JP6941133B2 - 導電性部材、導電性フィルム、これを備える表示装置、タッチパネル、導電性部材の配線パターンの作製方法、及び導電性フィルムの配線パターンの作製方法 - Google Patents
導電性部材、導電性フィルム、これを備える表示装置、タッチパネル、導電性部材の配線パターンの作製方法、及び導電性フィルムの配線パターンの作製方法 Download PDFInfo
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Description
これらの導電性フィルムでは、メッシュパターンと、ディスプレイの画素配列パターンとの干渉によるモアレの視認が問題となる。ここで、ディスプレイの画素配列パターンとは、例えば、R(赤)G(緑)B(青)カラーフィルタの配列パターン、もしくはその反転パターンであるブラックマトリックス(Black Matrix:以下、BMともいう)パターンということができる。モアレの視認の問題としては、即ち、従来から等ピッチの配線パターンを画素配列パターンに重畳した場合に規則的なモアレが目立つことが知られており、問題となっている。このため、モアレ(特に、規則的なモアレ)が視認されない、もしくは視認され難いメッシュパターンを持つ種々の導電性フィルムが提案されている(例えば、特許文献1、2、及び3参照)。
本出願人の出願に係る特許文献2に開示の技術は、上記の特許文献1に開示の技術をベースに、配線パターンを菱形に限定し、上記のモアレ強度の和が所定値以下であるメッシュパターンの菱形形状に対して、メッシュパターンを構成する金属細線の幅に応じて不規則性を付与したものである。特許文献2に開示の技術でも、モアレの発生を抑止でき、視認性を向上させることができるとしている。
しかしながら、配線パターンに不規則性を付与すると、規則的なモアレが低減されるものの、不規則なモアレ(ノイズ)が増えるために、結局、モアレ(規則的なモアレ、及び不規則なモアレの総和)の視認性は変わらないという問題があった。
特許文献3では、「不規則性を付与した上でモアレ評価指標が閾値以下となる配線パターンを選ぶ」試みをしている。しかしながら、この様な試みを行ったとして、規則性のある配線パターンと比べて規則的なモアレを低減できても、規則的なモアレと不規則なモアレ(ノイズ)の両方を低減できる保証はない。
ここで、導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、配線パターンは、表示ユニットの画素配列パターンに重畳されていることが好ましい。
また、各方向非等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値は、各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さく、モアレ評価値は、配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とから算出されるモアレの各周波数成分に、人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの各周波数成分の強度の総和であることが好ましい。
k≦log(0.238/0.138)/0.1
VTF=1
k>log(0.238/0.138)/0.1
VTF=5.05e−0.138k(1−e0.1k) …(1)
k=πdu/180
ここで、logは自然対数であり、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、100mm〜1000mmの範囲内の観察距離(mm)である。
ここで、表示ユニットは、有機ELディスプレイ(OELD)であり、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の内、少なくとも2つの色の画素配列パターンが異なることが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第4の態様に係るタッチパネルは、本発明の第1の態様に係る導電性部材と、又は本発明の第2の態様に係る導電性フィルムを用いたものである。
また、視覚応答特性の観察距離は300mm〜800mmの何れかの距離であることが好ましい。
I=(Σ(R[i])x)1/x …(2)
ここで、R[i]は、モアレのi番目の周波数成分の強度であり、次数xは、1〜4の何れかの値である。
また、次数xは、2であることが好ましい。
また、モアレ評価値は、モアレの各周波数成分の強度の非線形和により導出されるものであることが好ましい。
また、モアレ評価値は、画素配列パターンの周波数0と配線パターンの各周波数成分とから算出されるモアレの周波数成分をも含むことが好ましい。
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、直線配線を2方向に重畳した配線パターンは、左右非対称であることが好ましい。
また、2方向の直線配線の成す角度は、40°〜140°であることが好ましい。
また、2方向以上に重畳した直線配線の内、少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチは、30μm〜600μmであることが好ましい。
更には、平均のピッチは、300μm以下であることがより好ましい。
また、各方向非等ピッチの配線パターンは、少なくとも1方向の直線配線において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチであることが好ましい。
また、2方向以上の直線配線の内、平均のピッチが最も狭い方向の直線配線において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは、非等ピッチであることが好ましい。
また、所定本数は、16本以下であることが好ましい。
本発明においては、複数の金属細線からなる配線部を少なくとも有するものを導電性部材と定義し、その中で透明基体を備えるものを導電性フィルムと定義する。即ち、本発明の導電性部材は、直接表示ユニット上に配置する場合、又は直接表示ユニットの画素配列上に配置する場合などに用いられる透明基体を有さないものも、透明基体を備える導電性フィルムも含むものである。したがって、本発明は、複数の金属細線からなる配線パターンを特徴とし、透明基体に関係なく、透明基体を規定しない導電性部材においても、透明基体を備える導電性フィルムにおいても、金属細線からなる特徴的な配線パターンそのものに関わるものである。以下では、本発明を、透明基体を有する導電性フィルムについて主に説明するが、本発明の特徴は、複数の金属細線からなる配線パターンにあるので、その説明は、上位概念である導電性部材に関わるものであることは勿論である。ここで、本発明の導電性部材は、センサ部材と呼ぶことができるものである。
また、以下では、本発明に係る導電性部材、及び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、これに限定されない。例えば、本発明の導電性フィルムは、透明基体の少なくとも一方の面に形成され、互いに異なる方向において互いに異なる平均の配線ピッチを持つ直線配線を重畳した各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターンを持つ配線部を有するものであれば、どのようなものでも良い。ここで、各方向非等ピッチの配線パターンとは、少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチが他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる配線パターンをいう。したがって、本発明の導電性フィルムの配線部の配線パターンは、各方向非等ピッチの配線パターンを含むものであれば良い。
ここで、透明基体の少なくとも一方の面に形成される配線パターンとは、「透明基体の片側のみに配置される配線パターン」、又は「透明基体の両側のそれぞれの面に配置される配線パターンの内、一方の面の配線パターン、又は両方の面の配線パターン」、又は「透明基体の片面に積層された配線パターンの内、1つの配線パターン、又は2つ以上の配線パターン」などを包括的に意味すると共に、「透明基体の両側のそれぞれの面に配置される配線パターンを重畳した(重ね合わせた)配線パターン」、又は「透明基体の片面に積層された配線パターンの内、2つ以上の配線パターンを重畳(重ね合わせた)配線パターン」、又は「2枚の透明基体にそれぞれ配置された配線パターンを貼り合わせて、2つの配線パターンを重畳(重ね合わせた)配線パターン」も意味する。詳細は後述する。
また、本発明の対象となる表示装置のディスプレイは、高解像度スマートフォン、又はタブレット端末等のように、発光強度の高いディスプレイであっても良いし、低解像度のデスクトップパソコン、又はテレビ(TV)等のように、発光強度の低いディスプレイであっても良いし、中解像度ノートブック等のように、発光強度の中程度のディスプレイであっても良い。
図1、及び図2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、表示ユニットの画素配列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、画素配列パターンに重畳した際に画素配列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る。
図1に例示した導電性フィルム10は、透明基体12と、第1配線部(電極)16aと、第2配線部(電極)16bと、第1保護層20aと、第2保護層20bとを有する。
第1配線部16aは、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からなり、第1電極部となるものである。第2配線部16bは、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からなり、第2電極部となるものである。第1保護層20aは、第1配線部16aの略全面に、金属細線14を被覆するように、第1接着層18aを介して接着されるものである。第2保護層20bは、第2配線部16bの略全面に第2接着層18bを介して接着されるものである。
なお、以下では、第1配線部16a、及び第2配線部16bを総称する際には、単に配線部16といい、第1接着層18a、及び第2接着層18bを総称する際には、単に接着層18といい、第1保護層20a、及び第2保護層20bを総称する際には、単に保護層20という。
なお、導電性フィルム10は、少なくとも透明基体12と第1配線部16aを有していれば良く、図示していないが、透明基体12と第1配線部16aとの間、又は、透明基体12と第2配線部16bとの間に密着強化層、下塗層等の機能層を設けても良い。
本発明において、「透明」とは、光透過率が、波長400〜800nmの可視光波長域において、少なくとも30%以上のことであり、好ましくは50%以上であり、より好ましくは70%以上、さらにより好ましくは90%以上のことである。光透過率は、JIS K 7375:2008に規定される「プラスチック--全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
また、透明基体12の全光線透過率は、30%〜100%であることが好ましい。全光透過率は、例えば、JIS K 7375:2008に規定される「プラスチック--全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
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、1μm以上7μm以下がさらに好ましい。更に、1μm以上4μm以下が特に好ましい。
本発明においては、直線配線21a、と21bとは、図2に示す配線パターン24において、隣接する金属細線14間のピッチが互いに異なる直線配線である。即ち、直線配線21aにおける平均ピッチは、直線配線21bにおける平均ピッチと異なる。
配線パターン24は、図2に示すように、隣接する金属細線14間の平均ピッチが互いに異なる直線配線21aと直線配線21bとの重畳によって複数の金属細線14同士を互いに交差させて形成された所定の形状の開口部(セル)22がメッシュ状に配列された各方向非等ピッチの配線パターン25aである。
