CN107649223B - 液滴控制检测器件及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液滴控制检测器件及其工作方法，属于微流控技术领域。其中，液滴控制检测器件，包括：光源；第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间能够形成驱动液滴移动的电场；位于所述光源出光侧的液滴，在向所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液滴能够被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动；光电检测结构，能够对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息；处理电路，用于根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号。本发明的技术方案能够实现高效精确的液滴控制。

Description

液滴控制检测器件及其工作方法
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，特别是指一种液滴控制检测器件及其工作方法。
背景技术
微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室(Lab on a Chip)和微全分析系统(micro-Total Analytical System)。微流控的早期概念可以追溯到19世纪70年代采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。目前，微流控被认为在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。
但现有的微流控设备存在以下缺点：结构比较复杂，制作成本较高，并且对液滴控制的精度还有待提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液滴控制检测器件及其工作方法，能够实现高效精确的液滴控制。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种液滴控制检测器件，包括：
光源；
第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间能够形成驱动液滴移动的电场；
位于所述光源出光侧的液滴，在向所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液滴能够被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动；
光电检测结构，能够对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测；
处理电路，用于根据光电检测结构的检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号。
进一步地，所述液滴信息包括液滴的位置参数、外观参数和/或成分参数。
进一步地，所述液滴控制器件还包括：
位于所述光源出光侧的、相对设置的第一疏水层和第二疏水层，所述第一疏水层和所述第二疏水层之间间隔既定距离，所述液滴位于所述第一疏水层和第二疏水层之间。
进一步地，所述液滴控制器件具体包括：
光源；
位于所述光源出光侧的第一电极；
覆盖所述第一电极的第一绝缘层；
位于所述第一绝缘层上的第二电极；
覆盖所述第二电极的第二绝缘层；
位于所述第二绝缘层上的第一疏水层，所述第一疏水层上设置有隔垫物和所述液滴；
位于所述第一疏水层上的第二疏水层，所述隔垫物能够支撑所述第二疏水层以使所述第一疏水层和所述第二疏水层之间间隔既定距离。
进一步地，还包括：
覆盖所述第二疏水层的保护层。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极均为条状电极，且所述第一电极和所述第二电极的延伸方向相互垂直。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极的宽度与所述液滴的直径的差值均不大于预设阈值。
进一步地，所述液滴控制检测器件集成在显示基板中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者为所述显示基板的显示电极。
进一步地，所述显示基板为OLED显示基板，
所述光源为所述OLED显示基板的发光单元；
所述第一电极为OLED显示基板的图形化的阴极；
所述第一绝缘层为所述OLED显示基板的薄膜封装层；
所述第二电极为形成在所述薄膜封装层上的电极。
进一步地，所述光电检测结构为集成在所述OLED显示基板中的光电二极管或光敏薄膜晶体管。
进一步地，还包括：
连接所述处理电路与所述第一电极的第一信号线；
连接所述处理电路与所述第二电极的第二信号线；
连接所述处理电路与所述光电检测结构的检测信号线。
本发明实施例还提供了一种液滴控制检测器件的工作方法，应用于如上所述的液滴控制检测器件，所述工作方法包括：
控制所述光源发光；
利用所述光电检测结构对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号，使得所述液滴被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动。
进一步地，所述工作方法具体包括：
