CN202748816U

CN202748816U - 一种有机射频识别标签及其有机射频识别系统

Info

Publication number: CN202748816U
Application number: CN 201220363100
Authority: CN
Inventors: 赵金璞; 徐征; 刘晓霞; 郭星
Original assignee: SHANGHAI LONGRICH ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LONGRICH ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-07-26

Abstract

本实用新型涉及一种有机射频识别标签及其有机射频识别系统。所述有机射频识别标签包括至少由第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管形成的逻辑门，射频能量耦合装置产生整流交流电源波形直接为逻辑门供电；所述有机射频识别标签还包括天线（11）以及包含有机薄膜晶体管的有机薄膜集成电路器件（13），天线和有机薄膜集成电路器件电连接，结合了天线和有机薄膜集成电路器件的柔性基片设置于层叠树脂层（45）中，在层叠树脂层内部天线周围设有填充层（24）。所述有机射频识别系统包括前述有机射频识别标签以及传递信息的调制器，射频转换器，有机射频识别阅读器；射频转换器将射频能量传送到用于转换的有机射频识别标签，有机射频识别阅读器接收并读出由调制器传递的信息。

Description

一种有机射频识别标签及其有机射频识别系统

技术领域

本实用新型涉及一种有机射频识别（ORFID）标签及有机射频识别（ORFID）系统，尤其是涉及一种用于与逻辑电路供电的有机射频识别（ORFID）标签及其有机射频识别（ORFID）系统。

背景技术

在包括集成电路、平板显示器、智能卡和射频识别(RFID)标签的各种现代电子器件中广泛地使用包括晶体管、二极管等的薄膜电路器件来形成逻辑电路。薄膜电路器件是通过淀积、掩模和刻蚀各种导电、半导电和绝缘层以形成薄膜叠层来形成的。典型地，薄膜晶体管(TFT)基于无机半导体材料，如非晶硅或硒化镉。最近，重要的研究和发展朝着使用有机半导体材料形成薄膜晶体管电路的方向努力。

有机半导体材料对于包括低处理温度的晶体管制造有着大量的优点。特别是，有机半导体材料允许在柔性衬底如薄玻璃、聚合体或基于纸的衬底上制造有机薄膜晶体管(OTFT)。此外，有机半导体材料可以使用低成本制造技术如印刷、压印或遮掩模形成。尽管随着继续研究和发展提高了OTFT的性能特征，但是器件性能和稳定性还存在挑战。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提出一种有机射频识别标签及其有机射频识别系统，有机射频识别标签的填充层能消除由于在不同材料之间热膨胀系数的差异所引起的应力，从而可以避免在天线周围和在天线和OTFT之间所提供的填充层的剥离和破裂。

本实用新型所采用的技术方案：

本实用新型提供一种有机射频识别(ORFID)标签，包括：至少由第一有机薄膜晶体管(OTFT)和第二有机薄膜晶体管(OTFT)形成的逻辑门，提供交流(ac)电源波形的射频(RF)能量耦合装置，以及部分整流级，由该交流(ac)电源波形产生部分整流交流(ac)电源波形，以及用部分整流交流(ac)电源波形直接为逻辑门供电；所述有机射频识别(ORFID)标签还包括：天线、连接着所述天线进行工作的有机薄膜集成电路器件和设置在所述天线周围的填充层、粘结层和分离层；所述填充层的热膨胀系数小于或等于所述天线的热膨胀系数的1.5倍。

本实用新型还提供一种有机射频识别(ORFID)系统，包括前述的有机射频识别标签，以及传递信息的调制器，射频转换器，有机射频识别阅读器；射频转换器将射频能量传送到用于转换的有机射频识别标签，有机射频识别阅读器接收并读出由调制器传递的信息。

形成OTFT有用的有机半导体材料包括并苯和其取代的衍生物。并苯的特定例子包括蒽、萘、并四苯、并五苯、及取代的并五苯(优选并五苯或取代的并五苯，包括氟化的并五苯)。其他例子包括半导体聚合物、二萘嵌苯、富勒烯、酞菁、寡聚噻吩(oligothiophene)、聚噻吩、聚苯1，2-亚乙烯(polyphenylvinylenes)、聚乙炔、金属酞青和取代的衍生物。