したがって、この各方向非等ピッチの配線パターン25aは、本発明に用いられる配線パターンの第1実施例であり、平面視で互いに所定の角度が保存され、形状、及びサイズが同じ複数の平行四辺形の形状を持つ開口部22が所定の角度をなす2方向に複数個連続して繋がった2方向の各方向のピッチがそれぞれ異なるメッシュ状の配線パターンということができる。
ここで、重畳される直線配線21の金属細線14の平均ピッチは、特に制限的ではないが、30μm〜600μmであることが好ましい。その理由は、平均ピッチが狭いと透過率が低くなり、逆に、平均ピッチが広いと金属細線が目立ちやすくなり、視認性が低下してしまうためである。透過率が許容できる範囲であり、且つ、金属細線の視認性を低くするために、平均ピッチは、上記の範囲内であることが好ましい。
なお、平均ピッチを等ピッチとする所定本数は2本以上である。つまり、隣接する所定本数の金属細線14間のピッチを非等ピッチにする場合の金属細線14の最小の本数は2本であるため、所定本数は2本以上である。また、所定本数は64本以下であることが好ましく、32本以下であることがより好ましく、16本以下であることが更に好ましい。特に好ましい所定本数は、2本以上8本以下である。その理由は、後で説明する通り、非等ピッチにする金属細線14の所定本数を増やす程、直線配線21の最小周波数が低くなり直線配線21自体が視認され易くなるためである。また、非等ピッチにする金属細線14の所定本数を増やす程、直線配線21の周波数成分が細かく広がるため、その結果、細かく多数のモアレ成分が発生してしまうためである。なお、本発明において、直線配線21の隣接する所定本数の金属細線14間のピッチが非等ピッチである場合でも、所定本数の金属細線14の全てのピッチが異なる必要はなく、所定本数の金属細線14の内、少なくとも2本の金属細線のピッチが異なれば良い。
なお、重畳される方向が異なる直線配線21の方向の数は8方向以下であることが好ましく、4方向以下であることがより好ましく、2方向であることが更に好ましい。その理由は、後で説明する通り、透過率を確保するために単位面積あたりの金属細線14の本数には上限があるため、直線配線21の方向の数が少ない方が、1方向あたりの金属細線14の本数を多くでき、結果、金属細線14の配線ピッチを狭くしてモアレを発生し難くすることができるためである。一方で導電性フィルムのタッチセンサとしての機能欠落を防ぐためには、直線配線21の方向の数は最小2方向が必要なため、2方向が最も望ましい。
本発明において、図2、及び図51に示すように、配線パターンが左右非対称の方が良い場合がある理由としては、「2方向の直線配線の平均ピッチが異なる場合、それぞれの直線配線のモアレが最良となる方向(角度)が必ずしも同じではない」こと、及び「2方向の直線配線の成す角度が直角(90度)に近い程、タッチセンサとして2次元的な接触位置検出の精度が高い」ことが挙げられる。
図51は、図11に示すような左右対称な画素配列パターンに対して、図47に示す本発明の導電性フィルムの配線パターンの作成方法のフローに従って、配線の透過率の観点で単位面積あたりの配線の本数に制限を設けた上で導出した、総和モアレ値が良好となる配線パターンの1例を示すものである。このような例では、2方向の直線配線の平均ピッチが異なるために、それぞれの直線配線においてモアレ値が良好となる方向(角度)が異なっている。また、このような例では2方向の直線配線が共に右方向に向いている。このような例のように2方向の直線配線が共に右方向、又は左方向に向いている例も、本発明に含まれるのは勿論である。
図5に示す各方向非等ピッチの配線パターン25bは、図3に示す1方向において平行に、且つ水平線に対して26°傾斜させて配列された複数の金属細線14のピッチは等ピッチである直線配線21aと、図6に示す他の1方向において平行、且つ水平線に対して26°傾斜させて配列された複数の金属細線14のピッチは等ピッチであるが、直線配線21aの金属細線14のピッチとは異なる直線配線21cとを重畳して、メッシュ状に配列されたメッシュ状の配線パターンである。
したがって、配線パターン24(24a、24b)は、各方向非等ピッチの配線パターンを有するものであり、表示ユニットの所定の輝度の画素配列パターンに対してモアレ視認性の点で最適化された配線パターンであり、配線パターン24a及び24b(の透過率画像データ)が重ね合わされた合成配線パターン24の合成画像データと、ディスプレイの複数色の光をそれぞれ点灯した時の各色の画素配列パターンの輝度データとから求められるモアレ評価値が、それぞれの直線配線21の方向が同じであり単位面積当たりの配線密度が等しい全方向等ピッチの配線パターンのモアレ評価値より小さい配線パターンである。
即ち、配線パターン24は、所定発光強度のディスプレイの表示画面に重畳して、十分にモアレの発生を抑制でき、視認性を向上させることができる、表示ユニットの所定の輝度の画素配列パターンに対してモアレ視認性の点で最適化された各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターンであるということができる。
また、このような最適化された各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターン24には、開口部22を構成する金属細線14の辺(直線配線21)に、断線(ブレーク)が入っていても良いし、後述するダミー電極部、又は電極内ダミーパターン部のように電気的絶縁性を形成するために断線(ブレーク)によって金属細線14が途中で切れていても良い。このようなブレーク(断線部)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許6001089号、又はWO2013/094729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、第1、及び第2配線部16a、及び16bを、異なる配線パターン24を持つ複数の金属細線で構成しても良い。例えば、透明基体12の上側の第1配線部16aを、図2、又は図5(以下、図2で代表する)に示す各方向非等ピッチの配線パターン25a、又は25b(以下、図2に示す各方向非等ピッチの配線パターン25aで代表する)を含む配線パターンを持つ複数の金属細線14で構成し、透明基体12の下側の第2配線部16bを、後述する図12に示す等ピッチの配線パターン25cを持つ複数の金属細線14で構成しても良いし、逆に、第1配線部16aを図12に示す等ピッチの配線パターン25cを持つ複数の金属細線14で構成し、第2配線部16bを、各方向非等ピッチの配線パターン25aを含む配線パターンを持つ複数の金属細線14で構成しても良い。こうした、各方向非等ピッチの配線パターン25aを含む配線パターンと等ピッチの配線パターン25cとの重ね合わせによる合成配線パターン24にもモアレの視認性の点で最適化された各方向非等ピッチの配線パターンが含まれるため、この合成配線パターン24によって、ディスプレイとの干渉によるモアレ視認性を改善することができる。
なお、図7に示す本発明の第2の実施形態の導電性フィルム11の構造については、後述する。
上述した例においては、第1保護層20aは、第1接着層18aによって配線層28aに、第2保護層20bは、第2接着層18bによって配線層28bの略全面に接着されているが、本発明はこれに限定されず、保護層は、配線層の配線部の金属細線を被覆して保護できれば、両者を接着する必要は必ずしもなく、接着層は無くても良い。また、第1保護層20a、及び/又は第2保護層20bが無くても良い。
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。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る導電性フィルムの一例を示す模式的部分断面図である。なお、図7に示す本発明の第2の実施形態の導電性フィルムの配線パターンの平面図は、図2、図5、又は後述する図40に示す配線パターンの平面図と同様であるのでここでは省略する。
本実施形態の導電性フィルム11においては、透明基体12の一方(図7の上側)の面にも、透明基体12の他方(図7の下側)の面に形成されている第2電極部17bの複数の金属細線14に対応する複数の金属細線14からなるダミー電極部26を形成しているので、透明基体12の一方(図7の上側)の面での金属細線による散乱を制御することができ、電極視認性を改善することができる。
なお、第1、第2電極部17a、17b及びダミー電極部26は、それぞれ図1に示す導電性フィルム10の配線部16と同様の材料で同様に形成することができる。
また、第2保護層20bは、第2配線部16bの第2電極部17bの金属細線14を被覆するように、第2接着層18bによって第2電極部17bからなる配線層28bの略全面に接着されている。
なお、図7に示す導電性フィルム11の第1及び第2接着層18a、及び18b、並びに第1及び第2保護層20a、及び20bは、図1に示す導電性フィルム10と同様であるので、その説明は省略する。前述通り、第1保護層20a、第2保護層20b、第1接着層18a、及び第2接着層18bは無くても良い。
本実施形態の導電性フィルム11においても、上記第1配線部16aにダミー電極部を設け、また、第2配線部16bにこのようなダミー電極部を設けることにより、第1配線部16aの第1電極部17aと第2配線部16bの第2電極部17bの各メッシュ配線を対応して配置することができるので、透明基体12の一方(例えば、図7の上側又は下側)の面での金属細線による散乱を制御することができ、電極視認性を改善することができる。なお、ここでいうダミー電極部とは、WO2013/094729に記載の非導電パターンに相当する。
図8Aに示す本発明の第3の実施形態の導電性フィルム11Aは、図8A中、下側の透明基体12bと、この透明基体12bの上側面に形成された複数の金属細線14からなる第2配線部16bと、第2配線部16b上に第2接着層18bを介して接着される第2保護層20bと、第2保護層20b上に、例えば接着剤等により接着されて配置される上側の透明基体12aと、この透明基体12aの上側面に形成された複数の金属細線14からなる第1配線部16aと、第1配線部16a上に第1接着層18aを介して接着される第1保護層20aとを有する。
ここで、第1配線部16a及び/又は第2配線部16bの金属細線14の少なくとも一
方の全部又は一部は、図2に示す各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターンである。及び/又は、第1配線部16aの配線パターンと第2配線部16bの配線パターンとの重ね合わせによる合成配線パターンは、図2に示す各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターンである。
図8Bに示す本発明の第4の実施形態の導電性フィルム11Bは、透明基体12と、この透明基体12の上側面に形成された複数の金属細線14からなる第1配線部16aと、第1配線部16a上に第1接着層18aを介して接着される第1保護層20aと、透明基体12の下側の略全面に第2接着層18bを介して接着される第2保護層20bとを有する。この時、透明基体12の下側の面の接着層18、及び保護層20は無くても良い。
ここで、配線部16aの金属細線14の全部又は一部は、図2に示す各方向非等ピッチの配線パターンを含む配線パターンである。
なお、本発明において必須となる、ディスプレイの画素配列パターンに対する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9にその一部を示すように、表示ユニット30には、複数の画素32がマトリクス状に配列されて所定の画素配列パターンが構成されている。1つの画素32は、3つの副画素(赤色副画素32r、緑色副画素32g及び青色副画素32b)が水平方向に配列されて構成されている。1つの副画素は垂直方向に縦長とされた長方形状とされている。画素32の水平方向の配列ピッチ(水平画素ピッチPh)と画素32の垂直方向の配列ピッチ(垂直画素ピッチPv)は略同じとされている。つまり、1つの画素32とこの1つの画素32を囲むブラックマトリクス(BM)34(パターン材)にて構成される形状(網掛けにて示す領域36を参照)は正方形となっている。また、図9に示す例では、1つの画素32のアスペクト比は1ではなく、水平方向(横)の長さ>垂直方向(縦)の長さとなっている。
