CN115245844A - 一种微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种微流控芯片。该微流控芯片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微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；位于第一基板一侧的多个驱动电极、多个第一感应电极和多个第二感应电极，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；第一感应电极和第二感应电极加载探测信号，根据液滴流过时第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定液滴的位置。本发明实施提供的微流控芯片在驱动液滴运动的同时可以获取液滴的位置，解决现有技术中由于不能检测液滴位置导致设备的可靠性低的问题。

Description

一种微流控芯片
技术领域
本发明实施例涉及微控制技术领域，尤其涉及一种微流控芯片。
背景技术
微流控(Microfluidics)技术指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的一种技术。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。微流控芯片具有并行采集和处理样品、集成化高、高通量、分析速度快、功耗低、物耗少，污染小等特点。微流控芯片技术可以应用于生物基因工程、疾病诊断和药物研究、细胞分析、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定等领域。
在原材料、工艺或环境问题导致驱动液滴运动的驱动单元表面不平整或有杂质时，会影响液滴的运动状态。由于驱动时序已事先确定，如无液滴位置反馈机制，将影响后续进程，降低实验效率甚至造成实验失败。尤其在液滴移动路径比较复杂的实验中，液滴位置的实时反馈将更加重要。
现有的微流控技术中，通常难以实时反馈液滴的位置。某些文献中提到可以利用光学检测的方法获取液滴位置，但这种方法通常要搭配外部激光设备，结构繁琐、不易现场即时诊断，且成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种微流控芯片，该微流控芯片在驱动液滴运动的同时可以获取液滴的位置，解决现有技术中由于不能检测液滴位置导致设备的可靠性低的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极、多个第一感应电极和多个第二感应电极，所述驱动电极呈阵列排布，所述第一感应电极沿第一方向延伸，沿第二方向排列，所述第二感应电极沿所述第二方向延伸，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，所述第一感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两行所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影至少部分交叠，所述第二感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两列所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影至少部分交叠；
相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
所述第一感应电极和所述第二感应电极加载探测信号，根据所述液滴流过时所述第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及所述第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定所述液滴的位置。
第二方面，本发明实施例还提供一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极，所述驱动电极呈阵列排布，相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
所述驱动电极的至少一个边缘呈弯曲形状延伸。
第三方面，本发明实施例还提供一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极，所述驱动电极呈阵列排布，相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
还包括多条沿第一方向延伸的扫描信号线、多条沿第二方向延伸的数据信号线和与所述驱动电极一一对应的晶体管，每个所述晶体管的栅极与一条所述扫描信号线连接，第一极与一条所述数据信号线连接，第二极与对应的所述驱动电极连接；
所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管均位于所述驱动电极远离所述第二基板一侧；
所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管的至少一者与所述驱动电极交叠。本发明实施例提供的微流控芯片，包括相对设置的第一基板和第二基板，通过在第一基板和第二基板之间形成微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；通过在第一基板一侧设置多个阵列排布的驱动电极，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；通过在第一基板一侧设置多个第一感应电极和多个第二感应电极，第一感应电极和第二感应电极加载探测信号，根据液滴流过时第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定液滴的位置，其中第一感应电极沿第一方向延伸，沿第二方向排列，第二感应电极沿第二方向延伸，沿第一方向排列，第一方向与驱动电极所成阵列的行方向平行，第二方向与驱动电极所成阵列的列方向平行，第一感应电极在第一基板所在平面的投影与相邻两行驱动电极的缝隙在第一基板所在平面的投影至少部分交叠，第二感应电极在第一基板所在平面的投影与相邻两列驱动电极的缝隙在第一基板所在平面的投影至少部分交叠；从而实现在驱动液滴运动的同时可以获取液滴的位置，解决现有技术中由于不能检测液滴位置导致设备的可靠性低的问题。
