JP6145510B2 - 導電性フィルム、それを備えるタッチパネル及び表示装置、並びに導電性フィルムの評価方法 - Google Patents
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Description
タッチパネルでは、その表面が物体(例えば、指)から押圧された際に、導電性フィルム(センサ)によってその押圧位置を検出する。この導電性フィルム(センサ)には、互いに直交する方向に延在する第1の導電部(電極)及び第2の導電部(電極)が含まれる。
これらの第1の導電部と第2の導電部の間には、通常絶縁性の透明基体が介在している。
これらの第1の導電部及び第2の導電部は、金属細線(線材)を交差させることで形成されたメッシュからなる。交差した金属細線によって囲繞される開口部(空間)は、セルとも呼称され、このセルは、一般的には、多角形状や不定形状を成す。
一方、セルの形状が、不定形状を成す場合や、種々の形状からなる場合には、セル形状に規則性(統一性)がなく、メッシュは、通常、同一形状のセルを繰り返すことができないので、不規則な配線パターン、即ち、ランダムパターンとなる。このようなランダムパターンでは、ノイズ粒状感(ざらつき感)が視認され易くなり、また、定型パターンに比して透過率が小さいことが知られている。
なお、特許文献1では、上述の相対距離が所定の空間周波数を超えていない場合には、配線パターンデータの回転角度、ピッチ、パターン幅のいずれか1つ以上を変化させて、新たな配線パターンデータを生成することを、上述の相対距離が所定の空間周波数を超えるまで繰り返すことも開示している。
こうして、特許文献1では、画素配列パターン及び配線パターン、例えば、所定画素が規則的に繰り返されるBMパターン及び規則的な配線パターン(その図2及び図6参照)のスペクトルピーク間の相対距離(モアレの周波数)を所定の空間周波数より高周波にすることにより、モアレの発生を抑止でき、表面抵抗率の増大や透明性の劣化をも回避することができる電磁波シールドパターンを自動的に選定できるようにしている。
こうして、特許文献2では、ランダムパターンに起因するノイズ粒状感を低減可能であり、観察対象物の視認性を大幅に向上できるとともに、断裁後にも安定した通電性能を有する透明導電膜を提供できるとしている。
特許文献3では、規則的なメッシュパターン(図2、図11、および図25等参照)や、ランダムな形状のセルを含むランダムパターン(図23参照)等の導電性微小パターン要素の幅を1〜10μmに低減することによって、導電性微小パターン要素をより見え難くすると共に、導電性微小パターン要素の可視性を不明瞭化又は低減する構造を設けることによって導電性微小パターン要素を見え難くしている。特許文献3では、このような構造の1つとして導電性微小パターンにおける擬似ランダムな変動も開示している。
また、特許文献3では、導電性微小パターンが規則的なメッシュパターンである場合には、導電性微小パターン要素を配置する透明基材と異なる透明基材に上記構造を設けて、導電性微小パターン要素の可視性を不明瞭化又は低減するに過ぎないし、導電性微小パターン要素に擬似ランダムな変動を持たせることにより、導電性微小パターン要素の可視性の不明瞭化又は低減を図っているが、擬似ランダムな変動とモアレの抑制との対応が十分に開示されておらず、導電性微小パターン要素に擬似ランダムな変動の持たせ方によっては、モアレの視認性を十分に向上させることにはつながらないという問題があった。
また、仮に、ディスプレイBMパターンとメッシュパターンの干渉によるモアレは、位置あわせ(ディスプレイBMパターンとメッシュパターンの空間周波数特性を完全に一致させる)ことを行わない限り、原理的に発生してしまうという問題があった。
また、タッチセンサ(ディスプレイ+タッチパネル)の観察距離が予め設定された観察距離では、モアレの視認性が十分に向上された状態であっても、観察距離が変化すると、モアレが視認されてしまうケースがあるという問題もあった。
また、本発明は、特に、配線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、観察距離によらず、表示装置の表示ユニットのブラックマトリックスに導電性フィルムを重畳して視認する際に大きな画質障害となるモアレの発生を抑止しながらも、更には原理的に避けることのできないモアレであってもその視認性を改善でき、ノイズ粒状感を視認し難くし、しかも、十分な透過率を示すことができ、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、それを備えるタッチパネル及び表示装置、並びに導電性フィルムの評価方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、特に、両主面にそれぞれ配置される第1及び第2の導電部(電極)を持つ導電性フィルムの導電部を設計する際に、第1及び第2の導電部に配置される配線パターンを、規則性のバラツキの異なるメッシュパターンからなる混合メッシュパターンとすることにより、配線パターンの設計を容易にすることができる導電性フィルム、それを備えるタッチパネル及び表示装置、並びに導電性フィルムの評価方法を提供することを目的とする。
しかしながら、上記目的を達成する更なる技術の達成のために、本発明者は、更に鋭意研究を重ねた結果、規則的なメッシュパターンとディスプレイのBMパターンとの干渉によるモアレを、人間の視覚感度からずれるように発生させることにより、モアレ視認性に優れたメッシュパターンを設計することが可能であるが、しかし、ディスプレイのBMパターンとメッシュパターンとの干渉によるモアレは、位置あわせ(ディスプレイのBMパターンとメッシュパターンの空間周波数特性を完全に一致させること)を行わない限り、原理的に発生してしまうことを知見した。
その結果、本発明者は、これらの知見に基づいて、この技術の課題は、単に、規則的なメッシュパターンとディスプレイのBMパターンとの干渉によるモアレを、人間の視覚感度からずれるように高周波側で発生させることではなく、導電性フィルムの両面に、それぞれ、メッシュパターンのメッシュの開口部(セル)の規則性のバラツキの異なる規則性のより高いメッシュパターンと規則性のより低いメッシュパターンを、例えば、規則的な配線パターンと不規則な配線パターンを混合して用いることにより、後者の視認性の低いノイズ(ノイズ粒状性)成分によるマスク効果で、前者によって発生するモアレ、特に原理的に避けることのできない場合であってもモアレの視認性を改善することができることを知見し、本発明に至ったものである。