なお、図9に示す表示ユニット30は、液晶パネル、プラズマパネル、有機ELパネル、無機ELパネル等の表示パネルで構成されても良く、その発光強度は、解像度に応じて異なるものであって良い。
図10に示すように、表示装置40は、カラー画像及び/又はモノクロ画像を表示可能な表示ユニット30(図9参照)と、入力面42(矢印Z1方向側)からの接触位置を検出するタッチパネル44と、表示ユニット30及びタッチパネル44を収容する筐体46とを有する。筐体46の一面(矢印Z1方向側)に設けられた大きな開口部を介して、ユーザは、タッチパネル44にアクセス可能である。
表示ユニット30の一面(矢印Z1方向側)には、接着層56を介して、導電性フィルム10が接着されている。導電性フィルム10は、他方の主面側(第2配線部16b側)を表示ユニット30に対向させて、表示画面上に配置されている。
カバー部材48の材質は、例えば、ガラス、強化ガラス、又は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。
まず、画素配列パターンと配線パターンを重畳した際のモアレ発生の原理を説明し、次に、その原理を踏まえて、
本発明の「少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチを、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと変える」ことで、全方向等ピッチと比べてモアレを低減できる理由について説明する。
分かり易い説明のため1次元で考える。
まず、画素配列の発光輝度パターンをbm(x)とする。ここで、bm(x)は、位置xにおける輝度を表す。bm(x)をフーリエ級数展開すると、下記式(3)のように表すことができる。ここで、記号「*」は、掛け算を表す。また、bm(x)は周期2* Lbの周期関数であるとしてω1、ω2、ω3、…は、それぞれ π/Lb、2*π/Lb。3*π/Lb、…を表す。
bm(x)=A0+(a1*cos(ω1*x)+b1*sin(ω1*x)+a2*cos(ω2*x)+b2*sin(ω2*x).......) …(3)
オイラーの公式からcos(ωn*x)およびsin(ωn*x)は、それぞれ以下のように、複素数で表すことができる。ここで、iは虚数単位を表す。
cos(ωn*x)=(exp(i*ωn*x)+exp(-i*ωn*x))/2
sin(ωn*x)=(exp(i*ωn*x)-exp(-i*ωn*x))/(2*i)
したがって、上記式(3)は、下記式(4)のようになる。
bm(x)=A0+(((a1-i*b1)/2)*exp(i*ω1*x)+((a1+i*b1)/2)* exp(-i*ω1*x).... …(4)
このように、上記式(4)は、複素数で下記式(5)のように表すことができる。
bm(x) = A0+Σ(An * exp(i*ωn*x) + Bn * exp( - i*ωn*x)) …(5)
ここで、An、及びBnは、以下のように、共に複素数で共役関係になる。
An = ( an - i*bn) / 2
Bn =( an + i*bn) / 2
mesh(x) = C0 + Σ(Cm * exp(i*βm*x) + Dm* exp( - i*βm*x)) …(6)
ここで、mesh(x)は周期2* Lmの周期関数であるとしてβmは、m*π/Lmを表す。また、Cm、及びDmは、以下のように、共に複素数で共役関係になる。
Cm =(cm - i*dm) / 2
Dm =(cm + i*dm) / 2
bm(x)* mesh(x) = A0 * C0
+C0 * (Σ(An *exp(i*ωn*x)+Bn * exp( - i*ωn*x)))
+A0 * (Σ(Cm * exp(i*βm*x)+Dm * exp( - i*βm*x)))
+ ΣΣ (An * exp(i*ωn*x)+Bn * exp( - i*ωn*x))
* (Cm * exp(i*βm*x) + Dm* exp( - i*βm*x)) (7)
上記式(7)において、1行目のA0 * C0は、重畳パターンの平均輝度、2行目は、配線パターンの平均透過率C0を乗じた画素配列の輝度パターンの各周波数成分、3行目は画素配列パターンの平均輝度A0を乗じた配線パターンの各周波数成分を示す。
重畳パターンのモアレは、4行目の式により与えられる。4行目の式について、一つのnとmとの組合せについて展開してみると、下記式(8)で表すことができる。
(An*exp(i*ωn*x)+Bn * exp( - i*ωn*x)) * (Cm * exp(i*βm*x)+Dm* exp( - i*βm*x))
=An * Cm * exp( i*(ωn*x +βm*x)) + Bn * Dm * exp ( - i*(ωn*x +βm*x) )
+An * Dm * exp( i*(ωn*x - βm*x)) + Bn * Cm * exp ( - i*(ωn*x - βm*x) )…(8)
また、上式のAn * Cm * exp( i*(ωn*x +βm*x))とBn * Dm * exp ( - i*(ωn*x +βm*x))、及び、An * Dm * exp( i*(ωn*x - βm*x))とBn * Cm * exp ( - i*(ωn*x - βm*x) )も共役関係であることが分かる。
ここで、An * Cm、及びBn * Dmは、以下のように表すことができる。
An * Cm = ABS ( An * Cm ) * exp( i * θ1 )
Bn * Dm = ABS ( An * Cm ) * exp( - i * θ1 )
そうすると、上記式(8)のAn*Cm*exp( i*(ωn*x+βm*x))+ Bn*Dm* exp( - i*(ωn*x +βm*x) )は、2 * ABS ( An * Cm ) * cos(ωn*x +βm*x +θ1 )となり、実数のみで表すことができる。ここで、ABS ( An * Cm )は、複素数An * Cmの絶対値を表す。
同様にして、上記式(8)のAn*Dm*exp( i*(ωn*x-βm*x))+ Bn* Cm * exp ( - i*(ωn*x - βm*x) )は、2 * ABS ( An * Dm ) * cos(ωn*x -βm*x +θ2 )となり、実数のみで表すことができる。
結局、上記式(7)式の4行目の式について、一つのnとmの組合せについて展開してみると、下記式(9)となる。
2*ABS( An*Cm ) * cos(ωn*x +βm*x +θ1) + 2*ABS( An*Dm ) * cos(ωn*x -βm*x +θ2)
…(9)
なお、ABS( An )、ABS( Bn )、ABS( Cm )、ABS( Dm )は、それぞれ、これまでの説明で分かるように、複素フーリエ級数における強度であるため、実数のフーリエ級数における強度の1/2になる(これは、複素フーリエ級数では共役関係の2つの複素数に分離するためである)。
また、上記式(8)から画素配列パターンと配線パターンとを重畳(乗算)したパターンの1次元周波数分布においては、画素配列パターンの1次元周波数分布における各周波数ωnの成分の係数An及びBnと配線パターンの1次元周波数分布における各周波数βmの成分の係数Cm及びDmの乗算値(複素数)を係数とするモアレ成分が、それぞれの周波数を加算した周波数に発生することが分かる。ここで、係数Bnの周波数を-ωn、係数Dmの周波数を-βmと見なしている。これらのモアレの内、問題となるモアレは、周波数ωn -βm(及び‐(ωn‐βm))のモアレである。人の視覚応答特性は、低周波なパターンに感度を持つため、画素配列パターンと配線パターンの、それぞれの周波数ωnおよびβmのパターンが視認されなくても、周波数ωn -βmのモアレは低周波なために視認されてしまう可能性があるためである。
ここで、図12に示す配線パターン25cの開口部22の形状は菱形とし、図12において、x方向となす角度は、26°、ピッチは、101μmの例を示している。配線パターン25の開口部22の形状が菱形の場合、2方向で等ピッチの直線配線の配線パターンの重畳により表すことができる。図13に、2方向の内の右方向の(左(上)方向に延びる右(上)方向に並ぶ)直線配線21d1を示す。なお、図12に示す直線配線21d2は、2方向の内の左方向の(右(上)方向に延びる左(上)方向に並ぶ)の直線配線である。ここで、直線の配線の「方向」とは、直線の配線が並ぶ方向であり、直線に対して垂直方向を意味する。
また、図14は、図11の画素配列パターン(即ち、画素配列の輝度のパターン)の2次元周波数分布であり、各周波数成分の強度を円の面積で示している。図15は、図12の配線パターン25cの2次元周波数分布であり、各周波数成分の強度を円の面積で示している。なお、図14、及び図15の2次元周波数分布には第1象限と第2象限のみ示す。図15の第1象限の周波数成分が図12の右方向の直線配線21d1、図15の第2象限の周波数成分が図12の左方向の直線配線21d2の周波数成分を表している。
なお、本発明においては、表示ユニットとして、有機ELディスプレイ(OELD)のように、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の内、少なくとも2つの色について画素配列パターンが異なるディスプレイの表示ユニットを用いることができる。図59に、このような有機ELディスプレイ(OELD)の表示ユニット30aの副画素RGBのいずれかの画素配列の輝度パターンの他の一例を模式的に示す。また、図60は、図59の画素配列パターン(即ち、画素配列の輝度のパターン)の2次元周波数分布であり、各周波数成分の強度を円の面積で示す。ここで、図59は、図11に対応する画素配列パターンを示し、図60は、図14に対応する2次元周波数分布を示す。
ここで、上記式(8)から分かるように、モアレ成分を正確に導出するためには、画素配列パターンの全ての周波数成分(共役関係の成分を含めて)、及び配線の全ての周波数成分について、各成分の係数(複素数)を乗算して、各成分の周波数の和の周波数にプロットする必要がある(負の周波数との和が、上記の差を算出することに相当する)。しかしながら、説明の簡易化のために省いている。図16は、画素配列パターンの2次元周波数分布の内、y周波数が0以下の領域の各成分と、配線パターンの2次元周波数分布の内、y周波数が0以上の領域で周波数0の成分を除く各成分とのモアレをプロットした図になる。
画素配列パターンと配線パターンとを重畳したパターンには上記式(7)の2行目で与えられる「配線パターンの平均透過率を乗じた画素配列の輝度パターンの各周波数成分」も含まれるが、図16では、この成分は含まれていない。具体的には、画素配列パターンの各周波数成分と配線パターンの各周波数成分との乗算値を各成分の周波数の和の周波数にプロットする際に、配線パターンの周波数0の成分(上記式(7)のC0に相当)を除いている。図16のプロットでは各モアレ成分の位相情報は必要なく強度のみ導出すれば良いため、図14の画素配列パターンの各周波数成分と図15の配線パターンの各周波数成分から簡易的に導出することができる。つまり、単純に図15の配線パターンの各周波数成分から図14の画素配列パターンの各周波数成分の周波数との差を算出して、その差の周波数に、それぞれの成分の強度の乗算値をプロットすれば良い。
図17は、図16に示す各モアレ成分に人の眼の視覚応答特性の感度を乗じた結果を示している。ここで、図17は、図16とx周波数、及びy周波数の目盛範囲が異なる。また、各成分の円の面積が表す強度も異なり、図17の方が、より大きな面積の円で、各成分がプロットされている。本発明では、人の眼の視覚応答特性の感度として、下記式(1)で表されるDooley−Shawの式(R.P.Dooley, R.Shaw: Noise Perception in Electrophotography, J.Appl.Photogr.Eng., 5, 4 (1979), pp.190-196.)を用いる。ここで、下記式(1)は、視覚伝達関数VTFとして与えられる。
k≦log(0.238/0.138)/0.1
VTF=1
k>log(0.238/0.138)/0.1
VTF=5.05e−0.138k(1−e−0.1k) …(1)
k=πdu/180
