JP6088081B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
、及びタッチパネルを有する表示装置に関する。
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。
認証を行う技術が提案されている。
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)。
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。
行い誤動作を防止することを目的の一とする。
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。
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。
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。
できる。
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。
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。
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。
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。
パネルへの入力の検出を多段階で行ってもよい。
、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。
誤動作を防止することができる。
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。
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。
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。
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。
るが、人の指に限定されるものではない。
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
。
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。
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。
答画像を生成し、画像合成部115に出力する。
合わせ合成画像を生成し、タッチパネル100に出力する。
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。
を伝達する処理を行ってもよい。
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。
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。
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。
れる。入力処理部113のブロック図の一例を図8に示す。
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。
(青)の各色の成分の輝度値を抽出する。
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。
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)。
される。
0で算出される。
40で算出される。
る。
=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。
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。
用いて画像処理を行う。
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。
処理は可能である。
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
。
)の二値変数で表される。
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。
れる。
抽出できる条件を色相Hのしきい値で選択すればよい。
、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。
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。
値を設定する。
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。
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。
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。
きい値に満たない場合0とする。
る領域を残す場合を図9に示す。
る。
、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。
)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。
いないため、処理後の画素902の二値変数は0となる。
きい値を設定したが、2つ以下としてもよい。
に圧縮し、データ量を大幅に削減することが可能になる。
全ての画素に対して、画素単位で実施される。
を用い、各画素値の分布から算出される。
図10(B)に示す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
方法を適用しても良い。
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。
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。
れる。
画素をグループ化する。
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。
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。
のラベル値と同じ値を付与する。
。
(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。
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。
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。
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。
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。
る。
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。
)。
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。
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。
ることが可能である。
れる。
力する(図1、図8)。
ネル100にフィードバックする機能を有する。
能である。
動作であるため、検出される指の面積は小さい値となる。
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。
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。
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。
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。
には非入力であると判定することが可能である。
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。
パネルへの入力の検出を多段階で行ってもよい。
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。
度良く行うことができる。
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。
情報に基づき応答画像を生成する。
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。
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。
が表示される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
07の両方と重なるように設けてもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
膜を塗布し、ラビング処理を行う。
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。
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。
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。
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。
、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
。
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。
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。
接続されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
どから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。
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。
異なる材料を用いて形成してもよい。
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。
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。
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。
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。
きる。
分な平滑性を有していると良い。
表面を平滑にしておくと好ましい。
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。
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。
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
Claims (2)
- 表示部と、入力処理部と、応答処理部と、画像合成部と、を有する表示装置であって、
前記表示部は、複数の画素と、複数のフォトセンサを有し、
前記入力処理部は、前記フォトセンサからの接触画像の色情報から接触部分の面積を算出する機能を有し、
前記応答処理部は、前記面積に基づいて、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を有し、
前記画像合成部は、前記表示部に表示されていた画像と、前記応答画像とを重ね合わせた合成画像を生成する機能を有し、
前記表示部は、前記合成画像を表示する機能を有し、
前記入力又は非入力を判定する機能は、前記表示部に対し、同時に第1の接触点及び第2の接触点がある場合、前記色情報を基に前記第1の接触点の入力と、前記第2の接触点の入力との強弱を検出することができることを特徴とする表示装置。 - 請求項1において、
前記色情報は、指が前記表示部に接触することによって前記指の色が変化する情報を有することを特徴とする表示装置。
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