また、上記目的を達成するために、本発明の第2の態様に係るタッチパネルは、上記第1の態様に係る導電性フィルムを含むことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の第3の態様に係る表示装置は、表示ユニットと、この表示ユニットの上に設置される、上記第1の態様に係る導電性フィルムとを備えることを特徴とする。
また、定量値を常用対数値でEとする時、所定範囲は、E<−2.20425であることが好ましい。
また、第1のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0以上であり、第2のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0未満であることが好ましい。
また、第1のパターンは、規則的パターンであり、第2のパターンは、不規則パターンであることが好ましい。
また、第1の配線パターンを有する第1の導電部は、透明基体の上面に形成され、第2の配線パターンを有する第2の導電部は、透明基体の下面に形成され、第1の配線パターンは、第1のパターンからなり、第2の配線パターンは、第2のパターンからなり、第2の配線パターンの幅は、第1の配線パターンの幅より大きいことが好ましい。
また、モアレの周波数は、合成配線パターンのピーク周波数と画素配列パターンのピーク周波数との差分で与えられ、モアレの強度は、合成配線パターンのピーク強度と画素配列パターンのピーク強度との積で与えられることが好ましい。
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。
また、第2のパターンを形成する金属細線の線幅は、1〜5μmであることが好ましい。
また、第2のパターンを形成する開口部同士の平均ピッチは、100〜500μmの範囲内であることが好ましい。
また、第1のパターンを形成する金属細線の線幅は、1〜5μmであることが好ましい。
また、第1のパターンを形成する開口部は、菱形をなすことが好ましい。
また、第1のパターンを形成する金属細線、及び第2のパターンを形成する金属細線は、銀からなることが好ましい。
また、本発明によれば、特に、配線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、観察距離によらず、表示装置の表示ユニットのブラックマトリックスに導電性フィルムを重畳して視認する際に大きな画質障害となるモアレの発生を抑止しながらも、更には原理的に避けることのできないモアレであってもその視認性を改善でき、ノイズ粒状感を視認し難くし、しかも、十分な透過率を示すことができ、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、特に、絶縁性透明基体を介して互いに対向する第1及び第2の導電部(電極)の中の一方を形成する開口部(セル)をランダムパターンとするとともに、残余の一方を形成するセルを定型パターンとすることにより、ランダムパターンをなす電極を有することに基づいてモアレの発生を抑制し得、かつ、定型パターンをなす電極を有することに基づいてノイズ粒状感を視認し難く、かつ十分な透過率を示すようにすることができる。
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が、本発明は、これに限定されず、透明基体の両面に配置される規則性のバラツキの異なる配線パターンを持つ導電部を有するものであり、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)やプラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)や有機ELディスプレイ(OELD:Organic ElectroLuminescence Display)や無機ELディスプレイ等の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れば、どのようなものでも良く、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。
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12の一方の面(図1中上側の面)に形成され、複数の金属製の細線(以下、金属細線という)14からなる第1導電部(電極)16aと、第1導電部16aの略全面に、金属細線14を被覆するように、第1接着層18aを介して接着された第1保護層20aと、透明基体12の他方の面(図1中下側の面)に形成され、複数の金属製の細線14からなる第2導電部(電極)16bと、第2導電部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導電部16a及び第2導電部16bを総称する際には単に導電部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、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。
第1導電部16aは、図2に示すように、金属細線14と、隣接する金属細線14間の開口部(セル)22aとによるメッシュ形状の配線パターン24aとを有する導電層28a(図1参照)からなり、配線パターン24aは、同一形状の菱形の開口部22aが複数個規則的に繰り返される規則的な配線パターン、いわゆる定型パターンである。
一方、第2導電部16bは、金属細線14と、隣接する金属細線14間の開口部22bとによるメッシュ形状の配線パターン24bとを有する導電層28b(図1参照)からなり、配線パターン24bは、図3に示すように、平面視で互いに形状が異なる開口部22bが複数個繋がった不規則な配線パターン、いわゆるランダムパターンである。
