CN109926110A - 芯片基板和微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片基板和微流控芯片，包括：衬底基板和位于衬底基板一侧的透明电极层，透明电极层包括呈阵列排布的多个驱动电极，驱动电极用于驱动液滴的移动；位于衬底基板和透明电极层之间的多个编码部，编码部与驱动电极一一对应设置，编码部在衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极在衬底基板所在平面的垂直投影内。通过将。本发明可快速、精准的确定液滴的位置。

Description

芯片基板和微流控芯片

技术领域

本发明涉及微流控领域，更具体地，涉及一种芯片基板和微流控芯片。

背景技术

微流控(Micro-fluidic)技术是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的技术。该技术已经与化学、生物学、工程学和物理学等诸学科形成交叉，展示出了广泛的应用前景。

目前，采用微流控技术在控制微液滴进行流动的过程中，需要对微液滴进行定位。由于微液滴的尺寸在微米级别，因此会采用显微镜或高精度的摄像头确定微液滴的位置。在微流控技术应用于基因检测时，高通量微流体液滴存在成千上万个位置，现有技术中显微镜或高精度的摄像头无法快速、准确的识别是哪个位置的液滴参与反应，即无法判断样本与反应酶发生生物化学等反应，无法对应识别出基因类型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种芯片基板和微流控芯片，可快速、精准的确定液滴的位置。

第一方面，本发明提供了一种芯片基板，包括：衬底基板和位于衬底基板一侧的透明电极层，透明电极层包括呈阵列排布的多个驱动电极，驱动电极用于驱动液滴的移动；位于衬底基板和透明电极层之间的多个编码部，编码部与驱动电极一一对应设置，编码部在衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极在衬底基板所在平面的垂直投影内。

第二方面，本发明提供了一种微流控芯片，包括本发明提供的芯片基板。

与现有技术相比，本发明提供的芯片基板和微流控芯片，至少实现了如下的有益效果：

芯片基板包括衬底基板、透明电极层和多个编码部，多个编码部位于衬底基板和透明电极层之间，且编码部在衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极在衬底基板所在平面的垂直投影内，驱动电极采用具有导电性、透光率高的材料制成，通过显微镜或高精度的摄像头在透明电极层远离衬底基板的一侧观察时，可看见每个驱动电极所对应的编码部的编码，从而可快速、精准的确定液滴的位置。本发明所述的芯片基板用于基因测序时，通过显微镜或高精度的摄像头可快速、精准的确定液滴发生化学反应的精准位置，从而快速、精准的推断出与之配对的基因序列。

当然，实施本发明的任一产品不必特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明提供的一种芯片基板的平面结构示意图；

图2是图1所述的芯片基板沿A-A’的一种剖面结构示意图；

图3是本发明提供的另一种芯片基板的平面结构示意图；

图4是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图；

图5是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图；

图6是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图；

图7是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图；

图8是图7中A部的放大示意图；

图9是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图；

图10是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图；

图11是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图；

图12是本发明提供的一种屏蔽电极的平面结构示意图；

图13是本发明提供的一种微流控芯片的剖面结构示意图；

图14是本发明提供的另一种微流控芯片的平面结构示意图；

图15是本发明提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本发明提供的一种芯片基板的平面结构示意图，图2是图1所述的芯片基板沿A-A’的一种剖面结构示意图，参考图1和图2，本实施例提供一种芯片基板，包括：衬底基板10和位于衬底基板10一侧的透明电极层20，透明电极层20包括呈阵列排布的多个驱动电极21，驱动电极21用于驱动液滴的移动；

位于衬底基板10和透明电极层20之间的多个编码部30，编码部30与驱动电极21一一对应设置，编码部30在衬底基板10所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极21在衬底基板10所在平面的垂直投影内。

具体的，继续参考图1和图2，本实施例提供的芯片基板包括衬底基板10和位于衬底基板10一侧的多个驱动电极21，驱动电极2沿第一方向X和第二方向Y呈阵列排布，其中，第一方向X和第二方向Y相交。给相互电绝缘的两个相邻的驱动电极21施加不同电位的电压，形成穿过液滴的电场，液滴为具有导电性的液体，从而使得液滴发生移动。示例性的，阵列排布的驱动电极21之间均相互电绝缘，给沿第一方向X排布的相邻两个驱动电极21施加不同电位的电压，从而驱动液滴在第一方向X上移动，当然，驱动电极21也用于驱动液滴在第二方向Y或其他方向上移动。需要说明的是，驱动电极21除了可用于驱动液滴的移动外，还可以对液滴进行其他操作，例如使液滴分裂、聚合等。

