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1. WO2020140561 - MICROFLUIDIC SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND MICROFLUIDIC PANEL

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

附图

1   2A   2B   3A   3B   4A   4B   5   6   7   8   9   10   11   12A   12B   12C   12D   12E   12F   12G   12H   12I   12J  

说明书

发明名称 : 微流控基板及其制备方法、微流控面板

[0001]
本申请要求于2019年01月02日递交的中国专利申请第201910002439.0号的优先权,在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。

技术领域

[0002]
本公开的实施例涉及一种微流控基板及其制备方法、微流控面板。

背景技术

[0003]
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。
[0004]
发明内容
[0005]
本公开至少一实施例提供一种微流控基板,包括:衬底基板、声波发生器件和第一开关元件,所述声波发生器件设置在所述衬底基板上,且被配置为发出声波以驱动液滴在所述微流控基板上移动,所述声波发生器件包括声波驱动电极和声波发生层,所述第一开关元件设置在所述衬底基板上,且所述第一开关元件与所述声波驱动电极电连接,且被配置为将声波驱动信号传输至所述声波驱动电极,所述声波驱动电极被配置为在所述声波驱动信号的控制下驱动所述声波发生层产生所述声波。
[0006]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括设置在所述衬底基板上的第一连接电极和第一保护层,所述声波驱动电极设置在所述声波发生层的远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一子电极;所述第一保护层位于所述声波发生器件远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一过孔,每个所述第一过孔暴露对应的第一子电极的一部分;所述第一连接电极位于所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧,且通过所述至少一个第一过孔与所述至 少一个第一子电极电连接;所述第一开关元件通过所述第一连接电极与所述至少一个第一子电极电连接。
[0007]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,每个所述第一过孔在所述衬底基板上的正投影位于所述对应的第一子电极在所述衬底基板上的正投影内。
[0008]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括第二连接电极,所述声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,所述至少一个第一子电极和所述至少一个第二子电极彼此电绝缘;所述第一保护层还包括至少一个第二过孔,每个所述第二过孔暴露对应的第二子电极的一部分,所述第二连接电极位于所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧,所述第二连接电极通过所述至少一个第二过孔与所述至少一个第二子电极电连接,且被配置为向所述至少一个第二子电极提供公共电压信号。
[0009]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,每个所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影位于所述对应的第二子电极在所述衬底基板上的正投影内。
[0010]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,所述声波驱动电极包括多个第一子电极和多个第二子电极,所述多个第一子电极和所述多个第二子电极交替设置,且所述多个第一子电极和所述多个第二子电极彼此平行。
[0011]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,所述第一保护层包括多个第一过孔和多个第二过孔,所述多个第一过孔与所述多个第一子电极一一对应,所述多个第二过孔与所述多个第二子电极一一对应。
[0012]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括设置在所述衬底基板上的第一复合电极和第一保护层,所述声波驱动电极包括至少一个第一子电极;所述第一保护层位于所述声波发生层远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一凹槽,所述至少一个第一凹槽暴露所述声波发生层的一部分;所述第一复合电极位于所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧,且覆盖在所述至少一个第一凹槽,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽内的部分为所述至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽之外的部分为第一连接电极;所述第一开关元件与所述第一连接电极电连接。
[0013]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括第二复合电极,所述声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,所述第一保护层还包括至少一个第二 凹槽,所述至少一个第二凹槽暴露所述声波发生层的一部分,所述第二复合电极位于所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧,且覆盖在所述至少一个第二凹槽,所述第二复合电极位于所述至少一个第二凹槽内的部分为所述至少一个第二子电极,所述第二复合电极位于所述至少一个第二凹槽之外的部分为第二连接电极,所述第二连接电极被配置接收公共电压信号。
[0014]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,所述第一保护层包括多个第一凹槽和多个第二凹槽,所述多个第一凹槽与所述多个第二凹槽交替设置,且所述多个第一凹槽与所述多个第二凹槽彼此平行。
[0015]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括第二保护层和第三过孔,所述第二保护层位于所述第一开关元件上,所述声波发生器件位于所述第二保护层上且位于所述第二保护层远离所述第一开关元件的一侧,所述第一保护层还覆盖所述第二保护层,所述第三过孔贯穿所述第二保护层和所述第一保护层,且暴露所述第一开关元件的一部分,所述第一连接电极通过所述第三过孔与所述第一开关元件电连接。
[0016]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括设置在所述衬底基板上的信号检测器件和第二开关元件,所述信号检测器件与所述第二开关元件电连接,所述第一保护层还覆盖所述信号检测器件和所述第二开关元件。
[0017]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括钝化层,所述信号检测器件包括半导体叠层、第一驱动电极和第二驱动电极;所述钝化层覆盖所述第二开关元件,所述第一驱动电极位于所述钝化层远离所述第二开关元件的一侧,所述半导体叠层位于所述第一驱动电极的远离所述钝化层的一侧,所述第二驱动电极位于所述半导体叠层的远离所述第一驱动电极的一侧,所述第二保护层覆盖所述第二驱动电极;所述钝化层包括第四过孔,所述第一驱动电极通过所述第四过孔与所述第二开关元件电连接。
[0018]
例如,本公开一些实施例提供的微流控基板还包括检测信号线,所述第二保护层包括第五过孔,所述第五过孔暴露所述第二驱动电极的一部分,所述检测信号线位于所述第二保护层远离所述第二驱动电极的一侧,且通过所述第五过孔与所述第二驱动电极电连接。
[0019]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,所述检测信号线和所述声波驱动电极同层设置且材料相同。
[0020]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,在平行于所述衬底基板 的表面的方向上,所述声波发生器件和所述信号检测器件间隔开。
