一种微流控像素电路和芯片制造技术

本申请实施例公开了一种微流控像素电路和芯片，该电路包括：稳压电路；所述稳压电路，连接于像素工作电极的两端，用于为所述像素工作电极提供驱动电压，并对所述驱动电压进行稳压；其中，所述驱动电路为一种电平反相电路。通过该实施例方案，使得微流控像素电路能够在漏电变大若干数量级的情况下，仍然可以正常工作，提高了工作稳定性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控像素电路和芯片
本文涉及像素电路设计技术，尤指一种微流控像素电路和芯片。
技术介绍
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(图1)，通过TFT的打开和关闭(驱动逻辑见图2)，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：由于液滴移动的操作电压较高，绝缘层和TFT管受到的应力较大，导致电容和TFT的漏电流增大(图3)，像素工作电极的电压将不能很好保持(图4)。当像素工作电极的电压降低到液滴可移动驱动电压以下时，液滴将无法正常移动，微流控芯片失效。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种微流控像素电路和芯片，能够在漏电变大若干数量级的情况下，仍然可以正常工作，提高了工作稳定性和使用寿命。本申请实施例提供了一种微流控像素电路，可以包括：稳压电路；所述稳压电路，连接于所述像素工作电极的两端，用于为所述像素工作电极提供驱动电压，并对所述驱动电压进行稳压；其中，所述驱动电路为一种电平反相电路；所述电平反相电路是指：输入高电压时，输出低电压；或者，输入低电压时，输出高电压；其中，所述高电压是指电压值大于或等于第一预设阈值的电压；低电压是指电压值小于或等于第二预设阈值的电压；所述第一预设阈值大于或等于所述第二预设阈值。在本申请的示例性实施例中，所述稳压电路可以包括：多个供电薄膜晶体管TFT；由多个TFT构成所述电平反向电路；或者，所述稳压电路可以包括：至少一个TFT和至少一个电阻；由所述至少一个TFT和所述至少一个电阻构成所述电平反相电路。在本申请的示例性实施例中，当所述稳压电路包括多个供电薄膜晶体管TFT时，多个TFT可以包括：多个P型TFT；多个N型TFT；或者，至少一个P型TFT和至少一个N型TFT。在本申请的示例性实施例中，所述多个TFT可以为两个TFT，可以包括：第一P型TFT和第一N型TFT；所述第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第一P型TFT的源极设置为接收第二控制信号；所述第一P型TFT的漏极与像素工作电极的第一端相连接；所述第一N型TFT的源极与所述像素工作电极的第一端相连；所述第一N型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端与第一公共电极相连；或者，所述第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第一N型TFT的漏极与第二公共电极相连；所述第一N型TFT的源极与像素工作电极的第一端相连；所述第一P型TFT的漏极与所述像素工作电极的第一端相连；所述第一P型TFT的源极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号。在本申请的示例性实施例中，所述多个TFT可以为两个TFT，可以包括：第二P型TFT和第三P型TFT；所述第二P型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第二P型TFT的源极设置为接收第二控制信号；所述第二P型TFT的漏极与像素工作电极相连接；所述第三P型TFT的栅极和源极相连，并与像素工作电极的第一端相连；所述第三P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端与第一公共电极相连；或者，所述第二P型TFT的栅极与所述第二P型TFT的漏极相连，并与像素工作电极的第一端相连接；所述第二P型TFT的源极与第二公共电极相连；所述第三P型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第三P型TFT的源极与所述第二P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第一端相连接；所述述第三P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号。在本申请的示例性实施例中，所述多个TFT为两个TFT，可以包括：第二N型TFT和第三N型TFT；所述第二N型TFT的栅极与所述第二N型TFT的源极相连，并与像素工作电极的第一端相连接；所述第二N型TFT的漏极与第二公共电极相连；所述第三N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第三N型TFT的漏极与所述第二N型TFT的源极和所述像素工作电极的第一端相连接；所述第三N型TFT的源极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号；或者，所述第二N型TFT的栅极与所述第二N型TFT的漏极相连，并与第二公共电极相连接；所述第二N型TFT的源极与像素工作电极的第一端相连；所述第三N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；所述第三N型TFT的漏极与所述第二N型TFT的源极和所述像素工作电极的第一端相连接；所述第三N型TFT的源极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号。在本申请的示例性实施例中，所述多个TFT可以为四个TFT，可以包括：第四P型TFT、第五P型TFT、第六P型TFT和第七P型TFT；所述第四P型TFT和所述第六P型TFT的栅极相连，设置为接收第一控制信号；所述第四P型TFT和所述第六P型TFT的源极设置为接收第二控制信号；所述第四P型TFT的漏极与所述第七P型TFT的栅极相连；所述第五P型TFT的栅极与所述第五P型TFT的源极相连，并与所述第四P型TFT的漏极和所述第七P型TFT的栅极相连；所述第五P型TFT的漏极与第一公共电极相连；所述第六P型TFT的漏极与所述第七P型TFT的源极相连，并与像素工作电极的第一端相连接；所述第七P型TFT的漏极与第一公共电极相连；或者，所述第四P型TFT和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控像素电路，其特征在于，包括：稳压电路；/n所述稳压电路，连接于像素工作电极的两端，用于为所述像素工作电极提供驱动电压，并对所述驱动电压进行稳压；/n其中，所述驱动电路为一种电平反相电路；所述电平反相电路是指：输入高电压时，输出低电压；或者，输入低电压时，输出高电压；其中，所述高电压是指电压值大于或等于第一预设阈值的电压；低电压是指电压值小于或等于第二预设阈值的电压；所述第一预设阈值大于或等于所述第二预设阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流控像素电路，其特征在于，包括：稳压电路；
所述稳压电路，连接于像素工作电极的两端，用于为所述像素工作电极提供驱动电压，并对所述驱动电压进行稳压；
其中，所述驱动电路为一种电平反相电路；所述电平反相电路是指：输入高电压时，输出低电压；或者，输入低电压时，输出高电压；其中，所述高电压是指电压值大于或等于第一预设阈值的电压；低电压是指电压值小于或等于第二预设阈值的电压；所述第一预设阈值大于或等于所述第二预设阈值。