衬底基板10和透明电极层20之间设有多个编码部30，且编码部30在衬底基板10所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极21在衬底基板10所在平面的垂直投影内，驱动电极21采用具有导电性、透光率高的材料制成，通过显微镜或高精度的摄像头在透明电极层20远离衬底基板10的一侧观察时，可看见每个驱动电极21所对应的编码部30的编码，从而可快速、精准的确定液滴的位置。本实施例所述的芯片基板用于基因测序时，通过显微镜或高精度的摄像头可快速、精准的确定液滴发生化学反应的精准位置，从而快速、精准的推断出与之配对的基因序列。

可选的，透明电极层20的材料为氧化铟锡，氧化铟锡具有较好的导电性和透光性。衬底基板10可通过刚性材料或柔性材料制成，示例性的，衬底基板10可通过玻璃、陶瓷、硅、聚酰亚胺等材料制成，衬底基板10可支撑形成在其上的元件。需要说明的是，在本发明其他实施例中透明电极层和衬底基板还可以为其他材料，可根据实际生产需求进行选择，本发明不再一一赘述。

图3是本发明提供的另一种芯片基板的平面结构示意图，参考图3，可选的，其中，驱动电极2沿第一方向X和第二方向Y呈阵列排布，沿第一方向X排布的多个驱动电极2之间相互电连接，沿第二方向Y排布的多个驱动电极21之间相互电绝缘。给沿第二方向Y排布的相邻两个驱动电极21施加不同电位的电压，从而驱动液滴在第二方向Y上移动。需要说明的是，在本发明其他实施例中，芯片基板中多个驱动电极21还可以为其他的设置方式，本发明在此不作赘述。

可选的，其中，每个驱动电极所对应的编码部的编码均不相同。

具体的，编码部与驱动电极一一对应设置，每个驱动电极所对应的编码部的编码均不相同，因此可根据编码部的编码确定液滴的位置。

图4是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图，参考图4，可选的，采用不同的数目对不同的编码部30进行编码。示例性的，采用“01”、“02”、“03”-“N”按顺序对不同的编码部30进行编码，其中，N为正整数。

图5是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图，参考图5，可选的，每个编码部30的编码由行编码和列编码组成，沿第一方向X排列的多个编码部30的行编码相同，沿第二方向Y排列的多个编码部30的行编码均不相同，沿第二方向Y排列的多个编码部30的列编码相同，沿第一方向X排列的多个编码部30的列编码均不相同。采用不同的数目为不同的行编码和列编码，示例性的，采用“01”、“02”、“03”-“N”按顺序对不同的行编码进行编码，且采用“01”、“02”、“03”-“N”按顺序对不同的列编码进行编码，其中，N为正整数。

图6是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图，参考图6，可选的，每个编码部30的编码由行编码和列编码组成，沿第一方向X排列的多个编码部30的行编码相同，沿第二方向Y排列的多个编码部30的行编码均不相同，沿第二方向Y排列的多个编码部30的列编码相同，沿第一方向X排列的多个编码部30的列编码均不相同。采用不同的英文字母为不同的行编码和列编码，示例性的，采用“A”、“B”、“C”-“Z”按顺序对不同的行编码进行编码，且采用“A”、“B”、“C”-“Z”按顺序对不同的列编码进行编码。

需要说明的是，为了清楚且简明的描述本实施例中编码部30的编码方式，图4-图6示例性的示出了芯片基板中驱动电极21和编码部30均呈3×4排布，在本发明其他实施例中，驱动电极21和编码部30的行数和列数还可以为其他数值，在实际生产中可按需求进行设置。

图7是本发明提供的又一种芯片基板的平面结构示意图，参考图7，可选的，芯片基板还包括多条沿第一方向X延伸的栅极线G和多条沿第二方向Y延伸的数据线D，其中，第一方向X和第二方向Y相交；

驱动电极21与至少一条栅极线G、至少一条数据线D电连接。

具体的，通过栅极线G和数据线D给驱动电极21传输电信号。

图8是图7中A部的放大示意图，参考图7和图8，可选的，芯片基板还包括多个薄膜晶体管T；

薄膜晶体管T的栅极T1与栅极线G电连接，薄膜晶体管T的源极T2与数据线D电连接，薄膜晶体管T的漏极T3与驱动电极21电连接。

具体的，薄膜晶体管T的栅极T1连接至与其相对应的栅极线G，通过栅极线G给薄膜晶体管T通驱动信号，从而使薄膜晶体管T处于导通状态，再通过数据线D给对应的驱动电极21充电。