[0021]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控基板中,所述声波发生层包括压电材料,所述声波驱动电极被配置为驱动所述声波发生层中的所述压电材料产生所述声波。
[0022]
本公开至少一实施例还提供一种微流控面板,包括根据上述任一项所述的微流控基板。
[0023]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控面板中,所述微流控基板包括多个声波发生器件和多个信号检测器件,所述多个声波发生器件围绕所述多个信号检测器件。
[0024]
例如,在本公开一些实施例提供的微流控面板中,所述多个声波发生器件和多个信号检测器件构成多个重复单元,每个重复单元包括两个声波发生器件和一个信号检测器件,所述两个声波发生器件和所述信号检测器件沿第一方向排列,所述多个重复单元沿第二方向排列以形成多个重复单元组,所述第一方向和所述第二方向不平行。
[0025]
本公开至少一实施例还提供一种微流控基板的制备方法,包括:提供衬底基板;在所述衬底基板上形成声波发生器件和第一开关元件,其中,所述声波发生器件被配置为发出声波以驱动液滴在所述微流控基板上移动,所述声波发生器件包括声波驱动电极和声波发生层,所述第一开关元件与所述声波驱动电极电连接,所述第一开关元件被配置为将声波驱动信号传输至所述声波驱动电极,所述声波驱动电极被配置为在所述声波驱动信号的控制下驱动所述声波发生层产生所述声波。
[0026]
例如,本公开一些实施例提供的制备方法还包括:在形成有所述第一开关元件的所述衬底基板上形成所述声波发生器件,其中,所述声波驱动电极在所述声波发生层的远离所述衬底基板的一侧且包括所述至少一个第一子电极;形成第一保护层,其中,所述第一保护层位于所述声波发生器件远离所述衬底基板的一侧,所述第一保护层包括至少一个第一过孔,每个所述第一过孔暴露对应的第一子电极的一部分;在所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧形成第一连接电极,其中,所述第一连接电极通过所述至少一个第一过孔与所述至少一个第一子电极电连接,所述第一开关元件通过所述第一连接电极与所述至少一个第一子电极电连接。
[0027]
例如,本公开一些实施例提供的制备方法还包括:在形成有所述第一开关 元件的所述衬底基板上形成所述声波发生器件的所述声波发生层;形成第一保护层,其中,所述第一保护层位于所述声波发生层远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一凹槽,所述至少一个第一凹槽暴露所述声波发生层的一部分;在所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧形成第一复合电极,其中,所述第一复合电极覆盖在所述至少一个第一凹槽上,所述声波驱动电极包括至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽内的部分为所述至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽之外的部分为第一连接电极,所述第一开关元件与所述第一连接电极电连接。
[0028]
例如,本公开一些实施例提供的制备方法还包括:在所述衬底基板上形成第二开关元件;在形成有所述第二开关元件的所述衬底基板上形成信号检测器件,其中,所述第一保护层还覆盖所述信号检测器件和所述第二开关元件,所述信号检测器件与所述第二开关元件电连接。
[0029]
例如,本公开一些实施例提供的制备方法还包括:在所述衬底基板上形成信号检测线,其中,所述信号检测线与所述信号检测器件电连接,且与所述声波驱动电极通过一次构图工艺形成。

附图说明

[0030]
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
[0031]
图1为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的示意性框图;
[0032]
图2A为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的截面结构示意图;
[0033]
图2B为本公开一些实施例提供的另一种微流控基板的截面结构示意图;
[0034]
图3A为本公开一些实施例提供的一种声波发生器件的平面结构示意图;
[0035]
图3B为本公开一些实施例提供的另一种声波发生器件的平面结构示意图;
[0036]
图4A为本公开一些实施例提供的一种声波发生器件、第一连接电极和第二连接电极的平面示意图;
[0037]
图4B为本公开一些实施例提供的另一种声波发生器件、第一连接电极和第二连接电极的平面示意图;
[0038]
图5为本公开一些实施例提供的一种表面声波驱动液滴的原理示意图;
[0039]
图6为本公开一些实施例提供的交流电信号的信号强度与液滴体积之间的 关系示意图;
[0040]
图7为本公开一些实施例提供的一种微流控面板的示意性框图;
[0041]
图8为本公开一些实施例提供的一种微流控面板的平面示意图;
[0042]
图9为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图;
[0043]
图10为本公开一些实施例的一些示例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图;
[0044]
图11为本公开一些实施例的另一些示例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图;以及
[0045]
图12A-图12J为图10所示的微流控基板的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0046]
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
[0047]
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0048]
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明,本公开省略了部分已知功能和已知部件的详细说明。
[0049]
基于微流控芯片的分析检测系统已成为目前分析仪器发展的重要方向。传统的微流控系统可以通过热轧或聚合体方法在玻璃基板表面蚀刻出微通道,在液滴两端施加较大的压力差以驱动液滴移动。因此,微泵必须输出较大的能量,这很难在小管径的微通道中实现。也可以通过电泳等作用来驱动液滴沿微通道 移动,此时,由于利用了液滴中离子的分布来驱动液滴流动,造成在驱动液滴流动时对液滴中离子含量的强烈依赖性。此外,在微通道内,流体雷诺数很小,液滴将会表现出较大的黏度,从而使得生物或化学反应中微流体的控制难度增加。
[0050]
本公开至少一个实施例提供一种微流控基板及其制备方法、微流控面板,通过将声波发生器件设置在微流控基板上,实现通过声波(例如超声波等)驱动液滴在微流控芯片表面运动,降低液滴中的离子成分的依赖度,驱动更多种类的液滴;增加驱动力,可以驱动小至皮升级的液滴;另外,声波可以在芯片表面叠加形成沿各个不同方向的力,实现表面自由方向驱动。
[0051]
下面结合附图对本公开的几个实施例进行详细说明,但是本公开并不限于这些具体的实施例。
[0052]
图1为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的示意性框图,图2A为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的截面结构示意图,图3A为本公开一些实施例提供的一种声波发生器件的平面结构示意图。
[0053]
例如,如图1所示,在本公开的实施例中,微流控基板100包括衬底基板10和声波发生器件11。声波发生器件11例如通过半导体工艺直接制备在衬底基板10上,从而设置在衬底基板10上,且被配置为发出声波以驱动液滴在微流控基板100上移动。
[0054]
例如,如图1所示,微流控基板100还包括第一开关元件13。第一开关元件13也设置在衬底基板10上。声波发生器件11包括声波驱动电极和声波发生层。第一开关元件13与声波驱动电极电连接,且被配置为将声波驱动信号传输至声波驱动电极,声波驱动电极被配置为在声波驱动信号的控制下驱动声波发生层产生声波。
[0055]
例如,如图2A所示,在一些实施例中,微流控基板100还包括第一连接电极12、第一开关元件13和第一保护层14。第一连接电极12、第一开关元件13和第一保护层14均设置在衬底基板10上。
[0056]
如图2A和图3A所示,声波发生器件11包括声波驱动电极和声波发生层111,声波驱动电极设置在声波发生层111的远离衬底基板10的一侧。声波驱动电极为叉指电极,且包括至少一个第一子电极1101。