天线包含选自Ag、Au、Al、Cu、Zn、Sn、Ni、Cr、Fe、Co和Ti中的一种或几种金属材料。

填充层包括感光有机材料、非感光有机材料或热阻有机树脂材料。

粘结层包括选自氰基丙烯酸盐粘合剂材料、醋酸乙烯树脂乳状液、橡胶材料、聚氯乙烯树脂材料、醋酸乙烯溶剂材料、环氧材料以及热熔融材料中的一种或几种材料。

分离层包括纸、塑料、PET、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙或无机材料。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型有机射频识别(ORFID)标签具有天线，它形成在ORFID标签所形成的基片上；包括有机薄膜晶体管的有机薄膜集成电路器件与天线相连接，填充剂与基片接触使之有可能减小在填充层和天线的导电材料之间或者填充层和形成诸如OTFT之类的有机薄膜有源元件的薄膜之间的热膨胀系数差异的填充层。因此，能消除由于在不同材料之间热膨胀系数的差异所引起的应力，从而可以避免在天线周围和在天线和OTFT之间所提供的填充层的剥离和破裂。

2、本实用新型有机射频识别(ORFID)标签，其中整流ac电源的使用可以减小制造时间、费用、成本、复杂性以及装载薄膜晶体管电路的元件尺寸。例如，使用部分整流ac电源波形直接为逻辑电路供电可以消除全波整流器或半波分量中的过滤电容器的需要，这在用于将dc电源传输到电路的许多应用中是共同需要的。对于ORFID标签，作为特定的例子，ac供电的薄膜电路的使用，通过消除或减小典型地与ac-dc整流器级相关的许多元件的尺寸，包括二极管或晶体管桥接，和大的过滤电容器，可以基本上减小成本和标签的尺寸。在ORFID标签的设计和制造中，通过减小整流器级的复杂性，由部分整流ac波形供电的薄膜逻辑电路可以产生显著的成本节省和尺寸减小。

附图说明

图1：ORFID标签/阅读器系统中的ac供电的有机薄膜晶体管电路的应用框图；

图2：图1的ORFID标签/阅读器系统的电路图；

图3：与图1的ORFID标签/阅读器系统相关的阅读器的电路图；

图4：本实用新型ORFID标签的完成产品的放大剖面示意图。

具体实施方式

实施例一：参见图4，图1～图3，本实用新型有机射频识别标签，包括：至少由第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管形成的逻辑门，提供交流电源波形的射频能量耦合装置，以及整流级，所述射频能量耦合装置以及整流级产生整流交流电源波形直接为逻辑门供电；所述有机射频识别标签还包括天线11以及包含有机薄膜晶体管的有机薄膜集成电路器件13，天线设置在柔性基片32上，天线11和有机薄膜集成电路器件13电连接，结合了天线11和有机薄膜集成电路器件13的柔性基片32设置于层叠树脂层45中，在层叠树脂层45内部天线周围设有填充层24，构成所述填充层24的填充剂28的热膨胀系数不大于所述天线的热膨胀系数的1.5倍。所述的有机射频识别标签，在所述层叠树脂层45的一侧设有粘结层和分离层。较佳的是填充层24使用诸如硅烷之类的热阻性有机树脂。

实施例二：参见图1～图4，本实施例为采用了前述实施例的有机射频识别标签共同组成有机射频识别系统，包括传递信息的调制器，射频转换器，有机射频识别阅读器；射频转换器将射频能量传送到用于转换的有机射频识别标签，有机射频识别阅读器接收并读出由调制器传递的信息。

图1为在ORFID标签/阅读器系统66中由部分整流的ac电源波形供电的基于有机薄膜晶体管的电路的应用框图。在ORFID标签中基于ac-供电的薄膜晶体管的电路使用可能是特别需要的。如图1所示，ORFID标签系统66可以包括阅读器单元68和ORFID标签70。

ORFID标签70可以包括ac电源73。ac电源73可以用来将由阅读器单元68传输的RF能量转变为用于输送到由ORFID标签70装载的薄膜晶体管电路的ac电源。ORFID标签70可以通过用作接收器的电感器78接收来自阅读器单元68的RF能量。

电感器78用作射频(RF)能量耦合器件，以基于从由阅读器单元68传输的RF能量吸收的RF能量提供用于ac电源73的ac电源波形。电容器(未示出)也可以平行于电感器78设置。

部分整流级80接收来自电感器78的ac波形并产生部分整流ac波形，以为ORFID标签70内的数字逻辑电路供电。ORFID标签70还包括调制输出反相器82、输出缓冲器电路84、控制逻辑86、时钟电路88和数据电路90，这些电路一个或多个可以由有机薄膜晶体管电路的布置形成。

时钟88驱动控制逻辑电路86，以从数据电路90输出数据，电路90可以包括载运识别代码的多个数据线。输出缓冲器84缓存来自控制逻辑86的输出。随后，调制反相器82通过电感器76，78由阅读器单元68调制用于译码的缓冲输出。例如，调制反相器82通过调制跨越电感器78施加的信号传递信息。

图2进一步说明了图1所示的ORFID标签/阅读器系统66的电路图。如图2所示，RF源74可以包括ac发生器92，通过电感器76传送ac输出信号。对于某些应用，ac发生器92可以采取正弦电流源的形式，在约125kHz的频率下，具有大约0至5安培的输出。

