溫度傳感器、顯示面板和顯示裝置的製作方法

2023-05-17 03:36:56

本發明涉及傳感器領域，特別涉及一種溫度傳感器、顯示面板和顯示裝置。

背景技術：

隨著顯示技術的高速發展，顯示裝置的使用越來越廣泛，顯示裝置通常包括顯示面板。在實際應用中，過高或過低的溫度很可能會對顯示面板造成損害，影響顯示質量。為了避免溫度過高或過低對顯示面板造成損害，通常可以設置溫度傳感器監控顯示面板的溫度，從而可以在監控到顯示面板溫度較高或較低時採取措施，以避免對顯示面板造成損害。

在相關技術中，溫度傳感器通常可以設置於顯示面板外並與顯示面板相連。然而，這樣的設置方式會導致溫度傳感器無法準確地監測到顯示面板內部的溫度，導致溫度傳感器測量的準確性較低。

技術實現要素：

為了解決現有技術溫度傳感器測量的準確性較低的問題，本發明實施例提供了一種溫度傳感器、顯示面板和顯示裝置。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種溫度傳感器，所述溫度傳感器包括n級反相器，所述n級反相器中的第k級反相器的輸入端與第k-1級反相器的輸出端連接，所述第k級反相器的輸出端與第k+1級反相器的輸入端連接，第n級反相器的輸出端與第1級反相器的輸入端連接，其中，n為大於或等於1的奇數，k為大於1小於n的正整數；

每級所述反相器包括串聯的第一薄膜電晶體tft和第二tft，所述第二tft處於常開狀態，所述第一tft的開閉狀態由所述反相器輸入的信號決定，所述第一tft的有源層的遷移率大於所述第二tft的有源層的遷移率。

可選的，所述第一tft的柵極與所述反相器的輸入端連接，所述第一tft的第一極與所述第二tft的第一極連接，所述第二tft的柵極和所述第二tft的第二極分別與用於輸出目標電平信號的信號埠連接，所述反相器的輸出端與所述第一tft的第一極和所述第二tft的第一極分別連接，所述目標電平信號為能夠使所述第二tft導通的電平信號。

可選的，所述第一tft為低溫多晶矽薄膜電晶體，所述第二tft為非晶矽薄膜電晶體；

或者，所述第一tft為氧化物薄膜電晶體，所述第二tft為非晶矽薄膜電晶體；

或者，所述第一tft為低溫多晶矽薄膜電晶體，所述第二tft為氧化物薄膜電晶體。

可選的，所述第一tft為底柵結構、頂柵結構或雙柵結構；

所述第二tft為底柵結構、頂柵結構或雙柵結構。

可選的，所述第一tft和第二tft的增益值大於1，所述增益值為

其中，av為所述第一tft和所述第二tft之間的增益，μ1為所述第一tft的有源層的遷移率，cox1為所述第一tft柵極絕緣層的電容，為所述第一tft溝道的寬長比，μ2為所述第二tft的有源層的遷移率，cox2為所述第二tft柵極絕緣層的電容，為所述第二tft溝道的寬長比。

可選的，所述溫度傳感器還包括頻率檢測單元；

所述頻率檢測單元用於檢測所述n級反相器產生的振蕩波的頻率。

第二方面，提供了一種顯示面板，所述顯示面板內設置有上述第一方面所述的溫度傳感器。

可選的，所述顯示面板包括：襯底基板和設置在所述襯底基板上的多個tft，所述多個tft包括所述第一tft和所述第二tft。

可選的，所述第一tft和所述第二tft在所述襯底基板上相鄰設置。

可選的，所述第k級反相器、所述第k-1級反相器和所述第k+1級反相器在所述襯底基板上相鄰設置。

第三方面，提供了一種顯示裝置，所述顯示裝置包括如上述第二方面所述的顯示面板。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過提供包含n級反相器，且每級反相器包括第一tft和第二tft的溫度傳感器，使得溫度傳感器可以由顯示面板中的tft組成，從而使得溫度傳感器可以集成於顯示面板內，繼而使得溫度傳感器可以準確地監測到顯示面板內部的溫度，提高了溫度傳感器測量的準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的溫度傳感器的結構示意圖。

圖2是本發明實施例提供的反相器的結構示意圖。

圖3是本發明實施例提供的tft的特性曲線的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

本發明實施例提供了一種溫度傳感器，如圖1所示，該溫度傳感器包括n級反相器f，其中，該n級反相器f中的第k級反相器f的輸入端rk與第k-1級反相器f的輸出端ck-1連接，第k級反相器f的輸出端ck與第k+1級反相器f的輸入端rk+1連接，第n級反相器f的輸出端cn與第1級反相器f的輸入端r1連接，n為大於或等於1的奇數，k為大於1小於n的正整數。並且，每級反相器f包括串聯的第一tft(thinfilmtransistor，薄膜電晶體)和第二tft，其中，第二tft處於常開狀態，第一tft的開閉狀態由反相器輸入的信號決定，第一tft的遷移率大於第二tft的遷移率。

