(57)【要約】【課題】タッチセンサ、タッチパネル、及びそれらを有する装置において、入力及び非入力の判定を正確に行い誤動作を防止することを目的とする。また判定の応答速度を向上させることを目的とする。【解決手段】複数の画素にフォトセンサを有するタッチパネルと、画像処理部とを有し、前記フォトセンサは、前記タッチパネルと対象物との接触画像を生成し、前記画像処理部は、前記接触画像の色情報から接触部分の面積を算出し、前記面積に基づいて前記タッチパネルへの入力及び非入力の判定を行う。【選択図】図１
2015015043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォトセンサを有する入力部と、応答処理部と、画像合成部と、を有し、
前記応答処理部は、前記入力部への入力又は非入力を判定する機能と、入力が行われたことを示す応答画像を生成する機能と、を有し、
前記画像合成部は、前記入力部に表示されていた画像と、前記応答画像とを重ね合せる機能を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
複数のフォトセンサを有する入力部と、応答処理部と、画像合成部と、を有し、
前記複数のフォトセンサは、酸化物半導体を有するトランジスタを有し、
前記応答処理部は、前記入力部への入力又は非入力を判定する機能と、入力が行われたことを示す応答画像を生成する機能と、を有し、
前記画像合成部は、前記入力部に表示されていた画像と、前記応答画像とを重ね合せる機能を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、タッチセンサに関する。またタッチセンサを表示部に備えたタッチパネル
、及びタッチパネルを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやＥＬ（エレクトロルミネセンス）ディスプレイの市場が大き
くなったことで、パネルに対する付加価値の重要性が増してきている。中でもユーザーイ
ンターフェースとしてタッチセンサを表示部に備えたタッチパネルが注目され、携帯型ゲ
ーム等のモバイル機器への導入が進んでいる。
【０００３】
また、指紋認証装置等の表示部を必須としない装置にも、タッチセンサを搭載し、本人
認証を行う技術が提案されている。
【０００４】
例えばタッチパネルにおいては、表示部の画素内にフォトセンサを配置し、表示画面へ
の入射光をフォトセンサで検出することにより、情報の入力を可能にしたものが開発され
ている（例えば特許文献１）。
【０００５】
この種のフォトセンサを備えたタッチパネルでは、画素内にフォトセンサとして例えば
フォトダイオードを配置し、表示画面上に投影された指や物体等の影による光量の変化を
フォトダイオードで検出する技術や、ライトペンなどの発光する物体からの光照射による
光量の変化をフォトダイオードで検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タッチセンサ、タッチパネル、及びそれらを用いた装置において、入力の検出を正確に
行い誤動作を防止することを目的の一とする。
【０００８】
また、入力の検出に要する時間を短縮することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
タッチセンサの一態様は、フォトセンサを備えた入力部を有し、入力部に対象物が接触
した際、対象物の色が変化することを利用して、タッチセンサへの入力を検出することを
特徴とする。
【００１０】
検出原理は、例えば対象物を人の指とした場合、入力部への接触に伴い、接触した部分
の指の色が、個人差はあるが、接触前の赤色からピンク色もしくは白色に変化することを
利用するものである。
【００１１】
具体的には、フォトセンサにおいて指の画像を生成し、生成した画像の色情報を画像処
理によって分析することで接触部分の面積を算出し、その面積情報に基づいてタッチセン
サへの入力を検出するものである。
【００１２】
上記タッチセンサは、入力部をタッチパネルとすることで、表示装置に応用することも
できる。
【００１３】
本発明の一態様は、複数の画素にフォトセンサを有するタッチパネルと、画像処理部と
を有し、フォトセンサは、タッチパネルと対象物との接触画像を生成し、画像処理部は、
接触画像の色情報から接触部分の面積を算出し、面積に基づいてタッチパネルへの入力を
検出する表示装置である。接触画像は、タッチパネルと対象物との接触後の画像を指す。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、複数の画素にフォトセンサを有するタッチパネルと、入
力処理部と応答処理部とを備える画像処理部とを有し、フォトセンサは、タッチパネルと
対象物との接触画像を生成し、入力処理部は、接触画像の色情報から接触部分の面積を算
出し、応答処理部は、面積に基づいてタッチパネルへの入力を検出する表示装置である。
【００１５】
また、本発明の他の一態様は、複数の画素にフォトセンサを有するタッチパネルと、入
力処理部と応答処理部とを備える画像処理部とを有し、フォトセンサは、タッチパネルと
対象物との接触画像を生成し、入力処理部は、接触画像の色情報に対して、ＲＧＢ値から
ＨＳＶ値への変換処理と、二値化処理と、ノイズ除去処理（ノイズフィルタ処理ともいう
）と、ラベリング処理とを行い接触部分の面積を算出し、応答処理部は、面積に基づいて
タッチパネルへの入力を検出する表示装置である。
【００１６】
また、面積に対してしきい値を設定し、面積としきい値との比較により、タッチパネル
への入力を検出してもよい。面積がしきい値を超えた場合に入力が行われたと判定され、
面積がしきい値以下の場合に非入力であると判定される。しきい値以上の場合に入力が行
われたと判定し、しきい値未満の場合に非入力であると判定してもよい。
【００１７】
また、面積に対して複数のしきい値を設定し、面積としきい値との比較により、タッチ
パネルへの入力の検出を多段階で行ってもよい。
【００１８】
なお、画像処理の他の態様として、タッチパネルと対象物との接触前後の画像について
、色情報の変化量を分析することで接触部分の面積を算出する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
タッチセンサ、タッチパネル、それらを用いた装置において、入力の検出を正確に行い
誤動作を防止することができる。
【００２０】
また、画像処理を効率よく行い、入力の検出に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】タッチパネルの構成を説明する図。
【図２】タッチパネルの構成を説明する図。
【図３】タッチパネルの構成を説明する図。
【図４】タイミングチャート。
【図５】タッチパネルの断面図。
【図６】タッチパネルの断面図。
【図７】タッチパネルの断面図。
【図８】画像処理を説明する図。
【図９】画像処理を説明する図。
【図１０】画像処理を説明する図。
【図１１】画像処理を説明する図。
【図１２】電子機器を説明する図。
【図１３】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に
限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく形態及び詳細を様々に変更
し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成にお
いて、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して
用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
実施の形態１では、図１を用いて、タッチパネルを有する表示装置とその動作を説明す
る。
【００２４】
図１は、タッチパネルを有する表示装置のブロック図の一例である。
【００２５】
表示装置１１１は、タッチパネル１００、入力処理部１１３と応答処理部１１４を有す
る画像処理部１１２、及び画像合成部１１５を備えている。ここで示した表示装置の構成