[0057]
第一保护层14位于声波发生器件11远离衬底基板10的一侧。例如,第一保护层14覆盖声波发生器件11。第一保护层14包括至少一个第一过孔141, 第一过孔141暴露对应的第一子电极1101的一部分。第一保护层14采用绝缘材料制备。
[0058]
第一连接电极12位于第一保护层14远离声波发生器件11的一侧,且通过至少一个第一过孔141与至少一个第一子电极1101电连接。第一连接电极12采用导电材料制备,导电材料可以包括透明导电材料、金属材料或其他合适的材料,透明导电材料可以包括氧化铟锡(ITO)等。
[0059]
第一开关元件13通过第一连接电极12与至少一个第一子电极1101电连接,第一开关元件13被配置为在导通时向第一子电极1101传输声波驱动信号,声波驱动信号可以为交流电信号。例如,第一连接电极12与第一开关元件13直接接触以实现电连接。
[0060]
需要说明的是,图2A中的截面结构图中声波发生器件和该声波发生器件对应的第一保护层部分是按照图3A中虚线T1-T2得到的截面图。
[0061]
图4A为本公开一些实施例提供的一种声波发生器件、第一连接电极和第二连接电极的平面示意图。
[0062]
例如,如图2A、图3A和图4A所示,微流控基板100还包括第二连接电极15。声波驱动电极还包括至少一个第二子电极1102,至少一个第一子电极1101和至少一个第二子电极1102彼此电绝缘。第一保护层14还包括至少一个第二过孔142,第二过孔142暴露对应的第二子电极1102的一部分。第二连接电极15也位于第一保护层14远离声波发生器件11的一侧,第二连接电极15通过至少一个第二过孔142与至少一个第二子电极1102电连接,且被配置为向至少一个第二子电极1102提供公共电压信号。例如,第二连接电极15与公共信号线连接,以接收公共电压信号(例如该公共电压信号可以由多个声波发生器件共用)。该公共电压信号也可以为交流电信号。施加至第二子电极1102上的公共电压信号和施加至第一子电极1101上的声波驱动信号配合以产生交流电场,该交流电场用于驱动声波发生层111产生声波。
[0063]
例如,声波发生层111可以包括压电材料。压电材料可以包括压电陶瓷、铌酸锂、石英、钎钛酸铅等压电晶体。
[0064]
例如,声波驱动电极和声波发生层111直接接触,如图2A所示,第一子电极1101和第二子电极1102直接设置在声波发生层111上,以与声波发生层111直接接触。
[0065]
例如,声波驱动电极被配置为驱动声波发生层111产生声波,例如,声波 驱动电极被配置为驱动声波发生层111中的压电材料产生声波。当向声波驱动电极的第一子电极1101和第二子电极1102分别施加不同的交流电信号时,在第一子电极1101和第二子电极1102形成的交流电场的作用下,声波发生层111的表面就会产生机械振动并同时激发出与外加的交流电信号频率相应的表面声波,该表面声波具备良好谐振性能。表面声波为一种在声波发生层111的表面产生和传播、且振幅随深入声波发生层111的深度增加而迅速减小的弹性波。表面声波被传输至所需驱动的液滴处,在液滴上产生驱动力,以驱动液滴向预定方向运动。例如,外加的交流电信号的频率越大,产生的表面声波的频率也越大,且该表面声波的能量越大,因此在液滴上形成的驱动力也越大。本公开的实施例对于该表面声波的频率不作限制,例如该表面声波可以为超声波。
[0066]
图5为本公开一些实施例提供的一种表面声波驱动液滴的原理示意图。如图5所示,表面声波因具有垂直于声波发生层111的表面(即垂直于衬底基板10表面)的振动位移分量,当该振动位移分量与液滴接触时,转换成一个以折射角θ进入液滴的纵波。该纵波在液滴内部形成的声场流与表面声波的功率、频率及液滴大小等因素有关。声场流还在液滴两侧产生声压差,该声压差首先使液滴变形,当该声压差大于克服液滴和微流控芯片表面之间的摩擦力、表面张力等作用的临界力后,液滴将沿着表面声波的传播方向移动。例如,表面声波推动液滴在微流控芯片的表面移动的驱动力Fs表示为:
[0067]
[0068]
其中,R表示被驱动的液滴的半径,γ表示液/气界面的表面张力,由于润湿滞后现象,θ a和θ r分别为被驱动的液滴的前进角和后退角。
[0069]
例如,表面声波在液滴上产生的驱动力较大,可以驱动小至皮升级的液滴;利用表面声波驱动液滴时,对液滴中的样品的成分依赖度较低,可以驱动多个不同类别的液滴;多个声波发生器件生成的多个表面声波可以叠加产生各个方向的驱动力,以实现驱动液滴在微流控基板100的表面自由移动。
[0070]
图6为本公开一些实施例提供的交流电信号的信号强度与液滴体积之间的关系示意图。如图6所示,对于同一种液滴(例如,水滴),液滴的体积越大,则所需要的交流电信号的信号强度随液滴体积的增大而提高。当液滴的体积不变时,交流电信号的信号强度越大,则液滴移动的速度越快。对于不同的液滴(例如,水滴和甘油),所需要的交流电信号的信号强度也不同,由于甘油的粘 度系数比水滴大,因此,对于相同体积的水滴和甘油,驱动甘油所需的交流电信号的信号强度大于驱动水滴所需的交流电信号的信号强度。例如,如图6所示,当水滴和甘油的体积均为0.2微升时,驱动甘油所需的交流电信号的信号强度约为26dBm,而驱动水滴所需的交流电信号的信号强度约为24dBm。
[0071]
例如,如图3A所示,每个第一过孔141在衬底基板10上的正投影位于对应的第一子电极1101在衬底基板10上的正投影内,以保证在形成第一过孔141时不会对声波发生器件11中的声波发生层111的表面造成损伤。每个第二过孔142在衬底基板10上的正投影位于对应的第二子电极1102在衬底基板10上的正投影内,以保证在形成第二过孔142时不会对声波发生器件11中的声波发生层111的表面造成损伤。从而,在图2A所示的实施例中,微流控基板100通过在声波发生器件的表面设置声波驱动电极,避免在对第一保护层刻蚀开孔的过程中对声波发生器件中的声波发生层造成损伤,稳定传输至声波发生器件中的电流信号,具有稳定及提升声波微泵控制液滴流动能力等特点。
[0072]
例如,第一连接电极12和第二连接电极15位于同一层,且彼此绝缘。第一连接电极12和第二连接电极15可以采用相同的材料且由同一导电薄膜通过一次构图工艺形成。本公开的实施例对此不作限制。
[0073]
例如,如图3A所示,声波驱动电极包括多个第一子电极1101和多个第二子电极1102。图3A所示的示例中,声波驱动电极包括三个第一子电极1101和三个第二子电极1102,三个第一子电极1101分别为第一子电极1101a、第一子电极1101b和第一子电极1101c,三个第二子电极1102分别为第二子电极1102a、第二子电极1102b和第二子电极1102c。
[0074]
例如,多个第一子电极1101和多个第二子电极1102交替设置,例如,任意两个第一子电极1101之间有且仅有一个第二子电极1102,相应地,任意两个第二子电极1102之间有且仅有一个第一子电极1101。在图3A所示的示例中,第二子电极1102a位于第一子电极1101a和第一子电极1101b之间,第一子电极1101b位于第二子电极1102a和第二子电极1102b之间,第二子电极1102b位于第一子电极1101b和第一子电极1101c之间,第一子电极1101c位于第二子电极1102b和第二子电极1102c。
[0075]
例如,多个第一子电极1101和多个第二子电极1102平行设置。
[0076]
例如,多个第一子电极1101和多个第二子电极1102位于同一层,且由同一导电薄膜通过一次构图工艺形成。多个第一子电极1101和多个第二子电极 1102采用相同的材料(例如,氧化铟锡等)制备。
[0077]
例如,多个第一子电极1101的形状和尺寸均相同,多个第二子电极1102的形状和尺寸也均相同。第一子电极1101和第二子电极1102的形状和尺寸相同。例如,如图3A所示,每个第一子电极1101的形状为矩形,矩形的宽度为5-10μm,矩形的长度与声波发生器件11的尺寸相关。但本公开不限于此,第一子电极1101的形状也可以为锯齿形、波浪形等。此外,第一子电极1101的数量和第二子电极1102的数量等也与声波发生器件11的尺寸相关。
[0078]
例如,如图3A所示,第一保护层14包括多个第一过孔141和多个第二过孔142。每个第一子电极1101与至少一个第一过孔141对应,从而保证第一连接电极12可以通过第一过孔141与所有第一子电极1101电连接。每个第二子电极1102与至少一个第二过孔142对应,从而保证第二连接电极15可以通过第二过孔142与所有第二子电极1102电连接。
[0079]