ここで、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、上記式で表される。uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、観察距離(mm)で定義される。
なお、Dooley−Shawの式は、上記式(1)のVTF=5.05e−0.138k(1−e−0.1k)で与えられ、0cycle/mm近傍では1より小さくなっており、いわゆるバンドパスフィルタの特性を有する。しかしながら、本発明では、低い空間周波数帯域(k≦log(0.238/0.138)/0.1)であっても、VTFの値を1にすることで、低周波成分の感度の減衰を無くすようにする。
図18A、及び図18Bに、VTFの例として、観察距離500mm及び観察距離750mmの例を示す。本明細書の説明においては、人の眼の視覚応答特性の感度として観察距離500mmのVTFを用いる。
このモアレは、図14の画素配列パターンの周波数分布において黒矢印で示した成分(x=22.2cycle/mm、y=44.4cycle/mm)と、図15の配線パターンの周波数分布において黒矢印で示した成分(x=21.8cycle/mm、y=44.6cycle/mm)によって発生している。
このように、画素配列パターンの周波数分布と配線パターンの周波数分布とにおいて周波数の近い成分があると人の眼に視認される低周波なモアレが発生することが分かる。
なお、図17に黒矢印で示した成分の様に、人の眼の視覚応答特性を作用させた各モアレ成分の内、最も強度の大きな成分について、以下では「モアレに寄与が最も大きいモアレの周波数成分」、また「主モアレ成分」とも呼ぶ。
本発明は、2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも2方向以上のそれぞれの方向で配線の平均ピッチが異なる各方向非等ピッチの配線パターンを有することを特徴とする。
上述したモアレ発生の原理から、配線パターンの各周波数成分の周波数を画素配列パターンの各周波数成分の周波数と離れるようにできれば、人の眼に視認される低周波なモアレが発生しないことが分かる。したがって、本発明では、「2方向以上のそれぞれの方向で配線のピッチが異なる各方向非等ピッチの配線パターン」によってモアレの低減を達成する。
図19は、図2に示す右方向と左方向の配線のピッチが異なる各方向非等ピッチの配線パターン25aの2次元周波数分布であり、図20は、図2に示す各方向非等ピッチの配線パターン25aのモアレの周波数分布であり、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図19に示す配線パターンの各周波数成分とから算出したモアレ成分をプロットした図である。
また、図21は、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図19に示す配線の各周波数成分の内、右方向の配線パターン(図3に示す直線配線21a)の周波数成分(第1象限の成分)から算出したモアレ成分である。即ち、図21は、図20に示すモアレ成分の内の、図3に示す直線配線21aに基づいて算出されたモアレ成分である。図22は、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図19に示す配線の各周波数成分の内、左方向の配線パターン(図4に示す直線配線21b)の周波数成分(第2象限の成分)から算出したモアレ成分である。即ち、図22は、図20に示すモアレ成分の内の、図4に示す直線配線21bに基づいて算出されたモアレ成分である。
また,図19に示す配線パターン25aの周波数分布と、図15に示す配線パターン25cの周波数分布とは、各成分の円の面積が表す強度の大きさが同じであり、また、図20に示す配線パターン25aのモアレの周波数分布と、図16に示す配線パターン25cのモアレの周波数分布とは、各成分の円の面積が表す強度の大きさが同じである。
また、図3に示す右向きの配線パターン(直線配線21a)の角度は,図12の等ピッチの配線パターン25cの直線配線21d1、及び21d2と同じ26°であるが、図4に示す左向きの配線パターン(直線配線21b)の角度は24°である。
一方で、左向き配線パターン(直線配線21b)については、図19に示す各周波数成分の周波数が、全方向等ピッチの場合(図15参照)より近づくため、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分に近い成分が発生し、低周波なモアレが発生し易くなると考えられる。
その結果、右向きと左向きの配線のピッチが同じ場合よりモアレ低減できる場合があることが分かった。つまり、右向きと左向きの配線パターンの角度とピッチを同じに変えるのでなく、それぞれを別々に変えることで、同じ場合よりもモアレ低減できる場合があることが分かった。モアレの低減の程度は、画素配列パターン、透過率の許容の範囲、配線の角度の範囲等によって異なると考えられる。
ここで、図5に示す各方向非等ピッチの配線パターン25bの周波数分布を、図24に示す。
ここで、図25と、図16とを比較すると、図25に示す本発明の各方向非等ピッチの配線パターン25bのモアレ成分は、図16に示す全方向等ピッチの配線パターン25cのモアレ成分に比べて、大きさが小さく、かつ、高周波側にあることが分かる。
図26は、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図24に示す配線の各周波数成分の内、右方向の配線パターン(図3に示す直線配線21a)の周波数成分(第1象限の成分)から算出したモアレ成分である。即ち、図26は、図25に示すモアレ成分の内の、図3に示す直線配線21aに基づいて算出されたモアレ成分である。図26に黒矢印で示されるモアレ成分は、図24中右側の黒矢印で示される周波数成分によるものである。
また、図27は、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図24に示す配線の各周波数成分の内、左方向の配線パターン(図6に示す直線配線21c)の周波数成分(第2象限の成分)から算出したモアレ成分である。即ち、図27は、図25に示すモアレ成分の内の、図6に示す直線配線21cに基づいて算出されたモアレ成分である。図27に黒矢印で示されるモアレ成分は、図24中左側の黒矢印で示される周波数成分によるものである。
また、図28のグラフにおいて円の面積で表示されるモアレ成分(黒矢印)の大きさは、図17に示す全方向等ピッチの配線パターン25cのVTF乗算後のモアレ成分(黒矢印)の大きさに比べて小さく、また、少ないことが分かる。つまり、モアレ成分の総和であるモアレ評価値は、図12に示す全方向等ピッチの配線パターン25cよりも、図5に示す配線パターン25bの方が小さいことが分かる。
即ち、図25に示すモアレ成分に上記式(1)のVTFを乗じた結果を表わす図28には、小さいが人の眼に視認されるモアレ成分(黒矢印で示す)がある一方で、図20に示すモアレ成分に上記式(1)のVTFを乗じた結果を表わす図23には、グラフ中において円の面積で表示可能なレベルの大きさのモアレ成分は存在しないことが分かる。
したがって、これらの例では、右向きと左向きの直線配線の配線ピッチを変えるだけでなく、両直線配線の傾斜角度も変えることで、よりモアレを低減できることが分かる。
また、本発明において、上述したように、配線のピッチはなるべく狭い方が周波数分布における各成分の周波数がより離れるため、なるべく狭いことが望ましい。このことから、本発明の配線パターンの方向は、少ない方が好ましい。その理由は、透過率を確保するために単位面積あたりの配線の本数には上限があるため、配線パターンの方向が少ない方が、1方向あたりの配線の本数を多くして狭くできるためである。しかし、センサ機能を維持するためには、少なくとも2方向必要であることは言うまでもない。従って、本発明の配線パターンの方向は、2方向が望ましい。
次に、本発明の応用として「2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも1方向の直線配線21において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである非等ピッチの配線パターン」に本発明を適用した例についても説明する。そのために、まず、「2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも1方向の直線配線21において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである非等ピッチの配線パターン」について説明する。
なお、以下では、本発明の「2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターン」を第1要件と言い、「2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも1方向の直線配線21において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである非等ピッチの配線パターン」を第2要件という。
図29に示す配線パターン25dにおいて、直線配線21e、及び21fは、それぞれいずれも4本の金属細線14の繰返しピッチPreとPrfとを有し、それぞれの繰返しピッチPreとPrfとは、等ピッチ(PreとPrfとが一定値)であり、直線配線21eの4本のそれぞれの金属細線14のピッチP1e、P2e、P3e、及びP4eは非等ピッチ(P1e、P2e、P3e、及びP4eの内、少なくとも2つのピッチが異なる)である非等ピッチの配線パターンである。同時に、直線配線21fの4本のそれぞれの金属細線14のピッチP1f、P2f、P3f、及びP4fは非等ピッチ(P1f、P2f、P3f、及びP4fの内、少なくとも2つのピッチが異なる)である非等ピッチの配線パターンである。また、直線配線21eと21fの4本の金属細線14のそれぞれの繰返しピッチPreとPrfとは同じ(Pre=Prf)であり、直線配線21eと21fの4本のそれぞれの金属細線14のピッチも同じ(P1e=P1fかつP2e=P2fかつP3e=P3fかつP4e=P4f)である。つまり、配線パターン25dは本発明の第1要件を満たさず、第2要件のみ満たす配線パターンである。
配線パターン25dは、図29に示すように、共に非等ピッチの配線パターンである直線配線21eと直線配線21fとの重畳によって複数の金属細線14同士を互いに交差させて形成された所定の形状の開口部(セル)22が配列されたメッシュ状の配線パターンである。
したがって、このメッシュ状の配線パターン25dは、平面視で互いに所定の角度が保存され、ピッチ(従ってサイズ)が異なる複数種類の平行四辺形の形状を持つ開口部22が所定の角度をなす2方向に複数個連続して繋がった配線パターンということができる。
なお、重畳される方向が異なる直線配線21の方向の数は8方向以下であることが好ましく、4方向以下であることがより好ましく、2方向であることが更に好ましい。その理由は、既に説明した通り、透過率を確保するために単位面積あたりの金属細線14の本数には上限があるため、直線配線21の方向の数が少ない方が、1方向あたりの金属細線14の本数を多くでき、結果、金属細線14の配線ピッチを狭くしてモアレを発生し難くすることができるためである。また、金属細線14の配線ピッチの狭い方が、直線配線21自体の視認性に影響しない範囲で、より自由に所定本数の金属細線14のピッチを最適化してモアレ低減することができるためである。一方で導電性フィルムのタッチセンサとしての機能欠落を防ぐためには、直線配線21の方向の数は最小2方向が必要なため、2方向が最も望ましい。
図29に示す例では、繰返しピッチが等しい直線配線21e、及び21fを2方向に重畳しているため、この繰返しピッチの単位で菱形になる。なお、本発明の配線パターンは第1要件を満たすことが前提となる、つまり直線配線を2方向に重畳した配線パターンにおいては、2方向の繰返しピッチが異なることが前提となるので、その場合、この繰返しピッチの単位で平行四辺形になる。
