CN107918206B - 微小流体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供一种段电极上的疏水层的表面的平坦性比以往高且该疏水层表面的微小流体容易滑动的微小流体装置。微小流体装置(1)的特征在于，具备：阵列基板(10)，具有多个电极(14)；以及对置基板(40)，具有至少一个电极(42)，在与阵列基板(10)之间形成有使具有导电性的液滴(51)横跨多个电极(14)移动的内部空间(50)，多个电极(14)设置在第一平坦化树脂层(13)上，并且是具有遮光性的金属电极。

Description

微小流体装置
技术领域
本发明涉及使微小流体驱动的电介质电润湿(EWOD)微小流体装置。
背景技术
微流体工程是例如关于称为子微升的小规模的容积的微小流体(例如，液滴)的操作的、快速发展的领域。
一般来说，微小流体的操作适合于微小流体的位置、尺寸以及组成的感测。对微小流体进行操作而使其移动的微小流体装置能够应用于分子扩散系数、流体粘度、pH、化学键系数、酶反应速度等的各种各样的测定。作为微小流体装置的其它应用例，可举出经由毛细管电泳法、等电聚焦电泳法、免疫测定法、酶测定法、流式细胞法、质量分析法进行分析的蛋白质的试样注入、PCR放大、DNA分析、细胞操作、细胞分离、细胞图案形成、以及化学梯度形成等。这些应用例中的大部分对临床诊断法是有效的。
因此，近年来，正在推进通过电场的施加而对液滴进行操作(驱动)的微小流体装置(微流体器件)的开发。
一般来说，EWOD微小流体装置用覆盖设置在电极上的电介质层的疏水层夹着具有导电性的液滴(微小流体)。微小流体装置通过对上述液滴施加电场而使其与上述液滴正下方的电介质层下的电极之间产生电位差，从而产生电润湿现象而使液滴移动。
所谓电润湿，是如下的现象，即，通过对置于设置在电极上的、表面实施了疏水处理的电介质层上的液滴施加电场，从而电介质层的表面能变化与在电极与液滴之间形成的电容器的静电能对应的量，由此固液界面能变化，液滴对介电膜表面的接触角变化。
例如，在专利文献1以及专利文献2中，作为微小流体装置，公开了对段电极配置为矩阵状的有源矩阵阵列上的液滴进行操作(EWOD；Electrowetting-On-Dielectric(电介质电润湿))的有源矩阵型的电介质电润湿(Active Matrix Electrowetting-On-Dielectric；AM-EWOD)装置。以下，使用用语“段电极”来指代彼此隔开间隙分开并排列成阵列(矩阵)的多个电极。在典型的AM-EWOD装置结构中，为了实施电润湿，电极分别独立地通过由TFT(薄膜晶体管)提供并控制的电压信号所驱动。
在AM-EWOD装置中，通过作为有源元件而使用例如TFT(薄膜晶体管)，从而实施电润湿。
AM-EWOD装置具备配置为矩阵状的多个电极(段电极)。在这些电极分别电连接有TFT。各TFT分别利用于与各TFT电连接的各电极的控制。
在上述电极中，例如，如专利文献2所示，一般使用透明的金属氧化物，例如ITO(铟锡氧化物)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5345714号公报(2013年8月23日登记)
专利文献2：日本专利第5960117号公报(2016年7月1日登记)
然而，由ITO构成的电极通常具有凹凸，其平坦度变动的程度依赖于电极如何制造。
图7是将具有由ITO构成的段电极的AM-EWOD装置300的主要部分的概略结构的一个例子与其问题一并示意性地示出的剖视图。
以下，以图7所示的AM-EWOD装置300为例，对作为段电极而使用了由ITO构成的电极314时的微小流体装置的问题点进行说明。
在AM-EWOD装置300中，通过对各电极314施加电润湿驱动电压，从而对设置在各电极314上的作为离子阻挡层的电介质层316上的疏水层318的疏水性进行控制。
液滴51朝向亲水性更大的区域(换言之，疏水性更小的区域)运动。因此，通过对相邻的电极314(在图7中，用314a、314b示出)施加彼此不同的电润湿驱动电压，从而能够使液滴51横跨多个电极314而沿着疏水层318的表面移动。
液滴51以在疏水层318上滑动的方式移动。然而，根据本申请发明人的研究可以理解，如图7所示，当在电极314的表面存在许多凹凸时，会在电极314的上层的电介质层316的表面也形成许多的凹凸，进而，在电介质层316的上层的疏水层318的最表面也会形成许多的凹凸。
像这样，疏水层318的表面的平坦性追随成为其基底的电介质层316的表面的平坦性，电介质层316的表面的平坦性追随成为其基底的电极314的表面的平坦性。
当在疏水层318的表面形成有许多的凹凸时，在疏水层318与液滴51的界面容易产生流体摩擦。其结果是，如图7中×符号所示的那样，液滴51的移动有可能在中途停止，从而液滴51不能像想要的那样移动。
此外，成为疏水层318的基底的电介质层316的凹凸也会在液滴51移动时成为阻力(流体摩擦)，阻碍液滴51的移动。
其结果是，如图7中双点划线所示，即使液滴51移动，液滴51的一部分也会残留在流路上，有可能产生液滴51分离为多个(在图7所示的例子中为两个液滴51a、51b)的问题。
像这样，由电极314的表面的凹凸造成的疏水层318的表面的凹凸对电润湿性能造成大的影响。为了实现微小流体装置所需的高疏水性，需要平坦且致密的疏水层318。
此外，电极314上的疏水层318上的液滴51的滑动容易度(移动容易度)会根据施加在电极314的电压的大小而改变。施加在电极314的电压越高，液滴51越容易滑动。然而，如果考虑与各电极314电连接的TFT20的耐压、电介质层316的耐压，则施加在电极314的电压优选尽可能低。
使用了电润湿的电润湿显示器作为像素电极而像AM-EWOD装置那样具备与TFT电连接的配置为矩阵状的多个段电极。然而，在使用了电润湿的电润湿显示器中使用的液滴比在微小流体装置中使用的液滴小，在电润湿显示器中，内部空间被划分为多个单元。各单元通过防止液滴泄漏到邻接的像素的、形成为格子状的像素隔离壁进行分离，各段电极分别设置在各单元内。
因此，关于施加在各段电极的电压，例如，在电润湿显示器中为16V左右，相对于此，在微小流体装置中为20V左右，需要施加比电润湿显示器高的电压。因此，在使液滴横跨段电极进行移动的微小流体装置中，需要比电润湿显示器进一步提高耐压性。
因此，为了降低施加在微小流体装置中的电极314的电压，提高电极314上的疏水层318上的液滴51的滑动容易度是非常重要的。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种段电极上的疏水层的表面的平坦性比以往高且容易使微小流体移动的微小流体装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本发明的一个方式涉及的微小流体装置具备：(I)第一基板，具有：多个第一电极；多个驱动元件，与上述多个第一电极分别电连接，并对上述多个第一电极分别进行驱动；第一平坦化树脂层，覆盖上述多个驱动元件；电介质层，覆盖上述多个第一电极；以及第一疏水层，覆盖上述电介质层；以及(II)第二基板，与上述第一基板对置配置，具有与上述多个第一电极对置配置的至少一个第二电极和覆盖上述至少一个第二电极的第二疏水层，并在与上述第一基板之间形成有使具有导电性的微小流体横跨上述多个第一电极进行移动的内部空间，上述多个第一电极设置在上述第一平坦化树脂层上，并且是具有遮光性的金属电极。
发明效果
