專利名稱：電子電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光輸入的電子電路裝置，具體講，涉及一種用于光輸入的電子電路裝置，該電子電路裝置是通過在由石英、玻璃、塑料等制成的透明襯底上形成薄膜晶體管而構(gòu)成的。而且，本發(fā)明還涉及利用所述電子電路裝置構(gòu)成的諸如計(jì)算機(jī)之類的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
如今，電子器件的發(fā)展一直在促進(jìn)信息化的進(jìn)展?？梢灶A(yù)料，從現(xiàn)在起這種趨勢(shì)還將進(jìn)一步加強(qiáng)。一般而言，目前人們普遍使用的構(gòu)成電子設(shè)備的電子電路器件構(gòu)成了印刷電路板上的電路。具體講，將金屬(例如銅等)電鍍到利用玻璃環(huán)氧樹脂等形成的襯底上，然后，通過腐蝕襯底而形成作為其一部分的布線。然后，在已經(jīng)形成印刷電路板之后，插入例如LSI(大規(guī)模集成電路)、電阻、電容器等電子部件，并通過焊接將它們連接起來。至于這種印刷電路板，制造它的方法既容易又常用。
此外，另一方面，從工作速度的觀點(diǎn)來看，雖然電子器件的性能已經(jīng)得到提高，但還要求進(jìn)一步提高工作速度。
下面，將描述圖10所示的傳統(tǒng)的熟知的電子電路裝置。圖10所示的傳統(tǒng)電子電路裝置由電子襯底1001、1002和1003構(gòu)成。電子襯底1001是按照如下程序制造的在玻璃環(huán)氧樹脂襯底上形成銅(Cu)箔圖案，再設(shè)置電子元件1010-1020，例如LSI(大規(guī)模集成電路)、電阻、電容器等并且使其相連。電子襯底1002和1003也采用類似的方式制造。而且，還將電子襯底1001插入插槽1004、1005和1006，這些插槽通過布線1007、1008彼此相連。而布線1009連接到外部電路。
在如上所述的傳統(tǒng)電子電路裝置中存在如下這些問題首先，強(qiáng)電磁波會(huì)從已安裝在電子電路襯底上的LSI等中產(chǎn)生，這種情況一直存在。而且，強(qiáng)電磁波還從用于連接電子電路襯底的連線以及電子電路襯底中產(chǎn)生。從而一直存在這樣的問題即這種電磁波對(duì)位于電子電路裝置外部的其它電子元件(未示出)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致這些元件的誤操作，性能變壞，如此等等。當(dāng)電子電路工作于高速度以及電子電路的規(guī)模較大時(shí)，這些問題就會(huì)以其嚴(yán)重的形式顯著地表現(xiàn)出來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是解決例如這些問題噪聲的產(chǎn)生以及由電磁波引起的誤操作的發(fā)生。
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，構(gòu)成電子電路裝置的電子電路襯底用透明襯底構(gòu)成，讓信號(hào)以光的形式輸入，并提供光閘或光傳感器且將它們?cè)O(shè)置在透明襯底上，用光執(zhí)行信號(hào)的發(fā)送和接收，從而防止不必要的電磁波的產(chǎn)生。
本發(fā)明的電子電路裝置包括多片透明襯底，并在襯底上形成光傳感器和光閘。光信號(hào)從外部輸入電子電路裝置，光信號(hào)直接照射到設(shè)置在透明襯底上的光傳感器上或者光信號(hào)透過透明襯底，輸入其它襯底上設(shè)置的光傳感器。光傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并讓襯底上設(shè)置的電路工作。電路的輸出控制光閘，將光輸入從外部傳到該光閘，判斷光是透射通過光閘還是光已被阻斷，從而取出信號(hào)。以這種方式，通過用光信號(hào)執(zhí)行輸入和輸出，從而減少了不必要的電磁波的發(fā)生。
本發(fā)明的特征在于，在具有多片其上設(shè)置了光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置了以上兩者的電子電路襯底的電子電路裝置中，前述的多片電子電路襯底包括透明襯底，光信號(hào)從外部輸入，在前述光信號(hào)已經(jīng)透過至少一片或多片前述透明襯底之后，將已經(jīng)輸入的前述光信號(hào)輸入不同于前述襯底的透明襯底上設(shè)置的光閘或光傳感器，前述光閘控制前述光信號(hào)的透射和不透射，光傳感器通過前述光傳感器所在相同透明襯底上設(shè)置的電子電路將前述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，在具有多片其上設(shè)置了光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置了以上兩者的透明襯底的電子電路裝置中，已將所述多片透明襯底層壓在一起，光信號(hào)從外部輸入，在前述光信號(hào)已經(jīng)透射通過至少一片或多片前述透明襯底之后，將已經(jīng)輸入的前述光信號(hào)輸入到不同于前述襯底的透明襯底上設(shè)置的光閘或光傳感器中，前述光閘控制光的透射和不透射，前述光傳感器通過前述光傳感器所在相同透明襯底上的電子電路將前述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，在具有多片其上設(shè)置了光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置了以上兩者的透明襯底的電子電路裝置中，光信號(hào)從外部輸入，將前述光信號(hào)直接輸入透明襯底上設(shè)置的光閘，或者在前述光信號(hào)已經(jīng)透射通過透明襯底之后，將前述光信號(hào)輸入透明襯底上設(shè)置的光閘，在光閘已讓前述光信號(hào)透射的情況下，將已經(jīng)透射通過光閘的光信號(hào)直接輸入透明襯底上設(shè)置的光傳感器，或者在該光信號(hào)已透射通過不同于前述襯底的透明襯底之后，將光信號(hào)輸入透明襯底上設(shè)置的光傳感器。