図32Aに示す配線パターン25eは、図30に示す1方向において平行に配列され、所定本数(4本)の金属細線14の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数(4本)の金属細線14のピッチは非等ピッチである直線配線21eと、図32Bに示す他の1方向において平行かつ等ピッチで配列される複数の金属細線14からなる直線配線21gとを重畳して、メッシュ状に配列されたメッシュ状の配線パターンである。
なお、所定本数の金属細線14の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数の金属細線14のピッチは非等ピッチである方向が異なる直線配線21の数は、重畳される方向が異なる直線配線の方向の数以下であるのは、勿論であるが、重畳される方向が異なる直線配線の方向の数と等しいことが好ましい。つまり、重畳される全ての方向の直線配線21において所定本数の金属細線14の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数の金属細線14のピッチは非等ピッチであることが好ましい。その理由は、後で説明する通り、それぞれの方向の直線配線21において、所定本数の金属細線14のそれぞれを、モアレを発生してしまう周波数成分を打ち消し合うように非等ピッチにすることによって、等ピッチにするよりもモアレを低減できるため、全ての方向の直線配線21においてモアレを発生してしまう周波数成分を打ち消し合うように非等ピッチにしてモアレ低減することが好ましいためである。また本発明においては、非等ピッチにする所定本数の金属細線14の繰返しピッチ、それぞれの金属細線14のピッチ、および所定本数は、全ての方向で同じでも良いし、それぞれの方向で異なっても良い。
また、所定本数の繰返しピッチのばらつきとしては、±20%以内が好ましく、±10%以内がより好ましく、±5%以内が更に好ましい。
本実施形態は、少なくとも1方向の直線配線において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは、等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは、その少なくとも2本の金属細線のピッチが非等ピッチである非等ピッチの配線パターンであることを特徴としている。この場合、上述した通り、金属細線のピッチを非等ピッチとすることで、等ピッチの場合と比べ、配線パターンの最小周波数が低くなるため、配線パターンが視認されないように注意する必要がある。そこで、配線パターンの視認性に影響しない範囲で、十分にピッチを最適化してモアレ低減するために、平均ピッチは、300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましく、150μm以下が更に好ましい。
前述したモアレ発生の原理から、配線パターンの各周波数成分の周波数を画素配列パターンの各周波数成分の周波数と離れるようにできれば、人の眼に視認される低周波なモアレが発生しないことが分かる。ここでは、「所定本数の配線の繰返しのピッチを等ピッチにしつつ所定本数のそれぞれの配線のピッチを非等ピッチにする」ことでモアレの低減を達成することを説明する。
図12で示した配線パターンを代表例として説明する。図12に示す配線パターン(配線の透過率パターン)において、1方向の直線配線、つまり右方向の直線配線21d1、又は左方向の直線配線21d2を配線の方向に沿って見ると、図33のようになる。図33において、4本の配線がある。これらの4本のそれぞれの配線のピッチは、当然、皆同じで101μmである。図33では4本の配線のみ示したが、この後も、配線があり、そのピッチも当然101μmである。ここで、図33において2番目の配線のみ抽出し、図34に示す。この2番目の配線は、配線4本分のピッチ404μmで繰り返される。
図35の黒矢印で示した成分が、図14の画素配列パターンの黒矢印の周波数成分に近いために、図17のように人の眼に視認される低周波なモアレが発生していた。
図36は、最適化結果の4本の配線の透過率の1次元プロファイルである。図37は、周波数分布を示す。図37から明らかなように、黒矢印で示した周波数成分の強度を小さくできていることが分かる。
また、図29に、最適化結果の配線の透過率パターンを示す。図29に示す配線パターンにおいて、4本の配線の繰返しピッチは、図12、及び図13と同じ404μmである。図38は、図29に示す配線パターンの2次元周波数分布であり、各周波数成分の強度を円の面積で示している。図14の画素配列パターンの周波数分布において、黒矢印で示した成分に近い成分(黒矢印で示す)の強度が図15より小さくできていることが分かる。
図39は、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と、図29に示す配線パターンの各周波数成分から算出したモアレ成分を示す。図39に示すモアレ成分に、上記式(1)で示す人間の眼の視覚応答特性の感度を表わす視覚伝達関数VTFを乗じた結果は、図23に示されているものと同じである。図23には、図17に見られるような低周波なモアレの無いことが分かる。なお、図15と図38、図16と図39、及び図17と図23は、それぞれ各成分の円の面積が表す強度の大きさが同じである。
この配線パターンは、「所定本数の繰返しのピッチは等間隔であること」と図39、及び図23のモアレの周波数分布のように、図16、及び図17に示すような等ピッチの配線パターンの場合のモアレの周波数分布と比べて、モアレの総和が小さくなることを特徴とする。図35で説明したように、非等ピッチにする本数を多くするほど最小周波数が低くなるため、配線パターンが視認される恐れがある。また、同様に図35から分かるように、非等ピッチにする本数を多くするほどサブ配線パターンの周波数成分が細かく多くなり、その中に、人間の眼に視認される低周波なモアレを発生してしまう周波数成分も多く含むようになるため、それらの周波数成分を打ち消し合うようなピッチの最適化が困難になると考えられる。
ところで、配線部が有する配線パターンは、2方向以上の直線配線の内、平均のピッチが最も狭い方向の直線配線の配線パターンが非等ピッチの配線パターンであることが好ましい。
次に、本発明の他の実施形態として、第2要件の「2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンであり、少なくとも1方向の直線配線21において、所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである非等ピッチの配線パターン」に、本発明を適用した例について以下に説明する。
図40に、第2要件の「所定本数の金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである非等ピッチの配線パターン」に本発明を適用した第3実施例の配線パターン25fを示す。図40に示す配線パターン25fでは、右向き直線配線21h(図41参照)が、図2、及び図3の右向き直線配線21aと比べて、平均ピッチが殆ど同じであり、4本の配線が非等ピッチとなっている。一方、左向き直線配線21bは、図2の左向き直線配線21b(図4)と同じである。図41に示す右向き直線配線21hの平均ピッチと、図2、及び図4に示す左向き直線配線21bの平均ピッチとは異なり、第1要件を満足するのは勿論である。即ち、図40に示す配線パターン25fは、上述した第1要件、及び第2要件を共に満足する。
図42は、図40に示す配線パターン25fの2次元周波数分布の図である。図43は、図40に示す配線パターン25fのモアレの周波数分布であり、図14に示す画素配列パターンの各周波数成分と図42に示す配線パターンの各周波数成分とから算出したモアレ成分をプロットした図である。図44は、右向き直線配線21eのみによるモアレ成分の周波数分布である。なお、図42、及び図19に示す配線パターンの周波数分布、及び図43、及び図44、並びに図20、図21、及び図22に示すモアレ周波数分布における各成分の円の面積が表す強度の大きさは同じである。
また、図45は、図21のモアレ成分に上記式(1)のVTFを乗じた分布であり、図46は、図44のモアレ成分に上記式(1)のVTFを乗じた分布である。図46の方が、モアレ成分の総和が小さいことが分かる。
このように、「所定本数の配線の繰返しのピッチを等ピッチにしつつ所定本数のそれぞれの配線のピッチを非等ピッチにする非等ピッチの配線パターン」においても、本発明を適用することによって、更にモアレ低減することができる。なお、図40においては、右方向の配線パターンにのみに、「所定本数の配線の繰返しのピッチを等ピッチにしつつ所定本数のそれぞれの配線のピッチを非等ピッチにする非等ピッチの配線パターン」を適用したが、勿論、左方向の配線パターンにも適用して良いのは勿論である。
なお、図40に示す第3実施例の配線パターン25fの場合は、図29に示す配線パターン25dの場合と同様に4本の配線を非等ピッチにしてモアレ低減を検討した結果だが、図29に示す配線パターン25dの場合と同様に、結果的に2本の配線の繰返しのピッチが殆ど等ピッチとなっており、つまり2本の配線のピッチの最適化で同等のモアレ低減効果が得られることを示している。
以下に、本発明の配線パターンの特徴をまとめ、本発明の導電性フィルムの配線パターンの作製方法を説明する。
本発明の配線パターンの特徴をまとめると、本発明の配線パターンは、以下の特徴を有する。
・2方向以上の直線配線を重畳した配線パターンである。
・少なくとも2方向で配線のピッチが異なる。
また、本発明の配線パターンは、以下の特徴も有する。
・画素配列の輝度パターンと各方向非等ピッチの配線パターンとから導出されるモアレ成分の総和(モアレ評価値)は、それぞれの配線の方向が同じであり単位面積あたりの配線数が同じ全方向等ピッチの配線パターンのモアレ評価値より小さい。
上記の特徴において「単位面積あたりの配線数が同じ」とは、n/p=1/p1+1/p2+……+1/pnを満たすことを意味する。ここで、nは、方向の数であり、本発明の配線パターンと、全方向等ピッチの配線パターンとにおいて同じである。pは、全方向等ピッチの配線パターンのピッチである。p1、p2、……、pnは、本発明の配線パターンの方向1、方向2、……、方向nの平均ピッチを表す。
I=(Σ(R[i])x)1/x …(2)
ここで、R[i]は、モアレのi番目の周波数成分の強度、即ちVTF乗算後の各モアレ成分(図17、図23、図28、図45、及び図46参照)を示す。また、確率加算の次数xには、過去の視覚研究において視覚実験結果に良くフィットする次数として提案されている1〜4の範囲の何れかの値を採用する。ここで、次数x=1の場合、上記式(2)は各モアレ成分の強度の総和(線形和)をモアレ評価値として導出することを意味するが、この場合でも、全方向等ピッチの配線パターンよりもモアレの少ない各方向非等ピッチの配線パターンを作製する事は可能であったため、次数x=1も採用することとする。代表的な次数xとして、Quickによって提示された次数x=2を採用する。
・非等ピッチ主モアレ成分の方が、等ピッチ主モアレ成分より強度が小さい。
・等ピッチ主モアレ成分の周波数以下の周波数範囲におけるモアレ成分の総和が、全方向等ピッチの配線パターンより小さい。
・非等ピッチ主モアレ成分の方が、等ピッチ主モアレ成分より周波数が高い。
また、主モアレ成分が発生する原因となる配線パターンの周波数成分を主配線周波数成分と定義し、本発明の各方向非等ピッチの配線パターンの主配線周波数成分を非等ピッチ主配線周波数成分と定義し、それぞれの配線の方向が同じであり単位面積あたりの配線数が同じ全方向等ピッチの配線パターンの主配線周波数成分を等ピッチ主配線周波数成分と定義すると、本発明の各方向非等ピッチの配線パターンは、以下のいずれかの特徴も有する。
・非等ピッチ主配線周波数成分の方が等ピッチ主配線周波数成分より強度が小さい。
・等ピッチ主配線周波数成分の周波数における強度が全方向等ピッチの配線パターンより小さい。
・画素配列の輝度パターンと各方向非等ピッチの配線パターンとから導出されるモアレ成分の総和(モアレ評価値)は、方向の数が同じでぞれぞれの配線の方向が任意であり、単位面積あたりの配線数が同じ全方向等ピッチの配線パターンのモアレ評価値より小さい。
