CN113769802B - 微流控装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种微流控装置，涉及微流控技术领域。包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间形成用于容纳液体的空腔；第一基板包括多个驱动电极、多个第一电极，驱动电极位于第一电极朝向第二基板一侧；至少一个驱动电极上包括至少一个开口部，开口部沿垂直于第一基板所在平面的方向贯穿驱动电极；至少一个第一电极在第一基板所在平面的正投影至少覆盖一个开口部在第一基板所在平面的正投影；第二基板包括至少一个第二电极，第二电极在第一基板所在平面的正投影与第一电极在第一基板所在平面的正投影至少部分交叠。通过第一电极经开口部与第二电极之间产生的电容，检测出驱动电极正投影表面内所存在的液滴的大小和准确位置。

Description

微流控装置
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，更具体地，涉及一种微流控装置。
背景技术
现有技术中，通常利用电润湿的原理，通过设置至少一个基板电压控制微流控装置中液体的流动位置。驱动液滴自动化移动的过程中，会发生液滴大小变化及电极上液滴的残留，影响后续试验精度；因此，在液体自动化移动的过程中，需要实时反馈液体、以及液体的残留液滴的具体位置，以便于精准控制。
但是，现有技术中，驱动电极都是完整设置的，通过位于驱动电极一侧设置的感应电极进行液滴位置检测时，只能对驱动电极特定位置的液滴进行检测，例如只能对至少部分位于相邻两个驱动电极之间间隙内的液滴进行检测，对不在该位置的液滴无法进行检测，检测准确度有限，且无法测量液滴大小和少量残余在驱动电极正投影内的液滴。因此，亟需提供一种检测机制，能够对位于电极表面正投影位置内的液滴残留进行检测，且能够对液滴的大小变化进行检测。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微流控装置，用以改善现有技术中，无法对液滴的大小变化、液滴在电极表面正投影内的准确位置进行检测的问题。
本申请提供一种微流控装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间形成空腔，空腔用于容纳液体；
第一基板包括多个驱动电极、多个第一电极，驱动电极位于第一电极朝向第二基板一侧，驱动电极呈阵列排布；
至少一个驱动电极上包括至少一个开口部，开口部沿垂直于第一基板所在平面的方向贯穿驱动电极；至少一个第一电极在第一基板所在平面的正投影至少覆盖一个开口部在第一基板所在平面的正投影；
第二基板包括至少一个第二电极，第二电极在第一基板所在平面的正投影与第一电极在第一基板所在平面的正投影至少部分交叠。
与现有技术相比，本发明提供的一种微流控装置，至少实现了如下的有益效果：
本申请通过在微流控装置中的第一基板中的各个驱动电极上开设多个开口部，并在第一基板中驱动电极远离第二基板侧设置第一电极，通过该第一电极经开口部与第二基板上第二电极之间产生的电容变化，检测出驱动电极正投影表面内所存在的液滴的大小和准确位置，实现对于微流控装置内残留液滴的检测。
当然，实施本发明的任一产品必不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所示为本申请实施例提供的微流控装置的一种局部截面示意图；
图2所示为本申请实施例提供的驱动电极的一种俯视图；
图3所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图；
图4所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图；
图5所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图；
图6所示为本申请实施例提供的一种俯视透视图；
图7所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图；
图8所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图；
图9所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图；
图10所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图；
图11所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图；
图12所示为本申请实施例提供的驱动电极的另一种俯视图。
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。
现有技术中，驱动电极都是完整设置的，通过位于驱动电极一侧设置的感应电极进行液滴位置检测时，只能对驱动电极特定位置的液滴进行检测，例如只能对至少部分位于相邻两个驱动电极之间间隙内的液滴进行检测，对不在该位置的液滴无法进行检测，检测准确度有限，且无法测量液滴大小和少量残余在驱动电极正投影内的液滴。