电感器76和78形成用于RF源和ORFID标签70之间的RF能量的电磁耦合的变压器。电阻器94被选择，以限制电流。在电源73内，电容器96可以平行于电感器78放置，以形成平行谐振回路，根据该公式给出电源的频率：

f=1LC2π

其中L是电感器78的电感，C是电容器96的电容量。

利用50μH的电感，32nF的电容量，电感器78和电容器96产生大约 125KHz的谐振频率。因此，在该例子中，ac电源73的输出是具有约125kHz频率的正弦波。由电感器78产生的这些波形被部分整流级80部分地整流，以产生部分整流的ac电源波形作为电源73的输出。然后该部分整流的ac电源波形被施加到时钟电路88、控制逻辑86、数据线90、输出缓冲器84以及调制反相器82，如由图2的端子电源和公共所示。

图2描绘了载运n位识别代码的ORFID标签70。为了便于说明，ORFID标签70载运由数据线70表示的7位识别代码。在许多应用中，ORFID标签70可以载运更大的识别代码，例如，31位，63位或127位代码。在某些应用中，选择的数据线90可以载运用于开始位识别、数据流同步和验错的信息。在图2的例子中，时钟电路88是由在反馈回路中布置的七个倒相级序列形成的环形振荡器。两个连续的反相器的输出被施加到控制逻辑86中设置的各个NOR门。以此方式，七个NOR门用于在由环形振荡器产生的每个时钟周期内产生七个脉冲的序列。注意控制逻辑86中的NOR门的数目可能变化。此外，原则上，该布置可以被延伸到大量位，例如，n＝31，63或127。

所示的与数据线90串联的开关在一端被连接到各个NOR门输出。如果开关被关闭，那么各个数据线将NOR门输出耦合到地线。如果开关被断开，那么NOR门输出被耦合，作为到控制逻辑86内的7输入OR门的一个输入。本例中，用于第二和第四数据线(从左至右)的开关被关闭。结果，数据线90存储7位识别代码“1010111”。该开关可以由从NOR门输出至地线延伸的金属线制成。在制造过程中可以故意地断开或连接至地线的电连接，实际上，产生断开开关，以及由此将唯一的识别代码编码到ORFID标签70的数据线90中。该电连接可以通过各种制造技术来断开，如激光刻蚀、机械划线、或电子熔化。

控制逻辑86中的7输入OR门的输出被施加到输出缓冲器84中的缓冲放大器的级联，以帮助逻辑电路的输出阻抗匹配调制反相器82的输入阻抗。输出缓冲器84中的缓冲放大器的输出被施加到调制反相器76的输入。具体地，信号TAG OUTPUT被施加到与调制反相器82相关的驱动晶体管的栅极。然后调制反相器82调制由电感器78和电容器96形成的振荡回路的Q，以提供载波信号的振幅调制。以此方式，接收的缓冲器输出被传递到阅读器单元68，以便阅读器72可以读出识别代码。具体，阅读器72通过电感器76处理在L抽头(tap)处接收的信号。

图3是与ORFID标签/阅读器系统68相关的阅读器72的电路图。阅读器72通过L-tap接收包含载波信号的信号，例如，在125kllz下，由TAG OUTPUT信号调制，可以约为1kHz，取决于时钟电路88的频率。低结电容信号二极管102用于解调该信号。低通滤波器部分98除去载波频率以及可以包括电感器104、电容器106、电阻器108、电感器110、电容器112和电阻器114。放大级100包括非反相结构的放大器116，耦合到倒相输入的电阻器118和反馈电阻器120。

Claims

1.一种有机射频识别标签，包括：至少由第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管形成的逻辑门，提供交流电源波形的射频能量耦合装置，以及整流级，所述射频能量耦合装置以及整流级产生整流交流电源波形直接为逻辑门供电；其特征在于：所述有机射频识别标签还包括天线（11）以及包含有机薄膜晶体管的有机薄膜集成电路器件（13），天线设置在柔性基片（32）上，天线（11）和有机薄膜集成电路器件（13）电连接，结合了天线（11）和有机薄膜集成电路器件（13）的柔性基片（32）设置于层叠树脂层（45）中，在层叠树脂层（45）内部天线周围设有填充层（24），构成所述填充层的填充剂的热膨胀系数不大于所述天线的热膨胀系数的1.5倍。

2.根据权利要求1所述的有机射频识别标签，在所述层叠树脂层（45）的一侧设有粘结层和分离层。

3.一种有机射频识别系统，包括权利要求1的有机射频识别标签，其特征是，还包括传递信息的调制器，射频转换器，有机射频识别阅读器；射频转换器将射频能量传送到用于转换的有机射频识别标签，有机射频识别阅读器接收并读出由调制器传递的信息。