本発明の配線パターンは、図14を参照しながら、全方向等ピッチの周波数分布図15〜図17と比べて、少なくとも2方向以上の配線パターンのピッチを種々に変えて、図24〜図28、図19〜図23、更に図42〜図46に示すような周波数分布を導出してモアレ成分が小さくなるように最適化することによって得ることができる。本発明(第1要件)では、2方向以上の配線パターンのピッチと角度を試行錯誤で色々変更することによって得ることができる。なお、本発明に追加する第2要件では、非等ピッチにする配線のピッチを試行錯誤で色々変更することによって同様にして得ることができる。
但し、本発明(第1要件)では、単位面積あたりの配線数が上限を超えない範囲で、つまり、方向1、方向2、……、方向nの平均ピッチをそれぞれp1、p2、……、pnとして、(1/p1+1/p2+……+1/pn)が上限を超えない範囲で、最適化する必要がある。
図47に、本発明の導電性フィルムの配線パターンの作製方法のフローを示す。
まず、ステップS10において、ディスプレイの画素配列の輝度パターンを、予め準備しておく。画素配列の輝度パターンは、顕微鏡などで撮影した画像データでも良いし、画素配列パターンのデジタルデータに適当なぼかし関数を掛けたり、畳み込んだりして作成しても良い。ぼかし関数は、ディスプレイを撮影した画像の画素配列輝度パターンのぼけ程度から決めることが望ましい。なお、ここで準備する画素配列の輝度パターンは、当然、本画素配列が実際に発光する際の輝度パターンを再現するものであることが望ましい。つまり、画素配列の輝度パターンとして、顕微鏡などで撮影した画像データを用いる際、または、顕微鏡などで撮影した画像から画素配列の輝度パターンのぼかし関数を決める際には、当然、顕微鏡などの撮影系によるぼけの影響が少ないことが望ましい。つまり、本画素配列が実際に発光する際の輝度パターンの高周波成分まで十分に含めて低減せずに撮影できる系で撮影することが望ましい。撮影系によるぼけによって、撮影された画像において、画素配列の輝度パターンの高周波成分が低減されてしまう場合、その低減を補償した画像データを画素配列の輝度パターンとする、または、補償した画像データからぼかし関数を決めることが望ましい。
また、ステップS10において、2次元周波数分布まで予め導出しておくのが良い。
次に、ステップS12において、方向iを1に設定する(i=1)。
次に、ステップS16において、以下に述べる方法で、非等ピッチの配線パターンのモアレ値算出処理をする。
次に、ステップS18において、以下に述べる方法で、平均の配線ピッチ、及び角度と対応付けて、算出されたモアレ値と非等ピッチ情報をメモリ等に記憶する。
次に、ステップS20において、取得すべき方向iの平均の配線ピッチと角度があるかどうか判断する。
取得すべき方向iの平均の配線ピッチと角度があれば(YES)、ステップS14に戻り、必要な方向iの平均の配線ピッチと角度を取得して、ステップS14〜ステップS20を繰り返す。このループは平均の配線ピッチと角度を種々に変えるループを意味する。
一方、取得すべき方向iの平均の配線ピッチと角度が無い場合(NO)は、ステップS22に進む。
方向iがnでない(i≠n)場合(NO)には、ステップS24において、方向iをi+1(i=i+1)にして、ステップS14に戻り、ステップS14〜ステップS20を繰り返す。
方向iがnである(i=n)場合(YES)には、ステップS26に進む。
次に、ステップS26においては、方向1のモアレ値、方向2のモアレ値、……、方向nのモアレ値の総和を総和モアレ値(モアレ評価値)とし、総和モアレ値が最小となる各方向iのピッチと角度を導出する。
なお、既に説明した通り、本発明(第1要件)では、配線の透過率の観点で単位面積あたりの配線数が上限を超えない範囲で、つまり、方向1、方向2、……、方向nの平均ピッチをそれぞれp1、p2、……、pnとして、(1/p1+1/p2+……+1/pn)が上限を超えない範囲で、配線パターンを最適化する必要があるため、ステップS26においては、(1/p1+1/p2+……+1/pn)が所定値以下となる組合せのみに限定して、総和モアレ値を算出して最小となる各方向iのピッチと角度を導出する方法になる。
こうして、本発明の導電性フィルムの配線パターンの作製方法を終了する。
ここでは、方向1、方向2、……、方向nのモアレ値の総和の算出方法として、線形和で算出して良い。つまり、以下の式で総和を算出して良い。
方向1のモアレ値+方向2のモアレ値+……+方向nのモアレ値
但し、非等ピッチモアレ算出処理において、後述する確率的な加算によってモアレ値を算出する場合は、その総和も確率的な加算によって算出することが望ましい。つまり以下の式によって総和を算出する事が望ましい。
(方向1のモアレ値X+方向2のモアレ値X+……+方向nのモアレ値X)1/x
ここで、次数xは、非等ピッチのモアレ値算出処理における確率加算の次数と同じ値にする。
また、非等ピッチを含まない方向については「非等ピッチモアレ値算出処理」を行う必要はなく、指定の配線ピッチと角度についてモアレ値を算出すれば良い。モアレ値の算出方法は、既に説明した通りだが、今一度簡単に説明する。まず、指定の配線ピッチと角度で配線の透過率パターンを作成し2次元周波数分布を導出する。次に、画素配列の輝度パターンの2次元周波数分布と配線の透過率パターンの2次元周波数分布からモアレ成分を導出する。最後に各モアレ成分にVTFを乗じた後に、総和を算出してモアレ値とする。
全ての方向において、直線配線21における金属細線のピッチに非等ピッチを含まない場合、つまり、本発明の第1要件のみを満たし、第2要件を満たさない配線パターンの場合は、全ての方向について、指定の配線ピッチと角度についてのモアレ値を算出すれば良い。
(非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法1)
図48に、本発明における非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法1のフローを示す。
この方法は、所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報を予め準備しておき、それらのピッチを全て評価する。
まず、ステップS30において、所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報を予め準備しておき、所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報を取得して、指定する。
次に、ステップS32において、指定された配線ピッチで配線の透過率パターンを作成し、2次元周波数分布を導出する。
次に、ステップS36において、モアレ成分から、モアレ評価値を導出する。
次に、ステップS38において、モアレ評価値が記憶されているモアレ評価値より良化したら、この良化したピッチ情報を記憶する。
次に、ステップS40において、予め準備された所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報の中で、モアレ評価値が求められていない所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報が残っており、指定すべき所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報がある(YES)場合には、ステップS30に戻り、ステップS30〜ステップS38を繰り返す。
一方、指定すべき所定本数の非等ピッチの配線ピッチの情報が無い(NO)場合には、非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法1を終了する。
図47のフローでは、平均の配線ピッチが種々に変更される。従って、それぞれの平均の配線ピッチに対して、同じ非等ピッチ情報を使い回せるようにするため、非等ピッチ情報は、平均のピッチに対する比率の情報で準備しておくのが良い。例えば、所定本数が4本の場合、以下の様な情報にする。
−0.055154472 1.009144324 2.087233728 3.073827362
0.048012206 0.980814732 1.931622256 3.008651204
0.043818677 0.915255691 1.956276096 2.940351965
・・・・・・・・・・・・
1.009144324 2.087233728 3.073827362」に基づき、「−11μm 202μm 417μm 615μm」の非等ピッチ組合せを得ることができる。
また、ここでは、非等ピッチ組合せとして、平均ピッチに対して比率のピッチ情報を乗じた後に小数第1位を四捨五入した。
モアレ成分の導出方法、及びモアレ評価値の導出方法は、既に説明した通りである。モアレ評価値として、VTF乗算後の各モアレ成分の強度の総和を導出する際の総和の導出方法は、後ほど説明する。
図49に、本発明における非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法2のフローを示す。
この方法は、所定本数が4本の場合であり、各配線について等ピッチの配線のピッチから±に予め定めた範囲で予め定めた刻みでピッチを変更してモアレ評価する。
まず、ステップS50において、1番目の配線ピッチとして、等ピッチの配線のピッチから±に予め定めた範囲で予め定めた刻みを予め準備しておき、順次1番目の配線ピッチを指定する。
次に、ステップS52において、2番目の配線ピッチとして、等ピッチの配線のピッチから±に予め定めた範囲で予め定めた刻みを予め準備しておき、順次2番目の配線ピッチを指定する。
次に、ステップS54において、3番目の配線ピッチとして、等ピッチの配線のピッチから±に予め定めた範囲で予め定めた刻みを予め準備しておき、順次3番目の配線ピッチを指定する。
次に、ステップS56において、4番目の配線ピッチとして、等ピッチの配線のピッチから±に予め定めた範囲で予め定めた刻みを予め準備しておき、順次4番目の配線ピッチを指定する。
次に、ステップS60において、画素配列パターンの2次元周波数分布、及び配線パターンの2次元周波数分布を用いて、モアレ成分を導出する。
次に、ステップS62において、モアレ成分から、モアレ評価値を導出する。
次に、ステップS64において、モアレ評価値が記憶されているモアレ評価値より良化したら、この良化したピッチ情報を記憶する。
次に、ステップS66において、指定すべき4番目の配線ピッチが残っていれば、現在の4番目の配線ピッチに対して予め準備された刻みを増、又は減して、指定すべき新たな4番目の配線ピッチを持ってステップS56に戻り、ステップS56〜ステップS64を繰り返す。
ステップS66において、指定すべき4番目の配線ピッチが残っていなければ、ステップS68に進む。
ステップS68において、指定すべき3番目の配線ピッチが残っていなければ、ステップS70に進む。
次に、ステップS70において、指定すべき2番目の配線ピッチが残っていれば、現在の2番目の配線ピッチに対して予め準備された刻みを増、又は減して、指定すべき新たな2番目の配線ピッチを持ってステップS52に戻り、ステップS52〜ステップS68を繰り返す。
ステップS70において、指定すべき2番目の配線ピッチが残っていなければ、ステップS72に進む。
次に、ステップS72において、指定すべき1番目の配線ピッチが残っていれば、現在の1番目の配線ピッチに対して予め準備された刻みを増、又は減して、指定すべき新たな1番目の配線ピッチを持ってステップS50に戻り、ステップS50〜ステップS70を繰り返す。
ステップS72において、指定すべき1番目の配線ピッチが残っていなければ、非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法2を終了する。
図49に示す実施方法2は、図48に示す実施方法1に比べて網羅的に探索できるが、探索時間が掛かる欠点がある。
図50に、本発明における非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法3のフローを示す。
この方法は、所定の回数だけ探索を繰り返す方法である。
まず、ステップS80において、非等ピッチの配線ピッチを変える配線を指定する。最初は、1番目配線を指定しても良いし、他の順番の配線を指定しても良い。
次に、ステップS82において、配線ピッチの情報を予め準備しておき、配線ピッチの情報を取得して、指定する。
次に、ステップS84において、指定された配線を指定された配線ピッチに設定し、配線の透過率パターンを作成し、2次元周波数分布を導出する。