ここで、規則性のより高いメッシュパターン(以下、高規則性パターンという)は、その透過率画像データの2次元フーリエ空間において、特定のピークを持ち易いので、バラツキが大きくなり、高規則性パターンとしては、2次元フーリエ空間におけるスペクトル(2次元フーリエ変換して得られたスペクトル)の標準偏差が、−5.0以上であるのが好ましく、規則性のより低いメッシュパターン(以下、低規則性パターンという)は、その透過率画像データの2次元フーリエ空間において、特定のピークを持ち難いので、バラツキは小さくなり、低規則性パターンとしては、2次元フーリエ空間におけるスペクトル(2次元フーリエ変換して得られたスペクトル)の標準偏差が、−5.0未満であるのが好ましい。
また、配線パターン24には、開口部22を構成する金属細線14の辺(メッシュ配線21)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。
また、配線パターン24bとして用いられる低規則性パターンとしては、開口部22bの形状が異なる形状であり、異なる形状の開口部22の配列によってランダム化された配線パターンであるのがより好ましく、図3に示す異なる多角形状の開口部22bが配列されたランダムパターンに加え、例えば、図5(A)及び(B)に示す配線パターン24bのように、異なる形状の開口部22がランダムに配列されたランダムパターン等を挙げることができる。このようなランダムパターンとしては、例えば、アドべ(Adobe)社製フォトショップ(Photoshop)(登録商標)のステンドグラス機能を用いて作成したランダムパターン等も用いることができる。
また、第1導電部16a及び第2導電部16bには、それぞれ少なくとも1層の配線パターン24a及び24bが配置されていれば良く、その他の配線パターンの層を含んでいても良い。即ち、第1導電部16a及び第2導電部16bには、それぞれ少なくとも1層の配線パターン24a及び24bが配置されていればよい。
ここで、接着層18(第1接着層18a及び第2接着層18b)の材料としては、ウェットラミネート接着剤、ドライラミネート接着剤、又はホットメルト接着剤等が挙げられるが、第1接着層18aの材質と第2接着層18bの材質とは、同一であってもよいし、異なってもよい。
また、保護層20(第1保護層20a及び第2保護層20b)は、透明基体12と同様に、樹脂、ガラス、シリコンを含む透光性が高い材料からなるが、第1保護層20aの材質と第2保護層20bの材質とは、同一であってもよいし、異なってもよい。
ここで、本明細書における屈折率は、波長589.3nm(ナトリウムのD線)の光における屈折率を意味し、例えば樹脂では、国際標準規格であるISO 14782:1999(JIS K 7105に対応)で定義される。また、第1保護層20aに対する透明基体12の相対屈折率nr1は、nr1=(n1/n0)で定義され、第2保護層20bに対する透明基体12の相対屈折率nr2は、nr2=(n2/n0)で定義される。
ここで、相対屈折率nr1及び相対屈折率nr2は、0.86以上1.15以下の範囲にあればよく、より好ましくは、0.91以上1.08以下である。
なお、相対屈折率nr1及び相対屈折率nr2の範囲をこの範囲に限定して、透明基体12と保護層20(20a、20b)との部材間の光の透過率を制御することにより、モアレの視認性をより向上させ、改善することができる。
なお、所定のBMパターンに対する合成配線パターンのモアレ視認性の最適化については、後述する。
本発明の導電性フィルムは、基本的に以上のように構成される。
図6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おり、3つの副画素32r、32g及び32bは、同一、もしくは同様の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ックス(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。
また、画素ピッチ(水平及び垂直画素ピッチPh、Pv)も、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上げることができる。
なお、図6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よい。
図7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6参照)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導電部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10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、図7に示す構成の表示装置40の、メタルメッシュによる導電性フィルム10を用いるタッチパネル44において、最終的に観察者の目に届く光は、BM34からの放射光と、導電性フィルム10の透過率との積算で表される。従って、周波数空間(フーリエ空間)上では、畳み込み積分を行っていることと等価である。このため、この本発明法では、モアレ及びノイズのスペクトル(周波数/強度)の抽出のために一般的にFFTが利用されるが、利用方法によっては、対象物のスペクトル(周波数/強度)が大きく変化するため、以下の手順を規定している。
他方、導電性フィルム10のバラツキの異なる2種の配線パターンの内の規則性のより低い配線パターン24bは、例えば、図3及び図11(C)に示すように、異なる形状の開口部22bの配列からなるランダムパターンとすることができるが、上述したように、配線パターン24bの開口部22bの形状は、どのようなものであっても良く、例えば、図5(A)及び(B)に示すようなランダム形状であっても良いのはもちろんである。
このようなBMパターン38の透過率画像データが作成される。
図11(B)に示す規則的なメッシュパターンは菱形パターンであり、ピッチ(p:図2参照)は、斜辺(p:図2参照)を示し、例えば、252μmであり、対角(θ:図2参照)は、例えば、50°[deg]である。
図11(C)に示す不規則なメッシュパターンはランダムパターンであり、このようなランダムパターンは、例えば、アドべ(Adobe)社製フォトショップ(Photoshop)(登録商標)のステンドグラス機能を用いて作成したものである。
