微流控基板、微流控裝置及微流控裝置的驅動方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種微流控基板、微流控裝置及微流控裝置的驅動方法。微流控基板包括：襯底基板；驅動電路層，位于襯底基板的一側，驅動電路層包括多個驅動單元，驅動單元包括驅動晶體管和可變電容；可變電容包括第一極板、導電層、半導體層和第二極板，導電層和半導體層位于第一極板與第二極板之間，導電層和半導體層電性連接，導電層接參考電壓，半導體層位于第一極板遠離襯底基板的一側，第一極板與驅動晶體管的柵極電性連接；電極陣列層，位于驅動晶體管遠離襯底基板的一側，電極陣列層包括與驅動單元一一對應的驅動電極，第二極板為驅動電極的一部分。本發明專利技術實施例能夠提升施加給驅動電極的驅動電壓，滿足液滴驅動需求。滿足液滴驅動需求。滿足液滴驅動需求。

【技術實現步驟摘要】
微流控基板、微流控裝置及微流控裝置的驅動方法


[0001]本專利技術涉及微流控
，尤其涉及一種微流控基板、微流控裝置及微流控裝置的驅動方法。

技術介紹

[0002]微流控技術是一門涉及化學、流體物理、微電子、新材料、生物學和生物醫學工程的新興交叉學科，能夠精確操控液滴移動，實現液滴的融合和分離等操作，完成各種生物化學反應，是一種以在微米尺度空間對流體進行操控為主要特征的技術。近年來，微流控芯片憑借其體積小、功耗低、成本低，所需樣品及試劑量少，可實現液滴單獨、精準操控，檢測時間短，靈敏度高，易于和其他器件集成等優勢，而被廣泛應用于生物、化學、醫學等領域。
[0003]現有技術中，通常利用電潤濕的原理，通過對驅動電極施加驅動電壓來驅動液滴移動。而有效驅動液滴移動所需的驅動電壓較高，一般為幾十伏甚至上百伏，但是，目前的有源驅動電路或有源驅動芯片輸出的驅動電壓與有效驅動液滴移動所需的驅動電壓相差較大，無法滿足液滴驅動需求。