は一例であり、これに限定されない。
【００２６】
タッチパネル１００は、マトリクス状に配置された複数の画素１０４を有し、各画素１
０４には表示素子１０５及びフォトセンサ１０６が配置されている。フォトセンサ１０６
は、フォトダイオード等の受光素子である。なお、フォトセンサ１０６は、画素１０４の
外に設けてもよい。また、フォトセンサ１０６の個数は、表示素子１０５の個数と異なっ
ていてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、タッチパネル１００へ接触する対象物が人の指の場合を例に説明す
るが、人の指に限定されるものではない。
【００２８】
タッチパネル１００に指が触れる際、各画素１０４に設けられたフォトセンサ１０６に
よりタッチパネル１００を走査して、受け取った光を電気信号に変換し、タッチパネル１
００と指との接触画像を生成する。生成された接触画像は画像処理部１１２の入力処理部
１１３に入力される。なお、フォトセンサ１０６が受け取る光は、表示装置の内部（バッ
クライト等）から発せられ対象物で反射されたもの、外光等が対象物によって反射された
もの、対象物自体から発せられたもの、又は、外光等が対象物に遮られたものなどである
。
【００２９】
入力処理部１１３は、入力された接触画像の色を判別し、接触画像の色情報から接触部
分の面積を算出する。算出された面積は、応答処理部１１４に送信される。面積と入力圧
が比例関係にあることから、面積に基づいて容易に入力を検出することが可能である。後
の処理において、面積から算出した入力圧を利用してもよく、その場合は入力圧を算出す
る回路を設ければよい。
【００３０】
応答処理部１１４は、算出された面積が所定のしきい値を超える場合には入力が行われ
たと判定し、しきい値以下の場合には非入力であると判定する。なお、応答処理部１１４
は、自動でしきい値を設定する機能を有していてもよい。
【００３１】
入力が行われたと判定された場合、応答処理部１１４は、入力が行われたことを示す応
答画像を生成し、画像合成部１１５に出力する。
【００３２】
画像合成部１１５は、応答画像と、タッチパネル１００に表示されていた画像とを重ね
合わせ合成画像を生成し、タッチパネル１００に出力する。
【００３３】
そしてタッチパネル１００は、合成画像を表示し、入力が行われたことを伝達する。必
ずしも応答画像、合成画像を生成する必要はなく、音声やランプ等により入力・非入力を
伝達してもよい。また、合成画像を生成せず応答画像のみをタッチパネル１００に出力し
てもよい。応答画像、合成画像を生成しない場合は、画像合成部１１５を設けなくても良
い。
【００３４】
また、応答処理部１１４において、非入力であると判定された場合、非入力であること
を伝達する処理を行ってもよい。
【００３５】
以上のように本実施の形態のタッチパネルは、フォトセンサ及び画像処理により入力を
正確に判定することができ、誤動作を防止することができる。
【００３６】
また、本実施の形態ではタッチパネルについて説明したが、表示を行わない構成として
もよい。その場合、フォトセンサを有するタッチセンサを入力部に設け、本実施の形態で
説明した画像処理部の分析により入力の検出を行う。
【００３７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、画像処理及び応答処理の一例について図１、図８〜１１を用いて説
明する。対象物の画像を生成する段階までは、実施の形態１と同様であるのでここでは省
略する。本実施の形態では対象物を指とし、タッチパネルへの接触後の指画像についての
処理を行う。ただし、対象物は指に限定されない。
【００３９】
生成された画像は、図１における画像処理部１１２の入力処理部１１３において処理さ
れる。入力処理部１１３のブロック図の一例を図８に示す。
【００４０】
入力処理部１１３では、タッチパネル１００から画像が入力され、ＨＳＶ変換処理８０
１、二値化処理８０２、ノイズフィルタ処理８０３、ラベリング処理８０４、面積・位置
情報算出処理８０５、特徴量抽出処理８０６を行い、応答処理部１１４に出力される。以
下、各処理の詳細について説明する。
【００４１】
まず、ＨＳＶ変換処理８０１を行う。入力された画像についてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色の成分の輝度値を抽出する。
【００４２】
そして、抽出されたＲＧＢの色情報を、色相（Ｈ：Ｈｕｅ）、彩度（Ｓ：Ｓａｔｕｒａ
ｔｉｏｎ）、明度（Ｖ：Ｖａｌｕｅ）の３つの成分から成るＨＳＶを基準とした色情報に
変換する。色相（０以上３６０未満の実数）は色の種類、彩度（０以上１以下の実数）は
色の鮮やかさ、明度（０以上１以下の実数）は色の明るさを表す、ＨＳＶを基準とするこ
とで、画像の色合いを検出することができるため、ＲＧＢより正確な入力の検出を行うこ
とができる。ただし、ＨＳＶへの変換を行わずにＲＧＢのまま画像処理を行うことや、ま
たＨＳＶ以外のフォーマットに変換して画像処理を行うことも可能である。
【００４３】
ＲＧＢからＨＳＶへの変換は、以下のようにして行われる。
【００４４】
抽出されたＲＧＢの輝度値が（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で表わされ、そのうち最大値：ＭＡＸ、最
小値：ＭＩＮであるとする（Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ０以上１以下の実数とする）。
【００４５】
ＭＡＸ＝Ｒの時は、（式１）：Ｈ＝６０×（Ｇ‐Ｂ）／（ＭＡＸ‐ＭＩＮ）＋０で算出
される。
【００４６】
またＭＡＸ＝Ｇの時は、（式２）：Ｈ＝６０×（Ｂ‐Ｒ）／（ＭＡＸ‐ＭＩＮ）＋１２
０で算出される。
【００４７】
そしてＭＡＸ＝Ｂの時は、（式３）：Ｈ＝６０×（Ｒ‐Ｇ）／（ＭＡＸ‐ＭＩＮ）＋２
４０で算出される。
【００４８】
また、（式４）：Ｓ＝（ＭＡＸ‐ＭＩＮ）／ＭＡＸであり、（式５）：Ｖ＝ＭＡＸであ
る。
【００４９】
なお、Ｈが負の値を取る場合は、Ｈ＋３６０として算出する。
【００５０】
一例として、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（１、０、０）で表現される赤色の場合は、ＭＡＸ＝Ｒ
＝１、ＭＩＮ＝０であり（式１）が適用され、Ｈ＝６０×（０‐０）／（１‐０）＋０＝
０となる。また、（式４）よりＳ＝（１‐０）／１＝１であり、（式５）よりＶ＝１とな
る。すなわち、（Ｈ、Ｓ、Ｖ）＝（０、１、１）に変換される。この値より、赤色の中で
も最も鮮やか且つ最も明るい色合いを有していることが分かる。
【００５１】
別の例として、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（１、１、０）で表現される黄色の場合は、ＭＡＸ＝
ＲｏｒＧ＝１、ＭＩＮ＝０でり（式１）又は（式２）が適用される。（式１）を適用する
場合はＨ＝６０×（１‐０）／（１‐０）＋０＝６０、（式２）を適用する場合はＨ＝６
０×（０‐１）／（１‐０）＋１２０＝６０であり、いずれも同じ値となる。また（式４
）よりＳ＝（１‐０）／１＝１であり、（式５）よりＶ＝１となる。すなわち、（Ｈ、Ｓ
、Ｖ）＝（６０、１、１）に変換される。
【００５２】
本実施の形態では、このようなＲＧＢからＨＳＶへの色情報の変換を行い、ＨＳＶ値を
用いて画像処理を行う。
【００５３】
以降の処理では、Ｈは０から３５９までの整数値を取る。
【００５４】
また、Ｓ、Ｖは変換時に０から１までの実数で表現されるが、データの取扱いを容易に
するため、数値範囲を２５５倍することで、Ｓ、Ｖの取り得る値を新たに０から２５５ま
での整数値と定義する。
【００５５】
ただし、整数値の定義で最大値を２５５に限る必要はない。また、再定義をしなくても
処理は可能である。
【００５６】
次に、ＨＳＶ値に変換された画像は、二値化処理８０２が行われる。
【００５７】
二値化処理８０２は、ＨＳＶ値にしきい値条件を設定した上で、各画素のＨＳＶ値をし
きい値よって二分する処理であり、画像内の全ての画素について、画素単位で実施される
