(57)【要約】【課題】タッチパネルを曲面で構成する場合においても、ディスプレイの画素パターンとのモアレを有効に防止できる車載用タッチパネルを提供する。【解決手段】車載用タッチパネルは、液晶ディスプレイ１２と、透明電極１４が一体化されて所定の曲率を有する透明保護層（透明パネル）１６を備える。液晶ディスプレイ１２と透明電極１４の間に隙間１３が形成される。透明電極１４の電極間隙Ｐ１、液晶ディスプレイ１２の画素ピッチＰ２、透明電極１４と液晶ディスプレイ１２のパターンの角度ずれをαとした場合に、所定の式で与えられるモアレのピッチＲがＰ２に基づき設定される閾値以下となるように、α及びＰ１を設定することで、モアレを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用タッチパネルであって、
ディスプレイと、
前記ディスプレイ上に積層され、透明電極が一体化されて所定の曲率を有する透明パネルと、
を備え、
前記ディスプレイと前記透明電極との間には隙間が形成され、
前記透明電極の電極間隙をＰ１、前記ディスプレイの画素ピッチをＰ２、透明電極の電極パターンとディスプレイの画素パターンとの角度ずれをαとした場合に、
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で定義されるモアレのピッチＲが、前記ディスプレイの画素ピッチＰ２に基づき設定される閾値以下となるように、前記角度ずれα及び電極間隙Ｐ１が設定される
ことを特徴とする車載用タッチパネル。
【請求項２】
請求項１記載の車載用タッチパネルにおいて、
前記閾値は、前記ディスプレイの画素ピッチＰ２に等しい
ことを特徴とする車載用タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネルに関し、特に車載用のタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種の電子機器においてタッチパネルが用いられている。通常、タッチパネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に接着剤及び絶縁層を介して透明電極を形成したガラス等を接着して構成される。
【０００３】
タッチパネルは一般に平面形状であるが、車載のナビゲーションシステム等をタッチパネルで構成する場合、車両のインストルメントパネルとの一体感を持たせるために、インストルメントパネルの曲率と整合させるべく、タッチパネルを平面ではなく曲面で構成する必要が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＴＯ等の透明電極は、所定形状にパターニングされて構成されるが、透明電極は完全な透明ではなく多少の色味が存在しているため、透明電極が存在していない部分とのコントラスト差によりパターンが見えてしまう場合があり、タッチパネルとしての商品性が低下してしまう。特に、透明電極のパターンとその下の液晶ディスプレイの画素パターンとの干渉によるモアレが問題となる。
【０００６】
これを防止するためには、目視不可能なレベルまで透明電極の間隙を細くし、かつ液晶ディスプレイと密着させることが有効であるが、上記のようにタッチパネルを曲面で構成する場合には、必然的に液晶ディスプレイと透明電極との間に隙間が生じてしまうため、かかる防止策を採用することができない。
【０００７】
他方、液晶ディスプレイの画素パターンよりも透明電極の間隙が細ければ両者は干渉することはないが、透明電極の方が液晶ディスプレイの画素よりも見る人、すなわちユーザに近い場合、ユーザの眼のレンズ効果により網膜上で干渉することがあり得る。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、タッチパネルを曲面で構成する場合においても、ディスプレイの画素パターンとのモアレを有効に防止できる車載用タッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車載用タッチパネルであって、ディスプレイと、前記ディスプレイ上に積層され、透明電極が一体化されて所定の曲率を有する透明パネルとを備え、前記ディスプレイと前記透明電極との間には隙間が形成され、前記透明電極の電極間隙をＰ１、前記ディスプレイの画素ピッチをＰ２、透明電極の電極パターンとディスプレイの画素パターンとの角度ずれをαとした場合に、所定の式で定義されるモアレのピッチＲが、前記ディスプレイの画素ピッチＰ２に基づき設定される閾値以下となるように、前記角度ずれα及び電極間隙Ｐ１が設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の１つの実施形態では、前記閾値は、前記ディスプレイの画素ピッチＰ２に等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、透明電極の電極間隙Ｐ１、あるいは透明電極の電極間隙Ｐ１と角度ずれαを適当な値ないし範囲に設定してモアレを抑制し、タッチパネルの商品性あるいは性能を向上することができる。また、本発明によれば、透明電極の加工条件が明確化されることで加工が容易かつ確実なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タッチパネルの構成図である。
