WO2011125353A1 - 回路基板、表示装置および回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板、表示装置および回路基板の製造方法 Download PDF

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transistor element
film transistor
circuit board
tft
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村井　淳人
田中　信也
北川　英樹
今井　元
光則 今出
菊池　哲郎
一典 森本
純也 嶋田
西村　淳
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a circuit board on which a thin film transistor is mounted, a display device including the circuit board, and a method for manufacturing the circuit board.
  • TFTs Thin film transistors
  • LCD liquid crystal display device
  • LCD drivers circuit elements that constitute LCD drivers.
  • high performance and high reliability are increasingly required for TFTs in order to achieve performance improvements such as large screen, high definition, and high frame rate required for LCDs.
  • TFTs are diversified according to the types of semiconductors that can constitute the channel layer.
  • mass production technology has been established for single crystal silicon TFTs, amorphous silicon (a-Si) TFTs, and polycrystalline silicon (poly-Si) TFTs, and microcrystalline silicon ( ⁇ c-Si) TFTs.
  • a-Si amorphous silicon
  • poly-Si polycrystalline silicon
  • ⁇ c-Si microcrystalline silicon
  • Patent Document 1 listed below discloses a structure and manufacturing method of a TFT using a transparent conductive oxide semiconductor such as ZnO as a channel layer.
  • the oxide semiconductor can be formed at a low temperature and is transparent to visible light, so that it is possible to form a flexible transparent TFT on a substrate such as a plastic plate or a film.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional bottom gate type (inverted stagger type) TFT.
  • a gate electrode 102 is provided over a substrate 101, a first insulating film 103, an oxide semiconductor layer 104 as a channel layer, a second insulating film 105 functioning as an etching stop layer, and a source electrode 106. And a drain electrode 107.
  • the oxide semiconductor layer 104 can be formed at room temperature. Can be formed at room temperature. Moreover, a plastic substrate, a plastic film, etc. can also be used as a board
  • Patent Document 1 describes that the source electrode 106 and the drain electrode 107 can be formed by patterning by wet etching as well as dry etching. ing.
  • Patent Document 2 listed below discloses a one-transistor photosensor circuit described later as an embodiment.
  • Patent Document 3 listed below includes a photoelectric conversion element including a light receiving portion formed of an amorphous semiconductor and a switching element including a semiconductor layer formed of a polycrystalline semiconductor.
  • a circuit board provided on a conductive substrate is disclosed.
  • Patent Document 4 listed below includes a pixel switch made of a non-single crystal semiconductor in a pixel display portion, and a peripheral drive circuit made of a single crystal semiconductor for driving the pixel switch.
  • a liquid crystal display device is disclosed.
  • each TFT is a top gate type (positive stagger type) TFT. Therefore, when the configurations disclosed in Patent Documents 3 and 4 are applied to a backlight type display device that irradiates display light from the opposite side of the display surface to the pixels, the display light is emitted from the semiconductor layer. Since the light directly enters the (channel layer), there arises a problem that the off-current of the TFT increases, a characteristic change with time, or a problem that causes deterioration.
  • the circuit board of Patent Document 3 can be used as a display device capable of simultaneously performing lighting of a backlight for displaying an image and sensing for detecting a touch position, such as a display device having a touch panel function. When applied, the display light becomes noise light for sensing.
  • a light shielding layer is required under the channel layer, which increases the manufacturing process and increases the cost.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to be able to sufficiently exhibit the performance of a circuit board on which a plurality of TFTs of different semiconductor types are mounted at low cost. And a manufacturing method thereof.
  • a circuit board comprises: (1) A plurality of transistor elements provided on the same insulating substrate corresponding to the pixels arranged in a matrix or corresponding to a predetermined number of groups of the pixels, (2) At least one of the plurality of transistor elements is a first thin film transistor element including an oxide semiconductor as a channel layer; (3) At least another of the plurality of transistor elements includes a channel layer formed of (a) an amorphous silicon semiconductor, (b) a microcrystalline silicon semiconductor, or a semiconductor in which these (a) and (b) semiconductors are stacked.
  • a second thin film transistor element provided as (4) The first thin film transistor element and the second thin film transistor element are both bottom-gate transistors.
  • the first thin film transistor element including the oxide semiconductor as a channel layer (also referred to as a semiconductor layer or an active layer) has a first characteristic that a high output voltage can be obtained without increasing the size. Yes.
  • a second thin film transistor element provided with (a) an amorphous silicon semiconductor, (b) a microcrystalline silicon semiconductor, or a semiconductor (non-oxide semiconductor) in which these (a) and (b) semiconductors are stacked as a channel layer Has high sensitivity to light and has a second characteristic of high resistance.
  • the first thin film transistor element having the first characteristic can be formed with a small size, and is suitable for, for example, a pixel switching element or an output element of an optical sensor circuit provided corresponding to a pixel or a plurality of pixels. In this case, a decrease in the aperture ratio of the pixel can be suppressed.
  • the second thin film transistor element having the second characteristic is suitable as, for example, a circuit element that constitutes a protection circuit that circuitically protects the optical sensor element of the optical sensor circuit or the switching element.
  • a circuit board suitable for a display device having a touch panel function can be configured.
  • the method for manufacturing the circuit board of the present invention includes: (19) A method for manufacturing a circuit board, wherein a first thin film transistor element and a second thin film transistor element having different types of semiconductors forming a channel layer are formed on the same insulating substrate, (20) a first step of forming each gate electrode of the first and second thin film transistor elements by patterning the same conductive layer formed on the insulating substrate; (21) a second step of forming a gate insulating film on each of the gate electrodes; (22) After forming the channel layers of the first and second thin film transistor elements, the third conductive film is patterned to form source and drain electrodes of the first and second thin film transistor elements. And a process.
  • a high-performance circuit board can be manufactured at a low cost, as already described regarding the invention of the circuit board.
  • a combination of a configuration described in a certain claim and a configuration described in another claim is limited to a combination of the configuration described in the claim cited in the claim.
  • combinations with configurations described in the claims not cited in the focused claims are possible.
  • the circuit board according to the present invention corresponds to a plurality of pixels provided on the same insulating substrate corresponding to the pixels arranged in a matrix or corresponding to a predetermined group of the pixels.
  • a transistor element wherein at least one of the plurality of transistor elements is a first thin film transistor element including an oxide semiconductor as a channel layer, and at least the other one of the plurality of transistor elements includes:
  • a second thin film transistor element comprising, as a channel layer, a crystalline silicon semiconductor, (b) a microcrystalline silicon semiconductor, or a semiconductor in which the semiconductors (a) and (b) are stacked, and the first thin film transistor element and the second thin film transistor element Both of the thin film transistor elements are bottom-gate transistors.
  • the circuit board manufacturing method of the present invention includes the first step of forming the gate electrodes of the first and second thin film transistor elements by patterning the same conductive layer formed on the insulating substrate.
  • the second step of forming an insulating film on each of the gate electrodes, and the channel layers of the first and second thin film transistor elements are formed, and then the first and second conductive layers are patterned by patterning the same conductive layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of a circuit board according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows roughly the modification of the basic composition of the circuit board shown in FIG.
  • It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the some pixel and photosensor circuit which were formed on the active matrix substrate of a liquid crystal display device.
  • It is a schematic block diagram which shows the structure of a liquid crystal display device.
  • FIG. 2 is a process diagram sequentially illustrating manufacturing steps of the circuit board illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a process diagram sequentially illustrating manufacturing steps of the circuit board illustrated in FIG. 2. It is a block diagram which shows the schematic structure of the liquid crystal display device of this embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a protection circuit and a pixel circuit formed in a region Sb illustrated in FIG. 8. It is a circuit diagram which shows the other circuit structure of the said protection circuit. It is a circuit diagram which shows the bidirectional
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the protection circuit taken along line A-A ′ shown in FIG. 12. It is sectional drawing which shows the structure of the conventional bottom gate type (reverse stagger type) TFT.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of the circuit board 1.
  • the circuit board 1 is formed on the same insulating substrate 2 corresponding to pixels arranged in a matrix (see FIG. 3) or corresponding to a predetermined group of pixels.
  • a plurality of transistor elements are provided.
  • At least one of the plurality of transistor elements is a first thin film transistor element 10, and the first thin film transistor element 10 includes an oxide semiconductor as a channel layer (also referred to as a semiconductor layer or an active layer) 11.
  • the first thin film transistor element 10 is referred to as an oxide TFT 10.
  • the oxide semiconductor an amorphous oxide material typified by In—Ga—Zn—O is suitable, and a polycrystalline material typified by zinc oxide (ZnO) can also be used.
  • At least another one of the plurality of transistor elements is a second thin film transistor element 20.
  • the second thin film transistor element 20 includes a hydrogenated amorphous silicon semiconductor (a-Si: H) as a channel layer 21 and has a circuit role different from that of the oxide TFT 10.
  • the second thin film transistor element 20 is hereinafter referred to as a-Si TFT 20.
  • the constituent material of the channel layer 21 is not limited to an amorphous silicon semiconductor, but a microcrystalline silicon semiconductor (microcrystalline silicon semiconductor, that is, ⁇ c-Si), or a stacked semiconductor in which a-Si: H and ⁇ c-Si are stacked. Can be adopted. Since the laminated semiconductor can cover a wavelength band that cannot be received by one layer, a highly sensitive photosensor element can be formed for a wide wavelength band.
  • the oxide TFT 10 can obtain a high output voltage without increasing its size (mobility is about 20 times that of the a-Si TFT), so that it can suppress a decrease in the aperture ratio of the pixel, but light ( In particular, it has a first characteristic of low sensitivity to visible light).
  • the a-Si TFT 20 has a second characteristic that the output voltage is low because the sensitivity to light is high but the mobility is low.
  • the oxide TFT 10 having the first characteristic and the a-Si TFT 20 having the second characteristic can play different roles in terms of circuit. Therefore, according to said structure, the circuit board 1 with the sufficient performance which mounted the electric circuit using each of the said different role can be obtained.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the plurality of pixels 30 and the photosensor circuit 40 formed on the active matrix substrate of the liquid crystal display device. This active matrix substrate corresponds to the circuit substrate 1. Among these, the above basic configuration of the circuit board 1 is applied to the optical sensor circuit 40.
  • FIG. 3 shows a circuit configuration built in the region Sa shown in the display panel 51 provided in the liquid crystal display device 50 described later with reference to FIG.
  • the optical sensor circuit 40 will be schematically described. As shown in FIG. 3, the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 constitute the optical sensor circuit 40, and the oxide TFT 10 includes the optical sensor circuit 40.
  • the a-Si TFT 20 serves as a sensor output (output amplifier), and serves as a photo sensor element of the photo sensor circuit 40.
  • the optical sensor circuit 40 is configured as a 1T (abbreviation of transistor) type circuit using only one transistor that plays a role of sensor output.
  • the oxide TFT 10 functions as a source follower transistor (voltage follower transistor).
  • the drain of the oxide TFT 10 is connected to the AMP power supply bus line Vsm (m is a natural number indicating the pixel column number), and the source is connected to the photosensor output bus line Vom + 1.
  • the AMP power supply bus line Vsm and the optical sensor output bus line Vom + 1 are connected to the sensor readout circuit 55 shown in FIG. 4, and the power supply voltage VDD is applied from the sensor readout circuit 55 to the AMP power supply bus line Vsm. .
  • the source of the a-Si TFT 20 functioning as a photodiode is connected to the base of the oxide TFT 10 and one end of a boosting capacitor 41 is connected to the base of the oxide TFT 10.
  • the drain electrode 26 of the a-Si TFT 20 is short-circuited to the gate electrode 22 (base). That is, as shown in FIG. 3, the a-Si TFT 20 has a diode-connected configuration, and functions as a photodiode having the source electrode 25 as a cathode and the drain electrode 26 as an anode.
  • the drain of the a-Si TFT 20 is connected to a photodiode reset wiring Vrstn (n is a natural number indicating a pixel row number) to which a reset signal RST is sent from the sensor scanning signal line drive circuit 54 shown in FIG.
  • the other end of the capacitor 41 is connected to an optical sensor row selection wiring Vrwn to which an optical sensor row selection signal RWS is sent.
  • the photosensor row selection signal RWS has a role of selecting a specific row of photosensor circuits arranged in a matrix and outputting a detection signal from the photosensor circuit 40 in the specific row.
  • the oxide TFT 10 can obtain a high output voltage without increasing its size, so that it can suppress a decrease in the aperture ratio of the pixel, but has the first characteristic that the sensitivity to light is low. Therefore, it is suitable for the role of the sensor output of the optical sensor circuit 40.
  • the a-Si TFT 20 is suitable for the role of the photosensor element of the photosensor circuit 40 because it has the second characteristic that the output voltage is low because of its low mobility but high sensitivity to light.
  • the optical sensor element is required to have sensitivity to any wavelength band of the ultraviolet light region, the visible light region, and the infrared light region.
  • a-Si: H has a good sensitivity over almost the entire visible light region so as to have a sensitivity peak in the vicinity of 500 to 600 nm.
  • the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 can constitute the photosensor circuit 40 having excellent advantages of suppressing the decrease in aperture ratio of the pixel, high sensitivity, and high response speed.
  • ⁇ c-Si or a laminated semiconductor in which a-Si: H and ⁇ c-Si are laminated is used for the channel layer 21 of the a-Si TFT 20.
  • an excellent advantage of such a photosensor circuit 40 is that, for example, by mounting a plurality of photosensor circuits 40 in an active matrix substrate in which pixels using liquid crystals are arranged in a matrix, a touch panel function or an image can be obtained. This is extremely advantageous when a liquid crystal display device having a scanner function or the like is configured.