。
【００５８】
具体的には、しきい値によって二分された各画素のＨＳＶ値は、１ビット（０または１
）の二値変数で表される。
【００５９】
例えば、二値変数が１の場合はＨＳＶ値がしきい値条件を満たすことを表し、二値変数
が０の場合にはＨＳＶ値がしきい値条件を満たさないことを表す。なお、二値変数の表現
は０と１を入れ換えてもよい。
【００６０】
具体的に、二値化処理は色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの各成分を条件値として用いて実行さ
れる。
【００６１】
色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの各しきい値を設定することで、抽出したい領域を限定する。
【００６２】
各しきい値は、認識すべき対象物のみを抽出できる値に設定することが好ましい。
【００６３】
まず、色相Ｈは色の種類を表すため、対象物の色が特定の色であれば、特定の色のみを
抽出できる条件を色相Ｈのしきい値で選択すればよい。
【００６４】
ただし、特に色の限定がなければ、色相Ｈのしきい値を設定する必要はない。
【００６５】
また、彩度Ｓは色の鮮やかさを表すため、対象物の鮮やかさが特定の鮮やかさであれば
、特定の鮮やかさのみを抽出できる条件を彩度Ｓのしきい値で選択すればよい。
【００６６】
ただし、特に鮮やかさの限定がなければ、彩度Ｓのしきい値を設定する必要はない。
【００６７】
また、明度Ｖは色の明るさを表すため、対象物の明るさが特定の明るさであれば、特定
の明るさのみを抽出できる条件を明度Ｖのしきい値で選択すればよい。
【００６８】
ただし、特に明るさの限定がなければ、明度Ｖのしきい値を設定する必要はない。
【００６９】
指の色相Ｈは、およそ０から３０の赤色の範囲に含まれるので、赤色を抽出するしきい
値を設定する。
【００７０】
指の彩度Ｓは、周辺光の明るさに依存してフォトセンサが生成する指の画像も変化する
ため、周辺光の影響を受ける。そのため、周辺光の強度に応じてしきい値を設定する。
【００７１】
同様に指の明度Ｖは、周辺光の明るさに依存してフォトセンサが生成する指の画像も変
化するため、周辺光の影響を受ける。そのため、周辺光の強度に応じてしきい値を設定す
る。
【００７２】
各しきい値の範囲は、画像全体のＨＳＶ各種のヒストグラムを利用し、ヒストグラムの
画素値の分布の傾向から自動に設定することも可能である。
【００７３】
以降の二値化処理の説明では、二値変数は、しきい値の条件を満たす場合に１とし、し
きい値に満たない場合０とする。
【００７４】
一例として、画像内の画素値が色相Ｈ＞２００、彩度Ｓ＞１５０、明度Ｖ＞１００であ
る領域を残す場合を図９に示す。
【００７５】
図９（Ａ）は、画像の一部であり、各画素の色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの値を表記してい
る。
【００７６】
そして図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す画像を、しきい値の条件である色相Ｈ＞２００
、彩度Ｓ＞１５０、明度Ｖ＞１００に従って二値変数に変換した値を表記している。
【００７７】
例えば、図９（Ａ）において画素９０１は（Ｈ、Ｓ、Ｖ）＝（２５０、２００、２００
）であり、しきい値の条件である色相Ｈ＞２００、彩度Ｓ＞１５０、明度Ｖ＞１００を満
たしているため、図９（Ｂ）における処理後の画素９０１の二値変数は１となる。
【００７８】
一方、画素９０２は（Ｈ、Ｓ、Ｖ）＝（２５０、５０、３４）であり、条件を満たして
いないため、処理後の画素９０２の二値変数は０となる。
【００７９】
同様に、全ての画素について二値化処理を行う。ここではＨ、Ｓ、Ｖの全てについてし
きい値を設定したが、２つ以下としてもよい。
【００８０】
図９に示すように、二値化処理を行うことで、画像処理に必要となる色情報を１ビット
に圧縮し、データ量を大幅に削減することが可能になる。
【００８１】
また、データ量の削減によって、以降の画像処理回路の規模が削減することができる。
【００８２】
次に、二値化処理された画像は、ノイズフィルタ処理８０３が行われる（図８）。
【００８３】
ノイズフィルタ処理は、画像内に含まれるノイズ画像を取り除く動作であり、画像内の
全ての画素に対して、画素単位で実施される。
【００８４】
そして、メディアンフィルタ処理の結果は、対象となる画素及びその近傍の複数の画素
を用い、各画素値の分布から算出される。
【００８５】
ここでは一般的にメディアンフィルタと呼ばれるノイズフィルタ処理を用いる。
【００８６】
以下に、メディアンフィルタの動作を図１０を用いて説明する。
【００８７】
図１０（Ａ）に示す画素値を持つ画像に対して、メディアンフィルタで処理した結果を
図１０（Ｂ）に示す。
【００８８】
まず、メディアンフィルタの最初のステップとして、対象となる画素を中心に３×３の
領域内の画素の値が入力される。３×３の領域に限定されず５×５等としてもよい。
【００８９】
そして次のステップとして、３×３の領域内の９つの画素の入力値をソート処理によっ
て昇順又は降順にし、並べ替えた９つの入力値の中央値を処理結果として出力する。
【００９０】
例えば、図１０（Ａ）の画素１００１に対してメディアンフィルタの処理を行う。画素
１００１を中心とした３×３の領域１００２に存在する画素の数値は、｛０、１、１、１
、１、０、１、１、０｝であり、昇順に並べ替えると｛０、０、０、１、１、１、１、１
、１｝となる。昇順の結果から中央値は１であるため、図１０（Ｂ）に示すように、処理
後の画素１００１の数値は１となる。
【００９１】
また、図１０（Ａ）の画素１００３に対してメディアンフィルタの処理を行う。画素１
００３を中心とした３×３の領域１００４に存在する数値は、｛０、０、１、１、１、０
、０、０、０｝であり、昇順に並べ替えると、｛０、０、０、０、０、０、１、１、１｝
となる。昇順の結果から中央値は０であるため、図１０（Ｂ）に示すように、処理後の画
素１００３の数値は０となる。
【００９２】
同様にして、各画素について処理を行う。必ずしも入力値の中央値を出力する必要はな
く、４番目又は６番目の値を出力し、フィルタ処理の精度を調整してもよい。
【００９３】
なお、図１０（Ａ）において外周に位置する画素は、メディアンフィルタに必要な３×
３の領域が存在しないため、処理は行われず、そのままのデータが出力される。外周に位
置する画素は、例えば、図１０（Ａ）の１列目、６列目、１行目、６行目にある画素（２
０画素分）である。
【００９４】
メディアンフィルタは、小さなノイズの除去に特に有効である。
【００９５】
また、孤立したノイズは後のラベリング処理の対象となるため、メディアンフィルタに
よりノイズを除去することでラベリング処理の回数を軽減することが可能である。
【００９６】
ノイズフィルタ処理は、メディアンフィルタ以外にも複数の処理方法があり、他の処理
方法を適用しても良い。
【００９７】
次に、ノイズフィルタ処理を行った画像に対して、ラベリング処理を行う。
【００９８】
ラベリング処理は、画像内の一部分の領域をグループ化する手法として用いられる。グ
ループ化することで、後の処理をグループ単位で行うことができる。
【００９９】
本実施の形態では、ラベリング処理は、任意の位置にある画素に対し、該画素と該画素
の近傍の複数の画素について画素の値を比較し、画素データが同一である画素に同一のラ
ベル値（領域番号）を付ける動作であり、画像内の全ての画素について、画素単位で実施
される。
【０１００】
ラベリング処理の対象となる画像は、二値変数で構成されており、０または１で表現さ
れる。
【０１０１】
まず、二値変数が０の画素は、ラベル値を０とし、グループ化は行わない。
【０１０２】
一方、二値変数が１の画素は、ラベル値１以上の整数値を付与し、同じラベル値同士の
画素をグループ化する。
【０１０３】
二値変数が１の画素にラベル値を付与する条件は以下の３点が上げられる。
【０１０４】
第１の条件として、隣接画素が存在しない、もしくは隣接画素のラベル値が０、もしく