例如,在一些示例中,多个第一过孔141和多个第一子电极1101一一对应,多个第二过孔142与多个第二子电极1102一一对应。如图3A所示,第一保护层14包括三个第一过孔141和三个第二过孔142,三个第一过孔141分别为第一过孔141a、第一过孔141b和第一过孔141c,三个第二过孔142分别为第二过孔142a、第二过孔142b和第二过孔142c。第一过孔141a与第一子电极1101a对应,第一过孔141b与第一子电极1101b对应,第一过孔141c与第一子电极1101c对应。第二过孔142a与第二子电极1102a对应,第二过孔142b与第二子电极1102b对应,第二过孔142c与第二子电极1102c对应。
[0080]
又例如,在另一些示例中,每个第一子电极1101与多个(例如,两个、三个等)第一过孔141对应,第一连接电极12通过多个第一过孔141与第一子电极1101连接,可以减小第一连接电极12与第一子电极1101之间的接触电阻。每个第二子电极1102与多个(例如,两个、三个等)第二过孔142对应,第二连接电极15通过多个第二过孔142与第二子电极1102连接,可以减小第二连接电极15与第二子电极1102之间的接触电阻。
[0081]
例如,多个第一过孔141的形状和尺寸均相同,多个第二过孔142的形状和尺寸也均相同。第一过孔141和第二过孔142的形状和尺寸相同。例如,第一过孔141的形状可以为圆形,该圆形的直径为2-8微米。但不限于此,第一过孔141和第二过孔142的形状还可以为矩形等,本公开的实施例对第一过孔141和第二过孔142的形状不作具体限制。
[0082]
在另一些示例中,多个第一子电极1101可以构成梳状电极(未示出),即多个第一子电极1101通过与它们交叉的电极条彼此电连接,之后再通过第一过孔141与第一连接电极电连接,此时,第一保护层14可以仅包括一个第一过孔141,且该第一过孔141可以暴露与多个第一子电极1101交叉的电极条的一部分;同样,多个第二子电极1102可以构成梳状电极(未示出),即多个第二子电极1102通过与它们交叉的电极条彼此电连接,之后再通过第二过孔142与第二连接电极电连接,此时,第一保护层14可以仅包括一个第二过孔142,且该第二过孔142可以暴露与多个第二子电极1102交叉的电极条的一部分。
[0083]
在另一些实施例中,多个第一子电极1101可以形成在声波发生器件11的声波发生层111远离衬底基板10一侧,多个第二子电极1102可以形成在声波发生器件11的声波发生层111靠近衬底基板10一侧,由此多个第一子电极1101和多个第二子电极1102将声波发生器件11的声波发生层111夹置在二者之间,当在多个第一子电极1101和多个第二子电极1102上施加电压信号时,可以驱动声波发生层111振动产生声波。
[0084]
图2B为本公开一些实施例提供的另一种微流控基板的截面结构示意图,图3B为本公开一些实施例提供的另一种声波发生器件的平面结构示意图,图4B为本公开一些实施例提供的另一种声波发生器件、第一连接电极和第二连接电极的平面示意图。
[0085]
例如,如图2B所示,在另一些实施例中,微流控基板300包括衬底基板30和声波发生器件31。声波发生器件31设置在衬底基板30上,且被配置为发出声波以驱动液滴在微流控基板300上移动。
[0086]
例如,如图2B所示,微流控基板300还包括设置在衬底基板30上的第一复合电极50、第一开关元件33和第一保护层34。声波发生器件31可以包括声波驱动电极和声波发生层311,如图4B所示,声波驱动电极包括至少一个第一子电极3101。
[0087]
例如,如图3B和图4B所示,第一保护层34位于声波发生层311远离衬底基板30的一侧,且包括至少一个第一凹槽341。第一复合电极50位于第一保护层34远离声波发生器件31中的声波发生层311的一侧,且覆盖在至少一个第一凹槽341上,第一复合电极50位于至少一个第一凹槽341内的部分为至少一个第一子电极3101,例如,至少一个第一凹槽341和至少一个第一子电极3101一一对应,第一复合电极50位于至少一个第一凹槽341之外的部分为 第一连接电极32。也就是说,实际上,至少一个第一凹槽341暴露声波发生层311的一部分,第一连接电极32与至少一个第一子电极3101一体形成,即一体形成为第一复合电极50。图4B中椭圆形虚线圈出的部分即为第一子电极3101,图4B示出了三个第一子电极3101,且分别为第一子电极3101a、第一子电极3101b和第一子电极3101c。
[0088]
例如,第一开关元件33与第一连接电极32电连接。例如,第一连接电极32与第一开关元件33直接接触以实现电连接。
[0089]
例如,如图2B、图3B和图4B所示,微流控基板300还包括第二复合电极51。声波驱动电极还包括至少一个第二子电极3102,第一保护层34还包括至少一个第二凹槽342。第二复合电极51位于第一保护层34远离声波发生器件31中的声波发生层311的一侧,且覆盖在至少一个第二凹槽342上,第二复合电极51位于至少一个第二凹槽342内的部分为至少一个第二子电极3102,例如,至少一个第二凹槽342和至少一个第二子电极3102一一对应,第二复合电极51位于至少一个第二凹槽342之外的部分为第二连接电极35。也就是说,实际上,至少一个第二凹槽342也暴露声波发生层311的一部分,第二连接电极35与至少一个第二子电极3102一体形成,即一体形成为第二复合电极51。第二连接电极35被配置接收公共电压信号。图4B中矩形虚线圈出的部分即为第二子电极3102,图4B示出了三个第二子电极3102,分别为第二子电极3102a、第二子电极3102b和第二子电极3102c。
[0090]
例如,如图3B和图4B所示,第一保护层34包括多个第一凹槽341和多个第二凹槽342,多个第一凹槽341与多个第二凹槽342交替设置,且多个第一凹槽341与多个第二凹槽342彼此平行。在图3B所示的示例中,第一保护层34包括三个第一凹槽341和三个第二凹槽342,三个第一凹槽341分别为第一凹槽341a、第一凹槽341b和第一凹槽341c,三个第二凹槽342分别为第二凹槽342a、第二凹槽342b和第二凹槽342c。第二凹槽342a位于第一凹槽341a和第一凹槽341b之间,第一凹槽341b位于第二凹槽342a和第二凹槽342b之间,第二凹槽342b位于第一凹槽341b和第一凹槽341c之间,第一凹槽341c位于第二凹槽342b和第二凹槽342c之间。也就是说,任意两个第一凹槽之间有且仅有一个第二凹槽,对应地,任意两个第二凹槽之间有且仅有一个第一凹槽。
[0091]
例如,多个第一凹槽341的形状和尺寸均相同,多个第二凹槽342的形状 和尺寸也均相同。第一凹槽341和第二凹槽342的形状和尺寸相同,例如,第一凹槽341和第二凹槽342可以均为条形凹槽,例如,第一凹槽341的形状可以为长条形。例如,如图3B所示,每个第一凹槽341的形状为矩形,每个第二凹槽342的形状也为矩形。但本公开不限于此,第一凹槽341和第二凹槽342的形状也可以为锯齿形、波浪形等。
[0092]
需要说明的是,图2B中的截面结构图中声波发生器件和该声波发生器件对应的第一保护层部分是按照图3B中虚线T3-T4得到的截面图。
[0093]
下面以图2A所示的示例详细描述本公开一些实施例提供的微流控基板的具体结构。
[0094]
例如,如图2A所示,第一开关元件13包括薄膜晶体管,该薄膜晶体管可以包括第一栅极131、第一栅绝缘层132、第一源漏电极133、第二源漏电极134、第一有源层135。第一栅极131位于衬底基板10上。第一栅绝缘层132位于第一栅极131上,且位于第一栅极131远离衬底基板10的一侧,例如,第一栅绝缘层132可以覆盖整个衬底基板10。第一有源层135位于第一栅绝缘层132上,且位于第一栅绝缘层132的远离第一栅极131的一侧。第一源漏电极133位于第一栅绝缘层132上,且与第一有源层135电连接。第二源漏电极134位于第一栅绝缘层132上,且与第一有源层135电连接。例如,如图2A所示,第一源漏电极133和第二源漏电极134均位于第一栅绝缘层132的远离第一栅极131的一侧,第一源漏电极133和第二源漏电极134均通过搭接方式实现与第一有源层135电连接。
[0095]
例如,第一源漏电极133被配置为接收声波驱动信号,该声波驱动信号经由第一开关元件13和第一连接电极12被传输至声波驱动电极的第一子电极1101。
[0096]
例如,如图2A所示,微流控基板100还包括第二保护层16,该第二保护层16为绝缘层,例如为无机绝缘层或有机绝缘层。第二保护层16位于第一开关元件13上,声波发生器件11位于第二保护层16上,且在垂直于衬底基板10的方向上,声波发生器件11位于第二保护层16远离第一开关元件13的一侧,第一保护层14还覆盖第二保护层16的一部分,例如,第二保护层16包括未被声波发生器件11遮挡的暴露部分,第一保护层14覆盖在该第二保护层16的暴露部分上。
[0097]
例如,如图2A所示,微流控基板100还包括钝化层17,该钝化层17为 绝缘层,例如为无机绝缘层或有机绝缘层,钝化层17设置在第一开关元件13和第二保护层16之间,也就是说,在垂直于衬底基板10的方向上,钝化层17位于第一开关元件13上,第二保护层16位于钝化层17上,且位于钝化层17的远离第一开关元件13的一侧。例如,钝化层17还可以起到平坦化层的作用,提供一个平坦表面以便于形成声波发生器件、信号检测器件等。例如,钝化层17与第一开关元件13的第一栅绝缘层132、第一源漏电极133、第二源漏电极134、第一有源层135均直接接触,第二保护层16则与钝化层17直接接触。
