CN109174219A - 微流控基板及其驱动方法和微流控装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种微流控基板及其驱动方法和微流控装置。该微流控基板包括相互绝缘的多个驱动电极，驱动电极用于接收驱动信号，每个驱动电极包括开口区域，驱动电极的、位于开口区域的相对两侧的部分具有不同的面积。

Description

微流控基板及其驱动方法和微流控装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种微流控基板及其驱动方法和微流控装置。

背景技术

微流控技术是现在的研究热点，采用微流控芯片可以实现控制微量的液滴移动、分离、聚合、化学反应、生物侦测等行为。

发明内容

本公开的至少一个实施例提供了一种微流控基板，其包括相互绝缘的多个驱动电极，驱动电极用于接收驱动信号，每个驱动电极包括开口区域，驱动电极的、位于开口区域的相对两侧的部分具有不同的面积。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，该多个驱动电极相互电绝缘。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，开口区域相对于一方向的垂直中心线与驱动电极相对于该方向的垂直中心线相偏移。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，开口区域的至少一侧是开放的，或者开口区域是封闭的。

根据本公开的一些实施例的微流控基板还包括第一衬底基板和辅助电极，其中，驱动电极设置在第一衬底基板上，辅助电极设置在第一衬底基板上且与驱动电极绝缘，辅助电极与驱动电极的开口区域至少部分重叠。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，辅助电极与驱动电极同层设置，且辅助电极至少部分位于驱动电极的开口区域中。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，辅助电极与驱动电极设置在不同层中，并且相对于辅助电极，驱动电极距离第一衬底基板更远。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，辅助电极为狭缝电极。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，狭缝电极至少部分与驱动电极的开口区域在垂直于第一衬底基板的方向上重叠。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，微流控基板的用于承载液滴的表面上设置有疏水层。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，多个驱动电极排列为多行多列的阵列。

在根据本公开的一些实施例的微流控基板中，液滴能够沿该阵列的行方向或列方向移动。

根据本公开的一些实施例的微流控基板还包括多条第一信号线和多条第二信号线，

其中，微流控基板还包括多个第一开关元件，第一开关元件的控制极与该多条第一信号线之一电连接，第一开关元件的第一极与该多条第二信号线之一电连接，第一开关元件的第二极与至少一个驱动电极电连接，以使得第一开关元件在第一信号线的控制下将第二信号线施加的驱动信号输出至至少一个驱动电极。

本公开的至少一个实施例提供了一种微流控装置，其包括：

上述的微流控基板；以及

与微流控基板对向设置的对盒基板，对盒基板与微流控基板之间形成有供液滴移动的通道。

根据本公开一些实施例的微流控装置还包括：

第二衬底基板；以及

设置在第二衬底基板上的对向电极。

在根据本公开一些实施例的微流控装置中，对盒基板还包括设置在第二衬底基板上的光学单元，其中，光学单元与至少一个驱动电极重叠，用于产生在至少一个驱动电极处照射液滴的光。

在根据本公开一些实施例的微流控装置中，光学单元在第二衬底基板上的正投影与至少一个驱动电极在第二衬底基板上的正投影重叠。

根据本公开的至少一个实施例提供了一种用于上述的微流控基板的驱动方法，上述的多个驱动电极包括在第一方向彼此相邻的两个驱动电极，该驱动方法包括：

在上述两个驱动电极中的一个上提供液滴，对上述两个驱动电极中的另一个施加驱动信号，使得液滴从上述两个驱动电极的一个移动到上述两个驱动电极中的另一个。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1是根据本公开一些实施例的微流控基板的驱动电极阵列的平面示意图。

图2是根据本公开一些实施方式的微流控基板的剖面示意图。

图3A至图3C是根据本公开一些实施方式的微流控基板的驱动电极的俯视示意图。

图4是根据本公开另一些实施方式的微流控基板的驱动电极的俯视示意图。

图5-图7示出了根据本公开一些实施例的驱动微流控基板的过程。

图8是根据本公开一些实施例的微流控基板的部分的平面示意图。

图9是根据本公开一些实施方式的微流控基板的示意性侧视透视图。

图10是根据本公开一些实施例的微流控基板的剖面示意图。

图11是根据本公开一些实施例的微流控基板的剖面示意图。

图12是根据本公开一些实施例的微流控装置的剖面示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

在微流控系统中，需要控制液滴移动，以便可进行物化反应、生物侦测等操作。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台，样品液滴的移动、分离等基本操作单元可以集成到一块微米尺度的微流控芯片上进行。微流控芯片包括驱动电极阵列，该驱动电极阵列包括阵列排布的多个驱动电极，例如根据需要可对某一个驱动电极进行控制。

