申请/专利权人：京东方科技集团股份有限公司

申请日：2018-11-12

公开（公告）日：2021-04-27

公开（公告）号：CN109465041B

主分类号：B01L3/00(20060101)

分类号：B01L3/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.27#授权;2019.04.09#实质审查的生效;2019.03.15#公开

摘要：本申请提供一种微流控装置、微流控装置的控制方法及微全分析系统。微流控装置包括相对设置的两个基板，所述基板中的至少一个包括：衬底及像素阵列，所述像素阵列设置于所述衬底上，每个像素包括一个驱动电极；其中相邻两个像素的驱动电极位于不同层。本申请中，通过将相邻两个像素的驱动电极设置于不同层，有利于减小甚至消除相邻两个像素的驱动电极之间的缝隙，从而保证电场的连续性，有利于控制液滴的移动与分离。

主权项：1.一种微流控装置，其特征在于：所述微流控装置包括相对设置的两个基板，所述基板中的至少一个包括：衬底；像素阵列，设置于所述衬底上，每个像素包括一个驱动电极；其中相邻两个像素的驱动电极位于不同层，相邻两个像素的驱动电极相邻的一边在所述衬底上的投影有重叠区域或互补。

全文数据：微流控装置、微流控装置的控制方法及微全分析系统技术领域本申请涉及分析领域，具体涉及一种微流控装置、微流控装置的控制方法及微全分析系统。背景技术在微全分析系统中，可控制微量的精细液滴移动、分离、聚合、化学反应、生物侦测等操作，其中微流控装置主要用于控制液滴的移动。通过薄膜晶体管驱动电极，对电极施加电压，而施加于电极的电压会引起液滴与接触面不同的接触角，如此可将液滴移动到指定位置，光源经过光波导分离出不同波长的垂直光，从指定位置出射，光敏传感器通过检测经过液滴之后的光来判断液滴位置、成分等。像素相邻的驱动电极之间会存在缝隙，这样在超高像素如1000PPI，pitch为25.4um的结构中，缝隙占有的比例相对较大，而缝隙位置不存在电场，所以在精细液滴移动或者分离时，缝隙位置会影响移动或分离的效果。发明内容本申请提供一种提供连续电场的微流控装置、微流控装置的控制方法及微全分析系统。本申请提供一种微流控装置，微流控装置包括相对设置的两个基板，所述基板中的至少一个包括：衬底及像素阵列，所述像素阵列设置于所述衬底上，每个像素包括一个驱动电极；其中相邻两个像素的驱动电极位于不同层。进一步的，相邻两个像素的驱动电极相邻的一边在所述衬底上的投影有重叠区域或互补。进一步的，相邻四个像素中，对角线上的两个像素的驱动电极设置在同一层。进一步的，所述对角线上的两个像素的位于同一层的驱动电极相邻位置具有间隙。进一步的，所述驱动电极设有缺口，相邻两个像素的驱动电极的缺口在衬底上的投影部分重合。进一步的，相邻两个像素的驱动电极的缺口的尺寸不相等。进一步的，所述对角线上的两个像素的位于同一层的驱动电极的缺口呈相对设置。进一步的，所述基板中的至少一个包括位于相邻两个像素的驱动电极之间的钝化层。本申请还提供一种微流控装置的控制方法，用于如前所述的微流控装置，所述微流控装置的控制方法包括：控制驱动电路对相邻的两个像素的驱动电极施加不同的电压。本申请还提供一种微全分析系统，其包括如前所述的微流控装置。本申请中，通过将相邻两个像素的驱动电极设置于不同层，有利于减小甚至消除相邻两个像素的驱动电极之间的缝隙，从而保证电场的连续性，有利于控制液滴的移动与分离。附图说明图1所示为本申请微流控装置一个实施例的结构示意图；图2所示为本申请微流控装置的第一基板的一个实施例的剖视示意图；图3所示为图2所示的微流控装置的第一像素的驱动电极的俯视示意图；图4所示为图2所示的微流控装置的第二像素的驱动电极的俯视示意图；图5所示为图2所示的微流控装置的相邻的四个像素的驱动电极的俯视示意图；图6所示为本申请微流控装置的第一基板的一个实施例的剖视示意图；图7所示为本申请微全分析系统一个实施例的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作确定，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“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。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并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，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。请参照图1及图2所示，本申请实施例的微流控装置包括第一基板A和第二基板B，第一基板A及第二基板B相对设置且沿纵向Z排列。对第一基板A和第二基板B施加电压后，两者之间形成电场，液滴的一端与第一基板A的接触面的接触角接触角可用杨氏方程进行定义，例如为θ1发生变化，另一端的接触角例如为θ2不变，液滴的不对称变形产生内部压强差，从而实现对液滴的驱动。所述第一基板A包括衬底1及形成于衬底1上的像素阵列。每个像素包括一个薄膜晶体管及一个驱动电极。像素按位置可分为位于奇数位的多个第一像素及位于偶数位的多个第二像素，第一像素与第二像素交错排列。所述第一像素包括第一薄膜晶体管21、第一连接部41及第一驱动电极61，所述第二像素包括第二薄膜晶体管22、第二连接部42及第二驱动电极62。所述衬底1的可以是玻璃基板，也可以是其他材质例如塑料的基板。驱动电路层2设有所述多个第一薄膜晶体管21位于奇数位及多个第二薄膜晶体管22位于偶数位，第一薄膜晶体管21与第二薄膜晶体管22沿横向包括第一横向X及第二横向Y依次排列，用于控制驱动电极用于驱动光敏传感器的薄膜晶体管未作图示。所述第一薄膜晶体管21包括第一栅极211、第一源极212及第一漏极213，所述第二薄膜晶体管22包括第二栅极221、第二源极222及第二漏极223。当然，第一薄膜晶体管21及第二薄膜晶体管22还分别包括有源层、栅极绝缘层，但未作标示，有源层可选用非晶硅、多晶硅等作为主要材料，栅极绝缘层例如采用无机绝缘材料。