は隣接画素のラベル値が付与されていない場合に、新たにラベル値が付与する。
【０１０５】
第２の条件として、ラベル値が付与されておらず、かつ、隣接画素のいずれか１つに１
以上のラベル値が付与されている場合は、当該隣接画素と同じラベル値を付与する。
【０１０６】
第３の条件として、隣接画素同士が少なくとも２つの異なるラベル値を持つ場合、最小
のラベル値と同じ値を付与する。
【０１０７】
ここで隣接画素とは、１つ画素と接する八方向の画素を表す。
【０１０８】
ラベリング処理の具体的な動作について図１１を用いて説明する。
【０１０９】
図１１（Ａ）は、ラベリング処理前の画像であり、各画素は二値変数で表現されている
。
【０１１０】
図１１（Ａ）の画像の左上から画素を走査し、一画素ずつラベル値を付与する。図１１
（Ｂ）はラベリング処理後の画像である。ラベリング処理の過程を示す図は省略する。
【０１１１】
まず、画素１１０１は、二値変数が０である。そのためラベル値は０とする。この後の
二値変数が０の画素の処理ついては、同様にラベル値は０とする。
【０１１２】
次に、画素１１０２は、二値変数が１である。画素１１０２を処理する際には、隣接画
素がラベル値０、または付与されていないので、上記の第１の条件に従い、新たにラベル
値１が付与される。
【０１１３】
次に、画素１１０２の右に隣接する画素１１０３は、二値変数が１である。画素１１０
３を処理する際には、画素１１０３の隣接画素は、画素１１０２がラベル値１を持ち、そ
の他の隣接画素がラベル値０、または付与されていない。すなわち、画素１１０３は、１
以上のラベル値が付与されている画素１１０２が隣接しているため、上記の第２の条件に
従い、画素１１０２のラベル値と同じラベル値１が割り当てられる。
【０１１４】
同様にして画素群１１０４の各画素についてラベル値１が割り当てられる。
【０１１５】
また、図１１（Ａ）において、二値変数が１の画素１１０５は、隣接画素がラベル値は
０、または付与されていないので、上記の第１の条件に従い、新たにラベル値が付与され
る。ここで、既に画素群１１０４の各画素にラベル値１が付与されているため、画素１１
０５はラベル値２が付与される。
【０１１６】
同様にして、画素群１１０６の各画素についてラベル値２が付与される。
【０１１７】
更に画素群１１０７の各画素についても、同様の方法によって、ラベル値３が付与され
る。
【０１１８】
以上のように、ラベル値が付与されることで、同じラベル値同士の画素をグループ化す
ることできる。グループ化することで、後の処理は、ラベル値の指定により領域の選択を
行うことができ、画像の分離や部分的な合成等の画像の加工が非常に容易になる。
【０１１９】
次に、ラベル値を付与した画像に対して、面積・位置情報算出処理８０５を行う（図８
）。
【０１２０】
面積情報は、同じラベル値を持つ画素数をカウントすることで得られる。また位置情報
は、面積の重心位置であるので、同じラベル値を持つ画素の座標位置と、同じラベル値を
持つ画素の面積から算出できる。
【０１２１】
また面積情報は、認識すべき画像か、不要な画像かを判別するために有効に機能する。
不要な画像としては、画像処理の過程でノイズになる画像の一部または全部があげられる
。ノイズは、認識すべき画像より面積が小さいという特徴を持っているため、面積にしき
い値を設定し、しきい値を超える面積を持つものを選択することで、ノイズを除去するこ
とができる。
【０１２２】
次に、ラベル値を付与した画像に対して、特徴量抽出処理を行っても良い。
【０１２３】
特徴量とは、例えば円形度など、数値で表現可能な画像の特徴のことである。
【０１２４】
更に、円形度は画像がどれだけ円に近いかを数値で表現したものである。
【０１２５】
例えば、指でパネル表面を押す場合、指の接触部分は円形に近い形状となる。
【０１２６】
円形度をしきい値として画像に与えることで、指の検出精度の向上が図れる。
【０１２７】
面積のしきい値条件と共に、特徴量のしきい値条件を設定することで、検出精度を高め
ることが可能である。
【０１２８】
ただし、特徴量抽出処理は行わなくてよく、その場合、面積情報及び位置情報が出力さ
れる。
【０１２９】
入力処理部１１３は、得られた画像の面積情報及び位置情報を応答処理部１１４へと出
力する（図１、図８）。
【０１３０】
応答処理部１１４は、面積情報、位置情報に基づき入力の判定を行い、結果をタッチパ
ネル１００にフィードバックする機能を有する。
【０１３１】
応答処理の例として、誤入力防止機能について説明する。
【０１３２】
誤入力防止機能は、意図せずにタッチパネルに触れた場合に非入力であると判定する機
能である。
【０１３３】
意図せずにタッチパネルに接触した場合は、指を押し付ける動作ではなく、指を触れる
動作であるため、検出される指の面積は小さい値となる。
【０１３４】
そのため、面積にしきい値を設け、面積としきい値との比較によって、指を押しつける
動作であるか、意図せず指を触れる動作であるかを判定することができる。
【０１３５】
例として、図１１（Ｂ）の面積情報から入力を判定する場合について説明する。
【０１３６】
図１１（Ｂ）において、画素群１１０４の位置に指を押しつける動作があり、画素群１
１０６及び画素群１１０７の位置に意図せず指を触れる動作があったとする。
【０１３７】
画素群１１０４の面積は１２、画素群１１０６の面積は４、画素群１１０７の面積は９
であるため、例えば、面積のしきい値を１０と設定しておき、各面積としきい値を比較す
る。
【０１３８】
画素群１１０４の面積はしきい値を超えるため、指を押しつける動作であると判定する
ことができる。そして、画素群１１０６及び画素群１１０７の面積はしきい値以下である
ため、意図せず指を触れる動作であると判定することができる。
【０１３９】
したがって、指を押しつける動作の場合に入力があり、意図せず指を触れた動作の場合
には非入力であると判定することが可能である。
【０１４０】
また、図１１（Ｂ）において、しきい値を８にした場合は、画素群１１０４及び画素群
１１０７の２点に入力があり、画素群１１０６は非入力と判定される。これを応用すれば
入力箇所が複数の場合についても入力の検出が可能となり、タッチパネルの機能を向上さ
せることができる。
【０１４１】
更に、面積に対して複数のしきい値を設定し、面積としきい値との比較により、タッチ
パネルへの入力の検出を多段階で行ってもよい。
【０１４２】
例えば、第１及び第２の二つのしきい値を設定した時は、面積が第１のしきい値以下の
場合に非入力であると判定され、第１のしきい値を超え且つ第２のしきい値以下の場合に
弱い入力が行われたと判定され、第２のしきい値を超えた場合に強い入力が行われたと判
定する。
【０１４３】
このように複数のしきい値を設定し、多段階に検出を行うことで、入力の検出をより精
度良く行うことができる。
【０１４４】
この多段階の検出を図１１（Ｂ）の面積情報に応用し、第１のしきい値を８、第２のし
きい値を１０とした場合、画素群１１０４及び画素群１１０７の２点の入力を検出するだ
けでなく、入力の強弱についても検出することができ、タッチパネルの機能を更に向上さ
せることが可能である。
【０１４５】
応答処理部１１４は、応答画像をパネルに表示するために入力処理部１１３で得られた
情報に基づき応答画像を生成する。
【０１４６】
例えば、位置情報に基づいて指が触れた場所に○印を表示する処理が挙げられる。
【０１４７】
また、スイッチ画像を表示しておき、スイッチ画像の位置に指の位置情報が得られた場
合、スイッチを押下したものとみなすことができる。タッチパネル１００にてスイッチ切
り替えが可能となる。
【０１４８】
画像合成部１１５は、タッチパネル１００に表示される画像と、応答処理部１１４で生
成された応答画像を重ね合わせた合成画像を生成する機能を持つ。
【０１４９】
画像合成部１１５から出力された合成画像はタッチパネル１００に入力され、合成画像
が表示される。
【０１５０】
なお、必ずしも応答画像を生成する必要はなく、音声やランプ等により入力・非入力を
伝達してもよい。応答画像を生成しない場合は、画像合成部１１５を設けなくても良い。
