CN114677977B - 一种基于反相器的微流控像素电路及芯片 - Google Patents

一种基于反相器的微流控像素电路及芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN114677977B
CN114677977B CN202210277929.3A CN202210277929A CN114677977B CN 114677977 B CN114677977 B CN 114677977B CN 202210277929 A CN202210277929 A CN 202210277929A CN 114677977 B CN114677977 B CN 114677977B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
type tft
transistor
electrode
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210277929.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114677977A (zh
Inventor
请求不公布姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Aosu Liquid Core Micro Nano Technology Co ltd
Original Assignee
Guangdong Aosu Liquid Core Micro Nano Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Aosu Liquid Core Micro Nano Technology Co ltd filed Critical Guangdong Aosu Liquid Core Micro Nano Technology Co ltd
Publication of CN114677977A publication Critical patent/CN114677977A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114677977B publication Critical patent/CN114677977B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
    • G09G3/348—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on the deformation of a fluid drop, e.g. electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0823—Several active elements per pixel in active matrix panels used to establish symmetry in driving, e.g. with polarity inversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于反相器的微流控像素电路及芯片，包括：开关控制端；数据信号端；第一晶体管，其栅极连接开关控制端并接收来自所述开关控制端的开关控制信号，该第一晶体管的源极或漏极中的另一个作为输出端；电极驱动电路，其包括保持电路和第一反相器，所述第一反相器包括第一P型TFT和第一N型TFT；当进入所述第一反相器输入端的数据信号为低电平，则第一P型TFT导通，像素电极由电源信号端写入高电平；进入所述第一反相器输入端的数据信号为高电平，则第一N型TFT导通，像素电极由接地端写入低电平。本发明解决使用单一种类TFT的阈值损失问题，提高对像素电极的驱动能力和工作稳定性。

Description

一种基于反相器的微流控像素电路及芯片
技术领域
本发明涉及像素电路技术领域，具体涉及一种基于反相器的微流控像素电路及芯片。
背景技术
在免疫检测、分子检测、核酸蛋白检测以及基因测序样本预处理的过程中，需要使用到微流控芯片。微流控芯片的工作原理是通过调整施加在液滴-固体电极之间的电势，来改变液滴和疏水电介质之间的表面张力，从而改变两者之间的接触角，造成液滴不对称形变并产生内部压强差，从而实现对液滴的操作和控制。根据背板设计的不同，微流控芯片可以分为无源型和有源型两类。无源型微流控芯片是由金属电极、介电层、疏水层构成，像素工作电极(即像素电极)通过金属走线和操作信号直接相连接。有源型微流控芯片是由金属电极、有源半导体开关阵列层、介电层和疏水层构成，像素工作电极通过有源半导体开关阵列与操作信号相连接。
目前，市面上常见的微流控芯片是无源型芯片，加工工艺通常是PCB(印刷电路板)工艺或其他类似的微纳加工工艺，像素工作电极较大。无源型芯片的优势是设计和制作工艺简单、成本低，缺点是无法同时操控多个液滴、可移动最小液滴体积较大，需要消耗很多生物样本。此外，无源型微流控芯片的液滴移动路径相对固定，如要修改液滴移动方案，则需要重新设计微流控芯片。有源型微流控芯片单位面积内阵列单元数量可以做得很大，液滴控制数较无源型芯片有明显提升，最小可操控液滴体积更小。另外，有源型微流控芯片液滴移动路径可以灵活且反复修改，能适用于更多液滴移动方案。常见有源型微流控芯片的像素电路通常由一个薄膜晶体管(TFT)和一个电容构成，通过TFT的打开和关闭，完成像素工作电极的电压写入和保持，从而驱动像素工作电极上方的液滴移动。然而，上述有源型微流控芯片也存在一些问题：由于只使用单一种类的TFT进行传输驱动，其在高电平或低电平传输过程中，存在阈值损失，导致传输性能不理想，对像素电极的驱动能力有限，且工作性能不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于反相器的微流控像素电路及芯片，解决使用单一种类TFT的阈值损失问题，提高对像素电极的驱动能力和工作稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于反相器的微流控像素电路，包括：