本發(fā)明的特征在于，在具有多片其上設(shè)置了光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置了以上兩者的透明襯底的電子電路裝置中，由透明襯底上設(shè)置的電子電路控制前述光閘，將已從外部輸入的光信號(hào)輸入前述光閘，并判斷前述光信號(hào)是否已通過前述光閘，從而取出前述電子電路的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，在具有多片其上設(shè)置了光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置了以上兩者的透明襯底的電子電路裝置中，已將前述透明襯底層壓在一起，然后，由前述透明襯底上的電子電路控制前述光閘，將已從外部輸入的光信號(hào)輸入前述光閘，并判斷前述光信號(hào)是否已透射通過前述光閘，從而取出前述電子電路的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，在上述本發(fā)明的構(gòu)造中，用薄膜晶體管構(gòu)造透明襯底上的電子電路。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，透明襯底上設(shè)置的電子電路的特征在于，前述電子電路是用薄膜晶體管和單晶IC(集成電路)芯片構(gòu)成的。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，透明襯底上設(shè)置的光傳感器的特征在于，前述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電三極管。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，透明襯底上設(shè)置的光傳感器的特征在于，前述光傳感器是多晶硅(p-Si)光電二極管或多晶硅光電三極管。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，透明襯底上設(shè)置的光傳感器的特征在于，前述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，前述光閘的特征在于，它由夾在兩片透明襯底之間的液晶構(gòu)成。
在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，前述透明襯底的特征在于，在前述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，且僅在光閘附近設(shè)置前述偏轉(zhuǎn)板。
本發(fā)明的特征在于，一種具有多個(gè)算術(shù)和邏輯單元的計(jì)算機(jī)是用設(shè)置在多個(gè)透明襯底上的薄膜晶體管和多個(gè)存儲(chǔ)器構(gòu)造的，前述襯底之間的電子信息交換由被薄膜晶體管控制的光閘和光傳感器來執(zhí)行。
本發(fā)明的特征在于一種具有多個(gè)算術(shù)和邏輯單元的計(jì)算機(jī)，它是用設(shè)置在多個(gè)透明襯底上的薄膜晶體管和多個(gè)存儲(chǔ)器構(gòu)造的，前述襯底之間的電子信息交換由被薄膜晶體管控制的光閘和光傳感器并行執(zhí)行。


為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參照結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明，附圖中圖1是顯示本發(fā)明的電子電路裝置構(gòu)造的圖；圖2是顯示本發(fā)明的信號(hào)輸入部分的圖；圖3是顯示本發(fā)明的信號(hào)輸出部分的圖；圖4是顯示本發(fā)明的信號(hào)連接部分的圖；圖5是顯示本發(fā)明的透明襯底的示例的圖；圖6表示本發(fā)明的光傳感器的光電二極管特性的電壓-電流特性曲線；圖7是顯示本發(fā)明的信號(hào)輸入部分的圖；圖8是顯示本發(fā)明的信號(hào)輸入部分的圖；圖9是顯示本發(fā)明的信號(hào)輸入部分的圖；圖10是顯示傳統(tǒng)電子電路裝置的圖；圖11是顯示本發(fā)明的光傳感器電路的圖；圖12是顯示本發(fā)明的光傳感器和DFF(延遲觸發(fā)器)電路的圖；圖13是本發(fā)明的光傳感器的橫斷面視圖；圖14是本發(fā)明的光閘的橫斷面視圖；圖15表示本發(fā)明的光傳感器和DFF(延遲觸發(fā)器)的定時(shí)圖；圖16是顯示本發(fā)明的光閘電路的圖；圖17是顯示本發(fā)明的光閘電路的圖；以及圖18是顯示本發(fā)明應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的圖。
具體實(shí)施例方式
隨后，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的電子電路裝置作詳細(xì)描述。
圖1顯示本發(fā)明的構(gòu)造。在本發(fā)明中，在透明襯底，例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等上形成電子電路。在圖1中，用四片透明襯底101、102、103和104形成本發(fā)明的電子電路裝置，但本發(fā)明不受此限，襯底數(shù)可以增加或減少。
光信號(hào)從外部光源(未示出)輸入透明襯底101-104。在圖1中，光信號(hào)表示為光通量109-114。在透明襯底101-104上形成用薄膜晶體管等構(gòu)造的電子電路105-108。在圖1中，將電子電路設(shè)置在透明襯底的中央，然而，本發(fā)明中的電子電路不受此限制，可以將電子電路設(shè)置在襯底上的任何位置。