【０１５１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１５２】
（実施の形態３）
次に、タッチパネルの詳細な回路構成について、その一例を図１〜図４を参照して説明
する。
【０１５３】
図１において、タッチパネル１００は、画素回路１０１、表示素子制御回路１０２及び
フォトセンサ制御回路１０３を有する。画素回路１０１は、行列方向にマトリクス状に配
置された複数の画素１０４を有する。各々の画素１０４は、表示素子１０５とフォトセン
サ１０６を有する。
【０１５４】
表示素子１０５は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：
ＴＦＴ）、保持容量、液晶層を有する液晶素子などを有する。薄膜トランジスタは、保持
容量への電荷を注入もしくは排出を制御する機能を有する。保持容量は、液晶層に印加す
る電圧に相当する電荷を保持する機能を有する。液晶層に電圧を印加することで偏光方向
が変化することを利用して、液晶層を透過する光の明暗（階調）を作ることで、画像表示
が実現される。液晶層を透過する光には、光源（バックライト）によって液晶表示装置の
裏面から照射される光を用いる。
【０１５５】
なお、カラー画像表示を行うには、例えば、カラーフィルタを用いる方式、所謂、カラ
ーフィルタ方式を用いれば良い。これは、液晶層を透過した光がカラーフィルタを通過す
ることで、特定の色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の階調を作ることができ
る。ここで、カラーフィルタ方式を用いる際に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれ
かの色を発光する機能を有する画素１０４を、各々、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素と呼ぶこと
にする。
【０１５６】
なお、表示素子１０５が液晶素子を有する場合について説明したが、発光素子などの他
の素子を有していてもよい。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子
であり、具体的には発光ダイオード、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等が挙げられる。
【０１５７】
フォトセンサ１０６は、フォトダイオードなど、受光することで電気信号を発する機能
を有する素子と、薄膜トランジスタとを有する。なお、フォトセンサ１０６は、バックラ
イトからの光が指等の対象物に照射された際の反射光を受光し、対象物の画像を生成する
。
【０１５８】
表示素子制御回路１０２は、表示素子１０５を制御するための回路であり、ビデオデー
タ信号線などの信号線（「ソース信号線」ともいう。）を介して表示素子１０５に信号を
入力する表示素子駆動回路１０７と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して表
示素子１０５に信号を入力する表示素子駆動回路１０８を有する。例えば、走査線側の表
示素子駆動回路１０８は、特定の行に配置された画素が有する表示素子を選択する機能を
有する。また、信号線側の表示素子駆動回路１０７は、選択された行の画素が有する表示
素子に任意の電位を与える機能を有する。なお、走査線側の表示素子駆動回路１０８によ
り高電位を印加された表示素子では、薄膜トランジスタが導通状態となり、信号線側の表
示素子駆動回路１０７により与えられる電荷が供給される。
【０１５９】
フォトセンサ制御回路１０３は、フォトセンサ１０６を制御するための回路であり、フ
ォトセンサ出力信号線、フォトセンサ基準信号線等の信号線側のフォトセンサ読み出し回
路１０９と、走査線側のフォトセンサ駆動回路１１０を有する。例えば、走査線側のフォ
トセンサ駆動回路１１０は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ１０６を選
択する機能を有する。また、信号線側のフォトセンサ読み出し回路１０９は、選択された
行の画素が有するフォトセンサ１０６の出力信号を取り出す機能を有する。なお、信号線
側のフォトセンサ読み出し回路１０９は、アナログ信号であるフォトセンサの出力を、Ｏ
Ｐアンプを用いてアナログ信号のままタッチパネル外部に取り出す構成や、Ａ／Ｄ変換回
路を用いてデジタル信号に変換してからタッチパネル外部に取り出す構成が考え得る。
【０１６０】
画素１０４の回路図について、図２を用いて説明する。画素１０４は、トランジスタ２
０１、保持容量２０２及び液晶素子２０３を有する表示素子１０５と、フォトダイオード
２０４、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６を有するフォトセンサ１０６とを有
する。
【０１６１】
トランジスタ２０１は、ゲートがゲート信号線２０７に、ソース又はドレインの一方が
ビデオデータ信号線２１０に、ソース又はドレインの他方が保持容量２０２の一方の電極
と液晶素子２０３の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量２０２の他方の電極
と液晶素子２０３の他方の電極は一定の電位に保たれている。液晶素子２０３は、一対の
電極と、該一対の電極の間に液晶層を含む素子である。
【０１６２】
トランジスタ２０１は、ゲート信号線２０７に”Ｈｉｇｈ”（高電位）が印加されると
、ビデオデータ信号線２１０の電位を保持容量２０２と液晶素子２０３に印加する。保持
容量２０２は、印加された電位を保持する。液晶素子２０３は、印加された電位により、
光の透過率を変更する。
【０１６３】
フォトダイオード２０４は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線２０８に、
他方の電極がトランジスタ２０５のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２０
５は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線２１２に、ソース又はドレイ
ンの他方がトランジスタ２０６のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。
トランジスタ２０６は、ゲートがゲート信号線２０９に、ソース又はドレインの他方がフ
ォトセンサ出力信号線２１１に電気的に接続されている。
【０１６４】
次に、フォトセンサ読み出し回路１０９の構成について、図３を用いて説明する。図３
において、画素１列分のフォトセンサ読み出し回路３００は、ｐ型ＴＦＴ３０１、保持容
量３０２、を有する。また、フォトセンサ読み出し回路３００は、当該画素列のフォトセ
ンサ出力信号線２１１、プリチャージ信号線３０３を有する。
【０１６５】
フォトセンサ読み出し回路３００では、画素内におけるフォトセンサの動作に先立ち、
フォトセンサ信号線の電位を基準電位に設定する。図３では、プリチャージ信号線３０３
を”Ｌｏｗ”（低電位）とすることで、フォトセンサ出力信号線２１１を基準電位である
高電位に設定することができる。なお、保持容量３０２は、フォトセンサ出力信号線２１
１の寄生容量が大きい場合には、特別に設けなくても良い。なお、基準電位は、低電位と
する構成も可能である。この場合、ｎ型ＴＦＴを用いることで、プリチャージ信号線３０
３を”Ｈｉｇｈ”とすることで、フォトセンサ出力信号線２１１を基準電位である低電位
に設定することができる。
【０１６６】
次に、本タッチパネルにおけるフォトセンサの読み出し動作について、図４のタイミン
グチャートを用いて説明する。図４において、信号４０１〜信号４０４は、図２における
フォトダイオードリセット信号線２０８、トランジスタ２０６のゲートが接続されたゲー
ト信号線２０９、トランジスタ２０５のゲートが接続されたゲート信号線２１３、フォト
センサ出力信号線２１１の電位に相当する。また、信号４０５は、図３におけるプリチャ
ージ信号線３０３の電位に相当する。
【０１６７】
時刻Ａにおいて、フォトダイオードリセット信号線２０８の電位（信号４０１）を”Ｈ