その後、こうして得られた図12(A)に示す2者の合成配線パターンの各透過率を掛けた画像データとBMパターン38の透過率画像データとが積算され、図12(B)に示す3者の合成パターンの各透過率を掛けた画像データが求められる。こうして求められた図12(B)に示す合成パターンの各透過率を掛けた画像データは、ノイズを含むモアレの空間周波数を含むことになる。
また、こうして得られるBMパターン38の透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトルのスペクトルピークを、図13(B)に模式的に示す。
ここでは、BMパターン38及び合成配線パターンの配線パターン24aの各スペクトルピークのスペクトル周波数及びスペクトル強度は、以下のようにして算出して取得する。
なお、合成配線パターンの不規則な配線パターン24bの各スペクトルは、特定のピークを持ちにくいので、図13(A)に示すように、uv平面上に原点を中心とする所定範囲(所定半径の円)内に強度の小さいノイズ成分として分布する。
換言すれば、得られる合成パターンの各透過率を掛けた画像データの2DFFTによって得られる2次元フーリエ空間における複数のスペクトルには、モアレのスペクトル、合成配線パターンの2DFFTスペクトル、及びBMパターン38の2DFFTスペクトルが含まれることになる。したがって、合成パターンの2DFFTスペクトルには、ノイズを含むモアレの複数のスペクトルも含まれている。
こうして得られた合成パターンの2DFFTスペクトルの合計値には、上述したように、モアレのスペクトル、合成配線パターンの2DFFTスペクトル、及びBMパターン38の2DFFTスペクトルが含まれる。
こうして抽出されたノイズを含むモアレ(モアレ/ノイズ)のスペクトルのみの合計値を求める。
こうして得られたモアレ/ノイズのスペクトルのみの合計値の常用対数値を求め、モアレ/ノイズ抽出定量値(常用対数)を得る。
なお、合成パターンの2DFFTスペクトルの合計値から、モアレ/ノイズのスペクトルのみの合計値を求める具体的な方法については、後述する。
なお、合成配線パターン(配線パターン24a)及びBMパターン38の両者の2次元フーリエスペクトルのスペクトルピークは、図13(A)及び(B)にそれぞれ示すように、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。
まず、BMパターン38の2DFFTスペクトルのピークの除去は、以下のようにして行うことができる。
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空間周波数(基本周波数)はその解像度に対して決まる。このため、この最高の空間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。
以上から、合成パターンの2DFFTスペクトルの合計値から、BMパターン38の2DFFTスペクトルのピークを除去したモアレを含むスペクトルの合計値(BMパターンピーク除去合計値)を求めることができる。
なお、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BMパターン38の画素ピッチを、例えば、p(μm)とする時、1000/(2p)とすることができる。こうして、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の対象とするモアレは、モアレの周波数が、ディスプレイ解像度に応じて規定されるモアレの最高周波数1000/(2p)以下の周波数を持つモアレとすることができる。
合成パターンの2DFFTスペクトルの中に含まれる合成配線パターン(配線パターン24a)のスペクトルのピークは、図13(A)に示す合成配線パターンのスペクトルと、図13(B)中の(a)で示されるBMパターン38のスペクトルの中心値(uv座標の原点の値(平均値))の畳み込み積分(コンボリューション)で表される。このため、合成配線パターンのスペクトルピークのスペクトル強度は、各々の合成配線パターンのスペクトルピークと、図13(B)中の(a)で示されるBMパターン38のスペクトルの中心値との積算合計値となる。なお、この合成配線パターンの積算合計値は、合成配線パターンの2DFFTスペクトルの内の、BMパターンの基本周波数以下の積算合計値となる。
したがって、この積算合計値を、図12に示す合成パターンの各透過率を掛けた画像データの2DFFTスペクトルの合計値から除算すれば良い。
したがって、上記のBMパターンピーク除去合計値から、この積算合計値を除算すれば、モアレ/ノイズのスペクトルのみの合計値を求めることができる。
なお、合成パターンの2DFFTスペクトルの合計値からの、上述したBMパターン38の2DFFTスペクトルのピークの除去及び合成配線パターン(配線パターン24a)の2DFFTスペクトルのピークの除去は、いずれを先に行っても良い。
こうして求められたモアレ/ノイズのスペクトルのみの合計値の常用対数値を求め、モアレ/ノイズ抽出定量値(常用対数)を得ることができる。
図10に示すように、ステップS16において、ステップS14で得られたモアレ/ノイズ抽出定量値(常用対数)(モアレの定量値)が、所定範囲内にあれば、当該合成配線パターン、即ち配線パターン24a及び24bの組み合わせは、本発明の導電性フィルム10の最適化された配線パターン24a及び24bの組み合わせであると評価し、最適化された配線パターン24a及び24bの組み合わせとして設定し、本発明の導電性フィルム10であるとして評価する。
なお、モアレの定量値を、所定範囲内に限定する理由は、所定範囲から外れると、2種のバラツキの異なる配線パターンの内の一方のより規則性の高いメッシュパターンとBMパターンのとの干渉によって生じたモアレが、他方のより規則性の低いメッシュパターンによるノイズによるマスク効果によっても視認され、視認されたモアレが目視するユーザにとって気になるものとなったり、より規則性の低いメッシュパターンによるノイズが目立つようになり、目視するユーザにとって気になるものとなるからである。モアレの定量値が、所定範囲内では、観察距離が変わったりして、モアレが生じたとしても、ノイズによるマスク効果によりあまり気にならないからである。