本申请发明人进行了潜心研究，结果发现，关于微小流体的移动被阻碍或者为了使微小流体移动而施加在段电极的电压提高的主要原因，说到底在于段电极的表面的凹凸。而且，本申请发明人发现，在与电润湿显示器完全不同的、使微小流体横跨多个电极(即，段电极)进行移动的微小流体装置中，在使微小流体平滑地移动的方面，使微小流体滑动的疏水层的表面的平坦性很重要，特别是，提高段电极上的疏水层的平坦性很重要。而且，本申请发明人发现，为了提高段电极上的疏水层的平坦性，提高段电极表面的平坦性很重要，通过将作为段电极的上述多个第一电极设置在上述第一平坦化树脂层上，并且设为具有遮光性的金属电极，从而能够比以往提高上述多个第一电极的表面的平坦性，从而最终完成了本发明。
根据上述方式，能够提供一种段电极上的疏水层的表面的平坦性比以往高且容易使微小流体移动的微小流体装置。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1涉及的微小流体装置的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
图2是示出本发明的实施方式1涉及的微小流体装置中的薄膜电子电路的概略结构的一个例子的俯视图。
图3是示出TFT的漏极电流的绝对值、栅极电压、以及外部光的照度的关系的曲线图。
图4是示意性地示出本发明的实施方式2涉及的微小流体装置的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
图5是示意性地示出本发明的实施方式3涉及的微小流体装置的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
图6是示意性地示出本发明的实施方式4涉及的微小流体装置的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
图7是将具有由ITO构成的段电极的微小流体装置的主要部分的概略结构的一个例子与其问题点一并示意性地示出的剖视图。
附图标记说明
1：微小流体装置
2：单元
10：阵列基板
11、41：绝缘基板
12：薄膜电子电路层
13：第一平坦化树脂层
14、14a、14b、42：电极
15：电介质层
16：第二平坦化树脂层
17：离子阻挡层
18、43：疏水层
19：接触孔
20：TFT(驱动元件)
21：栅极电极
22：栅极绝缘膜
23：半导体层
24：源极电极
25：漏极电极
31：电极阵列
32：阵列元件
33：阵列元件电路
34：行驱动电路
35：列驱动电路
36：串行接口
37：电压供给接口
38：连接导线
40：对置基板
41：绝缘基板
50：内部空间
51：液滴(微小流体)
52：非离子性液体
53：磁性粒子
61：磁铁
61S：S极
61N：N极
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
基于图1～图3对本发明的一个实施方式进行说明如下。
在本实施方式中，作为本实施方式涉及的微小流体装置，举例对段电极配置为矩阵状的有源矩阵型的电介质电润湿(AM-EWOD)装置进行说明。以下，为了便于说明，对于与在背景技术中已说明的构成要素具有相同的功能的构成要素，标注相同的附图标记而进行说明。
<微小流体装置1的概略结构>
图1是示意性地示出本实施方式涉及的微小流体装置1的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。图2是示意性地示出本实施方式涉及的微小流体装置1中的薄膜电子电路层12的概略结构的一个例子的俯视图。
如图1以及图2所示，本实施方式涉及的微小流体装置1具备由彼此对置配置的阵列基板10(第一基板)以及对置基板40(第二基板)构成的一对基板。
阵列基板10和对置基板40通过沿着彼此的对置面的周缘部(在图2所示的例子中，例如，对置基板40的周缘部)设置的未图示的密封件具有一定的间隙(单元缝隙)地彼此粘合。另外，阵列基板10和对置基板40也可以经由形成在彼此的对置面的周缘部的壁体彼此粘合。
由此，微小流体装置1作为微小流体装置主体而具备由彼此粘合的阵列基板10和对置基板40构成的一个大的单元2。
由阵列基板10与对置基板40之间的间隙形成在单元2的内部的内部空间50用作使液滴51(微小流体)移动的微小的流路(微流路)。
在单元2设置有用于将液滴51等流体至少注入到单元2的内部的未图示的开口部。
例如，在图2所示的例子中，作为一个例子，阵列基板10形成得比对置基板40大。由此，阵列基板10具有在俯视下以与对置基板40对置配置的状态比对置基板40更向外部突出的扩张部3。
在由壁体或密封件等构成的、单元2的侧壁的一部分，形成有面向上述扩张部3并供液滴51等流体通过的未图示的开口部。该开口部能够用于将液滴51等的流体注入到单元2的内部，或者从单元2的内部取出到外部。
但是，本实施方式并不限定于此，例如，也可以在对置基板40形成上述开口部，阵列基板10和对置基板40例如也可以具有相同的大小。
如图2所示，本实施方式涉及的微小流体装置1具备具有多个阵列元件32的电极阵列31。阵列元件32构成为对电极阵列31上的一个或多个液滴51进行操作。
如前所述，本实施方式涉及的微小流体装置1为AM-EWOD装置。如图2所示，电极阵列31具有配置为矩阵状的M×N的阵列元件32。在此，M以及N可以是任意的数值。另外，在典型的例子中，M以及N为2以上。
各阵列元件32包含图1所示的设置在阵列基板10的电极14(例如，电极14a、14b，第一电极)和设置在对置基板40的电极42(第二电极)。电极14是段电极，分别独立地进行驱动控制。各阵列元件32为了控制对应的电极14的电位而包含阵列元件电路33。
在上述单元2内的电极14与电极42之间，能够配置一个或多个液滴51，阵列元件电路33构成为，对上述多个阵列元件32中的电极14以及电极42提供驱动信号，在上述多个阵列元件32之间对上述一个或多个液滴51进行操作。
(阵列基板10)
图1所示的阵列基板10是作为驱动元件而具有配置为矩阵状的多个TFT20的有源矩阵型的TFT基板。
阵列基板10用作在有源矩阵排列内实施液滴驱动(EWOD)的AM-EWOD基板。
利用了使用TFT20的电子电路的AM-EWOD基板具有能够将驱动电路集成在AM-EWOD基板上的优点。此外，像这样使用了TFT20的电子电路适合于AM-EWOD用途。
如图1所示，阵列基板10具有如下结构，即，在作为支承基板的绝缘基板11上，从绝缘基板11侧起依次层叠有具备多个TFT20的薄膜电子电路层12、第一平坦化树脂层13、作为EW驱动元件电极的多个电极14、由第二平坦化树脂层16以及离子阻挡层17构成的电介质层15、疏水层18。
另外，在图1中，作为一个例子，举例示出了仅在绝缘基板11中的电极14的形成面(能动面)上形成有疏水层18的情况。然而，阵列基板10并不限定于上述结构，也可以是，阵列基板10的整个表面被疏水层18所覆盖。
如图1以及图2所示，薄膜电子电路层12是包含TFT20的电路层，构成为对各电极14进行驱动。
在绝缘基板11上，作为布线，交叉地配置有与TFT20分别连接的未图示的多个栅极布线和多个源极布线，使得彼此正交。TFT20例如和这些栅极布线与源极布线的交叉部分别对应地设置。
TFT20例如具有如下构造，即，如图1所示，在绝缘基板11上依次层叠有栅极电极21、栅极绝缘膜22、半导体层23(n+层、i层)、与半导体层23中的n+层相接地设置的源极电极24以及漏极电极25。
薄膜电子电路层12包含上述TFT20和构成该TFT20的一部分的栅极绝缘膜22。
但是，本实施方式涉及的微小流体装置1并不限定于上述结构。在图1中，作为一个例子，举例图示了TFT20为下栅极型(反交错型)的TFT的情况。然而，上述TFT20也可以是上栅极型(交错型)的TFT。
即，TFT20也可以具有在绝缘基板11上依次层叠有半导体层23、栅极绝缘膜22、栅极电极21、覆盖栅极电极21的层间绝缘膜、经由层间绝缘膜与半导体层23分别连接的源极电极24以及漏极电极25。因此，薄膜电子电路层12也可以还包含上述层间绝缘膜。