ｉｇｈ”とすると、フォトダイオード２０４が導通し、トランジスタ２０５のゲートが接
続されたゲート信号線２１３の電位（信号４０３）が”Ｈｉｇｈ”となる。また、プリチ
ャージ信号線３０３の電位（信号４０５）の電位は”Ｌｏｗ”とすると、フォトセンサ出
力信号線２１１の電位（信号４０４）は”Ｈｉｇｈ”にプリチャージされる。
【０１６８】
時刻Ｂにおいて、フォトダイオードリセット信号線２０８の電位（信号４０１）を”Ｌ
ｏｗ”にすると、フォトダイオード２０４のオフ電流により、トランジスタ２０５のゲー
トが接続されたゲート信号線２１３の電位（信号４０３）が低下し始める。フォトダイオ
ード２０４は、光が照射されるとオフ電流が増大するので、照射される光の量に応じてト
ランジスタ２０５のゲートが接続されたゲート信号線２１３の電位（信号４０３）は変化
する。すなわち、トランジスタ２０５のソースとドレイン間の電流が変化する。
【０１６９】
時刻Ｃにおいて、ゲート信号線２０９の電位（信号４０２）を”Ｈｉｇｈ”にすると、
トランジスタ２０６が導通し、フォトセンサ基準信号線２１２とフォトセンサ出力信号線
２１１とが、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とを介して導通する。すると、フ
ォトセンサ出力信号線２１１の電位（信号４０４）は、低下していく。なお、時刻Ｃ以前
に、プリチャージ信号線３０３の電位（信号４０５）の電位は”Ｌｏｗ”とし、フォトセ
ンサ出力信号線２１１のプリチャージを終了しておく。ここで、フォトセンサ出力信号線
２１１の電位（信号４０４）が低下する速さは、トランジスタ２０５のソースとドレイン
間の電流に依存する。すなわち、フォトダイオード２０４に照射されている光の量に応じ
て変化する。
【０１７０】
時刻Ｄにおいて、ゲート信号線２０９の電位（信号４０２）を”Ｌｏｗ”にすると、ト
ランジスタ２０６が遮断され、フォトセンサ出力信号線２１１の電位（信号４０４）は、
時刻Ｄ以後、一定値となる。ここで、一定値となる値は、フォトダイオード２０４に照射
されている光の量に応じて変化する。したがって、フォトセンサ出力信号線２１１の電位
を取得することで、フォトダイオード２０４に照射されている光の量を知ることができる
。
【０１７１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１７２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１〜３で説明したタッチパネルの構造について、図５、
図６を用いて説明する。本実施の形態において、タッチパネルはフォトセンサと表示素子
を有している。表示素子は液晶素子や発光素子を有する。
【０１７３】
図５は、実施の形態１〜３で説明したタッチパネルにおいて、表示素子が液晶素子を有
する液晶表示装置の断面の一例を示す図である。バックライトからの光が対象物である指
２０３５で反射し、フォトセンサ２００３に照射される状態を示している。対象物は指に
限定されない。
【０１７４】
基板２０００としてはガラス基板又は石英基板等の透光性基板を用いる。基板２０００
上には、薄膜トランジスタ２００１、薄膜トランジスタ２００２、及びフォトセンサ２０
０３が設けられている。フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型半導体層
２０１１、及びｐ型半導体層２０１２が順に積層されて設けられている。ｎ型半導体層２
０１０は、一導電型を付与する不純物元素（例えばリン）を含む。ｉ型半導体層２０１１
は、真性半導体である。ｐ型半導体層２０１２は、一導電型を付与する不純物元素（例え
ばボロン）を含む。
【０１７５】
図５では、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２としてトップゲー
ト型の薄膜トランジスタを用いたが、これに限定されない。薄膜トランジスタ２００１及
び薄膜トランジスタ２００２としてボトムゲート型の薄膜トランジスタを用いてもよい。
また、フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型半導体層２０１１、及びｐ
型半導体層２０１２を有する構成としているが、これに限定されない。
【０１７６】
本実施の形態では、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２の半導体
層に結晶性半導体層を用いることができる。例えば、多結晶シリコンを用いることができ
る。しかしこれに限定されず、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２
の半導体層に、非晶質シリコン、微結晶シリコン、単結晶シリコン、ペンタセン等の有機
半導体、または酸化物半導体等を用いてもよい。なお、基板２０００上に単結晶シリコン
を用いた半導体層を形成する場合は、表面から所定の深さに損傷領域が設けられた単結晶
シリコン基板と基板２０００とを接合し、当該損傷領域で単結晶シリコン基板を分離する
ことによって形成することができる。また、酸化物半導体としては、インジウム、ガリウ
ム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。
【０１７７】
絶縁層２００４は、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２上を覆っ
て設けられている。絶縁層２００４上には絶縁層２００５が設けられ、絶縁層２００５上
には絶縁層２００６が設けられている。画素電極２００７は絶縁層２００６上に設けられ
、フォトセンサ２００３と下部電極２００８は絶縁層２００５上に設けられている。下部
電極２００８によって、絶縁層２００５に設けられた開口部を介して、フォトセンサ２０
０３と薄膜トランジスタ２００１とが電気的に接続される。
【０１７８】
また、対向基板２０２０には、対向電極２０２１、カラーフィルタ層２０２２、及びオ
ーバーコート層２０２３が設けられている。対向基板２０２０と基板２０００はシール材
によって固定され、スペーサ２０２５によって基板間隔が概ね一定の距離に保たれている
。画素電極２００７と対向電極２０２１が液晶層２０２４を挟持することで、液晶素子を
構成している。
【０１７９】
カラーフィルタ層２０２２は、図５に示すようにフォトセンサ２００３と画素電極２０
０７の両方と重なるように設けてもよい。
【０１８０】
また、フォトセンサ２００３は、図５に示すように薄膜トランジスタ２００２のゲート
電極２０１３と重なっており、薄膜トランジスタ２００２の信号線２０１４とも重なるよ
うに設けるとよい。
【０１８１】
本実施の形態の液晶表示装置には、バックライトが設けられている。図５では、バック
ライトは基板２０００側に設けられ、矢印２０３６で示す方向に光が照射されている。バ
ックライトとしては、冷陰極管（Ｃｏｌｄ−Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  
Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）又は白色の発光ダイオードを用いることができる。白色の発光ダイ
オードは、冷陰極管よりも明るさの調整範囲が広いため好ましい。
【０１８２】
また、フォトセンサ２００３を例えば駆動回路部にも設けて外光を検出し、使用環境に
応じた表示が可能となるようにバックライトの明るさ（輝度）を調節することもできる。
【０１８３】
また、バックライトは上記構成に限定されない。例えば、ＲＧＢの発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を用いてバックライトを構成してもよいし、ＲＧＢのＬＥＤバックライトを順次点
灯させてフィールドシーケンシャル方式でカラー表示してもよい。この場合にはカラーフ
ィルタ層は不要である。
【０１８４】
ここで、図５に示す液晶表示装置の作製方法の一例について簡単に説明する。
【０１８５】
まず、活性層として結晶性半導体層を有するトップゲート構造の薄膜トランジスタを作