なお、詳しくは後述するが、配線パターン24a及び24bの多数の組み合わせについて、シミュレーションサンプル及び実サンプルでモアレの評価指標を求め、3名の研究員が配線パターン24a及び24bとBMパターン38との干渉によるモアレを目視による官能評価を行ったところ、モアレの定量値Eが、常用対数で、E<−2.150であれば、規則性の高い配線パターン(24a)とBMパターン(38)のとの干渉によって生じたモアレが規則性の低い配線パターン(24b)によるノイズによってマスクされ、視認され難くなり、殆ど気にならないレベル以上であり、常用対数で、E<−2.20425であれば、ノイズによるマスク効果もあり、全く気にならないレベルであるからである。
したがって、本発明では、モアレの定量値Eを、常用対数で、好ましくは、E<−2.150に、より好ましくは、E<−2.20425に特定している。
図17は、本発明の第2の実施形態に係る導電性フィルムを具備する本発明のタッチパネル200の要部分解斜視図である。このタッチパネル200は、センサ本体202と、図示しない制御回路(IC回路等)とを有する。
センサ本体202(積層導電性フィルム112及び保護層206)は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置208における表示パネル210上に配置される。センサ本体202は、上面から視認したときに、表示パネル210の表示画面210aに対応した領域に配されたタッチ位置のセンサ部212と、表示パネル210の外周部分に対応する領域に配された端子配線部214(いわゆる額縁)とを有する。
第1シート体110Aは、絶縁層である第1透明基体114Aの一主面上に形成された第1の導電部(第1電極)116Aとしての第1導電パターン118Aを有する。第2シート体110Bも同様に、絶縁性の第2透明基体114Bの一主面上に形成された第2導電パターン118B(第2の導電部(第2電極)116B)を有する。
第1透明基体114A及び第2透明基体114B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)等のポリエステル類;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリエチレンビニルアセテート(EVA)等のポリオレフィン類;ビニル系樹脂;その他、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)、シクロオレフィンポリマー(COP)等を用いることができる。
各第1導電パターン118Aは、銀、銅、モリブデン、これらの中の1種以上を含む合金、又は導電性繊維等からなる細線120(線材)同士が交差することにより形成される。この交差に伴って、細線120によって囲繞される空間(開口部)、すなわち、セル122Aが複数個形成される。
セル122Aの別の一例を図21に示す。この場合、ハッチングで示したセル122Aは、頂点C1及び頂点C2を直線で結ぶ細線120pと、頂点C2及び頂点C3を直線で結ぶ細線120qと、頂点C3及び頂点C4を直線で結ぶ細線120rと、頂点C4及び頂点C1を直線で結ぶ細線120sとで形成され、多角形形状をなしている。その他のセル(セル122A)も同様に、多角形形状を呈している。
以上から、ランダムパターンを形成するセルの線幅は、1〜5μmであることが好ましい。これにより、ノイズ粒状感が低減されるとともに透過率が向上する。
なお、第2導電パターン118Bのx方向に向かう幅方向寸法(電極幅W2)は、第1導電パターン118Aの電極幅W1に比して小さく設定することが好ましいが、電極幅W1と電極幅W2を同等にするようにしてもよい。
この場合、セル122Bは、図22に示すように、4辺の長さが等しく、且つ2つの鈍角と2つの鋭角を有する菱形形状をなすことが好ましい。勿論、対角関係にある鈍角の交差角度αは、90°超の同一角度であり、鋭角の交差角度βは、90°未満の同一角度である。
鋭角である交差角度βは、70°以下であることが好ましい。この場合、モアレを低減するのに有効である。ただし、βが過度に小さい場合にもモアレが発生し易くなる。これを回避するべく、βは、30°〜70°の範囲内、さらには45°〜70°の範囲内とすることが好ましい。
セル122Bは、図22に例示した横長の菱形に限定されるものではなく、縦長の菱形であってもよいことは勿論である。
以上から、定型パターンを形成するセルの線幅は、1〜5μmであることが好ましい。これにより、モアレ及び電極の見えが改善され、視認性が良好となる。また、検出感度も確保される。
さらに、隣接するセル122B同士の間隔、すなわち、セルピッチ(隣接セルの重心間距離)は、300μm以下であることが好ましい。この場合も、モアレ及び銀細線見えを低減するのに有効である。
ここで、第2導電パターン118Bの定型パターンは、2DFFTスペクトルの標準偏差が、−5.0以上であるのが良い。
タッチパネル200に適用した第1シート体110Aは、図18に示すように、センサ部212に対応した部分に、上述した多数の第1導電パターン118Aが配列され、端子配線部214には各第1結線部140aから導出された細線120による複数の第1端子配線パターン142aが配列されている。
なお、第1端子配線パターン142aの導出形態を上述した第2端子配線パターン142bと同様にしてもよいし、逆に、第2端子配線パターン142bの導出形態を上述した第1端子配線パターン142aと同様にしてもよい。
積層導電性フィルム112は、図19に示すように、第1シート体110Aに第2シート体110Bが積層されて構成される。この際、第1シート体110Aの上端面(即ち、第1導電パターン118A及び第1透明基体114A上)と、第2シート体110Bの下端面との間には、粘着シートとして貼付された粘着剤(OCAとも指称される)130が配置される。このようにして形成された積層導電性フィルム112において、第1導電パターン118Aと第2導電パターン118Bが重なった箇所(重なり部分)の一例を、平面図として図23に示す。
マイクロコンタクト印刷パターニング法とは、マイクロコンタクト印刷法を利用して線幅が狭いパターンを得る方法である。ここで、マイクロコンタクト印刷法は、弾力性のあるポリジメチルシロキサンのスタンプを用い、チオール溶液をインキとして金基材に接触させて単分子膜のパターンを作製する方法である(Whitesedes著、Angew.Chem.Int.Ed.,1998年第37巻第550頁参照)。