有鉴于此，本发明提供了一种微流控装置，用以改善现有技术中，无法对液滴的大小变化、液滴在电极表面正投影内的准确位置进行检测的问题。
图1所示为本申请实施例提供的微流控装置的一种局部截面示意图，图2所示为本申请实施例提供的驱动电极的一种俯视图，请参照图1和图2，本申请提供了一种微流控装置100，包括相对设置的第一基板10和第二基板20，第一基板10和第二基板20之间形成空腔30，空腔30用于容纳液体40；
第一基板10包括多个驱动电极12、多个第一电极13，驱动电极12位于第一电极13朝向第二基板20一侧，驱动电极12呈阵列排布；
至少一个驱动电极12上包括至少一个开口部121，开口部121沿垂直于第一基板10所在平面的方向贯穿驱动电极12；至少一个第一电极13在第一基板10所在平面的正投影至少覆盖一个开口部121在第一基板10所在平面的正投影；
第二基板20包括至少一个第二电极22，第二电极22在第一基板10所在平面的正投影与第一电极13在第一基板10所在平面的正投影至少部分交叠。
具体地，为了解决对于微流控装置100中残留液滴41的具体位置和大小的检测，本申请提供了一种微流控装置100，该微流控装置100包括相对设置的第一基板10和第二基板20，在第一基板10和第二基板20之间形成有空腔30，空腔30用于容纳可被驱动流动的液体40。微流控装置100的空腔30通常由至少一个通道形成，或是还会包括若干个分支通道，液体40在空腔30中流动的过程，难免有部分液滴41停留在通道中的某些位置，本申请通过以下设计，对通道中停留的液滴41的位置和大小进行检测。
需要说明的是，图1的截面图中仅示出了一块驱动电极12和一块第一电极13的示意图，用以对本申请提出的微流控装置100进行说明，但并不代表一个微流控装置100中仅会包括一块驱动电极12和一块第一电极13。
本申请提供了一种第一基板10的设置方式为，第一基板10可包括多个驱动电极12和多个第一电极13，其中驱动电极12设置于第一电极13朝向第二基板20的一侧，也即驱动电极12相比于第一电极13更靠近空腔30一侧设置；其中，如图2所示出的，当驱动电极12的数量比较多时，驱动电极12可呈阵列排布；通过给驱动电极12施加电压信号，用以驱动空腔30中液体40的移动。其中，本申请在部分或全部驱动电极12上都设置开口部121，该开口部121通过沿垂直于第一基板10所在平面的方向贯穿驱动电极12而形成，也即在驱动电极12上开设若干个通孔形成若干个开口部121。同时，设置第一电极13在第一基板10所在平面的正投影能够覆盖开口部121在第一基板10所在平面的正投影。
与此同时，本申请提供了一种第二基板20的设置方式为，第二基板20包括至少一个第二电极22，该第二电极22在第一基板10所在平面的正投影与第一电极13在第一基板10所在平面的正投影至少部分交叠。容纳有液体40的空腔30位于第一电极13和第二电极22之间，当向第一电极13、第二电极22施加电压信号时，滞留在空腔30内的液滴41与第一电极13之间形成电容，该电容与液滴41和第二电极22之间形成的电容相连；通过检测第一电极13与第二电极22之间的电容大小及电容变化，可判断该位置是否存在液滴41，且同时检测出液滴41的大小。具体地，当检测到一处电容大小相比于正常没有液滴41的区域的电容不同时，则说明此电容对应的区域内存在残留液滴41。
需要说明的是，本申请并不限定驱动电极12的大小，也不限定一个驱动电极12上所开设的开口部121的数量和大小，只要所开设的开口部121能够用于使得第一电极13和第二电极22之间形成电容，用以检测空腔30中残留液滴41的大小和位置即可。图2所示出的若干个驱动电极12，每一驱动电极12中包括阵列设置的16个开口部121仅是本申请提供的一种可选择的实施例，并不用于对开口部121的设置数量、形状、排布等进行限定。
还需要说明的是，第一基板10包括玻璃衬底11，第一电极13即形成于玻璃衬底11的表面，且还包括与液体40相邻设置疏水层14；第二基板20还包括相对设置的疏水层23以及玻璃盖板21，两层相对设置的疏水层14和疏水层23中间设置空腔30以容纳液体40。
图3所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图，请参照图3，可选地，第一电极13包括多个第一子电极131，多个第一子电极131同层设置。
具体地，位于第一基板10中的第一电极13当包括多个第一子电极131时，可选择将所有的第一子电极131均设置于同一膜层结构中，即将所有第一子电极131均同层设置。
至少部分第一子电极131能够经开口部121与对应设置的第二电极22之间形成电容，该电容包括第一子电极131与其在第一基板10所在平面正投影位置内有交叠面积的液滴41之间形成的电容，还包括该液滴41与第二电极22之间形成的电容，通过检测第一子电极131与对应设置的第二电极22之间的电容变化、电容大小，可判断该位置是否存在液滴41，同时通过电容大小来检测液滴41的大小。
图4所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图，请参照图4，可选地，第一电极13还包括多个第二子电极132，多个第一子电极131和多个第二子电极132不同层且绝缘。