此外，如图2所示，薄膜电子电路层12还包含集成的行驱动电路34以及列驱动电路35。行驱动电路34以及列驱动电路35对阵列元件电路33供给控制信号。行驱动电路34以及列驱动电路35能够作为薄膜电子部件进行安装，并且能够用于对阵列元件电路33的一部分或全部提供控制信号。
此外，薄膜电子电路层12也可以具备对串行输入的数据流进行处理并写入电极阵列31所需的电压的串行接口36。此外，薄膜电子电路层12也可以具备对供给到各电极14的电压、对置基板40中的电极42的驱动电压、以及其它必要的电压进行供给的电压供给接口37。通过薄膜电子电路层12具备这些串行接口36、电压供给接口37，从而即使在电极阵列31的尺寸大的情况下，也能够使阵列基板10与未图示的外部驱动电子电路之间的连接导线38的数目以及电源等的数目比较少。
此外，阵列元件电路33也可以追加包含传感器功能。例如，阵列元件电路33也可以具备用于检测在电极阵列31中的各个阵列元件32的位置处存在液滴51的情况并且检测该液滴51的尺寸的机构。
因此，薄膜电子电路层12也可以具备用于从各阵列元件32读出传感器数据并将该数据合并到一个以上的串行输出信号的未图示的列检测电路。该串行输出信号可以经由串行接口36来提供，并通过一个以上的连接导线38从微小流体装置1输出。
阵列元件电路33构成为能够对液滴51施加给定的液滴驱动电压，也可以具备未图示的存储器元件、反转电路等。在上述存储器元件中，例如也可以包含从列驱动电路35延伸的列写入线(也可以与相同的列内的阵列元件共用)、从行驱动电路34延伸的行选择线(也可以与相同的行内的阵列元件共用)、电容性存储装置、DC(直流电流)供给电压、开关晶体管等。
如图1所示，在薄膜电子电路层12上形成有对包含TFT20的薄膜电子电路层12的表面的凹凸进行平坦化的第一平坦化树脂层13，使得覆盖TFT20。在第一平坦化树脂层13形成有多个用于连接各电极14和TFT20的漏极电极25的接触孔19。
在第一平坦化树脂层13上呈矩阵状形成有多个电极14。电极14是AM(有源矩阵)电极(阵列元件电极)，构成图2所示的电极阵列31的一部分。如图1所示，各电极14经由各接触孔19与各TFT20的漏极电极25电连接。
另外，经由TFT20与薄膜电子电路层12连接的多个电极14能够解释为构成薄膜电子电路层12的层的一部分。这种结构称为电润湿驱动元件。即，薄膜电子电路层12能够解释为包含TFT20、第一平坦化树脂层13、以及多个电极14。
另外，电润湿驱动元件可以是与特定的阵列元件32建立关联的电极14，也可以是与上述电极14直接连接的电子电路的节点。此外，有时也指代与特定的阵列元件32建立关联的电极14以及与该电极14直接连接的电气电路的节点这两者而称为电润湿驱动元件。
在第一平坦化树脂层13上设置有电介质层15，使得覆盖上述多个电极14。本实施方式涉及的电介质层15包含第二平坦化树脂层16和由无机膜构成的离子阻挡层17。这些第二平坦化树脂层16以及离子阻挡层17将各电极14从阵列基板10中的设置在与对置基板40的对置面的疏水层18分离。
如图1所示，优选用第二平坦化树脂层16对接触孔19进行填埋。
在本实施方式中，第二平坦化树脂层16仅设置在接触孔19内，并未设置在电极14上。第二平坦化树脂层16例如形成为其表面与接触孔19内以外的电极14的表面成为齐平。
形成在接触孔19内的第二平坦化树脂层16的上表面被离子阻挡层17覆盖。此外，在接触孔19以外的电极14上作为电介质层15仅设置有离子阻挡层17。
在本实施方式中，如上所述，用第一平坦化树脂层13对面向使液滴51移动的内部空间50的、包含TFT20的薄膜电子电路层12的表面的凹凸进行平坦化，并且用第二平坦化树脂层16对面向上述内部空间的、由接触孔19造成的台阶(凹陷、凹部)以及相邻的电极14间的台阶(凹陷、凹部)进行平坦化。由此，使上述内部空间50中的由TFT20以及电极14的配设造成的阵列基板10的表面的凹凸平坦化。
另外，虽然在本实施方式中举例图示了在接触孔19内以及相邻的电极14间形成有第二平坦化树脂层16的情况，但是在液滴51相对于电极14足够大的情况下，未必一定要在接触孔19内以及相邻的电极14间形成有第二平坦化树脂层16。
但是，电极14由于形成在第一平坦化树脂层13上，从而接触孔19具有例如2μm左右的高低差。因此，在接触孔19内以及相邻的电极14间之中，通过用上述第二平坦化树脂层16至少对接触孔19内进行填埋，从而能够形成平坦且致密的疏水层18。
另外，电极14的厚度例如为50nm～100nm，如果与接触孔19的高度相比，则由电极14造成的台阶非常小。因此，电极14间的台阶不会成为关键的问题，但是由于液滴51往返于相邻的电极14间的台阶，从而即使是一点点的台阶，也会在重复液滴51的操作的期间在电极14的角部引起疏水层18的剥落等，从而有可能会对电润湿性能造成影响。因此，不仅用第二平坦化树脂层16对接触孔19内进行填埋，而且用第二平坦化树脂层16对相邻的电极14间进行填埋，从而能够消除电极14间的台阶，因此能够防止产生那样的问题，能够使可靠性进一步提高。
离子阻挡层17是防止液滴51中的离子的透过的层。离子阻挡层17形成在第一平坦化树脂层13、电极14、以及第二平坦化树脂层16上，使得覆盖这些第一平坦化树脂层13、电极14、以及第二平坦化树脂层16。
疏水层18以均匀的厚度形成在具有平坦的表面的离子阻挡层17上，使得覆盖阵列基板10中的与对置基板40的整个对置面。
(对置基板40)
如图1所示，对置基板40具有如下结构，即，在作为支承基板的绝缘基板41中的与阵列基板10的对置面，作为对置电极(共用电极)而设置有电极42。
电极42例如形成为整面状，典型地，电极42被全部的阵列元件32所共有。然而，也可以是，各阵列元件32或多个阵列元件32的组分别具有固有的电极42。
电极42被疏水层43所覆盖。疏水层43呈整面状形成在对置基板40中的与阵列基板10的整个对置面。
(内部空间50)
在阵列基板10与对置基板40的间隙形成有被阵列基板10、对置基板40、以及未图示的密封件包围的内部空间50。
在内部空间50内，束缚有具有导电性的液滴51。液滴51例如由离子性液体构成，内部空间50内的未被液滴51占有的空间也可以被不与液滴51混合的非导电性的非离子性液体52所充满。
关于液滴51，能够使用任何极性液体，例如能够使用水、电解液(电解质的水溶液)、醇类、各种离子性液体等液体。作为液滴51，只要是能够通过电润湿进行操作的液体，就没有特别限定，例如可以是水、全血样本、细菌性细胞悬浊液、蛋白质或抗体溶液、牛血清白蛋白(BSA)溶液、血浆缓冲液(PBS)等各种缓冲液、酶的溶液、包含细胞的食盐水、DNA或RNA片段、含有在包含一般的生物化学中的免疫学的鉴定的定量中使用的试剂的溶液等。
作为非离子性液体52，应该是非极性的、且不与液滴51混合的液体。作为非离子性液体52，一般使用表面张力比液滴51小的液体。作为非离子性液体52的一个例子，例如，可举出癸烷、十二烷、十六烷、十一烷等烃类溶剂(低分子烃类溶剂)、硅油等油类、碳氟化合物类溶剂等。作为硅油，可举出二甲基聚硅氧烷等。另外，非离子性液体52可以只使用一种，也可以适当地混合多种而进行使用。
此外，关于非离子性液体52，例如可选择比重比液滴51的比重小的液体。在液滴51为电解质水溶液的情况下，液滴51的比重大致与水的比重相同(≈1.0)，关于非离子性液体52，例如可使用硅油等比重不足1.0的液体。
此外，液滴51以及非离子性液体52优选粘度低。液滴51可以用水等进行稀释调整，使得成为给定的粘度。
<液滴51的驱动>
在疏水层18的表面与液滴51和气体(或非离子性液体52)接触时，液滴51构成用在这3相所接触的边界线处液滴51的液面与疏水层18的表面所成的角度表示的接触角θ而配置。
液滴51与疏水层18的接触角θ通过对液滴51施加电场而变化。这是因为，通过对液滴51施加电场，从而电介质层15的表面能变化与在电极14与液滴51之间形成的电容器的静电能相应的量，由此疏水层18与液滴51之间的表面张力(界面能)变化。
