本实用新型涉及电路及显示技术领域，具体而言，涉及一种多级驱动器、显示装置及电子设备。
背景技术：
对于电子设备和元器件，无论是手机、电脑等电子产品，还是微观方面的TFT器件，温度都是最重要的参数之一。
温度的影响主要反映在对器件的寿命和运行性能上。高温会加速器件老化，对电子产品有不良影响。另外，温度变化会影响器件的诸如阈值电压等参数。因此，对于温度的检测是必需的。
目前传统的硅基温度传感器，主要原理是当两个相同的晶体管在集电极电流密度比恒定的情况下工作时，它们的基极-发射极电压差仅与绝对温度成正比。但是，对于TFT LCD、OLED显示器等电子装置而言，硅基温度传感器集成在显示器内，但是位于显示面板之外。这样不仅增加了成本，对面板的厚度也会有一定影响。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种多级驱动器、显示装置及电子设备，能够以低成本实现温度传感功能。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本实用新型的第一方面，提供一种具有温度传感功能的多级驱动器，包括多级驱动单元，其中：
每级驱动单元包括移位寄存器单元、第二输入端、第二输出端和反向器电路，所述第二输入端电耦接至所述反向器电路的输入端，所述第二输出端电耦接至所述反向器电路的输出端；
除第一级驱动单元外，每级驱动单元的第二输入端电耦接至前一级驱动单元的第二输出端；
所述第一级驱动单元的第二输入端电耦接至最后一级驱动单元的第二输出端。
根据一些实施例，所述反向器电路包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，其中：
所述第一NMOS晶体管的源极和栅极与第一电源电耦接；所述第一NMOS晶体管的漏极与所述第二NMOS晶体管的漏极电耦接；所述第二NMOS晶体管的源极与第二电源电耦接；
所述反向器电路的输入端电耦接至所述第二NMOS晶体管的栅极；所述反向器电路的输出端电耦接至所述第二NMOS晶体管的漏极。
根据一些实施例，所述反向器电路包括第一NMOS晶体管和第一PMOS晶体管，其中：
所述第一PMOS晶体管的源极与第一电源电耦接；所述第一PMOS晶体管的漏极与所述第一NMOS晶体管的漏极电耦接；所述第一NMOS晶体管的源极与第二电源电耦接；
所述反向器电路的输入端电耦接至所述第一NMOS晶体管和第一PMOS晶体管的栅极；所述反向器电路的输出端电耦接至所述第一NMOS晶体管的漏极。
根据一些实施例，所述第一电源为高电平电源，所述第二电源为低电平电源或地电源。
根据一些实施例，所述反向器电路独立于所述移位寄存器单元。
根据一些实施例，所述反向器电路与所述移位寄存器单元基于同一半导体工艺。
根据本实用新型的第二方面，提供一种显示装置，包括：
如前所述的任一多级驱动器，配置为用作栅极驱动器；
温度检测模块，与所述多级驱动器的最后一级驱动单元的第二输出端电耦接以接收来自所述最后一级驱动单元的第二输出端的频率信号，并将所述频率信号转换为温度信号。
根据一些实施例，所述温度检测模块配置为根据预置的温度频率关系模型将频率信号转换为温度信号。
根据一些实施例，所述温度检测模块包括温控IC或FPGA模块。
根据本实用新型的第三方面，提供一种电子设备，包括：如前所述的任一多级驱动器；温度检测模块，与所述多级驱动器的最后一级驱动单元的第二输出端电耦接以接收来自所述最后一级驱动单元的第二输出端的频率信号，并将所述频率信号转换为温度信号。
根据本实用新型的多级驱动器、显示装置及电子设备，能够以低成本实现温度传感功能。
附图说明
包括附图以提供对本实用新型的进一步理解，附图并入本申请并组成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与描述一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，以下附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1A和1B示出根据现有技术的温度检测电路的示意图；
图2示出根据本实用新型示例性实施例的具有温度传感功能的多级驱动器的框图；
图3示出根据本实用新型示例性实施例利用多级驱动器集成的反向器电路构成的自激环形振荡器的示意图；