[0098]
例如,如图2A所示,微流控基板100还包括第三过孔143。第三过孔143贯穿钝化层17、第二保护层16和第一保护层14,且暴露第一开关元件13的一部分。第一连接电极12通过第三过孔143与第一开关元件13电连接。例如,第三过孔143暴露第一开关元件13中的第二源漏电极134的一部分,第一连接电极12通过第三过孔143与第二源漏电极134电连接,例如,第一连接电极12通过第三过孔143与第二源漏电极134直接接触以实现电连接。
[0099]
例如,如图2A所示,微流控基板100还包括设置在衬底基板10上的信号检测器件18和第二开关元件19。信号检测器件18与第二开关元件19电连接。第一保护层14还覆盖信号检测器件18和第二开关元件19。
[0100]
需要说明的是,在本公开中,第一保护层14、第二保护层16和钝化层17形成在整个衬底基板10,由此,例如,如图2A所示,第一保护层14、第二保护层16和钝化层17可以覆盖第一开关元件13和第二开关元件19,第一保护层14还可以覆盖在声波检测器件11和信号检测器件18上。
[0101]
例如,信号检测器件18可以包括光电二极管(例如,PIN光电二极管等)、光电晶体管等。信号检测器件18包括半导体叠层183、第一驱动电极181和第二驱动电极182,例如,当信号检测器件18为PIN光电二极管时,半导体叠层183可以包括P型半导体层、N型半导体层和本征半导体层,本征半导体层位于P型半导体层和N型半导体层之间。钝化层17还覆盖第二开关元件19,在垂直于衬底基板10的方向上,第一驱动电极181位于钝化层17的远离第二开关元件19的一侧,半导体叠层183位于第一驱动电极181远离钝化层17的一侧,第二驱动电极182位于半导体叠层183的远离第一驱动电极181的一侧。
[0102]
例如,半导体叠层183在衬底基板10上的正投影位于第一驱动电极181在衬底基板10上的正投影内。
[0103]
例如,第一驱动电极181和第二驱动电极182可以采用相同的导电材料制 备。
[0104]
例如,第二开关元件19也可以包括薄膜晶体管,该薄膜晶体管包括第二栅极191、第二栅绝缘层192、第三源漏电极193、第四源漏电极194、第二有源层195。第二栅极191位于衬底基板10上。在垂直于衬底基板10的方向上,第二栅绝缘层192位于第二栅极191上,且位于第二栅极191的远离衬底基板10的一侧;第二有源层195位于第二栅绝缘层192上,且位于第二栅绝缘层192的远离第二栅极191的一侧;第三源漏电极193位于第二栅绝缘层192上,且与第一有源层195电连接;第四源漏电极194位于第二栅绝缘层192上,且与第一有源层195电连接,第三源漏电极193和第四源漏电极194均位于第二栅绝缘层192的远离第二栅极191的一侧。
[0105]
例如,第一开关元件13中的各层和第二开关元件19中的对应层可以由同一导电薄膜通过一次构图工艺形成。例如,第一栅极131和第二栅极191可以由同一导电薄膜通过一次构图工艺同时形成,第一有源层135和第二有源层195可以由同一导电薄膜通过一次构图工艺同时形成。第一源漏电极133、第二源漏电极134、第三源漏电极193、第四源漏电极194可以由同一导电薄膜通过一次构图工艺同时形成。第一绝缘层132和第二绝缘层192一体设置,即第一绝缘层132和第二绝缘层192可以为同一个绝缘层位于衬底基板10的不同区域的两个部分。
[0106]
需要说明的是,在本公开的实施例中,构图工艺例如为光刻构图工艺,其例如包括:在需要被构图的结构层上涂覆光刻胶膜,光刻胶膜的涂覆可以采用旋涂、刮涂或者辊涂的方式;接着使用掩膜板对光刻胶层进行曝光,对曝光的光刻胶层进行显影以得到光刻胶图案;然后使用光刻胶图案对结构层进行蚀刻;最后剥离光刻胶以形成需要的图案结构。一次构图工艺可以包括采用同一道掩膜板经过一次或多次曝光和刻蚀处理。
[0107]
例如,如图2A所示,钝化层17包括第四过孔144,第一驱动电极181通过第四过孔144与第二开关元件19电连接。例如,第四过孔144暴露第四源漏电极194的一部分,第一驱动电极181通过第四过孔144与第四源漏电极194直接接触以实现电连接。
[0108]
例如,如图2A所示,微流控基板100还包括检测信号线20。第二保护层16覆盖第二驱动电极182。第二保护层16包括第五过孔145,第五过孔145暴露第二驱动电极182的一部分。检测信号线20位于第二保护层16上,例如, 检测信号线20位于第二保护层16的远离第二驱动电极182的一侧,且检测信号线20通过第五过孔145与第二驱动电极182电连接。
[0109]
例如,在第二开关元件19导通时,信号检测器件18的第一驱动电极181上的电信号可以经由第二开关元件19被传输至电信号检测单元,电信号检测单元通过检测第一驱动电极181上的电信号,即可以检测液滴中的样品的性质。检测信号线20被配置为向第二驱动电极182提供检测驱动信号。例如,在检测过程中,液滴位于信号检测器件18的上方,检测信号线20向第二驱动电极182提供检测驱动信号,在检测驱动信号的控制下,信号检测器件18对液滴进行检测。此时,第二开关元件19导通,从而第一驱动电极181上的电信号可以经由第二开关元件19被传输至电信号检测单元。基于不同的检测原理,液滴中样品的检测可以包括光学检测(例如,包括荧光检测、吸光度检测和化学发光检测等)、电化学检测(例如,包括电流检测和阻抗检测等)和磁阻检测等。光学检测是通过检测光的各种参量来确定样品的各项指标;电化学检测是通过检测样品的电响应,例如,通过测量流过样品的电流变化或样本产生的阻抗变化等,以求得样品的含量或表征样品的某些电化学性质。需要说明的是,在液滴的光学检测的过程中,可以利用外部环境光或者单独设置的外部光源作为光源以实现对液滴进行光学检测。
[0110]
例如,检测信号线20和声波驱动电极同层设置且材料相同。在本公开的实施例中,“同层设置”表示由同一导电薄膜通过一次构图工艺形成。由此,在不增加掩膜板的基础上,实现在声波发生层111上形成声波驱动电极。
[0111]
例如,衬底基板10可以为玻璃基板、石英基板、硅基板等。
[0112]
例如,在平行于衬底基板10的表面的方向上,声波发生器件11和信号检测器件18间隔开,也就是说,声波发生器件11在衬底基板10上的正投影和信号检测器件18在衬底基板10上的正投影不重叠,以避免声波发生器件11对液滴的检测造成影响。在垂直于衬底基板10的方向上,声波发生器件11在衬底基板10上的正投影和第一开关元件13在衬底基板10上的正投影也可以不重叠。
[0113]
例如,如图2A所示,微流控基板100还可以包括平坦层21和疏水层22。平坦层21覆盖在第一保护层14、第一连接电极12和第二连接电极上,疏水层22位于平坦层21上,且位于平坦层21的远离第一保护层14的一侧。
[0114]
例如,如图2B所示,微流控基板300还包括设置在衬底基板30上的信号 检测器件38和第二开关元件39。信号检测器件38与第二开关元件39电连接。信号检测器件38包括半导体叠层383、第一驱动电极381和第二驱动电极382,第一开关元件33可以包括第一栅极331、第一栅绝缘层332、第一源漏电极333、第二源漏电极334、第一有源层335。第二开关元件39可以包括第二栅极391、第二栅绝缘层392、第三源漏电极393、第四源漏电极194、第二有源层395。
[0115]
例如,如图2B所示,微流控基板300还包括第二保护层36和钝化层37。钝化层37位于第一开关元件33和第二开关元件39上,第二保护层36位于钝化层37上,且位于钝化层37的远离第一开关元件33和第二开关元件39的一侧。
[0116]
例如,微流控基板300还包括第三过孔343。第三过孔343贯穿钝化层37、第二保护层36和第一保护层34,且暴露第一开关元件33的一部分,第一连接电极通过第三过孔343与第一开关元件33电连接。例如,第三过孔343暴露第一开关元件33的第二源漏电极334的一部分,第一连接电极通过第三过孔343与第一开关元件33的第二源漏电极334直接接触以实现电连接。钝化层37包括第四过孔344,第四过孔344暴露第二开关元件39的第四源漏电极394的一部分,第一驱动电极381通过第二开关元件39的第四过孔344与第四源漏电极394直接接触以实现电连接。
[0117]
例如,如图2B所示,微流控基板300还包括检测信号线40。第二保护层36覆盖第二驱动电极382。第二保护层36包括第五过孔345,第五过孔345暴露第二驱动电极382的一部分。检测信号线40位于第二保护层36上,且通过第五过孔345与第二驱动电极382电连接。
[0118]