具体地，在第一电极13包括同层设置的多个第一子电极131的基础上，本申请还提供了一种可选择的实施例为，第一电极13还可包括多个第二子电极132，此处的多个第二子电极132可位于同一膜层中设置，且多个第一子电极131和多个第二子电极132不同层设置。同时，本申请设置第一子电极131所在的膜层和第二子电极132所在的膜层之间绝缘设置，避免第一子电极131和第二子电极132之间存在电连接的风险，也方便第一子电极131和第二子电极132的制作。
当第一电极13同时包括第一子电极131和第二子电极132的时候，第一子电极131在第一基板10所在平面的正投影与第二子电极132在第一基板10所在平面的正投影设置为不交叠；如此设置，使得第一子电极131与第二电极22之间形成的电容、第二子电极132与第二电极22之间形成的电容互不影响。也即，第一子电极131用于与对应设置的第二电极22之间形成的电容，来检测与该第一子电极131在第一基板10所在平面的正投影内存在交叠面积的液滴41的位置和尺寸大小；第二子电极132用于与对应设置的第二电极22之间形成的电容，来检测与该第二子电极132在第一基板10所在平面的正投影内存在交叠面积的液滴41的位置和尺寸大小。
还需要说明的是，本申请提供了一种可选择的实施例为，驱动电极12上设置的每一开口部121在第一基板10所在平面的正投影仅会与一个第一子电极131、或是一个第二子电极132在第一基板10所在平面的正投影具有交叠面积；如此设置，可使得一个开口部121仅会对应一个第一子电极131或是一个第二子电极132，与该开口部121在第一基板10所在平面的正投影具有交叠面积的液滴41可被准确定位。上述设置方式仅是本申请提供的一种实施例，本申请并不以此为限，用户可根据实际需求进行相应的设置调整。
图5所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图，请参照图2和图5，可选地，任意相邻设置的两个驱动电极12之间包括第一间隙15，第一电极13在第一基板10所在平面的正投影至少覆盖部分第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影。
具体地，当第一基板10中包括多个阵列排布的驱动电极12时，本申请提供了一种可选择的实施例为，任意相邻设置的两个驱动电极12之间均包括第一间隙15，此时，可设置第一基板10中的第一电极13在第一基板10所在平面的正投影至少覆盖部分第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影，从而利用第一电极13透过第一间隙15与对置设置的第二电极22之间形成的电容，来检测第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影区域内是否有液滴41存在，同时通过电容大小实现对液滴41大小的检测。
也即，第一电极13在第一基板10所在平面的正投影不仅与开口部121在第一基板10所在平面的正投影具有交叠面积，且第一电极13在第一基板10所在平面的正投影与驱动电极12间的第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影也具有交叠面积，从而实现对于微流控装置100的空腔30中，与开口部121、第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影区域具有交叠面积的液滴41的位置和大小进行检测。
图6所示为本申请实施例提供的一种俯视透视图，图7所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图，请参照图4-图7，可选地，每一第一电极13电连接一条探测信号线171，探测信号线171向第一电极13传输探测信号。
具体地，本申请提供的微流控装置100中，还包括多条探测信号线171，探测信号线171用于与第一电极13电连接，从而向第一电极13传输探测信号，驱使第一电极13通过开口部121和/或第一间隙15与对应设置的第二电极22之间产生电容，以达到对于与开口部121、第一间隙15在第一基板10所在平面的正投影区域具有交叠面积的液滴41的位置和大小的检测。
需要说明的是，本申请提供了一种可选择的方式为，每一第一电极13分别电连接一条探测信号线171；即，当第一电极13仅包括多个第一子电极131时，任一第一子电极131电连接有一条探测信号线171，当第一电极13包括第一子电极131和第二子电极132时，各个第一子电极131和各个第二子电极132分别电连接有一条探测信号线171。如此设置，可实现针对于微流控装置100中指定区域中液滴41大小和液滴41位置的检测，避免资源的浪费，该检测可得到液滴41在某一能够被确定的第一子电极131或第二子电极132在第一基板10所在平面的正投影区域。具体地，当检测到一处电容大小相比于正常没有液滴41的区域的电容不同时，则说明此电容对应的区域内存在残留液滴41。
图8所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图，请参照图5和图8，可选地，驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影与多个第一电极13在第一基板10所在平面的正投影相交叠，与同一驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第一电极13，均电连接同一条探测信号线171，探测信号线171向第一电极13传输探测信号。
具体地，当微流控装置100的第一基板10中包括多个驱动电极12时，各个驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影与多个第一电极13在第一基板10所在平面的正投影具有相交叠的区域；与同一个驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影区域具有相交叠面积的多个第一电极13，可设置为均连接同一条探测信号线171，如此设置，可实现针对于微流控装置100中指定区域中液滴41大小和液滴41位置的检测，该检测可得到液滴41在某一确定的驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影区域，有利于减少排布探测信号线171的数量，避免对于微流控装置100过多面积的占用，提高微流控装置100中电极数量和密度的设置。
图9所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图，请参照图4和图9，可选地，第一子电极131均沿第一方向延伸且沿第二方向排列，第二子电极132均沿第二方向延伸且沿第一方向排列；第一方向与驱动电极12所成阵列的行方向平行，第二方向与驱动电极12所成阵列的列方向平行。
具体地，当第一电极13包括分层设置的第一子电极131和第二子电极132时，本申请提供了一种可选择的设置方式为，第一子电极131均沿第一方向延伸且沿第二方向排列设置，第二子电极132均沿第二方向延伸且沿第一方向排列，其中第一方向和第二方向具体为垂直关系。
换句话说，两层设置的第一电极13(第一子电极131和第二子电极132)，可被设置为分别形成行、列网状走线，每一行/列的驱动电极12对应的第一电极13/第二电极22电极可检测该行/列上是否存在液滴41，并检测空腔30中所存在的液滴41大小。当对行/列设置的第一电极13进行依次编号后，可以此给所检测到的液滴41进行具体位置编码，更明确地展示出液滴41在微流控装置100中的具体位置。
图10所示为本申请实施例提供的另一种俯视透视图，请参照图5和图10，可选地，一行驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影与多个第一子电极131在第一基板10所在平面的正投影相交叠；
与一行驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第一子电极131，均电连接至同一条第一探测信号总线181，第一探测信号总线181向多个第一子电极131同时传输第一探测信号。
具体地，本申请提供了一种可选择的实施例为，设置一行驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影与多个第一子电极131在第一基板10所在平面的正投影相交叠，其中，与一行驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第一子电极131可设置为均与同一条第一探测信号总线181电连接，也即该条第一探测信号总线181可同时向该行驱动电极12对应的多个第一子电极131同时传输第一探测信号。
当第一电极13包括仅包括多个同层设置的第一子电极131时，即设置为每行驱动电极12对应的各个第一子电极131分别电连接的探测信号线171在尾端相连，通过一条第一探测信号总线181同时提供探测信号。每一行的驱动电极12对应的第一子电极131可检测该行上正投影所在的区域是否存在液滴41，并检测空腔30中所存在的液滴41大小，通过行信号综合判断出液滴41所处位置及相应大小，从而精确示出所检测到的液滴41在微流控装置100中的位置。
请参照图4和图9，可选地，一列驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影与多个第二子电极132在第一基板10所在平面的正投影相交叠；
与一列驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第二子电极132，均电连接至同一条第二探测信号总线182，第二探测信号总线182向多个第二子电极132同时传输第二探测信号。
具体地，本申请提供了一种可选择的实施例为，当第一电极13包括分层设置的第一子电极131和第二子电极132，且第一子电极131和第二子电极132呈行列排布时；本申请设置与一行驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第一子电极131均与同一条第一探测信号总线181电连接的同时，设置与一列驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠的多个第二子电极132均与同一条第二探测信号总线182电连接，此时第一探测信号总线181向该多个第一子电极131同时传输第一探测信号，第二探测信号总线182向该多个第二子电极132同时传输第二探测信号。
即设置为每行的驱动电极12对应的多个第一子电极131分别电连接的探测信号线171在尾端相连，通过一条第一探测信号总线181同时提供探测信号，每列的驱动电极12对应的多个第二子电极132分别电连接的探测信号线171在尾端相连，通过一条第二探测信号总线182同时提供探测信号。每一行/列的驱动电极12对应的第一电极13可检测到该行/列上是否存在液滴41，并检测空腔30中所存在的液滴41大小，通过行/列信号综合判断出液滴41所处位置及相应大小。也即，可使用M+N个第一电极13(第一子电极131和第二子电极132)信号检测M*N阵列的驱动电极12上的液滴41，从而精确示出所检测到的液滴41在微流控装置100中的位置。
图11所示为本申请实施例提供的微流控装置的另一种局部截面示意图，请参照图11，可选地，还包括与驱动电极12一一对应的晶体管19，晶体管19用于向驱动电极12加载驱动电压信号，相邻设置的驱动电极12加载不同的驱动电压信号，驱动液体40移动。
具体地，本申请提供的微流控装置100中，还可设置有与若干驱动电极12一一对应电连接的晶体管19，该晶体管19用于向驱动电极12加载驱动电压信号，也即通过晶体管19作为开关实现对于是否向驱动电极12加载驱动电压信号的控制。本申请可通过向相邻设置的驱动电极12加载不同的驱动电压信号，以通过相邻设置的驱动电极12间形成的电场驱动微流控装置100中液体40的移动。
请继续参照图11，可选地，晶体管19位于驱动电极12远离第二基板20一侧；晶体管19在第一基板10所在平面的正投影与驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠。
具体地，当微流控装置100中包括晶体管19时，本申请提供了一种可选择的设置方式为，晶体管19设置于驱动电极12远离第二基板20一侧，此时可选择设置晶体管19在第一基板10所在平面的正投影与驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠，也即形成晶体管19的至少部分膜层结构在第一基板10所在平面的正投影能够与驱动电极12在第一基板10所在平面的正投影相交叠。本申请将晶体管19设置在驱动电极12的下方，不设置在第一间隙15或开口部121对应的区域位置，这样驱动电极12可以屏蔽晶体管19引起的寄生电容，从而能够有效提升液滴41的定位精度。
请继续参照图11，可选地，每一晶体管19包括栅极193、第一极191和第二极192；第一极191与驱动电极12电连接；
第一子电极131位于第二子电极132朝向第二基板20侧，栅极193与第二子电极132同层设置，第一极191和第二极192与第一子电极131同层设置。
具体地，本申请提供一种可选择的实施例，当微流控装置100中驱动电极12数量较多、结构比较复杂时，可以通过设置该微流控装置100中包括扫描线、数据线和晶体管19的有源驱动方式，与显示面板类似；每个驱动电极12类似于显示面板中的一个子像素，利用扫描线和数据线实现扫描，利用晶体管19的通断实现驱动电极12的有源驱动，其中，晶体管19包括栅极193、第一极191和第二极192(源极和漏极)，第一极191可以与驱动电极12电连接，第二极192与数据线电连接，栅极193与扫描线电连接。晶体管19可以采用薄膜晶体管，具体可以采用非晶硅材料、多晶硅材料或金属氧化物材料等作为有源层194形成的薄膜晶体管。
本申请提供了一种晶体管19的设置方式为，当第一电极13包括分层设置的第一子电极131和第二子电极132时，可设置第一子电极131位于第二子电极132朝向第二基板20侧，设置晶体管19中的栅极193与第二子电极132同层设置，第一极191和第二极192与第一子电极131同层设置，从而避免设置晶体管19时对微流控装置100膜层厚度的增加，也有利于简化微流控装置100的制作过程。
请继续参照图11，可选地，至少部分第二子电极132复用为栅极193，至少部分第一子电极131复用为第一极191和第二极192。
具体地，在将晶体管19中的栅极193与第二子电极132同层设置，晶体管19中的第一极191、第二极192与第一子电极131同层设置时，本申请还提供了一种可选择的实施例为，将至少部分已制作完成的第二子电极132复用为晶体管19的栅极193，将至少部分已制作完成的第一子电极131复用为晶体管19的第一极191和第二极192；如此设置，既能够保证微流控装置100的膜层厚度不被增加，同时也能够对现有膜层的制作流程和制作好的结构进行复用，简化了微流控装置100的制作流程。
请参照图1、图2、图6-图8，可选地，任一驱动电极12上包括多个开口部121，开口部121呈均匀分布。
具体地，本申请提供的微流控装置100中，至少部分驱动电极12上设置有一些开口部121，本申请提供了一种开口部121在驱动电极12上的设置方式为，任一驱动电极12上包括的开口部121均呈均匀分布，以使得对于驱动电极12所在区域内的液滴41检测效果更加均匀、准确，避免开口部121设置不均匀导致某些液滴41无法被检测到的问题出现。
在此基础上，本申请还可进一步设置每一驱动电极12上所设置的开口部121均呈同样的设置方式，以使得整个微流控装置100中的开口部121都呈均匀排布，进一步增强对于驱动电极12所在区域内的液滴41检测效果，且有利于简化开口部121的制作过程。
请结合图4、图5参照图9和图10，可选地，沿第一方向排布的相邻两行开口部121错位排布；
第一方向与驱动电极12所成阵列的行方向平行。
具体地，本申请中开设于驱动电极12的开口部121，除了图1、图2、图6-图8所示出的整齐排布的行列式阵列外，本申请还提供了一种可选择的实施例为，如图9、图10所示出的相邻两行开口部121错位排布，如此设置也可使得对于微流控装置100中的残留液滴41检测效果更好。
图12所示为本申请实施例提供的驱动电极的另一种俯视图，请结合图1参照图12，可选地，开口部121在第一基板10所在平面的正投影为矩形、圆形、椭圆形或者三角形。
具体地，本申请对于开设于驱动电极12的开口部121的形状，提供了一些可选择的设置方式为，开口部121在第一基板10所在平面的正投影为矩形、圆形、椭圆形或者三角形等等。
例如图12所示出的，本申请可选择将开口部121的形状为三角形，此时，可设置一行开口部121的设置形状均为正三角形，下一邻行设置的开口部121均为到三角形，如此交替设置，可使得一个驱动电极12上对应设置的开口部121的数量更多，从而使得第一电极13和第二电极22经开口部121对于残留液滴41的检测效果更加良好。
此外，本申请也不限定一个驱动电极12上的开口部121仅能为同样的形状，更不对各个开口部121的尺寸进行限定。
可选地，第二电极22为面状电极、块状电极或条状电极。
具体地，本申请对于驱动电极12、第一电极13、第二电极22的设置形状并不做具体限定，驱动电极12、第一电极13、第二电极22可根据需求设置为条状电极、块状电极、面状电极等。只要能够保证第一电极13和第二电极22能够通过驱动电极12上开设的开口部121对空腔30中的残留液滴41进行检测即可。
可选地，第一电极13为触控电极，第二电极22为公共电极；或，
第一电极13为公共电极，第二电极22为触控电极。
具体地，本申请提供的微流控电极中，所设置的第一电极13可为触控电极，具体为触控感应电极，用于感测空腔30中残留液滴41的大小和位置；第二电极22可为公共电极，用以通过开口部121与第一电极13之间形成电容，通过电容大小的变化，得到至少部分空腔30中残留液滴41的大小和位置。
或是，本申请提供的微流控电极中，所设置的第二电极22可为触控电极，具体为触控感应电极，用于感测空腔30中残留液滴41的大小和位置；第一电极13可为公共电极，用以通过开口部121与第二电极22之间形成电容，通过电容大小的变化，得到至少部分空腔30中残留液滴41的大小和位置。
通过上述实施例可知，本发明提供的微流控装置，至少实现了如下的有益效果：
本申请通过在微流控装置中的第一基板中的各个驱动电极上开设多个开口部，并在第一基板中驱动电极远离第二基板侧设置第一电极，通过该第一电极经开口部与第二基板上第二电极之间产生的电容变化，检测出驱动电极正投影表面内所存在的液滴的大小和准确位置，实现对于微流控装置内残留液滴的检测。
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 (18)

1.一种微流控装置，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成空腔，所述空腔用于容纳液体；
所述第一基板包括多个驱动电极、多个第一电极，所述驱动电极位于所述第一电极朝向所述第二基板一侧，所述驱动电极呈阵列排布；
至少一个所述驱动电极上包括至少一个开口部，所述开口部沿垂直于所述第一基板所在平面的方向贯穿所述驱动电极；至少一个所述第一电极在所述第一基板所在平面的正投影至少覆盖一个所述开口部在所述第一基板所在平面的正投影；
所述第二基板包括至少一个第二电极，所述第二电极在所述第一基板所在平面的正投影与所述第一电极在所述第一基板所在平面的正投影至少部分交叠；
所述第一基板还包括疏水层，所述疏水层与所述空腔相邻设置，位于所述空腔靠近所述第一基板的一侧；
所述第二基板还包括疏水层，所述疏水层与所述空腔相邻设置，位于所述空腔靠近所述第二基板的一侧。
2.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第一电极包括多个第一子电极，所述多个第一子电极同层设置。
3.根据所述权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述第一电极还包括多个第二子电极，所述多个第一子电极和所述多个第二子电极不同层且绝缘。
4.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，任意相邻设置的两个所述驱动电极之间包括第一间隙，所述第一电极在所述第一基板所在平面的正投影至少覆盖部分所述第一间隙在所述第一基板所在平面的正投影。
5.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，每一所述第一电极电连接一条探测信号线，所述探测信号线向所述第一电极传输探测信号。
6.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影与多个所述第一电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠，与同一所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠的多个所述第一电极，均电连接同一条探测信号线，所述探测信号线向所述第一电极传输探测信号。
7.根据所述权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，所述第一子电极均沿第一方向延伸且沿第二方向排列，所述第二子电极均沿所述第二方向延伸且沿所述第一方向排列；所述第一方向与所述驱动电极所成阵列的行方向平行，所述第二方向与所述驱动电极所成阵列的列方向平行。
8.根据所述权利要求7所述的微流控装置，其特征在于，一行所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影与多个所述第一子电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠；
与一行所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠的多个所述第一子电极，均电连接至同一条第一探测信号总线，所述第一探测信号总线向多个所述第一子电极同时传输第一探测信号。
9.根据所述权利要求7所述的微流控装置，其特征在于，一列所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影与多个所述第二子电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠；
与一列所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠的多个所述第二子电极，均电连接至同一条第二探测信号总线，所述第二探测信号总线向多个所述第二子电极同时传输第二探测信号。
10.根据所述权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，还包括与所述驱动电极一一对应的晶体管，所述晶体管用于向所述驱动电极加载驱动电压信号，相邻设置的所述驱动电极加载不同的所述驱动电压信号，驱动所述液体移动。
11.根据所述权利要求10所述的微流控装置，其特征在于，所述晶体管位于所述驱动电极远离所述第二基板一侧；所述晶体管在所述第一基板所在平面的正投影与所述驱动电极在所述第一基板所在平面的正投影相交叠。
12.根据所述权利要求11所述的微流控装置，其特征在于，每一所述晶体管包括栅极、第一极和第二极；所述第一极与所述驱动电极电连接；
所述第一子电极位于所述第二子电极朝向所述第二基板侧，所述栅极与所述第二子电极同层设置，所述第一极和所述第二极与所述第一子电极同层设置。
13.根据所述权利要求12所述的微流控装置，其特征在于，至少部分第一子电极复用为所述栅极，至少部分所述第二子电极复用为所述第一极和所述第二极。
14.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，任一所述驱动电极上包括多个开口部，所述开口部呈均匀分布。
15.根据所述权利要求14所述的微流控装置，其特征在于，沿第一方向排布的相邻两行所述开口部错位排布；
所述第一方向与所述驱动电极所成阵列的行方向平行。
16.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述开口部在所述第一基板所在平面的正投影为矩形、圆形、椭圆形或者三角形。
17.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第二电极为面状电极、块状电极或条状电极。
18.根据所述权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第一电极为触控电极，所述第二电极为公共电极；或，
所述第一电极为公共电极，所述第二电极为触控电极。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11684920B2 (en) * 2020-07-07 2023-06-27 International Business Machines Corporation Electrical tracking of a multiphase microfluidic flow
CN113769802B (zh) * 2021-09-24 2023-03-10 上海天马微电子有限公司 微流控装置
CN114558628A (zh) * 2022-02-23 2022-05-31 上海天马微电子有限公司 一种驱动电路及其驱动方法、微流控装置
CN115400807B (zh) * 2022-09-29 2023-09-08 成都天马微电子有限公司 微流控装置的驱动方法及微流控装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650512A (zh) * 2011-02-25 2012-08-29 上海衡芯生物科技有限公司 液滴测量方法及液滴控制方法
CN103170384A (zh) * 2013-05-06 2013-06-26 复旦大学 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
CN107583694A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 京东方科技集团股份有限公司 微流控系统及方法
CN107754962A (zh) * 2017-11-22 2018-03-06 南方科技大学 一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法
CN110773247A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 京东方科技集团股份有限公司 一种微量样品的检测芯片
CN111678423A (zh) * 2020-07-09 2020-09-18 安图实验仪器(郑州)有限公司 基于介电润湿数字微流控的液滴检测系统及检测方法
CN112892625A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控芯片

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040077074A1 (en) * 1993-11-01 2004-04-22 Nanogen, Inc. Multi-chambered analysis device
TWI510780B (zh) * 2014-03-20 2015-12-01 Univ Nat Chiao Tung 生物檢測設備及生物晶片
CN108169966B (zh) * 2018-01-04 2020-08-18 京东方科技集团股份有限公司 液滴控制检测器件及液滴控制检测方法
CN109174219B (zh) * 2018-10-15 2021-12-24 京东方科技集团股份有限公司 微流控基板及其驱动方法和微流控装置
CN109876875B (zh) * 2019-03-27 2022-07-01 上海中航光电子有限公司 微流控芯片及其驱动方法、分析装置
CN110420673B (zh) * 2019-08-14 2022-06-03 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控器件及其驱动方法、微流控系统
CN112675798B (zh) * 2020-12-14 2022-11-08 上海天马微电子有限公司 微流体反应装置及微流体反应驱动方法
CN112934280B (zh) * 2021-02-01 2023-03-10 上海中航光电子有限公司 一种微流控装置及其检测方法
CN113769802B (zh) * 2021-09-24 2023-03-10 上海天马微电子有限公司 微流控装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650512A (zh) * 2011-02-25 2012-08-29 上海衡芯生物科技有限公司 液滴测量方法及液滴控制方法
CN103170384A (zh) * 2013-05-06 2013-06-26 复旦大学 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
CN107583694A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 京东方科技集团股份有限公司 微流控系统及方法
CN107754962A (zh) * 2017-11-22 2018-03-06 南方科技大学 一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法
CN110773247A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 京东方科技集团股份有限公司 一种微量样品的检测芯片
CN111678423A (zh) * 2020-07-09 2020-09-18 安图实验仪器(郑州)有限公司 基于介电润湿数字微流控的液滴检测系统及检测方法
CN112892625A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控芯片

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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