TWI806764B - 介電潤濕裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種介電潤濕裝置，其包含：具複數個驅動單元之第一基板，其中各驅動單元包括第一電極及控制其之主動控制元件；與第一基板相對且包含第二電極之第二基板；設置於第一電極朝向第二基板之一側上之介電層；設置於介電層朝向第二基板之一側上之第一疏水層；及設置於第二電極朝向第一基板之一側上之第二疏水層。第一及第二疏水層界定腔室，且腔室對應於至少部分之該些驅動單元連通地形成。對應於各驅動單元，第一疏水層包含第一及第二疏水部分，第二疏水部分間隔地設置，且第二疏水部分之疏水性大於第一疏水部分。

Description

介電潤濕裝置

本發明係關於一種介電潤濕裝置。具體而言，本發明係關於一種具有疏水部分之介電潤濕裝置。

介電潤濕裝置為一種於介電層產生電容變化，從而改變介電層上介面極性以改變疏水及親水性質進而操作流體的裝置。承上所述，根據介電潤濕裝置，可使流體基於疏水及親水性質的變化而移動、分割或匯集。然而，為了實現上述效果，往往需要施加驅動電壓，且因此增加了消耗之功率。因此，需要發展可減少驅動電壓且仍然實現預期流體操作，且保持結構穩定的介電潤濕裝置。

解決問題之技術手段

為解決上述問題，根據本發明提出一種用於操作流體移動之介電潤濕裝置，其包含第一基板、第二基板、介電層、第一疏水層及第二疏水層。第一基板包含複數個驅動單元，且該些驅動單元中之各驅動單元包括第一電極及主動控制元件，其中，第一電極藉由對應之主動控制元件獨立地控制第二基板與第一基板相對設置，且包含至少一第二電極。介電層設置於該些第一電極朝向第二基板之一側上。第一疏水層設置於介電層朝向第二基板之一側上。第二疏水層設置於第二電極朝向第一基板之一側上。其中，第一疏水層及第二疏水層界定夾設於第一基板與第二基板之間之腔室。對應於各驅動單元，第一疏水層包含第一疏水部分及第二疏水部分，且第二疏水部分之疏水性大於第一疏水部分之疏水性。對應於各驅動單元，第二疏水部分間隔地設置於各驅動單元中之周邊區域，且腔室係對應於至少部分之該些驅動單元連通地形成。

對照先前技術之功效

依據本發明之各實施例所提供之介電潤濕裝置，基於設置第一疏水部分及第二疏水部分對應於各驅動單元，可增進流體基於疏水性被排擠而移動跨越部分驅動單元的效率。因此，可在保持結構穩定下降低介電潤濕裝置所需施加之驅動電壓，從而改善介電潤濕裝置之控制流體效率，並減少整體介電潤濕裝置之功耗。

下文中將描述各種實施例，且所屬技術領域中具有通常知識者在參照說明搭配圖式下，應可輕易理解本發明之精神與原則。然而，雖然在文中會具體說明一些特定實施例，這些實施例僅作為例示性，且於各方面而言皆非視為限制性或窮盡性意義。因此，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與原則下，對於本發明之各種變化及修改應為顯而易見且可輕易達成的。

參照圖1A及圖1B，根據本發明之一實施例揭示一種用於操作流體F移動之介電潤濕裝置10。所述介電潤濕裝置10包含：第一基板100、與第一基板100相對設置之第二基板200、設置於第一基板100上之介電層300、設置於第一基板100及介電層300上之第一疏水層410、以及與第一疏水層410相對而設置於第二基板200上之第二疏水層420。其中，第一疏水層410及第二疏水層420可界定夾設於第一基板100與第二基板200之間之腔室R，且介電潤濕裝置10預設操作之預定流體F可設置於腔室R中。

承上所述，根據本實施例，第一基板100實質上可包含複數個驅動單元，且圖1A及圖1B係例示性地示出了四個驅動單元D1、D2、D3、D4。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭，此僅為示例，且根據本發明之各實施例之介電潤濕裝置10之第一基板100所實際包含之驅動單元之數量並不限於此。承上，第一疏水層410及第二疏水層420所界定之腔室R可對應於至少部分之該些驅動單元(例如該些驅動單元D1、D2、D3、D4)連通地形成。或者說，腔室R可橫跨對應於至少部分之該些驅動單元(例如該些驅動單元D1、D2、D3、D4)而形成。