例如,在图2B所示的实施例中,检测信号线40可以位于第二保护层36远离衬底基板30的一侧,第五过孔345贯穿第二保护层36,且暴露第二驱动电极382的一部分,检测信号线40通过该第五过孔345与第二驱动电极382电连接。需要说明的是,在另一些实施例中,当检测信号线40和声波驱动电极同层设置时,检测信号线40可以位于第一保护层34远离衬底基板30的一侧,此时,第五过孔345贯穿第一保护层34和第二保护层36,且暴露第二驱动电极382的一部分,检测信号线40通过该第五过孔345与第二驱动电极382电连接。
[0119]
例如,如图2B所示,微流控基板300还可以包括平坦层41和疏水层42。 平坦层41覆盖在第一保护层34、第一连接电极32和第二连接电极35上,疏水层42位于平坦层41上,且位于平坦层41的远离第一保护层34的一侧。
[0120]
需要说明的是,上面对图2A所示的示例的描述,在不矛盾的情况下,均适用图2B所示的示例,重复之处在此不再赘述。
[0121]
本公开一些实施例还提供一种微流控面板,图7为本公开一些实施例提供的一种微流控面板的示意性框图,图8为本公开一些实施例提供的一种微流控面板的平面示意图。
[0122]
例如,如图7所示,微流控面板700包括根据上述任一实施例所述的微流控基板710,还可以包括控制器与信号处理电路(未示出)。控制器与微流控基板710中的声波发生器件耦接,以控制声波发生器件根据需要发出声波,例如,控制器可以生成声波驱动信号和公共电压信号,且将该声波驱动信号和公共电压信号传输至微流控基板710,并最终传输至声波发生器件;信号处理电路与微流控基板710中的信号检测器件耦接,以控制信号检测器件进行检测以及处理信号检测器件获得的检测信号。
[0123]
例如,在一些实施例中,如图8所示,微流控基板710包括多个声波发生器件和多个信号检测器件,多个声波发生器件围绕多个信号检测器件。多个声波发生器件可以产生多个声波,多个声波在液滴上叠加产生沿任意方向的驱动力,以实现控制液滴在微流控面板700的表面自由移动。
[0124]
例如,每个信号检测器件可以检测液滴中的样品的一种性质。多个信号检测器件可以分别检测同一种样品的不同性质。多个信号检测器件也可以分别检测不同样品的同一性质,或者,多个信号检测器件也可以分别检测不同样品的不同性质。本公开对此不作限制。
[0125]
需要说明的是,声波发生器件和信号检测器件的具体排布方式可以根据实际情况设计,只要保证声波发生器件能够合成预定方向的驱动力以驱动液滴沿预定方向移动即可。
[0126]
例如,在一些示例中,多个声波发生器件和多个信号检测器件构成多个重复单元,每个重复单元包括两个声波发生器件和一个信号检测器件,两个声波发生器件和信号检测器件沿第一方向Y排列,信号检测器件位于两个声波发生器件之间。多个重复单元沿第二方向X排列以形成多个重复单元组,多个重复单元组沿第一方向Y排列,由此,多个重复单元可以沿第一方向Y和第二方向X阵列排布。第一方向Y和第二方向Y不平行,例如,第一方向Y和第二 方向X垂直。
[0127]
例如,如图8所示,在一个示例中,微流控基板710包括六个声波发生器件,分别为第一声波发生器件711a、第二声波发生器件711b、第三声波发生器件711c、第四声波发生器件711d、第五声波发生器件711e和第六声波发生器件711f。微流控基板710包括三个信号检测器件,分别为第一信号检测器件712a、第二信号检测器件712b、第三信号检测器件712c。第一声波发生器件711a、第二声波发生器件711b和第一信号检测器件712a组成第一重复单元730,第三声波发生器件711c、第四声波发生器件711d和第二信号检测器件712b组成第二重复单元731,第五声波发生器件711e和第六声波发生器件711f和第三信号检测器件712c组成第三重复单元732。第一重复单元730、第二重复单元731、第三重复单元732沿第二方向X排列。
[0128]
需要说明的是,微流控基板710中的声波发生器件711、信号检测器件712和其他相关结构的说明可以参考上述微流控基板的实施例中的声波发生器件、信号检测器件和其他对应结构的详细描述,重复之处不再赘述。微流控面板700和与微流控面板700相对设置的盖板可以构成微流控装置,盖板可以设置在微流控基板中的疏水层的远离衬底基板的一侧。
[0129]
本公开一些实施例还提供一种微流控基板的制备方法,该制备方法可以用于制备上述任一些实施例提供的微流控基板。图9为本公开一些实施例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图,图10为本公开一些实施例的一些示例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图,图11为本公开一些实施例的另一些示例提供的一种微流控基板的制备方法的流程图,图12A-图12J为图10所示的微流控基板的制备方法的工艺流程图。
[0130]
例如,如图9所示,微流控基板的制备方法包括:
[0131]
S10:提供衬底基板;
[0132]
S20:在衬底基板上形成声波发生器件和第一开关元件,其中,声波发生器件被配置为发出声波以驱动液滴在微流控基板上移动,声波发生器件包括声波驱动电极和声波发生层,第一开关元件与声波驱动电极电连接,第一开关元件被配置为将声波驱动信号传输至声波驱动电极,声波驱动电极被配置为在声波驱动信号的控制下驱动声波发生层产生声波。
[0133]
例如,在一些示例中,如图10所示,微流控基板的制备方法可以包括:
[0134]
S120:在形成有第一开关元件的衬底基板上形成声波发生器件,其中,声 波驱动电极在声波发生层的远离衬底基板的一侧且包括至少一个第一子电极;
[0135]
S130:形成第一保护层,其中,第一保护层位于声波发生器件远离衬底基板的一侧,第一保护层包括至少一个第一过孔,每个第一过孔暴露对应的第一子电极的一部分;
[0136]
S140:在第一保护层远离声波发生器件的一侧形成第一连接电极,其中,第一连接电极通过至少一个第一过孔与至少一个第一子电极电连接,第一开关元件通过第一连接电极与至少一个第一子电极电连接。
[0137]
例如,在步骤S20中,形成第一开关元件包括:在衬底基板上形成第一栅极;在第一栅极上形成第一栅绝缘层,第一栅绝缘层形成在第一栅极的远离衬底基板的一侧;在第一栅绝缘层上形成第一有源层,第一有源层形成在第一栅绝缘层的远离第一栅极的一侧;在第一栅绝缘层上形成第一源漏电极和第二源漏电极,第一源漏电极和第二源漏电极形成在第一栅绝缘层的远离第一栅极的一侧,且与第一有源层电连接。
[0138]
例如,在形成第一开关元件后,制备方法还可以包括:在第一开关元件上形成钝化层;在钝化层上形成第二保护层,第二保护层形成在钝化层的远离第一开关元件的一侧。
[0139]
例如,在步骤S120中,形成声波发生器件包括:在第二保护层上形成声波发生层,声波发生层形成在第二保护层的远离钝化层的一侧;在声波发生层远离第二保护层的一侧形成声波驱动电极。
[0140]
例如,声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,第一保护层还包括至少一个第二过孔。在步骤S130中,形成第一保护层包括:在声波发生器件远离衬底基板的一侧沉积第一保护层,通过构图工艺在第一保护层中形成至少一个第一过孔和至少一个第二过孔。例如,每个第二过孔暴露对应的第二子电极的一部分。
[0141]
例如,本公开一些实施例的制备方法还包括:
[0142]
S150:在衬底基板上形成第二开关元件;
[0143]
S160:在形成有第二开关元件的衬底基板上形成信号检测器件,其中,第一保护层还覆盖信号检测器件和第二开关元件,信号检测器件与第二开关元件电连接。
[0144]
例如,在步骤S150中,形成第二开关元件包括:在衬底基板上形成第二栅极;在第二栅极上形成第二栅绝缘层,第二栅绝缘层形成在第二栅极的远离 衬底基板的一侧;在第二栅绝缘层上形成第二有源层,第二有源层形成在第二栅绝缘层的远离第二栅极的一侧;在第二栅绝缘层上形成第三源漏电极和第四源漏电极,第三源漏电极和第四源漏电极形成在第一栅绝缘层的远离第一栅极的一侧,且与第一有源层电连接。
[0145]
例如,钝化层还覆盖在第二开关元件上,信号检测器件形成在钝化层上,且位于钝化层的远离第二开关元件的一侧,第二保护层还覆盖在信号检测器件上。在步骤S160中,形成信号检测器件包括:在钝化层的远离衬底基板的一侧形成第一驱动电极,其中,钝化层包括第四过孔,第四过孔暴露第四源漏电极的一部分,第一驱动电极通过第四过孔与第四源漏电极电连接;在第一驱动电极上形成半导体叠层,半导体叠层形成在第一驱动电极远离钝化层的一侧;在半导体叠层上形成第二驱动电极,第二驱动电极形成在半导体叠层的远离第一驱动电极的一侧。
[0146]
例如,制备方法还包括:在衬底基板上形成信号检测线。信号检测线与信号检测器件电连接。例如,第二保护层包括第五过孔,第五过孔暴露第二驱动电极的一部分。检测信号线形成在第二保护层上,检测信号线通过第五过孔与第二驱动电极电连接。
