CN109738505B - 基于介电电泳的阵列化液晶传感器 - Google Patents
基于介电电泳的阵列化液晶传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，所述上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室，且所述上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。本发明的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体的为一种基于介电电泳的阵列化液晶传感器。
背景技术
液晶液滴传感器具有较高的比表面积，对其表面修饰后，能够对相应的生化反应进行高灵敏度的快速响应。而液晶分子构象排布的变化高度依赖于表面修饰分子的改变，因此可以将生化反应转换为偏光视野下的可视光学信号，从而在不需要复杂仪器及繁琐操作的情况下就可简便易行的实现对生物分子等化学物质的实时动态过程的检测分析。
现有的液晶液滴传感器在核酸、蛋白质、酶、病毒以及化学分子的检验检测中已有比较广泛的应用，均可实现快速，高效，准确的检测目的。但在这些应用中，液晶液滴多是随机分布于液体环境中，待检测液的加入及外界扰动均会给液晶液滴的分布带来极大的空间位置变动，这样就给很大程度上影响了观测目标的聚焦定位和选取，尤其是对于多数高速响应的反应来说，在观测目标的重新选取时间里会错过重要的动态反应过程。
公开号为CN108318061A的中国专利申请公开了一种液晶传感器，包括：溶质液晶层；覆盖所述溶质液晶层的亲水疏水转换薄膜，所述亲水疏水转换薄膜朝向所述溶质液晶层的表面在预设反应条件下能够在亲水状态和疏水状态之间进行转换；容纳所述溶质液晶层的透明的容纳槽，所述容纳槽具有一开口，所述亲水疏水转换薄膜位于所述开口处，与所述溶质液晶层相接触。该液晶传感器的液晶液滴也采用随机分布在溶质液晶层中的方式，存在上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于介电电泳的阵列化液晶传感器，加电后，液晶液滴受通道中电场力的作用发生移动和排列，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，所述上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室，且所述上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
进一步，所述上侧壁包括上电极层；所述下侧壁包括下电极层，所述下电极层的顶面上设有下绝缘层，所述下绝缘层上阵列设有下通孔；所述下电极层位于所述下通孔内的区域与所述上电极层之间形成所述阵列电极；或，
所述上侧壁包括上电极层，所述上电极层的底面设有上绝缘层，所述上绝缘层上阵列设有上通孔；所述下侧壁包括下电极层；所述上电极层位于所述上通孔内的区域与所述下电极层之间形成所述阵列电极；或，
所述上侧壁包括上电极层，所述上电极层的底面设有上绝缘层，所述上绝缘层上阵列设有上通孔；所述下侧壁包括下电极层，所述下电极层的顶面上设有下绝缘层，所述下绝缘层上阵列设有下通孔；所述上通孔与所述下通孔一一对应设置，且所述上电极层位于所述上通孔内的区域与所述下电极层位于所述下通孔内的区域之间形成阵列电极。
进一步，所述上绝缘层和下绝缘层采用光刻胶制成。
进一步，所述上侧壁包括上电极层；所述下侧壁包括绝缘的下基板，所述下基板的顶面上阵列安装设有下电极，所有的所述下电极之间电连接；所述下电极与所述上电极层之间形成所述阵列电极；或，
所述上侧壁包括绝缘的上基板，所述上基板的底面上阵列安装设有上电极，所有的所述上电极之间电连接；所述下侧壁包括下电极层；所述上电极与所述下电极层之间形成所述阵列电极；或，
所述上侧壁包括绝缘的上基板，所述上基板的底面上阵列安装设有上电极，所有的所述上电极之间电连接；所述下侧壁包括绝缘的下基板，所述下基板的顶面上阵列安装设有下电极，所有的所述下电极之间电连接；所述上电极与所述下电极一一对应设置，并在所述上电极与所述下电极之间形成所述阵列电极。
进一步，所述上电极层的顶面设有上基底，所述下电极层的底面设有下基底。
进一步，所述上电极层和下电极层采用ITO制成。
进一步，所述上侧壁和下侧壁的四周设有垫片。
进一步，所述垫片采用超薄双面胶制成。
进一步，所述上侧壁或下侧壁上设有与所述腔室连通的进样通道和出样通道。
进一步，所述上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且所述上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍。
本发明的有益效果在于：
本发明的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图；
图2为本实施例构建的基于介电电泳的阵列化液晶传感器的示意图；
图3为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例2的结构示意图；
图4为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例3的结构示意图；
图5为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例4的结构示意图；
图6为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例5的结构示意图；
图7为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例6的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
具体的，本实施例的上侧壁包括上电极层2；下侧壁包括下电极层3，下电极层3的顶面上设有下绝缘层4，下绝缘层4上阵列设有下通孔5；下电极层3位于下通孔5内的区域与上电极层2之间形成阵列电极。本实施例的上电极层2的顶面设有上基底12，下电极层3的底面设有下基底13，结构更加稳定。
本实施例的上电极层2和下电极层3采用ITO制成，下绝缘层4采用光刻胶制成，具体的，利用SU-8负性光刻胶经甩胶、曝光、显影、坚膜等过程在洁净的ITO玻璃上制作孔阵列的涂覆层。本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即下绝缘层4的顶面和上电极层2的底面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
实施例2
如图3所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
具体的，本实施例的上侧壁包括上电极层2，上电极层2的底面设有上绝缘层6，上绝缘层6上阵列设有上通孔7；下侧壁包括下电极层3；上电极层2位于上通孔7内的区域与下电极层3之间形成阵列电极。本实施例的上电极层2的顶面设有上基底12，下电极层3的底面设有下基底13，结构更加稳定。
本实施例的上电极层2和下电极层3采用ITO制成，上绝缘层6采用光刻胶制成，具体的，利用SU-8负性光刻胶经甩胶、曝光、显影、坚膜等过程在洁净的ITO玻璃上制作孔阵列的涂覆层。本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即上绝缘层6的底面和下电极层3的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的3倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
实施例3
如图4所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