需要说明的是，本实施例示例性的示出了通过薄膜晶体管T向驱动电极21提供驱动信号。在本发明其他实施例中，还可以通过其他开关元件向驱动电极21提供驱动信号，本发明不再一一赘述。图7中示例性的示出了多个薄膜晶体管T与多个驱动电极21一一对应设置，一个薄膜晶体管T与一个驱动电极21电连接，在本发明其他实施例中，一个薄膜晶体管T可以与多个驱动电极21电连接，以使该多个驱动电极21能够同时接受相同的驱动信号，从而给液滴提供更大的驱动力。

图9是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图，参考图9，可选的，芯片基板还包括位于衬底基板10与透明电极层20之间的第一金属层40和第二金属层50，第一金属层40位于衬底基板10与第二金属层50之间；

第一金属层40包括栅极线G和栅极T1；

第二金属层50包括数据线S、源极T2和漏极T3。

具体的，衬底基板10上设置有第一金属层40和第二金属层50，第一金属层40和第二金属层50的材料可以相同，也可以不同。第一金属层40包括栅极线G和栅极T1，栅极线G和栅极T1设置在同一层，第二金属层50包括数据线S、源极T2和漏极T3，数据线S、源极T2和漏极T3设置在同一层。

继续参考图9，可选的，其中，第一金属层40还包括编码部30。

具体的，第一金属层40包括栅极线G、栅极T1和编码部30，编码部30和栅极线G、栅极T1设置在同一层，编码部30和栅极线G、栅极T1可采用相同材料在同一工艺步骤中形成，有效减少显示面板的制作章程，减少生产成本。

图10是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图，参考图10，可选的，其中，第二金属层50还包括编码部30。

具体的，第二金属层50包括数据线S、源极T2、漏极T3和编码部30，数据线S、源极T2、漏极T3和编码部30设置在同一层，数据线S、源极T2、漏极T3和编码部30可采用相同材料在同一工艺步骤中形成，有效减少显示面板的制作章程，减少生产成本。

图11是本发明提供的又一种芯片基板的剖面结构示意图，图12是本发明提供的一种屏蔽电极的平面结构示意图，参考图11和图12，可选的，芯片基板还包括位于第二金属层50与透明电极层20之间的屏蔽电极60；

屏蔽电极60为包括多个网孔61的网格状结构，网孔61与驱动电极21一一对应设置，且网孔61在衬底基板10所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极21在衬底基板10所在平面的垂直投影内。

具体的，第二金属层50与透明电极层20之间设置有屏蔽电极60，屏蔽电极60接地或通低电位信号，从而有效屏蔽衬底基板10和屏蔽电极60之间的走线形成的电场，有效避免衬底基板10和屏蔽电极60之间的走线形成的电场对液滴造成影响。屏蔽电极60中的网孔61与驱动电极21一一对应设置，且网孔61在衬底基板10所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极21在衬底基板10所在平面的垂直投影内，在垂直于衬底基板10所在平面的方向上，屏蔽电极60和驱动电极21的边缘相交叠，有效屏蔽驱动电极21与芯片基板中的走线之间形成的电场，有效避免其对液滴造成影响。屏蔽电极60中的网孔61有效避免屏蔽电极60对驱动电极21的影响，示例性的，在驱动电极21和衬底基板10之间设置有用于保持或提高驱动电极21的电位的电路(图中未示出)时，有效避免屏蔽电极60影响该电路的设置。

继续参考图11，可选的，其中，在垂直于衬底基板10所在平面的方向上，编码部30与驱动电极21、屏蔽电极60均相交叠。

具体的，屏蔽电极60可采用透明导电材料制成，屏蔽电极60和驱动电极21可采用相同的材料，也可以选择不同的材料。在垂直于衬底基板10所在平面的方向上，编码部30与驱动电极21、屏蔽电极60均相交叠，编码部30位于驱动电极21的边缘处，既能通过编码部30的编码确定液滴的位置，也能避免液滴遮挡住编码部30造成的无法观察到编码部30的编码的情况。

继续参考图11，可选的，芯片基板还包括位于透明电极层20远离衬底基板10一侧的绝缘疏水层70。

具体的，绝缘疏水层70形成在透明电极层20远离衬底基板10的一侧，通过绝缘疏水层70可防止液滴渗透进芯片基板内部，减少液滴的损耗，并有助于液滴在芯片基板上移动。绝缘疏水层70还具有绝缘的作用，由此可以使得驱动电极21与液滴电绝缘。绝缘疏水层70还可以起到平坦层的作用，以使得芯片基板具有平坦的表面。示例性的，绝缘疏水层70可通过特氟龙(teflon)形成，绝缘疏水层70还可以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，本发明对此不进行限制。