而且，雖然圖1所示的任何光信號(hào)是從透明襯底的外圍附近輸入的，但本發(fā)明的電子電路裝置不受此限制，光輸入的位置可以自由設(shè)定在襯底上的任何位置。
接下來，下面將描述本發(fā)明的信號(hào)輸入。在本發(fā)明中，輸入信號(hào)以光信號(hào)形式輸入。在本發(fā)明中，輸入和輸出的接口用所述裝置內(nèi)的輸入部分、輸出部分、接口構(gòu)造。依構(gòu)造而定，可以用這三部分中的一部分或兩部分構(gòu)造接口。
首先，下面將描述光輸入部分。圖2顯示輸入部分和透明襯底的橫斷面視圖。光信號(hào)從外部光源21-24輸入。首先，光源21發(fā)出的光信號(hào)透射通過透明襯底201，照射到透明襯底202上設(shè)置的光傳感器205。光傳感器205將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該已經(jīng)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)輸出到透明襯底202上設(shè)置的電子電路。光源22發(fā)出的光信號(hào)透過透明襯底201、202照射到透明襯底203上設(shè)置的光傳感器207。光傳感器207將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該已轉(zhuǎn)換的電信號(hào)輸出到透明襯底203上設(shè)置的電子電路。
光源23發(fā)出的光信號(hào)照射到透明襯底201上設(shè)置的光傳感器204。光傳感器204將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該已轉(zhuǎn)換的電信號(hào)輸出到透明襯底201上設(shè)置的電子電路。光源24發(fā)出的光信號(hào)透過透明襯底201照射到透明襯底202上設(shè)置的光傳感器206上。光傳感器206將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該已轉(zhuǎn)換的電信號(hào)輸出到透明襯底202上設(shè)置的電子電路。
以這種方式，通過傳感器204-207在透明襯底上將從光源21-24輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于不像傳統(tǒng)示例，故無需對(duì)電信號(hào)作多余的解壓縮(decompress)，所以就能夠消除諸如噪聲等傳統(tǒng)問題。
接著，圖3顯示輸出部分的構(gòu)造。圖3類似于圖2，它顯示各透明襯底的橫斷面視圖。輸出部分是用于提取各透明襯底到外部部件的輸出的部分。至于從光源31輸入的光信號(hào)，要判斷透明襯底301上設(shè)置的光閘304是否已讓光信號(hào)透射通過。光閘304由透明襯底301上設(shè)置的電子電路的信號(hào)控制。如果光閘未讓光信號(hào)透射，則光源31的光信號(hào)就不能傳到透明襯底301及其后。如果光閘已讓光信號(hào)透射，則光源31的光信號(hào)透過透明襯底301、302和303，到達(dá)光傳感器308，在那里將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后輸出到外部。
類似地，光源32發(fā)出的光信號(hào)透過透明襯底301、302輸入光閘307。現(xiàn)在，在光閘307由透明襯底303上設(shè)置的電子電路控制且已讓該光信號(hào)透射的情況下，該光信號(hào)透過透明襯底303輸入光傳感器309，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出。此外，光源33、34發(fā)出的光信號(hào)通過透明襯底301輸入光閘305、306。光閘305、306由透明襯底302上設(shè)置的電子電路控制，在已確定這些光信號(hào)透過襯底的情況下，這些光信號(hào)透射通過透明襯底302、303，并由光傳感器310、311分別轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。以這種方式，就能夠提取電子電路的輸出，輸出到外部。
接下來，下面將描述各透明襯底之間的信號(hào)接口。雖然描述將要參照?qǐng)D4進(jìn)行，但這里所示的各透明襯底的橫斷面視圖亦類似于圖2和圖3。首先，下面將會(huì)描述透明襯底401上的信號(hào)傳送給透明襯底402上設(shè)置的電路的情形。是否讓光源41輸出的光信號(hào)透射通過由透明襯底401上設(shè)置的光閘404控制，而光閘404則由透明襯底401上設(shè)置的電子電路控制。在已確定傳送光信號(hào)的情況下，光源41發(fā)出的光信號(hào)透過透明襯底401輸入透明襯底402上設(shè)置的光傳感器408，并在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸入透明襯底402上設(shè)置的電子電路。以這種方式，就能夠?qū)⑼该饕r底401的信號(hào)傳送給透明襯底402上設(shè)置的電子電路。
接下來，下面將會(huì)描述將透明襯底401上的信號(hào)傳送給透明襯底403上設(shè)置的電路的情形。在是否讓光源42輸出的光信號(hào)透射通過由透明襯底401上設(shè)置的光閘405控制，且已確定讓光透射通過該襯底的情況下，該光信號(hào)透射通過透明襯底401、402，輸入透明襯底403上設(shè)置的光傳感器409。光傳感器409將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將其輸入透明襯底403上設(shè)置的電子電路。