具體而言，各驅動單元D1、D2、D3、D4可分別包括第一電極110及主動控制元件130。其中，第一電極110可藉由對應之主動控制元件130獨立地控制，以產生驅動電壓。亦即，各驅動單元之第一電極110的導通和驅動係相對於其他驅動單元獨立地進行，使得各驅動單元實質上皆可個別選擇性地被開啟或關閉。

根據一些實施例，上述主動控制元件130可為包含源極電極、汲極電極、閘極電極等元件之薄膜電晶體，且可控制第一電極110的導通和驅動。然而，此僅為示例，且根據本發明之其他實施例之可控制第一電極110的導通和驅動的主動控制元件130之種類不限於此。

進一步，根據本實施例，與第一基板100相對之第二基板200亦可包含至少一第二電極210。所述第二電極210可相對對應橫跨一或多個驅動單元(如驅動單元D1、D2、D3、D4)而設置，且可相對保持導通的狀態。因此，對應各驅動單元於第一電極110及第二電極210之間的電極電勢的生成，可取決於各驅動單元之第一電極110是否開啟導通。亦即，對應各驅動單元於第一電極110及第二電極210之間的電極電勢的生成，可獨立地取決於各驅動單元之主動控制元件130之控制。

另外，第一基板100及第二基板200除了上述元件外，亦可依據設計選擇性地包含其他習知之常見元件或構件，例如但不限於玻璃基底等。承上，在此將不對此些內容進一步贅述。

承上所述，介電層300設置於該些第一電極110朝向第二基板200之一側上，且介電層300可基於第一電極110之導通而被電極化。另外，第一疏水層410設置於介電層300朝向第二基板200之一側上。因此，介電層300之電極化可使得其上之第一疏水層410的疏水性質隨之改變。詳細而言，第一電極110之導通產生電容電位並促使介電層300之表面介面聚集正電或負電從而電極化。接著，介電層300之電極化可使得其上之第一疏水層410相對於流體F之疏水性變弱，且親水性提高。藉此，設置於第一疏水層410及設置於第二電極210朝向第一基板100之一側上之第二疏水層420之間的腔室R中的流體F可相對應於疏水性及親水性的調整變化而移動。

例如，參照圖1A，流體F可相對應地設置在導通第一電極110產生驅動電壓的驅動單元D3及D4的腔室R中。然後，若自圖1A的狀態，將驅動單元D3及D4中的第一電極110關閉，而另外開啟導通驅動單元D1及D2中的第一電極110時，流體F則會如圖1B所示沿著移動方向M移動而自對應驅動單元D3及D4之腔室R移動至對應驅動單元D1及D2之腔室R。承上，圖1B示出流體F例示性的移動過程以及最後抵達腔室R之預定位置FP的狀態。

如上所述，可在各驅動單元如各驅動單元D1、D2、D3、D4中藉由主動控制元件130控制第一電極110產生驅動電壓，使流體F能夠於腔室R中對應跨越部分該些驅動單元如驅動單元D1、D2、D3、D4而移動，從而實現主動矩陣式的介電潤濕裝置10。

根據一些實施例，上述預定操作之流體F可為極性流體。另外，根據一些實施例，腔室R中可選擇性地於預定操作之流體F以外充填與流體F不互融的其他流體，以充填腔室R排除空氣及/或協助流體F保持輪廓。承上，根據一些實施例，預定操作之流體F可為極性流體，且充填於腔室R中的其他流體可為非極性流體例如油墨等。然而，此僅為示例，且根據本發明之其他實施例則不限於此。

在上述移動之過程中，需要對第一電極110施加足夠的驅動電壓以使得流體F足以跨越移動的能障而進行移動。然而，驅動電壓之增加會使得整體介電潤濕裝置10之功耗提高。因此，為了進一步減少驅動電壓來實現流體F之移動性，且保持介電層300之穩定厚度，可相對減少流體F於第一疏水層110上移動的能障。承上，為了減少移動的能障，根據本實施例之介電潤濕裝置10，對應於各驅動單元(例如各驅動單元D1、D2、D3、D4)，第一疏水層410可實際上包含具有不同疏水性質之第一疏水部分411及第二疏水部分412。其中，第二疏水部分412之疏水性可大於第一疏水部分411之疏水性。承上，對應於各該驅動單元D1、D2、D3、D4，具有較高疏水性之第二疏水部分412可間隔地設置於各該驅動單元D1、D2、D3、D4之周邊區域Pr。在此，周邊區域Pr可為相對於各該驅動單元之中央區域Cr的外圍區域，且與其他相鄰或相接之驅動單元之周邊區域Pr相連接。因此，當流體F需要通過周邊區域Pr移動至其他驅動單元上的腔室R中時，可相對地降低流體F於第一疏水層110上移動的能障。