本实施例提供一种微流控芯片，包括如上所述的芯片基板。

图13是本发明提供的一种微流控芯片的剖面结构示意图，参考图13，微流控芯片包括芯片基板100和与芯片基板100对向设置的对盒基板200，对盒基板200与微流控基板100之间形成通道层300，液滴在通道层300内移动。

图14是本发明提供的另一种微流控芯片的平面结构示意图，可选的，微流控芯片还包括溶液池400和多个通道310，通道310的一端与溶液池400相连接，通道310的另一端与在第二方向Y上和通道310最接近的驱动电极相连接。

具体的，微流控芯片还包括溶液池400和多个通道310，通道310沿第二方向Y延伸，通道310的一端与溶液池400相连接，通道310的另一端与在第二方向Y上和通道310最接近的驱动电极21相连接，溶液池400中的液滴可通过通道310移动到驱动电极21上。示例性的，溶液池400中可设置有电极，可通过给溶液池400中的电极低电位，给驱动电极21通高电位，从而使得溶液池400中的液滴可通过通道310移动到驱动电极21上。

图15是本发明提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图，参考图15，可选的，微流控芯片还包括控制电路500，驱动电极21与控制电路500电连接。

具体的，多个驱动电极21电连接于控制电路500上，控制电路500给驱动电极21提供驱动信号。

通过上述实施例可知，本发明提供的芯片基板和微流控芯片，至少实现了如下的有益效果：

芯片基板包括衬底基板、透明电极层和多个编码部，多个编码部位于衬底基板和透明电极层之间，且编码部在衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的驱动电极在衬底基板所在平面的垂直投影内，驱动电极采用具有导电性、透光率高的材料制成，通过显微镜或高精度的摄像头在透明电极层远离衬底基板的一侧观察时，可看见每个驱动电极所对应的编码部的编码，从而可快速、精准的确定液滴的位置。本发明所述的芯片基板用于基因测序时，通过显微镜或高精度的摄像头可快速、精准的确定液滴发生化学反应的精准位置，从而快速、精准的推断出与之配对的基因序列。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种芯片基板，其特征在于，所述芯片基板包括：衬底基板和位于所述衬底基板一侧的透明电极层，所述透明电极层包括呈阵列排布的多个驱动电极，所述驱动电极用于驱动液滴的移动；

位于所述衬底基板和所述透明电极层之间的多个编码部，所述编码部与所述驱动电极一一对应设置，所述编码部在所述衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的所述驱动电极在所述衬底基板所在平面的垂直投影内。

2.根据权利要求1所述的芯片基板，其特征在于，

每个所述驱动电极所对应的所述编码部的编码均不相同。

3.根据权利要求1所述的芯片基板，其特征在于，还包括多条沿第一方向延伸的栅极线和多条沿第二方向延伸的数据线，其中，所述第一方向和所述第二方向相交；

所述驱动电极与至少一条所述栅极线、至少一条所述数据线电连接。

4.根据权利要求3所述的芯片基板，其特征在于，还包括多个薄膜晶体管；

所述薄膜晶体管的栅极与所述栅极线电连接，所述薄膜晶体管的源极与所述数据线电连接，所述薄膜晶体管的漏极与所述驱动电极电连接。

5.根据权利要求4所述的芯片基板，其特征在于，还包括位于所述衬底基板与所述透明电极层之间的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层位于所述衬底基板与所述第二金属层之间；

所述第一金属层包括所述栅极线和所述栅极；

所述第二金属层包括所述数据线、所述源极和所述漏极。

6.根据权利要求5所述的芯片基板，其特征在于，

所述第一金属层还包括所述编码部。

7.根据权利要求5所述的芯片基板，其特征在于，

所述第二金属层还包括所述编码部。

8.根据权利要求5所述的芯片基板，其特征在于，还包括位于所述第二金属层与所述透明电极层之间的屏蔽电极；

所述屏蔽电极为包括多个网孔的网格状结构，所述网孔与所述驱动电极一一对应设置，且所述网孔在所述衬底基板所在平面的垂直投影位于与其相对应的所述驱动电极在所述衬底基板所在平面的垂直投影内。

9.根据权利要求8所述的芯片基板，其特征在于，

在垂直于所述衬底基板所在平面的方向上，所述编码部与所述驱动电极、所述屏蔽电极均相交叠。

10.根据权利要求1所述的芯片基板，其特征在于，还包括位于所述透明电极层远离所述衬底基板一侧的绝缘疏水层。

11.一种微流控芯片，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的芯片基板。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，还包括溶液池和多个通道，所述通道的一端与所述溶液池相连接，所述通道的另一端与在第二方向上和所述通道最接近的驱动电极相连接。

13.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，还包括控制电路，驱动电极与所述控制电路电连接。