附图说明
图1为相关技术中一种微流控芯片的结构示意图；
图2为相关技术中另一种微流控芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种微流控芯片的结构示意图；
图4为沿图3中剖线AA＇的一种剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种微流控芯片的电路结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图10为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的结构示意图；
图12为沿图11中剖线BB＇的一种剖面结构示意图；
图13为本发明实施例提供的一种微流控芯片的局部结构示意图；
图14为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的局部结构示意图；
图15为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的局部结构示意图；
图16为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图17为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图18为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图19为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图20为本发明实施例提供的一种微流控芯片中公共电极的俯视示意图；
图21为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图；
图22为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图23为沿图22中剖线CC＇的一种剖面结构示意图；
图24为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图；
图25为图24的一种剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
微流控芯片的研究始于20世纪90年代初，是实现片上实验室(Lab-on-a-chip)的一种潜在技术，能够把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能，自动完成分析的全过程。由于在集成化、自动化、便携化和高效化等方面展现出了巨大潜力，微流控芯片技术已成为当前研究热点和世界前沿科技之一。在过去的二十年，在实验室研究和工业应用中数字微流控芯片呈现出蓬勃发展的趋势，尤其是基于微液滴操控的数字微流控芯片更是取得了很大的进展，目前被操控的液滴的体积可以达到微升甚至纳升级别，这样，在微尺度下，就可以对微升和纳升级别的液滴进行更精确的混合，液滴内部的化学反应也更加充分。另外，可以对液滴内部不同的生化反应过程进行监控，微液滴可以包含细胞和生物分子，比如蛋白质、DNA，这样就实现了更高通量的监控。在许多驱动微液滴的方法中，传统的方法是在微管道中实现微液滴的生成和控制，但微管道的制造工艺非常复杂，并且微管道很容易被堵塞，重复利用性不高，需要复杂的外围设备进行驱动。
由于介电湿润效应自身具备诸多优势，越来越多地用来操控数字微流控芯片中的微液滴。因为基于介电湿润的微流控芯片不需要微管道、微泵和微阀等复杂设备，其制作工艺简单、发热量小，响应迅速，功耗低、封装简单等，基于介电湿润效应的微流控芯可以实现对微液滴的分配、分离、运输和合并操作。而基于介质上电润湿的数字微流控芯片是以电极为控制单元对液滴进行操控，因此需要大量的电极单元。示例性的，图1为相关技术中一种微流控芯片的结构示意图，参考图1，该微流控芯片包括控制电路01和多个驱动单元02，每个驱动单元02均与控制电路01电连接，用于驱动液滴03按照预设运动路径流动，这种微流控芯片具有结构简单、成本低等优点，但无法实时反馈液滴的位置，其应用场景受限。图2为相关技术中另一种微流控芯片的结构示意图，参考图2，该微流控芯片包括控制电路01、多个驱动单元02以及激光头04，驱动单元02和激光头04均与控制电路01电连接，驱动单元02用于驱动液滴移动，激光头04出射用于探测液滴位置的激光束，利用光学检测的方法实现液滴定位，结构繁琐、不易现场即时诊断，且成本较高。
有鉴于此，本发明实施例提供一种微流控芯片，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微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；位于第一基板一侧的多个驱动电极、多个第一感应电极和多个第二感应电极，驱动电极呈阵列排布，第一感应电极沿第一方向延伸，沿第二方向排列，第二感应电极沿第二方向延伸，沿第一方向排列，第一方向与驱动电极所成阵列的行方向平行，第二方向与驱动电极所成阵列的列方向平行，第一感应电极在第一基板所在平面的投影与相邻两行驱动电极的缝隙在第一基板所在平面的投影至少部分交叠，第二感应电极在第一基板所在平面的投影与相邻两列驱动电极的缝隙在第一基板所在平面的投影至少部分交叠；相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；第一感应电极和第二感应电极加载探测信号，根据液滴流过时第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定液滴的位置。