接下來，下面將會(huì)描述將透明襯底402上的信號(hào)傳送給透明襯底403上設(shè)置的電路的情形。在光源43輸入的光透過透明襯底401，以及是否透射從光源43輸入的光由透明襯底402上設(shè)置的光閘406控制，且已確定讓光透過該襯底的情況下，所述光透過透明襯底402輸入透明襯底403上設(shè)置的光傳感器410。光傳感器410將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將其輸入透明襯底403上設(shè)置的電子電路。
接著，下面將會(huì)描述將透明襯底402上的信號(hào)傳送給透明襯底401上設(shè)置的電路的情形。在光源44輸入的光透過透明襯底403，以及是否透射從光源44輸入的光由透明襯底402上設(shè)置的光閘407控制，且已確定讓所述光透過該襯底的情況下，所述光透過透明襯底401輸入透明襯底401上設(shè)置的光傳感器411。光傳感器411將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將其輸入透明襯底401上設(shè)置的電子電路。
如上所述，本發(fā)明中未使用各襯底之間的電布線，而是使用了光信號(hào)，從而在各襯底之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。因此，可以解決諸如上述不必要的電磁波等引起的噪聲之類的問題。
圖5所示的是這樣一個(gè)實(shí)施例其中，本發(fā)明的多條光路未設(shè)置在襯底的外圍，而是設(shè)置在包括中心附近區(qū)域的幾乎所有襯底上。本發(fā)明中以這種方式，就不會(huì)像傳統(tǒng)的印制襯底那樣利用來自襯底終端部分的布線提取信號(hào)，而是僅當(dāng)透光時(shí)能夠從襯底上的任何部分執(zhí)行信號(hào)的輸入和輸出。所以，布線數(shù)量的局限就比傳統(tǒng)印制襯底的小，并且能夠并行處理許多信號(hào)。
此外，如果由該部分并行處理的信號(hào)數(shù)量增加，就能夠降低信號(hào)頻率。例如，在每秒傳送1億個(gè)數(shù)據(jù)信息單元的情況下，如果傳輸路徑數(shù)為10，則一條傳輸路徑必須傳輸1千萬個(gè)數(shù)據(jù)信息單元，因此，有必要使頻率為10MHz，但是如果傳輸路徑數(shù)為1000，則因?yàn)閮H有10萬個(gè)數(shù)據(jù)信息單元在一條路徑中傳輸，就可以將頻率降到100KHz的水平。
以這種方式，由于能夠?qū)崿F(xiàn)許多并行處理，這就能夠降低頻率，而且能夠進(jìn)一步減少一直是傳統(tǒng)技術(shù)的問題的電磁噪聲。而且，圖5顯示利用本發(fā)明制造的計(jì)算機(jī)的實(shí)施例，該計(jì)算機(jī)用算術(shù)電路襯底501、存儲(chǔ)器襯底502、503和504構(gòu)造。算術(shù)電路和存儲(chǔ)器電路之間的信息交換可以通過使用光信號(hào)執(zhí)行并行處理而加以簡(jiǎn)化。505、506、507和508是算術(shù)電路，它們用作光接口，以接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。509、510、511和512是經(jīng)由光接口輸入的光束。
示例隨后將描述本發(fā)明的各示例。
示例1首先，將參照?qǐng)D7描述本發(fā)明的光輸入部分。圖7是圖2的進(jìn)一步具體化。在本示例中，構(gòu)成電路襯底的兩片透明襯底用作一個(gè)單元。這是因?yàn)楹笫龅墓忾l由液晶構(gòu)成。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員周知，液晶板是通過將液晶材料注入寬度為幾微米的單元間隙而制造出來的，光的透射率由所施加的電壓控制，因此液晶可充當(dāng)光閘。不過，圖7所示的光輸入部分不需要液晶的功能，因?yàn)槿绻麑⒁壕ё⑷胍r底的整個(gè)表面，則襯底的制造就變得較為容易，在本示例中，所注入的是液晶。盡管制造變得復(fù)雜，但還是能夠采用將液晶從光輸入部分去除的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，僅在光閘所在位置周圍用密封材料包圍，且可僅將液晶注入該部分。
光源71發(fā)出的光在已透過透明襯底701、液晶702、透明襯底703、704以及液晶705后到達(dá)光傳感器711。光源72發(fā)出的光在已透過透明襯底701、液晶702、透明襯底703、704、液晶705、透明襯底706、707以及液晶708后到達(dá)光傳感器713。光源73發(fā)出的光在已透過透明襯底701以及液晶702后到達(dá)光傳感器710。類似地，光源74發(fā)出的光在已透過透明襯底701、液晶702、透明襯底703、704以及液晶705后到達(dá)光傳感器712。
示例2下面，將詳細(xì)描述圖7所示光傳感器部分。圖11顯示表示根據(jù)本發(fā)明的光傳感器部分的電路的圖。在本發(fā)明中，用光電二極管構(gòu)造光傳感器。下面將參照?qǐng)D11描述這種操作。首先將復(fù)位脈沖輸入復(fù)位晶體管1105。這里，由于將Pch(P溝道極性)的TFT(薄膜晶體管)用作復(fù)位晶體管，故信號(hào)低有效。當(dāng)此復(fù)位晶體管1105導(dǎo)通時(shí)，就將光電二極管1101的陰極電位升高到電源電位水平。此時(shí)，保持電容器1102也類似地升高到電源的電位水平。如果光電二極管1101的電容較大，則可能不會(huì)特地安裝該保持電容器1102。接著，復(fù)位脈沖變高，于是復(fù)位晶體管1105截至。
在沒有輸入光的情況下，如果復(fù)位晶體管1105和用于緩沖的反相器1103的漏電流足夠小，則光電二極管1101的陰極電位保持不變。