【図２】縦方向のパターンのピッチずれによるモアレ説明図である。
【図３】縦方向のパターンの角度ずれによるモアレ説明図である。
【図４】液晶ディスプレイと透明電極と眼の位置関係を示す説明図である。
【図５】画素パターンと透明電極パターンとの関係を示す説明図である。
【図６】角度ずれがある場合の画素パターンと透明電極パターンとの関係を示す説明図である。
【図７】画素パターンと透明電極パターンの角度とモアレとの関係を示す表図である。
【図８】透明電極の間隙とモアレピッチとの関係を示すグラフ図である。
【図９】実施形態の透明電極パターンを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１に、本実施形態の車載用タッチパネルの概略構成図を示す。タッチパネルは、基板１０と、液晶ディスプレイ１２と、透明電極１４と、透明保護層（透明パネル）１６とを備える。
【００１５】
液晶ディスプレイ１２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の画素が横方向及び縦方向に配列して構成される。液晶ディスプレイ１２は、例えば車載のナビゲーションシステムの表示画面として用いられる。
【００１６】
透明電極１４は、例えばＩＴＯ等で構成され、所定間隙を有するようにパターニング形成される。
【００１７】
透明保護層（透明パネル）１６は、例えばガラスや樹脂で構成され、透明電極１４と透明保護層１６はスパッタで直接形成するか、フィルムインサート成形等で一体化されて図に示すように曲面として構成される。透明電極１４が一体化された透明保護層１６を曲面で構成するのは、タッチパネルが組み込まれる車両のインストルメントパネルが曲面で構成され、これと一体感を持たせるためである。従って、透明電極１４が一体化された透明保護層１６の曲率は、所定の曲率となるように調整される。なお、液晶ディスプレイ１２と透明電極１４との間には絶縁層が設けられているが、図では説明の都合上省略している。また、透明保護層１６と透明電極１４との間にインデックスマッチング層を介在させることも可能であるが、本実施形態では特にその必要はない。さらに、透明電極１４が一体化された透明保護層１６が曲面で構成されているため、液晶ディスプレイ１２と透明電極１４との間に隙間（あるいは空気層）１３が形成される。
【００１８】
液晶ディスプレイ１２は、複数の画素が横方向及び縦方向に配置して画素パターンを校正し、透明電極１４もパターニングされているため、両者のパターンが干渉してモアレが生じ得る。
【００１９】
図２に、液晶ディスプレイ１２のパターンと、透明電極１４のパターンに着目した場合の、両パターンのピッチのずれに起因するモアレを示す。図において、紙面の奥側に液晶ディスプレイ１２が存在し、紙面の手前側に透明電極１４が存在するものとする。両者の縦方向のパターンのピッチのずれが９０％であって微小な場合である。両者のパターンのピッチが完全に一致している場合にはモアレが生じないが、ピッチのわずかのずれにより干渉してモアレが生じ、タッチパネルの商品性が低下してしまう。もちろん、両者のパターンのピッチのずれを大きくすれば干渉を抑制してモアレを低減することができるが、透明電極１４の加工精度の制約がある。
【００２０】
図３に、液晶ディスプレイ１２のパターンと、透明電極１４のパターンに着目した場合の、両パターンの角度のずれに起因するモアレを示す。図において、図２と同様に、紙面の奥側に液晶ディスプレイ１２が存在し、紙面の手前側に透明電極１４が存在するものとする。両者のパターンのピッチは等しく、角度のずれが５度であって微小な場合である。両者のパターンの角度のわずかのずれにより干渉してモアレが生じ、同様にタッチパネルの商品性が低下してしまう。
【００２１】
なお、パターンの角度のずれが、９０度、すなわち両者のパターンが直交する場合には干渉せずモアレも生じないことは既知であり、このことから、液晶ディスプレイ１２及び透明電極１４が共に縦横方向にパターンが存在する場合には、両者のパターンの角度のずれが４５度近傍においてモアレが抑制され得ることが分かる。本実施形態では、液晶ディスプレイ１２と透明電極１４の両者のパターンにピッチのずれ及び角度のずれが共に存在するとの一般的な条件下において、角度のずれを４５度近傍に設定した上で、ピッチのずれ、より特定的には、液晶ディスプレイ１２のパターンが所定のパターンとして与えられている状況で、透明電極１４の電極間隙を特定の値に設定することでモアレを最小限に抑制する。
【００２２】