2.根据权利要求1所述的微流控像素电路，其特征在于，
所述稳压电路包括：多个供电薄膜晶体管TFT；或者，
所述稳压电路包括：至少一个TFT和至少一个电阻。


3.根据权利要求2所述的微流控像素电路，其特征在于，当所述稳压电路包括：多个TFT时，该多个TFT包括：
多个P型TFT；
多个N型TFT；或者，
至少一个P型TFT和至少一个N型TFT。


4.根据权利要求3所述的微流控像素电路，其特征在于，所述多个TFT为两个TFT，包括：第一P型TFT和第一N型TFT；
所述第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；
所述第一P型TFT的源极设置为接收第二控制信号；
所述第一P型TFT的漏极与像素工作电极的第一端相连接；
所述第一N型TFT的源极与所述像素工作电极的第一端相连；
所述第一N型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端与第一公共电极相连；
或者，
所述第一P型TFT和所述第一N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；
所述第一N型TFT的漏极与第二公共电极相连；
所述第一N型TFT的源极与像素工作电极的第一端相连；
所述第一P型TFT的漏极与所述像素工作电极的第一端相连；
所述第一P型TFT的源极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号。


5.根据权利要求3所述的微流控像素电路，其特征在于，所述多个TFT为两个TFT，包括：第二P型TFT和第三P型TFT；
所述第二P型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；
所述第二P型TFT的源极设置为接收第二控制信号；
所述第二P型TFT的漏极与像素工作电极相连接；
所述第三P型TFT的栅极和源极相连，并与像素工作电极的第一端相连；
所述第三P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端与第一公共电极相连；
或者，
所述第二P型TFT的栅极与所述第二P型TFT的漏极相连，并与像素工作电极的第一端相连接；
所述第二P型TFT的源极与第二公共电极相连；
所述第三P型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；
所述第三P型TFT的源极与所述第二P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第一端相连接；
所述述第三P型TFT的漏极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号。


6.根据权利要求3所述的微流控像素电路，其特征在于，所述多个TFT为两个TFT，包括：第二N型TFT和第三N型TFT；
所述第二N型TFT的栅极与所述第二N型TFT的源极相连，并与像素工作电极的第一端相连接；
所述第二N型TFT的漏极与第二公共电极相连；
所述第三N型TFT的栅极设置为接收第一控制信号；
所述第三N型TFT的漏极与所述第二N型TFT的源极和所述像素工作电极的第一端相连接；
所述第三N型TFT的源极和所述像素工作电极的第二端相连，设置为接收第二控制信号；
或者，
所述第二N型TFT的栅极与所述第二N型TFT的漏极相连，并与第二公共电极相连接；
所述第二N型TFT的源极与像素工作电极的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯林润，刘哲，杜江文，李骏，马汉彬，
申请(专利权)人：杭州领挚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33