需要說明的是，上述「串聯」指的是第一tft的源極或漏極與第二tft的源極連接，或者，第一tft的源極或漏極與第二tft的漏極連接，使得在第一tft和第二tft均導通的情況下，電流可以通過第一tft和第二tft的源極和漏極而不產生分流。

反相器是一種可以將輸入信號的相位反轉180度輸出的電子器件，也即是，反相器輸入端輸入的信號和輸出端輸出的信號的相位差距180度，例如，當反相器輸入端輸入的信號為高電平信號時，輸出端輸出的信號為低電平信號，而當反相器輸入端輸入的信號為低電平信號時，輸出端輸出的信號為高電平信號。

本發明實施例提供的反相器由串聯的第一tft和第二tft組成，請參考圖2，圖2所示為本發明實施例提供的反相器的結構示意圖，其中，第一tft101的柵極g1與反相器的輸入端r連接，第一tft101的第一極j11與第二tft102的第一極j21連接，第二tft102的柵極g2和第二tft102的第二極j22分別與用於輸出目標電平信號的信號埠d連接，反相器的輸出端c與第一tft101的第一極j11和第二tft102的第一極j21分別連接，其中，目標電平信號為能夠使第二tft102導通的電平信號。

如圖2所示，由於第二tft102的柵極g2與用於輸出目標電平信號的信號埠d連接，因此，第二tft102處於常開狀態，而第一tft101的柵極g1與反相器的輸入端r連接，因此，第一tft101的開閉狀態由反相器輸入的信號決定。

在實際應用中，第一tft101和第二tft102可以均為n型tft，也即是第一tft101和第二tft102均在高電平信號下導通，在低電平信號下截止，在這種情況下，上述目標電平信號可以為高電平信號。當反相器的輸入端r輸入低電平信號時，第一tft101處於關閉狀態，此時，與第二tft102的第二極j22連接的信號埠d輸出的目標電平信號僅用於驅動第二tft102的第一極j21和第二極j22之間產生電流，信號埠d輸出的目標電平信號經過第二tft102的第一極j21和第二極j22後由反相器的輸出端c輸出，這種情況下，反相器的輸出端c輸出的信號為高電平信號。

當反相器的輸入端r輸入高電平信號時，第一tft101處於開啟狀態，此時，與第二tft102的第二極j22連接的信號埠d輸出的目標電平信號不僅用於驅動第二tft102的第一極j21和第二極j22之間產生電流，也用於驅動第一tft101的第一極j11和第二極j12之間產生電流，在這種情況下，信號埠d輸出的目標電平信號由串聯的第一tft101和第二tft102進行分壓，此時反相器的輸出端c輸出的信號為低電平信號。

需要說明的是，第一tft101的第一極j11可以為第一tft101的源極，第二極j12可以為第一tft101的漏極，或者，第一tft的第一極j11可以為第一tft101的漏極，第二極j12可以為第一tft101的源極。同理地，第二tft102的第一極j21可以為第二tft102的源極，第二極j22可以為第二tft102的漏極，或者，第二tft的第一極j21可以為第二tft102的漏極，第二極j22可以為第二tft101的源極，本發明實施例對此不做具體限定。

本發明實施例提供的溫度傳感器為由n級反相器組成的如圖1所示的環形振蕩結構，該環形振蕩結構能夠產生振蕩波。下面本發明實施例將以該環形振蕩結構包含3級反相器為例對該環形振蕩結構產生振蕩的原理進行簡要說明：

在t0時刻，第一級反相器的輸入端輸入高電平信號，在t1時刻第一級反相器可以輸出低電平信號，並將該低電平信號輸入至第二級反相器的輸入端，在t2時刻第二極反相器可以輸出高電平信號，並將該高電平信號輸入至第三級反相器的輸入端，在t3時刻第三級反相器可以輸出低電平信號，並將該低電平信號輸入至第一級反相器的輸入端，這樣，在經過t3-t0的時長後，第一級反相器的輸入端由高電平信號變為低電平信號，同理地，在經過相同的時長後，第一級反相器的輸入端又可以由低電平信號變為高電平信號，這樣，環形振蕩結構即可產生振蕩，其中，環形振蕩結構的振蕩周期即為t3-t0。需要說明的是，只有在包含的反相器的個數為奇數時，環形振蕩結構才能產生振蕩。

在實際應用中，隨著溫度的升高，tft的電流值會發生變化，請參考圖3，如圖3所示為tft的特性曲線，圖3的縱軸代表tft第一極和第二極之間的電流值，單位為安培，橫軸代表tft第一極和第二極之間的電壓值，單位為伏特。由圖3可知，隨著tft溫度的升高，tft的電流值會升高，當tft的電流值升高時，反相器輸入信號和輸出信號之間的時延會降低，也即是上述舉例中t1-t0、t2-t1、t3-t2的值減小，從而使得反相器組成的環形振蕩結構的振蕩周期降低，也即是上述舉例中t3-t0的值減小。因此，溫度傳感器測得的溫度值可以由環形振蕩結構的振蕩周期進行反映。