次に、単分子膜のマスキングが、金属がコーティングされた基材にマイクロコンタクト印刷法を用いてスタンピングされる。その後、マスキング下のパターンを除いて、基材にコーティングされた金属がエッチングにより除去される。
以上につき、その具体的な作業等は、特表2012−519329号公報の段落[0104]に詳述されている。
このようにして得られるタッチパネル200の特性を、第1導電パターン及び第2導電パターンの双方が定型パターン(菱形形状)であるタッチパネルA、第1導電パターン及び第2導電パターンの双方がランダムパターンであるタッチパネルBの特性とともに一括して表1に示す。この表1から分かるように、タッチパネル200は、タッチパネルAに比してモアレが低減し且つ視認性に優れるとともに、タッチパネルBに比してモアレ及びノイズ粒状感が低減し且つ透過率が良好である。
また、本発明を用いて、両主面にそれぞれ配置される第1及び第2の導電部(電極)を持つ導電性フィルムの導電部を設計する際に、特に、第1及び第2の導電部に配置される配線パターンを、ランダムパターン及び定型パターンとの混合パターンのように、規則性のバラツキの異なるメッシュパターンからなる混合メッシュパターンとすることができるので、配線パターンの設計を容易にすることができる。
例えば、この実施の形態では、下方の第1導電パターン118Aをランダムパターン、上方の第2導電パターン118Bを定型パターンとするようにしているが、その逆に、下方の第1導電パターン118Aを定型パターン、上方の第2導電パターン118Bをランダムパターンとするようにしてもよい。
そして、セル122B(又はセル122A)は菱形形状に限定されるものではなく、例えば、平行四辺形(菱形を除く)、多角形、円弧を含む形状であってもよい。
いずれの場合においても、積層導電性フィルム112の用途は、タッチパネル200のセンサ本体202に特に限定されるものではなく、無機EL素子、有機EL素子、あるいは太陽電池等の各種電極に用いることも可能である。さらに、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。
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、本発明の主旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。すなわち、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定的に解釈されるべきものではない。
図11(A)に示すBMパターン38に対して、図16(A)に示す不規則パターンを配線パターン24b及び図16(C)に示す規則的なパターンを配線パターン24aとの組み合わせとする合成配線パターンを持つ本発明の第1の実施形態の導電性フィルム10について、配線パターン24a及び24bの組み合わせを、パターンの規則性の異なる種々の組み合わせに変えて、シミュレーションサンプル及び実サンプルで、配線パターン24a及び24bの組み合わせとBMパターン38とを重畳し、モアレの定量値を求めると共に、3名の研究員が、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。
配線パターン24aとして用いられる規則的なパターンは、表2に規則パラメータ25、27、30及び45として示されており、規則パラメータ25は、図16(C)に示されるように、ピッチ(p)が252μmであり、対角(θ)が25°[deg]である定型の菱形パターンであった。
表2に規則パラメータ25(0.0284)、27(0.018622)、30(0.014924)及び45(0.008493)として示されている規則的なパターンは、図15にも示されているように、いずれもスペクトルの標準偏差が−5(−5.000)以上であった。
表2に不規則パラメータ40、42、44及び46として示されている不規則パターンは、図15にも示されているように、いずれもスペクトルの標準偏差が−5(−5.000)未満であった。
また、配線パターン24a及び24bの金属細線14の線幅は、4μmであった。
その結果を表2に示す。
以上から、上記のモアレ定量値が、上記範囲を満足する規則性の異なる2種の配線パターンを持つ本発明の導電性フィルムは、ディスプレイの解像度が異なっていても、観察距離によらず、モアレの発生を抑止でき、原理的に避けることのできないモアレであってもノイズによるマスク効果によりその視認性を改善でき、視認性を大幅に向上させることができる。
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、規則的な配線パターンであっても、不規則な配線パターンであっても、そ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。更には、不規則な配線パターン場合には、開口部の形状やサイズのみならず、開口部(セル)の繰り返しパターンにランダム性を持たせても良い。
(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。
この乳剤中に対し、濃度が10−7(モル/モル銀)になるようにK3Rh2Br9及びK2IrCl6を添加し、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Na2PdCl4を添加し、さら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/m2となるように基体(ここでは、ともに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30cmのPET支持体に25cmの幅で20m分塗布を行い、塗布の中央部24cmを残すように両端を3cmずつ切り落としてロール状のハロゲン化銀感光材料を得た。
(露光)
露光のパターンについて、後述する電極パターン1〜4のパターンのフォトマスクを作製し、これ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。