  • optical sensor circuit 40 The operation of the optical sensor circuit 40 will be described later.
  • a gate wiring Gn and a source wiring Sm are further formed in a matrix on the circuit board 1 on which the photosensor circuit 40 is provided.
  • Well-known elements constituting the pixel 30 are formed, such as a switching element for driving the pixel 30, a pixel electrode for forming a liquid crystal capacitor, and an auxiliary capacitor.
  • the auxiliary capacitance of each pixel 30 is connected to the auxiliary capacitance line Csn.
  • the same number of photosensor circuits 40 as that of all the pixels 30 may be provided, or a predetermined number of groups of pixels 30 may be provided.
  • the number of photosensor circuits 40 may be determined according to the balance with the resolution required for photodetection.
  • one photosensor circuit 40 is provided for three pixels 30.
  • three pixels of R (red), G (green), and B (blue) corresponding to full color display can be assigned.
  • the source line Sm also serves as the AMP power supply bus line Vsm, and the source line Sm + 1 adjacent to the source line Sm also serves as the photosensor output bus line Vom + 1.
  • the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 are both configured as bottom-gate transistors.
  • the oxide TFT 10 includes a gate electrode 12 as a bottom gate, and a first gate insulating film (first insulating layer) 3 mainly composed of SiO 2 covers the gate electrode 12. .
  • the channel layer 11 is formed on the first gate insulating film 3, and the etching stopper 14 mainly composed of SiO 2 is stacked on the channel layer 11.
  • a source electrode 15 that covers each side surface on the source side of the channel layer 11 and the etching stopper 14 is formed in a range from the upper surface of the first gate insulating film 3 to the upper surface of the etching stopper 14.
  • the drain electrode 16 covering the drain side surface of the channel layer 11 and the etching stopper 14 is formed in a range from the upper surface of the first gate insulating film 3 to the upper surface of the etching stopper 14.
  • the a-Si TFT 20 includes a gate electrode 22 as a bottom gate, and the gate electrode 22 is covered with the first gate insulating film 3 shared with the oxide TFT 10.
  • a second gate insulating film (second insulating layer) 23 mainly composed of SiN X is locally formed on the first gate insulating film 3, and the second The channel layer 21 is formed on the gate insulating film 23.
  • a conductive layer 24 separated into a source side and a drain side is stacked.
  • n + a-Si or n + ⁇ c-Si doped with a relatively high concentration of n-type impurities can be used.
  • the source electrode 25 covering the side surfaces on the source side of the second gate insulating film 23, the channel layer 21, and the conductive layer 24 extends from the upper surface of the first gate insulating film 3 to the upper surface of the conductive layer 24 on the source side. Formed in a range.
  • the drain electrode 26 covering each side surface on the drain side of the second gate insulating film 23, the channel layer 21, and the conductive layer 24 extends from the upper surface of the first gate insulating film 3 to the upper surface on the drain side of the conductive layer 24. It is formed in a wide range.
  • the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 are covered and protected by a passivation film 4 containing SiN X as a main component.
  • the drain electrode 26 of the a-Si TFT 20 is short-circuited with the gate electrode 22 through a through hole formed in the first gate insulating film 3.
  • the insulating film included in the a-Si TFT 20 has a two-layer structure of the first gate insulating film 3 and the second gate insulating film 23.
  • the insulating film included in the oxide TFT 10 may have a two-layer structure, contrary to the configuration of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the basic configuration of the circuit board shown in FIG.
  • symbol is attached
  • a circuit board 1A shown in FIG. 2 includes an oxide TFT 10A and an a-Si TFT 20A both configured as bottom-gate transistors.
  • the oxide TFT 10A includes a gate electrode 12 as a bottom gate, and a first gate insulating film (first insulating layer) 3A mainly composed of SiN X covers the gate electrode 12. .
  • a second gate insulating film (second insulating layer) 23A mainly composed of SiO 2 is locally formed on the first gate insulating film 3, and on the second gate insulating film 23A, The channel layer 11 and the etching stopper 14 are formed in this order.
  • the source electrode 15 and the drain electrode 16 are the same as those in FIG. 1 except that they are provided on the second gate insulating film 23A.
  • the a-Si TFT 20A also includes a gate electrode 22 as a bottom gate, and the gate electrode 22 is covered with the first gate insulating film 3A shared with the oxide TFT 10A.
  • the configuration is the same as that of the a-Si TFT 20 except that the second gate insulating film 23 is removed from the a-Si TFT 20 of FIG.
  • the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A are also covered and protected by the passivation film 4 mainly composed of SiN X , which is the same as the configuration of FIG.
  • the drain electrode 26 of the a-Si TFT 20A is short-circuited with the gate electrode 22 through a through hole formed in the first gate insulating film 3A.
  • both the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 or the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A are bottom gate type, for example, a backlight is provided, and the emitted light intensity of the backlight is modulated by the pixel 30.
  • the gate electrodes 12 and 22 can shield the light emitted from the backlight. In particular, it is possible to prevent the characteristics of the oxide TFT 10 or the oxide TFT 10A from being deteriorated without providing a light shielding film.
  • the gate electrode 12 and the gate electrode 22 are formed by the same conductive layer (patterning), and the source electrode 15, 25 and the drain electrodes 16 and 26 are formed by the same conductive layer (patterning).
  • the aperture ratio of the pixel 30 is suppressed from being lowered, high sensitivity, and high response speed are excellent.
  • the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced without deteriorating the advantages.
  • the channel layer 11 of the oxide TFT 10 includes the first gate insulating film 3 mainly composed of oxide-based SiO 2 and the etching stopper mainly composed of SiO 2. 14.
  • the channel layer 21 of the a-Si TFT 20 has a two-layer structure of SiN X / SiO 2 as a gate insulating film of the a-Si TFT 20, and as a result, a second gate insulating film mainly composed of nitride-based SiN X. 23 and a passivation film 4 containing SiN X as a main component.
  • circuit board 1A the results for the gate insulating film of the oxide TFT10 a two-layer structure of SiO 2 / SiN X, oxide channel layer 11 of the TFT10, the second mainly of SiO 2 oxide
  • the gate insulating film 23A and the etching stopper 14 mainly composed of SiO 2 are sandwiched.
  • the channel layer 21 of the a-Si TFT 20A is sandwiched between the first gate insulating film 3A mainly composed of nitride-based SiN X and the passivation film 4 mainly composed of SiN X.
  • the first gate insulating film 3 is formed as the same layer common to the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20, and the first gate insulating film 3A is the same layer common to the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A. It is formed as.
  • the oxide semiconductor constituting the channel layer 11 and the amorphous silicon semiconductor constituting the channel layer 21 can be in contact with a gate insulating film or a passivation film suitable for each.
  • a reducing material here, hydrogenated a-Si forming the channel layer 21 and SiN x forming the passivation film 4
  • the oxide semiconductor is reduced and its characteristics deteriorate.
  • the oxide since the oxide is in contact with the oxide semiconductor, the characteristics can be prevented from being deteriorated.
  • the manufacturing process can be further simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the liquid crystal display device 50.
  • the liquid crystal display device 50 includes a display panel 51, a display scanning signal line driving circuit 52, a display video signal line driving circuit 53, a sensor scanning signal line driving circuit 54, a sensor readout circuit 55, a sensing image.
  • a processing unit 56 and a power supply circuit 57 are provided.
  • the display panel 51 includes an active matrix substrate and a counter substrate sealed with a liquid crystal layer interposed therebetween.
  • the insulating substrate 2 shown in FIG. 1 is a base member of an active matrix substrate, for example, a glass substrate.
  • the circuits constituting the display scanning signal line driving circuit 52, the display video signal line driving circuit 53, the sensor scanning signal line driving circuit 54, and the sensor readout circuit 55 have a separately created LSI mounted on the display panel 51. Alternatively, it may be monolithically formed on the insulating substrate 2.
  • “Monolithically formed” means that a circuit element is formed directly on the insulating substrate 2 by at least one of a physical process and a chemical process, and the semiconductor circuit is mounted on the glass substrate as a module. Does not include that.
  • the liquid crystal display device 50 When the liquid crystal display device 50 is a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal display device, a common electrode and R (red), G (green), and B (blue) color filters are provided on the counter substrate. . Since the present invention is not limited by the liquid crystal mode, it can also be applied to a TN (Twisted Nematic) mode, and further, an IPS (In-Plane Switching) also called a lateral electric field application method in which a common electrode is provided on an active matrix substrate. ) Mode.
  • VA Vertical Alignment
  • a common electrode and R (red), G (green), and B (blue) color filters are provided on the counter substrate.
  • TN Transmission Nematic
  • IPS In-Plane Switching
  • the display scanning signal line driving circuit 52 uses the gate wiring Gn to generate a scanning signal for selectively scanning the pixels 30 row by row.
  • the display video signal line drive circuit 53 supplies a video signal to each pixel 30 using the source line Sm.
  • the sensor scanning signal line drive circuit 54 selects and drives the optical sensor circuit 40 row by row, and the sensor readout circuit 55 uses the AMP power supply bus line Vsm to supply the optical sensor circuit 40 with the constant potential.
  • a power supply voltage VDD is supplied, and a photodetection signal is read from the photosensor circuit 40 using the photosensor output bus line Vom + 1.
  • the sensing image processing unit 56 is configured by an LSI (Large Scale Integrated Circuit), a PC (Programmable Controller), or the like, and scans an original from a light detection signal output from the optical sensor circuit 40 according to a stored image processing program. Alternatively, information such as the position of a finger or a pointing pen with respect to the display panel 2 is generated.
  • LSI Large Scale Integrated Circuit
  • PC Computer Controller
  • the power supply circuit 57 supplies necessary power supply voltages to the circuits 52 to 56, respectively.
  • the configuration of the liquid crystal display device 50 is not limited to the above-described configuration, and the sensor scanning signal line drive circuit 54 or the sensor readout circuit 55 is another circuit, specifically, a display scanning signal line drive circuit. 52 or the display video signal line drive circuit 53 or the like may be included as a function, and the sensor readout circuit 55 may be included in the function of the sensing image processing unit 56.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the optical sensor circuit 40.
  • the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 will be described.
  • the operation of the optical sensor circuit 40 does not change for the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A.
  • a high level reset signal RST is sent from the sensor scanning signal line drive circuit 54 to the photodiode reset wiring Vrstn.
  • the reset period (t1 to t2) since the forward bias is applied to the a-Si TFT 20 as the photodiode, the boosting capacitor 41 is charged, the base potential VINT gradually rises, and finally the initialization potential ( V DDR ) is reached.
  • the cathode potential of the a-Si TFT 20 (the potential of netA, which is the connection site between the base of the oxide TFT 10 and the source of the a-Si TFT 20) Since this is higher than the anode potential, a reverse bias is applied to the a-Si TFT 20.
  • the base potential VINT is obtained by subtracting the forward voltage drop (V F ) in the a-Si TFT 20 and the voltage drop ( ⁇ V RST ) caused by the parasitic capacitance of the a-Si TFT 20 from the initialization potential (V DDR ). Value.
  • the light detection result reading period that is, the detection signal reading period (t3 to t4) is entered, and then the optical sensor row selection wiring Vrwn is connected from the sensor scanning signal line driving circuit 54 to the other end of the boosting capacitor 41.
  • a high-level row selection signal RWS is applied through this.
  • the base potential VINT is pushed up through the boosting capacitor 41. Therefore, the base potential VINT is a potential obtained by adding the high level potential of the row selection signal RWS to the detection potential (for example, the potential V1 shown in FIG. 5). become.
  • the potential V1 shown in FIG. 5 corresponds to the bright state when the a-Si TFT 20 receives strong light and the base potential VINT drops to the lowest level at t3.
  • the threshold voltage for turning on the oxide TFT 10 is exceeded, so that the oxide TFT 10 is turned on.
  • a voltage controlled with an amplification factor according to the level of the base potential VINT that is, according to the light intensity, is detected from the source of the oxide TFT 10 as a detection signal (for example, the bright state VPIX shown in FIG. 5). Is output and sent to the sensor readout circuit via the optical sensor output bus line Vom + 1.
  • the base potential VINT is pushed up through the boosting capacitor 41 in the same manner as described above, so that the base potential VINT is set to the initialization potential and the high level of the row selection signal RWS.
  • the potential of the level becomes substantially equal to the added potential (for example, the potential V2 shown in FIG. 5).
  • the detection signal output from the oxide TFT 10 (for example, VPIX in the dark state shown in FIG. 5) shows the maximum level.
  • a detection signal having a level corresponding to the intensity of light received by the a-Si TFT 20 is generated, and the detection signal is generated in the pixel 30 corresponding to the photosensor circuit 40. Therefore, using the light of the backlight provided in the liquid crystal display device 50 shown in FIG. 4 as a light source for display, the coordinates on the display panel 51 can be read with respect to the detection target arranged close to the display panel 51, Detection operations such as character reading or fingerprint reading can be performed.
  • the optical sensor circuit 40 is configured by an extremely small number of elements as compared with the conventional CMOS optical sensor circuit. For this reason, since the area occupied by the photosensor circuit 40 is reduced, the 1T photosensor circuit 40 is very advantageous for increasing the aperture ratio of the pixel 30. In addition, if the number of elements is small, the self-parasitic capacitance of the optical sensor circuit 40 is reduced, so that the response speed of the detection operation is increased, and the problem that the dynamic range is reduced by pulling in the parasitic capacitance can be improved. it can.
  • FIG. 6 is a process diagram showing the manufacturing process of the circuit board 1 in order.
  • the method for manufacturing a circuit board according to the present invention is different in that the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 have different circuit roles due to different types of semiconductors forming the channel layers 11 and 21. Is a manufacturing method for forming on the same insulating substrate 2.