技術實現思路

[0004]本專利技術提供了一種微流控基板、微流控裝置及微流控裝置的驅動方法，以提升施加給驅動電極的驅動電壓，滿足液滴驅動需求。
[0005]第一方面，本專利技術實施例提供了一種微流控基板，包括：
[0006]襯底基板；
[0007]驅動電路層，位于所述襯底基板的一側，所述驅動電路層包括多個驅動單元，所述驅動單元包括驅動晶體管和可變電容；所述驅動晶體管包括柵極、有源層、第一電極和第二電極，所述柵極接收掃描信號，所述第一電極接收驅動信號；所述可變電容包括第一極板、導電層、半導體層和第二極板，所述導電層和所述半導體層位于所述第一極板與所述第二極板之間，所述導電層和所述半導體層電性連接，所述導電層接參考電壓，所述半導體層位于所述第一極板遠離所述襯底基板的一側，所述第一極板與所述柵極電性連接；
[0008]電極陣列層，位于所述驅動晶體管遠離所述襯底基板的一側，所述電極陣列層包括與所述驅動單元一一對應的驅動電極，所述驅動電極與對應所述驅動晶體管的所述第二電極電連接，所述第二極板為所述驅動電極的一部分，在垂直于所述襯底基板所在平面的方向上，所述第二極板和所述第一極板均覆蓋所述半導體層的第一部分，所述第二極板和所述導電層相交疊，所述導電層和所述半導體層的第一部分無交疊。
[0009]第二方面，本專利技術實施例提供了一種微流控裝置，包括第一方面提供的微流控基板，以及與所述微流控基板對向設置的對盒基板，所述對盒基板與所述微流控基板之間形成有供液滴移動的通道。
[0010]第三方面，本專利技術實施例還提供了一種用于第二方面提供的微流控裝置的驅動方法，包括：
[0011]在第一階段，向目標驅動單元的驅動晶體管提供第一掃描信號和驅動信號，以使所述驅動晶體管導通，所述導電層和所述半導體層共同與所述第二極板形成第一電容；
[0012]在第二階段，向所述目標驅動單元的驅動晶體管提供的第二掃描信號，以使所述驅動晶體管關斷，所述第二極板與所述導電層形成第二電容，所述第二極板與所述第一極板形成第三電容。
[0013]本專利技術實施例提供的技術方案與現有技術相比具有如下優點：
[0014]本專利技術實施例提供的微流控基板，通過增加可變電容，將可變電容的第一電極與驅動晶體管的柵極電性連接，將驅動電極的一部分作為可變電容的第二電極，并在第一電極與第二電極之間設置電性連接的導電層和半導體層。如此，在對驅動晶體管的柵極提供第一掃描信號(即柵極電壓)時，使得半導體層導通，形成導電溝道，此時半導體層相當于導體，導電層和半導體層共同組成參考電極；同時，驅動晶體管導通，通過對驅動晶體管的第一電極提供驅動信號，能夠通過第二電極對驅動電極施加驅動電壓，由此，參考電極與第二極板形成第一電容。之后，對驅動晶體管的柵極提供第二掃描信號，半導體層關斷，形成絕緣溝道，此時，半導體層相當于絕緣介質，構成第一極板與第二極板之間的一層電介質層，此時，第二極板與導電層形成第二電容，第二極板與第一極板形成第三電容。由于半導體層關斷，因此，第二電容的上下極板的正對面積相較于第一電容的上下極板的正對面積明顯減少，而且第三電容的上下極板的間距大于第一電容的上下極板的間距，因此第一電容大于第二電容與第三電容之和。基于第二電極的電荷量不變，能夠使得施加到驅動電極上的驅動電壓得到提升。因此，本專利技術實施例提供的微流控基板，通過增加可變電容，利用可變電容中的半導體層能夠改變可變電容的電容值，從而提升驅動電壓，以滿足液滴驅動需求。
附圖說明
[0015]此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本專利技術的實施例，并與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。
[0016]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是相關技術提供的一種微流控基板的部分剖面示意圖；
[0018]圖2是本專利技術實施例提供的一種微流控基板的部分剖面示意圖；
[0019]圖3是本專利技術實施例提供的驅動單元的等效電路圖；
[0020]圖4是本專利技術實施例提供的一種可變電容的導電層與半導體層的俯視圖；
[0021]圖5是本專利技術實施例提供的另一種微流控基板的部分剖面示意圖；
[0022]圖6是本專利技術實施例提供的一種微流控基板的結構示意圖；
[0023]圖7是本專利技術實施例提供的另一種微流控基板的部分剖面示意圖；
[0024]圖8是本專利技術實施例提供的一種微流控裝置的剖面示意圖；
[0025]圖9是本專利技術實施例提供的一種微流控裝置的驅動方法的流程圖；
[0026]圖10是本專利技術實施例提供的一種微流控裝置的驅動方法的時序圖。
具體實施方式
[0027]為了能夠更清楚地理解本專利技術的上述目的、特征和優點，下面將對本專利技術的方案進行進一步描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0028]圖1是相關技術提供的一種微流控基板的部分剖面示意圖(圖中僅示意性地示出了一個驅動單元)。相關技術采用有源驅動的方式，如圖1所示，相關技術中的一種微流控基板包括驅動晶體管10和驅動電極20，驅動晶體管10向驅動電極20施加驅動電壓。通常能夠有效驅動液滴移動的電壓需在50V左右，而對于粘度較高的一些化學溶液或生物試劑，需要的電壓更高。但是按照現有技術中有源驅動的驅動電壓，即使是高壓驅動一般也只能提供30V左右的驅動電壓，所以相關技術存在驅動電壓不足的問題，無法滿足液滴驅動需求，影響液滴的驅動效果。
[0029]基于上述技術問題，專利技術人提出本專利技術實施例的技術方案。具體地，本專利技術實施例提供了一種微流控基板，包括：襯底基板；驅動電路層，位于襯底基板的一側，驅動電路層包括多個驅動單元，驅動單元包括驅動晶體管和可變電容；驅動晶體管包括柵極、有源層、第一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種微流控基板，其特征在于，包括：襯底基板；驅動電路層，位于所述襯底基板的一側，所述驅動電路層包括多個驅動單元，所述驅動單元包括驅動晶體管和可變電容；所述驅動晶體管包括柵極、有源層、第一電極和第二電極，所述柵極接收掃描信號，所述第一電極接收驅動信號；所述可變電容包括第一極板、導電層、半導體層和第二極板，所述導電層和所述半導體層位于所述第一極板與所述第二極板之間，所述導電層和所述半導體層電性連接，所述導電層接參考電壓，所述半導體層位于所述第一極板遠離所述襯底基板的一側，所述第一極板與所述柵極電性連接；電極陣列層，位于所述驅動晶體管遠離所述襯底基板的一側，所述電極陣列層包括與所述驅動單元一一對應的驅動電極，所述驅動電極與對應所述驅動晶體管的所述第二電極電連接，所述第二極板為所述驅動電極的一部分，在垂直于所述襯底基板所在平面的方向上，所述第二極板和所述第一極板均覆蓋所述半導體層的第一部分，所述第二極板和所述導電層相交疊，所述導電層和所述半導體層的第一部分無交疊。2.根據權利要求1所述的微流控基板，其特征在于，所述半導體層還包括與所述第一部分相鄰接且環繞所述第一部分的第二部分，所述導電層開設有開口，在垂直于所述襯底基板所在平面的方向上，所述開口與所述第一部分重疊；所述導電層與所述第二部分電接觸，或者所述導電層通過過孔與所述第二部分電性連接。3.根據權利要求1所述的微流控基板，其特征在于，包括多個通道區，同一所述通道區中，各所述可變電容的所述導電層與所述第二電極的第一正對面積，與所述可變電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：章凱迪，林柏全，王林志，李偉，席克瑞，
申請(專利權)人：上海天馬微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：