平坦化层3为提供平坦表面的绝缘层，形成于所述驱动电路层上，可以由丙烯酸基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺基树脂、聚酰亚胺基树脂、不饱和聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚苯硫醚树脂等材质至少之一形成，但不限于此。金属层4形成于平坦化层3上，其设有所述多个第一连接部41及多个第二连接部42，用于建立薄膜晶体管2与驱动电极的电连接，所述第一连接部41及第二连接部42分别通过平坦化层3的接触孔分别与第一源极212或第一漏极213及第二源极222或第二漏极223电连接。绝缘层5形成于金属层4上，具体可选用有机绝缘材料或无机绝缘材料。第一电极层设有所述多个第一驱动电极61，第一电极层形成于绝缘层上，所述第一驱动电极61均位于奇数位沿第一横向X或第二横向Y的1、3、5、7、9…，并通过绝缘层5的接触孔与第一连接部41电连接，从而与第一薄膜晶体管的第一源极212或第一漏极213电连接。可选的，可在绝缘层5上形成第一电极膜层，图案化后形成第一驱动电极61，第一驱动电极61的材质例如可以是氧化铟锡ITO、氧化铟锌IZO、氧化铟锡锌ITZO、氧化锌、氧化锡等。相邻的第一驱动电极61呈对角设置由于都处于奇数位且彼此隔开，以避免短路。钝化层63用作绝缘层，形成于第一电极层上，例如可选用无机材料例如氧化硅和氮化硅制成，并且可以由单层或多层构成。第二电极层设有所述多个第二驱动电极，第二电极层形成于钝化层63上，所述第二驱动电极均位于偶数位沿第一横向X或第二横向2、4、5、8、10…，所述第二驱动电极62通过钝化层63及绝缘层5的接触孔与第二连接部42电连接，从而与第二薄膜晶体管22的第二源极222或第二漏极223电连接。可选的，可在钝化层63上形成第二电极膜层，图案化后形成第二驱动电极62，第二驱动电极62的材质与第一驱动电极类似。相邻的第二驱动电极62呈对角设置由于都处于偶数位且彼此隔开避免短路。换言之，第一像素的第一驱动电极61位于同一层即第一电极层，第二像素的第二驱动电极62位于同一层即第二电极层，而第一驱动电极61和第二驱动电极62则位于不同层，即相邻两个像素的驱动电极位于不同层，相邻四个像素中，对角线上的两个像素的驱动电极设置在同一层。本实施例中以相邻的四个像素的驱动电极进行说明，即位于奇数位的两个第一驱动电极61及位于偶数的两个第二驱动电极62。两个第一驱动电极61位于一个对角线上，两个第二驱动电极62位于矩形的另一对角线上。请结合图3及图4，所述第一驱动电极61设有位于其顶角处的第一缺口611，第一缺口用于保证相邻且处于对角线上的两个第一像素的第一驱动电极61彼此隔开而避免短路；所述第二驱动电极62设有位于其顶角处的第二缺口621，第二缺口621用于保证相邻且处于对角线上的两个第二像素的第二驱动电极62之间具有间隙而避免短路。请结合图2及图5所示，在第一横向X及第二横向Y上，第一驱动电极61与相邻的第二驱动电极62也就是相邻两个像素的驱动电极相邻的一边在所述衬底上的投影有重叠区域，从而消除第一驱动电极61与第二驱动电极62之间的缝隙，因而在第一横向X及第二横向Y上，使绝大部分区域均有驱动电极覆盖，保证了电场的连续性，从而有利于对液滴的驱动。本实施例中，第一横向X、第二横向Y及纵向Z互相垂直。相邻的两个第一驱动电极61及两个第二驱动电极62之间形成绝缘区64由绝缘层5或有机层7填充，所述第一缺口611的尺寸与第二缺口621的尺寸不相等，第一驱动电极61的第一缺口611与相邻的第二驱动电极62的第二缺口621在衬底上的投影部分重合，使得绝缘区64能够存在且尺寸尽量小。绝缘区64实际可看作第一缺口61及第二缺口62重合的部分。请结合图2，有机层7形成于第二电极层上，材料例如为树脂，可作为第二电极层的保护层。疏水层8形成于有机层7上，疏水层8的上表面81作为与液滴接触的接触面。所述疏水层例如可选用特氟龙等疏水材料制成。所述第二基板B的结构与第一基板A的结构大致相同，所述第二基板B的驱动电极的排布方式与第一驱动电极61、第二驱动电极62的排布方式类似，以提高电场的连续性。在其他实施例中，所述第二基板B的结构也可以与第一基板A不同。请结合图6，本申请的另一个实施例中，第一驱动电极61A与相邻的第二驱动电极62A也就是相邻两个像素的驱动电极相邻的一边在衬底上的投影互补，也就是说第一驱动电极61A的投影的边缘与第二驱动电极62A的投影的边缘恰好相接，由于不存在间隙，同样能保证电场具有较好的连续性。其他结构与图2所示的实施例基本相同，不再一一进行阐述。由于第一驱动电极61或61A与第二驱动电极62或62A在纵向上具有一定的位置差，若对第一驱动电极61与第二驱动电极62施加相同的电压，则第一驱动电极61与第二驱动模块B之间的区域的电场值较小，而第二驱动电极62与第二驱动模块B之间的区域的电场值较大。本申请还提供一种微流控装置的控制方法，其包括：控制驱动电路层2对第一驱动电极61施加第一电压，控制驱动电路层2对位于第一驱动电极61上方的第二驱动电极62施加第二电压，所述第二电压小于第一电压，从而确保第一驱动电极61与第二驱动模块B之间的区域的电场值与第二驱动电极62与第二驱动模块B之间的区域的电场值相等或相近。对于第一电压与第二电压的关系，可根据第一驱动电极61与第二驱动电极62的高度差L，利用U＝Ed计算公式计算，其中d为驱动电极之间的间距距离，E为电场，U为施加的电压。当然，微流控装置的控制方法还包括其他步骤，例如控制开关断开或闭合、控制电压变化等，本实施例中不再一一赘述。此外，本申请还提供一种微全分析系统。请结合图7，微全分析系统包括如前所述的微流控装置100、光波导装置200、测试装置300等，光波导装置可以包括多个不同光源，输出不同波长的光；微流控装置100用于驱动液滴移动、混合或拆分，测试装置，例如可以包括光敏传感器，可对液滴位置进行测试，也可进行透过率精细测试例如浓度测试。在一些实施例中，微流控装置100与测试装置300可以进行集成，譬如光敏传感器集成于基板。本申请中，通过将相邻两个像素的驱动电极设置于不同层，有利于减小甚至消除相邻两个像素的驱动电极之间的缝隙，从而保证电场的连续性，有利于控制液滴的移动与分离。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