  • step A the gate electrodes 12 and 22 of the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 are simultaneously formed by patterning the same conductive layer formed on the insulating substrate 2 (step A).
  • This step A corresponds to the first step described in the claims.
  • the first gate insulating film 3 mainly composed of SiO 2 which is an insulating material suitable for an oxide semiconductor (not deteriorated) is formed on each of the gate electrodes 12 and 22 (step B). .
  • SiN X which is an insulating material suitable for an amorphous silicon semiconductor (not deteriorated), is mainly formed on the first gate insulating film 3.
  • the second insulating film 23a is stacked (step C), and the a-Si film 21a and the conductive film 24a are stacked in this order (step D).
  • the conductive film 24a is an n + a-Si or n + ⁇ c-Si film in which an n-type impurity is doped at a relatively high concentration.
  • step E the second insulating film 23a, the a-Si film 21a and the conductive film 24a are patterned together (step E), and the second for the a-Si TFT 20 is patterned.
  • a conductive layer 24b before forming the gate insulating film 23, the channel layer 21, and the conductive layer 24 is formed (step F).
  • an oxide semiconductor is formed on the first gate insulating film 3 and patterned to form the channel layer 11 of the oxide TFT 10 (step G).
  • the etching stopper 14 is formed by forming and patterning a film mainly containing SiO 2 on the channel layer 11 (step H).
  • a contact hole 3a is formed in the first gate insulating film 3, and the gate electrode 22 is locally exposed (see FIG. 6E). Step I).
  • a conductive layer is formed on the entire surface and patterned to form the source electrodes 15 and 25 and the drain electrodes 16 and 26 of the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 simultaneously from the same conductive layer (step J).
  • the conductive layer 24b is etched, a gap is formed in the conductive layer 24b, and the conductive layer 24 is formed (step K).
  • the process J corresponds to the third process described in the claims.
  • step L the entire surface is covered with the passivation film 4 (step L), and the circuit board 1 is completed.
  • the first gate insulating film 3 is simultaneously formed as the same layer shared by the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20, and thereafter, SiN X Is formed, and the gate insulating film of the a-Si TFT 20 has a two-layer structure of SiO 2 / SiN X. Therefore, the manufacturing process is not complicated and can be simplified, and the cost can be reduced. You can go down.
  • the gate electrodes 11 and 22 of the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20 are formed by the same conductive layer, and the source electrodes 15 and 25 and the drain electrodes 16 and 26 are also formed by the same conductive layer. ing. Thereby, the manufacturing process can be further simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. 7 is a process diagram showing the manufacturing process of the circuit board 1A in order.
  • the process A for simultaneously forming the gate electrodes 12 and 22 on the insulating substrate 2 is as described above.
  • the conductive film 24a is an n + a-Si or n + ⁇ c-Si film in which an n-type impurity is doped at a relatively high concentration.
  • step D ′ the a-Si film 21a and the conductive film 24a are patterned together (step D '), and the channel layer 21 and the conductive layer 24 for the a-Si TFT 20A are formed.
  • the previous conductive layer 24b is formed (step E ′).
  • a second main component of SiO 2 that is an insulating material suitable for an oxide semiconductor (not deteriorated) is formed on the first gate insulating film 3A.
  • An insulating film 23b is stacked (step F ′).
  • an oxide semiconductor is formed on the second insulating film 23b and patterned to form the channel layer 11 of the oxide TFT 10A (step G ′).
  • the etching stopper 14 is formed by forming and patterning a film mainly composed of SiO 2 on the channel layer 11 (step H ′).
  • the second insulating film 23b is removed from the a-Si TFT 20A by using, for example, a photolithography technique to thereby form the first and second channel layers 11 of the oxide TFT 10A.
  • the second gate insulating film 23A is locally formed between the gate insulating film 3A (step I ′).
  • the step of forming the diode connection of the a-Si TFT 20A, the source electrodes 15 and 25 of the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A, and the drain electrodes 16 and 26 are connected to the same conductive layer.
  • the steps of forming the conductive layer 24 simultaneously, the step of forming the conductive layer 24 of the a-Si TFT 20A, and the step of forming the passivation film 4 shown in FIG. 7G are as described above with reference to FIG. In this way, the circuit board 1A is completed.
  • the first gate insulating film 3 is simultaneously formed as the same layer shared by the oxide TFT 10 and the a-Si TFT 20, and thereafter, SiO 2 Is formed, and the gate insulating film of the oxide TFT 10A has a two-layer structure of SiN x / SiO 2 , so that the manufacturing process is not complicated and can be simplified. Cost can be reduced.
  • the gate electrodes 11 and 22 of the oxide TFT 10A and the a-Si TFT 20A are formed by the same conductive layer, and the source electrodes 15 and 25 and the drain electrodes 16 and 26 are also formed by the same conductive layer. ing. Thereby, the manufacturing process can be further simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 50a of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 50a includes a display panel 51a obtained by removing the optical sensor circuit 40 from the display panel 51, the display scanning signal line drive circuit 52, the display video signal line drive circuit 53, the drive circuits 52, and And a power supply circuit 57 a for supplying a necessary power supply voltage to the power supply 53.
  • the configuration of the liquid crystal display device 50a is not limited to the configuration example shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 50a is provided with a protection circuit between the display scanning signal line drive circuit 52 and the pixel circuit for protecting the thin film elements constituting the pixel circuit in the display panel 51a from external noise.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the protection circuit 60 and the pixel circuit 70 formed in the region Sb shown in FIG.
  • the first transistor element (for example, the pixel driving TFT 71 of the pixel circuit 70) which is a part of the plurality of transistor elements provided on the same insulating substrate is protected in a circuit manner.
  • the protection circuit 60 includes a protection circuit 60 including a second transistor element (for example, a TFT functioning as the diode 61) that is a part of the plurality of transistor elements.
  • the first transistor element is made of an oxide TFT
  • the second transistor element is made of an a-Si TFT.
  • an a-Si TFT is used for an element that requires high resistance (for example, a protection element), and an oxide semiconductor is used for an element that preferably has low resistance (high mobility) (for example, a switching element).
  • a TFT in which a channel layer is formed by ⁇ c-Si or a stacked semiconductor in which a-Si: H and ⁇ c-Si are stacked can be employed.
  • the protection circuit 60 is a bidirectional diode configured by connecting diodes 61 whose forward directions are opposite to each other in parallel, and one protection circuit 60 is provided for every gate wiring Gn. It is provided one by one. Such a protection circuit 60 is also called a diode short ring. One end of the protection circuit 60 is connected to the gate line Gn, and the other end is connected to, for example, a ground line.
  • the bidirectional diode can cope with an excessive voltage of both positive and negative polarities.
  • the protection circuit 60 may be provided so as to connect the gate wiring Gn and the gate wiring Gn + 1 adjacent to each other. In this case, since an excessive voltage applied to one gate line Gn can be distributed to other gate lines, the pixel circuit 70 can be similarly protected.
  • the TFT functioning as the diode 61 of the protection circuit 60 is an a-Si TFT, ⁇ c-Si, or a TFT using the laminated semiconductor. This is effective in reducing the area occupied by the protection circuit 60 and reducing the frame size of the display panel 51a.
  • the oxide TFT has a characteristic that the on-resistance is one digit smaller than that of the a-Si TFT. For this reason, when an oxide TFT is used in the protection circuit 60 of FIG. 9, there is a risk of current leakage between the gate line Gn and the ground line, and the oxide TFT is added to the protection circuit 60 of FIG. If used, current leakage may occur between adjacent gate wirings.
  • the channel length (L length) of the oxide TFT is increased, thereby increasing the on-resistance of the oxide TFT. It becomes necessary to do. For this reason, the size of the oxide TFT must be increased, which hinders the narrowing of the frame of the display panel 51a.
  • the protective circuit 60 is not provided in preference to narrowing the frame of the display panel 51a, dielectric breakdown or the like occurs in the pixel circuit 70, and the manufacturing yield of the display panel 51a decreases.
  • thin film transistors that play different roles on the same insulating substrate
  • thin film transistors having optimum characteristics are adopted according to their roles, so that the performance of the circuit board can be maximized. it can.
  • the main operation is performed like a switching element of each pixel of a liquid crystal display device or a transistor element included in a driving circuit monolithically formed on the same insulating substrate as the switching element. Since the transistor element to be performed is an oxide TFT, responsiveness or driving capability can be increased.
  • the transistor element constituting the protection circuit is an a-Si TFT, the display panel can be narrowed, contributing to downsizing of the display device.
  • the protection circuit 60 can be provided in the source wiring Sm as disclosed in the above-mentioned Patent Document 5, and is not limited to the forms shown in FIGS.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a bidirectional diode constituting the protection circuit 60 using TFT circuit symbols. As shown in FIG. 11, of the two TFTs 60a and 60b whose drain and gate are short-circuited, the gate of the TFT 60a is connected to the gate wiring Gn, the gate of the TFT 60b is connected to the adjacent gate wiring Gn + 1, , Each source is connected to the other's gate.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of the protection circuit 60 and the TFT.
  • the gate electrode 62a extends from the gate wiring Gn to the gate wiring Gn + 1, and on the channel layer 63a of the a-Si semiconductor provided above the gate electrode 62a, the source electrode 64a and the drain electrode 65a are opposed to each other with a gap therebetween.
  • the drain electrode 65a is connected to the gate electrode 62a through the contact hole 66a.
  • the source electrode 64a is connected to the gate electrode 62b of the TFT 60b through the contact hole 66b.
  • the gate electrode 62b extends from the gate wiring Gn + 1 to the gate wiring Gn, and on the channel layer 63b of the a-Si semiconductor provided above the gate electrode 62b, the source electrode 64b and the drain electrode 65b is opposed to each other with a gap.
  • the drain electrode 65b is connected to the gate electrode 62b through the contact hole 67b.
  • the source electrode 64a is connected to the gate electrode 62a of the TFT 60a through the contact hole 67a.
  • the channel layer 63a and the channel layer 63b are both formed of an a-Si semiconductor, even if the channel width (W length) shown in FIG. 12 is the same as that of the oxide TFT, the channel length (L length) is The required on-resistance can be obtained by making it shorter than the oxide TFT.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the protection circuit 60 taken along the line AA ′ shown in FIG. As shown in FIG. 13, the TFTs 60 a and 60 b are formed on the same insulating substrate 2 and covered and protected by the passivation film 4.
  • gate electrodes 62a and 62b are formed on the insulating substrate 2, and the first gate insulating film 3 covers the gate electrodes 62a and 62b.
  • Second gate insulating films 23C and 23D corresponding to the second gate insulating film 23 are stacked on the first gate insulating film 3 at positions above the gate electrodes 62a and 62b, respectively.
  • a-Si semiconductor channel layers 63a and 63b are stacked on the second gate insulating films 23C and 23D, respectively.
  • Conductive layers 68a and 68b with gaps are stacked on the channel layers 63a and 63b, and a source electrode 64a and a drain electrode 65a facing each other with a gap are formed on the conductive layer 68a.
  • a source electrode 64b and a drain electrode 65b facing each other with a gap are formed.
  • the source electrode 64a extends on the gate electrode 62b of the TFT 60b and is connected to the gate electrode 62b through a contact hole 66b.
  • the drain electrode 65a is connected to its own gate electrode 62a through a contact hole 66a.
  • the source electrode 64b extends onto the gate electrode 62a of the TFT 60a and is connected to the gate electrode 62a through the contact hole 67a.
  • the drain electrode 65b is connected to its own gate electrode 62b through a contact hole 67b.
  • the gate electrode of the first thin film transistor element and the gate electrode of the second thin film transistor element are formed of the same conductive layer
  • the source electrode and the drain electrode of the first thin film transistor element and the source electrode and the drain electrode of the second thin film transistor element are formed of the same conductive layer.
  • the circuit board when the circuit board is mounted on a backlight type display device, the excellent advantages of suppressing the decrease in the aperture ratio of the pixel and having a high response speed are not deteriorated.
  • the manufacturing process can be simplified, and a remarkable effect that costs can be reduced can be obtained.
  • the circuit board when the circuit board is mounted on a display device including a second thin film transistor element that functions as an optical sensor element, the excellent advantage of high sensitivity to light to be sensed is not impaired, or When the circuit board is mounted on a display device including a second thin film transistor element that functions as a circuit element constituting the protection circuit, as described above, the occupation area of the protection circuit is reduced, The excellent advantage of reducing the frame size of the display device is not impaired, and the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • a gate insulating film mainly composed of SiO 2 is sandwiched between the channel layer and the gate electrode of the first thin film transistor element, (8) Between the channel layer and the gate electrode of the second thin film transistor element, a gate insulating film mainly composed of SiN X and a gate insulating film mainly composed of SiO 2 are sequentially laminated from the channel layer side. Being pinched, (9) The SiO 2 layer common to both gate insulating films is formed as the same layer.
  • a gate insulating film mainly composed of SiO 2 and a gate insulating film mainly composed of SiN X are laminated in this order from the channel layer side. Being pinched, (11) A gate insulating film mainly composed of SiN X is sandwiched between the channel layer and the gate electrode of the second thin film transistor element, (12) The SiN X layer common to both gate insulating films is formed as the same layer.
  • the oxide semiconductor constituting the channel layer of the first thin film transistor element and the channel layer of the second thin film transistor element are constituted.
  • Gate insulation suitable for (a) an amorphous silicon semiconductor, (b) a microcrystalline silicon semiconductor, or a semiconductor in which these (a) and (b) semiconductors are stacked (hereinafter referred to as a non-oxide semiconductor). Can contact the membrane.
