无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法制造方法及图纸

本公开提供了一种无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法，其无线供能柔性发光系统包括：无线能量发射端装置，用于将电能转换为可在自由空间中传播的电磁波能量；以及无线能量接收端装置，用于接收无线能量发射端装置发射的电磁波能量，并将接收到的电磁波能量转换为电能后驱动光源发光；能量接收装置包括：均为柔性材料层的衬底、隔离层和钝化层、无线能量接收线圈、LED发光芯片、电容和肖基特二极管。本公开利用谐振式无线能量传输技术，避免了接收端需要导线连接供电的问题，再加上无线能量接收端装置采用具有低杨氏模量的柔性材料层，使其在“电子皮肤”、“光遗传学探针”和“人体假肢”等需要光源刺激的领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法
本公开涉及柔性发光设备领域，尤其涉及一种无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法。
技术介绍
光遗传学中最先是采用光纤连接，但是在研究活体群体性实验或者户外、水下等实验场景时，光纤连接就限制了动物运动的范围，而且群体性实验还有光纤会缠绕、打结、扭曲折断的风险，为了解决这个问题，首先提出可充电电池为光源供电的方法作为后补方法，但是其具有电池使用寿命有限，更换又相对麻烦的问题。接下来开始尝试采用无线能量供电的方式为光源供电，但由于实验装置需要放置在动物脑部，如果裸露在外，动物平时容易自己或者活动过程中碰掉。基于这个问题，进而提出如果装置能够微型化就能够全部植入到动物皮下这个解决方法，但由于动物的脑部比较柔软，如果植入的器件是PCB板等硬的材料，会引起动物的免疫反应和炎症等问题，基于上述问题柔性的材料的应用被提出。在电子皮肤和人造假肢等研究领域，也需要器件拥有轻便、贴肤、微型化、无电线引起的漏电危险等特点，而无线供能的、柔性的、安全、方便和可靠的系统就很好的满足了这些特点。而且目前半导体发光芯片(包括大部分半导体芯片)都需要在芯片上制作金属电极接触点。在发光器件的制作工艺中，为了方便后续封装过程中的打金线等工艺，芯片上的金属电极面积至少要达到直径为80μm圆的大小，但一个发光器件包含正负电接入点，因此至少需要制备2个同等大小的金属电极。但是，这就使得微型发光芯片的技术研究遇到了较大的技术难题，由于芯片的研发尺寸不断的缩小，最后可能出现芯片的表面只有金属电极，发光区域很小甚至没有的情况；但是在LED的封装工艺中，需要通过打金线对LED进行电注入，因此金属电极不可缺少，可金属电极的存在，却阻碍了LED芯片的进一步微型化研究。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种无线供能柔性发光系统，包括：无线能量发射端装置，用于将电能转换为可在自由空间中传播的电磁波能量；无线能量接收端装置，用于接收无线能量发射端装置发射的电磁波能量，并将接收到的电磁波能量转换为电能后驱动光源发光；所述能量接收装置包括：衬底和钝化层，均为柔性材料层；无线能量接收线圈，包括：第一层线圈金属，生长于所述衬底上；以及第二层线圈金属，生长于所述第一层线圈金属上；第一隔离层，生长于所述衬底上；所述第一隔离层为柔性材料层；所述第一隔离层与所述第一层线圈金属相邻；第二隔离层，生长于所述第一层线圈金属上，且所述第二层线圈金属通过所述第二隔离层隔断；所述第二隔离层为柔性材料层；以及LED发光芯片，转移至所述第一隔离层上，且与所述第二层线圈金属相连。在本公开的一些实施例中，所述能量接收端装置，还包括：电容下电极金属层，生长于所述衬底上，且所述第一隔离层同时与所述电容下电极金属层相邻；电容介质层，生长于所述电容下电极金属层上；第二电容上电极金属层，生长于所述电容介质层上，且与所述LED发光芯片相连；第三隔离层，生长于所述电容介质层上，且与所述第二电容上电极金属层相邻；所述第三隔离层为柔性材料层。在本公开的一些实施例中，还包括：肖特基二极管u-GaN，生长于所述第一隔离层上；第一电容上电极金属层，生长于所述电容下电极金属层上；所述第一电容上电极金属层一端与所述肖特基二极管u-GaN相连；所述第一电容上电极金属层另一端与所述第三隔离层相邻；肖特基二极管肖特基接触金属，与所述肖特基二极管u-GaN生长于同一所述第一隔离层上，且与所述肖特基二极管u-GaN相连。在本公开的一些实施例中，所述LED发光芯片大小为30×30μm2-200×200μm2。在本公开的一些实施例中，所述衬底、隔离层和钝化层对应的柔性材料层大小为2×2mm2-4×4mm2，厚度为30μm-200μm。根据本公开的另一个方面，提供了一种无线能量接收端装置制备方法，其中，包括：步骤S100：在衬底上分别制作第一层线圈金属和图形化的第一隔离层；步骤S200：在所述第一层线圈金属上制作图形化的第二隔离层；步骤S300：通过转印法将LED发光芯片转印到所述第一隔离层上；步骤S400：在所述第一线圈金属层上制作第二层线圈金属；且所述第二层线圈金属与所述LED发光芯片相连；步骤S500：在所述步骤S400的结构上旋涂钝化层作为保护。在本公开的一些实施例中，步骤S100中还包括：在所述衬底上制作电容下电极金属层；再在制备好的所述电容下电极金属层上制作电容介质层；步骤S200中还包括：在所述电容介质层上制作图形化的第三隔离层；步骤S400中还包括：在所述电容介质层上制作第二电容上电极金属层。在本公开的一些实施例中，步骤S300中还包括：通过转印法还将肖特基二极管u-GaN转印到第一隔离层上；步骤S400中还包括：在所述第一隔离层上制作肖特基二极管肖特基接触金属；在所述电容下电极金属层上制作第一电容上电极金属层。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开中衬底、隔离层和钝化层均采用柔性材料层，可以与柔软的生物组织、器官接触有很好的保形性和兼容性，能减少器件植入时和移动时对脑部组织的伤害，还能减小组织免疫反应和产生的炎症。(2)本公开提供的无线能量接收线圈，利用无线供能的方式减小金属覆盖区域，增加芯片的发光区域。(3)本公开中芯片尺寸有效缩小。(4)本公开工艺流程简单，成品率高，单个器件的成本降低，经济实用，可靠性高。附图说明图1为本公开实施例无线供能的柔性发光系统的等效电路图。图2为图1无线供能的柔性发光系统中无线能量接收端装置的侧面剖视图。图3为本公开实施例无线能量接收端装置的制备方法。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-无线能量接收端装置；20-无线能量发射端装置；100-衬底；101-第一层线圈金属；102-电容下电极金属层；1031-第一隔离层；1032-第二隔离层；1033-第三隔离层；104-电容介质层；201-肖特基二极管u-GaN；2021-第一电容上电极金属层；2022-第二电容上电极金属层；203-第二层线圈金属；204-肖特基二极管肖特基接触金属；205-LED发光芯片；301-钝化层。具体实施方式本公开提供了一种无线供能柔性发光系统及其无线能量接收端装置制备方法，其无线供能柔性发光系统包括：无线能量发射端装置，用于将电能转换为可在自由空间中传播的电磁波能量；以及无线能量接收端装置，用于接收无线能量发射端装置发射的电磁波能量，并将接收到的电磁波能量转换为电能后驱动光源发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线供能的柔性发光系统，其中，包括：/n无线能量发射端装置，用于将电能转换为可在自由空间中传播的电磁波能量；/n无线能量接收端装置，用于接收无线能量发射端装置发射的电磁波能量，并将接收到的电磁波能量转换为电能后驱动光源发光；所述能量接收装置包括：/n衬底和钝化层，均为柔性材料层；/n无线能量接收线圈，包括：/n第一层线圈金属，生长于所述衬底上；以及/n第二层线圈金属，生长于所述第一层线圈金属上；/n第一隔离层，生长于所述衬底上；所述第一隔离层为柔性材料层；所述第一隔离层与所述第一层线圈金属相邻；/n第二隔离层，生长于所述第一层线圈金属上，且所述第二层线圈金属通过所述第二隔离层隔断；所述第二隔离层为柔性材料层；以及/nLED发光芯片，转移至所述第一隔离层上，且与所述第二层线圈金属相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线供能的柔性发光系统，其中，包括：
无线能量发射端装置，用于将电能转换为可在自由空间中传播的电磁波能量；
无线能量接收端装置，用于接收无线能量发射端装置发射的电磁波能量，并将接收到的电磁波能量转换为电能后驱动光源发光；所述能量接收装置包括：
衬底和钝化层，均为柔性材料层；
无线能量接收线圈，包括：
第一层线圈金属，生长于所述衬底上；以及
第二层线圈金属，生长于所述第一层线圈金属上；
第一隔离层，生长于所述衬底上；所述第一隔离层为柔性材料层；所述第一隔离层与所述第一层线圈金属相邻；
第二隔离层，生长于所述第一层线圈金属上，且所述第二层线圈金属通过所述第二隔离层隔断；所述第二隔离层为柔性材料层；以及
LED发光芯片，转移至所述第一隔离层上，且与所述第二层线圈金属相连。


2.根据权利要求1所述的无线供能的柔性发光系统，其中，所述能量接收端装置，还包括：
电容下电极金属层，生长于所述衬底上，且所述第一隔离层同时与所述电容下电极金属层相邻；
电容介质层，生长于所述电容下电极金属层上；
第二电容上电极金属层，生长于所述电容介质层上，且与所述LED发光芯片相连；
第三隔离层，生长于所述电容介质层上，且与所述第二电容上电极金属层相邻；所述第三隔离层为柔性材料层。


3.根据权利要求2所述的无线供能的柔性发光系统，其中，还包括：
肖特基二极管u-GaN，生长于所述第一隔离层上；
第一电容上电极金属层，生长于所述电容下电极金属层上；所述第一电容上电极金属层一端与所述肖特基二极管u-GaN相连；所述第一电容上电极金属层另一端与所述第三隔离层相邻；
肖特基二极管肖特基接触金...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊晓燕，林辰，詹腾，刘志强，王军喜，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11