接著，當(dāng)輸入光時(shí)，電流流經(jīng)光電二極管1101，保持電容的電荷被拉向GND(地)。以這種方式，在輸入光時(shí)光電二極管1101的輸出電位就會(huì)降低，并經(jīng)由通向光電二極管1101輸出端的反相器1103、1104輸出。圖6顯示光電二極管特性的示意圖。當(dāng)對(duì)光電二極管1101施加反向偏置時(shí)，無論電壓如何，都有近似恒定的電流流過，并且該電流由所照射的光量控制。應(yīng)注意，本發(fā)明的本實(shí)施例的光電二極管不限于光電二極管，還可以采用使用其它方法的光檢測(cè)器。具體講，光傳感器可由非晶硅、多晶硅(p-Si)、單晶硅或其它半導(dǎo)體材料構(gòu)成。此外，至于元件結(jié)構(gòu)，不但可以使用光電二極管還可以使用光電三極管。
另外，圖12顯示這樣一個(gè)電路示例其中使用了多個(gè)光電二極管，且用鎖存脈沖接收其數(shù)據(jù)并保存。圖12顯示這樣一個(gè)示例其中設(shè)置了多個(gè)如圖11所示的電路，以及將DFF(延遲觸發(fā)器)1210、1211和1212連接在復(fù)位晶體管1201、1202和1203、光電二極管1204、1205、1206以及緩沖電路1207、1208和1209之后。圖15顯示圖12所示電路的定時(shí)。隨后，將參照?qǐng)D15描述工作過程。
圖15A表示用于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管1201目的的復(fù)位脈沖，如上所述，在將Pch的TFT(具有P溝道極性的薄膜晶體管)用作復(fù)位晶體管1201的情況下，該信號(hào)低有效。當(dāng)復(fù)位晶體管1201導(dǎo)通時(shí)，就使光電二極管1204的陰極電位升高到電源電位水平。當(dāng)復(fù)位脈沖變高時(shí)，復(fù)位晶體管1201就截至，之后的行為取決于是否執(zhí)行光照射。圖15C表示光照射存在或光照射不存在，在復(fù)位為高的情況下，它表示已經(jīng)執(zhí)行光照射，而在復(fù)位脈沖為低的情況下，它表示尚未執(zhí)行光照射。圖15D表示光電二極管1204的陰極電位，在已執(zhí)行光照射的情況下，由于復(fù)位晶體管1201被關(guān)斷，將使該電壓降低。
圖15E表示這樣的復(fù)位脈沖即光電二極管1204的輸出已傳輸通過反相器構(gòu)成的緩沖電路1207，光電二極管1204的陰極電位在電源和地(地＝0)之間的中點(diǎn)電位附近逆向翻轉(zhuǎn)(turn in reverse)，且緩沖電路1207的輸出將要從高電位變到低電位。另一方面，在未執(zhí)行光照射的情況下，由于光電二極管1204未放電，當(dāng)復(fù)位晶體管1201被關(guān)斷時(shí)，則光電二極管1204的陰極電位保持不變，且緩沖電路1207的輸出仍舊保持原樣。圖15B表示鎖存脈沖，但該鎖存脈沖為高時(shí)，DFF 1210就鎖存緩沖電路1207的輸出，并保持它一直到隨后又輸入鎖存脈沖。以這種方式，就將所照射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
示例3圖13顯示透明襯底上形成的光電二極管的橫斷面視圖。圖13中顯示已用多個(gè)非晶硅光電二極管和一個(gè)TFT(薄膜晶體管)構(gòu)成的光傳感器。之后，將描述圖13。在本示例中，用以下方法形成TFT(薄膜晶體管)和光電二極管首先，在玻璃襯底1304上形成保護(hù)膜1305。至于這種薄膜，可通過CVD(化學(xué)汽相淀積)法形成氧化物膜或氮化物膜。接著，以類似的方式通過CVD(化學(xué)汽相淀積)法在薄膜中形成非晶硅。采用激光退火法或熱退火法使非晶硅薄膜結(jié)晶。以這種方式，就可以形成多晶硅(p-Si)薄膜。接著，通過在多晶硅(p-Si)構(gòu)成的薄膜上形成圖案從而生成島1306、1307和1308。然后，通過CVD(化學(xué)汽相淀積)法形成門絕緣薄膜1309。
接著，采用Al(鋁)、Ta(鉭)、W(鎢)等作為將成為柵電極的金屬，即用作將通過濺射法形成到薄膜中的柵電極金屬。在通過形成圖案而形成柵電極1310、1311和1312之后，借助光致抗蝕劑用掩模摻入用于源漏極的雜質(zhì)。在已將用于Nch(N溝道極性)的雜質(zhì)摻入島1308，以及已將用于Pch(P溝道極性)的雜質(zhì)摻入島1306、1307之后，用激光退火法或熱退火法使雜質(zhì)活化。隨后形成第一層間薄膜1313并打開接觸孔。
此外，形成用于源極和漏極的金屬薄膜并使其圖案化，從而形成源極和漏極的電極1314、1315和1316。金屬薄膜用隔離金屬和鋁構(gòu)成的分層薄膜構(gòu)成。按照上述程序，形成作為復(fù)位晶體管1301的TFT(薄膜晶體管)，作為反相器1302、1303的TFT(薄膜晶體管)。接著，形成作為第二層間薄膜的氮化物薄膜1317和樹脂薄膜1318，并打開一個(gè)接觸孔。然后，形成光電二極管1319的陰極電極。隨后，形成非晶形膜并使之圖案化，從而形成光電二極管1320。接著形成陽極電極1321。進(jìn)而，形成第三層間薄膜1322并開接觸孔。接著，將ITO(錫銦氧化物)形成薄膜并圖案化(patterned)，從而形成用于連接光電二極管的陽極和TFT(薄膜晶體管)的電路的連線1323。該ITO(銦錫氧化物)將成為后述光閘中的液晶電極。通過上述步驟，就完成了光傳感器的電路。
示例4接下來，圖8顯示圖3所示的已被進(jìn)一步具體化了的示例。光源81發(fā)出的光輸入用偏轉(zhuǎn)板813、814、液晶802以及電極821、822構(gòu)造的光閘?，F(xiàn)在，如果已在透明襯底803上形成用TFT(薄膜晶體管)制成的電路，使電極821的電位固定，電極822的電位由襯底803上設(shè)置的電路控制，包括在液晶中的電極上的電場(chǎng)是受控的，這樣就能夠判斷光源81發(fā)出的光是透射通過還是被阻斷。在光已透射通過光閘的情況下，光透過透明襯底804、806、807、809和810到達(dá)光傳感器829，在那里將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這里，光傳感器可以為以上描述的結(jié)構(gòu)。而且，不必將液晶輸入用其上配備了光傳感器的透明襯底810、812構(gòu)造的一對(duì)襯底。以這種方式，透明襯底803、812上構(gòu)造的電路的信號(hào)就能夠通過光源81發(fā)出的光傳送給透明襯底812上構(gòu)造的電路。