次に、ステップS88において、モアレ成分から、モアレ評価値を導出する。
次に、ステップS90において、予め準備された配線ピッチの情報の中で、モアレ評価値が求められていない配線ピッチの情報が残っており、指定すべき配線ピッチの情報がある場合には、ステップS82に戻り、ステップS82〜ステップS88を繰り返す。
一方、指定すべき配線ピッチの情報が無い場合には、ステップS92に進む。
ステップS92において、モアレ評価値が最良の配線ピッチに更新する。
次に、ステップS94において、配線ピッチを変える回数が所定回数完了したか判断する。
所定回数完了していない(NO)場合には、ステップS80に戻り、ステップS80〜ステップS92を繰り返す。
所定回数完了している(YES)場合には、非等ピッチ配線パターンのモアレ値算出処理の実施方法3を終了する。
指定された配線について、配線ピッチを現在のピッチから±に所定量だけ増減させてモアレ評価値を導出する。単純には、現在のピッチをpとしてp+a、p、p−aのピッチで評価すれば良い。この内、ピッチpのモアレ評価値は、既に導出済みなので改めて導出する必要は無い。指定された配線について、モアレ評価値が最良のピッチに更新する。
図50に示す方法は、図49に示す方法より、探索時間が掛からない。また、図50に示す方法は、図48に示す方法より細かく探索できる。但し、局所解に陥りやすい欠点がある。
以上の図47〜図50に示す本発明の導電性フィルムの配線パターンの作製方法は、導電性フィルムの透明基体の有無に無関係に実施される配線部の配線パターンに関わるものであるので、透明基体を規定していないが、少なくとも配線部を有する導電性部材の配線パターンの作製方法ということもできる。即ち、図47〜図50は、本発明の導電性部材、及び導電性フィルムの配線パターンの作製方法のフローを示すものであるといえる。
特許文献3には、菱形配線のピッチに不規則性を付与して、モアレ評価値が閾値以下となる配線パターンを判定することが開示されている。しかし、その方法には、課題がある。「強度の小さいモアレ成分を閾値で除外する」ことである。
この方法では、本来、選定したい「人の眼に視認される低周波域のモアレ成分が少ない配線パターン」の他に、閾値以下のモアレ成分が多い配線パターンも選定されることになる。もともと、配線のピッチに不規則性を付与すると配線パターンの周波数成分が増えることになるが、この場合、配線パターンの各周波数成分の強度の総和は必然的に増える。なぜならば配線ピッチに不規則性付与してもしなくても、配線パターンの透過率の2乗和は変わらないため、パーセバルの定理によって配線パターンの2次元周波数分布の各周波数成分のパワー(強度の2乗)の総和は変わらないためである。パワー(強度の2乗)の総和が変わらずに周波数成分が増えるということは、強度の総和は増えることを意味する。そして、配線パターンの強度の総和が増えるということは、モアレ成分の強度の総和も増えることを意味する。つまり、配線パターンの周波数成分が増える結果、必然的にモアレ成分も増えて、その強度(画素配列パターンの各周波数成分と配線パターンの各周波数成分の乗算値)の総和も増える。その結果、VTFを乗じた後のモアレ成分の強度の総和も増える傾向になる。この様な傾向の下で不規則性を付与してモアレ評価値(VTF乗算後のモアレ成分の強度の総和)の低い配線パターンを選定した場合、強度が閾値以下のモアレ成分の多い配線パターン(閾値以下となるモアレ成分は評価値から除外される)が選定される傾向になると考えられる。つまり、不規則性を付与して探索しても、本来、狙っている「各モアレ成分の周波数を人の眼に視認される低周波域より高周波側に寄せる」ことによるモアレ評価値の低減よりも、「閾値以下となるモアレ成分を増やす」ことによるモアレ評価値の低減の方が大きく、その様な配線パターンが選定される傾向になると考えられる。
各モアレ成分の強度を、まず非線形な関数(輝度コントラストから心理コントラストへの変換関数(トランスデユーサ関数)を想定している。)で変換した後に、その総和(線形和)をモアレ評価値として導出する。ここで、非線形な変換関数(トランスデユーサ関数)として、Hamerly等、又はWilson等の提案する式をはじめ種々の変換式が提案されているため、それらの式の何れかを用いて変換する。
または、各モアレ成分の強度の確率的な加算値をモアレ評価値として導出する。ここで確率的な加算の式として、Quick等によって提唱された下記式(2)を用いてモアレ評価値Iを導出する。
I=(Σ(R[i])x)1/x …(2)
ここで、R[i]は、モアレのi番目の周波数成分の強度、即ちVTF乗算後の各モアレ成分を示す。また、確率加算の次数xには、過去の視覚研究において視覚実験結果に良くフィットする次数として提案されている1〜4の範囲の何れかの値を採用する。ここで、次数xが1の場合、上記式(2)は各モアレ成分の強度の総和(線形和)をモアレ評価値として導出する事を意味する。この場合、先述した通り、本発明の第2要件を満たす非等ピッチの配線パターンは等ピッチの配線パターンよりモアレ評価値が増える傾向になるため、十分に最適な配線パターンの選定が困難だった。しかしながら、この場合でも、少なくとも等ピッチの配線パターンよりモアレの少ない非等ピッチの配線パターンを選定する事は可能であったため、次数xとして値1も採用する事とする。代表的な次数xとして、Quickによって提示された値2を採用する。
上記式(7)において、4行目の式で表された各モアレ成分のみでなく、3行目の式で表された配線パターンの周波数成分もモアレ評価値に組み入れることで簡易に評価することができる。具体的には図14で示した画素配列パターンの周波数分布に周波数0(上記式(7)のA0に相当)も含めれば良い。その結果、図14の画素配列パターンの各周波数成分と配線パターンの各周波数成分(例えば図15に示した各周波数成分)に基づきモアレ成分(例えば図16に示したモアレ成分)を導出する際に、画素配列パターンの周波数0(上記式(7)のA0に相当)とのモアレ成分として、上記式(7)の3行目の式で表された各成分が導出されて、その後、VTFを乗じて導出される総和値(モアレ評価値)に組み入れられることになる。
また、本発明の各方向非等ピッチの配線パターンは、2方向の直線配線を重畳した配線パターンが望ましい。その理由は、透過率を確保するために単位面積あたりの配線の本数には上限があるためである。単位面積あたりの配線の本数に上限がある場合、配線パターンの方向が少ない方が、1方向あたりの配線の本数を多くでき、結果、配線ピッチを狭くすることができる。そして、配線ピッチの狭い方がモアレが発生し難くなる。具体的には、配線ピッチが狭い方が周波数分布における各成分の周波数が離れるために、画素配列パターンの各周波数成分に近い成分が発生し難くなり、低周波なモアレが発生し難くなる。また、配線ピッチの狭い方が、本発明の第2要件を満たす非等ピッチの配線パターンによるモアレ低減にも有利である。本発明の第2要件を満たす非等ピッチの配線パターンでは、等ピッチの配線パターンと比べて低周波成分が発生するが、配線ピッチの狭い方が最小周波数が高くなるため、本発明の第2要件を満たす非等ピッチの配線パターンのように、低周波成分を発生しても、それによる配線パターンの視認性への影響が小さいためである。つまり、配線パターンの視認性に影響しない範囲で、より自由にピッチを最適化してモアレ低減することができる。このように、配線パターンの方向が少ない方が、モアレ、及び配線パターンの視認性に有利であるが、導電性フィルムのタッチセンサとしての機能欠落を防ぐためには、最小2方向が必要である。つまり、配線が断線してもセンサ機能を維持するためには、少なくとも2方向の配線が重畳されて交点を持ち電極までの経路(電流の経路)を複数有するパターンの必要がある。従って2方向の直線配線を重畳した配線パターンが望ましい。
本発明においては、1方向の線配線の透過率の2次元周波数分布において、ある特定の方向のみに線配線の周波数成分が集中している場合、その線配線は直線配線と見做すことができる。具体的には、線配線の透過率の2次元周波数分布において、周波数ゼロの成分を除いて、ある特定の方向を中心として−10度以上から+10度以下の角度範囲における周波数成分の強度の総和が、全周波数成分(周波数ゼロの成分を除く)の強度の総和に対して所定の比率以上ならば、直線配線と見做すことができる。ここで、所定の比率は、30%であり、より好ましくは45%であり、更に好ましくは55%である。また、ある特定の方向とは、0度以上、360度未満の角度範囲における任意の角度の内、何れかの角度の方向と、その角度と180度異なる角度の方向の両方を示す。つまり、ある特定の方向を中心とした−10度以上から+10度以下の角度範囲における周波数成分の強度の総和には共役関係の周波数成分(180度異なる角度の方向(反対方向)の周波数成分)の強度も含める。
なお、本発明の特徴である各方向非等ピッチの配線パターンは、重畳される全方向の線配線が直線配線である事が前提であるが、本発明の導電性部材、および導電性フィルムの配線部の配線パターンは、この本発明の特徴である各方向非等ピッチの配線パターンを含むものであれば良い。つまり、本発明の導電性部材、および導電性フィルムの配線部の配線パターンは、直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンであって少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチが他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる配線パターンである、各方向非等ピッチの配線パターンを含むものであれば、
この各方向非等ピッチの配線パターンの他に、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる線配線が直線配線ではない線配線、例えば曲線や折れ線からなる線配線を更に重畳したものであっても良い。この様に、導電性部材、および導電性フィルムの配線部の配線パターンに直線配線ではない線配線が含まれる場合でも、少なくとも直線配線から成る各方向非等ピッチの配線パターンによってモアレ視認性を改善することができる。但し、図52〜図54、及び図55〜図57で示した通り、曲線や折れ線からなる線配線よりも直線配線の方が、ある特定の方向のみに周波数成分を集中させることができるため、モアレ低減のためには、導電性部材、および導電性フィルムの配線部の配線パターンに含まれる線配線が全て直線配線であることが好ましい。
なお、このように電極内ダミーパターン部を形成する場合、本発明においては、電極部の金属細線と電極内ダミーパターン部の金属細線の組合せによる配線パターン、更に、配線層が複数ある場合には、それらの配線層における配線パターンの重ね合わせによる合成配線パターンにモアレの視認性の点で最適化された各方向非等ピッチの配線パターンを含むようにして、この合成配線パターンによって、ディスプレイとの干渉によるモアレ視認性を改善する。例えば図7に示す本発明の第2の実施形態の導電性フィルム11の場合、2層の配線層28a、及び配線層28bの内、1方の配線層28aにおける第1電極部17aの金属細線と電極内ダミーパターン部の金属細線の組合せによる配線パターン、及びダミー電極部26の配線パターンの組合せと、他方の配線層28bにおける第2電極部17bの金属細線と電極内ダミーパターン部の金属細線の組合せによる配線パターンとの重ね合わせによる合成配線パターンにモアレの視認性の点で最適化された各方向非等ピッチの配線パターンを含むようにして、この合成配線パターンによって、ディスプレイとの干渉によるモアレ視認性を改善する。
その他のダミー電極部の形態としては、WO2013/094729に記載のサブ非導電パターンの形態がある。
12、12a、12b 透明支持体
14 金属製の細線(金属細線)
16、16a、16b 配線部
17、17a、17b 電極部
18、18a、18b 接着層
20、20a、20b 保護層
21、21a、21b、21c、21d1、21d2、21e、21f、21g、21h、21i、21j 直線配線
22 開口部
23a、23b、23c 線配線
24 配線パターン
24a 第1(上側)の配線パターン
24b 第2(下側)の配線パターン
25、25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g 配線パターン