図４に、液晶ディスプレイ１２と、透明電極１４と、ユーザの眼球（水晶体）１００と、ユーザの網膜１０２との位置関係を模式的に示す。また、図５に、ユーザから見た液晶ディスプレイ１２及び透明電極１４の配置を示す。液晶ディスプレイ１２は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が横方向及び縦方向に配列しており、図ではＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の横方向の配列を示す。一方、透明電極１４のパターンが同じ横方向に存在するものとすると、図５に示すように、同一横方向に液晶ディスプレイ１２のパターンと透明電極１４のパターンが重なって存在することとなり、両者のパターンのピッチのずれによりモアレが生じる。ユーザの網膜１０２と透明電極１４との距離をＬ１、ユーザの網膜１０２と液晶ディスプレイ１２との距離をＬ２とし、モアレのピッチをＷ、透明電極１４のピッチ、つまり透明電極１４の電極間隙をＰ１、液晶ディスプレイ１２のピッチをＰ２とすると、
Ｗ＝Ｐ１・Ｐ２／（Ｐ１−Ｐ２）
で与えられる。
【００２３】
この式から、液晶ディスプレイ１２のピッチＰ２が所与のものであるとして、透明電極１４の電極間隙Ｐ１は小さく、かつ、液晶ディスプレイ１２のピッチから遠いほど、モアレのピッチは小さくなることが分かる。モアレのピッチがユーザの眼で識別できない程度まで小さくできればモアレの影響をなくすことができる。
【００２４】
なお、タッチパネルからの距離と、ユーザの視力と、識別し得るパターンのピッチの関係は、概略以下の通りである。
＜距離３００ｍｍの場合＞
視力０．７では０．１２５ｍｍ
視力１．０では０．０８７ｍｍ
視力２．０では０．０４４ｍｍ
＜距離４００ｍｍの場合＞
視力０．７では０．１６６ｍｍ
視力１．０では０．１１６ｍｍ
視力２．０では０．０５８ｍｍ
＜距離５００ｍｍの場合＞
視力０．７では０．２０８ｍｍ
視力１．０では０．１４５ｍｍ
視力２．０では０．０７３ｍｍ
＜距離６００ｍｍの場合＞
視力０．７では０．２４９ｍｍ
視力１．０では０．１７５ｍｍ
視力２．０では０．０８７ｍｍ
【００２５】
但し、コントラストを１００％としている。従って、例えばユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が６００ｍｍであり、ユーザの平均的な視力を０．７と仮定すると、モアレのピッチを０．２４９ｍｍ以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得る。
【００２６】
一方、図６に、より一般的に、液晶ディスプレイ１２の画素のパターンに対し、透明電極１４のパターンの電極間隙のみならず、角度もずれている場合の、ユーザから見た配置を示す。角度のずれをαとすると、モアレのピッチは、
【数１】
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で与えられる。ここで、図４に示す視野角をθとすると、
Ｐ１＝Ｌ１ｔａｎθ
Ｐ２＝Ｌ２ｔａｎθ
である。
【００２７】
図７に、透明電極１４の電極間隙Ｐ１を０．０７５ｍｍ、液晶ディスプレイ１２のピッチＰ２を０．０８ｍｍと固定し、角度αを変化させたときの、モアレのピッチを表にして示す。角度αが５度の場合にはモアレのピッチは０．７４５４９ｍｍ、３０度の場合には０．１５８１７２ｍｍ、４０度の場合には０．１１９７０７ｍｍ、５０度の場合には０．０９６６１４ｍｍと、角度αが増大するほどモアレのピッチは小さくなる。これは、液晶ディスプレイ１２のパターンと透明電極１４のパターンが横方向のみの場合であり、既述したように、縦横のいずれにもパターンが存在する場合には、角度のずれαが４５度において最も縦方向及び横方向のモアレのピッチが小さくなる。横方向及び縦方向のモアレのピッチを評価するためには、例えば横方向のモアレのピッチをＲｉ、縦方向のモアレのピッチをＲｊとして、
Ｅ＝Ｒｉ＋Ｒｊ
なる評価関数を用いればよい。
【００２８】
Ｐ１及びＰ２を固定し、角度ずれαが４５度において評価関数は最小となるが、必ずしも４５度である必要はなく、４５度近傍、つまり４５度±βとしてもよい。ここで、βは一定の許容範囲であり、例えばβを５度として４０度〜５０度とすることができる。
【００２９】
図８に、角度ずれαを１度、２０度、４０度とし、液晶ディスプレイ１２のピッチＰ２を０．０８ｍｍに固定して、透明電極１４の電極間隙を変化させた場合の、モアレのピッチを示す。
【００３０】
αが１度の場合には、モアレのピッチが大きくなるが、αが２０度の場合には電極間隙が０ｍｍ〜０．４ｍｍにおいて０．３ｍｍ以下となり、αが４０度の場合には電極間隙が０ｍｍ〜０．４ｍｍにおいてさらに小さく０．２ｍｍ以下となる。
【００３１】
従って、仮に上記の基準、すなわちユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が６００ｍｍであり、ユーザの平均的な視力を０．７と仮定すると、モアレのピッチを０．２４９ｍｍ以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得るとの基準を採用するならば、角度ずれαを４０度とし、かつ、透明電極１４の電極間隙を０ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に設定することで、この基準を満たすことができ、モアレの影響を抑制してタッチパネルの商品性を向上できる。