具体的，本实施例的上侧壁包括上电极层2，上电极层2的底面设有上绝缘层6，上绝缘层6上阵列设有上通孔7；下侧壁包括下电极层3，下电极层3的顶面上设有下绝缘层4，下绝缘层4上阵列设有下通孔5；上通孔7与下通孔5一一对应设置，且上电极层2位于上通孔7内的区域与下电极层3位于下通孔5内的区域之间形成阵列电极。本实施例的上电极层2的顶面设有上基底12，下电极层3的底面设有下基底13，结构更加稳定。
本实施例的上电极层2和下电极层3采用ITO制成，上绝缘层6和下绝缘层4采用光刻胶制成，具体的，利用SU-8负性光刻胶经甩胶、曝光、显影、坚膜等过程在对应的ITO玻璃上制作孔阵列的涂覆层。本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即上绝缘层6的底面和下绝缘层4的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2.5倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
实施例4
如图5所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
具体的，上侧壁包括上电极层2；下侧壁包括绝缘的下基板8，下基板8的顶面上阵列安装设有下电极9，所有的下电极9之间电连接；下电极9与上电极层2之间形成阵列电极。本实施例的上电极层2的顶面设有上基底12，上基底12和下基板8均采用绝缘材料制成。
本实施例的上电极层2采用ITO制成。本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即上电极层2的底面和下基板8的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
实施例5
如图6所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
本实施例的上侧壁包括绝缘的上基板10，上基板10的底面上阵列安装设有上电极11，所有的上电极11之间电连接；下侧壁包括下电极层3；上电极11与下电极层3之间形成阵列电极。本实施例的下电极层3的底面设有下基底13，上基板10和下基底13均采用绝缘材料制成。
本实施例的下电极层3采用ITO制成。本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即上基板10的底面和下电极层3的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的3倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
实施例6
如图7所示，为本发明基于介电电泳的阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例基于介电电泳的阵列化液晶传感器，包括上侧壁和下侧壁，上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室1，且上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极。
本实施例的上侧壁包括绝缘的上基板10，上基板10的底面上阵列安装设有上电极11，所有的上电极11之间电连接；下侧壁包括绝缘的下基板8，下基板8的顶面上阵列安装设有下电极9，所有的下电极9之间电连接；上电极11与下电极9一一对应设置，并在上电极11与下电极9之间形成阵列电极。上基板10和下基板8均采用绝缘材料制成。
本实施例的上侧壁和下侧壁的四周设有垫片14，垫片14采用超薄双面胶制成，根据需要使用不同的双面胶层数来控制垫片的厚度。
进一步，上侧壁或下侧壁上设有与腔室1连通的进样通道15和出样通道16。本实施例的进样通道15和出样通道16均设置在上侧壁上。
进一步，上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，且上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，即上基板10的底面和下基板8的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍，本实施例的上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2.5倍。
本实施例的基于介电电泳的阵列化液晶传感器，通过在上侧壁和下侧壁上对应设置阵列电极，当腔室内通入液晶液滴后，阵列电极通电，在上侧壁和下侧壁上对应形成交变电场，液晶液滴在电场力的作用下移动到同一空间平面上并形成有规则的图案化阵列排布，最终的排列效果和阵列电极的分布有关，可通过改变阵列电极的排列方式和间距，实现不同的液晶液滴的阵列排布效果，即可实现介电电泳作用下液晶液滴阵列的构建。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：包括上侧壁和下侧壁，所述上侧壁的底面和下侧壁的顶面平行，所述上侧壁和下侧壁的四周密闭并形成用于容纳液晶液滴的腔室（1），且所述上侧壁和下侧壁上对应设有阵列电极；
所述上侧壁包括上电极层（2），所述上电极层（2）的底面设有上绝缘层（6），所述上绝缘层（6）上阵列设有上通孔（7）；所述下侧壁包括下电极层（3），所述下电极层（3）的顶面上设有下绝缘层（4），所述下绝缘层（4）上阵列设有下通孔（5）；所述上通孔（7）与所述下通孔（5）一一对应设置，且所述上电极层（2）位于所述上通孔（7）内的区域与所述下电极层（3）位于所述下通孔（5）内的区域之间形成阵列电极；或，
所述上侧壁包括绝缘的上基板（10），所述上基板（10）的底面上阵列安装设有上电极（11），所有的所述上电极（11）之间电连接；所述下侧壁包括绝缘的下基板（8），所述下基板（8）的顶面上阵列安装设有下电极（9），所有的所述下电极（9）之间电连接；所述上电极（11）与所述下电极（9）一一对应设置，并在所述上电极（11）与所述下电极（9）之间形成所述阵列电极。
2.根据权利要求1所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上绝缘层（6）和下绝缘层（4）采用光刻胶光刻加工制成。
3.根据权利要求1或2所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上电极层（2）的顶面设有上基底（12），所述下电极层（3）的底面设有下基底（13）。
4.根据权利要求1或2所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上电极层（2）和下电极层（3）采用ITO制成。
5.根据权利要求1所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上侧壁和下侧壁的四周设有垫片（14）。
6.根据权利要求5所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述垫片（14）采用超薄双面胶制成。
7.根据权利要求1所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上侧壁或下侧壁上设有与所述腔室（1）连通的进样通道（15）和出样通道（16）。
8.根据权利要求1-2、5-7任一项所述基于介电电泳的阵列化液晶传感器，其特征在于：所述上侧壁的底面和下侧壁的顶面之间的间距等于液晶液滴直径的2-3倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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