26、26a ダミー電極部
27 電極内ダミーパターン部
28、28a、28b 配線層
30、30a 表示ユニット
32、32r、32g、32b 画素
34 ブラックマトリクス(BM)
36 領域
38 画素配列パターン
40 表示装置
42 入力面
44 タッチパネル
46 筐体
48 カバー部材
50 ケーブル
52 フレキシブル基板
54 検出制御部
56 接着層
58 接触体
Claims (26)
- 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値は、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さく、又は前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さく、
前記モアレ評価値は、前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とから算出されるモアレの各周波数成分に、人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの各周波数成分の強度の総和である導電性部材。 - 前記視覚応答特性は、下記式(1)で表される視覚伝達関数VTFで与えられる請求項1に記載の導電性部材。
k≦log(0.238/0.138)/0.1
VTF=1
k>log(0.238/0.138)/0.1
VTF=5.05e−0.138k(1−e0.1k) …(1)
k=πdu/180
ここで、logは自然対数であり、kは、立体角で定義される空間周波数(cycle/deg)であり、uは、長さで定義される空間周波数(cycle/mm)であり、dは、100mm〜1000mmの範囲内の観察距離(mm)である。 - 前記視覚応答特性の観察距離は300mm〜800mmの何れかの距離である請求項1、又は2に記載の導電性部材。
- 前記モアレ評価値をIとする時、前記モアレ評価値Iは、前記モアレの各周波数成分の強度から下記式(2)により導出されるものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性部材。
I=(Σ(R[i])x)1/x …(2)
ここで、R[i]は、モアレのi番目の周波数成分の強度であり、次数xは、1〜4の何れかの値である。 - 前記次数xは、2である請求項4に記載の導電性部材。
- 前記モアレ評価値は、前記モアレの各周波数成分の強度の非線形和により導出されるものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性部材。
- 前記モアレ評価値は、前記画素配列パターンの周波数0と前記配線パターンの各周波数成分とから算出される前記モアレの周波数成分をも含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性部材。
- 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の強度は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の強度より小さい導電性部材。 - 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の周波数は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の周波数より大きい導電性部材。 - 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さく、
前記モアレ評価値は、前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とから算出されるモアレの各周波数成分に、人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの各周波数成分の内、前記全方向等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の周波数以下における周波数成分の強度の総和である導電性部材。 - 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、
前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおいてモアレに寄与が最も大きい前記モアレの周波数成分の周波数において、前記各方向非等ピッチの配線パターンの前記モアレの周波数成分の強度は、前記全方向等ピッチの配線パターンの前記モアレの周波数成分の強度より小さい導電性部材。 - 前記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請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性部材。
- 複数の金属細線からなる配線部を有する導電性部材であって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記各方向非等ピッチの配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線において、所定本数の前記金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、前記所定本数のそれぞれの金属細線のピッチは非等ピッチである導電性部材。 - 2方向以上の前記直線配線の内、平均のピッチが最も狭い方向の直線配線において、所定本数の前記金属細線の繰返しピッチは等ピッチであり、前記所定本数のそれぞれの前記金属細線のピッチは非等ピッチである請求項13に記載の導電性部材。
- 前記所定本数は、16本以下である請求項13、又は14に記載の導電性部材。
- 前記配線部は、前記直線配線を2方向に重畳した配線パターンを有する請求項1〜15のいずれか1項に記載の導電性部材。
- 前記直線配線を2方向に重畳した配線パターンは、左右非対称である請求項16に記載の導電性部材。
- 前記2方向の前記直線配線の成す角度は、40度〜140度である請求項16、又は17に記載の導電性部材。
- 前記2方向以上に重畳した前記直線配線の内、少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチは、30μm〜600μmである請求項1〜18のいずれか1項に記載の導電性部材。
- 前記平均のピッチは、300μm以下である請求項19に記載の導電性部材。
- 透明基体と、該透明基体の少なくとも一方の面に形成され、複数の金属細線からなる配線部と、を有する導電性フィルムであって、
前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有し、
前記配線パターンは、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記導電性部材は、表示装置の表示ユニット上に設置されるものであり、
前記配線パターンは、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、
前記各方向非等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値は、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値、又は前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さく、
前記モアレ評価値は、前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とから算出されるモアレの各周波数成分に、人間の視覚応答特性を作用させて得られたモアレの各周波数成分の強度の総和である導電性フィルム。 - 所定の画素配列パターンで配列されてなる表示ユニットと、
この表示ユニットの上に設置される、請求項1〜20のいずれか1項に記載の導電性部材、又は請求項21に記載の導電性フィルムと、を備える表示装置。 - 前記表示ユニットは、有機ELディスプレイ(OELD)であり、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の内、少なくとも2つの色について前記画素配列パターンが異なる請求項22に記載の表示装置。
- 請求項1〜20のいずれか1項に記載の導電性部材、又は請求項21に記載の導電性フィルムを用いたタッチパネル。
- 表示装置の表示ユニット上に設置され、複数の金属細線からなる配線部を有し、前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有する導電性部材の配線パターンの作製方法であって、
前記配線パターンは、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、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記配線パターンの透過率、及び前記画素配列パターンの輝度又は透過率を取得し、
前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布、及び前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布を導出し、
前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とからモアレの各周波数成分を算出し、
こうして算出された前記モアレの各周波数成分に人間の視覚応答特性を作用させて、各周波数成分の強度の総和であるモアレ評価値を求め、
こうして求められた前記各方向非等ピッチの配線パターンにおける前記モアレ評価値が、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さい、前記各方向非等ピッチの配線パターンを作製する導電性部材の配線パターンの作製方法。 - 表示装置の表示ユニット上に設置され、透明基体と、該透明基体の少なくとも一方の面に形成され、複数の金属細線からなる配線部とを有し、前記配線部は、1方向において平行に配列される複数の金属細線からなる直線配線を2方向以上に重畳した配線パターンを有する導電性フィルムの配線パターンの作製方法であって、
前記配線パターンは、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、少なくとも1方向の前記直線配線における平均のピッチが、他の少なくとも1方向の直線配線における平均のピッチと異なる各方向非等ピッチの配線パターンであり、
前記配線パターンの透過率、及び前記画素配列パターンの輝度又は透過率を取得し、
前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布、及び前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布を導出し、
前記配線パターンの透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分と、前記画素配列パターンの輝度又は透過率の2次元フーリエ周波数分布の各周波数成分とからモアレの各周波数成分を算出し、
こうして算出された前記モアレの各周波数成分に人間の視覚応答特性を作用させて、各周波数成分の強度の総和であるモアレ評価値を求め、
こうして求められた前記各方向非等ピッチの配線パターンにおける前記モアレ評価値が、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向が同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第1の全方向等ピッチの配線パターン、又は、前記各方向非等ピッチの配線パターンと、それぞれの直線配線の方向は異なるが方向の数は同じであり、且つ、単位面積当たりの配線密度も等しい第2の全方向等ピッチの配線パターンにおけるモアレ評価値より小さい、前記各方向非等ピッチの配線パターンを作製する導電性フィルムの配線パターンの作製方法。
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