[0147]
例如,检测信号线和声波驱动电极同层,且由同一导电薄膜通过一次构图工艺形成。
[0148]
例如,在另一些示例中,如图11所示,微流控基板的制备方法包括:
[0149]
S220:在形成有第一开关元件的衬底基板上形成声波发生器件的声波发生层;
[0150]
S230:形成第一保护层,其中,第一保护层位于声波发生层远离衬底基板的一侧,且包括至少一个第一凹槽;
[0151]
S240:在第一保护层远离声波发生层的一侧形成第一复合电极,其中,第一复合电极覆盖在至少一个第一凹槽上,声波驱动电极包括至少一个第一子电极,第一复合电极位于至少一个第一凹槽内的部分为至少一个第一子电极,第一复合电极位于至少一个第一凹槽之外的部分为第一连接电极,第一开关元件与第一连接电极电连接。
[0152]
例如,第一保护层还包括至少一个第二凹槽,在步骤S230中,形成第一保护层包括:在声波发生器件远离衬底基板的一侧沉积第一保护层,通过构图工艺在第一保护层中形成至少一个第一凹槽和至少一个第二凹槽。至少一个第 一凹槽和至少一个第二凹槽均暴露声波发生层。
[0153]
例如,在步骤S240中,第一连接电极和第一子电极一体形成。
[0154]
例如,步骤S240还包括在第一保护层远离声波发生层的一侧形成第二复合电极。第二复合电极覆盖在至少一个第二凹槽上,声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,第二复合电极位于至少一个第二凹槽内的部分为至少一个第二子电极,第二复合电极位于至少一个第二凹槽之外的部分为第二连接电极。也就是说,第二连接电极和第二子电极一体形成。
[0155]
例如,本公开一些实施例的制备方法还包括:
[0156]
S250:在衬底基板上形成第二开关元件;
[0157]
S260:在形成有第二开关元件的衬底基板上形成信号检测器件,其中,第一保护层还覆盖信号检测器件和第二开关元件,信号检测器件与第二开关元件电连接。
[0158]
需要说明的是,图10所示的制备方法用于制备图2A所示的微流控基板,图11所示的制备方法用于制备图2B所示的微流控基板。在不冲突的情况下,关于图11所示的制备方法的详细说明可以参考对图10所示的制备方法的描述,在此不再赘述。
[0159]
下面将结合图12A至图12J对图10所示的示例性微流控基板的制备方法进行详细说明。
[0160]
例如,如图12A所示,提供一衬底基板10,在衬底基板10上沉积一层金属薄膜,对该金属薄膜进行构图工艺,由此在衬底基板10上形成第一栅极131和第二栅极191。需要说明的是,形成第一栅极131和第二栅极191的同时形成分别与第一栅极131和第二栅极191电连接的两条信号线,两条信号线用于将控制信号分别施加至第一栅极131和第二栅极19上。
[0161]
例如,如图12B所示,在形成有第一栅极131和第二栅极191的衬底基板10上沉积一层绝缘层薄膜,以形成第一栅绝缘层132和第二栅绝缘层192。例如,第一栅绝缘层132和第二栅绝缘层192为一体结构。然后在第一栅绝缘层132和第二栅绝缘层192上沉积一层半导体层薄膜,通过一次构图工艺形成第一有源层135和第二有源层195。
[0162]
例如,在垂直于衬底基板10的方向上,第一有源层135与第一栅极131至少部分重叠设置,第二有源层195与第二栅极191至少部分重叠设置,也就是说,第一有源层135在衬底基板10上的正投影与第一栅极131在衬底基板 10上的正投影至少部分重叠,第二有源层195在衬底基板10上的正投影与第二栅极191在衬底基板10上的正投影至少部分重叠。
[0163]
例如,如图12C所示,在形成有第一有源层135和第二有源层195的衬底基板10上沉积一层金属薄膜,然后通过一次构图工艺形成第一源漏电极133、第二源漏电极134、第三源漏电极193和第四源漏电极194。
[0164]
例如,第一源漏电极133与第一有源层135的第一端进行搭接,以实现电连接,第二源漏电极134与第一有源层135的第二端进行搭接,以实现电连接。类似地,第三源漏电极193与第二有源层195的第一端进行搭接,以实现电连接,第四源漏电极194与第二有源层195的第二端进行搭接,以实现电连接。
[0165]
例如,如图12D所示,在第一源漏电极133、第二源漏电极134、第三源漏电极193和第四源漏电极194上沉积一层绝缘层薄膜,以形成钝化层17,利用构图工艺在钝化层17中形成第四过孔144。该第四过孔144暴露第四源漏电极194的一部分。然后,在钝化层17上沉积一层金属薄膜,通过构图工艺形成第一驱动电极181,第一驱动电极181通过第四过孔144与第四源漏电极194电连接。
[0166]
例如,如图12E所示,在第一驱动电极181上形成半导体叠层183,在半导体叠层183上形成第二驱动电极182。
[0167]
例如,如图12F所示,在形成有半导体叠层183和第二驱动电极182的衬底基板10上沉积一层绝缘层薄膜,以形成第二保护层16,利用构图工艺在第二保护层16中形成第五过孔145,第五过孔145暴露第二驱动电极182的一部分。然后,在第二保护层16上形成声波发生层111。声波发生层111在衬底基板10上的正投影与第一驱动电极181、半导体叠层183、第二驱动电极182在衬底基板10上的正投影均不重叠。
[0168]
例如,如图12G所示,在形成有第二保护层16和声波发生层111的衬底基板10上沉积一层金属导电薄膜,对该金属导电薄膜进行一次构图工艺以形成声波驱动电极和检测信号线20。由此,可以在不增加掩膜版的基础上,在声波发生层111上形成声波驱动电极。如图12G所示,声波驱动电极可以包括至少一个第一子电极1101和至少一个第二子电极1102。第一子电极1101和第二子电极1102彼此绝缘。
[0169]
例如,如图12H所示,在形成有声波驱动电极和检测信号线20的衬底基板10沉积一层绝缘层薄膜,以形成第一保护层14;然后利用构图工艺在第一 保护层14中形成第一过孔141、第二过孔142和第三过孔143,第一过孔141暴露声波驱动电极中对应的第一子电极1101的一部分,第二过孔142暴露声波驱动电极中对应的第二子电极1102的一部分,第三过孔143贯穿第一保护层14、第二保护层16和钝化层17,以暴露第二源漏电极134的一部分。
[0170]
例如,如图12I所示,在第一保护层14上沉积一层金属导电薄膜,对该金属导电薄膜进行构图工艺,以形成第一连接电极12和第二连接电极15。第一连接电极12通过第一过孔141与第一子电极1101电连接,第一连接电极12还通过第三过孔143与第二源漏电极134电连接。如图4A所示,第二连接电极15通过第二过孔142与第二子电极1102电连接。
[0171]
例如,如图12J所示,在形成有第一连接电极12和第二连接电极15的衬底基板10上沉积一层绝缘层薄膜,以形成平坦层21;在平坦层21上形成疏水层22。
[0172]
例如,沉积绝缘层薄膜和半导体层薄膜可以采用化学气相沉积(CVD),如等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)等,亦可以为物理气相沉积(PVD)等。沉积金属薄膜层可以采用气相沉积法、磁控溅射法、真空蒸镀法或其他合适的处理形成。但本公开的实施例不限于这些具体的方法。
[0173]
需要说明的是,关于声波发生器件、第一开关元件、信号检测器件、第二开关元件等的相关说明可以参考上述微流控基板的实施例中的关于微流控基板中的相关器件的详细描述,重复之处在此不再赘述。
[0174]
对于本公开,还有以下几点需要说明:
[0175]
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
[0176]
(2)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0177]
以上所述仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

权利要求书

[权利要求 1]
一种微流控基板,包括:衬底基板、声波发生器件和第一开关元件, 其中,所述声波发生器件设置在所述衬底基板上,且被配置为发出声波以驱动液滴在所述微流控基板上移动, 所述声波发生器件包括声波驱动电极和声波发生层, 所述第一开关元件设置在所述衬底基板上,且所述第一开关元件与所述声波驱动电极电连接,且被配置为将声波驱动信号传输至所述声波驱动电极, 所述声波驱动电极被配置为在所述声波驱动信号的控制下驱动所述声波发生层产生所述声波。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的微流控基板,还包括设置在所述衬底基板上的第一连接电极和第一保护层, 其中,所述声波驱动电极设置在所述声波发生层的远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一子电极, 所述第一保护层位于所述声波发生器件远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一过孔,每个所述第一过孔暴露对应的第一子电极的一部分, 所述第一连接电极位于所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧,且通过所述至少一个第一过孔与所述至少一个第一子电极电连接, 所述第一开关元件通过所述第一连接电极与所述至少一个第一子电极电连接。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的微流控基板,其中,每个所述第一过孔在所述衬底基板上的正投影位于所述对应的第一子电极在所述衬底基板上的正投影内。