製する。ここではゲート電極２０１３を有する薄膜トランジスタ２００２と、フォトセン
サ２００３と電気的に接続される薄膜トランジスタ２００１を同一基板上に形成する。そ
れぞれのトランジスタとして、ｎ型薄膜トランジスタ又はｐ型薄膜トランジスタを用いる
ことができる。また、これらのトランジスタと同一の工程で保持容量を形成することがで
きる。なお、保持容量は、半導体層を下部電極とし、容量配線を上部電極とし、薄膜トラ
ンジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２のゲート絶縁膜と同一の工程で形成され
る絶縁膜を誘電体とすればよい。
【０１８６】
また、薄膜トランジスタの層間絶縁層の一つである絶縁層２００４にはコンタクトホー
ルが形成され、それぞれの薄膜トランジスタの半導体層と電気的に接続されるソース電極
又はドレイン電極、若しくは、上方の配線と接続される接続電極を形成する。また、フォ
トセンサ２００３と電気的に接続される薄膜トランジスタ２００１の信号線も同一の工程
で形成される。薄膜トランジスタ２００２の信号線２０１４も同一の工程で形成される。
【０１８７】
次に、信号線２０１４を覆う絶縁層２００５を形成する。なお、本実施の形態では、透
過型の液晶表示装置を例として示しているので、絶縁層２００５には可視光を透過するこ
とのできる絶縁性材料を用いる。次に、絶縁層２００５にコンタクトホールを形成し、絶
縁層２００５上に下部電極２００８を形成する。
【０１８８】
そして、下部電極２００８の少なくとも一部と重なるようにフォトセンサ２００３を形
成する。下部電極２００８は、フォトセンサ２００３と、薄膜トランジスタ２００１とを
電気的に接続させる電極である。フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型
半導体層２０１１及びｐ型半導体層２０１２が順に積層されて形成される。本実施の形態
では、プラズマＣＶＤ法を用いることで、リンを含む微結晶シリコンによりｎ型半導体層
２０１０を形成し、非晶質シリコンによりｉ型半導体層２０１１を形成し、ボロンを含む
微結晶シリコンによりｐ型半導体層２０１２を形成する。
【０１８９】
次に、フォトセンサ２００３を覆う絶縁層２００６を形成する。透過型の液晶表示装置
の場合は、絶縁層２００６に可視光を透過することのできる絶縁性材料を用いる。その後
、絶縁層２００６にコンタクトホールを形成し、絶縁層２００６上に画素電極２００７を
形成する。画素電極２００７と同一の層により、配線を形成する。その配線は、フォトセ
ンサ２００３の上部電極であるｐ型半導体層２０１２と電気的に接続される。
【０１９０】
次に、絶縁層２００６上にスペーサ２０２５を形成する。図５では、スペーサ２０２５
として柱状スペーサ（ポストスペーサ）を設けたが、球状スペーサ（ビーズスペーサ）を
用いてもよい。
【０１９１】
次に、液晶層２０２４としてＴＮ液晶等を用いる場合には、画素電極２００７上に配向
膜を塗布し、ラビング処理を行う。
【０１９２】
一方で、対向基板２０２０上にはカラーフィルタ層２０２２、オーバーコート層２０２
３、対向電極２０２１を形成し、対向電極２０２１上に配向膜を塗布し、ラビング処理を
行う。
【０１９３】
その後、基板２０００の配向膜が塗布された面と、対向基板２０２０の配向膜が塗布さ
れた面とを、シール材により貼り合わせる。これらの基板間には液晶滴下法又は液晶注入
法により液晶を配置し、液晶層２０２４を形成する。
【０１９４】
なお、液晶層２０２４は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよ
い。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリ
ック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発
現しないため、液晶層２０２４に適用するには、温度範囲を改善するために５重量％以上
のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含
む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配
向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１９５】
次に、実施の形態１〜２で説明したタッチパネルにおいて、表示素子が発光素子を有す
るエレクトロルミネセンス表示装置（以下、「ＥＬ表示装置」という。）について説明す
る。
【０１９６】
図６は、上記タッチパネルにおいて、発光素子としてＥＬ素子（例えば、有機ＥＬ素子
、無機ＥＬ素子、又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を用いたＥＬ表示素子の断面の
一例を示す図である。ＥＬ素子２１２７から発せられた光が対象物である指２１３５で反
射し、フォトセンサ２１０３に照射される状態を示している。対象物は指に限定されない
。
【０１９７】
図６において、基板２１００上には、薄膜トランジスタ２１０１、薄膜トランジスタ２
１０２、及びフォトセンサ２１０３が設けられている。フォトセンサ２１０３は、ｎ型半
導体層２１１０、ｉ型半導体層２１１１、及びｐ型半導体層２１１２が積層されて設けら
れている。基板２１００は、シール材によって対向基板２１２０に固定されている。
【０１９８】
絶縁層２１０４は、薄膜トランジスタ２１０１及び薄膜トランジスタ２１０２上を覆っ
て設けられている。絶縁層２１０４上には絶縁層２１０５が設けられ、絶縁層２１０５上
には絶縁層２１０６が設けられている。ＥＬ素子２１２７は絶縁層２１０６上に設けられ
、フォトセンサ２１０３は絶縁層２１０５上に設けられている。フォトセンサ２１０３の
ｎ型半導体層２１１０によって、絶縁層２１０５に設けられた開口部を介して、フォトセ
ンサ２１０３と薄膜トランジスタ２１０１とが電気的に接続されている。
【０１９９】
また、センサ用配線２１０９によって、ｐ型半導体層２１１２と他の配線とが電気的に
接続されている。
【０２００】
ＥＬ素子２１２７は、画素電極２１２３、発光層２１２４、対向電極２１２５が積層さ
れて設けられている。なお、バンク２１２６によって隣り合う画素同士の発光層が区切ら
れている。
【０２０１】
薄膜トランジスタ２１０１及び薄膜トランジスタ２１０２として、ｎ型薄膜トランジス
タ又はｐ型薄膜トランジスタを用いることができる。画素電極２１２３が陰極として機能
する場合は、電流の向きを考慮して、画素電極２１２３と電気的に接続する薄膜トランジ
スタ２１０２をｎ型薄膜トランジスタとすることが好ましい。また、画素電極２１２３が
陽極として機能する場合は、薄膜トランジスタ２１０２をｐ型薄膜トランジスタとするこ
とが好ましい。
【０２０２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、タッチパネルの構造について、実施の形態４とは別の構造を採用した
場合を、図７を用いて説明する。
【０２０４】
図７では、基板２２００と対向基板２２２０との間に、フォトセンサ２２０１、薄膜ト
ランジスタ２２０２、及び液晶素子または発光素子を含む層２２２４が設けられている。
フォトセンサ２２０１は、ｎ型領域２２１０、ｉ型領域２２１１、及びｐ型領域２２１２
を含む半導体層を有している。
【０２０５】
実施の形態４とは異なり、フォトセンサ２２０１は、薄膜トランジスタ２２０２と同じ
層に形成されている。また、フォトセンサ２２０１は、ｎ型領域２２１０、ｉ型領域２２
１１、及びｐ型領域２２１２が一つの半導体層内に形成された構造を有している。
【０２０６】
図７の構造を採用することで、フォトセンサ２２０１及び薄膜トランジスタ２２０２の
半導体層を同一工程で形成することが可能となり、工程数が削減できる。
【０２０７】
フォトセンサ２２０１及び薄膜トランジスタ２２０２の半導体層に結晶性半導体層を用い
ることができる。例えば、多結晶シリコンを用いることができる。しかしこれに限定され