点亮所述OLED显示基板的发光单元；
利用集成在所述OLED显示基板中的光电二极管或光敏薄膜晶体管，对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述OLED显示基板的图形化的阴极和所述第二电极上的电信号。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，在液滴控制检测器件工作时，向第一电极和第二电极施加电信号，使得液滴被第一电极和第二电极之间的电场驱动而进行移动，同时利用光电检测结构对光源发出的光线被液滴反射的光进行检测，根据检测结果得到液滴信息，这样能够实时对液滴进行监控，同时还能够根据液滴信息来调整驱动液滴移动的电场，实现对液滴高效精确的控制。
附图说明
图1-图3为本发明实施例液滴控制检测器件的结构示意图。
附图标记
1 像素电路
2 光电检测结构
3 发光单元
4 阴极
5 薄膜封装层
6 第二电极
7 第一疏水层
8 隔垫物
9 液滴
10 第二疏水层
11 保护层
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例针对现有技术中微流控设备结构比较复杂，制作成本较高，并且对液滴控制的精度还有待提升的问题，提供一种液滴控制检测器件及其工作方法，能够实现高效精确的液滴控制。
本发明实施例提供一种液滴控制检测器件，包括：
光源；
第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间能够形成驱动液滴移动的电场；
位于所述光源出光侧的液滴，在向所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液滴能够被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动；
光电检测结构，能够对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测；
处理电路，用于根据光电检测结构的检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号。
本实施例中，在液滴控制检测器件工作时，向第一电极和第二电极施加电信号，使得液滴被第一电极和第二电极之间的电场驱动而进行移动，同时利用光电检测结构对光源发出的光线被液滴反射的光进行检测，根据检测结果得到液滴信息，这样能够实时对液滴进行监控，同时还能够根据液滴信息来调整驱动液滴移动的电场，实现对液滴高效精确的控制。
进一步地，所述液滴信息包括液滴的位置参数、外观参数和/或成分参数，位置参数包括液滴的具体位置，外观参数可以包括液滴的大小和形状，成本参数包括液滴的具体组分。
进一步地，所述液滴控制器件还包括：
位于所述光源出光侧的、相对设置的第一疏水层和第二疏水层，所述第一疏水层和所述第二疏水层之间间隔既定距离，所述液滴位于所述第一疏水层和第二疏水层之间。液滴设置在两层疏水层之间，这样能够使得液滴移动受到的阻力较小，使得液滴更容易被电场驱动而移动。
进一步地，所述液滴控制器件具体包括：
光源；
位于所述光源出光侧的第一电极；
覆盖所述第一电极的第一绝缘层；
位于所述第一绝缘层上的第二电极；
覆盖所述第二电极的第二绝缘层；
位于所述第二绝缘层上的第一疏水层，所述第一疏水层上设置有隔垫物和所述液滴；
位于所述第一疏水层上的第二疏水层，所述隔垫物能够支撑所述第二疏水层以使所述第一疏水层和所述第二疏水层之间间隔既定距离。
进一步地，所述液滴控制器件还包括：
覆盖所述第二疏水层的保护层，保护层可以对整个液滴控制检测器件进行保护，提高液滴控制检测器件的抗损伤能力，保护层具体可以采用无机绝缘材料比如氮化硅或者有机树脂材料制成。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极均为条状电极，且所述第一电极和所述第二电极的延伸方向相互垂直。当然，第一电极和第二电极还可以为其他形状，本发明实施例对第一电极和第二电极的具体形状不作限定。
进一步地，在第一电极和所述第二电极均为条状电极时，所述第一电极和所述第二电极的宽度与所述液滴的直径的差值均不大于预设阈值，这样可以使得第一电极和第二电极的宽度与液滴相匹配，使得第二电极和第一电极更精细地驱动液滴移动。
进一步地，所述液滴控制检测器件集成在显示基板中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者为所述显示基板的显示电极，这样可以利用现有的显示基板制作设备来制作液滴控制检测器件，能够减低液滴控制检测器件的制作成本。
其中，显示基板可以为液晶显示基板也可以为OLED显示基板。下面以显示基板为OLED显示基板为例，结合附图对本发明的技术方案进行详细介绍：
如图1所示，现有的OLED显示基板依次包括位于衬底基板(未图示)上的像素电路1、光电检测结构2、阳极(未图示)、发光单元3、阴极4和薄膜封装层5，其中，像素电路1可以向阳极和阴极4施加电信号，使得发光单元3在阳极和阴极4的电场作用下发光。本实施例中，可以在现有OLED显示基板的基础上制作液滴控制检测器件，其中，发光单元3可以充当液滴控制检测器件的光源。另外，本实施例将OLED显示基板的阴极4图形化，以充当液滴控制检测器件的第一电极，具体地，可以将阴极4制作为条状电极，第一电极的宽度可以根据需要控制的液滴9的大小来确定。另外，本实施例的OLED显示基板中还集成有光电检测结构2，液滴控制检测器件可以利用光电检测结构2对光源发出的光线被液滴9反射的光进行检测，根据检测结果得到液滴信息，进而根据液滴信息控制施加在液滴9上的电场，光电检测结构2具体可以为光电二极管或光敏薄膜晶体管。