  • the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • the first thin film transistor element and the second thin film transistor element constitute an optical sensor circuit
  • the first thin film transistor element serves as a sensor output of the optical sensor circuit
  • the second thin film transistor element plays a role of an optical sensor element of the optical sensor circuit.
  • the first thin film transistor element including the oxide semiconductor as a channel layer can obtain a high output voltage without increasing the size, and thus can suppress a decrease in the aperture ratio of the pixel, but has a sensitivity to light. Since it has the first characteristic of being low, it is suitable for the role of the sensor output of the optical sensor circuit.
  • the second thin film transistor element including the non-oxide semiconductor as a channel layer has high sensitivity to light, but has a second characteristic that output voltage is low because of low mobility. It is suitable for the role of the optical sensor element.
  • the first thin film transistor element and the second thin film transistor element can constitute an optical sensor circuit having excellent advantages of suppressing the decrease in aperture ratio of the pixel, high sensitivity, and high response speed.
  • an excellent advantage of such a photosensor circuit is that, for example, a plurality of photosensor circuits are mounted on an active matrix substrate in which pixels using liquid crystals are arranged in a matrix, thereby enabling a touch panel function or an image scanner function. This is extremely advantageous when a liquid crystal display device including the above is configured.
  • a protection circuit for circuit-protecting the first transistor element that is a part of the plurality of transistor elements including a second transistor element that is a part of the plurality of transistor elements Including
  • the first transistor element includes the first thin film transistor element.
  • the second transistor element includes the second thin film transistor element.
  • the second transistor element included in the protection circuit is the second thin film transistor element including the non-oxide semiconductor as a channel layer, so that the second transistor element is an oxide semiconductor.
  • the area occupied by the protection circuit can be reduced.
  • the first transistor element that is protected in terms of the circuit is the first thin film transistor element, for example, the switching element of each pixel of the liquid crystal display device or a monolithic on the same insulating substrate as the switching element.
  • the transistor elements included in the driving circuit formed in the above the responsiveness or driving capability of the transistor elements that perform the main operation can be increased.
  • a display device includes any one of the circuit boards described above.
  • the second step in the method of manufacturing a circuit board according to the present invention includes: (23) forming a first insulating layer covering each gate electrode using an insulating material suitable for a semiconductor forming a channel layer of the first thin film transistor element; (24) Using the insulating material suitable for the semiconductor forming the channel layer of the second thin film transistor element, the first insulating layer at a position corresponding to the position where the channel layer of the second thin film transistor element is formed. And a step of locally forming a second insulating layer thereon.
  • the second step in the method for manufacturing a circuit board of the present invention includes: (25) forming a first insulating layer covering each of the gate electrodes using an insulating material suitable for a semiconductor forming a channel layer of the second thin film transistor element; (26) The first insulating layer is formed at a position corresponding to the position where the channel layer of the first thin film transistor element is formed using an insulating material suitable for a semiconductor forming the channel layer of the first thin film transistor element. And a step of locally forming a second insulating layer thereon.
  • the present invention can be applied to a circuit board on which a plurality of TFTs having different types of semiconductor layers are mounted, and an electronic device such as a display device on which the circuit board is mounted.

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Abstract

　本発明に係る回路基板（１）は、二次元的に配列された画素に対応して、あるいは上記画素の所定数の一群に対応して、同一の絶縁性基板（２）上に設けられた複数のトランジスタ素子を備えている。その複数のトランジスタ素子の少なくとも１つは、酸化物半導体をチャネル層（１１）として備えた酸化物ＴＦＴ（１０）であり、少なくとも他の１つは、例えばアモルファスシリコン半導体をチャネル層（２１）として備えたａ－ＳｉＴＦＴ（２０）である。酸化物ＴＦＴ（１０）およびａ－ＳｉＴＦＴ（２０）は、共にボトムゲート型のトランジスタである。

Description

回路基板、表示装置および回路基板の製造方法
　本発明は、薄膜トランジスタを搭載した回路基板と、その回路基板を備えた表示装置と、その回路基板の製造方法とに関するものである。
　薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の画素のスイッチングを司る回路素子、あるいはＬＣＤのドライバを構成する回路素子などの用途に広く用いられてきた。近年では、ＬＣＤに要求される大画面、高精細および高フレームレートなどの性能向上を達成するために、ＴＦＴに対しても、高性能および高信頼性が益々求められている。
　ＴＦＴの高性能および高信頼性の追求に伴い、チャネル層を構成することが可能な半導体の種類に応じて、ＴＦＴの種類は多様化している。その中で、単結晶シリコンＴＦＴ，非晶質（アモルファス）シリコン（ａ－Ｓｉ）ＴＦＴ，多結晶シリコン（ｐｏｌｙ－Ｓｉ）ＴＦＴについては、量産技術が確立され、微結晶シリコン（μｃ－Ｓｉ）ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ、有機ＴＦＴの研究開発が活発に進められている。
　下掲の特許文献１には、ＺｎＯなどの透明導電性の酸化物半導体をチャネル層に用いたＴＦＴの構成と製造方法とが開示されている。上記酸化物半導体は、低温で成膜でき、かつ可視光に対して透明であるため、プラスチック板やフィルムなどの基板上にフレキシブルな透明ＴＦＴを形成することが可能であるとされている。
　図１４は、従来のボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴの構造を示す断面図である。当該ＴＦＴは、基板１０１上にゲート電極１０２を設け、その上に第１の絶縁膜１０３、チャネル層としての酸化物半導体層１０４、エッチングストップ層として機能する第２の絶縁膜１０５、ソース電極１０６およびドレイン電極１０７を設けることにより構成される。
　上記酸化物半導体層１０４として、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｏとを含むアモルファス酸化物を用いる場合、室温で作製することができるため、絶縁膜にもスパッタ法を用いるならば、すべての成膜工程を室温で形成できる。また、基板としてプラスチック基板やプラスチックフィルムなどを用いることもできる。
　さらに、上記第２の絶縁膜１０５がチャネル領域を保護しているため、ソース電極１０６およびドレイン電極１０７をドライエッチングはもちろんウェットエッチングによるパターニングで形成することも可能となると特許文献１には記載されている。
　なお、下掲の特許文献２には、実施の形態として後述する１トランジスタ型光センサ回路が開示されている。
　また、下掲の特許文献３には、非晶質半導体にて形成された受光部を備えた光電変換素子と、多結晶半導体にて形成された半導体層を備えたスイッチング素子とが、透光性基板上に設けられた回路基板が開示されている。
　さらに、下掲の特許文献４には、画素表示部中に、非単結晶半導体からなる画素スイッチを備えているとともに、単結晶半導体からなる周辺駆動回路を、上記画素スイッチの駆動用に備えている液晶表示装置が開示されている。
日本国公開特許公報「特開２００８－１６６７１６号（２００８年７月１７日公開）」 国際公開「ＷＯ２００７－１４５３４７号（２００７年１２月２１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００５－７２１２６号（２００５年３月１７日公開）」 日本国公開特許公報「特開平１０－２９３３２２号（１９９８年１１月４日公開）」 国際公開「ＷＯ２００９－０２５１２０号（２００９年２月２６日公開）」
　ところが、上記特許文献３および４に開示された構成では、特性の異なるＴＦＴが同一の基板上に設けられているものの、どのＴＦＴもトップゲート型（正スタガ型）ＴＦＴである。したがって、特許文献３および４に開示された構成を、画素に対して表示面とは反対側から表示用の光を照射するバックライトタイプの表示装置に適用した場合、表示用の光が半導体層（チャネル層）に直接入射するため、ＴＦＴのオフ電流が上昇する問題、経時的な特性変化、または劣化を招く問題が生じる。
　また、特許文献３の回路基板を、例えばタッチパネル機能を持たせた表示装置のように、画像表示のためのバックライトの点灯と、タッチ位置を検出するセンシングとを同時に行うことのできる表示装置に適用した場合、表示用の光は、センシングに対しノイズ光となる。
　したがって、表示用の光がチャネル層に直接入射しないようにするには、チャネル層の下層に遮光層が必要となるため、製造工程が長くなりコスト高となる。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体の種類が異なる複数のＴＦＴが搭載された回路基板の性能を、低コストで充分に発揮させることができる構成と、その製造方法とを提供することにある。
　本発明に係る回路基板は、
(1)マトリクス状に配列された画素に対応して、あるいは上記画素の所定数の一群に対応して、同一の絶縁性基板上に設けられた複数のトランジスタ素子を備え、
(2)上記複数のトランジスタ素子の少なくとも１つは、酸化物半導体をチャネル層として備えた第１の薄膜トランジスタ素子であり、
(3)上記複数のトランジスタ素子の少なくとも他の１つは、(a)非晶質シリコン半導体、(b)微結晶シリコン半導体、またはこれら(a)(b)の半導体を積層した半導体をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子であり、
(4)上記第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子が、共にボトムゲート型のトランジスタであることを特徴とする。
　上記の構成において、酸化物半導体をチャネル層（半導体層または活性層ともいう）として備えた第１の薄膜トランジスタ素子は、サイズを大きくせずに高い出力電圧が得られるという第１の特性を備えている。