开关控制端，用于提供开关控制信号；
数据信号端，用于提供数据信号；
第一晶体管，其栅极连接开关控制端并接收来自所述开关控制端的开关控制信号，该第一晶体管的源极或漏极中的之一作为输入端连接数据信号端，用于接收数据信号，该第一晶体管的源极或漏极中的另一个作为输出端；
电极驱动电路，其包括保持电路和第一反相器，所述第一反相器包括第一P型TFT和第一N型TFT；
第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极相连并作为所述第一反相器的输入端连接第一晶体管的输出端或保持电路；
所述第一P型TFT和第一N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第一反相器的输出端连接在一像素电极上；
所述第一P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第一N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
所述保持电路连接在第一晶体管的输出端和第一反相器的输入端上，用于接收数据信号并保持进入所述第一反相器输入端的数据信号；其中，当进入所述第一反相器输入端的数据信号为低电平，则第一P型TFT导通，所述像素电极由电源信号端写入高电平；当进入所述第一反相器输入端的数据信号为高电平，则第一N型TFT导通，所述像素电极由接地端写入低电平。
作为本发明的进一步改进，所述保持电路包括第一电容，所述第一电容的一端连接至所述电源信号端，所述第一电容的另一端连接至所述第一晶体管的输出端，所述第一反相器的输入端连接所述第一晶体管的输出端；
当所述开关控制信号控制第一晶体管开启，数据信号经第一晶体管进入第一电容和第一反相器；当所述开关控制信号控制第一晶体管关断，所述第一电容保持进入第一反相器的数据信号，使得第一P型TFT或第一N型TFT保持导通。
作为本发明的进一步改进，所述保持电路包括第二反相器，所述第二反相器包括第二P型TFT和第二N型TFT；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的栅极相连并作为所述第二反相器的输入端连接所述第一晶体管的输出端和所述第一反相器的输出端；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第二反相器的输出端连接所述第一反相器的输入端；
所述第二P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第二N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
当所述开关控制信号控制第一晶体管开启，数据信号经第一晶体管和第二反相器至第一反相器；当所述开关控制信号控制第一晶体管关断，所述第一反相器输出的数据信号经过第二反相器再次进入第一反相器，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
作为本发明的进一步改进，所述保持电路还包括第二电容，所述第二电容的一端连接所述第一晶体管的输出端和第二反相器的输入端，所述第二电容的另一端连接所述电源信号端。
作为本发明的进一步改进，所述电极驱动电路还包括第二晶体管；
所述第二晶体管的栅极和该第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端。
作为本发明的进一步改进，所述电极驱动电路还包括第二晶体管和第三电容；
所述第三电容的一端和所述第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三电容的另一端连接所述第二晶体管的栅极；
所述第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端。
作为本发明的进一步改进，所述电极驱动电路还包括第二晶体管、第三晶体管和第三电容；
所述第三晶体管的栅极连接开关控制端，该第三晶体管的源极或漏极中之一和所述第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三晶体管的另一个源极或漏极中之一连接所述第三电容的一端；
所述第三电容的另一端连接所述第二晶体管的栅极；
所述第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端。
作为本发明的进一步改进，所述保持电路包括第二反相器，所述第二反相器包括第二P型TFT和第二N型TFT；所述电极驱动电路还包括第三反相器，所述第三反相器包括第三P型TFT和第三N型TFT；
所述第三P型TFT和第三N型TFT的栅极相连并作为所述第三反相器的输入端连接所述第一晶体管的输出端；
所述第三P型TFT和第三N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第三反相器的输出端连接所述第一反相器的输入端；
所述第三P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第三N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的栅极相连并作为所述第二反相器的输入端连接所述第一反相器的输出端；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第二反相器的输出端连接所述第一反相器的输入端；
所述第二P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第二N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
当所述开关控制信号控制第一晶体管开启，数据信号经第一晶体管和第三反相器至第一反相器；当所述开关控制信号控制第一晶体管关断，所述第一反相器输出的数据信号经过第二反相器再次进入第一反相器，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