接著，光源82發(fā)出的光透過透明襯底801、803、804和806，輸入用偏轉(zhuǎn)板815、816、電極823、824以及液晶808構(gòu)造的光閘。將固定電位加到電極823，電極824的電位由襯底809上形成的電路控制，這樣就可控制光源82發(fā)出的光的透射或阻斷。在光已透射通過光閘的情況下，光透過透明襯底810輸入光傳感器830并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
接著，光源83發(fā)出的光信號(hào)透過透明襯底801、803，輸入用偏轉(zhuǎn)板817、818、電極825、826以及液晶805構(gòu)造的光閘。將固定電位加到電極825，電極826的電位由襯底806上形成的電路控制，這樣就可控制光閘的透射和阻斷。已透射通過光閘的光透過透明襯底807、809和810輸入光傳感器831，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。輸入光源84的光信號(hào)也類似地在光傳感器832中轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。以這種方式，就能夠通過光在襯底812上收集各透明襯底的輸出。
示例5圖16顯示作為光閘的部分的電路圖。因?yàn)橛弥虚g電壓作為TN液晶的有效驅(qū)動(dòng)(這表示使用透射率與所加電壓特性曲線的中間部分的半色調(diào)法(half tone))是不必要的，故加到液晶上的電壓可以是二進(jìn)制。所以，可以使用在高速工作條件下耐用的液晶材料，例如FLC(鐵電液晶)等在較TN液晶高的工作速度下耐用的液晶材料。不用說，在不要求較高響應(yīng)速度的情況下，可以使用TN液晶等。
在圖16中，通過反相器構(gòu)成的緩沖電路1601、1602用打開和關(guān)閉光閘的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶元件1603。當(dāng)開關(guān)1604接通且開關(guān)1605斷開時(shí)，控制信號(hào)為高電平值，當(dāng)把通常為白色的材料用作液晶時(shí)，液晶光閘就阻斷光。當(dāng)控制信號(hào)為低電平值時(shí)，由于加到液晶的電壓為0V，故光閘讓光透射。
因?yàn)槿绻L(zhǎng)時(shí)間施加特定電壓液晶元件會(huì)劣化，故通過開關(guān)1604、1605使加到液晶的電壓反向翻轉(zhuǎn)。在這種情況下，由于顯示屏不是由人們當(dāng)做通常的液晶顯示裝置觀看，故以等于或超過60Hz的頻率反向翻轉(zhuǎn)以作為抗閃爍措施是不必要的。可以采用較低的頻率。而且，如果對(duì)于即使施加特定電壓也較不易劣化的液晶材料，還有可能停止反向翻轉(zhuǎn)。此外，在使液晶驅(qū)動(dòng)作反向翻轉(zhuǎn)的情況下，還有必要使控制信號(hào)隨反向的信號(hào)作反向翻轉(zhuǎn)。
圖17顯示這樣一個(gè)示例其中，使用開關(guān)晶體管和電容執(zhí)行DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)類型的驅(qū)動(dòng)，以便可將該種驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于有源矩陣類型的液晶顯示裝置。從控制信號(hào)輸入1輸入用于打開和關(guān)閉光閘的控制信號(hào)。另外，從控制信號(hào)輸入2輸入用于將控制信號(hào)寫入液晶元件1706和保持電容1707的寫信號(hào)。當(dāng)高電平輸入控制信號(hào)輸入2時(shí)，使寫晶體管1705導(dǎo)通，將液晶1706的電位連到控制信號(hào)1的緩沖電路1702，且將緩沖電路1702的輸出電位寫入液晶1706和保持電容1707。在本示例中，有必要像DRAM那樣通過周期性地使寫晶體管1705導(dǎo)通使其刷新。類似于圖16所示，開關(guān)1708、1709具有用于防止液晶材料劣化的功能。
圖14顯示光閘的橫斷面視圖。盡管各層的構(gòu)造與傳感器的橫斷面視圖幾乎相同，但光電二極管層不存在的這一事實(shí)使它有別于光傳感器部分。構(gòu)成反相器的Pch TFT(具有P溝道極性的薄膜晶體管)1402和Nch TFT(具有N溝道極性的薄膜晶體管)1401的漏極連接到光閘電極1417，并由TFT 1402和TFT 1401驅(qū)動(dòng)。盡管光閘電極1417是用ITO(錫銦氧化物)形成的，如果它是透明電極，則材料不限于ITO。液晶1418由對(duì)置電極(counter electrode)1419和光閘電極1417之間的電壓驅(qū)動(dòng)，并且如上所述，希望極板1419隨交流電反向翻轉(zhuǎn)，以確保液晶的可靠性。
示例6圖9顯示在各透明襯底之間交換信號(hào)的示例。光源92發(fā)出的光輸入用偏轉(zhuǎn)板912、913、液晶902以及電極920、921構(gòu)造的光閘。電極921的電位由透明襯底903上設(shè)置的電路控制，從而控制光的透射和阻斷。在光已透射通過光閘的情況下，光輸入透明襯底909上設(shè)置的光傳感器927，并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而信號(hào)的處理由透明襯底909上設(shè)置的電路完成。
光源93發(fā)出的光輸入用偏轉(zhuǎn)板914、915、液晶905以及電極922、923構(gòu)造的光閘。電極923的電位由透明襯底906上設(shè)置的電路控制，從而控制光的透射和阻斷。在光已透射通過光閘的情況下，光輸入透明襯底909上設(shè)置的光傳感器928，并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而信號(hào)的處理由透明襯底909上設(shè)置的電路完成。