詳細而言，請連同圖1A及圖1B參照圖2A及圖2B，根據一些實施例，對應於預定之流體F，在主動控制元件130未控制第一電極110產生驅動電壓下，第一疏水部分411及第二疏水部分412可同樣具有疏水性使得其相對於預定之流體F之接觸角至少等於或大於90度。例如，根據一些實施例，該流體F在第一疏水部分411之接觸角N1可介於140度~90度，且該流體F在第二疏水部分412之接觸角N2可介於150度~100度。又例如，在一些較佳之實施例中，對應於預定之流體F，在主動控制元件130未控制第一電極110產生驅動電壓下，該流體F在第一疏水部分411之接觸角N1可介於130度~100度，且該流體F在第二疏水部分412之接觸角N2可介於140度~120度。其中，由於第二疏水部分412之疏水性需大於第一疏水部分411之疏水性，故該流體F在第二疏水部分412之接觸角N2可大於該流體F在第一疏水部分411之接觸角N1。例如，第一疏水部分411之接觸角N1可為100度且第二疏水部分412之接觸角N2可為140度，但此僅為示例，且本發明之各實施例不限於此。

在主動控制元件130控制第一電極110從而產生驅動電壓下，上述該流體F在第一疏水部分411及第二疏水部分412上的接觸角N1及N2皆可降低，從而增加了流體F相對於第一疏水部分411及第二疏水部分412的附著性。因此，相較於未導通開啟驅動電壓之狀態，流體F可更安定地附著至第一疏水部分411及第二疏水部分412上。亦即，第一電極110產生驅動電壓下，第一疏水部分411及第二疏水部分412之親水性可提高。

根據一些實施例，第一疏水部分411可由PDMS或含氟或含羧基的高分子所製成，且第二疏水部分412可由PDMS或含氟或含甲基的高分子所製成。例如，根據一些實施例，第一疏水部分411可由16-巰基十六烷酸(16-mercaptohexadecanoic acid)所製成，且第二疏水部分412可由十八硫醇(octadecanethiol)所製成，但本發明不限於此。另外，根據一些實施例，第一疏水部分411及介電層300可由具有介電性之第一疏水材質所製成，且介電層300與第一疏水層410可直接連接或介電層300與第一疏水層410一體成型。然而，此僅為示例，且第一疏水部分411及介電層300亦可由完全不同之材質所製成。承上，本發明不限於此所詳述之示例。

上述第一疏水層410之第一疏水部分411及第二疏水部分412可以各種習知或未來發展之方式所製成或配置，包含但不限於化學蝕刻、噴墨印刷、黃光製程等，且在此將不再贅述。

接下來，將進一步說明根據本發明之各實施例之具有不同疏水性之第一疏水部分411及第二疏水部分412之布置態樣。在此，為了簡潔起見，後續的圖式中可僅示意性地示出相鄰之驅動單元D1及驅動單元D2以用於說明。

首先，參照圖3A及圖3B所示之實施例之介電潤濕裝置20，其中圖3A示出由第二基板200側朝第一基板100側觀測第一疏水層410之俯視圖，且圖3B示出介電潤濕裝置20之剖視圖。

承上，根據本實施例之介電潤濕裝置20，第一疏水部分411可由第一疏水材質所製成，且第二疏水部分412可由不同於第一疏水材質之第二疏水材質所製成。因此，可藉由不同疏水材質之間的疏水差異來形成第一疏水部分411及第二疏水部分412之疏水差異。藉此，當例如原先流體F設置於驅動單元D2中，且在驅動單元D2關閉驅動電壓且驅動單元D1開啟導通驅動電壓時，流體F可由於驅動單元D2之第二疏水部分412具有更高的疏水性而傾向於沿著驅動單元D2之第一疏水部分411移動至親水性較高之驅動單元D1，從而基於第二疏水部分412形成推擠的效果。因此，相較於沿著整個驅動單元D2，流體F可傾向於沿著驅動單元D2中之第一疏水部分411移動(參照移動方向M)，且由於第二疏水部分412之推擠效果及第一疏水部分411所形成之較窄通道，使得整體自驅動單元D2移動至驅動單元D1的能障降低。藉此，可相對應地降低所需的驅動電壓，從而減少整體介電潤濕裝置20用於操作流體F移動所需的功耗。

接著，參照圖4A及圖4B所示之實施例之介電潤濕裝置30，其中圖4A示出由第二基板200側朝第一基板100側觀測第一疏水層410之俯視圖，且圖4B示出介電潤濕裝置30之剖視圖。

承上，根據本實施例之介電潤濕裝置30，與上述介電潤濕裝置20之差異在於由第二疏水材質所製成之第二疏水部分412可相對於由第一疏水材質所製成之第一疏水部分411朝向第二基板200突出。因此，當由於第二疏水部分412之較高疏水性之推擠效果使得流體F自第二疏水部分412移動至第一疏水部分411時，可基於位階差而更進一步減少移動所需的能量。藉此，可相對應地降低所需的驅動電壓，從而減少整體介電潤濕裝置30用於操作流體F移動所需的功耗。

接下來，參照圖5A及圖5B所示之實施例之介電潤濕裝置40，其中圖5A示出由第二基板200側朝第一基板100側觀測第一疏水層410之俯視圖，且圖5B示出介電潤濕裝置40之剖視圖。

承上，根據本實施例之介電潤濕裝置40，與上述介電潤濕裝置30之差異在於由第二疏水材質所製成之第二疏水部分412除了可相對於由第一疏水材質所製成之第一疏水部分411朝向第二基板200突出以外，其還可進一步形成疏水微結構MS。

具體而言，根據本實施例，第一疏水部分411可為由第一疏水材質所形成之平面部分PL，且第二疏水部分412可為由第二疏水材質所形成之疏水微結構MS。在此，所述疏水微結構MS可例如為包含密集分布之複數個凸塊P之結構。如圖5A所示，疏水微結構MS可為3×3矩陣密集分布之凸塊P，但不限於此。承上，根據一些實施例，疏水微結構MS亦可為任何數量及任何形狀密集分布的凸塊P，或甚至是不規律形式密集分布的凸塊P。藉此，可相對第一疏水部分411及第二疏水部分412之相對尺寸設置第二疏水部分412之疏水微結構MS，且從而破壞所接觸之流體F的完整性，進而除了基於第二疏水材質之疏水性差異之外進一步提高第二疏水部分412之疏水性(大於第一疏水部分411之疏水性)。因此，由於第二疏水部分412之推擠效果及第一疏水部分411所形成之較窄通道，使得整體自驅動單元D2移動至驅動單元D1的能障降低。藉此，可相對應地降低所需的驅動電壓，從而減少整體介電潤濕裝置40用於操作流體F移動所需的功耗。

接著，參照圖6A及圖6B所示之實施例之介電潤濕裝置50，其中圖6A示出由第二基板200側朝第一基板100側觀測第一疏水層410之俯視圖，且圖6B示出介電潤濕裝置50之剖視圖。

承上，根據本實施例之介電潤濕裝置50，與上述介電潤濕裝置40之差異在於第二疏水部分412可實際上與第一疏水部分411由同樣的第一疏水材質所製成，且基於疏水微結構MS之設置來產生第一疏水部分411及第二疏水部分412之疏水性差異。亦即，第一疏水部分411可為由第一疏水材質所形成之平面部分PL，且第二疏水部分412可為由第一疏水材質所形成之疏水微結構MS。藉此，可相對第一疏水部分411及第二疏水部分412之相對尺寸設置第二疏水部分412之疏水微結構MS，且從而破壞所接觸之流體F的完整性，進而提高第二疏水部分412之疏水性(大於第一疏水部分411之疏水性)。此外，亦可減少須使用第二疏水材質所需耗費的成本及心力即可實現第二疏水部分412之設置。承上，由於第二疏水部分412之推擠效果及第一疏水部分411所形成之較窄通道，使得整體自驅動單元D2移動至驅動單元D1的能障降低。藉此，可相對應地降低所需的驅動電壓，從而減少整體介電潤濕裝置50用於操作流體F移動所需的功耗。

進一步參照圖7A及圖7B所示之對應局部放大示意圖，根據一些實施例，上述圖5A至圖6B所示之疏水微結構MS中，該些凸塊P平行於第一疏水部分411所在的平面(例如平面部分PL)的直徑r1、r2可小於0.25 mm。另外，根據一些實施例，該些凸塊P自第一疏水部分411所在的平面朝向第二基板200突出的高度h可小於10 um，且平行於第一疏水部分411所在的平面的直徑r1、r2可小於0.05 mm。然而，上述皆為示例，且根據本發明之其他實施例，在足以相對第一疏水部分411及第二疏水部分412之大小形成疏水微結構MS之前提下，疏水微結構MS之尺寸可有其他變化。

接下來，參照圖8及圖9所示之實施例之介電潤濕裝置60及70。根據一些實施例，對應於第二疏水部分412相對第一疏水部分411突出之疏水凸起結構Q，第一疏水層410相反於第二基板200之一側上堆疊的其他疊層可具有相對應之凸起結構。

舉例而言，如圖8所示，第二疏水部分412可形成為如上所述之疏水微結構MS。亦即，第二疏水部分412可具有至少一疏水凸起結構Q為疏水微結構MS。根據此實施例，第一疏水層410相反於第二基板200之一側上堆疊的其他疊層可具有對應該疏水凸起結構之輪廓K之至少一凸起結構。在此，第一電極110與第一疏水層410之間可夾設有用於各種用途例如防止離子穿透之第一絕緣層500，且第一電極110、第一絕緣層500、介電層300、或其組合(例如，僅介電層300；介電層300與第一絕緣層500皆是；或介電層300、第一絕緣層500及第一電極110皆是等)可具有對應該疏水凸起結構Q之輪廓K之至少一凸起結構Q1、Q2、Q3。承上，所述凸起結構Q1、Q2、Q3可具有實質上相同或類似於輪廓K之輪廓K1、K2、K3。例如，可藉由先形成第一電極110、第一絕緣層500、介電層300或其組合之具有輪廓K1、K2、K3的凸起結構Q1、Q2、Q3，從而使得在藉由塗佈等方式形成第一疏水層410時，可讓第一疏水層410相應於凸起結構Q1、Q2、Q3之輪廓K1、K2、K3自然地形成疏水凸起結構Q。因此，所述凸起結構Q1、Q2、Q3可具有實質上相同或類似疏水凸起結構Q之輪廓K之輪廓K1、K2、K3，且輪廓K1、K2、K3可大致上疊合輪廓K。

承上，根據另一實施例，如圖9所示，第二疏水部分412可相對第一疏水部分411整塊朝著第二基板200突出為所述至少一疏水凸起結構Q。根據此實施例，第一疏水層410相反於第二基板200之一側上堆疊的其他疊層亦可類似地具有對應該疏水凸起結構Q之輪廓K之至少一凸起結構。例如，第一電極110、第一絕緣層500、介電層300、或其組合具有對應該疏水凸起結構Q之輪廓K之至少一凸起結構Q1、Q2、Q3，且所述凸起結構Q1、Q2、Q3可具有實質上相同或類似輪廓K之輪廓K1、K2、K3。此與上述圖8所示之實施例除了形狀不同以外原則係相同或類似，且在此將不再贅述。

根據一些實施例，參照圖10所示之介電潤濕裝置80，在各驅動單元例如第一驅動單元D1或第二驅動單元D2中，在平行於第一疏水層410之虛擬平面上，第二疏水部分412之投影面積所占各該驅動單元之面積比例之範圍可介於10%~60%。舉例而言，在平行於第一疏水層410之虛擬平面上，第一驅動單元D1之整體投影面積H可為第一驅動單元D1之第一疏水部分411之投影面積H1及第一驅動單元D1之第二疏水部分412之投影面積H2之總和，且第一驅動單元D1之第二疏水部分412之投影面積H2所占第一驅動單元D1之整體投影面積H之比例之範圍可介於10%~60%。另外，根據又一些實施例，在各驅動單元例如第一驅動單元D1中，在平行於第一疏水層410之虛擬平面上，各驅動單元例如第一驅動單元D1之第二疏水部分412之投影面積H2所占各驅動單元例如第一驅動單元D1之投影面積H之比例之範圍可介於20%~40%。

在此，所述各驅動單元之面積可為在平行於第一疏水層410之虛擬平面上，各驅動單元受到第一電極110及第二電極210驅使而可具有驅動電壓變化之區塊之面積。

承上所述，根據本發明之一些實施例，在各驅動單元例如第一驅動單元D1中，在平行於第一疏水層410之虛擬平面上，第二疏水部分412之投影面積H2所占第一驅動單元D1之投影面積H之比例可小於第一疏水部分411之投影面積H1所占第一驅動單元D1之投影面積H之比例。

如上各實施例所述，複數個驅動單元中相鄰或相接的驅動單元之各別之第一疏水部分411可至少部分地連接相通，使得流體可相對應地沿著相鄰或相接的驅動單元之間的第一疏水部分411移動，從而減少驅動電壓。例如，參照圖11所示之又一實施例之介電潤濕裝置90之相鄰或相接之第一驅動單元D1及第二驅動單元D2，第二疏水部分412可對應於各驅動單元D1及D2之隅角G設置，且第一驅動單元D1連接相鄰之第二驅動單元D2的隅邊L之至少一部分可為由第一疏水部分411所形成之通道部分415。承上，藉由通道部分415連通第一驅動單元D1與相鄰之第二驅動單元D2，可使得流體可相對應地沿著具有較低疏水性之第一疏水部分411所形成之通道部分415通過周邊區域Pr來往移動。然而，此實施例與上文所列示之各實施例皆僅為例示，且根據本發明之其他實施例之第一疏水部分411及第二疏水部分412之布置不限於此。

例如，請再參照圖12，根據本發明之一些實施例，在第二疏水部分412設置於中央區域Cr外圍之周邊區域Pr之前提下，亦可使得第二疏水部分412不對應於隅角G設置。例如，如圖12之介電潤濕裝置15所示，亦可使得第二疏水部分412設置對應於相鄰之驅動單元如第一驅動單元D1與第二驅動單元D2之間的隅邊L。在此配置下，第一驅動單元D1連接第二驅動單元D2之隅角G處可形成由第一疏水部分411所形成之通道部分415。

承上所述，只要相鄰或相接之驅動單元之間具有連通之由第一疏水部分411所形成之通道部分415，則根據本發明之各實施例可具有各種第一疏水部分411及第二疏水部分412之相對配置方式。因此，上述參照圖1A至圖12所示之各種配置及態樣皆僅為示例，且本發明之其他實施例不限於此。

如上所述，根據本發明之各實施例之設置，藉由疏水性質不同之第一疏水部分411及第二疏水部分412之設置，可使得預定之流體F可藉由較低的驅動電壓之驅動而移動、分割或匯集。例如，參照圖13A及圖13B之介電潤濕裝置25，其可具有驅動單元行 M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8及驅動單元列 W1、W2、W3、W4、W5、W6。承上，複數個驅動單元D可依據驅動單元行 M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8及驅動單元列 W1、W2、W3、W4、W5、W6進行配置排列，且對應各驅動單元D可具有相同或類似於上述各實施例所述之第一疏水部分及第二疏水部分之設置。在此設置下，若各別控制驅動單元D，使得對應於驅動單元行M4及M5之整行之複數個驅動單元D、對應於驅動單元行M3及驅動單元列W5交接處之單個驅動單元D、以及對應於驅動單元行M6及驅動單元列W3交接處之單個驅動單元D關閉，在增加了此些驅動單元D之疏水性的情況下，則如圖13A所示之流體F可分別對應朝向仍保持開啟驅動之其他驅動單元D移動，使得流體F自然地如圖13B所示分流成流體部分F1及流體部分F2。如上所述，所屬技術領域中具有通常知識者應可明白，可基於相同或類似的操作模式，針對各別驅動單元D以較低驅動電壓的開啟和關閉操作，即可實現對於預定流體F的操作，如移動、分割或匯集。亦即，可基於各別驅動單元之開啟或關閉，來調整流體F預期佔據的位置及面積。承上，其他實施態樣將不再於此贅述。

根據本發明之各實施例，由於可對應跨越不同的驅動單元來驅使流體移動、分割或匯集，如上所述之介電潤濕裝置可應用於各種需要操作流體移動、分割或匯集，以進行檢測、實驗、處理等之情境。例如，可應用於檢測晶片中以測試樣本的性質；或可應用於反應晶片，以對於預定流體進行預定之化學處理或物理處理或甚至與其他預定之第二流體混合等；或可應用於其他操作流體移動、分割或匯集後實現特殊效果的裝置等。因此，根據本發明之各實施例之介電潤濕裝置可以較低的消耗功率，實現較高的流體移動、分割或匯集之操作效率，且可從而應用於許多需要進行流體操作的構件或場合如微流道晶片中，從而提升此類介電潤濕裝置之效率及應用性。

上文中所述僅為本發明之一些較佳實施例。應注意的是，在不脫離本發明之精神與原則下，本發明可進行各種變化及修改。所屬技術領域中具有通常知識者應明瞭的是，本發明由所附申請專利範圍所界定，且在符合本發明之意旨下，各種可能置換、組合、修飾及轉用等變化皆不超出本發明由所附申請專利範圍所界定之範疇。

10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90:介電潤濕裝置 100:第一基板 110:第一電極 130:主動控制元件 200:第二基板 210:第二電極 300:介電層 410:第一疏水層 411:第一疏水部分 412:第二疏水部分 415:通道部分 420:第二疏水層 500:第一絕緣層 Cr:中央區域 D、D1、D2、D3、D4:驅動單元 F:流體 F1、F2:流體部分 FP:預定位置 G:隅角 H、H1、H2:面積 h:高度 K、K1、K2、K3:輪廓 L:隅邊 M:移動方向 M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8:驅動單元行 MS:疏水微結構 N1、N2:接觸角 P:凸塊 PL:平面部分 Pr:周邊區域 Q:疏水凸起結構 Q1、Q2、Q3:凸起結構 R:腔室 r1、r2:直徑 W1、W2、W3、W4、W5、W6:驅動單元列

圖1A及圖1B係為根據本發明之一實施例之介電潤濕裝置之剖面示意圖。

圖2A係為根據本發明之一實施例之介電潤濕裝置之第一疏水部分之接觸角之示意圖。

圖2B係為根據本發明之一實施例之介電潤濕裝置之第二疏水部分之接觸角之示意圖。

圖3A及圖3B係為根據本發明之一實施例之介電潤濕裝置之第一疏水部分及第二疏水部分之配置之示意圖。

圖4A及圖4B係為根據本發明之又一實施例之介電潤濕裝置之第一疏水部分及第二疏水部分之配置之示意圖。

圖5A及圖5B係為根據本發明之再一實施例之介電潤濕裝置之第一疏水部分及第二疏水部分之配置之示意圖。

圖6A及圖6B係為根據本發明之另一實施例之介電潤濕裝置之第一疏水部分及第二疏水部分之配置之示意圖。

圖7A及圖7B係為根據本發明之一實施例之疏水微結構之比例示意圖。

圖8係為根據本發明之一實施例之其他疊層具有對應第一疏水層之疏水凸起結構之凸起結構之示意圖。

圖9係為根據本發明之又一實施例之其他疊層具有對應第一疏水層之疏水凸起結構之凸起結構之示意圖。

圖10係為根據本發明之一實施例之對應各驅動單元之第一疏水部分及第二疏水部分之相對分布配置之示意圖。

圖11係為根據本發明之又一實施例之對應各驅動單元之第一疏水部分及第二疏水部分之相對分布配置之示意圖。

圖12係為根據本發明之再一實施例之對應各驅動單元之第一疏水部分及第二疏水部分之相對分布配置之示意圖。

圖13A及圖13B係為根據上述各實施例之介電潤濕裝置操作流體移動之應用示意圖。

無

10:介電潤濕裝置

100:第一基板

110:第一電極

130:主動控制元件

200:第二基板

210:第二電極

300:介電層

410:第一疏水層

420:第二疏水層

411:第一疏水部分

412:第二疏水部分

Cr:中央區域

D1、D2、D3、D4:驅動單元

F:流體

R:腔室

Pr:周邊區域

V:驅動電壓

Claims (18)

1. 一種用於操作一流體移動之介電潤濕裝置，其包含： 一第一基板，包含複數個驅動單元，且該些驅動單元中之各驅動單元包括一第一電極及一主動控制元件，其中，該第一電極藉由對應之該主動控制元件獨立地控制； 一第二基板，與該第一基板相對設置，且包含至少一第二電極； 一介電層，設置於該些第一電極朝向該第二基板之一側上； 一第一疏水層，設置於該介電層朝向該第二基板之一側上；以及 一第二疏水層，設置於該第二電極朝向該第一基板之一側上； 其中，該第一疏水層及該第二疏水層界定夾設於該第一基板與該第二基板之間之一腔室； 其中，對應於各該驅動單元，該第一疏水層包含一第一疏水部分及一第二疏水部分，且該第二疏水部分之疏水性大於該第一疏水部分之疏水性； 其中，對應於各該驅動單元，該第二疏水部分間隔地設置於各該驅動單元中之周邊區域，且 其中，該腔室係對應於至少部分之該些驅動單元連通地形成。
2. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該主動控制元件控制該第一電極產生驅動電壓，使該流體能夠於該腔室中對應跨越部分該些驅動單元而移動。
3. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該第一疏水部分由一第一疏水材質所製成，且該第二疏水部分由不同於該第一疏水材質之一第二疏水材質所製成。
4. 如請求項3所述之介電潤濕裝置，其中，該第二疏水部分相對於該第一疏水部分朝向該第二基板突出。
5. 如請求項3所述之介電潤濕裝置，其中，該第一疏水部分為由該第一疏水材質所形成之平面部分，且該第二疏水部分為由該第二疏水材質所形成之疏水微結構。
6. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該第一疏水部分為由一第一疏水材質所形成之平面部分，且該第二疏水部分為由該第一疏水材質所形成之疏水微結構。
7. 如請求項5或6所述之介電潤濕裝置，其中，該疏水微結構包含密集分布之複數個凸塊，且 其中，該些凸塊平行於該第一疏水部分所在的平面的直徑小於0.25 mm。
8. 如請求項7所述之介電潤濕裝置，其中，該些凸塊自該第一疏水部分所在的平面朝向該第二基板突出的高度小於10 um，且平行於該第一疏水部分所在的平面的直徑小於0.05 mm。
9. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該第一電極與該第一疏水層之間夾設有一第一絕緣層，且該第二疏水部分具有至少一疏水凸起結構，且 其中，該第一電極、該第一絕緣層、該介電層、或其組合具有對應該疏水凸起結構之輪廓之至少一凸起結構。
10. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該些驅動單元中相鄰之一第一驅動單元及一第二驅動單元之各別之該第一疏水部分至少部分地連接相通。
11. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，在各該驅動單元中，該第二疏水部分對應於該驅動單元之隅角設置，且該驅動單元連接相鄰驅動單元的隅邊之至少一部分為由該第一疏水部分形成之通道部分，且 其中，該通道部分連通該驅動單元與該相鄰驅動單元。
12. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，在各該驅動單元中，在平行於該第一疏水層之虛擬平面上，該第二疏水部分之一投影面積所占各該驅動單元之面積比例之範圍介於10%~60%。
13. 如請求項12所述之介電潤濕裝置，其中，在各該驅動單元中，在平行於該第一疏水層之虛擬平面上，該第二疏水部分之該投影面積所占各該驅動單元之面積比例之範圍介於20%~40%。
14. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，在各該驅動單元中，在平行於該第一疏水層之虛擬平面上，該第二疏水部分之一投影面積所占各該驅動單元之面積比例小於該第一疏水部分之一投影面積所占各該驅動單元之面積比例。
15. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，對應於預定之該流體，在該主動控制元件未控制該第一電極產生驅動電壓下，該流體在該第一疏水部分之接觸角介於140度~90度，且該流體在該第二疏水部分之接觸角介於150度~100度，且 其中，該流體在該第二疏水部分之接觸角大於該流體在該第一疏水部分之接觸角。
16. 如請求項15所述之介電潤濕裝置，其中，對應於預定之該流體，在該主動控制元件未控制該第一電極產生驅動電壓下，該流體在該第一疏水部分之接觸角介於130度~100度，且該流體在該第二疏水部分之接觸角介於140度~120度。
17. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該第一疏水部分由PDMS或含氟或含羧基的高分子所製成，且該第二疏水部分由PDMS或含氟或含甲基的高分子所製成。
18. 如請求項1所述之介電潤濕裝置，其中，該第一疏水部分及該介電層由具有介電性之一第一疏水材質所製成，且該介電層與該第一疏水層直接連接或該介電層與該第一疏水層一體成型。

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