作为本发明的进一步改进，所述电源信号端输入的电源信号包括直流电源信号、交流电源信号、方波信号、正弦波信号和PWM信号中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述像素电极为六边形电极。
一种基于反相器的微流控像素芯片，包括如上所述的一种基于反相器的微流控像素电路。
作为本发明的进一步改进，还包括相对设置的第一基片和第二基片；
所述第一基片包括依次设置的盖板和公共电极，所述第二基片包括依次设置的基板、所述微流控像素电路、像素电极和绝缘层，所述公共电极和所述绝缘层相对设置且均设有疏水层，所述第一基片和第二基片的疏水层之间形成容纳一个或多个微液滴的通道；
所述微流控像素电路通过驱动像素电极以实现对通道内的微液滴进行操控。
本发明的有益效果：本发明通过引入反相器控制驱动像素电极，解决了使用单一种类TFT进行驱动的阈值损失问题，且反相器具备更优秀的传输性能，提升了电源信号端对像素电极的驱动能力；同时，由于像素电极在写入低电平时与接地端导通，能更有效维持像素电极的在低电平下的工作稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例一中微流控像素电路结构示意图；
图2是本发明实施例二中微流控像素电路结构示意图；
图3是本发明实施例三中微流控像素电路结构示意图；
图4是本发明实施例四中微流控像素电路结构示意图；
图5是本发明实施例五中微流控像素电路结构示意图；
图6是本发明实施例六中微流控像素电路结构示意图；
图7是本发明实施例七中微流控像素电路结构示意图；
图8是本发明微流控像素芯片局部截面结构示意图；
图中标号说明：11、盖板；12、公共电极；13、疏水层；21、基板；22、微流控像素电路；23、像素电极；24、绝缘层；30、微液滴。
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地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。
参考图1-图7，本发明提供了一种基于反相器的微流控像素电路，包括：
开关控制端Gate，用于提供开关控制信号；
数据信号端Date，用于提供数据信号；
第一晶体管T7，其栅极连接开关控制端Gate并接收来自开关控制端gate的开关控制信号，该第一晶体管T7的源极或漏极中的之一作为输入端连接数据信号端Date，用于接收数据信号，该第一晶体管T7的源极或漏极中的另一个作为输出端；
电极驱动电路，其包括保持电路和第一反相器，第一反相器包括第一P型TFT（T1）和第一N型TFT（T2）；
第一P型TFT（T1）和第一N型TFT（T2）的栅极相连并作为第一反相器的输入端连接第一晶体管T7的输出端或保持电路；
第一P型TFT（T1）和第一N型TFT（T2）的源极或漏极之一相连并作为第一反相器的输出端连接在一像素电极上；
第一P型TFT（T1）的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端VCC上；
第一N型TFT（T2）的源极或漏极中的另一个连接在一接地端GND上；
保持电路连接在第一晶体管T7的输出端和第一反相器的输入端上，用于接收数据信号并保持进入第一反相器输入端的数据信号；其中，当进入第一反相器输入端的数据信号为低电平，则第一P型TFT（T1）导通，像素电极由电源信号端VCC写入高电平；进入第一反相器输入端的数据信号为高电平，则第一N型TFT（T2）导通，像素电极由接地端GND写入低电平。
传统微流控像素电路中只包含1个TFT和1个电容，或单一种类的N型TFT或P型TFT作为驱动传输管时，存在阈值损失：对于N型TFT来说，导通程度取决于VGS-Vth的大小，也就是说对于N型TFT来说VI给的越小就越好导通，开关的性能就越好，即N型TFT适合导通低电平，对于高电平，可以看到输出端的电压就不再是输入的VI，会有一定程度的损失（例如栅极VDD，VI=VDD，输出只能得到VDD-Vth），即阈值损失；同理，对于单个P型TFT开关也会存在这个问题，当VI是低电平的时候比较难导通，即P型TFT适合导通高电平，对于低电平也会存在阈值损失（此时输出最小到Vth，达不到GND）。
而本发明通过反相器引入电源信号端VCC对像素电极进行驱动控制，电源信号端VCC为有源信号，反相器是N型TFT和P型TFT构成的，其利用N型TFT和P型TFT的互补特性，无阈值损失，比单一种类传输管具有更优越的性能，更接近理想开关，因此，电源信号端VCC在对像素电极进行驱动控制通过P型TFT（用于导通高电平），具有更好的驱动能力；同时，由于像素电极通过N型TFT（用于导通低电平）连接接地端GND，接地端GND与像素电极导通为低电平，能使像素电极工作电极始终维持在低电平，有效提升了像素电极的在低电平的稳定性。
电路整体具有两个状态：写入状态和工作状态。
写入状态：开关控制端Gate提供开关控制信号控制第一晶体管T7打开，数据信号由数据信号端Date写入电极驱动电路，当数据信号在进入第一反相器输入端时为低电平信号，则第一P型TFT（T1）导通，像素电极由电源信号端VCC写入高电平；当数据信号在进入第一反相器输入端时为高电平信号，则第一N型TFT（T2）导通，像素电极由接地端GND写入低电平；
工作状态：开关控制端Gate提供开关控制信号控制第一晶体管T7关断，保持电路保持整体电极驱动电路的上一写入状态：当上一写入状态在数据信号进入第一反相器输入端时为低电平，则第一P型TFT（T1）始终导通，第一N型TFT（T2）为关断状态，像素电极由电源信号端VCC驱动，始终工作在高电平；当上一写入状态在数据信号进入第一反相器输入端时为高电平，则第一N型TFT（T2）始终导通，第一P型TFT（T1）为关断状态，像素电极与接地端GND导通，始终工作在低电平。
实施例一
参考图1，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，基于上述实施方式，保持电路采用第一电容C1，第一电容C1的一端连接至电源信号端VCC，第一电容C1的另一端连接至第一晶体管T7的输出端，第一反相器的输入端连接第一晶体管T7的输出端；