图4示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器的各级驱动单元集成的反向器电路的电路图；
图5示出根据本实用新型另一示例性实施例的多级驱动器的各级驱动单元集成的反向器电路的电路图；
图6示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器的驱动单元的电路图；
图7A示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器集成的反向器电路构成的自激环形振荡器在第一温度的输出波形示意图；
图7B示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器集成的反向器电路构成的自激环形振荡器在第二温度的输出波形示意图；
图8示出根据本实用新型示例性实施例的电子设备框图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本实用新型的示例性实施例。然而，实施例可以以多种形式来实施，且不应被理解为限于在此阐述的示例；相反，提供这些实施例使得本实用新型将更加全面和完整，并将本实用新型的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
图1A和1B示出根据现有技术的温度检测电路的示意图。
对于传统的集成电路设计而言，可通过测量环形振荡器的输出信号频率实现温度的检测。环形振荡器的突出优点是电路简单。但是，由于门电路的传输延迟时间极短，TTL门电路只有几十纳秒，CMOS电路也不过一二百纳秒，输出信号频率太高，难以获得较低的振荡频率，频率不易检测调节。为克服这个缺点，如图1A和1B所示，一般使用增加电容C和电阻R来增大反向器延迟，从而获得较低的振荡频率，图中G1、G2、G3为反向器电路。
但是，为了得到频率低、易管控的输出信号而添加电容和电阻将会增加集成电路单元(例如，用于显示驱动的栅极驱动器的移位寄存器)的大小。对于显示器应用而言，这会增大面板边框。对于其他应用而言，也可能增加成本。
本申请提出一种增加反向器电路数量的方案。对于多级驱动器应用，例如栅极驱动器，移位寄存器单元的数量有几百数千个。本申请采用在多级驱动器的各级驱动单元集成反向器电路的方案，则存在与驱动单元数量相同的反向器电路。这样，即使单一反向器电路延迟很小，所有反向器电路相连则可得到延迟大、频率低的输出信号。
在下文中，将参照示例性实施例详细地描述根据本实用新型的多级驱动器、显示装置及电子设备。
图2示出根据本实用新型示例性实施例的具有温度传感功能的多级驱动器的框图。该多级驱动器可以是用于显示器的栅极驱动器(或扫描驱动器)，也可以是其他任何具有多个驱动级的驱动器。
下面以栅极驱动器为例对本申请的技术方案进行说明。
如图2所示，具有温度传感功能的多级驱动器(例如，栅极驱动器)包括第一级、第N-1级、第N级、第N+1级等多级驱动单元。
每级驱动单元包括移位寄存器单元(未示出)、复位端Reset、第一输入端In1、第二输入端In2、第一输出端Out1、第二输出端Out2和反向器电路R(仅在第一级中示出)。
第一输入端In1和第一输出端Out1可以为例如栅极驱动器的输入端和输出端。复位端Reset可以为例如栅极驱动器的复位端。
第二输入端In2电耦接至反向器电路的输入端，第二输出端Out2电耦接至反向器电路的输出端。
除第一级驱动单元外，每级驱动单元的第二输入端In2电耦接至前一级驱动单元的第二输出端Out2。第一级驱动单元的第二输入端In2电耦接至最后一级驱动单元的第二输出端Out2。
假设第一级驱动单元的第二输入端In2为高电平(例如，通过一高电平噪声干扰)，经反向器电路后在第二输出端Out2输出低电平。然后，经过第二级驱动单元后输出为高电平。这样，一级一级输出。设定一共有奇数级驱动单元，最后一级驱动单元输出为低电平并反馈至第一级驱动单元的第二输入端，使得第一级驱动单元的第二输入端变为低电平。这样重复进行即可在产生自激振荡信号。该自激振荡信号可用于实现温度的检测。
这样，通过多级驱动器中集成的反向器电路首尾相连，可得到自激环形振荡器，如图3示意性示出的。由于反向器电路存在延迟，且延迟与温度呈负相关关系，即温度的变化将带来振荡器振荡周期频率的变化，检测振荡频率即可通过换算得到温度大小。反向器电路与驱动单元的移位寄存器单元可基于同一半导体工艺，从而不会带来成本的增加。对于显示面板而言，本申请的方案可使栅极驱动器兼容温度传感电路，不增加成本的情况下增加了面板功能。另外，也不会占用面板的额外面积。