　一方、(a)非晶質シリコン半導体、(b)微結晶シリコン半導体、またはこれら(a)(b)の半導体を積層した半導体（非酸化物半導体）をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子は、光に対する感度が高く、高抵抗という第２の特性を備えている。
　したがって、それぞれの特性を活かした電気回路を同一の絶縁性基板上に搭載した回路基板を得ることができる。
　上記第１の特性を備えた第１の薄膜トランジスタ素子は、サイズを小さく形成できるので、例えば画素のスイッチング素子、あるいは画素または複数画素に対応して設けられた光センサ回路の出力素子などに好適であり、この場合、画素の開口率の低下を抑制することができる。
　上記第２の特性を備えた第２の薄膜トランジスタ素子は、例えば上記光センサ回路の光センサ素子または上記スイッチング素子を回路的に保護する保護回路を構成する回路素子などとして好適である。
　第２の薄膜トランジスタ素子を上記光センサ素子に適用した場合には、タッチパネル機能を備えた表示装置に好適な回路基板を構成することができる。
　この回路基板を、画素に対して表示面とは反対側から表示用の光を照射するバックライトタイプの表示装置に適用した場合、さらに以下の利点を生む。すなわち、表示用の光を各薄膜トランジスタ素子のゲート電極が遮光するので、特に、第１の薄膜トランジスタ素子の特性劣化を、遮光膜を別途設けなくても防止できるという効果が得られる。
　加えて、第２の薄膜トランジスタ素子を用いたセンシングに対しノイズ光となる表示用の光を、ゲート電極によって遮光することができるという効果も得られる。
　これにより、遮光層を別途に設ける必要が無いので、半導体の種類が異なる複数の薄膜トランジスタ素子が搭載された回路基板の性能を、低コストで充分に発揮させることができるという効果を奏する。
　なお、本発明の回路基板に関する構成(5)～(18)については、実施形態の項において後述する。
　本発明の回路基板の製造方法は、
(19)チャネル層を形成する半導体の種類が異なる第１の薄膜トランジスタ素子と第２の薄膜トランジスタ素子とを同一の絶縁性基板上に形成する回路基板の製造方法であって、
(20)上記絶縁性基板上に形成した同一の導電層のパターニングによって、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各ゲート電極を形成する第１の工程と、
(21)上記各ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成する第２の工程と、
(22)上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各チャネル層を形成した後、同一の導電層のパターニングによって、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極を形成する第３の工程とを含んでいることを特徴とする。
　上記の構成によれば、回路基板の発明について既に説明したように、高性能の回路基板を安価に製造することができる。
　なお、ある着目した請求項に記載された構成と、その他の請求項に記載された構成との組み合わせが、その着目した請求項で引用された請求項に記載された構成との組み合わせのみに限られることはなく、本発明の目的を達成できる限り、その着目した請求項で引用されていない請求項に記載された構成との組み合わせが可能である。
　本発明に係る回路基板は、以上のように、マトリクス状に配列された画素に対応して、あるいは上記画素の所定数の一群に対応して、同一の絶縁性基板上に設けられた複数のトランジスタ素子を備え、上記複数のトランジスタ素子の少なくとも１つは、酸化物半導体をチャネル層として備えた第１の薄膜トランジスタ素子であり、上記複数のトランジスタ素子の少なくとも他の１つは、(a)非晶質シリコン半導体、(b)微結晶シリコン半導体、またはこれら(a)(b)の半導体を積層した半導体をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子であり、上記第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子が、共にボトムゲート型のトランジスタであることを特徴とする。
　それゆえ、半導体の種類が異なる複数の薄膜トランジスタ素子が搭載された回路基板の性能を、低コストで充分に発揮させることができるという効果を奏する。
　本発明の回路基板の製造方法は、以上のように、絶縁性基板上に形成した同一の導電層のパターニングによって、第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各ゲート電極を形成する第１の工程と、上記各ゲート電極の上に絶縁膜を形成する第２の工程と、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各チャネル層を形成した後、同一の導電層のパターニングによって、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極を形成する第３の工程とを含んでいることを特徴とする。
　それゆえ、高性能の回路基板を安価に製造することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態に係る回路基板の基本的な構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す回路基板の基本的な構成の変形例を概略的に示す断面図である。 液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上に形成された複数の画素および光センサ回路の回路構成を示す回路図である。 液晶表示装置の構成を示す概略ブロック図である。 上記光センサ回路の動作を示すタイミングチャートである。 図１に示す回路基板の製造工程を順番に示す工程図である。 図２に示す回路基板の製造工程を順番に示す工程図である。 本実施形態の液晶表示装置の概略的構成を示すブロック図である。 図８に図示した領域Ｓｂ内に作り込まれた保護回路および画素回路の回路構成を示す回路図である。 上記保護回路の他の回路構成を示す回路図である。 上記保護回路を構成する双方向ダイオードをＴＦＴの回路記号を用いて示す回路図である。 上記保護回路およびＴＦＴの模式的な平面図である。 図１２に示すＡ－Ａ’線に沿う、上記保護回路の模式的な断面図である。 従来のボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴの構造を示す断面図である。
　〔実施の形態１〕
　本発明の実施の一形態について図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
　（回路基板の基本構成）
　初めに、図１を参照しながら本発明の回路基板１の基本的な構成について説明する。図１は、回路基板１の基本的な構成を概略的に示す断面図である。
　図１に示すように、回路基板１は、マトリクス状に配列された画素（図３参照）に対応して、あるいは上記画素の所定数の一群に対応して、同一の絶縁性基板２上に設けられた複数のトランジスタ素子を備えている。
　その複数のトランジスタ素子の少なくとも１つは、第１の薄膜トランジスタ素子１０であり、第１の薄膜トランジスタ素子１０は、酸化物半導体をチャネル層（半導体層または活性層ともいう）１１として備えている。なお、第１の薄膜トランジスタ素子１０を、以降、酸化物ＴＦＴ１０と呼ぶ。酸化物半導体としては、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏに代表されるアモルファス酸化物材料が適しており、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に代表される多結晶材料を用いることもできる。
　また、上記複数のトランジスタ素子の少なくとも他の１つは、第２の薄膜トランジスタ素子２０である。第２の薄膜トランジスタ素子２０は、水素化アモルファスシリコン半導体（ａ－Ｓｉ：Ｈ）をチャネル層２１として備え、上記酸化物ＴＦＴ１０とは回路的な役割が異なっている。なお、第２の薄膜トランジスタ素子２０を、以降、ａ－ＳｉＴＦＴ２０と呼ぶ。
　上記チャネル層２１の構成材料としては、アモルファスシリコン半導体に限られず、微結晶シリコン半導体（マイクロクリスタルシリコン半導体、すなわちμｃ－Ｓｉ）、またはａ－Ｓｉ：Ｈとμｃ－Ｓｉとを積層した積層半導体を採用することができる。積層半導体は、１層では受光し切れない波長帯域をカバーすることができるため、広い波長帯域に対して高感度の光センサ素子を形成することができる。
　なお、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０の細部の構成については、後述する。
　上記の構成において、酸化物ＴＦＴ１０は、サイズを大きくせずに高い出力電圧が得られる（移動度が、ａ－ＳｉＴＦＴの約２０倍）ので、画素の開口率の低下を抑制できる反面、光（特に可視光）に対する感度が低いという第１の特性を備えている。一方、ａ－ＳｉＴＦＴ２０は、光に対する感度が高い反面、移動度が低いため出力電圧が低いという第２の特性を備えている。
　つまり、上記第１の特性を備えた酸化物ＴＦＴ１０と、第２の特性を備えたａ－ＳｉＴＦＴ２０とは、回路的に異なる役割を果たすことができる。したがって、上記の構成によれば、上記異なる役割のそれぞれを活かした電気回路を実装した性能の良い回路基板１を得ることができる。
　（回路基板の応用例－光センサ回路）
　上記回路基板１の一応用例を図３に示す。図３は、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上に形成された複数の画素３０および光センサ回路４０の回路構成を示す回路図である。このアクティブマトリクス基板が、回路基板１に相当する。その中でも、光センサ回路４０に対して、回路基板１の上記基本構成が適用されている。
　なお、図３は、後で図４に基づいて説明する液晶表示装置５０に備えられた表示パネル５１に図示した領域Ｓａ内に作りこまれた回路構成を示している。
　まず、光センサ回路４０について概略的に説明すると、図３に示すように、上記酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０が、光センサ回路４０を構成しており、酸化物ＴＦＴ１０は、光センサ回路４０のセンサ出力（出力アンプ）の役割を担い、ａ－ＳｉＴＦＴ２０は、光センサ回路４０の光センサ素子の役割を担っている。
　より具体的には、光センサ回路４０は、センサ出力の役割を担うトランジスタを１つだけ用いた１Ｔ（トランジスタの略）方式の回路として構成されている。酸化物ＴＦＴ１０は、ソースフォロワトランジスタ（電圧フォロワトランジスタ）として機能する。酸化物ＴＦＴ１０のドレインはＡＭＰ電源供給バスラインＶｓm（ｍは画素の列番号を示す自然数）に接続され、ソースは光センサ出力バスラインＶｏm+1に接続されている。上記ＡＭＰ電源供給バスラインＶｓmおよび光センサ出力バスラインＶｏm+1は、図４に示すセンサ読出し回路５５に接続され、ＡＭＰ電源供給バスラインＶｓmにはセンサ読出し回路５５から電源電圧ＶＤＤが印加される。
　また、酸化物ＴＦＴ１０のベースには、フォトダイオードとして機能するａ－ＳｉＴＦＴ２０のソースが接続されるとともに、昇圧用コンデンサ４１の一端が接続されている。
　図１に示すように、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のドレイン電極２６はゲート電極２２（ベース）と短絡されている。すなわち、図３にも示すように、ａ－ＳｉＴＦＴ２０はダイオード接続の構成を有しており、ソース電極２５をカソード、ドレイン電極２６をアノードとするフォトダイオードとして機能する。
　さらに、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のドレインは、図４に示すセンサ走査信号線駆動回路５４からリセット信号ＲＳＴが送られるフォトダイオードリセット用配線Ｖｒｓｔn（ｎは画素の行番号を示す自然数）に接続され、昇圧用コンデンサ４１の他端は、光センサ行選択信号ＲＷＳが送られる光センサ行選択用配線Ｖｒｗnに接続されている。なお、光センサ行選択信号ＲＷＳは、マトリクス状に並んでいる光センサ回路の特定行を選択し、その特定行にある光センサ回路４０から検出信号を出力させる役割を持っている。
　上記の構成において、酸化物ＴＦＴ１０は、サイズを大きくせずに高い出力電圧が得られるので、画素の開口率の低下を抑制できる反面、光に対する感度が低いという前記第１の特性を備えているから、光センサ回路４０のセンサ出力の役割に適している。
　一方、ａ－ＳｉＴＦＴ２０は、光に対する感度が高い反面、移動度が低いため出力電圧が低いという前記第２の特性を備えているから、光センサ回路４０の光センサ素子の役割に適している。なお、光センサ素子には、紫外光領域、可視光領域および赤外光領域のいずれかの波長帯に対する感度を有していることが求められる。ａ－Ｓｉ：Ｈは、５００～６００ｎｍ付近に感度のピークを持つように、ほぼ可視光領域全体にわたる良好な感度を有している。
　これにより、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０は、画素の開口率の低下抑制、高感度、応答速度が速いという優れた利点を備えた光センサ回路４０を構成することができる。ａ－ＳｉＴＦＴ２０のチャネル層２１に、μｃ－Ｓｉ、またはａ－Ｓｉ：Ｈとμｃ－Ｓｉとを積層した積層半導体を採用した場合でも同様である。
　また、そのような光センサ回路４０の優れた利点は、例えば液晶を用いた画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板内に、複数の光センサ回路４０を実装することにより、タッチパネル機能または画像スキャナ機能などを備えた液晶表示装置を構成する場合に、極めて有利となる。
　なお、光センサ回路４０の動作については、後述する。
　（画素の構成）
　図３に示すように、上記光センサ回路４０が設けられた回路基板１上には、さらに、ゲート配線Ｇnおよびソース配線Ｓmがマトリクス状に形成され、両線の交差位置に対応して、上記画素３０を駆動するスイッチング素子、液晶容量を形成する画素電極、補助容量等、画素３０を構成する周知の要素が形成されている。なお、各画素３０の補助容量は、補助容量線Ｃｓnに接続されている。
　光センサ回路４０は全ての画素３０と同数設けてもよいし、画素３０の所定数の一群に対応して設けてもよい。光センサ回路４０の数は、光検出のために求められる解像度との兼ね合いにより、決めればよい。
　図３に示す例では、３つの画素３０に１つの光センサ回路４０を設けている。３つの画素３０として、フルカラー表示に対応したＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの画素を割り当てることができる。
　なお、ソース配線Ｓmは、前記ＡＭＰ電源供給バスラインＶｓmを兼ね、ソース配線Ｓmに隣り合うソース配線Ｓm+1は、前記光センサ出力バスラインＶｏm+1を兼ねている。
　（ＴＦＴの細部の構成例１）
　本実施形態では、図１に示すように、上記酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０は、共にボトムゲート型のトランジスタとして構成されている。
　より具体的には、酸化物ＴＦＴ１０は、ボトムゲートとしてのゲート電極１２を備え、ＳｉＯ２を主成分とする第１のゲート絶縁膜（第１の絶縁層）３がゲート電極１２を覆っている。第１のゲート絶縁膜３上に、上記チャネル層１１が成膜され、チャネル層１１上にＳｉＯ２を主成分とするエッチングストッパ１４が積層されている。
　さらに、チャネル層１１およびエッチングストッパ１４のソース側の各側面を覆うソース電極１５が、第１のゲート絶縁膜３の上面からエッチングストッパ１４の上面に至る範囲で形成されている。同様に、チャネル層１１およびエッチングストッパ１４のドレイン側の側面を覆うドレイン電極１６が、第１のゲート絶縁膜３の上面からエッチングストッパ１４の上面に至る範囲で形成されている。
　ａ－ＳｉＴＦＴ２０も、酸化物ＴＦＴ１０と同様に、ボトムゲートとしてのゲート電極２２を備え、ゲート電極２２を、酸化物ＴＦＴ１０と共有された第１のゲート絶縁膜３が覆っている。ただし、ａ－ＳｉＴＦＴ２０の場合、第１のゲート絶縁膜３上に、ＳｉＮＸを主成分とする第２のゲート絶縁膜（第２の絶縁層）２３が局所的に成膜され、第２のゲート絶縁膜２３上に、上記チャネル層２１が成膜されている。また、チャネル層２１上には、ソース側とドレイン側とに分離された導電層２４が積層されている。導電層２４には、ｎ型不純物が比較的高濃度にドープされたｎ＋ａ－Ｓｉまたはｎ＋μｃ－Ｓｉを用いることができる。