当开关控制信号控制第一晶体管T7开启，数据信号经第一晶体管T7进入第一电容C1和第一反相器；当开关控制信号控制第一晶体管关断，第一电容C1保持进入第一反相器的数据信号，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
具体电路工作原理：
写入状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7开启）：当数据信号端Data写入一高电平经过第一晶体管T7进入第一电容C1和第一反相器输入端，第一N型TFT（T2）开启，第一P型TFT（T1）关断状态，接地端GND与像素电极导通，像素电极写入低电平，第一电容C1处于充电存储过程；
当数据信号端Data写入一低电平经过第一晶体管T7进入第一电容C1和第一反相器输入端，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT（T2）关断状态，电源信号端VCC与像素电极导通，像素电极写入高电平，第一电容C1处于充电存储过程；
工作状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7关断）：当第一晶体管T7关断前，数据信号端Data写入的为高电平，第一电容C1放电，使第一反相器的输入端保持高电平，第一N型TFT （T2）开启，第一P型TFT（T1）关断，接地端GND保持像素电极工作在低电平；
当第一晶体管T7关断前，数据信号端Data写入的为低电平，第一电容C1放电，使第一反相器的输入端保持低电平，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT （T2）关断，T1和T2构成的第一反相器输出高电平，电源信号端VCC与像素电极导通，驱动像素电极始终工作在高电平。
本实施例中的第一电容C1用于在电路进入工作状态后，维持第一反相器的输入电平，像素电极的工作电平与数据信号端Data上一写入状态的电平相反。
实施例二
参考图2，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，基于上述实施方式，保持电路包括第二反相器，第二反相器包括第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）；
第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）的栅极相连并作为第二反相器的输入端连接第一晶体管的输出端和第一反相器的输出端；
第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）的源极或漏极之一相连并作为第二反相器的输出端连接第一反相器的输入端；
第二P型TFT（T3）的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端VCC上；
第二N型TFT（T4）的源极或漏极中的另一个连接在一接地端GND上；
当开关控制信号控制第一晶体管T7开启，数据信号经第一晶体管T7和第二反相器至第一反相器；当开关控制信号控制第一晶体管T7关断，第一反相器输出的数据信号经过第二反相器再次进入第一反相器，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
电路工作原理：
写入状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7开启）：当数据信号端Data写入一高电平信号经过第一晶体管T7到第二反相器的输入端，第二P型TFT（T3）处于关断状态，第二N型TFT（T4）开启，T3和T4构成的第二反相器输出一低电平到第一反相器的输入端，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT（T2）处于关断，电源信号端VCC与像素电极导通，像素电极写入高电平信号；
当数据信号端Data写入一低电平经过第一晶体管T7到第二反相器的输入端，第二P型TFT（T3）开启，第二N型TFT（T4）关断，T3和T4构成的第二反相器输出一高电平到第一反相器的输入端，第一P型TFT（T1）处于关断，第一N型TFT（T2）开启，接地端GND与像素电极导通，像素电极写入低电平；
工作状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7关断）：当第一晶体管T7在关断前，数据信号端Data写入的为高电平，第二P型TFT（T3）处于关断状态，第二N型TFT（T4）开启，T3和T4构成的第二反相器输出低电平到第一反相器的输入端，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT （T2）处于关断，电源信号端VCC与像素电极导通，使像素电极工作在高电平，同时，第一反相器输出的高电平到第二反相器的输入端实现电平自锁，第一反相器的T1始终导通，T2关断状态，像素电极通过T1与电源信号端VCC导通，使像素电极始终工作保持在高电平；
当第一晶体管T7在关断前，数据信号端Data写入的为低电平，第二P型TFT（T3）开启，第二N型TFT（T4）处于关断状态，T3和T4构成的第二反相器输出高电平到第一反相器的输入端，第一N型TFT （T2）开启，第一P型TFT（T1）关断，像素电极通过T2与接地端GND导通，像素电极工作在低电平，同时，第一反相器输出的低电平到第二反相器的输入端实现电平自锁，像素电极通过T2与接地端GND始终导通，使像素电极工作稳定保持在低电平。
本实施例中的第一反相器和第二反相器相互串联形成电平自锁结构，在电路进入工作状态后，保持第一P型TFT（T1）或第一N型TFT（T2）始终导通，使像素电极保持工作状态，且驱动电极电路通过反相器进行，反相器的P型TFT和N型TFT互补轮流导通，无阈值损失，电路性能更好，提升了电源信号端VCC对像素电极的驱动能力；像素电极通过T2与接地端GND导通，像素电极工作在低电平时，接地端GND提升了像素电极工作在低电平的稳定性；较传统微流控像素电路中采用电容驱动控制电极，电容体积大，致使制作的像素芯片面积大，而只采用纯TFT可大大减小电路面积，提升电路密度。
实施例三