此外，本实施例在薄膜封装层5还制作有第二电极6，通过向阴极4和第二电极6施加电信号可以形成驱动液滴9移动的电场，第二电极6优选采用透明导电材料制成，第二电极6也可以制作为条状电极，如图3所示，阴极4的延伸方向与第二电极6的延伸方向垂直，第二电极6的宽度也可以根据需要控制的液滴9的大小来确定。
进一步地，为了便于液滴9的移动，在第二电极6上还制作有第一疏水层7。图1所示为液滴控制检测器件的第一部分，液滴控制检测器件还包括有第二部分，如图2所示，第二部分包括第二疏水层10和覆盖第二疏水层10的保护层11，将待实验的液滴9滴加在第一疏水层7上，之后将第一部分与第二部分对盒，即可形成如图2所示的液滴控制检测器件，可以进行液滴9的控制及检测，其中，第一疏水层7和第二疏水层10之间设置有隔垫物8，隔垫物8可以维持第一疏水层7与第二疏水层10之间的间距。
进一步地，液滴控制检测器件还包括：连接所述处理电路与所述第一电极的第一信号线；连接所述处理电路与所述第二电极6的第二信号线；连接所述处理电路与所述光电检测结构2的检测信号线。通过第一信号线和第二信号线可以分别向第一电极和第二电极6施加电信号，通过检测信号线可以使得处理电路接收光电检测结构2的检测结果，进而根据检测结果得到液滴9的位置参数、外观参数和成分参数。
在液滴控制检测器件工作时，可以在第二电极6上施加一个公共电压，将OLED显示基板的阴极4作为驱动电极，通过向阴极4施加不同的电压驱动来实现液滴9的移动，同时为了精确的控制液滴9的流向，通过光电检测结构2对液滴9进行实时的监控，如图2所示，当光电检测结构2上方不存在液滴9的时候，由于发光单元3在出射第一疏水层7时的界面折射率发生了很大的变化，所以反射到光电检测结构2的光较强，而当光电检测结构2上方存在液滴9时，由于发光单元3在出射第一疏水层7时的界面折射率变化不大，多数光线会透过，所以反射回光电检测结构2的光较弱，以此光电检测结构2可以对接收到的液滴9反射的光线进行检测，之后处理电路可以根据光电检测结构2的检测结果来判断液滴信息，包括液滴9的位置、大小、形状和成分，并根据液滴信息实时调整施加在液滴9上的电场以控制液滴9的移动，具体地，通过调整施加在阴极4上的电信号来调整电场。
本发明实施例还提供了一种液滴控制检测器件的工作方法，应用于如上所述的液滴控制检测器件，所述工作方法包括：
控制所述光源发光；
利用所述光电检测结构对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号，使得所述液滴被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动。
本实施例中，在液滴控制检测器件工作时，向第一电极和第二电极施加电信号，使得液滴被第一电极和第二电极之间的电场驱动而进行移动，同时利用光电检测结构对光源发出的光线被液滴反射的光进行检测，根据检测结果得到液滴信息，这样能够实时对液滴进行监控，同时还能够根据液滴信息来调整驱动液滴移动的电场，实现对液滴高效精确的控制。
进一步地，本实施例的液滴控制检测器件可以集成在OLED显示基板中，如图1所示，现有的OLED显示基板依次包括位于衬底基板(未图示)上的像素电路1、光电检测结构2、阳极(未图示)、发光单元3、阴极4和薄膜封装层5，其中，像素电路1可以向阳极和阴极4施加电信号，使得发光单元3在阳极和阴极4的电场作用下发光。本实施例中，可以在现有OLED显示基板的基础上制作液滴控制检测器件，其中，发光单元3可以充当液滴控制检测器件的光源。另外，本实施例将OLED显示基板的阴极4图形化，以充当液滴控制检测器件的第一电极，具体地，可以将阴极4制作为条状电极，第一电极的宽度可以根据需要控制的液滴9的大小来确定。另外，本实施例的OLED显示基板中还集成有光电检测结构2，液滴控制检测器件可以利用光电检测结构2对光源发出的光线被液滴9反射的光进行检测，根据检测结果得到液滴信息，进而根据液滴信息控制施加在液滴9上的电场，光电检测结构2具体可以为光电二极管或光敏薄膜晶体管。
此外，本实施例在薄膜封装层5还制作有第二电极6，通过向第一电极和第二电极6施加电信号可以形成驱动液滴9移动的电场，第二电极6优选采用透明导电材料制成，第二电极6也可以制作为条状电极，如图3所示，第一电极的延伸方向与第二电极6的延伸方向垂直，第二电极6的宽度也可以根据需要控制的液滴9的大小来确定。
进一步地，为了便于液滴9的移动，在第二电极6上还制作有第一疏水层7。图1所示为液滴控制检测器件的第一部分，液滴控制检测器件还包括有第二部分，如图2所示，第二部分包括第二疏水层10和覆盖第二疏水层10的保护层11，将待实验的液滴9滴加在第一疏水层7上，之后将第一部分与第二部分对盒，即可形成如图2所示的液滴控制检测器件，可以进行液滴9的控制及检测，其中，第一疏水层7和第二疏水层10之间设置有隔垫物8，隔垫物8可以维持第一疏水层7与第二疏水层10之间的间距。
进一步地，液滴控制检测器件还包括：连接所述处理电路与所述第一电极的第一信号线；连接所述处理电路与所述第二电极6的第二信号线；连接所述处理电路与所述光电检测结构2的检测信号线。通过第一信号线和第二信号线可以分别向第一电极和第二电极6施加电信号，通过检测信号线可以使得处理电路接收光电检测结构2的检测结果，进而根据检测结果得到液滴9的位置参数、外观参数和成分参数。
在液滴控制检测器件工作时，所述工作方法具体包括：
通过向OLED显示基板的阳极和阴极4施加电信号点亮所述OLED显示基板的发光单元3，发光单元3发出的光线可以照射在液滴9上；