另外，接触角θ是疏水层18的表面的疏水性的尺度，能够定义为，在θ＜90度的情况下，表面为亲水性，在θ＞90度的情况下，表面为疏水性。而且，可按照接触角θ与90度之差来定义疏水性或亲水性的程度。
在微小流体装置1的驱动时，通过对不同的电极14(例如，电极14a、14b)分别施加不同的电压(电润湿驱动电压)，从而可利用通过电压施加来产生的电学上的力有效地控制疏水层18、43的疏水性(疏水性)。因此，例如，通过将不同的电极(电极14a、14b)配置为施加不同的电润湿驱动电压，从而在上述内部空间50中能够使液滴51沿着疏水层18的表面移动。液滴51朝向亲水性更大的区域(换言之，疏水性更小的区域)移动。
具体地，对电极42始终施加Hi(高)电平的电压。因此，电极42上的疏水层43始终示出疏水性，通过将施加在相邻的电极14a、14b的电压在Hi(高)电平和Lo(低)电平之间进行切换，从而切换疏水性和亲水性而使电极14上的润湿性具有梯度。
例如，在使图1所示的液滴51如图1中箭头所示地在内部空间50内移动的情况下，通过将电极14a的电压设为Hi(高)电压并将与该电极14a相邻的电极14b的电压设为Lo(低)电压，从而电极14a上的疏水层18成为疏水性，并且电极14b上成为亲水性，因此电极14a上的液滴51移动到电极14b上。
这样，对想使液滴51移动的电极14施加Lo电压，并对不想使液滴51移动的电极14施加Hi电压，从而能够控制液滴51的移动。
<微小流体装置1的制造方法>
接着，对微小流体装置1的制造方法进行说明。首先，对微小流体装置1的各层的材料以及形成方法进行说明。
对于成为支承基板的绝缘基板11、41中的至少绝缘基板41，使用透明的绝缘性基板。作为绝缘基板11、41，例如可使用玻璃基板，但是不限定于此，也可以使用塑料基板或陶瓷基板等。
作为栅极绝缘膜22的材料，例如可举出氮化硅(SiNx)、旋转涂敷玻璃(SOG)、SiO2等。栅极绝缘膜22能够通过各种CVD(化学气相生长)法、旋涂法等公知的方法进行成膜。
作为TFT20，能够使用公知的TFT。如前所述，在图3中，举例图示了下栅极型(反交错型)的TFT20，但是TFT20的构造没有特别限定。另外，构成TFT20的各层的材料以及TFT20的形成方法是公知的，在此，省略其说明。此外，包含栅极绝缘膜22在内，构成TFT20的各层的厚度能够与以往同样地进行设定。
电极14是具有遮光性的金属电极，关于电极14，例如可使用铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钼(Mo)、银(Ag)等金属及其合金。
金属的表面典型地比ITO的表面平滑，通过将电极14做成为金属电极，从而能够形成具有比ITO电极平滑的表面的段电极。
此外，在上述材料之中，Mo在湿式蚀刻中的蚀刻速度尤其快，因此电极14的边缘的锥度变得平缓。因此，对电极14的边缘进行被覆的电介质层15的被覆性提高。特别是，在用离子阻挡层17直接覆盖电极14的边缘的情况下，覆盖电极14的离子阻挡层17的被覆性提高。
电极42是透光性电极，对于电极42，例如可使用ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)等透明电极材料。另外，电极42也可以是代替透明电极材料而使用了上述金属的薄膜的半透明电极。通过对电极42使用由金属材料构成的半透明电极，从而能够将电极42以及覆盖该电极42的疏水层43的表面平坦化，在液滴51与疏水层43接触的情况下，能够进一步提高液滴51的滑动容易度。
此外，对于栅极布线以及源极布线，也能够使用上述金属及其合金。另外，电极14、栅极布线、以及源极布线可以由相同的材料形成，也可以分别由不同的材料形成。
这些电极14、42、栅极布线、以及源极布线分别能够通过如下方式来形成，即，在对由上述材料构成的导电膜进行成膜之后，进行图案化。
关于上述导电膜的成膜，能够使用溅射法等公知的方法。此外，关于上述导电膜的图案化，能够使用光刻法等公知的图案化方法。
电极42、栅极布线、以及源极布线的厚度没有特别限定，能够与以往同样地进行设定。
关于电极14的厚度，只要根据上述导电膜的材料适当地设定为可得到遮光性即可，并没有特别限定，但是从遮光的目的出发，优选具有50nm以上的厚度。但是，当电极14的厚度增大时，难以进行电介质层15以及疏水层18的表面的平坦化。因此，电极14的厚度优选设定为例如50nm～200nm左右。
作为第一平坦化树脂层13以及第二平坦化树脂层16的材料，例如可举出聚酰亚胺、丙烯酸树脂、抗蚀剂材料等树脂。作为上述抗蚀剂材料，例如，能够使用感光性丙烯酸酯材料等感光性树脂材料。
第一平坦化树脂层13以及第二平坦化树脂层16例如具有几μm的厚度。作为这些第一平坦化树脂层13以及第二平坦化树脂层16的成膜方法，例如，可举出旋涂法或狭缝式涂敷法等。
在对第一平坦化树脂层13进行成膜后，通过光刻法等对第一平坦化树脂层13进行图案化，从而能够形成接触孔19。
此外，在对第二平坦化树脂层16进行成膜后，通过利用光刻法等对第二平坦化树脂层16进行图案化，从而能够将第二平坦化树脂层16形成为岛状。在本实施方式中，第二平坦化树脂层16形成为只对接触孔19内进行填埋。因此，优选严格地控制光刻条件。
作为离子阻挡层17的材料，例如可举出氧化硅、氮化硅、氧化钽等无机材料。
离子阻挡层17例如能够通过CVD法、真空蒸镀法等公知的方法来形成。
疏水层18没有绝缘性，离子阻挡层的绝缘性变得很重要。当离子阻挡层17的厚度变薄时，得不到充分的绝缘性，会经由液滴51而与电极42之间产生漏电(漏电流)。另一方面，当离子阻挡层17的厚度变厚时，难以产生电润湿现象。离子阻挡层17例如形成为几百nm(例如，250nm)的厚度。
此外，电润湿现象的产生容易度还会受电介质层15的介电常数，特别是离子阻挡层17的介电常数的影响。在作为离子阻挡层17的材料而例如像上述那样使用了氮化硅的情况下，离子阻挡层17的介电常数为6～6.5(F/m)左右。
作为疏水层18的材料，例如，可举出全氟无定形树脂等氟类的疏水处理剂等。作为这样的疏水处理剂，例如，可举出AGC旭硝子株式会社制造的“CYTOP(注册商标)-CTL107MK”、“CYTOP(注册商标)-CTL809A”等。
疏水层18例如能够通过浸涂法、旋涂法、狭缝式涂敷法等公知的方法来形成。
电润湿现象的产生容易度还受疏水层18的厚度的影响。当使疏水层18的厚度增厚时，难以产生电润湿现象。疏水层18例如形成为几十nm(例如，50nm)的厚度。
接着，对上述微小流体装置1的制造工序进行说明。
首先，例如，在对由大张玻璃基板构成的绝缘基板11进行洗涤之后，通过常用的方法在绝缘基板11上依次形成例如栅极电极21和栅极布线、栅极绝缘膜22、半导体层23(n+层、i层)、源极电极24和漏极电极25、以及源极布线(驱动元件形成工序)。由此，在绝缘基板11上形成栅极绝缘膜22、TFT20、栅极布线、以及源极布线。
通过像这样在绝缘基板11上形成TFT20，从而在包含上述TFT20的薄膜电子电路层12的表面存在具有1600nm以下的高低差的凹凸。
接下来，通过常用的方法形成第一平坦化树脂层13，使得覆盖上述TFT20。由此，对包含上述TFT20的薄膜电子电路层12的表面的凹凸进行平坦化(第一平坦化树脂层形成工序)。
接着，在上述第一平坦化树脂层13中的漏极电极25上的区域设置抗蚀剂掩模并进行蚀刻，从而在上述第一平坦化树脂层13形成接触孔19(接触孔形成工序)。另外，蚀刻通过干式蚀刻法、湿式蚀刻法来进行。
作为一个例子，例如，在第一平坦化树脂层13与漏极电极25的边界面中形成开口径(直径)为5μm、高度为2μm的接触孔19。
接下来，使用溅射法在上述第一平坦化树脂层13上进行成为电极14的、由具有遮光性的膜厚的金属构成的导电膜的成膜。此后，在上述导电膜的给定的区域设置抗蚀剂掩模，并进行蚀刻，从而形成进行了图案化的多个电极14(第一电极形成工序)。
由此，在形成电极14之后，经由接触孔19对电极14和TFT20的漏极电极25进行电连接。
接下来，在第一平坦化树脂层13上形成第二平坦化树脂层16，使得填埋接触孔19以及电极14间的台阶(第二平坦化合物树脂层形成工序、电介质层形成工序)。
第二平坦化树脂层16能够通过与第一平坦化树脂层13的形成方法同样的方法来形成。在本实施方式中，在对成为第二平坦化树脂层16的树脂层进行成膜之后，使用与使用于第一平坦化树脂层13的形成的光掩模不同的光掩模，以与第一平坦化树脂层形成工序相同的工艺条件进行曝光、显影、消色、预烘烤、后续烘烤，从而形成第二平坦化树脂层16，使得接触孔19内以及电极14间的第二平坦化树脂层16的表面与接触孔19以外的电极14的表面成为齐平。
接着，通过常用的方法在上述绝缘基板11形成离子阻挡层17，使得覆盖上述第二平坦化树脂层16、电极14、以及第一平坦化树脂层13(离子阻挡层形成工序、电介质层形成工序)。
在本实施方式中，例如，在通过CVD法对由氮化硅(SiNx)构成的具有250nm的厚度的离子阻挡层17进行成膜之后，根据需要，通过光刻进行了图案化，使得连接导线38等与外部的连接部等露出。
此后，进行疏水层形成工序(疏水处理工序)，在形成了上述离子阻挡层17的绝缘基板11形成疏水层18。
此后，根据需要，将上述绝缘基板11切割为所需的大小，并对表面进行洗涤。另外，也可以在上述绝缘基板11形成疏水层18之前，根据需要将上述绝缘基板11切割为所需的大小。
由此，完成在表面作为疏水面(憎水面)而形成了疏水层18的阵列基板10。
此后，用未图示的密封件使上述阵列基板10和与以往同样地制作的对置基板40进行粘合，使得彼此的电极14、电极42对置。此时，根据需要，在阵列基板10与对置基板40之间封入非离子性液体52，并且形成液体注入用的未图示的开口部。由此，制造微小流体装置1。
另外，对置基板40例如能够通过如下方式来制作，即，在作为电极42而设置了例如整面状的ITO膜的绝缘基板41，例如与阵列基板10同样地形成疏水层43。此外，也可以代替在阵列基板10与对置基板40之间形成液体注入用的未图示的开口部，在对置基板40形成液体注入用的未图示的开口部。
<效果>
如上所述，微小流体装置1用疏水层18、43夹着具有导电性的液滴51，使液滴51与该液滴51的正下方的电介质层15下的电极14之间产生电位差，从而产生电润湿现象，使液滴51在疏水层18上移动。
此时，通过对相邻的电极14a、14b施加不同的电压，从而液滴51横跨多个电极14在疏水层18上移动。
因此，关于微小流体装置1，优选电极14上的疏水层18平坦且流体摩擦小。
特别是，在像上述那样使液滴横跨多个电极14而进行移动的微小流体装置1中，需要施加比电润湿显示器高的电压。对电极14施加的电压越高，液滴51越容易滑动。然而，如果考虑与各电极14电连接的TFT20的耐压、电介质层15的耐压，特别是离子阻挡层17的耐性，则对电极14施加的电压优选尽可能低。如果液滴51的滑动差，则为了使液滴51平滑地移动，不得不施加更高的电压。
因此，对于降低对微小流体装置1中的电极14施加的电压，提高电极14上的疏水层18上的液滴51的滑动容易度是非常重要的。
特别是，当在电极14的表面存在许多凹凸时，在电极14的上层的电介质层15的表面也会形成许多的凹凸，进而，在电介质层15的上层的成为液滴输送面的疏水层18的最表面也会形成许多的凹凸。像这样，当在液滴输送面存在凹凸时，在液滴输送面与液滴51的界面容易产生流体摩擦，液滴51的移动有可能在中途停止，或者有可能不能使液滴51像想要的那样进行移动。
此外，成为疏水层18的基底的电介质层15的凹凸也会成为液滴51移动时的阻力(流体摩擦)，从而阻碍液滴51的移动。
如上所述，本申请发明人进行了精心研究，结果本申请发明人发现，关于液滴51的移动受到阻碍或者为了使液滴51移动而对电极14施加的电压增高的主要原因，如上所述，说到底在于电极14的表面的凹凸。而且，本申请发明人发现，在与电润湿显示器完全不同的、使液滴横跨多个电极14进行移动的微小流体装置1中，在使液滴51平滑地移动方面，使液滴51滑动的疏水层18的表面的平坦性很重要，特别是，提高电极14上的疏水层18的平坦性很重要。而且，本申请发明人发现，为了提高电极14上的疏水层18的平坦性，提高电极14的表面的平坦性很重要。
如上所述，金属的表面比ITO的表面平滑。而且，疏水层18的表面的平坦性追随成为其基底的电介质层15的表面的平坦性，电介质层15的表面的平坦性追随成为其基底的电极14的表面的平坦性。
因此，通过利用第一平坦化树脂层13对由多个TFT20造成的薄膜电子电路层12的表面的凹凸进行平坦化，并且在该第一平坦化树脂层13上作为电极14而形成具有遮光性的金属电极，从而能够使电极14的表面的平坦性比以往提高。其结果是，能够使电极14上的疏水层18的表面的平坦性比以往提高，因此能够降低液滴51的流体摩擦。
此外，当在电介质层15、疏水层18的表面存在凹凸时，液滴51的移动会被液滴51的流体摩擦所阻碍，其结果是，如图7中双点划线所示，即使液滴51移动，液滴51的一部分也会残留在流路上，有可能产生液滴51分离为多个(在图7所示的例子中，是两个液滴51a、51b)的问题。
然而，根据本实施方式，能够降低液滴51移动时的阻力(流体摩擦)，因此如图1所示，能够在液滴51不分离的情况下使液滴51移动。
因此，根据本实施方式，能够提供电极14上的疏水层18的表面平坦且在内部空间50中容易使液滴51移动的微小流体装置1。
此外，在本实施方式中，用第二平坦化树脂层16对接触孔19内以及相邻的电极14间进行填埋，并且未像电润湿显示器那样在内部空间50内设置像素隔离壁等突起部(突部)。因此，成为液滴输送面的疏水层18的表面是没有突部的平坦面，根据本实施方式，能够提供疏水层18的表面平坦且在内部空间50中容易使液滴51移动的微小流体装置1。
此外，当在电极14存在凹凸时，电介质层15的被覆性变差，并且电场容易集中在凸部，因此经由液滴51在电极14与电极42之间容易产生漏电。
此外，因为疏水层18没有绝缘性，所以当在电介质层15存在缺陷时，即使是微小的，也会成为漏电路径，从而经由液滴51在电极14与电极42之间产生漏电，其结果是，电极14与电极42短路而使微小流体装置1受到破坏。
然而，根据本实施方式，如上所述，能够提高电介质层15对电极14的被覆性。此外，在电极14上不存在凸部，电场难以集中，难以产生漏电。
此外，上述微小流体装置1与电润湿显示器不同，没有像偏振片、滤色镜那样对外部光进行遮挡的遮光体，TFT20容易暴露于外部光。
图3是示出TFT20的漏极电流Ids的绝对值、栅极电压Vgs、以及外部光的照度的关系的曲线图。
在图3中，示出了外部光的照度为0Lux、32Lux、57Lux、151Lux、6480Lux、15750Lux、以及31800Lux的情况下的Ids-Vgs特性。
如图3所示，外部光的照度越强，在TFT20截止(OFF)时流过TFT20的截止漏电流的值越大。
根据本实施方式，电极14是具有遮光性的金属电极，因此能够对外部光进行遮光。因此，例如，如图3中0Lux所示，能够使截止漏电流难以流过。因此，能够防止由外部光的暴露造成的TFT20的误动作等电路动作异常。
另外，外部光遮光还能够通过在第一平坦化树脂层13上另外设置光透过率低的材料构成的遮光层，或者使第一平坦化树脂层13具有遮光功能而将第一平坦化树脂层13作为遮光层来实现。然而，在将这样的遮光层与ITO电极进行组合的情况下，会由于ITO电极而在疏水层18的表面形成许多的凹凸。
根据本实施方式，通过将电极14做成为具有遮光性的金属电极，从而能够在不另外追加遮光层的情况下防止截止漏电。
(实施方式2)
基于图4对本实施方式进行说明如下。另外，在本实施方式中，主要对与实施方式1的不同点进行说明，对于与在实施方式1中使用的构成要素具有相同的功能的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
<微小流体装置1的概略结构>
图4是示出本实施方式涉及的微小流体装置1的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
如图4所示，本实施方式涉及的微小流体装置1除了在阵列基板10中第二平坦化树脂层16覆盖多个电极14这一点以外，具有与实施方式1涉及的微小流体装置1相同的结构。
在本实施方式中，第二平坦化树脂层16层叠在第一平坦化树脂层13上，使得对接触孔19内进行填埋，并且极薄地覆盖接触孔19的外部的电极14。由此，对第一平坦化树脂层13的表面处的接触孔19以及相邻的电极14间的凹凸进行平坦化。
接触孔19的外部的电极14上的第二平坦化树脂层16的厚度优选在10nm～10μm的范围内，进一步优选在500nm～1μm的范围内。特别是，通过将接触孔19的外部的电极14上的第二平坦化树脂层16的厚度设为500nm～1μm的范围内，从而能够得到充分的平坦化效果，并且能够保证离子阻挡层17的绝缘性且能够确保电润湿所需的静电电容。
因此，在本实施方式中，离子阻挡层17与电极14分开地、并以均匀的厚度形成在具有平坦的表面的第二平坦化树脂层16上。
疏水层18以均匀的厚度形成在具有平坦的表面的离子阻挡层17上。
<微小流体装置1的制造方法>
关于本实施方式涉及的微小流体装置1，除了在实施方式1中在第二平坦化树脂层形成工序中变更了接触孔19的内外的涂覆间隙等狭缝式涂敷条件并且变更了光刻的条件以外，能够与实施方式1同样地进行制造。
在本实施方式中，通过不除去接触孔19的外部的电极14上的第二平坦化树脂层16而将其留下，从而在离子阻挡层17的成膜后，能够通过一次的光刻一并进行第二平坦化树脂层16的图案化以及离子阻挡层17的图案化。
<效果>
根据本实施方式，通过用第二平坦化树脂层16对接触孔19内进行填埋，从而能够得到与实施方式1同样的效果。
此外，在微小流体装置1中，离子阻挡层17的绝缘性以及漏电耐性很重要。
当对液滴51施加电场时，液滴51中的离子会移动。然而，在像离子阻挡层17那样的无机层中，在分子级别存在缺陷，因此当液滴51中的离子穿过疏水层18以及离子阻挡层17的缺陷而到达电极14时，会产生漏电。
当在电介质层15使用由无机材料构成的离子阻挡层17时，介电常数会增高，因此用于使液滴51移动的电压会下降。然而，另一方面，漏电耐性的风险提高。
根据本实施方式，通过第二平坦化树脂层16覆盖接触孔19的外部的电极14，从而能够通过电极14上的第二平坦化树脂层16提高绝缘性，因此能够保证离子阻挡层17的绝缘性。
此外，树脂层具有排斥水等的离子性液体并且使离子难以通过的性质。因此，通过第二平坦化树脂层16覆盖接触孔19的外部的电极14，从而能够增强离子阻挡层17的耐漏电性，因此能够提高上述阵列基板10的漏电耐性。
此外，根据本实施方式，与像实施方式1那样用第二平坦化树脂层16对接触孔19内进行填埋而使得第二平坦化树脂层16的表面与电极14的表面成为齐平的情况相比，能够将第二平坦化树脂层16的光刻条件中的余量取得更多。
进而，根据本实施方式，通过第二平坦化树脂层16覆盖多个电极14，从而能够对电极14间的凹凸进行平坦化。如前所述，虽然电极14间的台阶不会成为致命的问题，但是在重复液滴51的操作的期间，有可能在电极14的角部处引起疏水层18的剥落等而对电润湿性能造成影响。然而，根据本实施方式，能够实现上述阵列基板10的表面的更完全的平坦化。因此，能够进一步提高可靠性。
(实施方式3)
基于图5对本实施方式进行说明如下。另外，在本实施方式中，主要对与实施方式1、2的不同点进行说明，对于与在实施方式1、2中使用的构成要素具有相同的功能的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
<微小流体装置1的概略结构>
图5是示出本实施方式涉及的阵列基板10的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
如图5所示，本实施方式涉及的微小流体装置1除了在阵列基板10中离子阻挡层17覆盖多个电极14且第二平坦化树脂层16覆盖离子阻挡层17这一点以外，与实施方式1、2涉及的微小流体装置1具有相同的结构。
即，在本实施方式中，离子阻挡层17设置在电极14与第二平坦化树脂层16之间，离子阻挡层17直接覆盖接触孔19的内外的电极14。第二平坦化树脂层16层叠在离子阻挡层17上，使得从离子阻挡层17的上方对接触孔19进行填埋，并且极薄地覆盖接触孔19的外部的离子阻挡层17。
接触孔19的外部的电极14上的第二平坦化树脂层16的厚度与实施方式1同样地优选在10nm～10μm的范围内，进一步优选在500nm～1μm的范围内。像在实施方式1中说明的那样，特别是，通过将接触孔19的外部的电极14上的第二平坦化树脂层16的厚度设为500nm～1μm的范围内，从而能够得到充分的平坦化效果，并且能够保证离子阻挡层17的绝缘性且能够确保电润湿所需的静电电容。
在本实施方式中，也与实施方式1、2同样地，疏水层18以均匀的厚度形成在具有平坦的表面的离子阻挡层17上。
<微小流体装置1的制造方法>
本实施方式涉及的微小流体装置1除了在实施方式2中调换了离子阻挡层形成工序和第二平坦化树脂层形成工序的顺序以外，能够与实施方式2同样地进行制造。
即，在本实施方式中，在形成进行了图案化的电极14之后，在第一平坦化树脂层13上与实施方式1同样地形成离子阻挡层17，使得覆盖电极14。此后，在离子阻挡层17上与实施方式2同样地形成第二平坦化树脂层16，然后在第二平坦化树脂层16上形成疏水层18。
<效果>
根据本实施方式，用第二平坦化树脂层16对接触孔19内进行了填埋，并且第二平坦化树脂层16隔着离子阻挡层17覆盖接触孔19的外部的电极14，从而能够得到与实施方式1、2同样的效果。
此外，在微小流体装置1的情况下，电极14上的层的膜质、膜密度变得重要。
在实施方式2中，在第二平坦化树脂层16上形成有离子阻挡层17，因此由于来自第二平坦化树脂层16的由脱气(degas)造成的气体而使离子阻挡层17的膜质下降的情况令人担忧。然而，根据本实施方式，在阵列基板10中的大致全部的区域中，在电极14上直接形成有离子阻挡层17，因此能够降低上述那样的担忧。
(实施方式4)
基于图6对本实施方式进行说明如下。另外，在本实施方式中，主要对与实施方式1～3的不同点进行说明，对于与在实施方式1～3中使用的构成要素具有相同的功能的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
近年来，例如，如专利文献2所示，提出了使用磁性粒子的液滴操作。
磁性粒子带有磁性。因此，通过使固定化了抗体的磁性粒子、结合了蛋白质的磁性粒子被磁铁吸引，从而例如在对蛋白质进行分离的免疫共沉淀法等中，能够不使用离心分离机而迅速且在稳定的条件下对溶液中的目标进行分离。此外，通过使用磁性粒子，如专利文献2所示，能够进行使用生物体样本(例如，血液或尿)内的目标所特有的抗体对该目标进行检测的免疫化验用的洗涤。
在本实施方式中，举例对将微小流体装置1利用于免疫化验用的液滴51的洗涤的情况进行说明。
<微小流体装置1的概略结构>
图6是示出本实施方式涉及的微小流体装置1的主要部分的概略结构的一个例子的剖视图。
如图6所示，本实施方式涉及的微小流体装置1除了液滴51包含磁性粒子53这一点以及设置有磁铁61这一点以外，与实施方式1～3涉及的微小流体装置1具有相同的结构。
即，在本实施方式中，在液滴51的内部包含多个磁性粒子53。磁性粒子53在磁场的存在下被固定。磁场通过磁铁61的N极61N以及S极61S提供给处于液滴51的内部的多个磁性粒子53。
另外，在此，所谓对磁性粒子53进行固定(固定化)，意味着磁性粒子53在液滴51的给定的位置处实质上不运动。
作为磁性粒子53的材料的粒子，可举出顺磁体、铁磁体、亚铁磁体、以及变磁体。作为合适的顺磁体的例子，可举出铁、镍、钴、以及Fe3O4、BaFe12O19、CoO、NiO、Mn2O3、Cr2O3、CoMnP等金属氧化物。
磁铁61的S极61S配置在绝缘基板41的上表面。此外，磁铁61的N极61N配置在绝缘基板11的下表面。此时，磁铁61可以与微小流体装置1一体化，也可以与绝缘基板41以及绝缘基板11充分接近地配置。
通过磁铁61与绝缘基板41以及绝缘基板11接近地配置，从而磁性粒子53被适当地吸引而在液滴51内固定化。此时，全部或实质上全部的磁性粒子53保持在单个液滴51内。被磁铁61吸引的磁性粒子53例如局部化地配置在液滴51内的中央位置。磁铁61可以是单个的U字形、C字形、蹄铁型的永久磁铁或电磁铁。设置磁铁61的目的是通过磁场来固定并保持磁性粒子53。
另外，在图6中，举例对在绝缘基板41的上表面以及绝缘基板11的下表面对置地配置了磁铁61的情况进行了图示，但是本实施方式并不限定于此。磁铁61也可以仅面向绝缘基板11、41中的任一方的绝缘基板而设置。此外，磁铁61也可以为了使磁性粒子53移动而移动自由地设置。在本实施方式中，非离子性液体52也不是必需的。
本实施方式涉及的微小流体装置1具备磁铁61，使用磁铁61进行磁性粒子53的至少固定化。
因此，对于电极14、42，使用不受磁铁61的磁场的影响的非磁性材料。在本实施方式中，对于电极14的材料，使用了非磁性金属材料。作为非磁性金属材料，可举出Al、Cu、Ti、Mo、Ag及其合金等在所述实施方式1中进行了例示的金属材料。另外，ITO等的透明电极是非磁性的，对于电极42，能够使用在所述实施方式1中进行了例示的透明电极或由非磁性的金属的薄膜构成的半透明电极等透光性电极。
<使用了微小流体装置1的免疫化验用的液滴51的洗涤>
在典型的免疫化验中，通过对包含与磁性粒子53结合的第一抗体(磁性粒子-抗体复合体)的液滴51和包含目标的液滴51进行混合，从而目标与磁性粒子-抗体复合体结合。此后，当在该液滴51加入包含与荧光物共轭的第二抗体的液滴51时，第二抗体与结合于磁性粒子-抗体复合体的目标结合，形成作为磁性粒子53、第一抗体、目标、以及第二抗体的复合体的结合抗体复合体。
洗涤表示，为了除去有可能提供错误的正信号的非结合的第二抗体而只留下上述结合抗体复合体，将结合抗体复合体从非结合的抗体分离。
在洗涤工序中，包含上述结合抗体复合体的液滴51与由洗涤缓冲剂构成的液滴51混合。具体地，洗涤像以下那样进行。另外，在图6中，省略了液滴51中的抗体以及目标的图示，在液滴51中仅图示了磁性粒子53。
首先，通过使用了电润湿的液滴操作使包含磁性粒子53的液滴51(第一液滴51)以及洗涤用的液滴51(第二液滴51)中的至少一方移动而进行混合，并利用磁铁61来赋予磁场，从而将磁性粒子53固定。
在洗涤前的状态下，包含磁性粒子53的液滴51(第一液滴51)是与自由的非结合的抗体一同包含结合抗体复合体的被污染的液滴，洗涤用的液滴51(第二液滴51)是只包含洗涤缓冲剂(例如，HEPES：4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)的干净的缓冲剂液滴。
当液滴51完成移动且上述第一液滴51与上述第二液滴51进行了混合时，结合抗体复合体从第一液滴51移动到第二液滴51。另外，此时，也可以使磁铁61移动，使得结合抗体复合体能够从第一液滴51移动到第二液滴51。
其结果是，第一液滴51只包含非结合的抗体，第二液滴51在尽可能少地包含非结合的抗体的同时只包含结合抗体复合体。
接下来，使用液滴操作将进行了混合的液滴51分离为第一液滴51和第二液滴51。由此，将进行了混合的液滴51分离为包含磁性粒子53的液滴51和实质上不包含磁性粒子53的液滴51。
然后，包含上述磁性粒子53的液滴51(在该阶段为包含结合抗体复合体的第二液滴)被磁铁61固定化而维持静止状态，使被污染的液滴51向图6中箭头所示的方向移动，使得被污染的液滴51(在该阶段为第一液滴51)从第二液滴51分开。由此，除去包围磁性粒子53的一部分或全部的液滴51。重复该操作，直到达到给定的提纯的程度。
<效果>
如上所述，本实施方式涉及的微小流体装置1具备磁铁61，使用磁铁61进行磁性粒子53的固定化或移动。
因此，对于电极14、42使用不受磁场的影响的非磁性材料。此时，对于电极14使用金属材料，因此作为上述金属材料，使用非磁性金属材料。
像这样，电极14为由非磁性金属材料构成的、具有遮光性的金属电极，从而能够提供如下的微小流体装置1，其中，能够使液滴51不受磁场的影响地进行移动，并且电极14上的疏水层18的表面的平坦性高，容易使液滴51移动，且在电极14与电极42之间难以经由液滴51产生漏电。
(总结)
本发明的方式1涉及的微小流体装置1具备：(I)第一基板(阵列基板10)，具有：多个第一电极(电极14、14a、14b)；多个驱动元件(TFT20)，与上述多个第一电极分别电连接，并对上述多个第一电极分别进行驱动；第一平坦化树脂层13，覆盖上述多个驱动元件；电介质层15，覆盖上述多个第一电极；以及第一疏水层(疏水层18)，覆盖上述电介质层15；以及(II)第二基板(对置基板40)，与上述第一基板对置配置，具有与上述多个第一电极对置配置的至少一个第二电极(电极42)和覆盖上述至少一个第二电极的第二疏水层(疏水层43)，在与上述第一基板之间形成有使具有导电性的微小流体(液滴51)横跨上述多个第一电极进行移动的内部空间50，上述多个第一电极设置在上述第一平坦化树脂层13上，并且是具有遮光性的金属电极。
即，上述微小流体装置1具备彼此对置配置的第一基板(阵列基板10)和第二基板(对置基板40)，上述第一基板包含多个第一电极(电极14)、与上述多个第一电极分别电连接并对上述多个第一电极分别进行驱动的多个驱动元件(TFT20)、对上述多个驱动元件的表面的凹凸进行平坦化的第一平坦化树脂层13、覆盖上述多个第一电极的电介质层15、以及覆盖上述电介质层15的第一疏水层(疏水层18)，上述第二基板(对置基板40)包括与上述多个第一电极对置配置的至少一个第二电极(电极42)和覆盖上述至少一个第二电极的第二疏水层(疏水层43)，在上述第一基板与上述第二基板之间形成有使具有导电性的微小流体(液滴51)横跨上述多个第一电极进行移动的内部空间50，上述多个第一电极设置在上述第一平坦化树脂层13上，并且是具有遮光性的金属电极。
在使液滴横跨段电极进行移动的微小流体装置中，需要施加比电润湿显示器高的电压。
因此，为了降低施加在微小流体装置中的段电极的电压，提高段电极上的疏水层上的微小流体的滑动容易度是非常重要的。
金属的表面比ITO的表面平滑。而且，疏水层的表面的平坦性追随成为其基底的电介质层的表面的平坦性，电介质层的表面的平坦性追随成为其基底的第一电极的表面的平坦性。
根据上述方式，通过第一平坦化树脂层13对驱动元件的表面的凹凸进行平坦化，并且在该第一平坦化树脂层13上作为段电极而设置有上述多个第一电极。而且，因为上述多个第一电极是具有遮光性的金属电极，所以上述第一疏水层的表面的平坦性比使用了ITO电极的微小流体装置高，且难以产生流体摩擦。因此，在上述第一疏水层表面，微小流体容易滑动。
此外，上述第一疏水层的基底的凹凸在微小流体进行移动时成为阻力(流体摩擦)。
根据上述方式，通过在上述第一平坦化树脂层13上用表面平滑的金属形成上述第一电极，从而能够提高上述电介质层15对上述第一电极的被覆性，能够使微小流体移动时的阻力(流体摩擦)降低。因此，根据上述方式，不会由于上述第一疏水层的剥离而阻碍微小流体的移动。
因此，根据上述方式，能够提供段电极上的疏水层的表面的平坦性比以往高且在上述内部空间50中容易使微小流体移动的微小流体装置1。
此外，当在上述第一电极存在凹凸时，上述电介质层15的被覆性会变差，并且电场容易集中在凸部，因此经由微小流体在第一电极与第二电极之间容易产生漏电。
此外，一般来说，疏水层没有绝缘性，上述电介质层的绝缘性很重要。当在上述电介质层存在缺陷时，即使是微小的，也会成为漏电路径，从而经由微小流体使上述第一电极和上述第二电极短路，微小流体装置1被破坏。
然而，根据上述方式，通过在上述第一平坦化树脂层13上用表面平滑的金属形成上述第一电极，从而能够提高上述电介质层15的被覆性。此外，在上述第一电极上不存在凸部，电场难以集中，难以产生漏电。
此外，上述微小流体装置1与电润湿显示器不同，没有像偏振片、滤色镜那样遮挡外部光的部件。然而，根据上述方式，因为上述多个第一电极是具有遮光性的金属电极，所以能够遮挡外部光。因此，难以流过上述驱动元件的截止漏电流，能够防止由外部光的暴露造成的上述驱动元件的误动作等电路动作异常。
关于本发明的方式2涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式1中，上述多个第一电极经由设置在上述第一平坦化树脂层13的接触孔19与上述多个驱动元件分别连接，上述电介质层15包含填埋上述接触孔19的至少一层第二平坦化树脂层16和由无机材料构成的至少一层离子阻挡层17。
根据上述的结构，由覆盖上述驱动元件的第一平坦化树脂层13和填埋上述接触孔19的第二平坦化树脂层16的至少两层来构成平坦化树脂层，并用上述第二平坦化树脂层16对上述接触孔19进行填埋，由此，能够形成平坦且致密的疏水层18。
关于本发明的方式3涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式2中，上述第二平坦化树脂层16覆盖上述多个第一电极，上述离子阻挡层17覆盖上述第二平坦化树脂层16。
根据上述的结构，能够通过上述第一电极上的第二平坦化树脂层16来提高绝缘性，因此能够保证离子阻挡层17的绝缘性。
此外，树脂层具有排斥水等的离子性液体并且使离子难以通过的性质。因此，根据上述的结构，能够增强上述离子阻挡层17的耐漏电性，能够提高上述微小流体装置1的漏电耐性。
此外，根据上述的结构，与用第二平坦化树脂层16对接触孔19内进行填埋而使得第二平坦化树脂层16的表面与上述第一电极的表面成为齐平的情况相比，能够将第二平坦化树脂层16的光刻条件中的余量取得更多。
进而，根据上述的结构，通过第二平坦化树脂层16对上述多个第一电极进行覆盖，从而能够对上述第一电极间的凹凸进行平坦化。因此，根据上述的结构，能够实现上述第一基板的表面的更完全的平坦化，因此能够进一步提高可靠性。
关于本发明的方式4涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式2中，上述离子阻挡层17覆盖上述多个第一电极，上述第二平坦化树脂层16覆盖上述离子阻挡层17。
根据上述的结构，通过第二平坦化树脂层16对覆盖上述多个第一电极的离子阻挡层17进行覆盖，从而能够对上述第一电极间的凹凸进行平坦化。因此，根据上述的结构，能够实现上述第一基板的表面的更完全的平坦化，因此能够进一步提高可靠性。
此外，根据上述的结构，能够抑制由于来自第二平坦化树脂层16的由脱气造成的气体而使离子阻挡层17的膜质下降。
关于本发明的方式5涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式2中，上述第二平坦化树脂层16在上述接触孔19内以及上述多个第一电极之间中至少设置在上述接触孔19内，并且未设置在上述第一电极上，上述离子阻挡层17覆盖上述第二平坦化树脂层16以及上述多个第一电极。
根据上述的结构，上述第二平坦化树脂层16在上述接触孔19内以及上述多个第一电极之间中至少设置在上述接触孔19内，并且未设置在上述第一电极上，从而能够谋求使用材料的削减以及阵列基板10的薄型化。
关于本发明的方式6涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式1～5中的任一个中，上述微小流体为包含磁性粒子53的微小流体，还具备对上述磁性粒子53进行固定化的磁铁61，上述第一电极由非磁性金属材料形成。
根据上述的结构，通过对上述第一电极使用非磁性金属材料，从而即使在像上述的那样微小流体装置1具备对磁性粒子53进行固定化的磁铁61的情况下，也能够不受磁场的影响地使包含磁性粒子的上述微小流体移动。因此，根据上述的结构，能够提供如下的微小流体装置1，即，能够不受磁场的影响地使上述微小流体移动，并且上述第一电极上的第一疏水层的表面的平坦性高，容易使上述微小流体移动，且难以在上述第一电极与上述第二电极之间经由上述微小流体产生漏电。
关于本发明的方式7涉及的微小流体装置1，可以是，在上述方式1～6中的任一个中，上述第一电极由钼形成。
根据上述的结构，通过用钼来形成上述第一电极，从而能够形成具有比ITO电极平滑的表面的段电极。此外，在金属之中，钼在湿式蚀刻中的蚀刻速度特别快。因此，通过用钼来形成上述第一电极，从而上述第一电极的边缘的锥度变得平缓，因此覆盖上述第一电极的边缘的电介质层的被覆性提高。
本发明不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围中进行各种变更，关于将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地进行组合而得到的实施方式，也包含于本发明的技术范围。进而，通过对在各实施方式中分别公开的技术手段进行组合，从而能够形成新的技术特征。

Claims (8)

1.一种微小流体装置，其特征在于，具备：
第一基板，具有：多个第一电极；多个驱动元件，与上述多个第一电极分别电连接，并对上述多个第一电极分别进行驱动；第一平坦化树脂层，覆盖上述多个驱动元件；电介质层，覆盖上述多个第一电极；以及第一疏水层，覆盖上述电介质层；以及
第二基板，与上述第一基板对置配置，具有与上述多个第一电极对置配置的至少一个第二电极和覆盖上述至少一个第二电极的第二疏水层，上述第一基板与第二基板之间形成使导电的微小流体横跨上述多个第一电极进行移动的内部空间，
上述多个第一电极设置在上述第一平坦化树脂层上，并且每一个第一电极是遮光金属电极，位于第一平坦化树脂层上以阻挡外部光到达驱动元件，其中，
上述多个第一电极经由设置在上述第一平坦化树脂层的相应接触孔与上述多个驱动元件分别连接，
上述电介质层包含填充上述接触孔的第二平坦化树脂层，并且上述第二平坦化树脂层是不连续层，其没有在覆盖上述多个第一电极的接触孔之外的部分。
2.根据权利要求1所述的微小流体装置，其特征在于，
上述电介质层还包含由无机材料构成的至少一层离子阻挡层。
3.根据权利要求2所述的微小流体装置，其特征在于，
上述至少一层离子阻挡层覆盖上述第二平坦化树脂层。
4.根据权利要求2所述的微小流体装置，其特征在于，
上述至少一层离子阻挡层覆盖上述多个第一电极，上述至少一个第二平坦化树脂层覆盖上述至少一层离子阻挡层。
5.根据权利要求2所述的微小流体装置，其特征在于，
上述第二平坦化树脂层填充在上述多个第一电极之间的空间，并且上述至少一层离子阻挡层覆盖上述第二平坦化树脂层以及上述多个第一电极。
6.根据权利要求1所述的微小流体装置，其特征在于，
上述导电的微小流体是包含磁性粒子的微小流体，
上述微小流体装置还包括：
对上述磁性粒子进行固定化的磁铁，
上述多个第一电极分别由非磁性金属材料形成。
7.根据权利要求1所述的微小流体装置，其特征在于，
上述多个第一电极分别由钼形成。
8.根据权利要求1所述的微小流体装置，其特征在于，
上述第二平坦化树脂层填充在上述多个第一电极之间的空间。
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