权利要求：1.一种微流控装置，其特征在于：所述微流控装置包括相对设置的两个基板，所述基板中的至少一个包括：衬底；像素阵列，设置于所述衬底上，每个像素包括一个驱动电极；其中相邻两个像素的驱动电极位于不同层。2.如权利要求1所述的微流控装置，其特征在于：相邻两个像素的驱动电极相邻的一边在所述衬底上的投影有重叠区域或互补。3.如权利要求1所述的微流控装置，其特征在于：相邻四个像素中，对角线上的两个像素的驱动电极设置在同一层。4.如权利要求3所述的微流控装置，其特征在于：所述对角线上的两个像素的位于同一层的驱动电极相邻位置具有间隙。5.如权利要求4所述的微流控装置，其特征在于：所述驱动电极设有缺口，相邻两个像素的驱动电极的缺口在衬底上的投影部分重合。6.如权利要求5所述的微流控装置，其特征在于：相邻两个像素的驱动电极的缺口的尺寸不相等。7.如权利要求5所述的微流控装置，其特征在于：所述对角线上的两个像素的位于同一层的驱动电极的缺口呈相对设置。8.如权利要求1所述的微流控装置，其特征在于：所述基板中的至少一个包括位于相邻两个像素的驱动电极之间的钝化层。9.一种微流控装置的控制方法，用于如权利要求1至8项中的任一项所述的微流控装置，其特征在于：所述微流控装置的控制方法包括：控制驱动电路对相邻的两个像素的驱动电极施加不同的电压。10.一种微全分析系统，其特征在于：所述微全分析系统包括如权利要求1至8项中任一项所述的微流控装置。

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