光源94發(fā)出的光輸入用偏轉(zhuǎn)板916、917、液晶905以及電極924、925構(gòu)造的光閘。電極925的電位由透明襯底906上設(shè)置的電路控制，從而控制光的透射和阻斷。在光已透射通過光閘的情況下，光輸入透明襯底903上設(shè)置的光傳感器929，并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而信號(hào)的處理由透明襯底903上設(shè)置的電路完成。
示例7圖18顯示利用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)的示例。在透明襯底1807-1814上設(shè)置算術(shù)電路1801、存儲(chǔ)電路1802、光閘1803、1804以及光閘1805、1806等等。如上所述，在本發(fā)明中，由于各襯底間襯底上任意位置之間的連接可以使用光信號(hào)執(zhí)行，故信號(hào)的交換可不受襯底布局的限制而得以執(zhí)行。至于算術(shù)電路和存儲(chǔ)電路之間的連接，信號(hào)的交換也能夠不受外部總線連接的限制而得以執(zhí)行。而且，與使用印制襯底的傳統(tǒng)交換相比，各襯底之間交換的次數(shù)也可以顯著增加。以這種方式，通過利用本發(fā)明，就能夠構(gòu)造大規(guī)模的并行處理計(jì)算機(jī)。
如圖18所示，在利用本發(fā)明的并行處理計(jì)算機(jī)中，由于存儲(chǔ)電路的所有輸出等可在與透明襯底正交的方向上輸出，就可以解決串行提取存儲(chǔ)器內(nèi)容過程中的常規(guī)故障，即諸如頻率增加、調(diào)用電路變得復(fù)雜等問題。
至此，如上所述，在本發(fā)明中，在由玻璃或塑料構(gòu)成的透明襯底上，而不是在印制襯底上用TFT(薄膜晶體管)形成電子電路，通過使用光信號(hào)而非電信號(hào)來輸入和輸出信號(hào)，就能夠減少電子電路信號(hào)線產(chǎn)生的電磁噪聲。此外，雖然通常從襯底的外圍進(jìn)行信號(hào)的輸入和輸出，但是，在本發(fā)明中，通過發(fā)送光信號(hào)，信號(hào)的輸入和輸出能夠從襯底上的任何位置進(jìn)行，從而就能夠進(jìn)行信號(hào)的并行處理。以這種方式，本發(fā)明具有通過光信號(hào)能夠執(zhí)行更多并行處理的效果。
權(quán)利要求
1.一種電子電路裝置，它包括多片其上設(shè)置光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置以上兩者的電子電路襯底，其中，所述多片電子電路襯底包括透明襯底，光信號(hào)從外部輸入，在所述光信號(hào)已經(jīng)透過至少一片或多片所述透明襯底之后，將已輸入的所述光信號(hào)輸入不同于所述透明襯底的透明襯底之上的光閘或光傳感器，所述光閘控制所述光信號(hào)的透射或不透射，以及所述光傳感器通過所述光傳感器所在相同透明襯底之上配備的電子電路將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管和單晶體IC(集成電路)芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是多晶硅(P-Si)光電二極管或多晶硅光電晶體管。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光閘包括夾在兩片透明襯底之間的液晶。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，且所述偏轉(zhuǎn)板僅設(shè)置在所述光閘的附近。
9.一種電子電路裝置，它包括多片其上設(shè)置光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置以上兩者的透明襯底，其中，已將所述多片透明襯底層壓在一起，光信號(hào)從外部輸入，在所述光信號(hào)已經(jīng)透過至少一片或多片所述透明襯底之后，將已輸入的所述光信號(hào)輸入不同于所述透明襯底的透明襯底之上的光閘或光傳感器，所述光閘控制光的透射和不透射，以及所述光傳感器通過所述光傳感器所在相同透明襯底之上配備的電子電路將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管和單晶IC(集成電路)芯片。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電三極管。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是多晶硅(p-Si)光電二極管或多晶硅光電三極管。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
15.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光閘包括夾在兩片透明襯底之間的液晶。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，在所述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，且僅將所述偏轉(zhuǎn)板設(shè)置在所述光閘附近。
17.一種電子電路裝置，它包括多片其上設(shè)置光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置以上兩者的透明襯底，其中，光信號(hào)從外部直接輸入所述光閘，或者在所述光信號(hào)已經(jīng)透過所述透明襯底之后將所述光信號(hào)輸入所述光閘，在所述光閘已讓所述光信號(hào)透射的情況下，將所述透射通過的光信號(hào)直接輸入所述光傳感器或在所述光信號(hào)已經(jīng)透射通過不同于所述透明襯底的透明襯底之后輸入所述光傳感器。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管和單晶IC(集成電路)芯片。
20.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電三極管。
21.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是多晶硅(p-Si)光電二極管或多晶硅光電三極管。
22.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
23.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述光閘包括夾在兩片透明襯底之間的液晶。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，在所述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，以及僅在所述光閘附近設(shè)置所述偏轉(zhuǎn)板。
25.一種電子電路裝置，它包括多片其上設(shè)置光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置以上兩者的透明襯底，其中，所述光閘由透明襯底上的電子電路控制，將從外部輸入的光信號(hào)輸入所述光閘，并判斷是否已讓所述光信號(hào)透射，從而取出所述電子電路的輸出信號(hào)。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管和單晶IC(集成電路)芯片。
28.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電三極管。
29.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是多晶硅(p-Si)光電二極管或多晶硅光電三極管。
30.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
31.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述光閘包括夾在兩片透明襯底之間的液晶。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，且僅在所述光閘附近設(shè)置所述偏轉(zhuǎn)板。
33.一種電子電路裝置，它包括多片其上設(shè)置光閘或光傳感器或者同時(shí)設(shè)置以上兩者的透明襯底，其中，已將所述透明襯底層壓在一起，所述光閘由所述透明襯底上配備的電子電路控制，將從外部輸入的光信號(hào)輸入所述光閘，并判斷是否已讓所述光信號(hào)透射，從而取出所述電子電路的輸出信號(hào)。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管。
35.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述電子電路包括薄膜晶體管和單晶IC(集成電路)芯片。
36.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是非晶硅光電二極管或非晶硅光電三極管。
37.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是多晶硅(p-Si)光電二極管或多晶硅光電三極管。
38.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器是單晶硅光電二極管或單晶硅光電三極管。
39.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述光閘包括夾在兩片透明襯底之間的液晶。
40.如權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，在所述透明襯底上設(shè)置偏轉(zhuǎn)板，且僅在所述光閘附近設(shè)置所述偏轉(zhuǎn)板。
41.一種計(jì)算機(jī)，它包括多個(gè)包括基于多片透明襯底的薄膜晶體管的算術(shù)單元，以及多個(gè)存儲(chǔ)裝置，其中，由光閘和光傳感器執(zhí)行所述襯底之間的電子信息交換，所述光閘和光傳感器由薄膜晶體管控制。
42.一種計(jì)算機(jī)，它包括多個(gè)包括基于多片透明襯底的薄膜晶體管的算術(shù)單元，以及多個(gè)存儲(chǔ)裝置，其中，由光閘和光傳感器并行執(zhí)行所述襯底之間的電子信息交換，所述光閘和光傳感器由薄膜晶體管控制。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少伴隨信號(hào)傳播而產(chǎn)生的電磁波的電子電路裝置。該電子電路裝置包括多片透明的襯底，其上形成光傳感器和光閘。由外部將光信號(hào)輸入該電子電路裝置，并使其直接照射到透明襯底上設(shè)置的光傳感器上，或者光信號(hào)透射通過透明襯底并輸入其它襯底上的光傳感器。光傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使置于襯底上的電路工作。光閘由電路輸出控制，光從外部輸入此光閘，接著對(duì)光是否已透射作出判斷，從而取出信號(hào)。以這種方式，通過減少輸入和輸出的電信號(hào)，從而防止不必要的電磁波產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H04B10/06GK1501497SQ0315797
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月2日
發(fā)明者今井繁規(guī), 永井知幸, 山崎舜平, 小山潤(rùn), 平, 幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所