本公开的至少一个实施例提供了一种微流控基板，包括相互绝缘多个驱动电极，驱动电极用于接收驱动信号，每个驱动电极包括开口区域，驱动电极的、位于开口区域的相对两侧的部分具有不同的面积。

图1是根据本公开一些实施例的微流控基板的驱动电极阵列的平面示意图，该微流控基板100例如用于形成微流控芯片。如图所示，微流控基板100包括多个驱动电极101，该多个驱动电极101布置成多行多列的电极阵列，并且该多个驱动电极101相互绝缘。具体地，该多个驱动电极101相互电绝缘。例如，每个驱动电极101属于一个驱动单元。该电极阵列在施加驱动信号的情况下可以驱动包括样品的液滴沿着该阵列的行方向移动，还可以进行其他操作，例如使液滴分裂、聚合等。此外，还应理解，在其他实施例中，该多个驱动电极101还可布置为在施加驱动信号的情况下可以驱动包括样品的液滴沿着该阵列的列方向或其他方向移动，本公开的实施例对此不作限制。

下面以驱动电极101的阵列的行方向为允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)为例进行说明。根据本公开一些实施例的微流控基板100还包括多条第一信号线G1-Gm和多条第二信号线D1-Dn。多条第一信号线G1-Gm连接到例如栅极驱动电路，多条第二信号线D1-Dn连接到驱动电压施加电路。栅极驱动电路例如可以直接制备在微流控基板100上，或者可以制备为独立的栅极驱动芯片然后通过绑定(bonding)的方式结合到微流控基板100上。类似地，驱动电压施加电路例如可以直接制备在微流控基板100上，或者可以制备为独立的驱动电压施加芯片然后通过绑定(bonding)的方式结合到微流控基板100上。

图2是微流控基板100沿线L-L’的剖面示意图，为了方便描述，在图2中还示出了包括样品的液滴200。如图1和2所示，根据本公开一些实施例的微流控基板100包括多个驱动电极101，这些驱动电极沿第一方向并列设置。驱动电极101接收驱动信号，以驱动液滴200在微流控基板100上移动。每个驱动电极101包括开口区域1011。驱动电极101的、位于开口区域1011的相对两侧的部分具有不同的面积。具体地，开口区域1011在允许液滴200移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)上，将驱动电极101划分为朝向第一方向的第一部分101a(图2中位于开口区域1011的左侧的部分)和背向第一方向的第二部分101b(图2中位于开口区域1011的右侧的部分)，并且第一部分101a的面积大于第二部分101b的面积。在不同的实施例中，根据需要，允许液滴移动的第一方向可以是任何方向，本公开的实施例对此没有限制。上述的第一部分101a的面积指的是第一部分101a在微流控基板100的表面上的投影面积，以及上述的第二部分101b的面积指的是第二部分101b在微流控基板100的表面上的投影面积。

图3A至图3C是根据本公开一些实施例的示例性驱动电极的俯视示意图。虽然在图3A中，驱动电极201的开口区域2011形成为矩形，然而本领域技术人员应理解，开口区域2011可具有任何形状，本公开对此并没有限制。例如，开口区域2011还可以形成为圆形、梯形或不规则图形；又例如，该开口区域2011可以封闭的(如图3A所示)或一侧开放的(如图3B所示)或两侧开放的(如图3C所示)。

例如，在图3A中，开口区域2011是封闭的；在图3B中，在驱动电极201所在的平面上，在与允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)垂直的方向上，开口区域2011的一侧是开放的，虽然在图3B中示出了开口区域2011的下侧是开放的，然而本领域技术人员应理解在其他实施例中，开口区域2011的上侧可以是开放的，本公开的实施例对此没有限制；在图3C中，开口区域2011在驱动电极201所在的平面上，在与允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)垂直的方向上贯穿驱动电极201，即开口区域在于第一方向垂直的方向上两侧都是开放的，此时驱动电极201的第一部分201a和第二部分201b可接收相同的信号。此外，在一些实施例中，开口区域2011在垂直于允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)的方向上的宽度与驱动电极201在垂直于允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)的方向上的宽度之间的比例可大于预设值，例如，大于0.3、大于0.5、大于0.8等。