[权利要求 4]
根据权利要求2或3所述的微流控基板,还包括第二连接电极, 其中,所述声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,所述至少一个第一子电极和所述至少一个第二子电极彼此电绝缘, 所述第一保护层还包括至少一个第二过孔,每个所述第二过孔暴露对应的第二子电极的一部分, 所述第二连接电极位于所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧,所述第二连接电极通过所述至少一个第二过孔与所述至少一个第二子电极电连接,且被配置为向所述至少一个第二子电极提供公共电压信号。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的微流控基板,其中,每个所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影位于所述对应的第二子电极在所述衬底基板上的正投影内。
[权利要求 6]
根据权利要求4或5所述的微流控基板,其中,所述声波驱动电极包括多个第一子电极和多个第二子电极, 所述多个第一子电极和所述多个第二子电极交替设置,且所述多个第一子电极和所述多个第二子电极彼此平行。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的微流控基板,还包括设置在所述衬底基板上的第一复合电极和第一保护层, 其中,所述声波驱动电极包括至少一个第一子电极, 所述第一保护层位于所述声波发生层远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一凹槽,所述至少一个第一凹槽暴露所述声波发生层的一部分; 所述第一复合电极位于所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧,且覆盖在所述至少一个第一凹槽上,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽内的部分为所述至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽之外的部分为第一连接电极, 所述第一开关元件与所述第一连接电极电连接。
[权利要求 8]
根据权利要求7所述的微流控基板,还包括第二复合电极, 其中,所述声波驱动电极还包括至少一个第二子电极,所述第一保护层还包括至少一个第二凹槽,所述至少一个第二凹槽暴露所述声波发生层的一部分, 所述第二复合电极位于所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧,且覆盖在所述至少一个第二凹槽上,所述第二复合电极位于所述至少一个第二凹槽内的部分为所述至少一个第二子电极,所述第二复合电极位于所述至少一个第二凹槽之外的部分为第二连接电极, 所述第二连接电极被配置接收公共电压信号。
[权利要求 9]
根据权利要求2-8任一项所述的微流控基板,还包括第二保护层和第三过孔, 其中,所述第二保护层位于所述第一开关元件上, 所述声波发生器件位于所述第二保护层上且位于所述第二保护层远离所述第一开关元件的一侧, 所述第一保护层还覆盖所述第二保护层, 所述第三过孔贯穿所述第二保护层和所述第一保护层,且暴露所述第一开关元件的一部分, 所述第一连接电极通过所述第三过孔与所述第一开关元件电连接。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的微流控基板,还包括设置在所述衬底基板上的信号检测器件和第二开关元件, 其中,所述信号检测器件与所述第二开关元件电连接, 所述第一保护层还覆盖所述信号检测器件和所述第二开关元件。
[权利要求 11]
根据权利要求10所述的微流控基板,还包括钝化层, 其中,所述信号检测器件包括半导体叠层、第一驱动电极和第二驱动电极, 所述钝化层覆盖所述第二开关元件,所述第一驱动电极位于所述钝化层远离所述第二开关元件的一侧,所述半导体叠层位于所述第一驱动电极的远离所述钝化层的一侧,所述第二驱动电极位于所述半导体叠层的远离所述第一驱动电极的一侧,所述第二保护层覆盖所述第二驱动电极, 所述钝化层包括第四过孔,所述第一驱动电极通过所述第四过孔与所述第二开关元件电连接。
[权利要求 12]
根据权利要求11所述的微流控基板,还包括检测信号线, 其中,所述第二保护层包括第五过孔,所述第五过孔暴露所述第二驱动电极的一部分, 所述检测信号线位于所述第二保护层远离所述第二驱动电极的一侧,且通过所述第五过孔与所述第二驱动电极电连接。
[权利要求 13]
根据权利要求12所述的微流控基板,其中,所述检测信号线和所述声波驱动电极同层设置且材料相同。
[权利要求 14]
根据权利要求1-13任一项所述的微流控基板,其中,所述声波发生层包括压电材料,所述声波驱动电极被配置为驱动所述声波发生层中的所述压电材料产生所述声波。
[权利要求 15]
一种微流控面板,包括根据权利要求1-14任一项所述的微流控基板。
[权利要求 16]
一种微流控基板的制备方法,包括: 提供衬底基板; 在所述衬底基板上形成声波发生器件和第一开关元件,其中,所述声波发生器件被配置为发出声波以驱动液滴在所述微流控基板上移动,所述声波发生器件包括声波驱动电极和声波发生层,所述第一开关元件与所述声波驱动电极 电连接,所述第一开关元件被配置为将声波驱动信号传输至所述声波驱动电极,所述声波驱动电极被配置为在所述声波驱动信号的控制下驱动所述声波发生层产生所述声波。
[权利要求 17]
根据权利要求16所述的制备方法,还包括: 在形成有所述第一开关元件的所述衬底基板上形成所述声波发生器件,其中,所述声波驱动电极在所述声波发生层的远离所述衬底基板的一侧且包括所述至少一个第一子电极; 形成第一保护层,其中,所述第一保护层位于所述声波发生器件远离所述衬底基板的一侧,所述第一保护层包括至少一个第一过孔,每个所述第一过孔暴露对应的第一子电极的一部分; 在所述第一保护层远离所述声波发生器件的一侧形成第一连接电极,其中,所述第一连接电极通过所述至少一个第一过孔与所述至少一个第一子电极电连接,所述第一开关元件通过所述第一连接电极与所述至少一个第一子电极电连接。
[权利要求 18]
根据权利要求16所述的制备方法,还包括: 在形成有所述第一开关元件的所述衬底基板上形成所述声波发生器件的所述声波发生层; 形成第一保护层,其中,所述第一保护层位于所述声波发生层远离所述衬底基板的一侧,且包括至少一个第一凹槽,所述至少一个第一凹槽暴露所述声波发生层的一部分; 在所述第一保护层远离所述声波发生层的一侧形成第一复合电极,其中,所述第一复合电极覆盖在所述至少一个第一凹槽上,所述声波驱动电极包括至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽内的部分为所述至少一个第一子电极,所述第一复合电极位于所述至少一个第一凹槽之外的部分为第一连接电极,所述第一开关元件与所述第一连接电极电连接。
[权利要求 19]
根据权利要求17或18所述的制备方法,还包括: 在所述衬底基板上形成第二开关元件; 在形成有所述第二开关元件的所述衬底基板上形成信号检测器件, 其中,所述第一保护层还覆盖所述信号检测器件和所述第二开关元件,所述信号检测器件与所述第二开关元件电连接。
[权利要求 20]
根据权利要求17-19任一项所述的制备方法,还包括: 在所述衬底基板上形成信号检测线,其中,所述信号检测线与所述信号检测器件电连接,且与所述声波驱动电极通过一次构图工艺形成。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2A]  
[ 图 2B]  
[ 图 3A]  
[ 图 3B]  
[ 图 4A]  
[ 图 4B]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]  
[ 图 10]  
[ 图 11]  
[ 图 12A]  
[ 图 12B]  
[ 图 12C]  
[ 图 12D]  
[ 图 12E]  
[ 图 12F]  
[ 图 12G]  
[ 图 12H]  
[ 图 12I]  
[ 图 12J]