其中，第一基板和第二基板可以均采用玻璃基板，第一基板和第二基板之间设置封胶，以形成一条或多条容纳液滴运动的微流通道，驱动电极可以为设置在第一基板上阵列排布的块状电极，可以利用金属氧化物(例如可以为氧化铟锡ITO)形成，一个驱动电极的面积小于液滴在第一基板上的投影的面积，在驱动液滴移动时，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压，通过相邻驱动电极之间的差生电压驱动液滴，控制液滴按照预设路径移动。由于驱动电极是呈阵列且分立设置的，因此可以在驱动电极之间设置电极形成电容，当液滴流过时，电容的容值会发生变化，从而获取液滴的位置。本发明实施例的技术方案中，在第一基板上设置分别沿第一方向(驱动电极阵列的行方向)和第二方向(驱动电极阵列的列方向)延伸的第一感应电极和第二感应电极，其中第一感应电极至少部分区域位于相邻两行驱动电极的缝隙中，第二感应电极的至少部分区域位于相邻两列驱动电极的缝隙中，而不能完全位于驱动电极的下方，从而避免驱动电极屏蔽感应电极的信号。在探测液滴的位置时，第一感应电极和第二感应电极均加载相应的电压，第一感应电极和微流控芯片中的某一电极形成第一电容，第二感应电极和微流控芯片中的某一电极形成第二电容，其中某一电极可以为设置在第二基板上的公共电极、在第一基板中某一走线或其他电容的某一极，或者第一感应电极和第二感应电极可以互为电容的另一极，仅需与对应的感应电极形成电容即可。当液滴流经某一位置时，由于液滴的影响，该位置处的第一电容和第二电容的大小会发生变化，通过探测电容的变化情况就可以获取液滴的位置。
本发明实施例的技术方案，通过在第一基板和第二基板之间形成微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；通过在第一基板一侧设置多个阵列排布的驱动电极，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；通过在第一基板一侧设置多个第一感应电极和多个第二感应电极，第一感应电极和第二感应电极加载探测信号，根据液滴流过时第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定液滴的位置，从而实现在驱动液滴运动的同时可以获取液滴的位置，解决现有技术中由于不能检测液滴位置导致设备的可靠性低的问题。
以上为本发明实施例的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
示例性的，图3为本发明实施例提供的一种微流控芯片的结构示意图，图4为沿图3中剖线AA＇的一种剖面结构示意图，图3示出了微流控芯片的俯视结构示意图，该微流控芯片包括多个驱动电极11、多个第一感应电极12和多个第二感应电极13，其中驱动电极11呈阵列排布，相邻的驱动电极11加载不同的驱动电压，通过相邻驱动电极11之间的差生电压驱动液滴，控制液滴按照预设路径移动。其中第一感应电极12沿第一方向x延伸，沿第二方向y排列，第二感应电极13沿第二方向y延伸，沿第一方向x排列，第一方向x与驱动电极11所成阵列的行方向平行，第二方向y与驱动电极11所成阵列的列方向平行。图3示出的驱动电极11、第一感应电极12和第二感应电极13的形状均为矩形只是示意性的，具体实施时可以根据实际情况设置。参考图4，该微流控芯片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之间形成微流控通道30，微流控通道30用于容纳至少一个液滴31；示例性的，本实施例中，驱动电极11、第一感应电极12和第二感应电极13均位于第一基板10靠近第二基板20的一侧，不同的电极层之间设置有绝缘层14，沿第一基板10指向第二基板20的方向z，第一感应电极12覆盖相邻两行驱动电极11的缝隙，第二感应电极13覆盖相邻两列驱动电极11的缝隙，即图4中的实施例中，第一感应电极12的宽度d1大于相邻两行驱动电极11之间缝隙的宽度d2，第二感应电极13的宽度d3大于相邻两列驱动电极11之间缝隙的宽度d4，通过设置第一感应电极12和第二感应电极13的宽度较宽，有利于降低第一感应电极12和第二感应电极13的电阻，减少加载探测信号时的电压压降；在其他实施例中，也可以设置第一感应电极12的宽度小于或等于相邻两行驱动电极11之间的缝隙，第二感应电极13的宽度小于或等于相邻两列驱动电极11之间的缝隙，具体实施时可以根据实际情况设计，本发明实施例对感应电极和驱动电极之间缝隙的宽度不作限定。图4中示例性示出第二基板20一侧还设置有公共电极21，公共电极21可以利用ITO形成，在向第一感应电极12和第二感应电极13加载探测信号时，第一感应电极12和公共电极21形成第一电容C1，第二感应电极13和公共电极21形成第二电容C2，当液滴流过时，引起感应电极和公共电极之间的介电常数变化，第一感应电极12和公共电极21之间的电容变为C1＇，第二感应电极13和公共电极21之间的电容变为C2＇，从而确定液滴的位置。在其他实施例中，与感应电极形成电容的另一电极还可以为微流控芯片中某一走线或其他电容的某一极等，具体实施时可以根据实际情况设计。
在上述实施例的基础上，图5为本发明实施例提供的一种微流控芯片的电路结构示意图，参考图5，可选的，本实施例提供的微流控芯片还包括多条沿第一方向x延伸的扫描信号线15、多条沿第二方向y延伸的数据信号线16和与驱动电极11一一对应的晶体管17，每个晶体管17的栅极与一条扫描信号线15连接，第一极与一条数据信号线连接，第二极与对应的驱动电极11连接。
可以理解的是，对于驱动电极数量较多、结构比较复杂的微流控芯片，可以通过设置包括扫描信号线15、数据信号线16和晶体管17的有源驱动方式，与显示面板类似，每个驱动电极11类似于显示面板中的一个子像素，利用扫描信号线15和数据信号线16实现扫描，利用晶体管17的通断实现驱动电极11的有源驱动，其中，晶体管17的第一极可以为源极，第二极可以为漏极，晶体管17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形成的薄膜晶体管。
可选的，扫描信号线、数据信号线和晶体管均位于驱动电极远离第二基板一侧；扫描信号线、数据信号线和晶体管的至少一者与驱动电极交叠。
示例性的，图6为本发明实施例提供的一种微流控芯片的剖面结构示意图，参考图6，晶体管17包括栅极171、有源层172、源极173(第一极)和漏极174(第二极)，扫描信号线15、数据信号线16和晶体管17均位于驱动电极11远离第二基板20一侧；本实施例中，由于第一感应电极12和第二感应电极13需要至少部分位于驱动电极11的缝隙中，为了定位信号的强度以及减少信号干扰，扫描信号线15和/或数据信号线16尽量不在驱动电极11的缝隙间走线，均位于驱动电极11的下方，相应的，晶体管17也设置在驱动电极11下方，不设置在缝隙里，这样驱动电极11可以屏蔽扫描信号线15、数据信号线16或晶体管17引起的寄生电容，提升液滴定位精度。
可以理解的是，图6示出的剖面结构中，剖线的形状类似于图3中的折线AA＇，其中虚线左侧部分的剖线沿第一方向x(驱动电极阵列行方向)延伸，虚线右侧部分的剖线沿第二方向y(驱动电极阵列列方向)延伸，其中扫描信号线15和晶体管17的栅极171连接，由于图6中未示出扫描信号线15与栅极171连接位置处的结构，因此图6中扫描信号线15和栅极171为分开的结构，数据信号线16和晶体管17的源极173连接，图6中示出的是数据信号线16和源极173连接为一体的结构。
图6所示的实施例中，第二基板20一侧设置有公共电极21，在向第一感应电极12和第二感应电极13加载探测信号时，第一感应电极12和公共电极21形成第一电容C1，第二感应电极13和公共电极21形成第二电容C2，当液滴流过时，引起感应电极和公共电极之间的介电常数变化，第一感应电极12和公共电极21之间的电容变为C1＇，第二感应电极13和公共电极21之间的电容变为C2＇，从而确定液滴的位置。在其他实施例中，也可以不设置公共电极，感应电极与微流控芯片中某一走线或其他电极形成电容，示例性的，图7为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的剖面结构示意图，可以理解的是，驱动液滴移动和探测液滴位置一般分时进行，本实施例中，在向第一感应电极12和第二感应电极13加载探测信号时，第一感应电极12可以和扫描信号线15(在其他实施例中，也可以为其他信号走线或电极，本发明实施例不作限定)形成第三电容C3，第二感应电极13和数据信号线16(在其他实施例中，也可以为其他信号走线或电极，本发明实施例不作限定)形成第四电容C4，当液滴流过时，液滴内的感应电荷分布受感应电极的影响而发生变化，进而使第一感应电极12和扫描信号线15之间的电容变为C3＇，第二感应电极13和数据信号线16之间的电容变为C4＇，从而根据电容的变化确定液滴的位置，以下未示出公共电极的实施例的原理与图7类似。
图8为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图，参考图8，可选的，第一感应电极12与扫描信号线15同层设置，第二感应电极13与数据信号线16同层设置。
由于第一感应电极12的延伸方向和扫描信号线15的延伸方向相同，第二感应电极13和数据信号线16的延伸方向相同，为了减少微流控芯片的膜层，可以设置第一感应电极12与扫描信号线15同层，第二感应电极13与数据信号线16同层，在制备时可以使第一感应电极12与扫描信号线15利用同一工艺一次形成，第二感应电极13与数据信号线16利用同一工艺一次形成，从而降低微流控芯片的厚度和制备成本。
可选的，第一感应电极或第二感应电极与驱动电极同层设置。示例性的，图9为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图，其剖线平行与驱动电极阵列的列方向，参考图9，第一感应电极12与驱动电极11同层，即第一感应电极12设置于相邻两行驱动电极11之间的缝隙中；图10为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图，其剖面平行于驱动电极阵列的行方向，参考图10，第二感应电极13与驱动电极11同层，即第二感应电极13设置于相邻两列驱动电极11之间的缝隙中，具体实施时，可选的，与驱动电极同层设置的感应电极，和驱动电极采用相同的材料形成，即图9所示的实施例中，第一感应电极12与驱动电极11采用相同的材料，图10所示的实施例中，第二感应电极13与驱动电极11采用相同的材料，例如驱动电极11的材料可以是ITO，具体实施时可以根据实际情况选择。在其他实施例中，还可以设置第一感应电极和第二感应电极均与驱动电极同层，在第一感应电极和第二感应电极交叉位置处设置跨桥避免第一感应电极和第二感应电极发生短路，类似于显示面板中触控电极的结构。
在另一实施例中，例如微流控芯片的驱动电极数量较少，结构比较简单时，可以采用无源驱动方式，即不设置晶体管。可选的，本实施例提供的微流控芯片还包括多条沿第一方向或第二方向延伸的数据信号线，每条数据信号线与对应的驱动电极连接。
示例性的，以数据信号线沿第一方向延伸为例，图11为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的结构示意图，参考图11，微流控芯片还包括多条沿第一方向x延伸的数据信号线16，每条数据信号线16与对应的驱动电极11连接，具体实施时，可以通过在数据信号线16和驱动电极11之间膜层设置过孔实现电连接。在其他实施例中，数据信号线还可以沿第二方向延伸，其结构与图11类似，区别为数据信号线沿第二方向延伸时数据信号线沿驱动电极阵列的列方向延伸。
图12为沿图11中剖线BB＇的一种剖面结构示意图，参考图12，可选的，数据信号线16位于驱动电极11远离第二基板20一侧；数据信号线16与驱动电极11＇绝缘交叠。
可以理解的是，数据信号线16与对应的驱动电极11电连接，与同一行中其他的驱动电极11＇绝缘交叠，这样设置可以避免数据信号线16占据驱动电极11的缝隙，减少数据信号线16产生的寄生电容对第一感应电极12或第二感应电极13信号的影响。
继续参考图11和图12，可选的，数据信号线16沿第一方向x延伸，第一感应电极12与数据信号线16同层设置，第二感应电极13与驱动电极11同层设置，可选的，与驱动电极同层设置的感应电极，和驱动电极采用相同的材料形成。具体实施时，可以设置第一感应电极12和数据信号线16采用同种工艺和材料一次形成，第二感应电极13和驱动电极11采用同种工艺和材料一次形成；或者在另一实施例中，数据信号线沿第二方向延伸，第二感应电极与数据信号线同层设置，第一感应电极与驱动电极同层设置，第二感应电极和数据信号线采用同种工艺和材料一次形成，其实现方式与图11和图12类似，此处不再详述。
可选的，第一感应电极沿第一方向呈弯曲形状延伸，和/或第二感应电极沿第二方向呈弯曲形状延伸。
示例性的，图13为本发明实施例提供的一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图13，本实施例中，第一感应电极12沿第一方向x呈弯曲形状延伸，第二感应电极13沿第二方向y呈弯曲形状延伸，这样设置有利于增大第一感应电极12和第二感应电极13的所形成的感应电容的面积，增大信号强度。相应的，驱动电极11的边缘需要与感应电极的形状相匹配，可以理解的是，图13的实施例中，第一感应电极12和第二感应电极13的宽度与驱动电极11的缝隙宽度相同，因此它们的边界重合，在其他实施例中，第一感应电极12和第二感应电极13的宽度可以小于驱动电极11的缝隙，也可以大于驱动电极11的缝隙，在具体实施时，需要使第一感应电极12和第二感应电极13的部分区域位于驱动电极11的缝隙中，以保证探测液滴位置时的信号强度。
可选的，弯曲形状包括锯齿形状或波浪形状。
继续参考图13，第一感应电极12和第二感应电极13均呈波浪形状延伸，在其他实施例中，感应电极的形状还可以呈锯齿状，示例性的，图14为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图14，第一感应电极12和第二感应电极13均呈锯齿形状延伸，在其他实施例中，第一感应电极12和第二感应电极13还可以设计为其他弯曲形状，本发明实施例对此不作限定。
需要说明的是，图13和图14中示出的第一感应电极12和第二感应电极13均为弯曲形状仅是示例性的，在其他实施例中，可以只设置第一感应电极或第二感应电极弯曲，对应的驱动电极的边缘形状与感应电极的边缘对应，具体实施时可以根据实际情况设计。
可选的，继续参考图13或图14，驱动电极11的边缘与相邻的第一感应电极12或第二感应电极13靠近驱动电极一侧的边缘形状相同，即驱动电极11的边缘形状和相邻的第一感应电极12或第二感应电极13相互啮合。第一感应电极12在第一基板所在平面的投影与相邻两行驱动电极11的缝隙在第一基板所在平面的投影之间，即第一感应电极12位于相邻两行驱动电极11的缝隙中，二者可以同层也可以不同层，第二感应电极13在第一基板所在平面的投影与相邻两列驱动电极11的缝隙在第一基板所在平面的投影之间，即第二感应电极13位于相邻两列驱动电极11的缝隙中，二者可以同层或不同层。其中图13和图14示出的均是微流控芯片的俯视示意图，未示出第一基板的结构。
由于本实施例的相邻驱动电极11之间需要形成电场，以驱动液滴进行移动，因此，将驱动电极11的边缘也设计为弯曲形状，可以使相邻驱动电极11间的交叠长度增加，有效的增大相邻驱动电极11之间的正对面积，从而使两驱动电极11之间形成电场强度的增加，更加有利于驱动液滴的移动。
图15为本发明实施例提供的另一种微流控芯片的局部结构示意图，可选的，参考图15，本实施例提供的微流控芯片还包括多条扫描信号线15、多条数据信号线16、与驱动电极11一一对应的第一电极18和与驱动电极11一一对应的晶体管17(图15中示出的是晶体管17的电路原理图，未示出晶体管17的具体结构)，每个晶体管17的栅极与一条扫描信号线15连接，第一极与一条数据信号线16连接，第二极通过通孔与对应的驱动电极11连接，第一电极18和驱动电极11形成存储电容；扫描信号线15、数据信号线16、第一电极18和晶体管17位于驱动电极11在第一基板所在平面的投影内，扫描信号线15、数据信号线16和驱动电极11的边缘绕过晶体管17的边缘。
可以理解的是，在给驱动电极11加载驱动电压时，往往需要维持一定的时间，为了维持驱动电极11的电压稳定，可以设置第一电极18与驱动电极11形成存储电容，由于第一感应电极12和第二感应电极13位于驱动电极11的缝隙中，因此设计扫描信号线15、数据信号线16、第一电极18和晶体管17均位于驱动电极11的下方，扫描信号线15、数据信号线16的靠近晶体管17的区域、第一感应电极12和第二感应电极13的边缘均绕过晶体管17所在区域，以留出足够的空间设置晶体管17，具体走线方式可以根据实际情况设计。
图15示出的结构中，每个第一电极18为分立的电极，由于第一电极18的作用是与驱动电极11形成存储电容，因此在其他实施例中，多个第一电极18可以电连接，加载同一电压信号。可选的，至少两个相邻的第一电极电连接，相互电连接的两个第一电极的连接部包括镂空区，镂空区与第一感应电极和/或第二感应电极交叠。
示例性的，图16为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图16，相邻两个第一电极18均通过电极之间连接部19的连接走线191电连接，连接部19包括镂空区192，镂空区192和第一感应电极12或第二感应电极13交叠。
可以理解的是，通过设置至少两个第一电极18电连接，可以同时给多个第一电极18加载信号，降低布线难度和驱动成本，通过在连接部19设置镂空区192，可以减少连接部19对感应电极的信号干扰，提高检测精度。需要说明的是，图16中示出的两个第一电极18之间设置四条连接走线192以及三个镂空区192仅是示意性的，具体实施时对连接走线和镂空区的数量不作限定。
图16所示的实施例中，第一电极18与第一感应电极12和第二感应电极13均异层设置，例如对应图6中的结构，在其他实施例中，为了减少膜层数量，可选的，第一感应电极与扫描信号线同层设置，第二感应电极与数据信号线同层设置；示例性的，图17为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图17，第一电极18与第一感应电极12同层设置，相互电连接的两个第一电极18的连接部19的连接走线191沿第一方向x延伸，图18为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图18，第一电极18与第二感应电极13同层设置，相互电连接的两个第一电极18的连接部19的连接走线191沿第二方向y延伸。其中，图17和图18均示出的是微流控芯片的俯视图，以相同的填充表示同层设置，例如图17中第一电极18和第一感应电极12采用相同形状的填充。
可选的，第一感应电极和第二感应电极均包括第一区域和第二区域，第一感应电极的第一区域和第二感应电极的第一区域绝缘交叠；第一感应电极的第一区域的宽度小于第一感应电极的第二区域的宽度，和/或第二感应电极的第一区域的宽度小于第二感应电极的第二区域的宽度。
示例性的，图19为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，参考图19，第一感应电极12包括第一区域121和第二区域122，第二感应电极13包括第一区域131和第二区域132，第一感应电极12的第一区域121和第二感应电极13的第一区域131交叉，通过设置第一感应电极12的第一区域121的宽度d5小于第二区域122的宽度d6，第二感应电极13的第一区域131的宽度d7小于第二区域132的宽度d8，可以减小两个感应电极的交叠面积，降低寄生电容。
当第一感应电极12和第二感应电极13采用弯曲形状延伸时，也可以设计为交叉区域宽度变窄，具体实施时可以根据实际情况设计。
在其他实施例中，可以仅设计第一感应电极或第二感应电极在交叉处采用窄线宽设计，以起到降低寄生电容的效果。
在某些实施例中，例如驱动电极数量较少、结构简单、只有一个液滴的微流控芯片中，为了简化电路结构，可以同时给所有第一感应电极和第二感应电极加载探测信号，根据电容变化确定液滴的位置，但是当存在两个或两个以上的液滴时，为了避免鬼点的产生，可以采用扫描的方式给其中一个方向的感应电极加载信号，可选的，分时沿第二方向依次向第一感应电极加载探测信号，或者分时沿第一方向依次向第二感应电极加载探测信号，根据液滴流过时第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定液滴的位置。
由于第一感应电极和第二感应电极交叉设置，其交叉点可以形成电容，因此可以利用第一感应电极和第二感应电极之间形成的电容变化确定液滴的位置，在某一实施例中，可选的，第一感应电极和第二感应电极中一者为发射电极，一者为接收电极，根据液滴流过时第一感应电极和第二感应电极之间的电容变化确定液滴的位置。
在另一实施例中，可以根据感应电极和位于第二基板的公共电极形成的电容变化确定液滴的位置，可选的，公共电极包括多条沿第一方向或第二方向延伸的支电极，支电极的数量与第一感应电极或第二感应电极的数量相同。
示例性的，图20为本发明实施例提供的一种微流控芯片中公共电极的俯视示意图，图21为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的剖面结构示意图，图20和图21以公共电极包括多个沿第一方向延伸的支电极为例，图21示出的是平行于第二方向的剖线的剖面结构示意图，本实施例中，支电极也可以单独驱动，与第一感应电极或第二感应电极配合形成电容实现液滴的定位。
在微流控芯片中，驱动电极的尺寸一般在毫米量级，驱动电极之间的间距可以为几十微米，可选的，沿第一方向，相邻两个驱动电极之间的距离为10μm～40μm；沿第二方向，相邻两个驱动电极之间的距离为10μm～40μm，这样可以保证第一感应电极和第二感应电极的面积较大，可以保证探测液滴位置时信号的强度。在其他实施例中，可选的，第一基板和第二基板临近微流控通道的一侧均设置有绝缘疏水层，以起到绝缘和减小液滴运动阻力的作用。
本发明实施例还提供一种微流控芯片，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微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；位于第一基板一侧的多个驱动电极，驱动电极呈阵列排布，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；驱动电极的至少一个边缘呈弯曲形状延伸。
示例性的，图22为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，图23为沿图22中剖线CC＇的一种剖面结构示意图，参考图22，该微流控芯片包括呈阵列排布的多个驱动电极11，相邻的驱动电极11加载不同的驱动电压，通过相邻驱动电极11之间的差生电压驱动液滴，控制液滴按照预设路径移动，驱动电极11的边缘呈弯曲形状延伸，其中图22中示出的波浪形状仅是示意性的，具体实施时可以为锯齿形或其他曲线形状。参考图23，该微流控芯片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之间形成微流控通道30，微流控通道30用于容纳至少一个液滴31。在其他实施例中，还可以在第二基板20上设置公共电极，还可以包括扫描信号线、数据信号线和晶体管等结构，还可以在驱动电极的缝隙中设置第一感应电极和第二感应电极以获取液滴的位置，具体实施时可以根据实际需要设计。
本发明实施例还提供一种微流控芯片，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微流控通道，微流控通道用于容纳至少一个液滴；位于第一基板一侧的多个驱动电极，驱动电极呈阵列排布，相邻的驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动液滴移动；还包括多条沿第一方向延伸的扫描信号线、多条沿第二方向延伸的数据信号线和与驱动电极一一对应的晶体管，每个晶体管的栅极与一条扫描信号线连接，第一极与一条数据信号线连接，第二极与对应的驱动电极连接；扫描信号线、数据信号线和晶体管均位于驱动电极远离第二基板一侧；扫描信号线、数据信号线和晶体管的至少一者与驱动电极交叠。
示例性的，图24为本发明实施例提供的又一种微流控芯片的局部结构示意图，图25为图24的一种剖面结构示意图，参考图24，该微流控芯片包括呈阵列排布的多个驱动电极11，相邻的驱动电极11加载不同的驱动电压，通过相邻驱动电极11之间的差生电压驱动液滴，控制液滴按照预设路径移动；还包括多条沿第一方向x延伸的扫描信号线15、多条沿第二方向y延伸的数据信号线16和与驱动电极11一一对应的晶体管17，每个晶体管17的栅极与一条扫描信号线15连接，第一极与一条数据信号线16连接，第二极与对应的驱动电极11连接；参考图25，晶体管17包括栅极171、有源层172、源极173(第一极)和漏极174(第二极)，扫描信号线15、数据信号线16和晶体管17均位于驱动电极11远离第二基板20一侧；扫描信号线15和/或数据信号线16尽量不在驱动电极11的缝隙间走线，均位于驱动电极11的下方，相应的，晶体管17也设置在驱动电极11下方，不设置在缝隙里，这样驱动电极11可以屏蔽扫描信号线15、数据信号线16或晶体管17引起的寄生电容，提升液滴驱动精度和速度，避免扫描信号线线15/数据信号线16和驱动电极之间产生电场对液滴移动形成反作用力。在其他实施例中，扫描信号线、数据信号线和晶体管的至少一者与驱动电极交叠驱动电极11的边缘呈弯曲形状延伸，类似于图22中示出的波浪形状。在其他实施例中，还可以在驱动电极的缝隙中设置第一感应电极和第二感应电极以获取液滴的位置，与具有液滴定位功能的实施例结合，具体可以参考前述实施例提供的微流控芯片的结构。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (23)

1.一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极、多个第一感应电极和多个第二感应电极，所述驱动电极呈阵列排布，所述第一感应电极沿第一方向延伸，沿第二方向排列，所述第二感应电极沿所述第二方向延伸，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，所述第一感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两行所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影至少部分交叠，所述第二感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两列所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影至少部分交叠；
相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
所述第一感应电极和所述第二感应电极加载探测信号，根据所述液滴流过时所述第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及所述第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定所述液滴的位置。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括多条沿所述第一方向延伸的扫描信号线、多条沿所述第二方向延伸的数据信号线和与所述驱动电极一一对应的晶体管，每个所述晶体管的栅极与一条所述扫描信号线连接，第一极与一条所述数据信号线连接，第二极与对应的所述驱动电极连接。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管均位于所述驱动电极远离所述第二基板一侧；
所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管的至少一者与所述驱动电极交叠。
4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极与所述扫描信号线同层设置，所述第二感应电极与所述数据信号线同层设置。
5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极或所述第二感应电极与所述驱动电极同层设置。
6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括多条沿所述第一方向或所述第二方向延伸的数据信号线，每条所述数据信号线与对应的所述驱动电极连接。
7.根据权利要求6所述的微流控芯片，其特征在于，所述数据信号线位于所述驱动电极远离所述第二基板一侧；
所述数据信号线与所述驱动电极绝缘交叠。