　さらに、第２のゲート絶縁膜２３、チャネル層２１および導電層２４のソース側の各側面を覆うソース電極２５が、第１のゲート絶縁膜３の上面から導電層２４のソース側の上面に至る範囲で形成されている。同様に、第２のゲート絶縁膜２３、チャネル層２１および導電層２４のドレイン側の各側面を覆うドレイン電極２６が、第１のゲート絶縁膜３の上面から導電層２４のドレイン側の上面に至る範囲で形成されている。
　酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０は、ＳｉＮＸを主成分とするパッシベーション膜４によって被覆され保護されている。
　なお、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のドレイン電極２６は、第１のゲート絶縁膜３に形成されたスルーホールを介して、ゲート電極２２と短絡されている。
　（ＴＦＴの細部の構成例２）
　上述のように、上記酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０では、ａ－ＳｉＴＦＴ２０が備える絶縁膜を、上記第１のゲート絶縁膜３と第２のゲート絶縁膜２３との２層構造とした。
　しかし、第１のゲート絶縁膜３の主成分をＳｉＯ２からＳｉＮＸに置き換えることによって、図１の構成とは逆に、酸化物ＴＦＴ１０が備える絶縁膜を２層構造としてもよい。
　その具体的な構成を図２に示す。図２は、図１に示す回路基板の基本的な構成の変形例を概略的に示す断面図である。なお、図１に示す部材と同じ部材には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
　図２に示す回路基板１Ａは、共にボトムゲート型のトランジスタとして構成された酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａを備えている。
　より具体的には、酸化物ＴＦＴ１０Ａは、ボトムゲートとしてのゲート電極１２を備え、ＳｉＮＸを主成分とする第１のゲート絶縁膜（第１の絶縁層）３Ａがゲート電極１２を覆っている。第１のゲート絶縁膜３上には、ＳｉＯ２を主成分とする第２のゲート絶縁膜（第２の絶縁層）２３Ａが局所的に成膜され、第２のゲート絶縁膜２３Ａ上に、上記チャネル層１１およびエッチングストッパ１４がこの順に成膜されている。ソース電極１５およびドレイン電極１６については、それらが第２のゲート絶縁膜２３Ａ上に設けられている点を除けば、図１の構成と変わりない。
　一方、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａも、酸化物ＴＦＴ１０Ａと同様に、ボトムゲートとしてのゲート電極２２を備え、ゲート電極２２を、酸化物ＴＦＴ１０Ａと共有された第１のゲート絶縁膜３Ａが覆っている。そのほか、図１のａ－ＳｉＴＦＴ２０から第２のゲート絶縁膜２３を取り除いた以外の構成は、ａ－ＳｉＴＦＴ２０と同じである。
　さらに、酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａが、ＳｉＮＸを主成分とするパッシベーション膜４によって被覆され保護されている点も、図１の構成と同じである。
　なお、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａのドレイン電極２６は、第１のゲート絶縁膜３Ａに形成されたスルーホールを介して、ゲート電極２２と短絡されている。
　（ＴＦＴの構造による利点１）
　このように、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０、あるいは酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａがともにボトムゲート型であることにより、例えば、バックライトを備え、バックライトの出射光強度を上記画素３０によって変調する表示装置に上記回路基板１または回路基板１Ａを搭載した場合、バックライトの出射光をゲート電極１２および２２が遮光することができる。特に、酸化物ＴＦＴ１０または酸化物ＴＦＴ１０Ａの特性劣化を、遮光膜を別途設けなくても防止できるという効果が得られる。
　加えて、ａ－ＳｉＴＦＴ２０またはａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａを用いたセンシングに対しノイズ光となるバックライトの出射光を、ゲート電極１２および２２によって遮光することができるという効果も得られる。
　これにより、遮光層を別途に設ける必要が無いので、半導体の種類が異なる複数の薄膜トランジスタ素子が搭載された回路基板の性能を、低コストで充分に発揮させることができる。
　（ＴＦＴの構造による利点２）
　また、後で回路基板１および回路基板１Ａの製造工程を詳述するが、ゲート電極１２とゲート電極２２とが、同一の導電層（のパターニング）によって形成されており、かつ、ソース電極１５，２５およびドレイン電極１６，２６が、同一の導電層（のパターニング）によって形成されている。
　これにより、既に説明したように、バックライトを備えた表示装置に上記回路基板１または回路基板１Ａを搭載した場合に、画素３０の開口率の低下抑制、高感度、応答速度が速いという優れた利点を劣化させることなく、製造工程を簡素化でき、コストを軽減できるという格段の効果を得ることができる。
　（ＴＦＴの構造による利点３）
　既に説明したように、回路基板１では、酸化物ＴＦＴ１０の上記チャネル層１１は、酸化物系のＳｉＯ２を主成分とする第１のゲート絶縁膜３と、ＳｉＯ２を主成分とするエッチングストッパ１４とによって挟まれている。
　一方、ａ－ＳｉＴＦＴ２０の上記チャネル層２１は、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のゲート絶縁膜をＳｉＮＸ／ＳｉＯ２の２層構造とする結果、窒化物系のＳｉＮＸを主成分とする第２のゲート絶縁膜２３と、ＳｉＮＸを主成分とするパッシベーション膜４とによって挟まれている。
　また、回路基板１Ａでは、酸化物ＴＦＴ１０のゲート絶縁膜をＳｉＯ２／ＳｉＮＸの２層構造とする結果、酸化物ＴＦＴ１０のチャネル層１１は、酸化物系のＳｉＯ２を主成分とする第２のゲート絶縁膜２３Ａと、ＳｉＯ２を主成分とするエッチングストッパ１４とによって挟まれている。
　一方、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａの上記チャネル層２１は、窒化物系のＳｉＮＸを主成分とする第１のゲート絶縁膜３Ａと、ＳｉＮＸを主成分とするパッシベーション膜４とによって挟まれている。
　さらに、第１のゲート絶縁膜３は、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０に共通する同一の層として形成され、第１のゲート絶縁膜３Ａは、酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａに共通する同一の層として形成されている。
　これにより、チャネル層１１を構成する酸化物半導体と、チャネル層２１を構成するアモルファスシリコン半導体とが、それぞれに適したゲート絶縁膜あるいはパッシベーション膜と接することができる。
　つまり、酸化物半導体に還元性材料（ここでは、チャネル層２１を形成する水素化ａ－Ｓｉおよびパッシベーション膜４を形成するＳｉＮＸ）が接すると、還元され、その特性が劣化するが、上記の構成では、酸化物半導体に酸化物が接するため、その特性が劣化するのを防止できる。
　また、アモルファスシリコン半導体またはマイクロクリスタルシリコン半導体に酸化物が接すると、酸化され、その特性が劣化するが、上記の構成では、アモルファスシリコン半導体またはマイクロクリスタルシリコン半導体に還元性材料が接するため、その特性が劣化するのを防止できる。
　加えて、第１のゲート絶縁膜３または第１のゲート絶縁膜３Ａは、単一の層として形成されているので、製造工程のさらなる簡素化とコストダウンとを図ることもできる。
　（表示装置の構成）
　上記回路基板１または回路基板１Ａが搭載される表示装置の一例として、液晶表示装置５０の概要的な構成を説明する。
　図４は、液晶表示装置５０の構成を示す概略ブロック図である。図４に示すように、液晶表示装置５０は、表示パネル５１、表示用走査信号線駆動回路５２、表示用映像信号線駆動回路５３、センサ走査信号線駆動回路５４、センサ読出し回路５５、センシング画像処理部５６、および電源回路５７を備えている。
　上記表示パネル５１は、液晶層を挟持して封止したアクティブマトリクス基板および対向基板を備えている。図１に示す前記絶縁性基板２は、アクティブマトリクス基板のベース部材であり、例えばガラス基板である。表示用走査信号線駆動回路５２、表示用映像信号線駆動回路５３、センサ走査信号線駆動回路５４およびセンサ読出し回路５５を構成する回路は、別途作成したＬＳＩを表示パネル５１上に実装していてもよく、また、絶縁性基板２上にモノリシックに形成されていてもよい。
　「モノリシックに形成」とは、物理的プロセスおよび化学的プロセスの少なくとも一方により、絶縁性基板２上に直接に回路素子が形成されることを意味し、半導体回路がモジュールとしてガラス基板に実装されることを含まない。
　液晶表示装置５０が、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置である場合、対向基板には、共通電極およびＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられている。なお、本発明は、液晶モードの制約を受けないため、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードにも適用でき、さらに、共通電極がアクティブマトリクス基板に設けられた横電界印加方式とも呼ばれるＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードにも適用できる。
　上記表示用走査信号線駆動回路５２は、上記ゲート配線Ｇnを用いて、画素３０を１行ずつ選択的に走査する走査信号を生成する。上記表示用映像信号線駆動回路５３は、上記ソース配線Ｓmを用いて、各画素３０に映像信号を供給する。
　上記センサ走査信号線駆動回路５４は、光センサ回路４０を１行ずつ選択して駆動し、センサ読出し回路５５は、前記ＡＭＰ電源供給バスラインＶｓmを用いて、光センサ回路４０に一定電位の前記電源電圧ＶＤＤを供給するとともに、前記光センサ出力バスラインＶｏm+1を用いて、光検出信号を光センサ回路４０から読み出す。
　上記センシング画像処理部５６は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）およびＰＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）などによって構成され、メモリされた画像処理プログラムに従って、光センサ回路４０が出力した光検出信号から、原稿のスキャン画像、あるいは表示パネル２に対する指またはポインティングペンの位置などの情報を生成する。
　電源回路５７は、各回路５２～５６へ、それぞれ必要な電源電圧を供給する。
　なお、液晶表示装置５０の構成は、上述した構成に限定されることはなく、センサ走査信号線駆動回路５４またはセンサ読出し回路５５は、他の回路、具体的には表示用走査信号線駆動回路５２または表示用映像信号線駆動回路５３等に、機能として含まれていてもよく、センサ読出し回路５５が、センシング画像処理部５６の機能に含まれていても構わない。
　（光センサ回路の動作；明状態）
　次に、図５を参照して、光センサ回路４０の動作を説明する。図５は、光センサ回路４０の動作を示すタイミングチャートである。以下では、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０を取り上げて説明するが、前記酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａについても、光センサ回路４０の動作に変わりはない。
　まず、酸化物ＴＦＴ１０のベース電位ＶINTをリセットするために、センサ走査信号線駆動回路５４からフォトダイオードリセット用配線Ｖｒｓｔnにハイレベルのリセット信号ＲＳＴが送られる。これにより、リセット期間（ｔ１～ｔ２）において、フォトダイオードとしてのａ－ＳｉＴＦＴ２０に順方向バイアスがかかるので、昇圧用コンデンサ４１が充電され、ベース電位ＶINTは徐々に立ち上がり、最終的に初期化電位（ＶＤＤＲ）に到達する。
　ベース電位ＶINTが初期化電位に到達した後、リセット信号ＲＳＴをローレベルに落とすと、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のカソード電位（酸化物ＴＦＴ１０のベースとａ－ＳｉＴＦＴ２０のソースとの接続部位であるｎｅｔＡの電位）の方がアノード電位より高くなるので、ａ－ＳｉＴＦＴ２０に逆バイアスがかかる。このときのベース電位ＶINTは、上記初期化電位（ＶＤＤＲ）から、ａ－ＳｉＴＦＴ２０における順方向電圧降下分（ＶＦ）およびａ－ＳｉＴＦＴ２０の寄生容量に起因した電圧降下分（ΔＶＲＳＴ）を差し引いた値となる。
　この状態で、ａ－ＳｉＴＦＴ２０に光が照射される光検出期間（ｔ２～ｔ３）では、光の強さに応じて、逆バイアスによる光電流がａ－ＳｉＴＦＴ２０に流れる。この結果、昇圧用コンデンサ４１に保持されていた電荷が、フォトダイオードリセット用配線Ｖｒｓｔnを介して放電されるため、ベース電位ＶINTが次第に下がり、最終的には、光の強さに応じた検出電位まで下がる。
　なお、上記逆バイアスによる光電流が大きく流れるほど、光センサ素子の感度が高いことになる。
　続いて、光検出結果の読み取り期間、すなわち検出信号読取期間（ｔ３～ｔ４）に入り、その後、昇圧用コンデンサ４１の他端に、センサ走査信号線駆動回路５４から光センサ行選択用配線Ｖｒｗnを介してハイレベルの行選択信号ＲＷＳが印加される。これにより、昇圧用コンデンサ４１越しにベース電位ＶINTが突き上げられるので、ベース電位ＶINTは、上記検出電位に行選択信号ＲＷＳのハイレベルの電位が上乗せされた電位（例えば、図５に示す電位Ｖ１）になる。
　なお、図５に示す電位Ｖ１は、強い光をａ－ＳｉＴＦＴ２０が受光し、ｔ３において、ベース電位ＶINTが最も低いレベルに落ちたときの明状態に対応している。
　ベース電位ＶINTが突き上げられると、酸化物ＴＦＴ１０がオンになるしきい値電圧を越えるので、酸化物ＴＦＴ１０がオン状態になる。この結果、ベース電位ＶINTのレベルに応じた、すなわち光の強さに応じた増幅率で制御された電圧が、検出信号（例えば図５に示す明状態のＶPIX）として、酸化物ＴＦＴ１０のソースから出力され、光センサ出力バスラインＶｏm+1を介してセンサ読出し回路に送られる。
　（光センサ回路の動作；暗状態）
　一方、上記光検出期間（ｔ２～ｔ３）において、ａ－ＳｉＴＦＴ２０に光が照射されない場合には、ａ－ＳｉＴＦＴ２０に光電流が発生しないため、ベース電位ＶINTは、初期化電位をほぼ保持し続ける。実際には、わずかにリーク電流が生じるため、ベース電位ＶINTは、初期化電位より若干低い検出電位になる。
　続いて、上記検出信号読取期間（ｔ３～ｔ４）では、上記と同様に、昇圧用コンデンサ４１越しにベース電位ＶINTが突き上げられるので、ベース電位ＶINTは、上記初期化電位に行選択信号ＲＷＳのハイレベルの電位が上乗せされた電位とほぼ等しい電位（例えば、図５に示す電位Ｖ２）になる。
　このとき、酸化物ＴＦＴ１０が出力する検出信号（例えば図５に示す暗状態のＶPIX）は、最大レベルを示す。
　このようにして、ａ－ＳｉＴＦＴ２０が受光した光の強さに応じたレベルを持つ検出信号が生成され、しかも、その検出信号は、光センサ回路４０に対応する画素３０において生成される。したがって、図４に示す液晶表示装置５０が表示用の光源として備えているバックライトの光を利用して、表示パネル５１に近接配置された検出対象物について、表示パネル５１上の座標読み取りや、文字読み取り、あるいは指紋読み取りなどの検出動作を行うことができる。
　なお、光センサ回路４０は、従来のＣＭＯＳ光センサ回路と比較して、非常に少ない数の素子によって構成されている。このため、光センサ回路４０の占有面積が小さくなるため、１Ｔ方式の光センサ回路４０は、画素３０の開口率を大きくするのに非常に有利である。また、素子の数が少なければ、光センサ回路４０の自己寄生容量が小さくなるので、検出動作の反応速度が速くなるとともに、寄生容量の引き込みによって、ダイナミックレンジが低減される問題も改善することができる。
　（回路基板の製造方法　その１）
　上記回路基板１の製造方法について、簡素化のためのポイントを中心に据えて、以下に説明する。図６は、回路基板１の製造工程を順番に示す工程図である。
　本発明の回路基板の製造方法は、図１に基づいて説明したように、チャネル層１１，２１を形成する半導体の種類が異なることにより、回路的な役割が互いに異なる酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０を同一の絶縁性基板２上に形成するための製造方法である。
　図６の（ａ）に示すように、絶縁性基板２上に形成した同一の導電層のパターニングによって、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０の各ゲート電極１２，２２を同時に形成する（工程Ａ）。この工程Ａは、特許請求の範囲に記載した第１の工程に相当する。
　次に、各ゲート電極１２，２２の上に、酸化物半導体に適した（劣化させない）絶縁性材料であるＳｉＯ２を主成分とする前記第１のゲート絶縁膜３を形成する（工程Ｂ）。
　続いて、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のチャネル層２１の形成位置に対応した位置において、第１のゲート絶縁膜３の上に、アモルファスシリコン半導体に適した（劣化させない）絶縁性材料であるＳｉＮＸを主成分とする第２の絶縁膜２３ａを積層し（工程Ｃ）、ａ－Ｓｉ膜２１ａおよび導電膜２４ａをこの順に積層する（工程Ｄ）。導電膜２４ａは、ｎ型不純物が比較的高濃度にドープされたｎ＋ａ－Ｓｉまたはｎ＋μｃ－Ｓｉの膜である。
　次に、図６の（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜２３ａ、ａ－Ｓｉ膜２１ａおよび導電膜２４ａを合わせてパターニングし（工程Ｅ）、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のための前記第２のゲート絶縁膜２３、チャネル層２１、および導電層２４の形成前の導電層２４ｂを形成する（工程Ｆ）。
　なお、上記工程Ｂ，工程Ｃ，工程Ｅおよび工程Ｆが、特許請求の範囲に記載した第２の工程に相当する。
　次に、図６の（ｃ）に示すように、第１のゲート絶縁膜３の上に酸化物半導体を成膜してパターニングし、酸化物ＴＦＴ１０のチャネル層１１を形成する（工程Ｇ）。
　続いて、図６の（ｄ）に示すように、チャネル層１１の上に、ＳｉＯ２を主成分とする膜を形成しパターニングすることによって、前記エッチングストッパ１４を形成する（工程Ｈ）。
　次に、図６の（ｅ）に示すように、ａ－ＳｉＴＦＴ２０にダイオード接続を設けるために、第１のゲート絶縁膜３にコンタクトホール３ａを形成し、ゲート電極２２を局部的に露出させる（工程Ｉ）。
　その後、導電層を全面に成膜し、パターニングすることによって、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０のソース電極１５，２５およびドレイン電極１６，２６を、同一の導電層から同時に形成する（工程Ｊ）。この後、ソース電極２５およびドレイン電極２６をマスクとして、導電層２４ｂをエッチングし、導電層２４ｂにギャップを形成し、前記導電層２４を形成する（工程Ｋ）。なお、工程Ｊは、特許請求の範囲に記載した第３の工程に相当する。
　最後に、図６の（ｆ）に示すように、全面をパッシベーション膜４によって被覆して（工程Ｌ）、回路基板１が完成する。
　以上のように、本発明の回路基板の製造方法によれば、第１のゲート絶縁膜３を、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０に共有された同一の層として同時に形成し、その後で、ＳｉＮＸを主成分とする第２の絶縁膜２３ａを形成し、ａ－ＳｉＴＦＴ２０のゲート絶縁膜を、ＳｉＯ２／ＳｉＮＸの２層構造としているので、製造工程が煩雑にならず、簡素化でき、コストダウンを図ることができる。
　さらに、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０の各ゲート電極１１および２２を同一の導電層によって形成し、かつ、各ソース電極１５および２５、およびドレイン電極１６および２６もまた、同一の導電層によって形成している。これにより、製造工程のさらなる簡素化とコストダウンとを図ることができる。
　（回路基板の製造方法　その２）
　次に、図２に示す回路基板１Ａの製造方法について、上記回路基板１の製造方法との相違点を中心に据えて、以下に説明する。図７は、回路基板１Ａの製造工程を順番に示す工程図である。
　図７の（ａ）に示すように、絶縁性基板２上に、各ゲート電極１２および２２を同時に形成する工程Ａについては、既に説明したとおりである。
　次に、各ゲート電極１２および２２の上に、アモルファスシリコン半導体に適した（劣化させない）絶縁性材料であるＳｉＮＸを主成分とする前記第１のゲート絶縁膜３Ａを形成する（工程Ｂ’）。
　続いて、ａ－Ｓｉ膜２１ａおよび導電膜２４ａをこの順に積層する（工程Ｃ’）。導電膜２４ａは、ｎ型不純物が比較的高濃度にドープされたｎ＋ａ－Ｓｉまたはｎ＋μｃ－Ｓｉの膜である。
　次に、図７の（ｂ）に示すように、ａ－Ｓｉ膜２１ａおよび導電膜２４ａを合わせてパターニングし（工程Ｄ’）、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａのための前記チャネル層２１および導電層２４の形成前の導電層２４ｂを形成する（工程Ｅ’）。
　次に、図７の（ｃ）に示すように、第１のゲート絶縁膜３Ａの上に、酸化物半導体に適した（劣化させない）絶縁性材料であるＳｉＯ２を主成分とする第２の絶縁膜２３ｂを積層する（工程Ｆ’）。その後、第２の絶縁膜２３ｂの上に、酸化物半導体を成膜してパターニングすることにより、酸化物ＴＦＴ１０Ａのチャネル層１１を形成する（工程Ｇ’）。
　さらに、図７の（ｄ）に示すように、チャネル層１１の上に、ＳｉＯ２を主成分とする膜を形成しパターニングすることによって、前記エッチングストッパ１４を形成する（工程Ｈ’）。
　続いて、図７の（ｅ）に示すように、例えばフォトリソグラフィの手法を用いて、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａ上から第２の絶縁膜２３ｂを除去することによって、酸化物ＴＦＴ１０Ａのチャネル層１１と第１のゲート絶縁膜３Ａとの間において、前記第２のゲート絶縁膜２３Ａを局所的に形成する（工程Ｉ’）。
　なお、上記工程Ｂ’，工程Ｆ’および工程Ｉ’が、特許請求の範囲に記載した第２の工程に相当する。
　このほか、図７の（ｆ）に示すように、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａのダイオード接続の形成工程、酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａのソース電極１５および２５、およびドレイン電極１６および２６を、同一の導電層から同時に形成する工程、ａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａの導電層２４を形成する工程、および図７の（ｇ）に示すパッシベーション膜４を形成する工程については、図６を参照して前述したとおりである。
このようにして、回路基板１Ａが完成する。
　以上のように、本発明の回路基板の製造方法によれば、第１のゲート絶縁膜３を、酸化物ＴＦＴ１０およびａ－ＳｉＴＦＴ２０に共有された同一の層として同時に形成し、その後で、ＳｉＯ２を主成分とする第２のゲート絶縁膜２３Ａを形成し、酸化物ＴＦＴ１０Ａのゲート絶縁膜を、ＳｉＮＸ／ＳｉＯ２の２層構造としているので、製造工程が煩雑にならず、簡素化でき、コストダウンを図ることができる。
　さらに、酸化物ＴＦＴ１０Ａおよびａ－ＳｉＴＦＴ２０Ａの各ゲート電極１１および２２を同一の導電層によって形成し、かつ、各ソース電極１５および２５、およびドレイン電極１６および２６もまた、同一の導電層によって形成している。これにより、製造工程のさらなる簡素化とコストダウンとを図ることができる。
　〔実施の形態２〕
　本発明の他の実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、説明の便宜上、前記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　（表示装置の構成）
　図８は、本実施形態の液晶表示装置５０ａの概略的構成を示すブロック図である。液晶表示装置５０ａは、前記表示パネル５１から光センサ回路４０を除いた表示パネル５１ａと、前記表示用走査信号線駆動回路５２と、前記表示用映像信号線駆動回路５３と、各駆動回路５２および５３に必要な電源電圧を供給する電源回路５７ａとを備えている。なお、液晶表示装置５０ａの構成は、図８に示す一構成例に限定されることはない。
　液晶表示装置５０ａは、表示パネル５１ａ内の画素回路を構成する薄膜素子を外来ノイズなどから保護するための保護回路を、表示用走査信号線駆動回路５２と画素回路との間に設けている。
　（回路基板の応用例－保護回路および画素回路）
　図９は、図８に図示した領域Ｓｂ内に作り込まれた保護回路６０および画素回路７０の回路構成を示す回路図である。
　本実施形態の回路基板では、同一の絶縁性基板上に設けられた複数のトランジスタ素子の一部となる第１のトランジスタ素子（例えば、画素回路７０の画素駆動用ＴＦＴ７１）を回路的に保護する保護回路６０であって、上記複数のトランジスタ素子の一部となる第２のトランジスタ素子（例えばダイオード６１として機能するＴＦＴ）を備えた保護回路６０を含んでいる。また、上記第１のトランジスタ素子は、酸化物ＴＦＴからなり、上記第２のトランジスタ素子は、ａ－ＳｉＴＦＴからなっている。
　すなわち、高抵抗が必要な素子（例：保護素子）にはａ－ＳｉＴＦＴを用い、低抵抗（高移動度）が好ましい素子（例：スイッチング素子）には酸化物半導体を用いている。なお、ａ－ＳｉＴＦＴの代わりに、μｃ－Ｓｉ、またはａ－Ｓｉ：Ｈとμｃ－Ｓｉとを積層した積層半導体によってチャネル層を構成したＴＦＴを採用することができる。
　より具体的には、図９に示すように、保護回路６０は、順方向が互いに逆向きのダイオード６１を並列に接続して構成した双方向ダイオードであり、全てのゲート配線Ｇnに対し１つずつ設けられている。このような保護回路６０は、ダイオードショートリングとも呼ばれている。保護回路６０の一端は、ゲート配線Ｇnに接続され、他端は、例えば接地線に接続されている。
　これにより、静電気等による過大な電圧がゲート配線Ｇnに印加されたとしても、ゲート配線Ｇnと接地線との間に、速やかに放電パスを形成することができるので、画素回路を構成する薄膜トランジスタなどを過大な電圧から保護することができる。しかも、双方向ダイオードは、正負両極性の過大な電圧に対応することができる。
　また、図１０に示すように、上記保護回路６０を、互いに隣り合うゲート配線Ｇnとゲート配線Ｇn+1とを接続するように設けることもできる。この場合には、１つのゲート配線Ｇnに印加された過大な電圧を、他のゲート配線に分散させることができるので、同様に、画素回路７０を保護することができる。
　（保護回路のＴＦＴをａ－ＳｉＴＦＴとする意義）
　上述のように、保護回路６０のダイオード６１として機能するＴＦＴを、ａ－ＳｉＴＦＴ、μｃ－Ｓｉまたは上記積層半導体を用いたＴＦＴとしている。これは、保護回路６０の占有面積を小さくし、表示パネル５１ａの額縁サイズを小さくするのに有効である。
　酸化物ＴＦＴは、ａ－ＳｉＴＦＴに比べてオン抵抗が１桁小さいという特性を持っている。このため、図９の保護回路６０に酸化物ＴＦＴを用いた場合には、ゲート配線Ｇnから接地線間で、電流のリークが発生するおそれがあり、図１０の保護回路６０に酸化物ＴＦＴを用いた場合には、隣り合うゲート配線間で、電流のリークが発生するおそれがある。
　したがって、保護回路６０のダイオード６１として酸化物ＴＦＴを用いようとすると、図１２に示すように、酸化物ＴＦＴのチャネル長（Ｌ長）を大きくし、それによって酸化物ＴＦＴの上記オン抵抗を大きくすることが必要になる。このため、酸化物ＴＦＴのサイズが大きくならざるを得ないので、表示パネル５１ａの狭額縁化に支障を来たす。
　なお、表示パネル５１ａの狭額縁化を優先して、保護回路６０を設けないようにすると、画素回路７０で絶縁破壊などが発生し、表示パネル５１ａの製造の歩留まりが低下する。
　このように、同一の絶縁性基板上で回路的に異なる役割を果たす薄膜トランジスタについて、その役割に応じて、最適な特性を持つ薄膜トランジスタを採用したので、回路基板の性能を最大限に向上させることができる。
　すなわち、本実施形態では、液晶表示装置の各画素のスイッチング素子や、あるいは、このスイッチング素子と同一の絶縁性基板上にモノリシックに形成された駆動回路に含まれるトランジスタ素子のように、主たる動作を行うトランジスタ素子を、酸化物ＴＦＴとしたので、応答性または駆動能力を高くすることができる。
　また、保護回路を構成するトランジスタ素子をａ－ＳｉＴＦＴとしたので、表示パネルの狭額縁化を図ることができ、表示装置の小型化に寄与する。
　これにより、小型で高性能の電気回路を搭載した回路基板および表示装置を提供することができる。
　なお、上記保護回路６０は、前掲の特許文献５に開示されているように、ソース配線Ｓmに設けることもでき、図９および図１０の形態に限定されない。
　（双方向ダイオードの平面構造）
　図１１は、保護回路６０を構成する双方向ダイオードをＴＦＴの回路記号を用いて示す回路図である。図１１に示すように、ドレインとゲートとを短絡させた２つのＴＦＴ６０ａおよび６０ｂのうち、ＴＦＴ６０ａのゲートをゲート配線Ｇnに接続し、ＴＦＴ６０ｂのゲートを隣りのゲート配線Ｇn+1に接続し、さらに、各々のソースを相手のゲートに接続している。
　図１２は、保護回路６０およびＴＦＴの模式的な平面図である。図１２に示すように、ＴＦＴ６０ａにおいて、ゲート電極６２ａがゲート配線Ｇnからゲート配線Ｇn+1の方へ張り出し、ゲート電極６２ａの上方に設けられたａ－Ｓｉ半導体のチャネル層６３ａ上で、ソース電極６４ａとドレイン電極６５ａとが、間隔を空けて対向している。
　上記ドレイン電極６５ａは、コンタクトホール６６ａを介して、ゲート電極６２ａに接続されている。ソース電極６４ａは、コンタクトホール６６ｂを介して、ＴＦＴ６０ｂのゲート電極６２ｂに接続されている。
　ＴＦＴ６０ｂにおいても同様に、ゲート電極６２ｂがゲート配線Ｇn+1からゲート配線Ｇnの方へ張り出し、ゲート電極６２ｂの上方に設けられたａ－Ｓｉ半導体のチャネル層６３ｂ上で、ソース電極６４ｂとドレイン電極６５ｂとが、間隔を空けて対向している。
　上記ドレイン電極６５ｂは、コンタクトホール６７ｂを介して、ゲート電極６２ｂに接続されている。ソース電極６４ａは、コンタクトホール６７ａを介して、ＴＦＴ６０ａのゲート電極６２ａに接続されている。
　チャネル層６３ａおよびチャネル層６３ｂを、いずれもａ－Ｓｉ半導体によって形成しているので、図１２に示すチャネル幅（Ｗ長）を酸化物ＴＦＴと同じにしたとしても、チャネル長（Ｌ長）を酸化物ＴＦＴより短くして、必要なオン抵抗を得ることができる。
　（双方向ダイオードの断面構造）
　図１３は、図１２に示すＡ－Ａ’線に沿う、保護回路６０の模式的な断面図である。図１３に示すように、ＴＦＴ６０ａおよび６０ｂは、同一の絶縁性基板２上に形成され、パッシベーション膜４によって被覆され保護されている。
　ＴＦＴ６０ａおよび６０ｂにおいて、絶縁性基板２上にゲート電極６２ａおよび６２ｂが形成され、ゲート電極６２ａおよび６２ｂを前記第１のゲート絶縁膜３が被覆している。ゲート電極６２ａおよび６２ｂのそれぞれの上方位置において、第１のゲート絶縁膜３上に、前記第２のゲート絶縁膜２３に相当する第２のゲート絶縁膜２３Ｃおよび２３Ｄが積層されている。
　さらに、第２のゲート絶縁膜２３Ｃおよび２３Ｄのそれぞれの上に、ａ－Ｓｉ半導体のチャネル層６３ａおよび６３ｂが積層されている。チャネル層６３ａおよび６３ｂの上には、ギャップを設けた導電層６８ａおよび６８ｂが積層され、導電層６８ａ上には、間隔を空けて対向したソース電極６４ａおよびドレイン電極６５ａが形成され、導電層６８ｂ上には、間隔を空けて対向したソース電極６４ｂおよびドレイン電極６５ｂが形成されている。
　ソース電極６４ａは、ＴＦＴ６０ｂのゲート電極６２ｂ上に延び出し、コンタクトホール６６ｂを介してゲート電極６２ｂに接続されている。
　ドレイン電極６５ａは、コンタクトホール６６ａを介して、自らのゲート電極６２ａに接続されている。
　一方、ソース電極６４ｂは、ＴＦＴ６０ａのゲート電極６２ａ上に延び出し、コンタクトホール６７ａを介してゲート電極６２ａに接続されている。
　ドレイン電極６５ｂは、コンタクトホール６７ｂを介して、自らのゲート電極６２ｂに接続されている。
　本発明に係る回路基板の特徴点と、その製造方法の特徴点とについて、以下に補足する。
　本発明の回路基板では、
(5)上記第１の薄膜トランジスタ素子のゲート電極と、上記第２の薄膜トランジスタ素子のゲート電極とが、同一の導電層によって形成されており、
(6)かつ、上記第１の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極と、上記第２の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極とが、同一の導電層によって形成されていることを特徴とする。
　上記の構成によれば、既に説明したように、バックライトタイプの表示装置に上記回路基板を搭載した場合に、画素の開口率の低下抑制および応答速度が速いという優れた利点を劣化させることなく、製造工程を簡素化でき、コストを軽減できるという格段の効果を得ることができる。
　また、例えば光センサ素子として機能する第２の薄膜トランジスタ素子を備えた表示装置に上記回路基板を搭載した場合には、センシングすべき光に対して高感度という優れた利点を損なうことがなく、あるいは、保護回路を構成する回路素子として機能する第２の薄膜トランジスタ素子を備えた表示装置に上記回路基板を搭載した場合には、実施の形態として前述したように、保護回路の占有面積を小さくし、表示装置の額縁サイズを小さくするという優れた利点を損なうことがなく、製造工程を簡素化でき、コストを軽減できるという格段の効果を得ることができる。
　本発明の回路基板では、
(7)上記第１の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、ＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜が挟持され、
(8)上記第２の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、チャネル層側からＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜およびＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜が順に積層されて挟持され、
(9)かつ、両ゲート絶縁膜に共通するＳｉＯ２の層は、同一の層として形成されていることを特徴とする。
　あるいは、本発明の回路基板では、
(10)上記第１の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、チャネル層側からＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜およびＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜が順に積層されて挟持され、
(11)上記第２の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、ＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜が挟持され、
(12)かつ、両ゲート絶縁膜に共通するＳｉＮＸの層は、同一の層として形成されていることを特徴とする。
　上記(7)～(9)または上記(10)～(12)の構成によれば、第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を構成する酸化物半導体と、第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を構成する(a)非晶質シリコン半導体、(b)微結晶シリコン半導体、またはこれら(a)(b)の半導体を積層した半導体（以下、非酸化物半導体と呼ぶ）とが、それぞれに適したゲート絶縁膜と接することができる。
　つまり、酸化物半導体に還元性材料が接すると、還元され、その特性が劣化するが、上記の構成では、酸化物半導体に酸化物が接するため、その特性が劣化するのを防止できる。
　また、上記非酸化物半導体に酸化物が接すると、酸化され、その特性が劣化するが、上記の構成では、上記非酸化物半導体に還元性材料が接するため、その特性が劣化するのを防止できる。
　加えて、両ゲート絶縁膜に共通するＳｉＯ２またはＳｉＮＸの層は、同一の層として形成されているので、製造工程の簡素化とコストダウンとを図ることもできる。
　本発明の回路基板では、
(13)上記第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子は、光センサ回路を構成しており、
(14)上記第１の薄膜トランジスタ素子は、上記光センサ回路のセンサ出力の役割を担い、
(15)上記第２の薄膜トランジスタ素子は、上記光センサ回路の光センサ素子の役割を担っていることを特徴とする。
　上記の構成において、酸化物半導体をチャネル層として備えた第１の薄膜トランジスタ素子は、サイズを大きくせずに高い出力電圧が得られるので、画素の開口率の低下を抑制できる反面、光に対する感度が低いという第１の特性を備えているから、光センサ回路のセンサ出力の役割に適している。
　一方、上記非酸化物半導体をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子は、光に対する感度が高い反面、移動度が低いため出力電圧が低いという第２の特性を備えているから、光センサ回路の光センサ素子の役割に適している。
　これにより、第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子は、画素の開口率の低下抑制、高感度、応答速度が速いという優れた利点を備えた光センサ回路を構成することができる。
　また、そのような光センサ回路の優れた利点は、例えば液晶を用いた画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板内に、複数の光センサ回路を実装することにより、タッチパネル機能または画像スキャナ機能などを備えた液晶表示装置を構成する場合に、極めて有利となる。
　本発明の回路基板では、
(16)上記複数のトランジスタ素子の一部となる第１のトランジスタ素子を回路的に保護する保護回路であって、上記複数のトランジスタ素子の一部となる第２のトランジスタ素子を備えた保護回路を含み、
(17)上記第１のトランジスタ素子は、上記第１の薄膜トランジスタ素子からなり、
(18)上記第２のトランジスタ素子は、上記第２の薄膜トランジスタ素子からなっていることを特徴とする。
　上記の構成によれば、保護回路を構成する第２のトランジスタ素子を、上記非酸化物半導体をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子とすることによって、上記第２のトランジスタ素子を酸化物半導体をチャネル層として備えた第１の薄膜トランジスタ素子とする場合と比較して、保護回路の占有面積を小さくすることができる。
　また、回路的に保護される第１のトランジスタ素子を第１の薄膜トランジスタ素子としているので、例えば、液晶表示装置の各画素のスイッチング素子や、あるいは、このスイッチング素子と同一の絶縁性基板上にモノリシックに形成された駆動回路に含まれるトランジスタ素子のように、主たる動作を行うトランジスタ素子の応答性または駆動能力を高くすることができる。
　このように、同一の絶縁性基板上において、回路的な役割毎に適したトランジスタ素子を実装することにより、小型で高性能の電気回路を搭載した回路基板を提供することができる。
　本発明に係る表示装置は、上記いずれかの回路基板を備えたことを特徴とする。
　上記の構成によれば、既に説明した各回路基板の各利点を備えた表示装置を提供することができる。
　本発明の回路基板の製造方法における前記の第２の工程は、
(23)上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記各ゲート電極を被覆する第１の絶縁層を形成する工程と、
(24)上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層の形成位置に対応した位置において、上記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を局所的に形成する工程とを含んでいることを特徴とする。
　あるいは、本発明の回路基板の製造方法における前記の第２の工程は、
(25)上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記各ゲート電極を被覆する第１の絶縁層を形成する工程と、
(26)上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層の形成位置に対応した位置において、上記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を局所的に形成する工程とを含んでいることを特徴とする。
　上記(23)(24)または(25)(26)の工程によれば、回路基板の発明について既に説明したように、特に、第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子の各特性を劣化させることのない高性能の回路基板を安価に製造することができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、半導体層の種類が違う複数のＴＦＴが搭載された回路基板と、その回路基板を搭載した表示装置等の電子機器に適用することができる。
　１　　回路基板
　１Ａ　回路基板
　２　　絶縁性基板
　３　　第１のゲート絶縁膜（第１の絶縁層）
　３Ａ　第１のゲート絶縁膜（第１の絶縁層）
１０　　酸化物ＴＦＴ（トランジスタ素子、第１の薄膜トランジスタ素子）
１０Ａ　酸化物ＴＦＴ（トランジスタ素子、第１の薄膜トランジスタ素子）
１１　　チャネル層
１２　　ゲート電極
１５　　ソース電極
１６　　ドレイン電極
２０　　ａ－ＳｉＴＦＴ（トランジスタ素子、第２の薄膜トランジスタ素子）
２０Ａ　ａ－ＳｉＴＦＴ（トランジスタ素子、第２の薄膜トランジスタ素子）
２１　　チャネル層
２２　　ゲート電極
２３　　第２のゲート絶縁膜（第２の絶縁層）
２３Ａ　第２のゲート絶縁膜（第２の絶縁層）
２５　　ソース電極
２６　　ドレイン電極
３０　　画素
４０　　光センサ回路
５０　　液晶表示装置（表示装置）
５０ａ　液晶表示装置（表示装置）
６０　　保護回路
６０ａ　ＴＦＴ（第２のトランジスタ素子）
６０ｂ　ＴＦＴ（第２のトランジスタ素子）
７１　　画素駆動用ＴＦＴ（第１の薄膜トランジスタ素子）

Claims (10)

  1. 　マトリクス状に配列された画素に対応して、あるいは上記画素の所定数の一群に対応して、同一の絶縁性基板上に設けられた複数のトランジスタ素子を備え、
    　上記複数のトランジスタ素子の少なくとも１つは、酸化物半導体をチャネル層として備えた第１の薄膜トランジスタ素子であり、
    　上記複数のトランジスタ素子の少なくとも他の１つは、(a)非晶質シリコン半導体、(b)微結晶シリコン半導体、またはこれら(a)(b)の半導体を積層した半導体をチャネル層として備えた第２の薄膜トランジスタ素子であり、
    　上記第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子が、共にボトムゲート型のトランジスタであること
    を特徴とする回路基板。
  2. 　上記第１の薄膜トランジスタ素子のゲート電極と、上記第２の薄膜トランジスタ素子のゲート電極とが、同一の導電層によって形成されており、
    　かつ、上記第１の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極と、上記第２の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極とが、同一の導電層によって形成されていること
    を特徴とする請求項１に記載の回路基板。
  3. 　上記第１の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、ＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜が挟持され、
    　上記第２の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、チャネル層側からＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜およびＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜が順に積層されて挟持され、
    　かつ、両ゲート絶縁膜に共通するＳｉＯ２の層は、同一の層として形成されていること
    を特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
  4. 　上記第１の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、チャネル層側からＳｉＯ２を主成分とするゲート絶縁膜およびＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜が順に積層されて挟持され、
    　上記第２の薄膜トランジスタ素子の上記チャネル層とゲート電極との間には、ＳｉＮＸを主成分とするゲート絶縁膜が挟持され、
    　かつ、両ゲート絶縁膜に共通するＳｉＮＸの層は、同一の層として形成されていること
    を特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
  5. 　上記第１の薄膜トランジスタ素子および第２の薄膜トランジスタ素子は、光センサ回路を構成しており、
    　上記第１の薄膜トランジスタ素子は、上記光センサ回路のセンサ出力の役割を担い、
    　上記第２の薄膜トランジスタ素子は、上記光センサ回路の光センサ素子の役割を担っていること
    を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回路基板。
  6. 　上記複数のトランジスタ素子の一部となる第１のトランジスタ素子を回路的に保護する保護回路であって、上記複数のトランジスタ素子の一部となる第２のトランジスタ素子を備えた保護回路を含み、
    　上記第１のトランジスタ素子は、上記第１の薄膜トランジスタ素子からなり、
    　上記第２のトランジスタ素子は、上記第２の薄膜トランジスタ素子からなっていること
    を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回路基板。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の回路基板を備えたこと
    を特徴とする表示装置。
  8. 　チャネル層を形成する半導体の種類が異なる第１の薄膜トランジスタ素子と第２の薄膜トランジスタ素子とを同一の絶縁性基板上に形成する回路基板の製造方法であって、
    　上記絶縁性基板上に形成した同一の導電層のパターニングによって、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各ゲート電極を形成する第１の工程と、
    　上記各ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成する第２の工程と、
    　上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子の各チャネル層を形成した後、同一の導電層のパターニングによって、上記第１および第２の薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極を形成する第３の工程とを含んでいること
    を特徴とする回路基板の製造方法。
  9. 　上記第２の工程は、
    　上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記各ゲート電極を被覆する第１の絶縁層を形成する工程と、
    　上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層の形成位置に対応した位置において、上記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を局所的に形成する工程とを含んでいること
    を特徴とする請求項８に記載の回路基板の製造方法。
  10. 　上記第２の工程は、
    　上記第２の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記各ゲート電極を被覆する第１の絶縁層を形成する工程と、
    　上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層を形成する半導体に適した絶縁性材料を用いて、上記第１の薄膜トランジスタ素子のチャネル層の形成位置に対応した位置において、上記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を局所的に形成する工程とを含んでいること
    を特徴とする請求項８に記載の回路基板の製造方法。
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