图4示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器的各级驱动单元集成的反向器电路的电路图。
根据该实施例，为兼容传统a-Si工艺，本实施例使用TFT型反向器。如图4所示，根据示例实施例的反向器电路包括第一NMOS晶体管T1和第二NMOS晶体管T2。
第一NMOS晶体管T1的源极和栅极与第一电源VDD电耦接，第一NMOS晶体管T1的漏极与第二NMOS晶体管T2的漏极电耦接。第二NMOS晶体管T2的源极与第二电源VSS电耦接。
反向器电路的输入端Vin电耦接至第二NMOS晶体管T2的栅极，反向器电路的输出端Vout电耦接至第二NMOS晶体管T2的漏极。
第一电源可为高电平电源VDD，第二电源可为低电平电源或地电源。这样，第一NMOS晶体管T1保持打开。当Vin为高电平时，第二NMOS晶体管T2打开，VSS拉低输出，Vout输出低电平。当Vin为低电平时，第二NMOS晶体管T2关闭，Vout输出高电平。
图5示出根据本实用新型另一示例性实施例的多级驱动器的各级驱动单元集成的反向器电路的电路图。
如图5所示，根据示例实施例的反向器电路包括第三PMOS晶体管T3和第四NMOS晶体管T4。
第三PMOS晶体管T3的源极S与第一电源VDD电耦接，第三PMOS晶体管T3的漏极D与第四NMOS晶体管T4的漏极D电耦接。第四NMOS晶体管T4的源极S与第二电源VSS电耦接。
反向器电路的输入端Vin电耦接至第四NMOS晶体管T4和第三PMOS晶体管T3的栅极G。反向器电路的输出端Vout电耦接至第四NMOS晶体管T4的漏极D。在没有外接当然的情况下，CL为内部寄生电容。
当Vin为高电平时，第四NMOS晶体管T4打开，VSS拉低输出，Vout输出低电平。当Vin为低电平时，第三PMOS晶体管T3打开，Vout输出高电平。
本领域技术人员易于理解，本公开不限于此，也可以采用其他任何可行方式实现反向器。
图6示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器的驱动单元的电路图，该多级驱动器为栅极驱动器，每个驱动单元包括移位寄存器单元610和反向器电路620。
如图6所示，在传统的栅极驱动移位寄存器单元基础上加上M12和M13管，并连接VDD和VSS，即可形成反向器单元。可以看出，反向器电路620是独立于移位寄存器单元610的。
易于理解，不限于图6所示，可以在任何移位寄存器单元中集成反向器，以实现温度检测功能。
下面简单描述反向器电路的延迟原理以及本公开方案的温度检测原理。
信号在数字电路中传输时，发生电平转换时会有一定的上升时间或下降时间。随着温度的上升，半导体器件中的载流子浓度和迁移率上升，器件的转换速度变快，上升时间和下降时间变短，信号的延时减小。反之则相反。
反向器的延迟主要取决于器件的上升沿和下降沿时间，即RC延迟。反向器工作时，TFT管可工作于饱和区，其电流与温度的关系如下：
在此关系中，因为材料参数和器件结构参数均与温度的关系不大，则与温度有关的因素主要阈值电压UT和载流子迁移率μn。随着温度的升高，TFT的输出饱和源漏电流随之增大，即导致电流具有正的温度系数。可见沟道阻抗Rds与温度呈负相关关系。对于TFT反向器而言，上升沿和下降沿时间相等，因此反向器的延迟以输入输出波形的50％翻转点之间的时间为逻辑门指标，则延迟tp＝tr＝tf＝0.69RC＝0.69RdsC。在不考虑外接电容的情况下，C为TFT管内部寄生电容，不受温度影响。因此，延迟tp和温度呈反比关系。
图7A示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器集成的反向器电路构成的自激环形振荡器在第一温度的输出波形示意图，图7B示出根据本实用新型示例性实施例的多级驱动器集成的反向器电路构成的自激环形振荡器在第二温度的输出波形示意图，第二温度T’低于第一温度T。
如图7A和7B所示，如果温度降低，每一级的延迟将增大，反馈到末端的输出周期将增大，频率减小。