【００３２】
このように、本実施形態では、液晶ディスプレイ１２のピッチＰが所与であるとして、角度ずれα及び透明電極１４の電極間隙Ｐ１を調整し、数式（１）で定義されるモアレのピッチＲが所定の閾値、例えば０．２４９以下となるように設定することで、モアレの影響を抑制するものである。透明電極１４の電極間隙は、加工精度の制約からある一定値以上とならざるを得ないが、本実施形態では、数式（１）に基づいて、角度ずれαとの相関において電極間隙の許容範囲を決定することができるため、徒に加工精度を向上させることなくモアレを効果的に抑制できる。言い換えれば、透明電極１４の電極間隙は、大きければ大きいほど加工が容易となるが、同時にモアレの影響も大きくなるが、本実施形態では数式（１）に基づいて、モアレの影響を確実に抑制するように角度ずれα及び電極間隙Ｐ１を適当な範囲に設定することができる。このことは、透明電極１４の加工が容易化されるとともに、透明電極１４の加工方法の選択肢も増えることを意味する。
【００３３】
図９に、本実施形態における透明電極１４のパターンの一例を示す。液晶ディスプレイ１２の画素が、図中横方向及び縦方向に配列しているとして、透明電極１４は横方向あるいは縦方向から４５度ずれた方向にパターニングされる。また、透明電極１４の電極間隙Ｐ１は、角度ずれα＝４５度とし、液晶ディスプレイ１２のピッチＰ２＝０．０８ｍｍとして、数式（１）のモアレピッチＲが０．２４９ｍｍ以下となる値に設定される。
【００３４】
本実施形態では、モアレピッチの閾値として、ユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が６００ｍｍであり、ユーザの視力を０．７として０．２４９ｍｍに設定しているが、もちろんこれは例示であり、他の閾値を設定してもよい。例えば、ユーザが車両の運転席に座っている状態でタッチパネルとの距離が４００ｍｍであり、ユーザの視力を１．０とすると閾値は０．１１６ｍｍとなる。この場合、数式（１）のモアレピッチＲが０．１１６ｍｍ以下となるように角度ずれα及び電極間隙Ｐ１を設定すればよい。タッチパネルとの距離は、タッチパネルが搭載される車両の車種により決定され得る。
【００３５】
また、モアレピッチの閾値をユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定する他に、液晶ディスプレイ１２のピッチに基づいて閾値を決定することができる。すなわち、液晶ディスプレイ１２のピッチは所与であり、少なくともこのピッチと同程度以下に設定すれば、モアレの影響を抑制し得る。液晶ディスプレイ１２のピッチを０．０８ｍｍとすれば、モアレピッチＲが０．０８ｍｍ以下となるように数式（１）に従って電極間隔Ｐ１を設定すればよい。液晶ディスプレイ１２のＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を一組とすると、この組のピッチは０．０８ｍｍ×３＝０．２４ｍｍであるから、モアレピッチＲの閾値を０．２４ｍｍとし、モアレピッチが０．２４ｍｍ以下となるように数式（１）に従って電極間隔Ｐ１を設定することもできる。勿論、液晶ディスプレイ１２のピッチに基づいて設定された閾値が、ユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定された閾値より小さい場合には、液晶ディスプレイ１２のピッチに基づいて設定された閾値以下となるように設定された電極間隙Ｐ１が、同時に、ユーザとタッチパネルとの距離及びユーザの視力に基づいて決定された閾値条件を満たすことになり、望ましいものとなる。
【００３６】
一例を挙げると、液晶ディスプレイ１２の画素ピッチを０．０８ｍｍとして、角度ずれαを４０度〜５０度の範囲とし、電極間隙Ｐ１を０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０８ｍｍ±０．０２ｍｍとする等である。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３８】
例えば、本実施形態では、ディスプレイとして液晶ディスプレイ１２を用いているが、有機ＥＬディスプレイを用いてもよい。
【００３９】
また、本実施形態における透明電極１４のパターニング方法は、マスキング、エッチング、レーザ加工のいずれも使用可能である。また、透明電極１４としては、スパッタリングでＩＴＯやＺｎＯ等を形成する他、導電性ポリマーを塗布形成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０  基板、１２  液晶ディスプレイ、１３  隙間（空気層）、１４  透明電極、１６  透明保護層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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