・現像液1L処方
ハイドロキノン 20g
亜硫酸ナトリウム 50g
炭酸カリウム 40g
エチレンジアミン・四酢酸 2g
臭化カリウム 3g
ポリエチレングリコール2000 1g
水酸化カリウム 4g
pH 10.3に調整
・定着液1L処方
チオ硫酸アンモニウム液(75%) 300ml
亜硫酸アンモニウム・1水塩 25g
1,3−ジアミノプロパン・四酢酸 8g
酢酸 5g
アンモニア水(27%) 1g
pH 6.2に調整
電極パターン1:各セルが、一辺の長さが0.4mm、角度が60°、線幅が5.0μmである菱形。
電極パターン2:各セルが、一辺の長さが0.4mm、角度が60°、線幅が2.0μmである菱形。
電極パターン1、2の場合、各セル(菱形)が重ならないように並んでいる。
電極パターン3:各セルが、形状がランダムな多角形からなり、個々の多角形を内包する最小の円の直径をRとしたとき、Rが200〜500μmの範囲内。線幅は5.0μm。
電極パターン4:各セルが、形状がランダムな多角形からなり、個々の多角形を内包する最小の円の直径をRとしたとき、Rが200〜500μmの範囲内。線幅は2.0μm。
これら4種の電極パターンを露光機にセットして、マスクと同一の線幅になるように露光を行い、電極パターン1から電極パターン4のいずれかからなる電極を有する導電シートを作製した。
下方電極152として電極パターン2(菱形)、上方電極156として電極パターン4(ランダム)を組み合わせた評価用積層導電シート150を実施例1とする。また、下方電極152を電極パターン4(ランダム)、上方電極156を電極パターン2(菱形)としたものを実施例2とし、下方電極152を電極パターン1(菱形)、上方電極156を電極パターン4(ランダム)としたものを実施例3とする。さらに、下方電極152を電極パターン2(菱形)、上方電極156を電極パターン3(ランダム)としたものを実施例4とする。
以上の実施例1〜4及び比較例1、2を、AUO製のLCDパネル「B156XW04」を白色点灯させた状態で該LCDパネル上に載置し、LCDパネルから30cm〜50cm離れた箇所で目視にて観察を行った。
その際、さざ波状など特定のパターンが観察される「モアレ」、ちらつきや粒状に感じられる「ノイズ」、電極パターンそのものの視認性について、気にならない程度ものを○、若干気になるが許容できるレベルを△、許容できないレベルを×として評価を行った。
さらにまた、実施例1〜4及び比較例1、2につき、電極パターン設計及び作業を行う上で作業時間が8時間以内である場合を○、8時間〜20時間と比較的長時間を必要とするが、許容範囲内である場合を△、20時間以上と非常に長時間を必要とするものを×として評価を行った。
12 透明基体
14 金属製の細線(金属細線)
16、16a、16b 導電部
18、18a、18b 接着層
20、20a、20b 保護層
21、21a、21b メッシュ配線
22、22a、22b 開口部
24、24a、24b 配線パターン
28、28a、28b 導電層
30 表示ユニット
32 画素
32r、32g、32b 副画素
34 ブラックマトリックス(BM)
38 BMパターン
40 表示装置
44 タッチパネル
110A 第1シート体
110B 第2シート体
112 積層導電性フィルム(導電性フィルム)
114A 第1透明基体
114B 第2透明基体
118A 第1導電パターン
118B 第2導電パターン
120 細線
122A、122B セル
130、154、158 粘着剤(OCA)
150 評価用積層導電シート
152 下方電極
156 上方電極
200 タッチパネル
202 センサ本体
206 保護層
208 表示装置
210 表示パネル
214 端子配線部
Claims (18)
- 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、
透明基体と、
この透明基体の両面にそれぞれ形成される第1及び第2の導電部と、を有し、
前記第1及び第2の導電部は、それぞれ、複数の金属細線により複数の開口部を配列したメッシュ状に形成された第1及び第2の配線パターンを有し、
前記第1及び第2の配線パターンは、それぞれ、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルのばらつきが異なる第1及び第2のパターンを少なくとも有し、
前記第1及び第2の配線パターンは、合成配線パターンとして前記表示ユニットの画素配列パターンに重畳されており、
前記画素配列パターンと前記合成配線パターンとの合成パターンは、前記合成パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトルから、前記画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトル及び前記合成配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトルを除き、前記画素配列パターンと前記合成配線パターンの前記第1及び第2の配線パターンとの干渉によるモアレ及びノイズのみの複数のスペクトルを抽出して、抽出された全ての複数のスペクトルの合計値を求め、この合計値から算出したモアレ及びノイズの抽出定量値が所定範囲内であり、
前記モアレ及びノイズのスペクトルの合計値は、前記画素配列パターンの空間周波数より低い周波数を持つスペクトルのみを全て合計して求められたものであり、
前記定量値を常用対数値でEとする時、前記所定範囲は、E<−2.150であることを特徴とする導電性フィルム。 - 前記定量値を常用対数値でEとする時、前記所定範囲は、E<−2.20425である請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記第1のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0以上であり、
前記第2のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0未満である請求項1または2に記載の導電性フィルム。 - 前記第1のパターンは、規則的パターンであり、
前記第2のパターンは、不規則パターンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 前記開口部は、金属細線同士が交差することで形成されるものであり、
前記規則的パターンは、複数個の同一形状の前記開口部が連なるようにメッシュ状に形成された定型パターンであり、
前記不規則パターンは、平面視で、形状が互いに異なる前記開口部を複数個含むようにメッシュ状に形成されたランダムパターンである請求項4に記載の導電性フィルム。 - 前記第1の配線パターンを有する前記第1の導電部は、前記透明基体の上面に形成され、
前記第2の配線パターンを有する前記第2の導電部は、前記透明基体の下面に形成され、
前記第1の配線パターンは、前記第1のパターンからなり、
前記第2の配線パターンは、前記第2のパターンからなり、
前記第2の配線パターンの幅は、前記第1の配線パターンの幅より大きい請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 前記モアレ及びノイズの周波数は、前記合成配線パターンのピーク周波数と前記画素配列パターンのピーク周波数との差分で与えられ、前記モアレ及びノイズの強度は、前記合成配線パターンのピーク強度と前記画素配列パターンのピーク強度との積で与えられる請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記透過率画像データ及び前記スペクトルの強度は、前記合成パターンの透過率画像の面積で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1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第2のパターンを形成する前記金属細線の線幅は、1〜5μmである請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第2のパターンを形成する前記開口部同士の平均ピッチは、100〜500μmの範囲内である請求項1〜10のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第1のパターンを形成する前記金属細線の線幅は、1〜5μmである請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第1のパターンを形成する前記開口部は、菱形をなす請求項1〜12のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第1のパターンを形成する前記金属細線、及び前記第2のパターンを形成する前記金属細線は、銀からなる請求項1〜13のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の導電性フィルムを含むことを特徴とするタッチパネル。
- 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1〜14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る導電性フィルムの評価方法であって、
前記導電性フィルムは、透明基体と、この透明基体の両面にそれぞれ形成される、複数の金属細線により複数の開口部を配列したメッシュ状に形成された第1及び第2の配線パターンを有し、
前記第1及び第2の配線パターンは、それぞれ、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルのばらつきが異なる第1及び第2のパターンを少なくとも有するものであり、
前記第1及び第2の配線パターンのそれぞれの透過率画像データと、前記第1及び第2の配線パターンが合成配線パターンとして重畳される、前記表示ユニットの画素配列パターンの透過率画像データとを取得し、
取得された前記画素配列パターン、並びに前記第1及び第2の配線パターンのそれぞれの透過率画像データから、前記画素配列パターンと前記合成配線パターンとの合成パターンの透過率画像データを求め、
求められた前記合成パターン、前記画素配列パターン、及び前記合成配線パターンのそれぞれの透過率画像データの2次元フーリエ変換を行い、前記合成パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトル、前記画素配列パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトル、及び前記合成配線パターンの透過率画像データの2次元フーリエ空間における複数のスペクトルを求め、
前記合成パターンの複数のスペクトルから、前記画素配列パターンの複数のスペクトル、及び前記合成配線パターンの複数のスペクトルを除いて、前記画素配列パターンと前記合成配線パターンの前記第1及び第2の配線パターンとの干渉によるモアレ及びノイズのみの複数のスペクトルの合計値を求め、
こうして得られた合計値からモアレ及びノイズの抽出定量値を算出し、
こうして算出された前記モアレ及びノイズの抽出定量値が所定範囲内である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。 - 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、
透明基体と、
この透明基体の両面にそれぞれ形成される第1及び第2の導電部と、を有し、
前記第1及び第2の導電部は、それぞれ、複数の金属細線により複数の開口部を配列したメッシュ状に形成された第1及び第2の配線パターンを有し、
前記第1及び第2の配線パターンは、それぞれ、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルのばらつきが異なる第1及び第2のパターンを少なくとも有し、
前記第1及び第2の配線パターンは、合成配線パターンとして前記表示ユニットの画素配列パターンに重畳されており、
前記第1のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0以上であり、
前記第2のパターンは、その透過率画像データの2次元フーリエ空間におけるスペクトルの標準偏差が−5.0未満であることを特徴とする導電性フィルム。
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