由上文說明可知，本發明實施例提供的溫度傳感器由tft組成，而顯示面板中通常包含tft，因此，本發明實施例提供的溫度傳感器可以集成於顯示面板內，從而使得溫度傳感器對顯示面板溫度值的測量更加準確。

在實際應用中，為了使圖1所示的環形振蕩結構產生振蕩，反相器中包含的第一tft101和第二tft102之間的增益值需要大於增益閾值，可選的，該增益閾值可以為1，也即是，第一tft101和第二tft102之間的增益值可以大於1，第一tft101和第二tft102之間的增益可以由下式表示：

其中，av為第一tft101和第二tft102之間的增益，μ1為第一tft101的有源層的遷移率，cox1為第一tft101柵極絕緣層的電容，為第一tft101溝道的寬長比，μ2為第二tft102的有源層的遷移率，cox2為第二tft102柵極絕緣層的電容，為第二tft102溝道的寬長比。

由上式可知，在實際應用中，可以通過保證第一tft101溝道的寬長比與第二tft102溝道的寬長比的比值大於某一閾值來保證環形振蕩結構產生振蕩，也可以通過保證第一tft101的有源層的遷移率與第二tft102的有源層的遷移率的比值大於某一閾值來保證環形振蕩結構產生振蕩，還可以通過保證第一tft101柵極絕緣層的電容與第二tft102柵極絕緣層的電容的比值大於某一閾值來保證環形振蕩結構產生振蕩。然而，在實際應用中，不同類型的tft的柵極絕緣層的電容一般都在10-8法拉量級，差異較小，因此，難以通過保證第一tft101柵極絕緣層的電容與第二tft102柵極絕緣層的電容的比值大於某一閾值來保證環形振蕩結構產生振蕩，而保證第一tft101溝道的寬長比與第二tft102溝道的寬長比的比值大於某一閾值會使得第一tft101溝道的寬長比較大，這會導致第一tft101佔用的面積較大，不利於溫度傳感器集成於顯示面板中。因此，在本發明實施例中，可以通過保證第一tft101的有源層的遷移率與第二tft102的有源層的遷移率的比值大於某一閾值來保證環形振蕩結構產生振蕩，也即是可以通過保證第一tft101的有源層的遷移率大於第二tft102的有源層的遷移率來保證環形振蕩結構產生振蕩。

綜上所述，本發明實施例通過提供包含n級反相器，且每級反相器包括第一tft和第二tft的溫度傳感器，使得溫度傳感器可以由顯示面板中的tft組成，從而使得溫度傳感器可以集成於顯示面板內，繼而使得溫度傳感器可以準確地監測到顯示面板內部的溫度，提高了溫度傳感器測量的準確性。

在實際應用中，tft的類型通常有低溫多晶矽(lowtemperaturepoly-silicon，lpts)薄膜電晶體，非晶矽(amorphoussilicon，α-si)薄膜電晶體和氧化物(oxide)薄膜電晶體，其中，lpts薄膜電晶體的遷移率為100，α-si薄膜電晶體的遷移率為0.1，oxide薄膜電晶體的遷移率為10。為了保證第一tft101的遷移率大於第二tft102的遷移率，在本發明實施例中，第一tft101可以為lpts薄膜電晶體，第二tft102可以為α-si薄膜電晶體，或者，第一tft101可以為oxide薄膜電晶體，第二tft102可以為α-si薄膜電晶體，或者，第一tft101為lpts薄膜電晶體，第二tft102為oxide薄膜電晶體。

可選的，在本發明實施例中，第一tft101可以為底柵結構、頂柵結構或雙柵結構，同樣地，第二tft102也可以為底柵結構、頂柵結構或雙柵結構。

可選的，在本發明實施例中，溫度傳感器還可以包括頻率檢測單元，該頻率檢測單元用於檢測上述環形振蕩結構產生的振蕩波的頻率，已通過該振蕩波的頻率確定溫度傳感器測得的溫度值。

綜上所述，本發明實施例通過提供包含n級反相器，且每級反相器包括第一tft和第二tft的溫度傳感器，使得溫度傳感器可以由顯示面板中的tft組成，從而使得溫度傳感器可以集成於顯示面板內，繼而使得溫度傳感器可以準確地監測到顯示面板內部的溫度，提高了溫度傳感器測量的準確性。

本發明實施例還提供了一種顯示面板，該顯示面板包括：襯底基板和設置在襯底基板上的多個tft，其中，該多個tft包括上文所述的第一tft101和第二tft102，也即是，該顯示面板中集成有上文所述的溫度傳感器。

可選的，該第一tft101和該第二tft102在襯底基板上相鄰設置，在實際應用中，第一tft101和第二tft102可以位於同一行中，並在同一行中相鄰，或者，該第一tft101和第二tft102可以位於同一列中，並在同一列中相鄰。

此外，上文所述的第k級反相器、第k-1級反相器和第k+1級反相器在襯底基板上也相鄰設置。

將第一tft101和該第二tft102相鄰設置，並將第k級反相器、第k-1級反相器和第k+1級反相器相鄰設置可以減小溫度傳感器的製作難度。

本發明實施例還提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括上文所述的顯示面板，該顯示裝置可以為：電子紙、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。