参考图3，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，以实施例二的一种基于反相器的微流控像素电路为基础，保持电路还包括第二电容C2，第二电容C2的一端连接第一晶体管T7的输出端和第二反相器的输入端，第二电容C2的另一端连接电源信号端VCC。
本实施例电路与实施例二中的电路相同部分原理一致，此处不再重复赘述；不同之处在于第二电容C2的加入，由于第二电容C2的存储功能，在电路写入状态下，进行充电，工作状态下，辅助保持第二反相器的输入信号，提升由第一反相器和第二反相器构成的电平自锁结构的工作稳定度。
实施例四
参考图4，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，以实施例二的一种基于反相器的微流控像素电路为基础，电极驱动电路还包括第二晶体管T8；
第二晶体管T8的栅极和该第二晶体管T8源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管T7的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第二晶体管T8的另一个源极或漏极之一连接电源信号端VCC。
本实施例电路与实施例二中的电路相同部分原理一致，此处不再重复赘述；不同之处在于第二晶体管T8的加入：在写入状态下，开关控制端Gate控制第一晶体管T7开启，第二晶体管T8在数据信号端Data写入高电平时导通，即电源信号端VCC通过第二晶体管T8与第二反相器的输入端导通，对第二反相器输入电源信号，此时，由于数据信号通过第一晶体管T7到第二反相器的输入端也为高电平，通过两路信号对第一反相器和第二反相器构成的锁存器进行写入，使整个锁存器具有更稳定的工作导通状态，从而电源信号端VCC通过第一P型TFT（T1）与像素电极导通，增强了对像素电极的控制，使整个微流控像素电路具有更强的驱动能力；在工作状态下，开关控制端Gate控制第一晶体管T7关断，数据信号端Data上一写入的信号为高电平时，由于第一反相器的输出端连接在第二晶体管T8的栅极，第一反相器输出的高电平信号使第二晶体管T8保持导通，电源信号端VCC通过第二晶体管T8输入电源信号到第二反相器输入端，通过第一反相器的锁存输出及电源信号同时使锁存器保持工作状态，使得电源信号端VCC与像素电极始终保持导通，使整个微流控像素电路在高电平工作状态下具有更强的驱动能力和稳定性。
实施例五
参考图5，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，以实施例二的一种基于反相器的微流控像素电路为基础，电极驱动电路还包括第二晶体管T8和第三电容C3；
第三电容C3的一端和第二晶体管T8的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三电容C3的另一端连接所述第二晶体管T8的栅极；
第二晶体管T8的另一个源极或漏极之一连接电源信号端VCC。
本实施例电路与实施例二中的电路相同部分原理一致，此处不再重复赘述；不同之处在于第二晶体管T8和第三电容C3的加入：在写入状态下，开关控制端Gate控制第一晶体管T7开启，数据信号通过第三电容C3的耦合作用写入第二晶体管T8的栅极，且第二晶体管T8在写入高电平时导通，即电源信号端VCC通过第二晶体管T8与第二反相器的输入端导通，对第二反相器输入电源信号，同时，由于数据信号通过第一晶体管T7到第二反相器的输入端也为高电平，通过两路信号对第一反相器和第二反相器构成的锁存器进行写入，使整个锁存器具有更稳定的工作导通状态，从而电源信号端VCC通过第一P型TFT（T1）与像素电极导通，增强了对像素电极的控制，使整个微流控像素电路具有更强的驱动能力；在工作状态下，开关控制端Gate控制第一晶体管T7关断，当数据信号端Data上一写入的信号为高电平时，由于第一反相器的输出端通过第三电容C3连接在第二晶体管T8的栅极，第一反相器输出的高电平信号通过第三电容C3的耦合作用使第二晶体管T8保持导通，电源信号端VCC通过第二晶体管T8输入电源信号到第二反相器输入端，通过第一反相器的锁存输出及电源信号同时使锁存器保持工作状态，使得电源信号端VCC与像素电极始终保持导通，使整个微流控像素电路在高电平工作状态下具有更强的驱动能力和稳定性。同时，由于第三电容C3的加入，可以有效避免第二晶体管T8栅极电荷的泄露，提高电路工作的稳定性。
实施例六
参考图6，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，以实施例二的一种基于反相器的微流控像素电路为基础，电极驱动电路还包括第二晶体管T8、第三晶体管T9和第三电容C3；
第三晶体管T9的栅极连接开关控制端Gate，该第三晶体管T9的源极或漏极中之一和第二晶体管T8的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管T7的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三晶体管T9的另一个源极或漏极中之一连接第三电容C3的一端；
第三电容的C3另一端连接第二晶体管T8的栅极；
第二晶体管T8的另一个源极或漏极之一连接电源信号端VCC。
本实施例电路与实施例三中的电路相同部分原理一致，此处不再重复赘述；不同之处在于在第三电容C3与第一晶体管T7之间加入了第三晶体管T9，第三晶体管T9用于隔离像素电极电压变化对第三电容C3的影响：开关控制信号为高电平时，第一晶体管T7和第三晶体管T9打开，数据信号可以写入到第三电容C3，第三电容C3将数据信号耦合到第三晶体管T9栅极上；开关控制信号为低电平时，第三晶体管T9关闭，第三电容C3的电压不受像素电极电压变化的影响，可以进一步提高电路工作的稳定性。
实施例七
参考图7，本发明实施例提供了一种基于反相器的微流控像素电路，基于上述实施方式，保持电路包括第二反相器，第二反相器包括第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）；电极驱动电路还包括第三反相器，第三反相器包括第三P型TFT（T5）和第三N型TFT（T6）；