ず、フォトセンサ２２０１及び薄膜トランジスタ２２０２の半導体層に、非晶質シリコン
、微結晶シリコン、単結晶シリコン、ペンタセン等の有機半導体、または酸化物半導体等
を用いてもよい。
【０２０８】
なお、基板２２００上に単結晶シリコンを用いた半導体層を形成する場合は、表面から
所定の深さに損傷領域が設けられた単結晶シリコン基板と基板２２００とを接合し、当該
損傷領域で単結晶シリコン基板を分離することによって形成することができる。単結晶シ
リコンを用いた場合、フォトセンサ２２０１の電荷蓄積能力が極めて高くなるため、フォ
トセンサ２２０１を小型化し、画素の開口率を大きくすることが可能である。
【０２０９】
また、酸化物半導体としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズな
どから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。
【０２１０】
また、フォトセンサ２２０１の半導体層の膜厚を薄膜トランジスタ２２０２の膜厚より
厚く形成することで、フォトセンサ２２０１の電荷蓄積能力を向上させることができ、単
結晶シリコンを用いた場合に特に有効である。
【０２１１】
なお、フォトセンサ２２０１の半導体層と薄膜トランジスタ２２０２の半導体層とを、
異なる材料を用いて形成してもよい。
【０２１２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２１３】
（実施の形態６）
本実施の形態では、タッチセンサ又はタッチパネルを用いた電子機器の一例について、
図１２を用いて説明する。
【０２１４】
図１２（Ａ）は表示装置であり、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表
示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。図１２（Ｂ）は携帯情報端末である。
図１２（Ｃ）は現金自動預け入れ払い機である。図１２（Ｄ）は携帯型ゲーム機である。
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）の電子機器の表示部５００１〜５００４に、本発明の一態様
に係るタッチパネルを用いることができる。また、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）の電子機
器の認証部５００５〜５００８に本発明の一態様に係るタッチセンサを用いることができ
る。
【０２１５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２１６】
（実施の形態７）
本実施の形態では、タッチセンサ又はタッチパネルを用いた電子機器の一例について、
図１３を用いて説明する。
【０２１７】
図１３は、ライティングボード（黒板、ホワイトボード等）である。本体９００１のラ
イティング部９１０１に、本発明の一態様に係るタッチパネル（又はタッチセンサ）を設
けることができる。
【０２１８】
ここで、ライティング部９１０１の表面には、マーカー等を用いて自由に書き込みがで
きる。
【０２１９】
なお、定着剤が含まれていないマーカー等を用いれば文字の消去が容易である。
【０２２０】
また、マーカーのインクを落としやすくするため、ライティング部９１０１の表面は十
分な平滑性を有していると良い。
【０２２１】
例えば、ライティング部９１０１の表面がガラス基板等であれば平滑性は十分である。
【０２２２】
また、ライティング部９１０１の表面に透明な合成樹脂シート等を貼り付けてもよい。
【０２２３】
合成樹脂としては例えばアクリル等を用いると好ましい。この場合、合成樹脂シートの
表面を平滑にしておくと好ましい。
【０２２４】
また、ライティング部９１０１が特定の表示を行う際に、表面に絵や文字を記載するこ
とができる。そして、ライティング部９１０１は、記載された絵や文字と表示された画像
とを合成することができる。
【０２２５】
更に、フォトセンサを用いているため、記載した後、時間が経った場合でもいつでもセ
ンシングが可能であるが、抵抗膜方式、静電容量方式等を用いた場合、記載と同時にしか
センシングをすることができない。
【０２２６】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０２２７】
１００  タッチパネル
１０１  画素回路
１０２  表示素子制御回路
１０３  フォトセンサ制御回路
１０４  画素
１０５  表示素子
１０６  フォトセンサ
１０７  表示素子駆動回路
１０８  表示素子駆動回路
１０９  フォトセンサ読み出し回路
１１０  フォトセンサ駆動回路
１１１  表示装置
１１２  画像処理部
１１３  入力処理部
１１４  応答処理部
１１５  画像合成部
２０１  トランジスタ
２０２  保持容量
２０３  液晶素子
２０４  フォトダイオード
２０５  トランジスタ
２０６  トランジスタ
２０７  ゲート信号線
２０８  フォトダイオードリセット信号線
２０９  ゲート信号線
２１０  ビデオデータ信号線
２１１  フォトセンサ出力信号線
２１２  フォトセンサ基準信号線
２１３  ゲート信号線
３００  フォトセンサ読み出し回路
３０１  ｐ型ＴＦＴ
３０２  保持容量
３０３  プリチャージ信号線
４０１  信号
４０２  信号
４０３  信号
４０４  信号
４０５  信号
８０１  ＨＳＶ変換処理
８０２  二値化処理
８０３  ノイズフィルタ処理
８０４  ラベリング処理
８０５  面積・位置情報算出処理
８０６  特徴量抽出処理
９０１  画素
９０２  画素
１００１  画素
１００２  領域
１００３  画素
１００４  領域
１１０１  画素
１１０２  画素
１１０３  画素
１１０４  画素群
１１０５  画素
１１０６  画素群
１１０７  画素群
２０００  基板
２００１  薄膜トランジスタ
２００２  薄膜トランジスタ
２００３  フォトセンサ
２００４  絶縁層
２００５  絶縁層
２００６  絶縁層
２００７  画素電極
２００８  下部電極
２０１０  ｎ型半導体層
２０１１  ｉ型半導体層
２０１２  ｐ型半導体層
２０１３  ゲート電極
２０１４  信号線
２０２０  対向基板
２０２１  対向電極
２０２２  カラーフィルタ層
２０２３  オーバーコート層
２０２４  液晶層
２０３５  指
２０３６  矢印
２１００  基板
２１０１  薄膜トランジスタ
２１０２  薄膜トランジスタ
２１０３  フォトセンサ
２１０４  絶縁層
２１０５  絶縁層
２１０６  絶縁層
２１０９  センサ用配線
２１１０  ｎ型半導体層
２１１１  ｉ型半導体層
２１１２  ｐ型半導体層
２１２０  対向基板
２１２３  画素電極
２１２４  発光層
２１２５  対向電極
２１２６  バンク
２１２７  ＥＬ素子
２１３５  指
２２００  基板
２２０１  フォトセンサ
２２０２  薄膜トランジスタ
２２１０  ｎ型領域
２２１１  ｉ型領域
２２１２  ｐ型領域
２２２０  対向基板
２２２４  層
５００１  表示部
５００２  表示部
５００３  表示部
５００４  表示部
５００５  認証部
５００６  認証部
５００７  認証部
５００８  認証部
９００１  本体
９１０１  ライティング部
【図１】
2015015043.tif 000003
【図２】
2015015043.tif 000004
【図３】
2015015043.tif 000005
【図４】
2015015043.tif 000006
【図５】
2015015043.tif 000007
【図６】
2015015043.tif 000008
【図７】
2015015043.tif 000009
【図８】
2015015043.tif 000010
【図９】
2015015043.tif 000011
【図１０】
2015015043.tif 000012
【図１１】
2015015043.tif 000013
【図１２】
2015015043.tif 000014
【図１３】
2015015043.tif 000015