利用集成在所述OLED显示基板中的光电二极管或光敏薄膜晶体管，对所述光源发出的光线被所述液滴9反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述OLED显示基板的图形化的阴极4和所述第二电极6上的电信号。
具体地，可以在第二电极6上施加一个公共电压，将OLED显示基板的阴极4作为驱动电极，通过向阴极4施加不同的电压驱动来实现液滴9的移动如图2所示，当光电检测结构2上方不存在液滴9的时候，由于发光单元3在出射第一疏水层7时的界面折射率发生了很大的变化，所以反射到光电检测结构2的光较强，而当光电检测结构2上方存在液滴9时，由于发光单元3在出射第一疏水层7时的界面折射率变化不大，多数光线会透过，所以反射回光电检测结构2的光较弱，以此光电检测结构2可以通过对接收到液滴9反射的光线进行检测，之后处理电路可以根据光电检测结构2的检测结果来判断液滴信息，包括液滴9的位置、大小、形状和成分，并根据液滴信息实时调整施加在液滴9上的电场以控制液滴9的移动，具体地，通过调整施加在阴极4上的电信号来调整电场。比如液滴的目的位置为A，但通过检测发现液滴的当然位置为B，即液滴的移动未满足预期目的，则需要实时调整施加在液滴9上的电场，即位置B处的电场以控制液滴9继续移动，直至液滴9移动至位置A处。
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。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种液滴控制检测器件，其特征在于，包括：
光源；
位于所述光源出光侧的第一电极；
覆盖所述第一电极的第一绝缘层；
位于所述第一绝缘层上的第二电极；
覆盖所述第二电极的第二绝缘层；
位于所述第二绝缘层上的第一疏水层，所述第一疏水层上设置有隔垫物和液滴；
位于所述第一疏水层上的第二疏水层，所述隔垫物能够支撑所述第二疏水层以使所述第一疏水层和所述第二疏水层之间间隔既定距离；
所述第一电极和所述第二电极之间能够形成驱动所述液滴移动的电场，在向所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液滴能够被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动；
光电检测结构，能够对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测；
处理电路，用于根据光电检测结构的检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号。
2.根据权利要求1所述的液滴控制检测器件，其特征在于，所述液滴信息包括液滴的位置参数、外观参数和/或成分参数。
3.根据权利要求1所述的液滴控制检测器件，其特征在于，还包括：
覆盖所述第二疏水层的保护层。
4.根据权利要求1所述的液滴控制检测器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为条状电极，且所述第一电极和所述第二电极的延伸方向相互垂直。
5.根据权利要求4所述的液滴控制检测器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的宽度与所述液滴的直径的差值均不大于预设阈值。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液滴控制检测器件，其特征在于，所述液滴控制检测器件集成在显示基板中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者为所述显示基板的显示电极。
7.根据权利要求6所述的液滴控制检测器件，其特征在于，所述显示基板为OLED显示基板，
所述光源为所述OLED显示基板的发光单元；
所述第一电极为OLED显示基板的图形化的阴极；
所述第一绝缘层为所述OLED显示基板的薄膜封装层；
所述第二电极为形成在所述薄膜封装层上的电极。
8.根据权利要求7所述的液滴控制检测器件，其特征在于，
所述光电检测结构为集成在所述OLED显示基板中的光电二极管或光敏薄膜晶体管。
9.根据权利要求1所述的液滴控制检测器件，其特征在于，还包括：
连接所述处理电路与所述第一电极的第一信号线；
连接所述处理电路与所述第二电极的第二信号线；
连接所述处理电路与所述光电检测结构的检测信号线。
10.一种液滴控制检测器件的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一项所述的液滴控制检测器件，所述工作方法包括：
控制所述光源发光；
利用所述光电检测结构对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述第一电极和所述第二电极上的电信号，使得所述液滴被所述第一电极和所述第二电极之间的电场驱动而进行移动。
11.根据权利要求10所述的液滴控制检测器件的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求8所述的液滴控制检测器件，所述工作方法具体包括：
点亮所述OLED显示基板的发光单元；
利用集成在所述OLED显示基板中的光电二极管或光敏薄膜晶体管，对所述光源发出的光线被所述液滴反射的光进行检测，进而根据检测结果得到液滴信息，并根据所述液滴信息控制施加在所述OLED显示基板的图形化的阴极和所述第二电极上的电信号。
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