8.根据权利要求6所述的微流控芯片，其特征在于，所述数据信号线沿所述第一方向延伸，所述第一感应电极与所述数据信号线同层设置，所述第二感应电极与所述驱动电极同层设置；或者
所述数据信号线沿所述第二方向延伸，所述第二感应电极与所述数据信号线同层设置，所述第一感应电极与所述驱动电极同层设置。
9.根据权利要求5或8所述的微流控芯片，其特征在于，与所述驱动电极同层设置的感应电极，和所述驱动电极采用相同的材料形成。
10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极沿所述第一方向呈弯曲形状延伸，和/或所述第二感应电极沿所述第二方向呈弯曲形状延伸。
11.根据权利要求10所述的微流控芯片，其特征在于，所述弯曲形状包括锯齿形状或波浪形状。
12.根据权利要求10所述的微流控芯片，其特征在于，所述驱动电极的边缘与相邻的所述第一感应电极或所述第二感应电极靠近所述驱动电极一侧的边缘形状相同，所述第一感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两行所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影之间，所述第二感应电极在所述第一基板所在平面的投影与相邻两列所述驱动电极的缝隙在所述第一基板所在平面的投影之间。
13.根据权利要求12所述的微流控芯片，其特征在于，还包括多条扫描信号线、多条数据信号线、与所述驱动电极一一对应的第一电极和与所述驱动电极一一对应的晶体管，每个所述晶体管的栅极与一条所述扫描信号线连接，第一极与一条所述数据信号线连接，第二极通过通孔与对应的所述驱动电极连接，所述第一电极和所述驱动电极形成存储电容；
所述扫描信号线、所述数据信号线、所述第一电极和所述晶体管位于所述驱动电极在所述第一基板所在平面的投影内，所述扫描信号线、所述数据信号线和所述驱动电极的边缘绕过所述晶体管的边缘。
14.根据权利要求13所述的微流控芯片，其特征在于，至少两个相邻的所述第一电极电连接，相互电连接的两个所述第一电极的连接部包括镂空区，所述镂空区与所述第一感应电极和/或所述第二感应电极交叠。
15.根据权利要求14所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极与所述扫描信号线同层设置，所述第二感应电极与所述数据信号线同层设置；
所述第一电极与所述第一感应电极同层设置，相互电连接的两个所述第一电极的连接部的连接走线沿所述第一方向延伸，或者所述第一电极与所述第二感应电极同层设置，相互电连接的两个所述第一电极的连接部的连接走线沿所述第二方向延伸。
16.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极和所述第二感应电极均包括第一区域和第二区域，所述第一感应电极的第一区域和所述第二感应电极的第一区域绝缘交叠；
所述第一感应电极的第一区域的宽度小于所述第一感应电极的第二区域的宽度，和/或所述第二感应电极的第一区域的宽度小于所述第二感应电极的第二区域的宽度。
17.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，分时沿所述第二方向依次向所述第一感应电极加载探测信号，或者分时沿所述第一方向依次向所述第二感应电极加载探测信号，根据所述液滴流过时所述第一感应电极和某一电极形成的电容变化以及所述第二感应电极和某一电极形成的电容变化确定所述液滴的位置。
18.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一感应电极和所述第二感应电极中一者为发射电极，一者为接收电极，根据所述液滴流过时所述第一感应电极和所述第二感应电极之间的电容变化确定所述液滴的位置。
19.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括位于所述第二基板一侧的公共电极，根据所述液滴流过时所述第一感应电极和所述公共电极形成的电容变化以及所述第二感应电极和所述公共电极形成的电容变化确定所述液滴的位置。
20.根据权利要求19所述的微流控芯片，其特征在于，所述公共电极包括多条沿第一方向或第二方向延伸的支电极，所述支电极的数量与所述第一感应电极或所述第二感应电极的数量相同。
21.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，沿所述第一方向，相邻两个所述驱动电极之间的距离为10μm～40μm；
沿所述第二方向，相邻两个所述驱动电极之间的距离为10μm～40μm。
22.一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极，所述驱动电极呈阵列排布，相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
所述驱动电极的至少一个边缘呈弯曲形状延伸。
23.一种微流控芯片，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微流控通道，所述微流控通道用于容纳至少一个液滴；
位于所述第一基板一侧的多个驱动电极，所述驱动电极呈阵列排布，相邻的所述驱动电极加载不同的驱动电压信号，以驱动所述液滴移动；
还包括多条沿第一方向延伸的扫描信号线、多条沿第二方向延伸的数据信号线和与所述驱动电极一一对应的晶体管，每个所述晶体管的栅极与一条所述扫描信号线连接，第一极与一条所述数据信号线连接，第二极与对应的所述驱动电极连接；
所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管均位于所述驱动电极远离所述第二基板一侧；
所述扫描信号线、所述数据信号线和所述晶体管的至少一者与所述驱动电极交叠。
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