如图3A-图3C所示，线I-I’为驱动电极201整体上(即包括开口区域2011在内)相对于允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)的垂直中心线，线S-S’为开口区域2011相对于允许液滴移动的第一方向的垂直中心线，开口区域2011相对于第一方向的垂直中心线S-S’与驱动电极201相对于第一方向的垂直中心线I-I’相比在第一方向上背向第一方向偏离，即该示例中矩形开口区域2011相对于第一方向的垂直中心线I-I’与驱动电极201相对于第一方向的垂直中心线S-S’不重叠，相对于而言开口区域2011的垂直中心线S-S’在与第一方向相反的方向上偏移。本文中所提到的一物体相对于一方向的垂直中心线指的是通过该物体在该方向上的宽度的中点并与该方向垂直的线。因此，驱动电极201的相对于第一方向的垂直中心线为通过驱动电极201在第一方向上的宽度的中点并与第一方向垂直的线；开口区域2011的相对于第一方向的垂直中心线为通过开口区域2011在第一方向上的宽度的中点并与第一方向垂直的线。开口区域2011将驱动电极201划分为朝向第一方向的第一部分201a(图3A-图3C中位于开口区域2011的右侧部分)和背向第一方向的第二部分201b(图3A-图3C中位于开口区域2011的左侧部分)，第一部分201a的面积大于第二部分201b的面积，在图中所示的情形，第一部分201a在第一方向上的宽度大于第二部分201b在第一方向上的宽度。此外，本领域技术人员应理解图3A-图3C中驱动电极201的矩形形状仅为示例性的，根据实际需要驱动电极201可具有任何合适的形状。

此外，虽然在图3A-图3B中，驱动电极201的位于开口区域2011右侧(即位于开口区域2011的朝向第一方向的一侧)的第一部分201a和位于开口区域2011左侧(即位于开口区域2011的背向第一方向的一侧)的第二部分201b连接在一起，从而实现电连接，然而在另一些实施例中，如图3C所示，驱动电极201的第一部分201a和第二部分201b还可以是分离的，并且在驱动电极101的第一部分201a和第二部分201b彼此分离的情况下，驱动电极201的第一部分201a和第二部分201b接收相同的驱动信号，以驱动液滴移动或分离。在图3C的示例中，为了使得驱动电极201的第一部分201a和第二部分201b接收相同的驱动信号，例如可以使得二者与同一开关元件的电极连接，或者通过异层设置的桥接电极连接，或者虽然与不同的开关电极连接，但是该不同的开关电极接收相同的驱动信号。

此外，虽然在图3A至图3C中，驱动电极201的开口区域2011示出为仅包括一个开口，然而在本公开的一些实施例中，驱动电极201的开口区域2011还可包括多个开口，本公开的实施例对此没有限制。

图4是根据本公开另一些实施例的驱动电极的俯视示意图。如图4所示，驱动电极201’的开口区域2011’具有朝向允许液滴移动的第一方向(如箭头A所指示的方向)突出的平面形状，这样可更容易地实现液滴在第一方向(如箭头A所指示的方向)移动或分离。图4中的线I-I’为驱动电极201’相对于第一方向(如箭头A所示的方向)的垂直中心线，线S-S’为开口区域2011’相对于第一方向的垂直中心线，开口区域2011’将驱动电极201’划分为位于开口区域2011’右侧(即位于开口区域2011’的朝向第一方向的一侧)的第一部分201a’和位于开口区域2011’左侧(即位于开口区域2011’的背向第一方向的一侧)的第二部分201b，第一部分201a’的面积大于第二部分201b’的面积。

再次参见图1和图2，根据本公开一些实施例的微流控基板100还包括第一衬底基板102。第一衬底基板102可通过刚性材料或柔性材料制成。例如第一衬底基板102可通过玻璃、陶瓷、硅、聚酰亚胺等制成。第一衬底基板102可支承形成在其上的元件。

根据本公开一些实施例的微流控基板100还可包括多个第一开关元件，其用于分别向多个驱动电极101提供驱动信号。例如，多个第一开关元件与多个驱动电极101一一对应，分别组合得到多个驱动单元。作为示例，在图1和图2中，第一开关元件以薄膜晶体管的形式示出，然而本领域技术人员可理解第一开关元件还可实施为其他形式，本公开对此没有限制。

如图1和图2所示，以薄膜晶体管为例的第一开关元件可包括栅电极103、栅绝缘层104、有源层105、第一极106和第二极107。作为示例，在本公开的实施例中，第一极106为源电极以及第二极107为漏电极，然而本公开对此并没有限制。驱动电极101与该薄膜晶体管之间形成有绝缘层或介电层108。驱动电极101的第一部分101a通过绝缘层108中的通孔与第二极107电接触。在另一些实施例中，也可以是驱动电极101的第二部分101b通过绝缘层108中的通孔与第二极107电接触，或者驱动电极101的第一部分101a和第二部分101b均通过绝缘层108中的通孔与第二极107电接触，本公开对此没有限制。

此外，在又一些实施例中，在驱动电极101的第一部分101a和第二部分101b相分离的情况下(参见图3C)，驱动电极101的第一部分101a和第二部分101b还可以由与相同的数据线和栅线连接的两个不同的薄膜晶体管驱动。

在图1中，以薄膜晶体管为示例示出了第一开关元件，并且第一信号线G1-Gm为栅极线，第二信号线D1-Dn为数据线。该薄膜晶体管的控制极(即栅电极)与第一信号线G1-Gm之一电连接，该薄膜晶体管的第一极与第二信号线D1-Dn之一电连接，该薄膜晶体管的第二极与驱动电极101电连接，以使得该薄膜晶体管在第一信号线的控制下将第二信号线施加的驱动信号输出至驱动电极101。

虽然在图1中，一个第一开关元件与一个驱动电极101电连接，然而根据实际需要，在一些实施例中，一个第一开关元件也可以与多个驱动电极101电连接，以使得该多个驱动电极101能够同时接收相同的驱动信号，从而提供更大的驱动力。

参见图2，根据本公开一些实施例的微流控基板100还可包括疏水层110，疏水层110形成在微流控基板100的用于承载液滴200的表面上。通过疏水层110可防止液滴200渗透进微流控基板100内部，减少液滴200的损耗，并有助于液滴200在微流控基板100上移动。疏水层110可以直接形成在驱动电极101的表面上，或者在疏水层110与驱动电极101之间还可形成有绝缘层109，由此可以使得驱动电极101与液滴200电绝缘。绝缘层109还可以起到平坦层的作用，以使得微流控基板100具有平坦的表面。在一些示例性实施例中，疏水层110可通过特氟龙(teflon)形成，绝缘层109可通过无机绝缘材料或有机绝缘材料形成，例如通过树脂形成，然而本公开对此并没有限制。

本公开的一些实施例中还提供了一种用于上述的微流控基板的驱动方法，该方法包括：对于在两个驱动电极中的一个上提供的液滴，对两个驱动电极中的另一个上施加驱动信号，使得液滴从两个驱动电极中上述的一个移动到两个驱动电极中上述的另一个，其中这两个驱动电极在第一方向上彼此相邻。

下面将结合图5-图7来描述根据本公开一些实施例的用于微流控基板的驱动方法。

在图5至图7中将基于图1和图2所示的微流控基板100来解释根据本公开一些实施例的用于微流控基板的驱动方法，其中驱动电极101为在允许液滴移动的第一方向上彼此相邻两个驱动电极中的一个的示例，驱动电极101’为两个驱动电极中的另一个的示例。

如图5所示，在第一时间段中，在与驱动电极101电连接的第一开关元件的控制极接收到导通信号时，该第一开关元件的第一极和第二极导通，且此时该第一开关元件与数据线连接的第一极接收驱动信号，从而该第一开关元件的第二极向驱动电极101提供驱动信号，并且由于此时驱动电极101输入有电压例如带有正电荷，因此会在位于驱动电极101上方的液滴200的下部耦合出对应的负电荷。由于驱动电极101具有开口区域1011，因此在液滴200的下部耦合出的负电荷也将具有不均匀的分布。具体地，如图5所示，相比与液滴200的与第二部分101b对应的部分，液滴200的与第一部分101a对应的部分耦合出更多的负电荷。

如图6所示，在第二时间段中，在与驱动电极101’电连接的第一开关元件的控制极接收到导通信号时，该第一开关元件的第一极和第二极导通，且此时该第一开关元件与数据线连接的第一极接收驱动信号，从而该第一开关元件的第二极向驱动电极101’提供驱动信号，并且此时没有驱动信号输入至驱动电极101，或者驱动电极101被接地或施加负的驱动信号而被放电。这里，第二时间段晚于第一时间段。驱动电极101’与驱动电极101在第一方向(例如箭头A所指示的方向)上彼此相邻。在第二时间段中，由于驱动电极101’输入有电压例如带有正电荷，而液滴200的下部带有负电荷，从而液滴200在正电荷与负电荷之间的吸引力的作用下沿箭头A所指示的方向朝驱动电极101’移动。

在一些实施例中，在第二时间段中，液滴200移动至位于驱动电极101’的正上方。由于液滴200靠近驱动电极101’的一侧比液滴200远离驱动电极101’的一侧具有更多的电荷，因此液滴200更容易沿箭头A所指示的方向朝驱动电极101’移动。

此外，在一些实施例中，在第二时间段中，液滴200与驱动电极101’之间的电荷吸引力还可导致液滴200被分离。

如图7所示，在第二时间段结束时，液滴200位于驱动电极101’上方。在一些实施例中，在第二时间段结束时，液滴200可位于驱动电极101’的正上方，然而本公开的实施例对此没有限制。之后，可以重复上述操作，液滴200可以沿着第一方向继续移动到其他驱动单元。

图8是根据本公开一些实施例的微流控基板的部分的平面示意图。根据本公开一些实施例的微流控基板包括多个检测单元702。该多个检测单元702可被布置成多行多列的阵列，并且每个检测单元702与一个或多个驱动电极101对应。例如，在这些实施例中，检测单元可以与驱动单元一一对应，检测单元与驱动单元布置为相同规格的阵列，或者检测单元的数量可以少于驱动单元，例如检测单元的阵列比驱动单元的阵列稀疏。

如图8所示的示例中，每个检测单元702与一个驱动单元的驱动电极101至少部分重叠，用于当液滴200位于驱动电极101处时，可以对液滴200进行检测，检测结果用于获得液滴200的特征信息。驱动单元的第一开关元件701的控制极与第一信号线L1电连接，第一开关元件701的第一极与第二信号线L2电连接，第一开关元件701的第二极与驱动电极101电连接。检测单元702包括传感器7022和第二开关元件7021，第二开关元件7021的控制极与第三信号线L3电连接，第二开关元件7021的第一极与第四信号线L4电连接，第二开关元件7021的第二极与传感器7022电连接，以使得第二开关元件7021在第三信号线L3的控制下将传感器7022产生的电信号输出至第四信号线L4。

在一些示例性实施例中，第二开关元件7021可实施为薄膜晶体管，第二开关元件7021的控制极可以是栅极，第二开关元件7021的第一极和第二极分别可以是源极和漏极，或者可以是漏极和源极，本公开对此没有限制。例如，第一开关元件701和第二开关元件7021的栅极层、有源层、源漏电极层至少部分同层设置(同层设置是指材料相同且采用一次图案化工艺同时形成)，从而可以简化制备工艺，下面将结合图9对此进行详细描述。

虽然在图8中示出了一个检测单元702与一个驱动电极101部分地重叠，然而本领域技术人员应理解每个检测单元702还可以与多个驱动电极101重叠，从而可减少检测单元的数量。传感器7022可包括一个或多个传感器。根据实际需要，例如传感器7022可以接收照射经过液滴的光以产生电信号的光电传感器、检测液滴的温度以产生电信号的温度传感器等。

在一个示例性实施例中，传感器7022可以包括光电二极管，该光电二极管可以为各种类型，例如PN型、PIN型、MSM型等，本公开的实施例对此不作限制。根据需要，传感器7022还可以进一步包括存储电容、开关晶体管，或者进一步包括放大晶体管等部件，本公开的实施例对此不作限定。在检测单元702包括光电传感器的情况下，驱动电极101可以是至少部分透明的，以便于光穿过驱动电极201到达光电传感器，从而被光电传感器传感器接收并检测。例如，驱动电极101可通过例如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料制成。在一些实施例中，在微流控基板的不同位置或不同区域，还可设置不同的传感器7022，以实现不同的检测需求。

如图8所示，根据本公开一些实施例的微流控基板还可包括信号处理装置703。信号处理装置703与检测单元702信号连接，这里通过第四信号线L4连接，以将检测单元702产生的电信号传输给该信号处理装置703，且该信号处理装置703配置为基于检测单元702的检测结果获得液滴的特征信息。在一些实施例中，上述的特征信息可包括位置信息、形状信息、浓度信息、温度信息中至少之一。

图8中示出了信号处理装置703与检测单元702之间形成有有线连接，然而本领域技术人员应理解，信号处理装置703与检测单元702之间还可形成无线连接，例如蓝牙连接、wifi连接等，本公开对此没有限制。信号处理装置703例如可通过中央处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列等实施。

下面将以液滴的大小、位置、浓度检测为例，描述一些实施例提供的微流控基板100的工作原理。例如，在检测单元702的传感器7022包括光电传感器(例如光电二极管)的情况下，当液滴200在微流控基板100上移动至某一位置时，液滴200位于一部分光电传感器上方，从而会遮挡这一部分光电传感器，导致这一部分光电传感器的入射光发生变化，从而导致这一部分光电传感器输出的电信号发生变化，基于此通过对检测单元阵列的电信号进行分析，可获得液滴200的位置、大小、形状等信息。此外，由于不同浓度的液滴200遮挡的光线的强度不同，导致检测单元阵列的不同区域的入射光强度不同，因此基于此通过对检测单元阵列的电信号进行分析，可获得液滴200的浓度信息。

在一些实施例中，如果被检测的液滴200较大，可能覆盖不止一个检测单元，信号处理装置703可以综合多个检测单元输出的检测信号进行分析。

图9是根据本公开一些实施方式的微流控基板的示意性侧视透视图，例如对应于沿图8中的线T-T’所示的情形。

在图9中，以薄膜晶体管为例示出了第一开关元件910和第二开关元件920。第一开关元件910包括栅极911、栅绝缘层912、有源层913、第一极914和第二极915，第二开关元件920包括栅极921、栅绝缘层912、有源层922、第一极923和第二极925。第一开关元件910和第二开关元件920共用同一栅绝缘层，即栅绝缘层912。第一开关元件910的栅极911和第二开关元件920的栅极921同层地形成在第一衬底基板9001上。第一开关元件910的有源层913、第一极914和第二极915与第二开关元件920的有源层922、第一极923和第二极925分别同层地形成在栅绝缘层912上。第一钝化层9003覆盖第一开关元件910的有源层913、第一极914和第二极915以及第二开关元件920的有源层922、第一极923和第二极925。驱动电极9009通过形成在阻挡层9008中的过孔与金属层9007电接触，金属层9007通过形成在第二钝化层9006和覆盖层9004中的过孔与电极9002电接触，电极9002与第一开关元件910的第二极915电接触，从而驱动电极9009能够从第一开关元件910的第二极915接收驱动信号。在驱动电极9009上方还可形成有树脂层9010和疏水层9011，以及在覆盖层9004与第二钝化层9006之间还形成有树脂层9005。

此外，在图9中，以光电二极管为例示出了检测单元930。检测单元930包括下电极931、光电二极管(PIN型)932、帽层933以及上电极934。并且下电极931与第二开关元件920的第二极924电接触，以使得检测单元930能够通过第二开关元件920输出电信号。上电极934可具有固定电位，并通过阻挡层9008与驱动电极9009电绝缘。驱动电极9009与帽层933均可通过氧化铟锡(ITO)等透明导电材料形成，以使得光可透过驱动电极9009和帽层933到达光电二极管932。

如图9所示，驱动电极9009可与检测单元930在垂直于微流控基板的表面的方向上相重叠，以使得当液滴移动至驱动电极9009时，液滴也可在在垂直于微流控基板的表面的方向上与检测单元930至少部分重叠。

上述参照图9所示的微流控基板以及其他实施例的微流控基板，可以通过半导体工艺制备，例如包括沉积、刻蚀等，这里不再详述。

图10是根据本公开一些实施例的微流控基板800的剖面示意图。微流控基板800与微流控基板100基本相同，除了微流控基板800还包括辅助电极111外。辅助电极111与驱动电极101的开口区域1011在垂直于第一衬底基板102的表面的方向上至少部分地重叠。辅助电极111与驱动电极101电绝缘。在垂直于第一衬底基板102的表面的方向上，驱动电极101可位于辅助电极111上方，也即，驱动电极101比辅助电极111距离液滴200更接近。可以为每个驱动电极101单独提供辅助电极111，也即对应于不同驱动电极101的辅助电极111可以彼此间隔开，或者，可以为多个驱动电极101总地提供公共的辅助电极111，也即对应于不同驱动电极101的辅助电极111可以连接或形成为一体。辅助电极111可以通过各种适当的导电材料形成，例如为了允许光透过，可以有例如氧化铟锡(ITO)形成。辅助电极111可以连接到电极线(未示出)，在操作中，辅助电极111具有固定电位，例如被施加公共电压或接地等，因此辅助电极111可在微流控基板800的表面上方(如图9中的疏水层110上方)形成基本横向(即与微流控基板800的表面平行)的电场，从而便于使得液滴200的下部耦合出的电荷更不均匀地分布，并且便于液滴200沿第一方向(如箭头A所指示的方向)移动。该微流控基板800的工作原理与上述的微流控基板100的工作原理类似，本公开将不再赘述。

图11是根据本公开一些实施例的微流控基板900的剖面示意图。微流控基板900与微流控基板800基本相同，除了辅助电极111’形成在驱动电极101的开口区域1011中。虽然辅助电极111’形成在驱动电极101的开口区域1011中，但辅助电极111’仍与驱动电极101电绝缘。在一些实施例中，辅助电极111’可占据开口区域1011的一部分，然而在另一些实施例中，辅助电极111’可占据全部开口区域1011，本公开对此没有限制。该微流控基板900的工作原理与上述的微流控基板100的工作原理类似，本公开将不再赘述。

在本公开的一些实施例中，辅助电极可以是狭缝电极，且辅助电极的非狭缝部分至少部分与驱动电极的开口区域在垂直于第一衬底基板的方向上重叠。

图12是根据本公开一些实施例的微流控装置1000的剖面示意图。该微流控装置例如实现为微流控芯片。微流控装置包括上述实施例中的微流控基板(例如微流控基板100)和与微流控基板对向设置的对盒基板300。如图12所示，对盒基板300与微流控基板100之间形成有供液滴200移动的空间，这些空间可以被划分不同的通道，该通道沿第一方向延伸。

对盒基板300可包括第二衬底基板301。第二衬底基板301可通过刚性材料或柔性材料制成。例如第二衬底基板301可通过玻璃、陶瓷、硅、聚酰亚胺等制成。第二衬底基板301与第一衬底基板102通过相同或不同的材料形成，本公开对此没有限制。

在一些实施例中，微流控装置1000还可包括对向电极302。对向电极302设置在第二衬底基板301上。在操作中，对向电极302可以被施加驱动信号、接地或公共电压，以在操作中在驱动电极101与对向电极302之间形成电场，从而例如可驱动液滴200移动。此外，对向电极302还可起到屏蔽外界电磁场的作用。对向电极302可以是面状电极、狭缝电极或连接在一起的多个块状电极。

对盒基板300还可包括绝缘层303，以使得对向电极302与液滴200绝缘。对盒基板300还可包括疏水层304，以防止液滴200渗透至绝缘层303、对向电极302和/或第二衬底基板301，减少液滴200的损耗，并可便于液滴200移动。绝缘层303可位于对向电极302与疏水层304之间。在一些示例性实施例中，疏水层304可通过特氟龙(teflon)形成，绝缘层303可通过树脂形成，然而本公开对此并没有限制。对向电极302可通过金属、氧化铟锡(ITO)等任何合适的材料形成。

在微流控装置1000中，可使用粘合剂将微流控基板100与对盒基板300粘合以成盒，液滴200可在该盒中运动。在一些实施例中，微流控基板100与对盒基板300之间还可形成有一个或多个隔垫物305，以限定供液滴200移动的通道。同时，隔垫物305还可以起到保持微流控基板100与对盒基板300之间的间距的作用。隔垫物305例如可通过树脂(例如感光树脂)等形成，可以形成为柱状、长条的坝状等。

在一些实施例中，微流控装置1000还可包括设置在第二衬底基板301上的光学单元。在一些实施例中，如图12所示，该光学单元可包括光源306、导光板307，由此得到面光源，该面光源例如可以为微流控基板100上的全部检测单元或部分检测单元提供检测用光。在一些实施例中，该光学单元还可以包括光导出单元308，该光导出单元308用于在特定位置提供检测用光。例如，光导出单元308与至少一个驱动电极101重叠，用于产生在至少一个驱动电极101处照射液滴200的光。在一些实施例中，光学单元在第二衬底基板301上的正投影与至少一个驱动电极101在第二衬底基板上的正投影重叠。光源306用于出射用于照射液滴200的光。例如，光源306可以是点光源、线光源等，例如可以为发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)等。在一些实施例中，光源306还可以是出射激光的激光光源，例如激光二极管等。导光板307用于传导从光源306出射的光。例如，导光板307可通过玻璃、塑料制成。可以设计来使得光源306出射沿预定方向的平行光，该平行光以预定角度从导光板307的入射面入射，满足在全反射条件，从而可以在导光板307内横向传播。

光导出单元308用于将导光板307中的光导出并朝向驱动电极101出射。在一些实施例中，光导出单元308例如可通过光栅来实现。光导出单元308通过不同的光栅结构可使得不同波长、不同强度的光朝向驱动电极101出射。在另一些实施例中，光导出单元308例如还可通过在导光板307的表面上形成多个刻痕、粗糙部、或凹槽等来实现，即通过这些结构破坏导光板中光的全反射条件，以使得光从该光导出单元308射出。在再一些实施例中，在导光板307的表面上可以形成遮光层(例如反射层等)，光导出单元308可通过该遮光层中形成的开口来实现，在这些开口位置处在导光板307中传播的光可以出射。本领域技术人员应理解，光导出单元308还可实施为其他形式，本公开并不限于上述的实施例。

本领域技术人员应理解图12中示例性地示出了光源306、导光板307和光导出单元308的位置，本公开并不限于此。例如，导光板307和光导出单元308的位置还可位于第二衬底基板301与对向电极302之间，或位于对向电极302与绝缘层303之间，或位于绝缘层303与疏水层304之间等。

光源306出射的光经过导光板307和光导出单元308(例如光栅)后，照射到液滴200或微流控基板100中的检测单元(例如光电传感器)上。由于不同的光照射检测单元，检测单元会产生不同的输出信号，因此通过检测单元根据输入光生成检测结果，并将检测结果传输至信号处理装置，信号处理装置对检测结果进行分析，从而可实现对液滴200的位置、形状、浓度等方面的测量。

在本公开的另一些实施例中，微流控装置1000中的光学单元还可以是设置在第二衬底基板301上光出射面朝向微流控基板100的面光源，例如LED阵列、扁平荧光灯(VFD)、电致发光片(ELD)等，此时可省略导光板等元件，从而简化微流控装置1000的结构。

本领域技术人员应理解，在微流控装置1000中，还可使用上述的微流控基板800或微流控基板900来代替微流控基板100。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种微流控基板，包括相互绝缘的多个驱动电极，所述驱动电极用于接收驱动信号，每个所述驱动电极包括开口区域，所述驱动电极的、位于所述开口区域的相对两侧的部分具有不同的面积。

2.根据权利要求1所述的微流控基板，其中，所述开口区域相对于一方向的垂直中心线与所述驱动电极相对于所述方向的垂直中心线相偏移。

3.根据权利要求1所述的微流控基板，其中，所述开口区域的至少一侧是开放的，或者所述开口区域是封闭的。

4.根据权利要求1所述的微流控基板，还包括第一衬底基板和辅助电极，其中，所述驱动电极设置在所述第一衬底基板上，所述辅助电极设置在所述第一衬底基板上且与所述驱动电极绝缘，所述辅助电极与所述驱动电极的开口区域至少部分重叠。

5.根据权利要求4所述的微流控基板，其中，所述辅助电极与所述驱动电极同层设置，且所述辅助电极至少部分位于所述驱动电极的开口区域中。

6.根据权利要求4所述的微流控基板，其中，所述辅助电极与所述驱动电极设置在不同层中，并且相对于所述辅助电极，所述驱动电极距离所述第一衬底基板更远。

7.根据权利要求4所述的微流控基板，其中，所述辅助电极为狭缝电极。

8.根据权利要求1所述的微流控基板，其中，所述微流控基板的用于承载液滴的表面上设置有疏水层。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的微流控基板，其中，所述多个驱动电极排列为多行多列的阵列。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的微流控基板，还包括多条第一信号线和多条第二信号线，

其中，所述微流控基板还包括多个第一开关元件，所述第一开关元件的控制极与所述多条第一信号线之一电连接，所述第一开关元件的第一极与所述多条第二信号线之一电连接，所述第一开关元件的第二极与至少一个所述驱动电极电连接，以使得所述第一开关元件在所述第一信号线的控制下将所述第二信号线施加的驱动信号输出至至少一个所述驱动电极。

11.一种微流控装置，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的微流控基板；以及

与所述微流控基板对向设置的对盒基板，所述对盒基板与所述微流控基板之间形成有供液滴移动的通道。

12.根据权利要求11所述的微流控装置，还包括：

第二衬底基板；以及

设置在所述第二衬底基板上的对向电极。

13.根据权利要求12所述的微流控装置，所述对盒基板还包括设置在所述第二衬底基板上的光学单元，其中，所述光学单元在所述第二衬底基板上的正投影与至少一个所述驱动电极在所述第二衬底基板上的正投影重叠，用于产生在至少一个所述驱动电极处照射所述液滴的光。

14.一种用于权利要求1-10中任一项所述的微流控基板的驱动方法，所述多个驱动电极包括彼此相邻的两个驱动电极，所述驱动方法包括：

在所述两个驱动电极中的一个上提供液滴，对所述两个驱动电极中的另一个施加驱动信号，使得所述液滴从所述两个驱动电极的所述一个移动到所述两个驱动电极中的所述另一个。