第三P型TFT（T5）和第三N型TFT（T6）的栅极相连并作为第三反相器的输入端连接第一晶体管T7的输出端；
第三P型TFT（T5）和第三N型TFT（T6）的源极或漏极之一相连并作为第三反相器的输出端连接第一反相器的输入端；
第三P型TFT（T5）的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端VCC上；
第三N型TFT（T6）的源极或漏极中的另一个连接在一接地端GND上；
第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）的栅极相连并作为第二反相器的输入端连接第一反相器的输出端；
第二P型TFT（T3）和第二N型TFT（T4）的源极或漏极之一相连并作为第二反相器的输出端连接第一反相器的输入端；
第二P型TFT（T3）的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端VCC上；
第二N型TFT（T4）的源极或漏极中的另一个连接在一接地端GND上；
当开关控制信号控制第一晶体管T7开启，数据信号经第一晶体管T7和第三反相器至第一反相器；当开关控制信号控制第一晶体管T7关断，第一反相器输出的数据信号经过第二反相器再次进入第一反相器，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
具体电路工作原理：
写入状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7开启）：当数据信号端Data的数据信号经过第一晶体管T7写入一高电平到第三反相器的输入端，第三N型TFT（T6）处于开启，第三P型TFT（T5）处于关断，T5和T6构成的第三反相器输出低电平到第一反相器的输入端，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT（T2）处于关断，电源信号端VCC与像素电极导通，像素电极写入高电平；
当数据信号端Data写入一低电平经过第一晶体管T7到第三反相器的输入端，第三P型TFT（T5）开启，第三N型TFT（T6）处于关断，T5和T6构成的第三反相器输出高电平到第一反相器的输入端，第一P型TFT（T1）处于关断，第一N型TFT（T2）开启，接地端GND与像素电极导通，像素电极写入低电平；
工作状态（开关控制端Gate控制第一晶体管T7关断）：当第一晶体管T7在关断前，数据信号端Data写入的为高电平，第三P型TFT（T5）和第三N型TFT（T6）构成的第三反相器输出到第一反相器的输入端为低电平，工作过程中，第一P型TFT（T1）开启，第一N型TFT （T2）处于关断，电源信号端VCC与像素电极导通，使像素电极工作在高电平，同时，第一反相器输出的高电平到第二反相器的输入端，第二P型TFT（T3）处于关断状态，第二N型TFT（T4）开启，T3和T4构成的第二反相器输出低电平到第一反相器输入端，实现电平自锁，使像素电极工作保持在高电平；
当第一晶体管T7在关断前，数据信号端Data写入的为低电平，第三反相器输出到第一反相器的输入端为高电平，工作过程中，第一N型TFT （T2）开启，第一P型TFT（T1）关断，像素电极通过第一N型TFT （T2）与接地端GND导通，使像素电极工作在低电平，同时，第一反相器输出的低电平到第二反相器的输入端，第二反相器输出高电平到第一反相器输入端，实现电平自锁，使像素电极工作保持在低电平，且像素电极通过第一N型TFT （T2）与接地端GND导通，提升了像素电极在低电平的稳定性。
本实施例中的第一反相器和第二反相器相互串联形成电平自锁结构，在电路进入工作状态后，保持像素电极的工作状态，其效果和原理与实施二相同，重复之处不再赘述，与实施例二电路不同的是，本实施例在第一晶体管T7的输出端与自锁电路之间加入了新的反相器进行电平传输，通过反相器上下轮流导通的性能，获得更好的电路性能，降低功耗，提升电路稳定性，同理，像素电路可以设计N个反相器进行传输。
进一步地，上述实施方式及各实施例中电源信号端VCC输入的电源信号优选为直流电源信号，在实际设计中，根据驱动需要电源信号也可以为交流电源信号、方波信号、正弦波信号或PWM信号。
上述像素电极为多边形电极，本方案中优选为六边形像素电极，六边形更接近液滴的形状，同时，对于给定的间距，六边形阵列可以允许更紧密的电极布局，且六边形阵列可以更容易地分裂液滴。此外，六边形阵列可以提供液滴更好的入口设计。在实际应用中，根据版图设计的需要，上述像素电极也可以为正方形电极、异形电极或者多种尺寸与形状的组合电极阵列。
上述晶体管优选为单栅器件，在实际设计中，根据驱动需要，可以将其中一个或多个晶体管设计为双栅器件、Offset器件、浮栅器件或垂直沟道器件。
可以理解的，根据实施例一至实施例七，本发明中还能够进一步添加一个或多个晶体管以实现如实施例一至实施例七任意一项所述的功能。
实施例八
如图8所示，本实施例提供一种基于反相器的微流控像素芯片，包括如上具体实施方式及实施例中任一所述的一种基于反相器的微流控像素电路。
具体的，芯片还包括相对设置的第一基片和第二基片；
第一基片包括依次设置的盖板11和公共电极12，第二基片包括依次设置的基板21、微流控像素电路22、像素电极23和绝缘层24，公共电极12和绝缘层24相对设置且均设有疏水层13，第一基片和第二基片的疏水层13之间形成容纳一个或多个微液滴30的通道；
微流控像素电路22通过驱动像素电极23以实现对通道内的微液滴30进行操控。
本发明的如前述实施例中的微流控像素电路22能够显著提高对微液滴30的操控能力，使微液滴30保持在所需工作状态。
进一步地，基板21和盖板11的材质均为玻璃，利于对微液滴30的检测。
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 (2)

1.一种基于反相器的微流控像素电路，其特征在于：包括：
开关控制端，用于提供开关控制信号；
数据信号端，用于提供数据信号；
第一晶体管，其栅极连接开关控制端并接收来自所述开关控制端的开关控制信号，该第一晶体管的源极或漏极中的之一作为输入端连接数据信号端，用于接收数据信号，该第一晶体管的源极或漏极中的另一个作为输出端；
