSpcc)が得られる。
図27は、図21C及び図26Cのグラフの比較図である。具体的には、メッシュパターン20のスペクトルSpcと、重心位置分布Cの重心スペクトルSpccとを比較する。便宜のため、最大のピークPkの値が一致するように、スペクトルSpc及び重心スペクトルSpccの強度を規格化している。
本図によると、ピークPkの空間周波数Fpは一致しており、この値は8.8cycle/mmに相当する。空間周波数Fpを超えた高空間周波数帯域では、スペクトルSpcの強度は徐々に減少するのに対し、重心スペクトルSpccの強度はなおも高い値を維持している。この理由は、メッシュパターン20の構成要素は互いに交差した所定の幅を有する線分であるのに対し、重心位置分布Cの構成要素が点であるためと推測される。
図28Aは、図26Cの重心スペクトルSpccの特徴を表す概略説明図である。重心スペクトルSpccの値は、0〜5cycle/mmの範囲で徐々に増加し、6cycle/mmの周辺で急激に増加し、約10cycle/mmで幅が広いピークを有する。そして、10〜15cycle/mmの範囲で徐々に減少し、15cycle/mmを超える高空間周波数帯域で高い値を維持する。
ここで、基準空間周波数Fb(所定の空間周波数)を6cycle/mmに設定する。Fbよりも低い空間周波数帯域側、つまり、0〜Fb[cycle/mm]の範囲における重心スペクトルSpccの平均強度(平均値)をPとする。一方、Fbよりも高い空間周波数帯域側、つまり、Fb[cycle/mm]〜ナイキスト周波数での重心スペクトルSpccの平均強度(平均値)をPとする。このように、PはPよりも大きくなっている。重心スペクトルSpccはこのような特徴を有しているので、観察者にとって視覚的に感じられるノイズ感が減少する。この根拠は以下の通りである。
例えば、Fbの値は、人間の視覚応答特性が最大応答の5%に相当する空間周波数となるように設定している。この強度レベルであれば、視認が困難なレベルだからである。また、図22に示すように、明視距離が300mmでのドゥーリー・ショー関数に基づいて得られる視覚応答特性を用いている。本関数は、人間の視覚応答特性に良く適合するからである。
すなわち、Fbの値として、明視距離が300mmでのドゥーリー・ショー関数において、最大応答の5%に相当する空間周波数6cycle/mmを用いることができる。なお、6cycle/mmは、167μm間隔に相当する。
また、図28Bに示すように、重心スペクトルSpccの値が最大となる空間周波数Fpを、基準空間周波数Fbとして設定してもよい。この場合でも、上記した関係(P>P)を満たしている。
(第2の数理的特徴;第2条件)
第2の数理的特徴は、メッシュ形状22におけるパワースペクトルに関する。以下、図29及び図30を参照しながら詳細に説明する。
人間の視覚応答特性と相関が高い値であるノイズ強度NP(Ux,Uy)は、スペクトルSpcの値F(Ux,Uy)を用いて、次の(1)式で定義される。
Figure 0005681674
換言すれば、ノイズ強度NP(Ux,Uy)は、スペクトルSpcと人間の標準視覚応答特性(VTF)との畳み込み積分(Ux、Uyの関数)に相当する。例えば、ナイキスト周波数Unyqを超えた空間周波数帯域については、常に、F(Ux,Uy)=0として計算する。ここでナイキスト周波数Unyqは、金属細線16の平均線幅に相当する空間周波数に一致する。
なお、画像データImgの空間対称性に鑑みれば、VTFは、空間周波数の対称性{VTF(U)=VTF(−U)}を有する。しかし、本実施形態では、負方向の空間周波数特性に関して考慮しない点に留意する。すなわち、VTF(−U)=0(Uは正値)であるとする。また、スペクトルSpcについても同様とする。
図29は、スペクトルSpcと、高空間周波数側にシフトされたVTFとの位置関係を表す概略説明図である。ここで、VTFのシフト量は、U=(Ux+Uy1/2(単位はCycle/mm)に対応する。破線で示すVTF0、VTF1、VTF2、及びVTF3は、シフト量がそれぞれ0、Unyq/4、Unyq/2、及び3・Unyq/4であるVTFに相当する。
図30は、図21B及び図21Cに示すスペクトルSpcに対して、人間の標準視覚応答特性(図22参照)を畳み込んだ結果を表すグラフである。本グラフの横軸は、ナイキスト周波数Unyqを基準(100%)とした場合の空間周波数のシフト量(単位:%)である。本グラフの縦軸は、零空間周波数におけるノイズ強度NP(0,0)を基準とした場合の、Ux軸方向に沿ったノイズ強度NP(Ux,0)である。
本図に示すように、ノイズ強度NP(Ux,0)は、Ux=0.25・Unyq周辺をピークとし、空間周波数が高くなるにつれて単調に減少する特性を有している。空間周波数の範囲が0.25・Unyq≦Ux≦0.5・Unyqである場合、NP(Ux,Uy)>NP(0,0)の関係を常に満たしている。なお、ノイズ強度NP(Ux,Uy)において、Ux軸に限らず、空間周波数U=(Ux+Uy1/2の動径方向で同様の関係が得られた。
このように、平面視でのスペクトルSpcと人間の標準視覚応答特性(VTF)との畳み込み積分において、金属細線16の平均線幅に相当する空間周波数(ナイキスト周波数Unyq)の1/4倍周波数以上であり、且つ、1/2倍周波数以下である空間周波数帯域での各積分値{ノイズ強度NP(Ux,Uy)}が、積分値{ノイズ強度NP(0,0)}よりも大きい特性を有するようにしたので、低空間周波数帯域側と比べて高空間周波数帯域側のノイズ量が相対的に大きくなっている。人間の視覚は、低空間周波数帯域での応答特性は高いが、中〜高空間周波数帯域において応答特性が急激に低下する性質を有するので、人間にとって視覚的に感じられるノイズ感が減少する。これにより、導電シート10が有するパターンに起因するノイズ粒状感が低減されるので、観察対象物の視認性が大幅に向上する。また、多角形状のメッシュを複数備えているので、断裁後における各配線の断面形状も略一定であり、安定した通電性能を有する。
(第3の数理的特徴;第3条件)
第3の数理的特徴は、多角形のメッシュ形状22における頂点数の分布に関する。以下、図31を参照しながら詳細に説明する。
図31は、好適なメッシュ形状22の頂点数Nvのヒストグラムである。例えば、多数の第1感知部72aの中から2つの第1感知部72aを無作為に抽出し、一辺が3mmである正方領域内における第1メッシュ要素78a(ポリゴン82)の頂点数Nvのヒストグラムをそれぞれ作成した。
第1サンプルにおいて、頂点数Nvは4〜7の範囲に収まっており、存在割合は、5角形、6角形、7角形、及び4角形の順に高かった。また、第2サンプルにおいて、頂点数Nvは4〜8の範囲に収まっており、存在割合は、6角形、5角形、7角形、4角形及び8角形の順に高かった。
第1及び第2サンプルに共通する特徴として、[1]最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合が40〜50%であり、[2]最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合と、2番目に存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合との和が70〜85%であり、[3]ヒストグラムは、1つのピークを有する山型であることが挙げられる。
更に、モアレ及びノイズ粒状感の観点から十分に許容され得る複数種のメッシュパターンに関し上記ヒストグラムを作成した結果によれば、最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合が40〜70%であり、及び/又は、最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合と、2番目に存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合との和が70〜90%であればよい、との知見を得た。
[製造装置310の構成]
図32は、本実施形態に係る導電シート10を製造するための製造装置310の概略構成ブロック図である。
製造装置310は、メッシュパターン20に応じた模様(配線形状)を表す画像データImg(出力用画像データImgOutを含む。)を作成する画像生成装置312と、画像生成装置312により作成された出力用画像データImgOutが表す模様を具現化すべく、製造工程下の導電シート(感光材料140;図49A参照)の一主面に第1光144aを照射して露光する第1光源148aと、出力用画像データImgOutに基づいて感光材料140の他主面に第2光144bを照射して露光する第2光源148bと、画像データImgを作成するための各種条件(メッシュパターン20や後述する構造パターンの視認情報を含む。)を画像生成装置312に入力する入力部320と、入力部320による入力作業を補助するGUI画像や、記憶された出力用画像データImgOut等を表示する表示部322とを基本的に備える。
画像生成装置312は、画像データImg、出力用画像データImgOut、候補点SPの位置データSPd、及びシード点SDの位置データSDdを記憶する記憶部324と、擬似乱数を発生して乱数値を生成する乱数発生部326と、乱数発生部326により生成された前記乱数値を用いて、所定の二次元画像領域の中からシード点SDの初期位置を選択する初期位置選択部328と、前記乱数値を用いて前記二次元画像領域の中から候補点SPの位置(シード点SDの位置を除く。)を決定する更新候補位置決定部330と、出力用画像データImgOutから第1画像データ及び第2画像データ(後述する。)をそれぞれ切り出す画像切り出し部332と、表示部322に各種画像を表示する制御を行う表示制御部334とを備える。
シード点SDは、更新対象でない第1シード点SDNと、更新対象である第2シード点SDSとからなる。換言すれば、シード点SDの位置データSDdは、第1シード点SDNの位置データSDNdと、第2シード点SDSの位置データSDSdとから構成されている。
なお、CPU等で構成される図示しない制御部は、コンピュータ読取可能な記憶媒体(図示しないROM又は記憶部324)に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、この画像処理に関する各種制御を実現可能である。
画像生成装置312は、入力部320から入力された視認情報(詳細は後述する。)に基づいてメッシュパターン20や構造パターンに応じた画像情報を推定する画像情報推定部336と、画像情報推定部336から供給された前記画像情報及び記憶部324から供給されたシード点SDの位置に基づいてメッシュパターン20や構造パターンに応じた模様を表す画像データImgを作成する画像データ作成部338と、画像データ作成部338により作成された画像データImgに基づいてメッシュ形状22の模様を評価するための評価値EVPを算出するメッシュ模様評価部340と、メッシュ模様評価部340により算出された評価値EVPに基づいてシード点SDや評価値EVP等のデータの更新/非更新を指示するデータ更新指示部342と、を更に備える。
図33は、図32に示すメッシュ模様評価部340及びデータ更新指示部342の詳細機能ブロック図である。
メッシュ模様評価部340は、画像データ作成部338から供給された画像データImgにフーリエ変換、例えば、FFTを施して二次元スペクトルデータ(以下、単に「スペクトルSpc」という。)を取得するFFT演算部400と、FFT演算部400から供給されたスペクトルSpcに基づいて評価値EVPを算出する評価値算出部402とを備える。
データ更新指示部342は、メッシュ模様評価部340による評価回数を計上するカウンタ408と、後述する擬似焼きなまし法で用いる擬似温度Tの値を管理する擬似温度管理部410と、メッシュ模様評価部340から供給された評価値EVP及び擬似温度管理部410から供給された擬似温度Tに基づいてシード点SDの更新確率を算出する更新確率算出部412と、更新確率算出部412から供給された前記更新確率に基づいてシード点SDの位置データSDd等の更新/非更新を判定する位置更新判定部414と、擬似温度管理部410からの通知に応じて1つの画像データImgを出力用画像データImgOutとして決定する出力用画像データ決定部416(データ決定部)とを備える。
[製造装置310の動作説明]
基本的には、以上のように構成される製造装置310、特に画像生成装置312の動作について、図34のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、メッシュパターン20に応じた模様を表す画像データImg(出力用画像データImgOutを含む。)を作成する際に必要な各種条件を入力する(ステップS1)。
図35は、画像データ作成条件を設定するための第1の設定画面420を示す画像図である。表示制御部334は、入力部320を介した作業者の操作に応じて、表示部322に設定画面420を表示させる。
設定画面420は、上方から順番に、左側のプルダウンメニュー422と、左側の表示欄424と、右側のプルダウンメニュー426と、右側の表示欄428と、7個のテキストボックス430、432、434、436、438、440、442と、[中止]、[次へ]と表示されたボタン444、446とを備える。
プルダウンメニュー422、426の左方部には、「種類」なる文字列が表示されている。入力部320(例えば、マウス)の所定の操作により、プルダウンメニュー422、426の下方部に図示しない選択欄が併せて表示され、その中の項目を選択自在である。
表示欄424は、5つの欄448a、448b、448c、448d、448eから構成されており、これらの左方部には、「光透過率」、「光反射率」、「色値L」、「色値a」及び「色値b」なる文字列がそれぞれ表示されている。
表示欄428は、表示欄424と同様に、5つの欄450a、450b、450c、450d、450eから構成されており、これらの左方部には、「光透過率」、「光反射率」、「色値L」、「色値a」及び「色値b」なる文字列がそれぞれ表示されている。
テキストボックス430の左方部には「全体透過率」と表示され、その右方部には「%」と表示されている。テキストボックス432の左方部には「膜厚」と表示され、その右方部には「μm」と表示されている。テキストボックス434の左方部には「配線の幅」と表示され、その右方部には「μm」と表示されている。テキストボックス436の左方部には「配線の厚さ」と表示され、その右方部には「μm」と表示されている。テキストボックス438の左方部には「パターンサイズH」と表示され、その右方部には「mm」と表示されている。テキストボックス440の左方部には「パターンサイズV」と表示され、その右方部には「mm」と表示されている。テキストボックス442の左方部には「画像解像度」と表示され、その右方部には「dpi」と表示されている。
なお、7個のテキストボックス430、432、434、436、438、440、442のいずれにも、入力部320(例えば、キーボード)の所定の操作により算用数字の入力が自在である。
作業者は、表示部322に表示された設定画面420を介して、適切な数値等を入力する。これにより、メッシュパターン20の視認性に関わる視認情報を入力することができる。ここで、メッシュパターン20の視認情報とは、メッシュパターン20の形状や光学濃度に寄与する各種情報であり、線材(金属細線16)の視認情報や、膜材(透明基体12)の視認情報が含まれる。線材の視認情報として、例えば、線材の種類、色値、光透過率、若しくは光反射率、又は金属細線16の断面形状若しくは太さのうち少なくとも1つが含まれる。膜材の視認情報として、例えば、膜材の種類、色値、光透過率、光反射率又は、透明基体12の膜厚のうち少なくとも1つが含まれる。
作業者は、製造しようとする導電シート10に関して、プルダウンメニュー422を用いて線材(金属細線16)の種類を1つ選択する。図35例では、「銀(Ag)」が選択されている。線材の種類を1つ選択すると、表示欄424が即時に更新され、該線材の物性に応じた既知の数値が新たに表示される。欄448a〜448eには、100μmの厚さを有する銀の光透過率(単位:%)、光反射率(単位:%)、色値L、色値a、色値b(CIELAB)がそれぞれ表示される。
また、作業者は、製造しようとする導電シート10に関して、プルダウンメニュー426を用いて膜材(透明基体12)の種類を1つ選択する。図35例では、「PETフイルム」が選択されている。膜材の種類を1つ選択すると、表示欄428が即時に更新され、該膜材の物性に応じた既知の数値が新たに表示される。欄450a〜450eには、1mmの厚さを有するPETフイルムの光透過率(単位:%)、光反射率(単位:%)、色値L、色値a、色値b(CIELAB)がそれぞれ表示される。
なお、プルダウンメニュー422、426の図示しない「マニュアル入力」の項目を選択することで、表示欄424、428から各物性値を直接入力できるようにしてもよい。
更に、作業者は、製造しようとする導電シート10に関して、テキストボックス430等を用いてメッシュパターン20の各種条件をそれぞれ入力する。
テキストボックス430、432、434、436の入力値は、全体の光透過率(単位:%)、透明基体12の膜厚(単位:μm)、金属細線16の線幅(単位:μm)、金属細線16の厚さ(単位:μm)にそれぞれ対応する。
テキストボックス438、440、442の入力値は、メッシュパターン20の横サイズ、メッシュパターン20の縦サイズ、出力用画像データImgOutの画像解像度(画素サイズ)に相当する。
作業者は、設定画面420の入力作業を完了した後、[次へ]ボタン446をクリックする。そうすると、表示制御部334は、設定画面420を設定画面460に変更した上で、表示部322に表示させる。
図36は、画像データ作成条件を設定するための第2の設定画面460を示す画像図である。
設定画面460は、上方から順番に、2個のラジオボタン462a、462bと、6個のテキストボックス464、466、468、470、472、474と、マトリクス状の画像476と、[戻る]、[設定]、[中止]と表示されたボタン478、480、482とを備える。
ラジオボタン462a、462bの右方部には、「あり」、「なし」なる文字列がそれぞれ表示されている。そして、ラジオボタン462aの左方には、「マトリクスの有無」なる文字列が表示されている。
テキストボックス464、466、468、470、472、474の左方部には、「重畳位置の平均サンプル数」、「濃度」、「寸法」、「a」、「b」、「c」及び「d」なる文字列がそれぞれ表示されている。また、テキストボックス464、466、468、470、472、474の右方部には、「回」、「D」、「μm」、「μm」、「μm」及び「μm」なる文字列がそれぞれ表示されている。ここで、テキストボックス464、466、468、470、472、474のいずれにも、入力部320(例えば、キーボード)の所定の操作により算用数字の入力が自在である。
マトリクス状の画像476は、ブラックマトリクス34(図3参照)の形状を模した画像であり、4個の開口部484及び窓枠486が設けられている。
作業者は、表示部322に表示された設定画面460を介して、適切な数値等を入力する。これにより、ブラックマトリクス34の視認性に関わる視認情報を入力することができる。ここで、ブラックマトリクス34の視認情報とは、ブラックマトリクス34の形状や光学濃度に寄与する各種情報であり、パターン材の視認情報が含まれる。パターン材の視認情報として、例えば、パターン材の種類、色値、光透過率若しくは光反射率、又は前記構造パターンの配設位置、単位形状若しくは単位サイズのうち少なくとも1つが含まれる。
作業者は、重畳しようとするブラックマトリクス34に関して、テキストボックス464等を用いてブラックマトリクス34の各種条件をそれぞれ入力する。
ラジオボタン462a、462bの入力は、メッシュパターン20にブラックマトリクス34を重畳した模様を表す出力用画像データImgOutを作成するか否かに対応する。「あり」(ラジオボタン462a)の場合はブラックマトリクス34を重畳し、「なし」(ラジオボタン462b)の場合はブラックマトリクス34を重畳しない。
テキストボックス464の入力値は、ブラックマトリクス34の配置位置をランダムに決定し、画像データImgの作成・評価を行う試行回数に相当する。例えば、この値を5回と設定した場合、メッシュパターン20とブラックマトリクス34との位置関係をランダムに定めた5つの画像データImgを作成し、それぞれの評価値EVPの平均値を用いて、メッシュの模様の評価を行う。
テキストボックス466、468、470、472、474の入力値は、ブラックマトリクス34の光学濃度(単位:D)、画素32の縦サイズ(単位:μm)、画素32の横サイズ(単位:μm)、ブラックマトリクス34の横格子線の幅(単位:μm)、ブラックマトリクス34の縦格子線の幅(単位:μm)にそれぞれ対応する。
作業者による[設定]ボタン480のクリック動作に応じて、画像情報推定部336は、メッシュパターン20に応じた画像情報を推定する。この画像情報は、画像データImg(出力用画像データImgOutを含む。)を作成する際に参照される。
例えば、メッシュパターン20の縦サイズ(テキストボックス438の入力値)と出力用画像データImgOutの画像解像度(テキストボックス442の入力値)とに基づいて、出力用画像データImgOutの横方向の画素数を算出できるし、配線の幅(テキストボックス434の入力値)と前記画像解像度とに基づいて金属細線16の線幅に相当する画素数を算出できる。
また、線材の光透過率(欄448aの表示値)と配線の厚さ(テキストボックス436の入力値)とに基づいて金属細線16単体の光透過率を推定できる。これに加えて、膜材の光透過率(欄450aの表示値)と膜厚(テキストボックス432の入力値)とに基づいて、透明基体12上に金属細線16を積層した状態での光透過率を推定できる。
更に、線材の光透過率(欄448aの表示)と、膜材の光透過率(欄450aの表示)と、全体透過率(テキストボックス430の入力値)と、配線の幅(テキストボックス434の入力値)とに基づいて、開口部18の個数を推定すると共に、シード点SDの個数を推定できる。なお、開口部18の領域を決定するアルゴリズムに応じて、シード点SDの個数を推定するようにしてもよい。
更に、ブラックマトリクス34の光学濃度(テキストボックス466)と、画素32のサイズ(テキストボックス468)と、画素32のサイズ(テキストボックス470)と、ブラックマトリクス34の横格子線の幅(テキストボックス472)と、ブラックマトリクス34の縦格子線の幅(テキストボックス474)とに基づいて、ブラックマトリクス34を重畳した場合のメッシュパターン20の模様(形状・光学濃度)を推定できる。
次いで、メッシュパターン20を形成するための出力用画像データImgOutを作成する(ステップS2)。ここでは、以下に例示する評価値EVPに基づいて出力用画像データImgOutを決定・作成する。
第1の評価値EVPは、スペクトルSpcの値をNP(Ux,Uy)とするとき、次の(2)式で算出される。
Figure 0005681674
ウィナー・ヒンチン(Wiener-Khintchine)の定理によれば、スペクトルSpcを全空間周波数帯域で積分した値は、RMSの2乗値に一致する。このスペクトルSpcに対してVTFを乗算し、この新たなスペクトルSpcを全空間周波数帯域で積分した値は、人間の視覚特性に略一致する評価指標となる。この評価値EVPは、人間の視覚応答特性で補正したRMSということができる。通常のRMSと同様に、評価値EVPは、常に0以上の値を取り、0に近づくほどノイズ特性が良好であるといえる。
また、図22に示すVTFに対して逆フーリエ変換(例えば、IFFT)を施すことで、VTFに対応する実空間上のマスクを算出し、評価しようとする画像データImgに対して該マスクを作用して畳み込み演算を行い、新たな画像データImgに対してRMSを求めてもよい。これにより、(2)式を用いた上記方法と同等の演算結果を得ることができる。
第2の評価値EVPは、ノイズ強度NP(Ux,Uy)を用いて、次の(3)式で算出される。
Figure 0005681674
ここで、Aj(j=1〜3)は、予め決定された任意の係数(非負の実数)である。また、Θ(x)は、x>0の場合はΘ(x)=1であり、x≦0の場合はΘ(x)=0であるステップ関数である。更に、Unyqは、画像データImgのナイキスト周波数である。例えば、画像データImgの解像度が1750dpi(dot per inch)の場合、Unyq=34.4Cycle/mmに相当する。更に、φは、Ux−Uy平面上での角度パラメータ(0≦φ≦2π)である。
(3)式から理解されるように、ナイキスト周波数Unyqの1/4倍空間周波数よりも高い空間周波数帯域での各ノイズ強度NP(Ux,Uy)が、零空間周波数でのノイズ強度NP(0,0)よりも大きい場合、右辺の値は0になる。この条件(所定の空間周波数条件)を満たす場合、評価値EVPが最小になる。評価値EVPが低いほど、メッシュパターン20の模様が有するスペクトルSpcは、低空間周波数域で抑制される。すなわち、メッシュパターン20の模様が有する粒状ノイズ特性は、高空間周波数帯域側にノイズ強度NP(Ux,Uy)が偏在するいわゆるブルーノイズに近づく。これにより、通常観察下での人間の視覚にとって粒状感が目立たないメッシュパターン20を得ることができる。
なお、メッシュパターン20を決定するための目標レベル(許容範囲)や評価関数に応じて、評価値EVPの算出式を種々変更し得ることはいうまでもない。
以下、上記した評価値EVPに基づいて出力用画像データImgOutを決定する具体的方法について説明する。例えば、複数のシード点SDからなるドットパターンの作成、複数のシード点SDに基づく画像データImgの作成、及び評価値EVPによる評価を順次繰り返す方法を用いることができる。
ここで、複数のシード点の位置を決定するアルゴリズムは、種々の最適化手法を採り得る。例えば、配置が異なるドットパターンの作成と、評価値EVPによる評価とを順次繰り返す方法を用いることができる。この場合、ドットパターンを決定する最適化問題として、構成的アルゴリズムや逐次改善アルゴリズム等の種々の探索アルゴリズムを用いることができる。具体例として、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム、擬似焼きなまし法、ボイド・アンド・クラスター法等が挙げられる。
本実施形態では、擬似焼きなまし法(Simulated Annealing;以下、SA法という。)によるメッシュパターン20の模様の最適化方法について、図37のフローチャート、図32及び図33の機能ブロック図を主に参照しながら説明する。なお、SA法は、高温状態で鉄を叩くことで頑健な鉄を得る「焼きなまし法」を模した確率的探索アルゴリズムである。
先ず、初期位置選択部328は、シード点SDの初期位置を選択する(ステップS21)。
初期位置の選択に先立って、乱数発生部326は、擬似乱数の発生アルゴリズムを用いて乱数値を発生する。ここで、擬似乱数の発生アルゴリズムとして、メルセンヌ・ツイスタ(Mersenne Twister)、SFMT(SIMD-oriented Fast Mersenne Twister)やXorshift法等の種々のアルゴリズムを用いてもよい。そして、初期位置選択部328は、乱数発生部326から供給された乱数値を用いて、シード点SDの初期位置をランダムに決定する。ここで、初期位置選択部328は、シード点SDの初期位置を画像データImg上の画素のアドレスとして選択し、シード点SDが互いに重複しない位置にそれぞれ設定する。
なお、初期位置選択部328は、画像情報推定部336から供給される画像データImgの縦方向・横方向の画素数に基づいて、二次元画像領域の範囲を予め決定しておく。また、初期位置選択部328は、シード点SDの個数を画像情報推定部336から予め取得し、その個数を決定しておく。
図38は、シード点SDの配置密度と、メッシュパターン20の全体透過率との関係の一例を表すグラフである。本図は、配置密度が高くなるに従って、配線の被覆面積が増加し、その結果、メッシュパターン20の全体透過率が低下することを示している。
このグラフ特性は、膜材の光透過率(図35の欄450aの表示)、配線の幅(図35のテキストボックス434の入力値)及び領域決定アルゴリズム(例えば、ボロノイ図)に応じて変化する。よって、配線の幅等の各パラメータに応じた特性データを、関数やテーブル等の種々のデータ形式で、記憶部324に予め記憶してもよい。
また、シード点SDの配置密度とメッシュパターン20の電気抵抗値との対応を予め取得しておき、該電気抵抗値の指定値に基づいてシード点SDの個数を決定するようにしてもよい。電気抵抗値は、第1導電部14a及び第2導電部14bの通電性を表す1つのパラメータであり、メッシュパターン20の設計に不可欠だからである。
なお、初期位置選択部328は、乱数値を用いることなくシード点SDの初期位置を選択してもよい。例えば、図示しないスキャナや記憶装置を含む外部装置から取得したデータを参照しながら、初期位置を決定することができる。このデータは、例えば、所定の2値画像データであってもよく、具体的には印刷用の網点データであってもよい。
次いで、画像データ作成部338は、初期データとしての画像データImgInitを作成する(ステップS22)。画像データ作成部338は、記憶部324から供給されたシード点SDの個数や位置データSDd、並びに画像情報推定部336から供給された画像情報に基づいて、メッシュパターン20に応じた模様を表す画像データImgInit(初期データ)を作成する。ここで、複数のシード点SDから各メッシュ形状22を決定するアルゴリズムは、種々の方法を採り得る。本実施形態では、ボロノイ図(図20B等参照)を採用する。
ところで、画像データImg(初期画像データImgInitを含む。)を作成する前に、画素のアドレス及び画素値の定義を予め決定しておく。
図39Aは、画像データImgにおける画素アドレスの定義を表す説明図である。例えば、画素サイズが10μmであり、画像データの縦横の画素数はそれぞれ8192個とする。後述するFFTの演算処理の便宜のため、2の冪乗(例えば、2の13乗)となるように設けている。このとき、画像データImgの画像領域全体は、約82mm四方の矩形領域に対応する。
図39Bは、画像データImgにおける画素値の定義を表す説明図である。例えば、1画素当たりの階調数を8ビット(256階調)とする。光学濃度0を画素値0(最小値)と対応させ、光学濃度4.5を画素値255(最大値)と対応させておく。その中間の画素値1〜254では、光学濃度に対して線形関係となるように値を定めておく。ここで、光学濃度とは、透過濃度のみならず、反射濃度であってもよいことはいうまでもなく、導電シート10の使用態様等に応じて適宜選択できる。また、光学濃度の他に、三刺激値XYZや色値RGB、L等であっても、上記と同様にして各画素値を定義することができる。
このようにして、画像データ作成部338は、画像データImgのデータ定義と、画像情報推定部336で推定された画像情報(ステップS1の説明を参照)に基づいて、メッシュパターン20に応じた画像データImgInitを作成する(ステップS22)。画像データ作成部338は、シード点SDの初期位置(図40A参照)を基準とするボロノイ図を用いて、図40Bに示すメッシュパターン20の初期状態を決定する。ここで、画像データImg(画像データImgInitを含む。)は、光学濃度OD、色値L、色値a、色値bの4チャンネルの各データを備える画像データであるとする。
ところで、画像データImgのサイズが極めて大きい場合、最適化のための演算処理量が莫大になるので、画像生成装置312の処理能力及び処理時間を必要とする。また、画像データImg(出力用画像データImgOut)のサイズが大きくなるので、これを格納するメモリ容量も必要となる。そこで、所定の境界条件を満たす単位画像データImgEを規則的に配置することで、画像データImgに繰り返し形状を持たせる手法が有効である。以下、その具体的方法について、図41及び図42を参照しながら詳細に説明する。
図41は、単位領域90の端部における模様の決定方法を示す概略説明図である。図42は、単位画像データImgEを規則的に配列し、画像データImgを作成した結果を示す概略説明図である。
図41に示すように、概略正方形状の単位領域90において、その右上隅部、左上隅部、左下隅部、及び右下隅部には、点P11〜点P14がそれぞれ配置されている。説明の便宜のため、単位領域90内に存在する点P11〜点P14の4点のみ表記し、その他の点を省略した。
単位領域90の右方には、単位領域90と同じサイズの仮想領域92(破線で示す。)が隣接して配置されている。仮想領域92上には、単位領域90内の点P12の位置に対応するように、仮想点P22が配置されている。また、単位領域90の右上方には、単位領域90と同じサイズの仮想領域94(破線で示す。)が隣接して配置されている。仮想領域94上には、単位領域90内の点P13の位置に対応するように、仮想点P23が配置されている。更に、単位領域90の上方には、単位領域90と同じサイズの仮想領域96(破線で示す。)が隣接して配置されている。仮想領域96上には、単位領域90内の点P14の位置に対応するように、仮想点P24が配置されている。
以下、画像データ作成部338は、この条件下において、単位領域90の右上隅部における模様(配線形状)をボロノイ図(分割法)に従って決定する。
点P11と仮想点P22との関係において、両方の点からの距離が等しい点の集合である1つの区画線97が決定される。また、点P11と仮想点P24との関係において、両方の点からの距離が等しい点の集合である1つの区画線98が決定される。更に、仮想点P22と仮想点P24との関係において、両方の点からの距離が等しい点の集合である1つの区画線99が決定される。この区画線97〜99によって、単位領域90の右上隅部における模様が画定される。同様にして、単位領域90の端部のすべてにわたって模様が画定される。以下、このように作成された単位領域90内の画像データを単位画像データImgEという。
図42に示すように、単位画像データImgEを、同じ向きに、且つ、縦方向及び横方向に規則的に配列することで、平面領域100内に画像データImgが作成される。図41に示す境界条件に従って模様を決定したので、単位画像データImgEの上端と下端との間で、及び、単位画像データImgEの右端と左端との間で、それぞれ継ぎ目なく繋げることができる。
このように構成することで、単位画像データImgEの小サイズ化が可能であり、演算処理量及びデータサイズを低減できる。また、継ぎ目の不整合に起因するモアレが発生することがない。なお、単位領域90の形状は、図41及び図42に示す正方形に限られず、矩形、三角形、六角形等、隙間なく配列可能な形状であれば種類は問わない。
次いで、画像データ作成部338は、ステップS22で作成された画像データImgInitと、画像情報推定部336で推定された画像情報(ステップS1の説明を参照)に基づいて、画像データImgInit’を作成する(ステップS23)。ここで、画像データImgInit’は、メッシュパターン20に構造パターンとしてのブラックマトリクス34を重畳した模様を表す画像データである。なお、ラジオボタン462b(図36参照)の選択によりブラックマトリクス34を重畳しない場合、画像データImgInit’に画像データImgInitをそのままコピーして次のステップ(S24)に進む。
ラジオボタン462a(図36参照)の選択によりブラックマトリクス34を重畳する場合、画像データ作成部338は、画像情報推定部336で推定された画像情報と、画像データImgInitとを用いて、重畳画像データ(画像データImgInit’)を作成する。この重畳画像データは、メッシュパターン20に構造パターンとしてのブラックマトリクス34を重畳した模様を表す画像データである。
画像データImgInitの画素値のデータ定義が透過濃度である場合は、ブラックマトリクス34の配置位置に対応する各画素の透過濃度(図36のテキストボックス466の入力値)を加算して、画像データImgInit’を作成できる。また、画像データImgInitの画素値のデータ定義が反射濃度である場合は、ブラックマトリクス34の配置位置に対応する各画素の反射濃度(同図のテキストボックス466の入力値)に置換して、画像データImgInit’を作成できる。
次いで、メッシュ模様評価部340は、評価値EVPInitを算出する(ステップS24)。なお、SA法において、評価値EVPは、対価関数(Cost Function)としての役割を担う。
具体的には、図33に示すFFT演算部400は、画像データImgInit’に対してFFTを施す。そして、評価値算出部402は、FFT演算部400から供給されたスペクトルSpcに基づいて評価値EVPを算出する。
画像データImgのうち、色値L、色値a、色値bの各チャンネルに対して、上述した評価値EVP(L)、EVP(a)、EVP(b)をそれぞれ算出する{(2)式又は(3)式を参照}。そして、所定の重み係数を用いて積和演算することで、評価値EVPを得る。
なお、色値L、色値a、色値bの代わりに光学濃度ODを用いてもよい。評価値EVPに関しては、観察態様の種別、具体的には、補助光源は透過光が支配的であるか、反射光が支配的であるか、あるいは透過光・反射光の混合光であるかに応じて、人間の視感度により適合した演算手法を適宜選択することができる。
また、メッシュパターン20を決定するための目標レベル(許容範囲)や評価関数に応じて、評価値EVPの算出式を種々変更し得ることはいうまでもない。
このようにして、メッシュ模様評価部340は、評価値EVPInitを算出する(ステップS24)。
次いで、記憶部324は、ステップS22で作成された画像データImgInitと、ステップS24で算出された評価値EVPInitとを一時的に記憶する(ステップS25)。あわせて、擬似温度Tに初期値nΔT(nは自然数、ΔTは正の実数である。)を代入する。
次いで、カウンタ408は、変数Kを初期化する(ステップS26)。すなわち、Kに0を代入する。
次いで、シード点SDの一部(第2シード点SDS)を候補点SPに置き換えた状態で、画像データImgTempを作成し、評価値EVPTempを算出した後に、シード点SDの「更新」又は「非更新」を判断する(ステップS27)。このステップS27について、図32、図33の機能ブロック図及び図43のフローチャートを参照しながら、更に詳細に説明する。
先ず、更新候補位置決定部330は、所定の平面領域100から候補点SPを抽出し、決定する(ステップS271)。更新候補位置決定部330は、例えば、乱数発生部326から供給された乱数値を用いて、シード点SDのいずれの位置とも重複しない位置を決定する。なお、候補点SPの個数は1つであっても複数であってもよい。図44Aに示す例では、現在のシード点SDが8個(点P〜P)に対して、候補点SPは2個(点Qと点Q)である。
次いで、シード点SDの一部と候補点SPとを無作為に交換する(ステップS272)。更新候補位置決定部330は、各候補点SPと交換(あるいは更新)される各シード点SDを無作為に対応付けておく。図44Aでは、点Pと点Qとが対応付けられ、点Pと点Qとが対応付けられたとする。図44Bに示すように、点Pと点Qとが交換されると共に、点Pと点Qとが交換される。ここで、交換(あるいは更新)対象でない点P、点P〜Pを第1シード点SDNといい、交換(あるいは更新)対象である点P及び点Pを第2シード点SDSという。
次いで、画像データ作成部338は、交換された新たなシード点SD(図44B参照)を用いて、画像データImgTempを作成する(ステップS273)。ここで、ステップS22(図37参照)の場合と同一の方法を用いるので、説明を割愛する。なお、ラジオボタン462b(図36参照)の選択によりブラックマトリクス34を重畳しない場合、画像データImgTemp’に画像データImgTempをそのままコピーして次のステップ(S274)に進む。
ラジオボタン462a(図36参照)の選択によりブラックマトリクス34を重畳する場合、画像データ作成部338は、画像情報推定部336で推定された画像情報と、画像データImgTempとを用いて、重畳画像データ(画像データImgTemp’)を作成する。この重畳画像データは、メッシュパターン20に構造パターンとしてのブラックマトリクス34を重畳した模様を表す画像データである。
次いで、画像データ作成部338は、ステップS273で作成された画像データImgTempと、画像情報推定部336で推定された画像情報(ステップS1の説明を参照)に基づいて、画像データImgTemp’を作成する(ステップS274)。このとき、ステップS23(図37参照)の場合と同一の方法を用いるので、説明を割愛する。
次いで、メッシュ模様評価部340は、画像データImgTemp’に基づいて、評価値EVPTempを算出する(ステップS275)。このとき、ステップS24(図37参照)の場合と同一の方法を用いるので、説明を割愛する。
次いで、更新確率算出部412は、シード点SDの位置の更新確率Probを算出する(ステップS276)。ここで、「位置の更新」とは、ステップS272で暫定的に交換して得たシード点SD(すなわち、第1シード点SDN及び候補点SP)を新たなシード点SDとして決定することをいう。
具体的には、メトロポリス基準に従って、シード点SDを更新する確率又は更新しない確率をそれぞれ算出する。更新確率Probは、次の(4)式で与えられる。
Figure 0005681674
ここで、Tは擬似温度を表し、絶対温度(T=0)に近づくに従って、シード点SDの更新則が確率論的から決定論的に変化する。
次いで、位置更新判定部414は、更新確率算出部412により算出された更新確率Probに従って、シード点SDの位置を更新するか否かについて判断する(ステップ277)。例えば、乱数発生部326から供給された乱数値を用いて、確率的に判断してもよい。
シード点SDを更新する場合は「更新」の旨を、更新しない場合は「非更新」の旨を記憶部324側にそれぞれ指示する(ステップS278、S279)。
このようにして、ステップS27が完了する。
図37に戻って、「更新」又は「非更新」のいずれか一方の指示に従って、シード点SDを更新するか否かが判定される(ステップS28)。シード点SDを更新しない場合は、ステップS29を行うことなく、次のステップS30に進む。
一方、シード点SDを更新する場合は、記憶部324は、現在記憶している画像データImgに対し、ステップS273で求めた画像データImgTempを上書き更新する(ステップS29)。また、記憶部324は、現在記憶している評価値EVPに対し、ステップS275で求めた評価値EVPTempを上書き更新する(ステップS29)。更に、記憶部324は、現在記憶している第2シード点SDSの位置データSDSdに対し、ステップS271で求めた候補点SPの位置データSPdを上書き更新する(ステップS29)。その後、次のステップS30に進む。
次いで、カウンタ408は、現時点でのKの値を1だけ加算する(ステップS30)。
次いで、カウンタ408は、現時点でのKの値と予め定められたKmaxの値との大小関係を比較する(ステップS31)。Kの値の方が小さい場合はステップS27まで戻り、以下ステップS27〜S31を繰り返す。なお、この最適化演算における収束性を十分確保するため、例えば、Kmax=10000と定めることができる。
それ以外の場合は、擬似温度管理部410は、擬似温度TをΔTだけ減算し(ステップS32)、次のステップS33に進む。なお、擬似温度Tの変化量は、ΔTの減算のみならず、定数δ(0<δ<1)の乗算であってもよい。この場合は、(4)式に示す更新確率Prob(下段)が一定値だけ減算される。
次いで、擬似温度管理部410は、現時点での擬似温度Tが0に等しいか否かを判定する(ステップS33)。Tが0と等しくない場合はステップS26に戻って、以下ステップS26〜S33を繰り返す。
一方、Tが0に等しい場合は、擬似温度管理部410は、出力用画像データ決定部416に対し、SA法による評価が終了した旨を通知する。そして、記憶部324は、ステップS29で最後に更新された画像データImgの内容を出力用画像データImgOutに上書き更新する(ステップS34)。このように、出力用画像データImgOutの作成(ステップS2)を終了する。
この出力用画像データImgOutは、金属細線16の出力形成に用いられる。例えば、後述する両面一括露光を用いて導電シート10を製造する場合、出力用画像データImgOutは、フォトマスクのパターンの作製に用いられる。また、スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む印刷により導電シート10を製造する場合、出力用画像データImgOutは、印刷用データとして用いられる。
また、出力用画像データImgOutは、タッチパネル44の他、無機EL素子、有機EL素子、あるいは太陽電池等の各種電極の配線形状であってもよい。また、電極以外にも、電流を流すことで発熱する透明発熱体(例えば、車両のデフロスタ)、電磁波を遮断する電磁波シールド材にも適用可能である。
作業者が目視確認するために、得られた出力用画像データImgOutを表示部322に表示させ、メッシュパターン20を擬似的に可視化してもよい。以下、出力用画像データImgOutを実際に可視化した結果の一例を説明する。
図45Aは、メッシュパターン20の模様を表す出力用画像データImgOutに対して、ブラックマトリクス34を重畳して可視化した概略説明図である。本図には、メッシュパターン20、赤色副画素32r、緑色副画素32g、青色副画素32b、及びブラックマトリクス34がそれぞれ識別可能に表記されている。図45B〜図45Dは、図45Aの出力用画像データImgOutのうち色値のR成分、G成分、B成分をそれぞれ抽出してスペクトルSpcを算出したグラフである。図45B〜図45Dに示すように、R、G、Bの各成分とも、略同様のスペクトルSpcを得た。いずれも、ブラックマトリクス34の格子間隔に対応する空間周波数を中心にノイズのピークが発生している。
これに対し、図46Aは、図45Aの出力用画像データImgOutに対して人間の視覚応答特性を作用し、可視化した概略説明図である。人間の視覚応答特性、換言すればローパスフィルタ(図22参照)を作用することで、図46Aのように、メッシュパターン20とブラックマトリクス34の微細な構造輪郭がほとんど視認できなくなっている。
図46B〜図46Dは、図46Aの画像データのうち色値のR成分、G成分、B成分をそれぞれ抽出してスペクトルSpcvを算出したグラフである。図45Aと比較して、上記したノイズ特性のピークが低空間周波数側にシフトすると共に、スペクトルSpcvが形成する面積が減少している。
このような方法を用いれば、メッシュパターン20のノイズ特性について、人間の視覚応答特性に一層適合した評価を行うことができる。
最後に、画像切り出し部332は、出力用画像データImgOutが表す平面領域100の配線形状(メッシュパターン20の模様)から、2以上の第1導電パターン70a、2以上の第1ダミーパターン76a、及び2以上の第2導電パターン70bをそれぞれ切り出す(ステップS3)。
図47Aは、各第1導電パターン70a及び各第1ダミーパターン76aを切り出した結果を示す概略説明図である。図47Bは、各第2導電パターン70bを切り出した結果を示す概略説明図である。
図47Aに示す平面領域100の中から第1領域R1(ハッチングが付された領域)を除く箇所を切り出すことで、透明基体12の一主面側(図9の矢印s1方向側)での模様を表す第1画像データが作成される。第1領域R1は、額縁状の菱形枠が、矢印X方向に複数個連結された形状を有する。すなわち、第1画像データは、2以上の第1導電パターン70a及び2以上の第1ダミーパターン76a(図9B及び図10参照)をそれぞれ表している。
また、図47Bに示す平面領域100の中から第2領域R2(ハッチングが付された領域)のみを切り出すことで、透明基体12の他主面側(図9の矢印s2方向側)での模様を表す第2画像データが作成される。第2画像データは、2以上の第2導電パターン70b(図5B及び図7等参照)をそれぞれ表している。なお、第2領域R2を除く残余の領域(図47Bに示す平面領域100内の余白領域)は、各第1導電パターン70aの位置にそれぞれ対応する。
図47A及び図47Bでは、平面領域100は、図42と比べて、所定角度(例えば、θ=45°)だけ傾けた状態で配置されている。すなわち、単位画像データImgEの配列方向と、各第1導電パターン70a(又は各第2導電パターン70b)の延在方向とのなす角θが、非0(0°<θ<90°)である関係にされている。このように、各第1導電パターン70a(又は各第2導電パターン70b)は、メッシュパターン20の繰り返し形状の配列方向に対して所定角度θだけ傾けて形成されることで、各第1感知部72a(又は各第2感知部72b)と前記繰り返し形状との間のモアレの発生を抑制できる。なお、モアレが発生しないのであれば、θ=0°であってもよいことは言うまでもない。同様の観点から、繰り返し形状のサイズは、各第1感知部72a(又は各第2感知部72b)のサイズよりも大きくすることが好ましい。
なお、作成された第1画像データ及び第2画像データは、金属細線16の出力形成に用いられる。例えば、後述する両面一括露光を用いて導電シート10を製造する場合、第1画像データ及び第2画像データは、フォトマスクのパターンの作製に用いられる。また、スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む印刷により導電シート10を製造する場合、第1画像データ及び第2画像データは、印刷用データとして用いられる。
[第1導電部14a及び第2導電部14bの形成方法]
次に、第1導電部14a及び第2導電部14b(以下、第1導電部14a等という場合がある)を形成する方法としては、例えば、透明基体12上に感光性ハロゲン化銀塩を含有する乳剤層を有する感光材料を露光し、現像処理を施すことによって、露光部及び未露光部にそれぞれ金属銀部及び光透過性部を形成して第1導電部14a及び第2導電部14bを形成するようにしてもよい。なお、更に金属銀部に物理現像及び/又はめっき処理を施すことによって金属銀部に導電性金属を担持させるようにしてもよい。図2等に示す導電シート10に関し、以下に示す製造方法を好ましく採用することができる。すなわち、透明基体12の両面に形成された感光性ハロゲン化銀乳剤層に対して一括露光を行って、透明基体12の一主面に第1導電部14aを形成し、透明基体12の他主面に第2導電部14bを形成する。
この製造方法の具体例を、図48〜図50を参照しながら説明する。
先ず、図48のステップS4において、長尺の感光材料140を作製する。感光材料140は、図49Aに示すように、透明基体12と、該透明基体12の一方の主面に形成された感光性ハロゲン化銀乳剤層(以下、第1感光層142aという)と、透明基体12の他方の主面に形成された感光性ハロゲン化銀乳剤層(以下、第2感光層142bという)とを有する。
図48のステップS5において、感光材料140を露光する。この露光処理では、第1感光層142aに対し、透明基体12に向かって光を照射して第1感光層142aを第1露光パターンに沿って露光する第1露光処理と、第2感光層142bに対し、透明基体12に向かって光を照射して第2感光層142bを第2露光パターンに沿って露光する第2露光処理とが行われる(両面同時露光)。図49Bの例では、長尺の感光材料140を一方向に搬送しながら、第1感光層142aに第1光144a(平行光)を第1フォトマスク146aを介して照射すると共に、第2感光層142bに第2光144b(平行光)を第2フォトマスク146bを介して照射する。第1光144aは、第1光源148aから出射された光を途中の第1コリメータレンズ150aにて平行光に変換されることにより得られ、第2光144bは、第2光源148bから出射された光を途中の第2コリメータレンズ150bにて平行光に変換されることにより得られる。
図49Bの例では、2つの光源(第1光源148a及び第2光源148b)を使用した場合を示しているが、1つの光源から出射した光を光学系を介して分割して、第1光144a及び第2光144bとして第1感光層142a及び第2感光層142bに照射してもよい。
そして、図48のステップS6において、露光後の感光材料140を現像処理する。第1感光層142a及び第2感光層142bの露光時間及び現像時間は、第1光源148a及び第2光源148bの種類や現像液の種類等で様々に変化するため、好ましい数値範囲は一概に決定することができないが、現像率が100%となる露光時間及び現像時間に調整されている。
そして、第2実施形態に係る製造方法のうち、第1露光処理は、図50に示すように、第1感光層142a上に第1フォトマスク146aを例えば密着配置し、該第1フォトマスク146aに対向して配置された第1光源148aから第1フォトマスク146aに向かって第1光144aを照射することで、第1感光層142aを露光する。第1フォトマスク146aは、透明なソーダガラスで形成されたガラス基板と、該ガラス基板上に形成されたマスクパターン(第1露光パターン152a)とで構成されている。従って、この第1露光処理によって、第1感光層142aのうち、第1フォトマスク146aに形成された第1露光パターン152aに沿った部分が露光される。第1感光層142aと第1フォトマスク146aとの間に2〜10μm程度の隙間を設けてもよい。
同様に、第2露光処理は、第2感光層142b上に第2フォトマスク146bを例えば密着配置し、該第2フォトマスク146bに対向して配置された第2光源148bから第2フォトマスク146bに向かって第2光144bを照射することで、第2感光層142bを露光する。第2フォトマスク146bは、第1フォトマスク146aと同様に、透明なソーダガラスで形成されたガラス基板と、該ガラス基板上に形成されたマスクパターン(第2露光パターン152b)とで構成されている。従って、この第2露光処理によって、第2感光層142bのうち、第2フォトマスク146bに形成された第2露光パターン152bに沿った部分が露光される。この場合、第2感光層142bと第2フォトマスク146bとの間に2〜10μm程度の隙間を設けてもよい。
第1露光処理及び第2露光処理は、第1光源148aからの第1光144aの出射タイミングと、第2光源148bからの第2光144bの出射タイミングを同時にしてもよいし、異ならせてもよい。同時であれば、1度の露光処理で、第1感光層142a及び第2感光層142bを同時に露光することができ、処理時間の短縮化を図ることができる。
最後に、図48のステップS7において、現像処理後の感光材料140にラミネート処理を施すことで、導電シート10が完成する。具体的には、第1感光層142a側に第1保護層26aを形成すると共に、第2感光層142b側に第2保護層26bを形成する。これにより、第1センサ部60a、第2センサ部60bの保護になる。
このように、上述の両面一括露光を用いた製造方法を用いることで、タッチパネル44の電極を容易に形成可能であり、タッチパネル44の薄型化(低背化)を図ることができる。
上述した例は、感光性ハロゲン化銀乳剤層を用いて第1導電部14a及び第2導電部14bを形成する製造方法であるが、その他の製造方法としては、以下のような製造方法がある。
例えば、透明基体12上に形成された銅箔上のフォトレジスト膜を露光、現像処理してレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出する銅箔をエッチングすることによって、第1導電部14a等を形成するようにしてもよい。あるいは、透明基体12上に金属微粒子を含むペーストを印刷し、ペーストに金属めっきを行うことによって、第1導電部14a等を形成するようにしてもよい。あるいは、透明基体12上に、第1導電部14a等をスクリーン印刷版又はグラビア印刷版によって印刷形成するようにしてもよい。あるいは、透明基体12上に、第1導電部14a等をインクジェットにより形成するようにしてもよい。
[別の実施形態についての説明]
続いて、本発明に係る導電シート10における別の実施形態について、図51〜図55を参照しながら説明する。
[抵抗膜方式タッチパネルへの適用例]
タッチパネル160は、静電容量方式のみならず、抵抗膜方式(更には、デジタル方式、アナログ方式)に適用されてもよい。以下、図51〜図53を参照しながら、構造及び動作原理について説明する。
デジタル抵抗膜方式のタッチパネル160は、下側パネル162と、下側パネル162に対向して配置された上側パネル164と、下側パネル162及び上側パネル164の周縁部で貼り合わせ、且つ、両者を電気的に絶縁する額縁接着層166と、下側パネル162及び上側パネル164に挟持されたFPC168(Flexible Printed Circuits)とを備える。
図51及び図52Aに示すように、上側パネル164は、可撓性を有する材質(例えば、樹脂)からなる第1透明基体170aと、その一主面(矢印Z2方向側)に形成された第1センサ部172a及び第1端子配線部174aとを有する。第1センサ部172aは、複数の金属細線16でそれぞれ形成された、2以上の第1導電パターン176aを有する。帯状の第1導電パターン176aは、矢印Y方向にそれぞれ延在し、且つ、矢印X方向に等間隔に配列されている。各第1導電パターン176aは、第1端子配線部174aを介して、FPC168に電気的に接続されている。各第1導電パターン176a間には、帯状の第1ダミーパターン178aがそれぞれ配置されている。
図51及び図52Bに示すように、下側パネル162は、高剛性の材質(例えば、ガラス)からなる第2透明基体170bと、その一主面(矢印Z1方向側)に形成された第2センサ部172b及び第2端子配線部174bと、第2センサ部172b上に所定間隔で配置された多数のドットスペーサ180とを有する。第2センサ部172bは、複数の金属細線16でそれぞれ形成された、2以上の第2導電パターン176bを有する。帯状の第2導電パターン176bは、矢印X方向にそれぞれ延在し、且つ、矢印Y方向に等間隔に配列されている。各第2導電パターン176bは、第2端子配線部174bを介して、FPC168に電気的に接続されている。各第2導電パターン176b間には、帯状の第2ダミーパターン178bがそれぞれ配置されている。
図51及び図53に示すように、上側パネル164及び下側パネル162を貼り合わせた状態において、各ドットスペーサ180を介して、第1センサ部172aは、第2センサ部172bと所定間隔だけ離間して配されている。そして、各第1導電パターン176aと各第2導電パターン176bがそれぞれ交差することで、略正方形の重複領域182が多数形成される。更に、各第1ダミーパターン178aと各第2ダミーパターン178bがそれぞれ交差する位置に、ドットスペーサ180がそれぞれ配置されている。すなわち、各重複領域182の四隅に、ドットスペーサ180が1つずつ配置された位置関係にある。
次いで、タッチパネル160の動作について説明する。入力面(第1透明基体170aの矢印Z1側主面)からの押圧を受けて、可撓性を有する第1透明基体170aが凹状に撓まされる。そうすると、押圧位置に最も近い4つのドットスペーサ180に囲まれた、1つの重複領域182に対応する部位で、第1導電パターン176aの一部が、第2導電パターン176bの一部と接触する。この状態下で、FPC168を介して電圧を印加することで、上側パネル164と下側パネル162との間に電位勾配が発生する。すなわち、FPC168を介して、上側パネル164から電圧を読み取ることで、矢印X方向(X軸)の入力位置が検出可能である。同様に、下側パネル162から電圧を読み取ることで、矢印Y方向(Y軸)の入力位置が検出可能である。
ここで、第1導電パターン176a(又は第2導電パターン176b)の幅w3は、解像度に応じて種々設定してもよく、例えば1〜5mm程度が好ましい。第1ダミーパターン178a(又は第2ダミーパターン178b)の幅w4は、第1導電パターン176a(又は第2導電パターン176b)との絶縁性及びタッチパネル160の感度の観点から、50〜200μmの範囲が好ましい。
図52A及び図52Bに示すシングルハッチング領域(第1導電パターン176a及び第2導電パターン176b)、並びにダブルハッチング領域(第1ダミーパターン178a及び第2ダミーパターン178b)の一部を拡大すると、図1に示すメッシュパターン20の構造が現れることとなる。すなわち、上側パネル164及び下側パネル162を重畳した状態下で、モアレ発生の抑制及びノイズ粒状感の低減を両立可能な配線形状を決定しておくことが好ましい。
[重畳する構造パターンの形状を考慮に入れたメッシュパターン]
導電シート230は、等方的なメッシュパターン20のみならず、異方的(非等方的)なメッシュパターン232を有していてもよい。
図54は、ブラックマトリクス34(図3参照)を重畳する条件下で形状が最適化された、メッシュパターン232を有する導電シート230の部分拡大平面図である。
図1及び図8から理解されるように、メッシュパターン232のメッシュ形状234(各開口部18)は、メッシュパターン20のメッシュ形状22と比べて、総じて横長の形状を有している。その根拠は以下のように推測される。
図3に示すように、赤色副画素32r、緑色副画素32g、青色副画素32bが矢印X方向に配設されることで、1つの画素32が1/3の領域にそれぞれ区画され、高空間周波数成分のノイズ粒状度が増加する。一方、矢印Y方向には、ブラックマトリクス34の配設周期に相当する空間周波数成分のみ存在し、それ以外の空間周波数成分がないため、この配設周期の視認性を低減するようにメッシュパターン232の模様(各メッシュ形状234)が決定される。すなわち、矢印Y方向に延在する各配線は、矢印X方向と比べて、その間隔がなるべく狭くなるように、且つ、ブラックマトリクス34の間に規則的に配置されるように決定される。
このように、ブラックマトリクス34を含む構造パターンの模様を考慮に入れたメッシュパターン232の最適化が可能である。つまり、実際の使用態様での観察でノイズ粒状感が低減され、観察対象物の視認性が大幅に向上する。導電シート230の実際の使用態様が既知である場合、特に効果的である。
[規則的なメッシュパターン]
導電シート240は、ランダムなメッシュパターン20のみならず、規則的なメッシュパターン242を有していてもよい。この場合であっても、ランダムの場合と同様に、視認性を向上させる第1効果(図16A〜図17B参照)、あるいは第2効果(図18A〜図19C参照)が得られる。
図55に示すように、第1導電部14a(又は第2導電部14b)は、矢印q方向に延び、且つ、矢印r方向にピッチPsで並ぶ複数の金属細線16qと、矢印r方向に延び、且つ、矢印q方向にピッチPsで並ぶ複数の金属細線16rとがそれぞれ交差して形成されたメッシュパターン242を有する。この場合、矢印q方向は基準方向(水平方向)に対して+30°以上+60°以下の角度で傾斜し、矢印r方向は基準方向に対して−30°以上−60°以下の角度で傾斜している。従って、メッシュパターン242の1つのメッシュ形状244、すなわち、1つの開口部18と、該1つの開口部18を囲む4つの金属細線16の組み合わせ形状は、頂角部が60°以上120°以下の菱形状となる。ここで、ピッチPsは、100μm以上400μm以下から選択可能である。
このように、同一のメッシュ形状244を規則的に配置したメッシュパターン242であっても、上記した実施形態と同様の作用効果が得られる。
[ハロゲン化銀写真感光材料を用いる製造方法]
次に、本実施形態に係る導電シート10において、特に好ましい態様であるハロゲン化銀写真感光材料を用いる製造方法を中心にして述べる。
本実施形態に係る導電シート10の製造方法は、感光材料と現像処理の形態によって、次の3通りの形態が含まれる。
(1) 物理現像核を含まない感光性ハロゲン化銀黒白感光材料を化学現像又は熱現像して金属銀部を該感光材料上に形成させる態様。
(2) 物理現像核をハロゲン化銀乳剤層中に含む感光性ハロゲン化銀黒白感光材料を溶解物理現像して金属銀部を該感光材料上に形成させる態様。
(3) 物理現像核を含まない感光性ハロゲン化銀黒白感光材料と、物理現像核を含む非感光性層を有する受像シートを重ね合わせて拡散転写現像して金属銀部を非感光性受像シート上に形成させる態様。
上記(1)の態様は、一体型黒白現像タイプであり、感光材料上に透光性導電性膜が形成される。得られる現像銀は化学現像銀又は熱現像銀であり、高比表面のフィラメントである点で後続するめっき又は物理現像過程で活性が高い。
上記(2)の態様は、露光部では、物理現像核近縁のハロゲン化銀粒子が溶解されて現像核上に沈積することによって感光材料上に光透過性導電性膜等の透光性導電性膜が形成される。これも一体型黒白現像タイプである。現像作用が、物理現像核上への析出であるので高活性であるが、現像銀は比表面の小さい球形である。
上記(3)の態様は、未露光部においてハロゲン化銀粒子が溶解されて拡散して受像シート上の現像核上に沈積することによって受像シート上に光透過性導電性膜等の透光性導電性膜が形成される。いわゆるセパレートタイプであって、受像シートを感光材料から剥離して用いる態様である。
いずれの態様もネガ型現像処理及び反転現像処理のいずれの現像を選択することもできる(拡散転写方式の場合は、感光材料としてオートポジ型感光材料を用いることによってネガ型現像処理が可能となる)。
ここでいう化学現像、熱現像、溶解物理現像、拡散転写現像は、当業界で通常用いられている用語どおりの意味であり、写真化学の一般教科書、例えば菊地真一著「写真化学」(共立出版社、1955年刊行)、C.E.K.Mees編「The Theory of Photographic Processes, 4th ed.」(Mcmillan社、1977年刊行)に解説されている。本件は液処理に係る発明であるが、その他の現像方式として熱現像方式を適用する技術も参考にすることができる。例えば、特開2004−184693号、同2004−334077号、同2005−010752号の各公報、特願2004−244080号、同2004−085655号の各明細書に記載された技術を適用することができる。
ここで、本実施形態に係る導電シート10の各層の構成について、以下に詳細に説明する。
[透明基体12]
透明基体12としては、プラスチックフイルム、プラスチック板、ガラス板等を挙げることができる。
上記プラスチックフイルム及びプラスチック板の原料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)を含むポリエステル類、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、トリアセチルセルロース(TAC)等を用いることができる。
透明基体12としては、融点が約290℃以下であるプラスチックフイルム、又はプラスチック板が好ましく、特に、光透過性や加工性等の観点から、PETが好ましい。
[銀塩乳剤層]
第1積層部28a及び第2積層部28bの金属細線16となる銀塩乳剤層は、銀塩とバインダの他、溶媒や染料等の添加剤を含有する。
<1.銀塩>
本実施形態に用いられる銀塩としては、ハロゲン化銀等の無機銀塩及び酢酸銀等の有機銀塩が挙げられる。本実施形態においては、光センサとしての特性に優れるハロゲン化銀を用いることが好ましい。
銀塩乳剤層の塗布銀量(銀塩の塗布量)は、銀に換算して1〜30g/mが好ましく、1〜25g/mがより好ましく、5〜20g/mが更に好ましい。この塗布銀量を上記範囲とすることで、導電シート10とした場合に所望の表面抵抗を得ることができる。
<2.バインダ>
本実施形態に用いられるバインダとしては、例えば、ゼラチン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、澱粉等の多糖類、セルロース及びその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアミン、キトサン、ポリリジン、ポリアクリル酸、ポリアルギン酸、ポリヒアルロン酸、カルボキシセルロース等が挙げられる。これらは、官能基のイオン性によって中性、陰イオン性、陽イオン性の性質を有する。
本実施形態の銀塩乳剤層中に含有されるバインダの含有量は、特に限定されず、分散性と密着性を発揮し得る範囲で適宜決定することができる。銀塩乳剤層中のバインダの含有量は、銀/バインダ体積比で1/4以上が好ましく、1/2以上がより好ましい。銀/バインダ体積比は、100/1以下が好ましく、50/1以下がより好ましい。また、銀/バインダ体積比は1/1〜4/1であることが更に好ましい。1/1〜3/1であることが最も好ましい。銀塩乳剤層中の銀/バインダ体積比をこの範囲にすることで、塗布銀量を調整した場合でも抵抗値のばらつきを抑制し、均一な表面抵抗を有する導電シート10を得ることができる。なお、銀/バインダ体積比は、原料のハロゲン化銀量/バインダ量(重量比)を銀量/バインダ量(重量比)に変換し、更に、銀量/バインダ量(重量比)を銀量/バインダ量(体積比)に変換することで求めることができる。
<3.溶媒>
銀塩乳剤層の形成に用いられる溶媒は、特に限定されるものではないが、例えば、水、有機溶媒(例えば、メタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ホルムアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、酢酸エチル等のエステル類、エーテル類等)、イオン性液体、及びこれらの混合溶媒を挙げることができる。
<4.その他の添加剤>
本実施形態に用いられる各種添加剤に関しては、特に制限は無く、公知のものを好ましく用いることができる。
[第1保護層26a、第2保護層26b]
第1保護層26a及び第2保護層26bとしては、透明基体12と同様に、プラスチックフイルム、プラスチック板、ガラス板等を挙げることができる。上記プラスチックフイルム及びプラスチック板の原料としては、例えば、PET、PEN、PMMA、PP、PS、TAC等を用いることができる。
第1保護層26a及び第2保護層26bの厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、5〜100μmが好ましく、8〜50μmがより好ましく、10〜30μmが特に好ましい。
次に、導電シート10の作製方法の各工程について説明する。
[露光]
本実施形態では、第1導電部14a及び第2導電部14bを印刷方式によって施す場合を含むが、印刷方式以外は、第1導電部14a及び第2導電部14bを露光と現像等によって形成する。すなわち、透明基体12上に設けられた銀塩含有層を有する感光材料又はフォトリソグラフィ用フォトポリマーを塗工した感光材料への露光を行う。露光は、電磁波を用いて行うことができる。電磁波としては、例えば、可視光線、紫外線等の光、X線等の放射線等が挙げられる。更に露光には波長分布を有する光源を利用してもよく、特定の波長の光源を用いてもよい。
[現像処理]
本実施形態では、乳剤層を露光した後、更に現像処理が行われる。現像処理は、銀塩写真フイルムや印画紙、印刷製版用フイルム、フォトマスク用エマルジョンマスク等に用いられる通常の現像処理の技術を用いることができる。
本発明における現像処理は、未露光部分の銀塩を除去して安定化させる目的で行われる定着処理を含むことができる。本発明における定着処理は、銀塩写真フイルムや印画紙、印刷製版用フイルム、フォトマスク用エマルジョンマスク等に用いられる定着処理の技術を用いることができる。
現像、定着処理を施した感光材料は、水洗処理や安定化処理を施されるのが好ましい。
現像処理後の露光部に含まれる金属銀部の質量は、露光前の露光部に含まれていた銀の質量に対して50質量%以上の含有率であることが好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。露光部に含まれる銀の質量が露光前の露光部に含まれていた銀の質量に対して50質量%以上であれば、高い導電性を得ることができるため好ましい。
以上の工程を経て、導電シート10は得られる。現像処理後の導電シート10に対しては、更にカレンダー処理を行ってもよく、カレンダー処理により所望の表面抵抗に調整することができる。得られた導電シート10の表面抵抗は0.1〜300オーム/sq.の範囲にあることが好ましい。
なお、表面抵抗は、導電シート10の用途によって異なる。例えば、タッチパネル用途の場合には、1〜70オーム/sq.であることが好ましく、5〜50オーム/sq.であることがより好ましく、5〜30オーム/sq.であることが更に好ましい。また、電磁波シールド用途の場合には、10オーム/sq.以下であることが好ましく、0.1〜3オーム/sq.であることがより好ましい。
[物理現像及びめっき処理]
本実施形態では、前記露光及び現像処理により形成された金属銀部の導電性を向上させる目的で、前記金属銀部に導電性金属粒子を担持させるための物理現像及び/又はめっき処理を行ってもよい。本発明では物理現像又はめっき処理のいずれか一方のみで導電性金属粒子を金属銀部に担持させてもよく、物理現像とめっき処理とを組み合わせて導電性金属粒子を金属銀部に担持させてもよい。なお、金属銀部に物理現像及び/又はめっき処理を施したものを含めて「導電性金属部」と称する。
本実施形態における「物理現像」とは、金属や金属化合物の核上に、銀イオン等の金属イオンを還元剤で還元して金属粒子を析出させることをいう。この物理現象は、インスタントB&Wフイルム、インスタントスライドフイルムや、印刷版製造等に利用されており、本発明ではその技術を用いることができる。また、物理現像は、露光後の現像処理と同時に行っても、現像処理後に別途行ってもよい。
本実施形態において、めっき処理は、無電解めっき(化学還元めっきや置換めっき)、電解めっき、又は無電解めっきと電解めっきの両方を用いることができる。本実施形態における無電解めっきは、公知の無電解めっき技術を用いることができ、例えば、プリント配線板等で用いられている無電解めっき技術を用いることができ、無電解めっきは無電解銅めっきであることが好ましい。
なお、本実施形態に係る導電シート10の製造方法では、めっき等の工程は必ずしも行う必要はない。本製造方法では銀塩乳剤層の塗布銀量、銀/バインダ体積比を調整することで所望の表面抵抗を得ることができるからである。
[酸化処理]
本実施形態では、現像処理後の金属銀部、並びに、物理現像及び/又はめっき処理によって形成された導電性金属部には、酸化処理を施すことが好ましい。酸化処理を行うことにより、例えば、光透過性部に金属が僅かに沈着していた場合に、該金属を除去し、光透過性部の透過性を略100%にすることができる。
[現像処理後の硬膜処理]
銀塩乳剤層に対して現像処理を行った後に、硬膜剤に浸漬して硬膜処理を行うことが好ましい。硬膜剤としては、例えば、グルタルアルデヒド、アジポアルデヒド、2,3−ジヒドロキシ−1,4−ジオキサン等のジアルデヒド類及びほう酸等の特開平2−141279号公報に記載のものを挙げることができる。
本実施形態に係る導電シート10には、反射防止層やハードコート層等の機能層を付与してもよい。
[カレンダー処理]
現像処理済みの金属銀部にカレンダー処理を施して平滑化するようにしてもよい。これによって金属銀部の導電性が顕著に増大する。カレンダー処理は、カレンダーロールにより行うことができる。カレンダーロールは通常一対のロールからなる。
カレンダー処理に用いられるロールとしては、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のプラスチックロール又は金属ロールが用いられる。特に、両面に乳剤層を有する場合は、金属ロール同士で処理することが好ましい。片面に乳剤層を有する場合は、シワ防止の点から金属ロールとプラスチックロールの組み合わせとすることもできる。線圧力の上限値は1960N/cm(200kgf/cm、面圧に換算すると699.4kgf/cm)以上、更に好ましくは2940N/cm(300kgf/cm、面圧に換算すると935.8kgf/cm)以上である。線圧力の上限値は、6880N/cm(700kgf/cm)以下である。
カレンダーロールで代表される平滑化処理の適用温度は10℃(温調なし)〜100℃が好ましく、より好ましい温度は、金属メッシュパターンや金属配線パターンの画線密度や形状、バインダ種によって異なるが、おおよそ10℃(温調なし)〜50℃の範囲にある。
[ラミネート処理]
第1センサ部60a等、第2センサ部60b等の保護のため、銀塩乳剤層上に保護層を形成してもよい。保護層と銀塩乳剤層との間に第1接着層24a(又は第2接着層24b)を設けることで、接着性の調整が自在となる。
第1接着層24a及び第2接着層24bの材料として、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。特に、接着可能な材料の種類が豊富であり、且つ、貼り合わせ速度も早いドライラミネート接着剤が好ましい。ドライラミネート接着剤として、具体的には、アミノ樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、クロロプレンゴム接着剤、ニトリルゴム接着剤、エポキシ接着剤、ウレタン接着剤、反応型アクリル接着剤等を用いることができる。その中でも、アクリル系低酸価接着剤である住友スリーエム社製のOCA(Optical Clear Adhesive;登録商標)を用いることが好ましい。
乾燥条件は、30〜150℃の温度環境下で、1〜30分間であることが好ましい。乾燥温度は、50〜120℃が特に好ましい。
また、上記した接着層に代替して、透明基体12及び保護層の少なくともいずれかを表面処理することにより、層間接着力を調整することができる。前記銀塩乳剤層との接着力を高めるため、例えば、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、高周波照射処理、グロー放電照射処理、活性プラズマ照射処理、レーザ光線照射処理等を施してもよい。
なお、本発明は、下記表1及び表2に記載の公開公報及び国際公開パンフレットの技術と適宜組み合わせて使用することができる。「特開」、「号公報」、「号パンフレット」等の表記は省略する。
Figure 0005681674
Figure 0005681674
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
この実施例では、実施例1〜7、比較例1〜3、並びに参考例1、2に係る導電シート10について、これらを組み込んだ表示装置40での、視認性(ノイズ粒状感)及び輝度変化率をそれぞれ評価した。
<実施例1〜7、比較例1〜3、参考例1、2>
(ハロゲン化銀感光材料)
水媒体中のAg150gに対してゼラチン10.0gを含む、球相当径平均0.1μmの沃臭塩化銀粒子(I=0.2モル%、Br=40モル%)を含有する乳剤を調製した。
また、この乳剤中にはKRhBr及びKIrClを濃度が10−7(モル/モル銀)になるように添加し、臭化銀粒子にRhイオンとIrイオンをドープした。この乳剤にNaPdClを添加し、更に塩化金酸とチオ硫酸ナトリウムを用いて金硫黄増感を行った後、ゼラチン硬膜剤と共に、銀の塗布量が10g/mとなるように透明基体(ここでは、屈折率n0=1.64であるポリエチレンテレフタレート(PET))上に塗布した。この際、Ag/ゼラチン体積比は2/1とした。
幅300mmのPET支持体に250mmの幅で20m分だけ塗布し、塗布幅の中央部240mmを残すように両端を30mmずつ切り落とし、ロール状のハロゲン化銀感光材料を得た。
(露光パターンの作成)
本実施形態で説明したSA法(図37等参照)を用いて、多角形状のメッシュ形状22を敷き詰めたメッシュパターン20(図1参照)を表す出力用画像データImgOutを作成した。
メッシュパターン20の設定条件は、全体透過率93%、透明基体12の厚さを20μm、金属細線16の幅を20μm、金属細線16の厚さを10μmとした。平面領域100のサイズを縦横とも5mm、画像解像度を3500dpi(dot per inch)とした。シード点SDの初期位置は、メルセンヌ・ツイスタを用いてランダムに決定すると共に、多角形状の各メッシュ形状22は、ボロノイ図に従って決定した。評価値EVPは、画像データImgの色値L、色値a、色値bに基づいて算出した。そして、図42の例に従って、出力用画像データImgOutを規則的に配置することで、繰り返し形状を有する露光パターンを形成した。
第1に、図36の設定画面460でラジオボタン462bを選択し、「マトリクスの有無」を「なし」に設定した上で、出力用画像データImgOutを作成した。その結果、図21Aに示すメッシュパターン20の模様を表す出力用画像データImgOutが得られた。
一方、ブラックマトリクス34の設定条件は、光学濃度を4.5D、画素32の縦サイズ、横サイズをともに200μm、縦格子線の幅、横格子線の幅をともに20μmとした。
第2に、図36の設定画面460でラジオボタン462aを選択し、「マトリクスの有無」を「あり」に設定した上で、出力用画像データImgOutを作成した。その結果、図54に示すメッシュパターン232の模様を表す出力用画像データImgOutが得られた。
次いで、図47A及び図47Bに示した通り、出力用画像データImgOutを切り出すことで、第1領域R1を除く領域からなる第1露光パターンと、第2領域R2からなる第2露光パターンとをそれぞれ作成した。
(露光)
A4判サイズ(210mm×297mm)の透明基体12の両面に向けてそれぞれ露光を行った。露光は上記した第1露光パターン(第1導電部14a側に対応)及び第2露光パターン(第2導電部14b側に対応)のフォトマスクを介して高圧水銀ランプを光源とした平行光を用いて露光した。なお、実施例1〜6、及び参考例1、2の導電シート10を作製するため、メッシュパターン20に対応する露光パターンをそれぞれ用いた。また、実施例7の導電シート10を作製するため、メッシュパターン232(図54参照)に対応する露光パターンを用いた。更に、比較例1〜3の導電シートを作製するため、パターンPT1〜PT3(図57A〜図57C参照)に対応する露光パターンをそれぞれ用いた。
(現像処理)
・現像液1L処方
ハイドロキノン 20 g
亜硫酸ナトリウム 50 g
炭酸カリウム 40 g
エチレンジアミン・四酢酸 2 g
臭化カリウム 3 g
ポリエチレングリコール2000 1 g
水酸化カリウム 4 g
pH 10.3に調整
・定着液1L処方
チオ硫酸アンモニウム液(75%) 300 ml
亜硫酸アンモニウム・1水塩 25 g
1,3−ジアミノプロパン・四酢酸 8 g
酢酸 5 g
アンモニア水(27%) 1 g
pH 6.2に調整
上記処理剤を用いて露光済み感材を、富士フイルム社製自動現像機 FG−710PTSを用いて処理条件:現像35℃ 30秒、定着34℃ 23秒、水洗 流水(5L/分)の20秒処理で行った。
(ラミネート処理)
現像済み感材の両面に、同一の材質からなる第1保護層26a及び第2保護層26bをそれぞれ貼り付けた。後述するように、導電シート10のサンプル毎に、屈折率n1がそれぞれ異なる保護膜を用いた。また、第1接着層24a及び第2接着層24b(図2参照)として、市販の粘着テープ(NSS50−1310;新タック化成社製、厚さ50μm)を用いた。そして、第1保護層26a及び第2保護層26bを貼り付けた後、気泡の発生を防止するため、0.5気圧、40℃の環境下で20分間加熱し、オートクレーブ処理を施した。
なお、評価の便宜のため、シートの一部を切り欠いた第1保護層26aを用いた。すなわち、第1保護層26aを形成した場合(屈折率n1)と、第1保護層26aを形成しない場合(屈折率1.00の空気層)との差異を一度に視認できるようにした。以下、第1保護層26aの切り欠き部に対応する表示箇所をA領域、残余の表示箇所をB領域という。
(実施例1)
屈折率n1=1.42であるポリクロロトリフルオロエチレン(PCTE)を第1保護層26aとして用い、実施例1に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.42/1.64)=0.86である。
(実施例2、比較例1〜3)
屈折率n1=1.50であるポリメチルメタクリレート(PMMA)を第1保護層26aとして用い、実施例2に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.50/1.64)=0.91である。
また、パターンPT1(図57A参照)に対応する比較例1、パターンPT2(図57B参照)に対応する比較例2、及びパターンPT3(図57C参照)に対応する比較例3についても、ポリメチルメタクリレートを被覆することで各サンプルを作成した。
(実施例3、実施例7)
屈折率n1=1.60であるポリスチレン(PS)を第1保護層26aとして用い、実施例3、7に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.60/1.64)=0.97である。
(実施例4)
屈折率n1=1.70であるポリチオウレタン(PTU)を第1保護層26aとして用い、実施例4に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.70/1.64)=1.03である。
(実施例5)
屈折率n1=1.78である高屈折率ガラスを第1保護層26aとして用い、実施例5に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.78/1.64)=1.08である。
(実施例6)
屈折率n1=1.90である超高屈折率ガラスを第1保護層26aとして用い、実施例6に係る導電シート10を作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.90/1.64)=1.15である。
(参考例1)
屈折率n1=1.34であるテトラフルオロエチレン(FEP)を第1保護層として用い、参考例1に係る導電シートを作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.34/1.64)=0.81である。
(参考例2)
屈折率n1=1.98である超高屈折率ガラスを第1保護層として用い、参考例2に係る導電シートを作製した。この場合、相対屈折率nr1は、nr1=(1.98/1.64)=1.20である。
[評価]
実施例1〜7、比較例1〜3及び参考例1、2に係る各サンプルを、表示ユニット30の表示画面上にそれぞれ貼り付けた。表示ユニット30として、市販のカラー液晶ディスプレイ(画面サイズ11.6型、1366×768ドット、画素ピッチは縦横とも約192μm)を用いた。
(表面抵抗測定)
表面抵抗率の均一性を評価するために、実施例2、比較例1〜3の各サンプルの表面抵抗率をダイアインスツルメンツ社製ロレスターGP(型番MCP−T610)直列4探針プローブ(ASP)にて任意の10箇所を測定し、これらの平均値を取った。
(ノイズ粒状感)
表示ユニット30を表示制御して白色(最高輝度)を表示させた状態下で、3名の研究員は、ノイズ粒状感(ざらつき感)の官能評価をそれぞれ実施した。今回の評価では、メッシュ形状22に起因する輝度のノイズ感と、副画素の構造に起因する色のノイズ感とを総合的に勘案し数値化した。なお、表示画面からの観察距離を300mmに、室内照度を300lxにそれぞれ設定し、1水準につき3つのサンプルを用いた。
今回の官能評価では、A領域(第1保護層26aを形成しない表示領域)での視認結果に対する対比観察を行った。具体的には、A領域に対して、B領域でのノイズ粒状感が顕著に改善した場合は5点、改善した場合は4点、変化がない場合は3点、悪化した場合は2点、顕著に悪化した場合は1点にそれぞれ設定した。そして、各研究員による得点の平均値を、ノイズ粒状感の評価値とした。
(輝度変化率)
表示ユニット30を表示制御して白色(最高輝度)を表示させた状態下で、表示画面上の輝度を測定した。輝度計は、LS−100(コニカミノルタ社製)を用いた。なお、表示画面からの計測距離を300mmに、測定角を2°に、室内照度を1lx以下にそれぞれ設定した。
A領域での輝度をLa[cd/m]、B領域での輝度をLb[cd/m]とするとき、輝度変化率(単位:%)を100×(Lb−La)/Laとして算出した。なお、面内の均一性を考慮し、B領域内の測定位置を、A領域の境界近傍に設定した。
[結果]
(表面抵抗測定)
実施例2、比較例1〜3ともに、表面抵抗率も透明電極として十分に実用化できるレベルであり、透光性も良好であった。特に、表面抵抗率のばらつきが最も小さかったのは、実施例2(本発明に係る導電シート10)であった。
(ノイズ粒状感)
表3は、実施例1〜6、参考例1、2における官能評価の結果、より詳細には小数点第2位で四捨五入した評価値を示す。
Figure 0005681674
[1]形状が異なるパターン同士の視認性に関し、実施例2、比較例3、比較例1、及び比較例2のサンプルの順番で高い評価結果が得られた。この順番は、図23に示すパワースペクトルのピークがなす面積が小さい順番に一致している。特に、実施例2(本発明に係る導電シート10)でのノイズ粒状感が一層目立たないことを確認した。
[2]等方性が異なるパターン同士の視認性に関し、実施例3、7ともに、ノイズ感は顕在化せず、透明電極として十分に実用化できるレベルであり、透光性も良好であった。特に、実施例7は、実施例3よりもノイズ感が一層目立たないことを確認した。
更に、液晶パネルの代わりに透明板を用いて、バックライト越しに光を観察して、同様の目視評価を行ったところ、実施例3は、実施例7よりもノイズ感が一層目立たないことを確認した。すなわち、メッシュパターン20、232の模様は、導電シート10の視認態様、具体的には、赤色副画素32r等のカラーフィルタやブラックマトリクス34の有無に応じて最適化されたことが実証された。
[3]図56及び表3に示すように、実施例1〜6、参考例1、2のいずれも評価値が3を超えており、空気層を無くすることで、ノイズ粒状感の低減効果が得られた。その中でも、実施例1〜6に関して評価値がいずれも4を超えており、参考例1、2と比べて顕著な効果がみられた。
なお、図56には、評価値の変化の程度が大きい両端側3点ずつのプロットを直線で近似した結果を併せて表記している。これらの近似曲線によれば、相対屈折率nr1が、概ね0.85≦nr1≦1.17の関係を満たすとき評価値が4.0以上となるため好適である。そして、評価値が4.2以上である場合、すなわち相対屈折率nr1が0.86≦nr1≦1.15の関係を満たすとき、ノイズ粒状感を抑制可能である結論を得た。
(輝度の変化率)
表4に示すように、実施例1〜6、参考例1、2のいずれも輝度変化率が正値であり、空気層(エアギャップ)を無くすることで、表示画面上の輝度が向上した。
Figure 0005681674
その中でも、実施例2〜5に関して輝度変化率がいずれも20%を超えており、実施例1、6等と比較して、目視で識別可能な程度の差異がみられた。すなわち、相対屈折率nr1が、0.91≦nr1≦1.08の関係を満たす場合、更には表示輝度を向上可能である結果を得た。
[補足説明]
上記した実施例の他、導電シート10の作製条件を種々変更して同様の評価を行った結果、以下の知見が得られた。
(1)透明基体12の材料はPETに限られず、上記した相対屈折率nr1、nr2の関係を満たす範囲においては、材料を問わず同様の実験結果が得られた。また、第2保護層26bが第1保護層26aと異なる材料であっても、前記関係を満たす範囲においては同様であった。
(2)相対屈折率nr1、nr2のいずれか一方を0.86以上1.15以下にすることで、ノイズ粒状感を低減する効果が得られた。そして、相対屈折率nr1、nr2の両方を0.86以上1.15以下にすることで、顕著な低減効果が得られた。
(3)相対屈折率nr1、nr2のいずれか一方を0.91以上1.08以下にすることで、表示画面を介して外部に放射される光量、すなわち表示輝度が向上する効果が得られた。そして、相対屈折率nr1、nr2の両方を0.91以上1.08以下にすることで、顕著な向上効果が得られた。
(4)表裏を反転した状態で導電シート10を配置しても、上記と略同様の評価結果が得られた。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
パターン材はブラックマトリクス34に限られず、種々の用途に応じた種々の構造パターンの形状に対して本発明が適用できることはいうまでもない。
10(A〜F)、230、240…導電シート
12…透明基体
12a、170a…第1透明基体 12b、170b…第2透明基体
14a…第1導電部 14b…第2導電部
16…金属細線 18…開口部
20、232、242…メッシュパターン 22、234、244…メッシュ形状
26a…第1保護層 26b…第2保護層
28a…第1積層部 28b…第2積層部
30…表示ユニット 32…画素
40…表示装置 44、160…タッチパネル
70a、176a、202a…第1導電パターン
70b、176b、202b…第2導電パターン
72a…第1感知部 72b…第2感知部
74a…第1接続部 74b…第2接続部
75a…第1隙間部 75b…第2隙間部
76a、204…第1ダミーパターン 76b、210…第2ダミーパターン
82…ポリゴン 310…製造装置

Claims (16)

  1. 基体と、
    前記基体の一方の主面に形成され、複数の金属細線からなる第1導電部と、
    前記基体の他方の主面に形成され、複数の金属細線からなる第2導電部と
    を有し、
    前記第1導電部は、
    それぞれ第1方向に延在し、且つ、前記第1方向と直交する第2方向に配列された複数の第1導電パターンと、
    隣接する前記第1導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第1導電パターンと電気的に絶縁された複数の第1ダミーパターンと
    を有し、
    前記第1ダミーパターンの配線密度は、前記第1導電パターンの配線密度に等しく、
    前記第1導電部及び前記第2導電部を組み合わせることで、平面視で、異なるメッシュ形状をランダムに配列したメッシュパターンが形成され、
    前記メッシュパターンは、次のデータ作成工程を実行して得た出力用画像データに基づいて形成されることを特徴とする導電シート。
    データ作成工程:
    所定の二次元画像領域の中から複数の位置を選択する選択ステップと、
    選択された前記複数の位置に基づいてメッシュパターンの模様を表す画像データを作成する作成ステップと、
    作成された前記画像データに基づいて、前記メッシュパターンのノイズ特性について定量化した評価値を算出する算出ステップと、
    算出された前記評価値及び所定の評価条件に基づいて1つの前記画像データを前記出力用画像データとして決定する決定ステップと、を備える。
  2. 第1基体と、
    前記第1基体の一主面に形成され、複数の金属細線からなる第1導電部と、
    第2基体と、
    前記第2基体の一主面に形成され、複数の金属細線からなる第2導電部と
    を有し、
    前記第1導電部は、
    それぞれ第1方向に延在し、且つ、前記第1方向と直交する第2方向に配列された複数の第1導電パターンと、
    隣接する前記第1導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第1導電パターンと電気的に絶縁された複数の第1ダミーパターンと
    を有し、
    前記第1ダミーパターンの配線密度は、前記第1導電パターンの配線密度に等しく、
    前記第1導電部及び前記第2導電部を組み合わせることで、平面視で、異なるメッシュ形状をランダムに配列したメッシュパターンが形成され、
    前記メッシュパターンは、次のデータ作成工程を実行して得た出力用画像データに基づいて形成されることを特徴とする導電シート。
    データ作成工程:
    所定の二次元画像領域の中から複数の位置を選択する選択ステップと、
    選択された前記複数の位置に基づいてメッシュパターンの模様を表す画像データを作成する作成ステップと、
    作成された前記画像データに基づいて、前記メッシュパターンのノイズ特性について定量化した評価値を算出する算出ステップと、
    算出された前記評価値及び所定の評価条件に基づいて1つの前記画像データを前記出力用画像データとして決定する決定ステップと、を備える。
  3. 請求項1又は2記載の導電シートにおいて、
    前記データ作成工程では、前記メッシュパターンの模様と異なる模様を有する構造パターンを、前記メッシュパターンに重畳させて得られる重畳画像データに基づいて前記評価値を算出し、該評価値に基づいて前記出力用画像データを決定することを特徴とする導電シート。
  4. 請求項のいずれか1項に記載の導電シートにおいて、
    各前記メッシュ形状は、多角形状であることを特徴とする導電シート。
  5. 請求項記載の導電シートにおいて、
    前記メッシュ形状における頂点数のヒストグラムに関し、最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合が40〜70%であることを特徴とする導電シート。
  6. 請求項記載の導電シートにおいて、
    最も存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合と、2番目に存在頻度が高い頂点数を有する多角形の割合との和が70〜90%であることを特徴とする導電シート。
  7. 請求項又はに記載の導電シートにおいて、
    前記メッシュ形状のヒストグラムは、1つのピークを有する山型であることを特徴とする導電シート。
  8. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電シートにおいて、
    前記第1導電パターンは、2以上の第1感知部が前記第1方向に直列に接続されて構成され、
    各前記第1ダミーパターンにおける光反射率は、各前記第1感知部における光反射率に略等しい
    ことを特徴とする導電シート。
  9. 請求項記載の導電シートにおいて、
    各前記第1導電パターンと各前記第1ダミーパターンとの離間距離は、位置によらず一定であることを特徴とする導電シート。
  10. 請求項又はに記載の導電シートにおいて、
    各前記第1ダミーパターンの輪郭は、各前記第1感知部の輪郭の形状と同一の又は相似する形状を有することを特徴とする導電シート。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の導電シートにおいて、
    前記第2導電部は、それぞれ前記第2方向に延在し、且つ、前記第1方向に配列された複数の第2導電パターンと、
    隣接する前記第2導電パターン同士の隙間部に配置され、各前記第2導電パターンと電気的に絶縁された複数の第2ダミーパターンと
    を有し、
    前記第2ダミーパターンの配線密度は、前記第2導電パターンの配線密度に等しい
    ことを特徴とする導電シート。
  12. 請求項11記載の導電シートにおいて、
    前記第2導電パターンは、2以上の第2感知部が前記第2方向に直列に接続されて構成され、
    各前記第2ダミーパターンにおける光反射率は、各前記第2感知部における光反射率に略等しい
    ことを特徴とする導電シート。
  13. 請求項12記載の導電シートにおいて、
    各前記第2導電パターンと各前記第2ダミーパターンとの離間距離は、位置によらず一定であることを特徴とする導電シート。
  14. 請求項12又は13に記載の導電シートにおいて、
    各前記第2ダミーパターンの輪郭は、各前記第2感知部の輪郭の形状と同一の又は相似する形状を有することを特徴とする導電シート。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の導電シートと、
    前記導電シートの一方の主面側からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部と
    を備えることを特徴とするタッチパネル。
  16. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の導電シートと、
    前記導電シートの一方の主面側からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部と、
    表示信号に基づいて表示画面上に画像を表示する表示部と
    を有し、
    前記導電シートは、他方の主面側を前記表示部に対向させて、前記表示画面上に配置されている
    ことを特徴とする表示装置。
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