参照图7A和7B的时序波形图，设反向器电路的输入和输出(Vin、V1、V2、...、Vout中的相邻两个)之间的延迟时间为t，且一共有n级驱动单元，则经过一级一级的延迟，最终单元的输出信号周期为2T＝2nt。因此，多级反向器电路构成的自激环形振荡器的输出频率f＝1/(2T)＝1/(2nt)。
对前述示例中M12和M13管的模拟可以得到t和温度之间的关系。假设沟道阻抗Rds＝a/T0+b，其中a、b为比例参数，T0为温度，则t＝0.69RdsC＝0.69(a/T0+b)C，C为TFT寄生电容。根据此关系即可算出输出频率和温度之间的关系，f＝1/(2nt)＝1/[1.38n(a/T0+b)C]。当温度变化时，频率也随之变化，可算出温度的变化量。驱动单元的级数n越多，则频率越低。
图8示出根据本实用新型示例性实施例的电子设备框图。图8的电子设备可以是任何利用多级驱动器的装置，例如，该电子设备可以是显示装置如LCD显示器或OLED显示器。
如图8所示，电子设备800可包括多级驱动器810和温度检测模块820。当电子设备800为显示装置时，多级驱动器810可配置为用作栅极驱动器。
多级驱动器810可为如前的具有温度传感功能的多级驱动器。例如，具有温度传感功能的多级驱动器(例如，栅极驱动器)可包括第一级、第N-1级、第N级、第N+1级等多级驱动单元。每级驱动单元包括移位寄存器单元(未示出)、复位端Reset、第一输入端In1、第二输入端In2、第一输出端Out1、第二输出端Out2和反向器电路R(仅在第一级中示出)。
第一输入端In1和第一输出端Out1可以为例如栅极驱动器的输入端和输出端。复位端Reset可以为例如栅极驱动器的复位端。第二输入端In2电耦接至反向器电路的输入端，第二输出端Out2电耦接至反向器电路的输出端。
除第一级驱动单元外，每级驱动单元的第二输入端In2电耦接至前一级驱动单元的第二输出端Out2。第一级驱动单元的第二输入端In2电耦接至最后一级驱动单元的第二输出端Out2。
温度检测模块820可与多级驱动器的任一级驱动单元的第二输出端电耦接以接收来自任一级驱动单元的第二输出端的频率信号，并将频率信号转换为温度信号。
根据示例实施例，温度检测模块820配置为根据预置的温度频率关系模型将频率信号转换为温度信号。
例如，在图6所示的实施例中，可在设计M12和M13管的时候用软件模拟出TFT的延迟(上升沿和下降沿)与温度的关系。然后，通过计算总延迟得到输出频率与温度的关系。在实际使用时，可直接根据计算出的关系模型将输出频率转换为温度数值。
又例如，也可通过实际测量温度与输出频率的数值拟合出温度与输出频率的关系模型，然后将模型公式置入温度检测模块820。
温度检测模块820可以采用温控IC，或者利用FPGA模块实现，本申请对此不做限制。
这样，利用根据本申请的具有温度传感功能的多级驱动器，通过温度检测模块可以实现温度检测。
通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本申请实施例的系统和方法具有以下优点中的一个或多个。
根据本实用新型的多级驱动器在各级驱动单元中加入相对独立的反向器电路，通过反向器电路的首尾级联构成环形自激振荡器。
利用反向器电路存在延迟且延迟与温度呈负相关关系，可以利用检测模块检测振荡器振荡频率，从而可通过换算得到温度大小。
反向器电路集成在各级驱动单元中，不占用显示器或电子设备的额外空间。
反向器电路与驱动单元的移位寄存器基于同一半导体工艺，不会增加成本。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的，因此不能用于限制本实用新型的保护范围。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施例。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施例，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
已经针对附图给出了对本实用新型的特定示例性实施例的前面的描述。这些示例性实施例并不意图是穷举性的或者将本实用新型局限于所公开的精确形式，并且明显的是，在以上教导的启示下，本领域普通技术人员能够做出许多修改和变化。因此，本实用新型的范围并不意图局限于前述的实施例，而是意图由权利要求和它们的等同物所限定。