电极驱动电路，其包括保持电路和第一反相器，所述第一反相器包括第一P型TFT和第一N型TFT；
第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极相连并作为所述第一反相器的输入端连接第一晶体管的输出端或保持电路；
所述第一P型TFT和第一N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第一反相器的输出端连接在一像素电极上，所述像素电极为六边形电极；
所述第一P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第一N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
所述保持电路连接在第一晶体管的输出端和第一反相器的输入端上，用于接收数据信号并保持进入所述第一反相器输入端的数据信号；其中，当进入所述第一反相器输入端的数据信号为低电平，则第一P型TFT导通，所述像素电极由电源信号端写入高电平；当进入所述第一反相器输入端的数据信号为高电平，则第一N型TFT导通，所述像素电极由接地端写入低电平；
所述保持电路包括第二反相器，所述第二反相器包括第二P型TFT和第二N型TFT；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的栅极相连并作为所述第二反相器的输入端连接所述第一晶体管的输出端和所述第一反相器的输出端；
所述第二P型TFT和第二N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第二反相器的输出端连接所述第一反相器的输入端；
所述第二P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第二N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
所述电极驱动电路还包括第二晶体管、第三晶体管和第三电容：
所述第二晶体管的栅极和该第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端；
所述第三电容的一端和所述第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三电容的另一端连接所述第二晶体管的栅极，所述第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端；
所述第三晶体管的栅极连接开关控制端，该第三晶体管的源极或漏极中之一和所述第二晶体管的源极或漏极中之一相连并均连接第一晶体管的输出端、第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，该第三晶体管的另一个源极或漏极中之一连接所述第三电容的一端；所述第三电容的另一端连接所述第二晶体管的栅极，所述第二晶体管的另一个源极或漏极之一连接所述电源信号端；
所述电源信号端输入的电源信号包括直流电源信号、交流电源信号、方波信号、正弦波信号和PWM信号中的一种；
所述电极驱动电路还包括第三反相器，所述第三反相器包括第三P型TFT和第三N型TFT；
所述第三P型TFT和第三N型TFT的栅极相连并作为所述第三反相器的输入端连接所述第一晶体管的输出端；
所述第三P型TFT和第三N型TFT的源极或漏极之一相连并作为所述第三反相器的输出端连接所述第一反相器的输入端；
所述第三P型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一电源信号端上；
所述第三N型TFT的源极或漏极中的另一个连接在一接地端上；
当所述开关控制信号控制第一晶体管开启，数据信号经第一晶体管和第三反相器至第一反相器；当所述开关控制信号控制第一晶体管关断，所述第一反相器输出的数据信号经过第二反相器再次进入第一反相器，使得第一P型TFT或第二N型TFT保持导通。
2.一种基于反相器的微流控像素芯片，其特征在于：包括如权利要求1所述的一种基于反相器的微流控像素电路、相对设置的第一基片和第二基片；
所述第一基片包括依次设置的盖板和公共电极，所述第二基片包括依次设置的基板、所述微流控像素电路、像素电极和绝缘层，所述公共电极和所述绝缘层相对设置且均设有疏水层，所述第一基片和第二基片的疏水层之间形成容纳一个或多个微液滴的通道；
所述微流控像素电路通过驱动像素电极以实现对通道内的微液滴进行操控。
CN202210277929.3A 2022-03-10 2022-03-21 一种基于反相器的微流控像素电路及芯片 Active CN114677977B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2022102405187 2022-03-10
CN202210240518 2022-03-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114677977A CN114677977A (zh) 2022-06-28
CN114677977B true CN114677977B (zh) 2024-04-09

Family

ID=82075184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210277929.3A Active CN114677977B (zh) 2022-03-10 2022-03-21 一种基于反相器的微流控像素电路及芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114677977B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115631729B (zh) * 2022-11-11 2024-06-11 上海天马微电子有限公司 微流控像素驱动电路、微流控基板及微流控芯片

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101507106A (zh) * 2006-08-25 2009-08-12 夏普株式会社 放大电路及具有该放大电路的显示装置
