CN114130437A - 一种电致发光微流控液滴移动装置 - Google Patents

一种电致发光微流控液滴移动装置 Download PDF

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纪君朋
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Abstract

本发明公开一种电致发光微流控液滴移动装置，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。本发明利用液滴在疏水化表面的介电润湿现象，通过控制微电极阵列上液滴接触角变化，实现离散液滴的精确控制，可以实现液滴移动过程中伴随着实时的底发光，及时跟进实验动向，同时，可以做到多种颜色的显示，实现丰富的颜色变化，减少了外置的荧光设备，降低成本且节约资源，并且具有多彩发光的特点。

Description

一种电致发光微流控液滴移动装置
技术领域
本发明涉及介电润湿驱动和交流电电致发光技术领域，尤其涉及一种电致发光微流控液滴移动装置。
背景技术
微流控(Microfluidics)是指使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体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。数字微流控技术(Digital microfluidics，DMF)是一类新型液滴操纵技术的统称，常见的驱动法有介电润湿、介电泳、声表面波、静电力、磁力等。
而生物医学方面的使用，较多的为荧光标记法，化学发光需要外置的庞大笨拙的发光装置，这给便携性和成本都增加了困难。与此同时，化学发光还不能为每种颜色显示任意像素图像。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电致发光微流控液滴移动装置，旨在解决现有技术中电致发光器件便携性差、成本高以及无法做到多种颜色的显示的问题。
本发明的技术方案如下：
一种电致发光微流控液滴移动装置，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；
其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述电极单元包括基板、端口、电极组件和电极引线，所述端口通过所述电极引线发送电压信号给电极组件；所述发光单元包括发光层、介电层和平整层，所述液滴单元还包括封装胶和表面有疏水层涂覆的导电层。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述电致发光微流控液滴移动装置的电极电压接线方式为三明治结构或平面电极结构；
当所述电极电压接线方式为三明治结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括七层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层、第二层为平整层、第三层为发光层、第四层为介电层、第五层为疏水层、第六层为疏水层，第七层为导电层，所述液滴分布在所述第五层和所述第六层之间；
当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括五层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层，第二层为平整层、第三层为发光层，第四层为介电层、第五层为疏水层，所述液滴分布在所述第五层的上表面；
其中，所述电极驱动层包括至少两个第一驱动电极和至少两个第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的电压不同。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述液滴为流动的液体，所述液滴的液体电阻为9.6×10-7Ω·m25℃至1×106Ω·m25℃。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述电极组件之间的间隙在500nm-5mm之间；所述电压为交流电，电压值在2v-2kv之间。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述电致发光微流控液滴移动装置还包括与所述发光层相对应的电子阻挡层、空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层和保护层中的一种或多种。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，当所述电极电压接线方式为三明治结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层和底层，其中，所述导电层作为所述电致发光微流控液滴移动装置顶层的电极；
当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层或底层，其中，所述电致发光微流控液滴移动装置没有电极分布的一端为封装层。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述发光层为OLED红绿蓝黄中的至少两种；所述OLED红绿蓝黄采用主体材料和客体材料的掺杂结构，所述主体材料选自4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4'-N,N-二咔唑-联苯、9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9H-咔唑、2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑]、LGH001、LGH002、2,6-DCzPPy中的至少一种；
所述客体材料包括蓝光客体材料、绿光客体材料、黄光客体材料、红光客体材料；
其中，所述蓝光客体材料选自双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱、双(3,5-二氟-2-(2-吡啶基-KN)苯基-KC)(四(1H-吡唑基-KN1)硼酸(1-)-KN2,KN2')-铱、二(2-羟基苯基吡啶)合铍、Flrpic、LGD001、LRD001、LBD001中的至少一种；
所述绿光客体材料选自三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶-C2,N)合铱(III)中的至少一种；
所述黄光客体材料选自乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)、乙酰丙酮酸二(4-(4-叔丁基-苯基)-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)中的至少一种；
所述红光客体材料选自三(1-苯基异喹啉)铱、(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[f,h]喹喔啉)合铱中的至少一种；
所述主体材料和所述客体材料的质量比为(1-50)：1。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述发光层为无机粉末电致发光材料、有机小分子材料、有机聚合物材料、量子点发光材料、钙钛矿发光材料高温超导体氧化物、钙钛矿氧离子导体、有机无机复合钙钛矿、无机钙钛矿、稀土配合物的电致发光材料、多种核/壳结构的半导体材料中的至少一种。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述介电层选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯六氟丙基共聚物、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、乙基纤维素、CYTOP、聚对苯二甲酸乙二醇酯、对二甲苯聚合物、钛酸钡、二氧化铪、氧化锌、氧化镍、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锡、氧化铈、氧化锆、四氧化钒，五氧化二钒、钙钛矿型金属氧化物、五氧化二钽、二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、Sialon、氧化钇、氧化铝中的一种或几种复合制备而成。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述平整层为环氧树脂、硅油、橡胶、聚酯化合物、植物油、矿物油中的至少一种。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述疏水层为聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、丙烯酸酯、熔融石蜡、聚四氟乙烯、氟化聚乙烯、氟碳蜡中的至少一种。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述空穴注入层选自聚酯碳酸、TiOPc、m-MTDATA、2-TNATA、PEDOT:PSS、三氧化钼、三氧化钨、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲中的至少一种。
所述的电致发光微流控液滴移动装置，其中，所述电子注入层选自LiF、MgP、MgF2、Al2O3、Cs2CO3、(8-羟基喹啉)锂中的至少一种；
所述电子传输层选自TAZ、OXD、PBD、BND、PV、LET0031,3,5-三(2-N-苯-苯并咪唑)苯、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯、1,3-双(3,5-二吡啶-3-基苯基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉中的至少一种；
所述空穴传输层选自TFB、TPD、PVK、Spiro-TPD、Spiro-NPB、LHT001、4,4'-环己基二(N,N-二(4-甲基苯基)苯胺)、4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺或N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺中的至少一种。
有益效果：本发明提供一种电致发光微流控液滴移动装置，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。本发明利用液滴在疏水化表面的介电润湿现象，通过控制微电极阵列上液滴接触角变化，实现离散液滴的精确控制，可以实现液滴移动过程中伴随着实时的底发光，及时跟进实验动向，同时，可以做到多种颜色的显示，实现丰富的颜色变化。与现有技术相比，该技术保留了样品消耗量少、热转换快速，以及具有高并行性和自动化的能力，同时不依赖微泵、微阀或微混合器等元件，甚至无需复杂的三维流体通道，具有构建简单、可动态配置的优点，同时减少了外置的荧光设备，降低成本且节约资源，并且具有多彩发光的特点。
附图说明
图1为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例1的步骤流程图；
图2为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例1的结构示意图；
图3为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例1的电极单元示意图；
图4为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例2的结构示意图；
图5为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例3的结构示意图；
图6为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例4的结构示意图；
图7为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例5的结构示意图；
图8为本发明一种电致发光微流控液滴移动装置实施例6的结构示意图；
图9为本发明实施例6的介电-发光层一定厚度下，电压和发光强度的曲线图；
图10为本发明实施例6的接触角随电压的变化图；
图11为本发明实施例6在0V电压下的接触角测量图；
图12为本发明实施例6在30V电压下的接触角测量图；
图13为本发明实施例6在60V电压下的接触角测量图；
图14为本发明实施例6在100V电压下的接触角测量图；
图15为本发明实施例6在150V电压下的接触角测量图；
图16为本发明实施例6在不同电压下的液滴移动速率图；
图17为本发明实施例6在100V电压下液滴体积和移动速率关系图。
具体实施方式
本发明提供一种电致发光微流控液滴移动装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了克服上述现有技术的不足以及满足更广的使用要求，如图2和图4所示，本发明提供一种电致发光微流控液滴移动装置，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。
在本实施例中，所述疏水层可以使所述液滴的接触角变大，以利于利用电极电压的作用使所述液滴移动，进而使发光层随着液滴的移动而实时发光。
在一些实施例中，所述发光单元的厚度在20nm和1000μm之间，使用温度在20-300℃之间。
在一些实施例中，所述液滴为流动的液体，所述液滴的液体电阻为9.6×10-7Ω·m25℃至1×106Ω·m25℃。当在给电极施加电压的同时，所述液滴作为连接两个电极之间的桥层，使得所述电极上面对应的发光层发光，从而实现颜色的转换，达到多彩显示的功能。
具体地，所述电极单元包括基板、端口、电极组件和电极引线，所述电极单元能够独立地控制每个电极的电压变化；所述端口通过所述电极引线发送电压信号给电极组件，进而控制所述液滴的接触角变化，实现离散液滴的精确控制，从而控制所述液滴的移动，无需人工操作、移动速度快、效率高且不需要外置发光设备；所述发光单元是由一种能够在电极电压下自主发光的材料，以及保护发光材料避免被击穿的介电层材料和平整层材料组成，可以省去庞大笨拙的外置设备激发荧光，即所述发光单元包括发光层、介电层和平整层；所述液滴单元还包括封装胶和表面有疏水层涂覆的导电层。
其中，所述基板使用光刻、电子束蒸发、物理/化学气相沉积和磁控溅射中的至少一种方法制备。所述发光层采用真空蒸发、磁控溅射、外延技术、化学气相沉积、旋涂法、刮涂法等制备方法中的至少一种方法制备。具体地，所述基板是预先制作一定尺寸的基底材料膜片，可以选用但不限于硅基底、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)基底、玻璃基底或高分子膜基底。
在一些实施例中，所述导电层由导电基底和导电材料构成，所述导电基底选自硅基底、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)基底、玻璃基底或高分子膜基底中的一种。
在一些实施例中，所述电极组件之间的间隙在500nm-5mm之间；所述电压为交流电，所述交流电的电压值在2v-2kv之间。
在一些实施方式中，所述电致发光微流控液滴移动装置的电极电压接线方式为三明治结构或平面电极结构。
在一种实施方式中，当所述电极电压接线方式为三明治结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括七层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层、第二层为平整层、第三层为发光层、第四层为介电层、第五层为疏水层、第六层为疏水层，第七层为导电层，所述液滴分布在所述第五层和所述第六层之间；其中，所述液滴所在的层的液滴独立尺寸大于所述电极单元尺寸。当液滴的独立尺寸大于电极尺寸时，可以使得液滴收到的电池强度更强，更容易移动，即液滴的移动速率更快。在另一种实施方式中，所述发光层的发光材料还可以与平整层或介电层混合，混合后位于第二层或第三层共同作为一层，使所述平整层或介电层起到发光层的作用。
在一种实施方式中，当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括五层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层，第二层为平整层、第三层为发光层，第四层为介电层、第五层为疏水层，所述液滴分布在所述第五层的上表面；在另一种实施方式中，所述发光层的发光材料还可以与平整层或介电层混合位于第二层或第三层共同作为一层，使所述平整层或介电层起到发光层的作用。
具体地，当所述电极电压接线方式为三明治结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层和底层，其中，所述导电层作为所述电致发光微流控液滴移动装置顶层的电极；当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层或底层，其中，所述电致发光微流控液滴移动装置没有电极分布的一端为封装层。
在一些实施方式中，所述封装层为玻璃、塑料、陶瓷、高分子聚合物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述导电层的电极材料是任何能够导电的材料，优选地，所述导电层的电极材料为铟锡氧化物(ITO)等金属氧化物，银、铁、镁银合金、铝、镍、钯、金、铜、铂、镁铝合金、铜银合金、铝铜合金、铁铜银合金等金属或金属合金，改性或不改性的石墨烯、石墨、炭黑(包括超导炭黑)、碳纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管等炭系导电材料或者掺杂或不掺杂的PEDOT(聚乙烯二氧噻吩)、PANi(聚苯胺)、Ppy(聚吡咯)等导电高分子材料或者导电弹性体或者导电氧化物如氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化铟(FTO)、氧化铟锌(ZTO)、氧化锡锑(ATO)中的一种或者几种复合。
在本实施例中，当所述电极电压接线方式采用三明治结构时，所述液滴移动需要启动的电极位置会发光；当所述电极电压接线方式采用平面电极结构时，所述液滴占据的电极位置会发光。该电极电压接线方式可以实现液滴在移动过程中伴随着实时的底发光，及时跟进实验动向。
在一些实施方式中，所述电极驱动层包括至少两个第一驱动电极和至少两个第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的电压不同，以利用所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间形成的电池驱动所述液滴移动。所述电极不仅限于第一电极和第二电极，可以有任意数量的电极。
具体的，当所述电极电压接线方式采用三明治结构时，所述电极引线将所述电极驱动层与所述导电层相连接；当所述电极电压接线方式采用平面电极结构时，所述电极引线将所述第一驱动电极与所述第二电极相互连接。
在一些实施方式中，所述发光层为OLED红绿蓝黄中的至少两种；所述OLED红绿蓝黄采用主体材料和客体材料的掺杂结构，所述主体材料和所述客体材料的质量比为(1-50)：1。
优选地，所述主体材料选自4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、4,4'-N,N-二咔唑-联苯(CBP)、9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9H-咔唑(26DCzPPy)、2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑](OXD-7)、LGH001、LGH002、2,6-DCzPPy中的至少一种；
在一些实施方式中，所述客体材料包括蓝光客体材料、绿光客体材料、黄光客体材料、红光客体材料。
优选地，所述蓝光客体材料选自双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(Firpic)、双(3,5-二氟-2-(2-吡啶基-KN)苯基-KC)(四(1H-吡唑基-KN1)硼酸(1-)-KN2,KN2')-铱(Fir6)或二(2-羟基苯基吡啶)合铍(Be(PP)2)、Flrpic、LGD001、LRD001、LBD001中的至少一种。
优选地，所述绿光客体材料选自三(2-苯基吡啶)合铱[Ir(ppy)3]、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶-C2,N)合铱(III)[Ir(ppy)2(acac)]中的至少一种；
优选地，所述黄光客体材料选自乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)(PO-01)、乙酰丙酮酸二(4-(4-叔丁基-苯基)-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)(PO-01-TB)中的至少一种。
具体地，其中部分材料的结构式如下：
Figure BDA0003335499430000111
优选地，所述红光客体材料选自三(1-苯基异喹啉)铱[Ir(piq)3]、(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[f,h]喹喔啉)合铱[Ir(MDQ)2(acac)]中的至少一种。
在一些实施方式中，所述发光层为无机粉末电致发光材料、有机小分子材料、有机聚合物材料、量子点发光材料、钙钛矿发光材料高温超导体氧化物、钙钛矿氧离子导体、有机无机复合钙钛矿、无机钙钛矿、稀土配合物的电致发光材料、多种核/壳结构的半导体材料中的至少一种。
具体地，所述无机粉末电致发光材料选自硫化锌铜、硫化锌锰、硫化锌铝等；所述有机小分子材料选自Super yellow(SY-PPV)、Liq(8-羟基喹啉-锂)、Balq(双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝)、DPVBi(4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯)、Alq3(8-羟基喹啉铝)、Blue(媒介黑)、TBADN、香豆素衍生物、喹吖啶酮及其衍生物、蒽芴类衍生物、螺芴类衍生物、DCM系列、二苯乙烯芳香族衍生物等；所述有机聚合物材料选自低聚喹啉为核心的衍生物、聚芴、聚苯胺等；所述量子点发光材料选自Ⅲ、Ⅴ族元素(如GaAs、InP、InGaAs和InAs等)或Ⅱ、Ⅵ族元素(如CdTe、CdS、ZnSe和CdSe)；所述钙钛矿发光材料高温超导体氧化物选自CaTiO3、PbTiO3和BaTiO3；所述有机无机复合钙钛矿选自CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3等；所述无机钙钛矿选自CsPbBr3等；所述稀土配合物的电致发光材料中的稀土选自铂、铕、锇、铼等；所述多种核/壳结构的半导体材料选自CdSe/ZnS。
在一些实施方式中，所述介电层由有机高介电常数材料和/或无机高介电常数材料制成。
具体地，所述有机高介电常数材料选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE),P(VDF-TrFE-CFE))、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯六氟丙基共聚物、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、乙基纤维素、CYTOP、聚对苯二甲酸乙二醇酯、对二甲苯聚合物(派瑞林)；所述无机高介电常数材料选自钛酸钡、二氧化铪、氧化锌、氧化镍、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锡、氧化铈、氧化锆、四氧化钒，五氧化二钒、钙钛矿型金属氧化物、五氧化二钽、二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、Sialon、氧化钇、氧化铝；所述介电层材料选自上述材料中的一种或几种复合制备而成。优选地，所述介电层材料选自聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者几种制备而成。
在一些实施方式中，所述平整层为环氧树脂、硅油、橡胶、聚酯化合物、植物油、矿物油中的至少一种。
在一些实施方式中，所述疏水层为聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、丙烯酸酯、熔融石蜡、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其他合成含氟的聚合物以及无机微纳结构修饰的聚合物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述封装胶为环氧类封装胶、有机硅类封装胶、聚氨酯封装胶以及紫外线光固化封装胶中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电致发光微流控液滴移动装置还包括与所述发光层相对应的电子阻挡层、空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层和保护层中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述空穴注入层选自CuPc(聚酯碳酸)、TiOPc、m-MTDATA、2-TNATA、PEDOT:PSS、三氧化钼(MoO3)、三氧化钨(WoO3)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(HAT-CN)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电子注入层选自LiF、MgP、MgF2、Al2O3、Cs2CO3、(8-羟基喹啉)锂(Liq)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电子传输层选自TAZ(3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑)、OXD(2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑)、PBD(2-(4-联苯基)-5-苯基恶二唑)、BND(5-溴-5-硝基-1,3-二恶烷)、PV(泼尼松龙戊酸酯)、LET0031、3,5-三(2-N-苯-苯并咪唑)苯(TPBi)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)、1,3-双(3,5-二吡啶-3-基苯基)苯(BmPyPhB)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述空穴传输层选自TFB、TPD、PVK、Spiro-TPD、Spiro-NPB、LHT 001、4,4'-环己基二(N,N-二(4-甲基苯基)苯胺)(TAPC)、4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)或N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述介电层的厚度为100nm-10μm，所述空穴注入层的厚度为0.1-10nm，所述空穴传输层的厚度为20-70nm，所述发光层的厚度为10-50nm，所述电子传输层的厚度为20-70nm，所述电子注入层的厚度为0.1-10nm，所述电极驱动层的厚度为10-160nm。
需要说明的是，上述电致发光微流控液滴移动装置还可作为微流控显示芯片。
下面进一步举例实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例按照图1步骤制备器件：
1、首先对电极基板进行清洗，乙醇擦拭并晾干。
2、将一块玻璃以此浸泡在乙醇、丙酮、异丙醇、水中超声分别30min，待超声完成后将玻璃放置于洁净真空烘箱中烘干水分备用。
3、在洁净的玻璃基底上旋涂发光层。发光层使用无机电致发光材料硫化锌铜和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)以1:5的质量比混合，溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。使用旋涂法转速为2000rpm，持续60s，将旋涂有发光层的玻璃基板放置在加热台上，100℃加热3h。
4、称取1g PVDF-HFP粉末，将其溶解在5ml DFM溶液中，50℃搅拌过夜。将混合均匀的介电层材料继续以3000rpm，60s进行旋涂，接着将旋涂有发光层和介电层的玻璃基板放置在加热台上，100℃加热3h。
5、将固化好的介电层和发光层小心的从玻璃基底剥离，并且转移到电极上，与此同时在电极上涂覆一层硅油作为平整层，小心挤压排空空气。
6、将疏水材料AF-1600x用吸管吸取几滴将介电层浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
7、用丙酮超声清洗导电玻璃ITO，利用plasma处理2min，将疏水层浸润电极一面60s，立即去除多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
8、在电极基板边缘四周涂覆一定厚度的封装胶，并注入一定体积的液体，用导电玻璃的疏水层一面进行封装。
9、所得到的显示基板实物如图2所示，当在底层的电极基板和顶层的导电玻璃之间施加交流电时此时为三明治电致发光结构，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的发光。
图1为实施例1的步骤流程图，图2为实施例2的结构示意图。具体的，所述驱动电极包括至少两个第一驱动电机和至少两个第二驱动电极，其中所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的电压不同，以利用所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间形成的电场驱动所述液滴移动，如图3所示。
本实施例在平面电极结构同样适用，不同之处在于第六层和第七层可以不被需要。
实施例2
本实施例按照以下步骤制备器件：
1、对电极基板进行清洗乙醇擦拭并晾干。
2、将一块玻璃以此浸泡在乙醇、丙酮、异丙醇、水中超声30min，在真空烘箱中烘干水分。
3、称取1g PVDF-HFP粉末，将其溶解在5ml DFM溶液中，50℃搅拌过夜。将混合均匀的介电层材料继续以3000rpm，60s进行旋涂，接着将旋涂有介电层的玻璃基板放置在加热台上，100℃加热3h。
4、将发光材料和平整层材料按照1:1的质量比混合均匀，使用刮涂法均匀涂覆在电极上。
5、将固化好的介电层小心的从玻璃基底剥离，并且转移到电极上，小心挤压排空空气。
6、将疏水材料AF-1600x用吸管吸取几滴将介电层浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
7、用丙酮超声清洗玻璃，利用plasma处理2min，将疏水层浸润60s，立即倒掉多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
8、注入一定体积的液体作为液滴移动层。
所得到的显示基板实物如图4所示，当在第一驱动电极和第二驱动电极之间施加交流电时，此时为平面电极电致发光结构，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的发光。
本实施例在三明治结构同样适用，不同之处在于第六层为疏水层和第七层为导电层。
实施例3
本例按照以下步骤制备器件：
1、对电极基板进行清洗，乙醇擦拭并晾干。
2、首先将100mg/ml的P(VDF-TrFE-CFE)的DMF溶液旋涂在电极基板表面，130℃退火4h。接着将器件放置在氮气氛围的手套箱，转移进OLED蒸镀设备，蒸镀空穴注入层材料HATCN，蒸镀塑料0.1nm/s。之后蒸镀空穴传输层材料α-NPB，蒸镀速率为0.1nm/s，厚度为30nm。再蒸镀法发光层Irppy2(acac):CBP(30nm)，接着再蒸镀电子传输层ZnO，LiF作为电子注入层，蒸镀速度均为0.1nm/s，最后旋涂保护层PMMA。
3、将疏水材料AF-1600x用吸管吸取几滴在PMMA层上浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
4、用丙酮超声清洗导电玻璃ITO，利用plasma处理2min，将疏水层浸润电极一面60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
5、注入一定体积的液体作为液滴移动层。
所得到的显示基板如图5所示，此为OLED发光微流控装置，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的发光。
本实施例在三明治结构同样适用，不同之处在于第六层为疏水层和第七层为导电层。
实施例4
按照以下步骤制备基板：
1、对电极进行清洗，乙醇擦拭并晾干。
2、称取1g PVDF粉末，将其溶解在5ml DFM溶液中，50℃搅拌过夜。将混合均匀的介电层材料继续以3000rpm，60s进行旋涂，接着将旋涂有介电层的电极基板放置在加热台上，100℃加热3h。
3、在介电层PVDF上旋涂PETDOT：PSS作为空穴注入层，120℃固化20min，因此步需要在空气中完成。
4、紧接着，将干燥后的涂有空穴注入层的基板置于氮气氛围中，采用离子液体MAAc和长链铵盐BABr作为钙钛矿前驱体的混合物旋涂在空穴传输层上，接着使用将30nm的TPBi和2nm的Liq(8-羟基喹啉-锂)分别作为电子传输层和电子注入层蒸镀在钙钛矿层上。最后旋涂保护层PMMA。
5、在发光层制备好之后。在发光层上方使用疏水材料AF-1600x浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
6、用丙酮超声清洗导电玻璃，利用plasma处理2min，将疏水层浸润电极一面60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
7、注入一定体积的液体作为液滴移动层。
所得到的显示基板实物如图6所示，此为钙钛矿发光微流控装置，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的不同颜色的发光。
本实施例在三明治结构同样适用，不同之处在于第六层为疏水层和第七层为导电层。
实施例5
按照以下步骤制备基板：
1、对电极进行清洗，乙醇擦拭并晾干。
2、称取1g PVDF粉末，将其溶解在5ml DFM溶液中，50℃搅拌过夜。将混合均匀的介电层材料继续以3000rpm，60s进行旋涂，接着将旋涂有介电层的电极基板放置在加热台上，100℃加热3h。
3、介电层PVDF上旋涂PETDOT：PSS作为空穴注入层，120℃固化20min，此步需要在空气氛围中完成。
4、紧接着，将干燥后的涂有空穴注入层的基板置于氮气氛围中，沉积一层空穴传输材料TPBi。150℃下加热30min以除去溶剂。
5、待上一步的片子冷却后，将含有0.1％(v/v)1,8-二碘辛烷的量子点溶液旋涂在空穴传输层上，然后将其置于1x10-3Pa下真空2h。
6、随后，再沉积一层ZnO电子传输层，沉积完成后将片子放置在80℃的加热台上加热30min。最后旋涂保护层PMMA。
7、在保护层上方使用疏水材料AF-1600x浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
8、用丙酮超声清洗导电玻璃，利用plasma处理2min，将疏水层浸润电极一面60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
9、注入一定体积的液体作为液滴移动层。
所得到的显示基板实物如图7所示，此为量子点发光微流控装置，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的不同颜色的发光。
本实施例在三明治结构同样适用，不同之处在于第六层为疏水层和第七层为导电层。
实施例6
本例按照以下步骤制备器件：
1、首先对电极基板进行清洗，乙醇擦拭并晾干。
2、将一块玻璃以此浸泡在乙醇、丙酮、异丙醇、水中超声分别30min，待超声完成后将玻璃放置于洁净真空烘箱中烘干水分备用。
3、在洁净的玻璃基底上旋涂发光层。发光层使用无机电致发光材料硫化锌铜和粘结剂PVDF-HFP以1:5的质量比混合，溶剂为DMF。使用旋涂法转速为2000rpm，持续60s，将旋涂有发光层的玻璃基板放置在加热台上，100℃加热3h。此时发光层和介电层为一层。
4、将固化好的介电-发光层小心的从玻璃基底剥离，并且转移到电极上，与此同时在电极上涂覆一层硅油作为平整层，小心挤压排空空气。
5、将疏水材料AF-1600x用吸管吸取几滴将介电-发光层浸润60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干。
6、用丙酮超声清洗导电玻璃ITO，利用plasma处理2min，将疏水层浸润电极一面60s，立即除去多余的疏水材料，并在60℃下烘干1小时。
7、注入一定体积的液体作为液滴移动层。
所得到的显示基板实物如图8所示，当在底层的电极基板和顶层的导电玻璃之间施加交流电时为6层的三明治电致发光结构，可以看到液滴在电极板上可以移动，并且伴随着底部的发光。
本实施例在三明治结构同样适用，不同之处在于第六层为疏水层和第七层为导电层。
在本实施例中，本例探究了不同介电-发光层厚度和发光强度的影响，在高速摄像头下记录液滴的接触角变化，同时还探索了电压和液滴体积对移动速率的影响，如图9-17所示。
图9为本发明实施例6的介电-发光层一定厚度下，电压和发光强度的曲线图，其中横坐标是压力，纵坐标是发光强度，从图9中可以看出，随着发光层厚度的增加，使得同样电压下的器件发光强度更高。
图10是图11-图12的数据汇总，从接触角随电压的变化图中可知，随着电压的增加，液滴受到的电场强度更强，液滴接触角更小。
图16为本发明实施例6在不同电压下的液滴移动速率图，从图中数据可知，随着施加电压的增加，使得液滴移动的速度越快。
图17为本发明实施例6在100V电压下液滴体积和移动速率关系图，液滴体积越大，移动的速率越慢。
综上所述，本发明提供的一种电致发光微流控液滴移动装置，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。本发明利用液滴在疏水化表面的介电润湿现象，通过控制微电极阵列上液滴接触角变化，实现离散液滴的精确控制，可以实现液滴移动过程中伴随着实时的底发光，及时跟进实验动向，同时，可以做到多种颜色的显示，实现丰富的颜色变化。与现有技术相比，该技术保留了样品消耗量少、热转换快速，以及具有高并行性和自动化的能力，同时不依赖微泵、微阀或微混合器等元件，甚至无需复杂的三维流体通道，具有构建简单、可动态配置的优点，同时减少了外置的荧光设备，降低成本且节约资源，并且具有多彩发光的特点。因此，本发明提供的电致发光微流控液滴移动装置特别适用于高集成度、高性能、操作复杂的生物、化学微全分析体系。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，包括电极单元、发光单元、液滴单元；所述液滴单元包括疏水层、液滴；通过所述电极单元控制所述液滴的接触角变化，使得所述液滴移动过程中伴随着实时的底发光；
其中，所述电极单元、发光单元、液滴单元从下至上依次叠设形成层结构。
2.根据权利要求1所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述电极单元包括基板、端口、电极组件和电极引线，所述端口通过所述电极引线发送电压信号给所述电极组件；所述发光单元包括发光层、介电层和平整层，所述液滴单元还包括封装胶和表面有疏水层涂覆的导电层。
3.根据权利要求2所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述电致发光微流控液滴移动装置的电极电压接线方式为三明治结构或平面电极结构；
当所述电极电压接线方式为三明治结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括七层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层、第二层为平整层、第三层为发光层、第四层为介电层、第五层为疏水层、第六层为疏水层，第七层为导电层，所述液滴分布在所述第五层和所述第六层之间；
当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，所述电致发光微流控液滴移动装置包括五层，从下至上依次为：第一层为电极驱动层，第二层为平整层、第三层为发光层，第四层为介电层、第五层为疏水层，所述液滴分布在所述第五层的上表面；
其中，所述电极驱动层包括至少两个第一驱动电极和至少两个第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的电压不同。
4.根据权利要求1所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述液滴为流动的液体，所述液滴的液体电阻为9.6×10-7Ω·m25℃至1×106Ω·m25℃。
5.根据权利要求2所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述电极组件之间的间隙在500nm-5mm之间；所述电压为交流电，电压值在2v-2kv之间。
6.根据权利要求3所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述电致发光微流控液滴移动装置还包括与所述发光层相对应的电子阻挡层、空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层和保护层中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，当所述电极电压接线方式为三明治结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层和底层，其中，所述导电层作为所述电致发光微流控液滴移动装置顶层的电极；
当所述电极电压接线方式为平面电极结构时，电极分布在所述电致发光微流控液滴移动装置的顶层或底层，其中，所述电致发光微流控液滴移动装置没有电极分布的一端为封装层。
8.根据权利要求3所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述发光层为OLED红绿蓝黄中的至少两种；所述OLED红绿蓝黄采用主体材料和客体材料的掺杂结构，所述主体材料选自4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4'-N,N-二咔唑-联苯、9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9H-咔唑、2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑]、LGH001、LGH002、2,6-DCzPPy中的至少一种；
所述客体材料包括蓝光客体材料、绿光客体材料、黄光客体材料、红光客体材料；
其中，所述蓝光客体材料选自双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱、双(3,5-二氟-2-(2-吡啶基-KN)苯基-KC)(四(1H-吡唑基-KN1)硼酸(1-)-KN2,KN2')-铱、二(2-羟基苯基吡啶)合铍、Flrpic、LGD001、LRD001、LBD001中的至少一种；
所述绿光客体材料选自三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶-C2,N)合铱(III)中的至少一种；
所述黄光客体材料选自乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)、乙酰丙酮酸二(4-(4-叔丁基-苯基)-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III)中的至少一种；
所述红光客体材料选自三(1-苯基异喹啉)铱、(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[f,h]喹喔啉)合铱中的至少一种；
所述主体材料和所述客体材料的质量比为(1-50)：1；
或所述发光层为无机粉末电致发光材料、有机小分子材料、有机聚合物材料、量子点发光材料、钙钛矿发光材料超导体氧化物、钙钛矿氧离子导体、有机无机复合钙钛矿、无机钙钛矿、稀土配合物的电致发光材料、多种核/壳结构的半导体材料中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述介电层选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯六氟丙基共聚物、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、乙基纤维素、CYTOP、聚对苯二甲酸乙二醇酯、对二甲苯聚合物、钛酸钡、二氧化铪、氧化锌、氧化镍、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锡、氧化铈、氧化锆、四氧化钒，五氧化二钒、钙钛矿型金属氧化物、五氧化二钽、二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、Sialon、氧化钇、氧化铝中的一种或几种复合制备而成；
所述平整层为环氧树脂、硅油、橡胶、聚酯化合物、植物油、矿物油中的至少一种；
所述疏水层为聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、丙烯酸酯、熔融石蜡、聚四氟乙烯、氟化聚乙烯、氟碳蜡中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的电致发光微流控液滴移动装置，其特征在于，所述空穴注入层选自聚酯碳酸、TiOPc、m-MTDATA、2-TNATA、PEDOT:PSS、三氧化钼、三氧化钨、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲中的至少一种；
所述电子注入层选自LiF、MgP、MgF2、Al2O3、Cs2CO3、(8-羟基喹啉)锂中的至少一种；
所述电子传输层选自TAZ、OXD、PBD、BND、PV、LET0031,3,5-三(2-N-苯-苯并咪唑)苯、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯、1,3-双(3,5-二吡啶-3-基苯基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉中的至少一种；
所述空穴传输层选自TFB、TPD、PVK、Spiro-TPD、Spiro-NPB、LHT001、4,4'-环己基二(N,N-二(4-甲基苯基)苯胺)、4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺或N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺中的至少一种。
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