JP2016206592A (ja) * 2015-04-28 2016-12-08 京セラディスプレイ株式会社 ドットマトリクス型表示装置
CN107799089A (zh) * 2017-12-13 2018-03-13 京东方科技集团股份有限公司 像素电路和显示装置
CN111462679A (zh) * 2020-04-16 2020-07-28 京东方科技集团股份有限公司 像素驱动电路及其驱动方法、显示面板
CN111450908A (zh) * 2020-04-27 2020-07-28 杭州领挚科技有限公司 一种微流控像素电路和芯片
CN111710289A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 天津中科新显科技有限公司 一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法
CN112927651A (zh) * 2021-02-05 2021-06-08 华南理工大学 一种像素驱动电路、有源电致发光显示器及驱动方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090128585A1 (en) * 2007-11-19 2009-05-21 Seiko Epson Corporation Electrophoretic display device, method for driving electrophoretic display device, and electronic apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101507106A (zh) * 2006-08-25 2009-08-12 夏普株式会社 放大电路及具有该放大电路的显示装置
JP2016206592A (ja) * 2015-04-28 2016-12-08 京セラディスプレイ株式会社 ドットマトリクス型表示装置
CN107799089A (zh) * 2017-12-13 2018-03-13 京东方科技集团股份有限公司 像素电路和显示装置
CN111462679A (zh) * 2020-04-16 2020-07-28 京东方科技集团股份有限公司 像素驱动电路及其驱动方法、显示面板
CN111450908A (zh) * 2020-04-27 2020-07-28 杭州领挚科技有限公司 一种微流控像素电路和芯片
CN111710289A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 天津中科新显科技有限公司 一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法
CN112927651A (zh) * 2021-02-05 2021-06-08 华南理工大学 一种像素驱动电路、有源电致发光显示器及驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114677977A (zh) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2570188B1 (en) Active matrix device for fluid control by electro-wetting and dielectrophoresis and method of driving
JP4968671B2 (ja) 半導体回路、走査回路、及びそれを用いた表示装置
JP5275481B2 (ja) 誘電体上のアクティブマトリクス液滴駆動およびその駆動方法
JP4359038B2 (ja) レベル・シフタを内蔵したシフト・レジスタ
KR101818383B1 (ko) 게이트 드라이버 온 어레이 회로
US8243501B2 (en) SRAM device
US11654433B2 (en) Microfluidic chip and driving method thereof
WO2016110909A1 (en) A method of driving an element of an active matrix ewod device, a circuit, and an active matrix ewod device
JP3851302B2 (ja) バッファー回路及びこれを利用したアクティブマトリックス表示装置
CN110264961B (zh) 驱动电路及其驱动方法、面板及其驱动方法
CN110687953A (zh) 驱动电路及其驱动方法、微流控基板和微流控装置
CN112530374B (zh) 驱动电路及其驱动方法、面板及其驱动方法
CN111450908B (zh) 一种微流控像素电路和芯片
CN114677977B (zh) 一种基于反相器的微流控像素电路及芯片
CN104966503A (zh) 一种栅极驱动电路及其驱动方法、电平移位器
WO2022011836A1 (zh) Goa电路以及显示面板
CN202487125U (zh) 移位寄存器和阵列基板栅极驱动电路
CN110189710B (zh) 驱动电路及其驱动方法、电润湿面板及其驱动方法
CN101118785A (zh) 半导体单元阵列以及静态随机存取存储单元阵列
CN202363089U (zh) 移位寄存器和阵列基板栅极驱动电路
CN113077832A (zh) 移位寄存器单元及其驱动方法、扫描驱动电路、显示装置
WO2023179531A1 (zh) 一种微流控有源矩阵驱动电路及微流控装置
US20230063019A1 (en) Driving circuit, driving method and microfluidic substrate
CN109658874B (zh) 一种驱动装置及驱动方法、电润湿系统
KR100415618B1 (ko) 쉬프트 레지스터

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant