差動放大器及數據驅動器和顯示裝置的製作方法

2023-09-21 19:05:00

專利名稱：差動放大器及數據驅動器和顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明，涉及一種差動放大器及使用它的數據驅動器和顯示裝置。
背景技術：
最近，顯示裝置中，具有薄、輕、低消耗功率特徵的液晶顯示裝置(LCD)大幅普及，在行動電話機(行動電話、蜂窩式電話)與PDA(個人數字助理)、筆記本式PC等移動機器的顯示部中廣泛應用。但是，最近液晶顯示裝置的大畫面化以及動畫對應技術也提高，除了移動用途，還能夠實現固定型的大畫面顯示裝置或大畫面液晶電視。這些液晶顯示裝置，使用能夠進行高精細顯示的有源矩陣驅動方式的液晶顯示裝置。
首先對照圖35，對有源矩陣驅動方式的顯示裝置的典型構成進行說明。對照圖35(A)，一般來說，對於有源矩陣驅動方式的顯示裝置的顯示部960而言，像素部950設置為矩陣狀(例如彩色SXGA面板的情況下，為1280×3像素列×1024像素行)，另外，掃描線961以及數據線962由布線成格子狀的半導體基板構成。掃描線961以及數據線962，分別與門驅動器以及970以及數據驅動器980相連接，門驅動器970經掃描線961向像素950供給掃描信號，數據驅動器980經數據線962向像素950供給對應於影像數據的灰度電壓信號。
另外，柵極驅動器970以及數據驅動器980，由顯示控制器(未圖示)進行控制，由顯示控制器分別供給需要的時鐘CLK、控制信號、電源電壓等，並且影像數據被提供給數據驅動器980。另外，現在看來，影像數據以數字數據為主流。
圖35(B)中，用等價電路示意表示了液晶顯示裝置中的像素部950(1像素)的主要構成。像素部950由TFT(薄膜電晶體)951、像素電極952、液晶(電容)953、以及公用電極954構成。TFT951作為開關元件連接在數據線962與像素電極952之間，其控制端與掃描線961相連接。另外，對於液晶(電容)953，夾在像素電極952與公用電極954之間的液晶起到電容元件的功能。另外，公用電極954，一般來說位於與半導體基板相面對的對向基板上，在全表面上作為1個透明的電極形成。另外，液晶被封入在半導體基板與對向基板這兩個基板之間。
顯示的機構如下具有開關功能的TFT951的導通·截止由掃描信號進行控制，在TFT951導通時，對應於影像數據信號的灰度電壓信號被提供給像素電極952，通過各個像素電極952與公用電極954之間的電位差來變更液晶的透射率，在TFT951截止之後，還用液晶電容953將該電位差保持一定期間，通過這樣來顯示圖像。另外，為了穩定地保持該電位，有時在像素電極952與公用電極954之間設置積蓄電容器等。
1畫面的數據重寫，通常在1幀期間(1/60·秒)進行，由各個掃描線順次選擇(讓TFT導通)每一個像素行(每一線)，在選擇期間內，通過各個數據線供給灰度電壓信號。
另外，由於掃描線961以及數據線962，具有各自的布線電阻、和彼此的交叉部中所產生的電容以及由對向基板電極之間所夾持的液晶電容等引起的大的布線電容，因此門驅動器970與數據驅動器980分別需要高驅動能力，畫面大小或解析度越高，就需要越高的驅動能力。
門驅動器970，只要供給至少2值的掃描信號即可，與此相對，數據驅動器980，需要用對應於灰度數的多值等級的灰度電壓信號來驅動數據線。因此，數據驅動器980，具有由將影像數據變換成灰度電壓信號的解碼器、與將該灰度電壓信號放大並輸出給數據線962的運算放大器所構成的數字·模擬變換電路(DAC)。
最近，液晶顯示裝置中，高像質化(多色化)不斷發展，至少26萬色(RGB各6位影像數據)、甚至2680萬色(RGB各8位影像數據)以上的需要不斷高漲。
因此，輸出對應多位影像數據的灰度電壓信號的數據驅動器，不但需要極高精度的電壓輸出，還成為增加處理影像數據的電路部的元件數，增加數據驅動器LSI的晶片面積，導致成本增高的要因。
後述的專利文獻1中提出了即使多位化也能夠抑制數據驅動器LSI的晶片面積的增加的結構。圖36為後述的專利文獻1所提出的數據驅動器的構成之一例(對應於後述的專利文獻1的第16圖)。
參照圖36，該數據驅動器具有鎖存器地址選擇器981、鎖存器982、灰度電壓發生電路986、解碼器987、以及放大電路988。
鎖存器地址選擇器981，根據時鐘信號CLK決定數據鎖存的定時。
鎖存器982根據由鎖存器地址選擇器981所決定的定時，鎖存影像數字數據，並對應於STB信號(選通信號)，將數據一起輸出給各個解碼器987。
灰度電壓產生電路986，每隔2灰度生成灰度電壓，並將解碼器987的灰度電壓線數，削減為以往(以後述的專利文獻1申請時為基準)的約1/2。
解碼器987根據影像數據，選擇兩個灰度電壓輸出給放大電路988。放大電路988能夠將所輸入的兩個灰度電壓，以及兩個灰度電壓的中間的灰度電壓放大並輸出。
後述的專利文獻1中所述的結構，具有輸入兩個灰度電壓、並輸出兩個灰度電壓的一方及其中間電壓的放大電路988，通過這樣，能夠將解碼器987的灰度電壓線數削減至1半，削減解碼器987的電路規模，目的在於實現省面積化也即低成本化。因此，能夠針對影像數據信號的多位化，抑制數據驅動器LSI的晶片面積的增加。
另外，提出了如後述的專利文獻1的第5(b)圖所示的結構，作為放大電路988中的優選的放大器。後述的專利文獻1的第5(b)圖中所示的結構中，差動對的輸出為被二極體連接的電流反射鏡的輸入端，可認為是不能作為差動放大器發揮功能的結構，而放大電路988的特徵在於，電晶體極性不同，推測為後述的專利文獻3的第15圖的85-1所示的放大器(根據本發明人的討論)。
另外，後述的專利文獻2提出了針對多位化實現數據驅動器的輸出電壓的高精度化的結構。根據後述的專利文獻2，液晶顯示裝置的驅動方法中，從放大電路中每給定周期，將加有偏移電壓的影像信號電壓、與被減去偏移電壓的影像信號電壓，交替輸出給影像信號線(數據線)，通過這樣，能夠抵消偏移所引起的液晶顯示裝置的亮度上升及下降，提高顯示品質。
後述的專利文獻2中，公布了電壓跟隨電路的實施例來作為實現上述驅動方法的電路，但電壓跟隨電路的放大電路中無法實現省面積化。因此，後述專利文獻3中，提出了在後述專利文獻1所提出的、輸入兩個灰度電壓並輸出兩個灰度電壓的一方及其中間電壓的放大電路中，實現專利文獻2的驅動方法的結構。
圖37為後述的專利文獻3所提出的數據驅動器的輸出部的放大電路構成之一例(對應後述專利文獻3的第15圖)。參照圖37，構成為具有放大器85-1與開關電路42。放大器85-1中，構成第2差動對的電晶體Q14、Q13，與構成第1差動對的電晶體Q11、Q12分別並聯連接，第1、第2差動對，由公共的電流源Q1驅動，各個差動對的輸出對中，公共連接有電流反射鏡(Q3、Q4)作為負載電路。電流反射鏡(Q3、Q4)的輸出端(電晶體Q4的漏極)、與電晶體Q12、Q13的公共連接點為差動段的輸出，並輸入給放大電晶體Q5的柵極。電晶體Q12、Q13的柵極為同相輸入端，電晶體Q11、Q14的柵極成為反相輸入端。這裡，放大器85-1的電晶體Q11、Q14的柵極與輸出端OUT相連接，給電晶體Q12、Q13的柵極輸入兩個灰度電壓後，就能夠從輸出端OUT輸出兩個灰度電壓的中間電壓。
這樣構成的放大器，·在兩個輸入灰度電壓為同一電壓時，輸出電壓與輸入灰度電壓相等·在兩個輸入灰度電壓不同時，輸出電壓為兩個輸入灰度電壓的中間電壓。
也即，這樣的放大器，適於作為圖36的放大電路988。
根據後述的專利文獻3，放大器85-1的各差動輸入端、與分別被輸入了第1及第2灰度電壓的端子IN1、IN2及輸出端OUT之間的連接，由開關電路42進行控制，並以給定的周期切換以下狀態·電晶體Q12、Q13的柵極分別與IN1、IN2相連接，電晶體Q11、Q14的柵極與OUT相連接的第1狀態；·電晶體Q12、Q13的柵極分別與IN2、IN1相連接，電晶體Q11、Q14的柵極與OUT相連接的第2狀態；
·電晶體Q11、Q14的柵極分別與IN1、IN2相連接，電晶體Q12、Q13的柵極與OUT相連接的第3狀態；·電晶體Q11、Q14的柵極分別與IN2、IN1相連接，電晶體Q12、Q13的柵極與OUT相連接的第4狀態。
通過周期進行這樣的4個狀態的切換，使得構成放大器85-1的電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移，被時間平均化從而消除。
但是，第3、第4狀態中，由於反相輸入端被輸入兩個灰度電壓，因此可以推測無法正確輸出所期望的電壓。圖37的情況下，可以推測對於第1、第2狀態的切換而言，對輸出偏移的消除有一定的效果。
專利文獻1特開2001-34234公報(第5圖，第16圖)專利文獻2特開平11-249623公報專利文獻3特開2001-343948公報(第15圖)有人指出圖37中所示的放大器85-1存在以下問題在上述第1或第2狀態中，輸出兩個輸入灰度電壓的中間電壓的情況下，若兩個輸入值的電壓差較大，則不為中間的電壓，電壓會偏向兩個輸入電壓的一方的電壓值(第1問題)(參照上述專利文獻1的第13頁，段落 的內容)。
另外，本發明人對圖37的放大器85-1(公開在上述專利文獻3等中)的特性進行研究，並對放大器85-1的問題進行了討論，以下進行說明。
圖38為對圖37的放大器85-1在上述第1或第2狀態下，輸出兩個灰度電壓IN1、IN2的中間電壓作為Vout時的作用進行說明的圖。下面對照圖38進行說明。
設放大器85-1的兩個差動對(Q11、Q12)、(Q13、Q14)的各個電晶體，分別為相同大小，電晶體Q11、Q12、Q13、Q14中所流通的電流分別為I11、I12、I13、I14。圖38中示出了電壓IN1、IN2為IN1＜IN2的情況下的例子。圖38為表示漏極·源極間電流Ids的絕對值(縱軸)、與差動對的各個電晶體的柵極電壓V(橫軸)之間的關係的圖，示出了電晶體Q11～Q14的特性曲線(|Ids|-Vg特性)。
兩個差動對(Q11、Q12)、(Q13、Q14)，由於源極被公共連接，電晶體大小也相同，因此兩個差動對的各個電晶體，在圖38所示的公共的特性曲線上，具有動作點。而且，由於電流反射鏡(Q3、Q4)的輸入輸出電流彼此相等，因此兩個差動對的各個電晶體中所流通的電流，滿足下式的關係。
I11+I14＝I12+I13另外，電晶體Q11、Q14，由於源極、漏極為公共，且柵極也被公共連接在輸出端OUT上，因此各自中所流通的電流相等，下式成立。
I11＝I14根據上述兩個關係式，電晶體Q11、Q14中分別所流通的電流I11、I14，為將電晶體Q12、Q13中分別所流通的電流I12和I13二等分的大小，與其相對應的電壓為Vout。
由於電晶體的特性曲線基本為2次曲線，因此從圖38可以得知，在電壓IN1、IN2的電壓差較小時，特性曲線能夠近似直線，因此電壓Vout為IN1、IN2的二等分電壓(中間電壓)。
但是，隨著電壓IN1、IN2的電壓差增大，電壓Vout向低電位側的電壓IN1移位。
因此存在的問題是圖37的放大器85-1中，即使在沒有電晶體的閾值偏差時，能夠高精度輸出兩個灰度電壓的中間電壓，也僅限於兩個輸入值的電壓差非常小的情況。
另外，存在的問題是圖36的數據驅動器，在使用圖37的放大器85-1的情況下，解碼器987的灰度電壓線數的削減，以以往解碼器的1/2為界限，無法削減其以上的灰度電壓線數來實現省面積化。

發明內容
鑑於上述問題，本發明的目的在於，提供一種差動放大器，能夠對兩個不同的輸入電壓，輸出4個不同的電壓，並且即使兩個輸入電壓的電壓差較大，也能夠高精度輸出。
本發明的目的還在於，提供一種差動放大器及其驅動方法，能夠對實現上述目的的差動放大器，將因電晶體的特性偏差所引起的輸出偏移，通過時間平均化來有效地消除。
本發明的目的還在於，提供一種省面積的數據驅動器，通過使用能夠在大電壓範圍內高精度輸出電壓的差動放大器，能夠大幅削減灰度電壓線數，且還能夠大幅削減解碼器的元件數。
另外，本發明的目的還在於，提供一種顯示裝置，不但能夠低成本化，還能夠實現數據驅動器的安裝中的窄邊化。
本申請所公布的發明，為解決上述問題，概要採用以下構成。
本發明中的差動放大器，具有輸出對與公共的負載電路相連接，分別由對應的電流源驅動的第1及第2差動對；以及放大段，其接收上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，並從輸出端輸出差動放大器的輸出信號，上述輸出信號被反饋輸入給上述第1及第2差動對的輸入對的輸入之一，上述第1及第2差動對的輸入對的另一個輸入中，被輸入第1及第2輸入信號，並且具有切換電路，其關於給上述第1及第2差動對的輸入對的信號的輸入組合，切換至少兩個狀態。更詳細來說，本發明中的差動放大器，具有輸入信號的第1及第2端子；輸出信號的第3端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，且輸出與上述第3端子相連接，還具有連接切換電路，其對第1連接狀態與第2連接狀態進行切換控制，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第2端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第3端子及上述第1端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第2端子及上述第1端子相連接。
本發明中的差動放大器，還可構成為，具有輸入信號的第1及第2端子；輸出信號的第3端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，輸出與上述第3端子相連接；還具有連接切換電路，其對第1連接狀態與第2連接狀態進行切換控制，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第2端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第2端子及上述第1端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第3端子及上述第1端子相連接。
根據本發明，還可以採用下述構成。另外，括號內的參考符號僅僅用來讓本發明的構成較為明確，並不對本發明進行限定。
本發明的第1方面中的差動放大器(圖1、圖3共用；圖1的第2差動對為圖3的第1差動對)具有分別輸入兩個信號電壓的第1及第2端子(T1、T2)、將輸出信號輸出的第3端子(3)；第1及第2差動對，其分別由一端與第1電源相連接的第1、第2電流源驅動；電流電壓變換電路，其連接在上述第1、第2差動對的輸出對與第2電源之間，合成上述第1、第2差動對的輸出電流，並輸出基於該合成電流的電壓；以及，連接在上述電流電壓變換電路的輸出端與輸出上述輸出信號(Vout)的端子之間的放大電路(109)，並且具有連接切換電路，其周期性地對第1連接狀態和第2連接狀態進行切換，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接。
本發明中，上述連接切換電路具有分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第3端子之間的第1及第2開關；
分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第2及第1端子之間的第3及第4開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第2端子之間的第5及第6開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第3及第1端子之間的第7及第8開關。
本發明中，上述第1連接狀態中，上述第1、第3、第5、及第7開關分別接通，上述第2、第4、第6、及第8開關分別斷開；上述第2連接狀態中，上述第1、第3、第5、及第7開關分別斷開，上述第2、第4、第6、及第8開關分別接通。
本發明的第1方面中的差動放大器(圖5、圖7共用；圖5的第2差動對為圖7的第1差動對)具有分別輸入兩個信號電壓的第1及第2端子(T1、T2)、將輸出信號輸出的第3端子(3)；第1及第2差動對，其分別由一端與第1電源相連接的第1、第2電流源驅動；電流電壓變換電路，其連接在上述第1、第2差動對的輸出對與第2電源之間，合成上述第1、第2差動對的輸出電流，並輸出基於該合成電流的電壓；以及，連接在上述電流電壓變換電路的輸出端與輸出上述輸出信號(Vout)的端子之間的放大電路(109)，並且具有連接切換電路，其周期性地對第1連接狀態和第2連接狀態進行切換，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接。
本發明中，上述連接切換電路具有
分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第2端子之間的第1及第2開關；分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第2及第1端子之間的第3及第4開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第3端子之間的第5及第6開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第3及第1端子之間的第7及第8開關。
本發明中，上述第1連接狀態中，上述第1、第3、第5、及第7開關分別接通，上述第2、第4、第6、及第8開關分別斷開；上述第2連接狀態中，上述第1、第3、第5、及第7開關分別斷開，上述第2、第4、第6、及第8開關分別接通。
本發明的第1方面中的差動放大器(圖9)具有分別輸入兩個信號電壓的第1及第2端子(T1、T2)、將輸出信號輸出的第3端子(3)；第1及第2差動對，其分別由一端與第1電源相連接的第1、第2電流源驅動；電流電壓變換電路，其連接在上述第1、第2差動對的輸出對與第2電源之間，合成上述第1、第2差動對的輸出電流，並輸出基於該合成電流的電壓；以及，連接在上述電流電壓變換電路的輸出端與輸出上述輸出信號(Vout)的端子之間的放大電路(109)，並且具有連接切換電路，其對第1連接狀態至第4連接狀態進行切換，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接，上述第3連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，上述第4連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接。
本發明中，上述連接切換電路具有分別連接在上述第1差動對的輸入對的第1輸入、與上述第1、第2、第3端子之間的第1、第2、第3開關；分別連接在上述第1差動對的輸入對的第2輸入、與上述第1、第2、第3端子之間的第4、第5、第6開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的第1輸入、與上述第1、第2、第3端子之間的第7、第8、第9開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的第2輸入，與上述第1、第2、第3端子之間的第10、第11、第12開關。
本發明中，上述第1連接狀態中，上述第1、第5、第7、及第12開關分別接通，其他開關分別斷開；上述第2連接狀態中，上述第3、第4、第8、及第10開關分別接通，其他開關分別斷開；上述第3連接狀態中，上述第1、第6、第7、及第11開關分別接通，其他開關分別斷開；上述第4連接狀態中，上述第2、第4、第9、及第10開關分別接通，其他開關分別斷開。
本發明中，上述兩個輸入信號，為輸入給上述第1端子的第1輸入信號(V(T1))、和輸入給上述第2端子的第2輸入信號(V(T2))，上述輸出信號(Vout)，為以給定比率對上述第1輸入信號(V(T1))與上述第2輸入信號(V(T2))進行外插(外分)所得到的電壓。本發明中，上述給定的比率例如為1比2。
本發明中的數據驅動器，根據輸入的數字數據信號對數據線進行驅動，具有上述差動放大器。還具有驅動上述多個數據線的多個上述差動放大器、以及對各個上述連接切換電路進行控制的連接切換信號，上述多個差動放大器，被分為第1及第2組；上述連接切換信號構成為，在將上述第1組的上述差動放大器控制為上述第1連接狀態時，將上述第2組的上述差動放大器控制為上述第2連接狀態；在將上述第1組的上述差動放大器控制為上述第2連接狀態時，將上述第2組的上述差動放大器控制為上述第1連接狀態。
本發明中的顯示裝置，具有包含上述差動放大器的數據驅動器、以及顯示面板，根據上述數據驅動器的輸出信號，驅動上述顯示面板的數據線。
本發明中的顯示裝置，具有在一個方向上互相平行延伸的多根數據線；在垂直於上述一個方向的方向上互相平行延伸的多根掃描線；以及，矩陣狀設置在上述多根數據線與上述多根掃描線的交叉部中的多個像素電極，並具有多個電晶體，其分別對應上述多個像素電極，漏極以及源極的第1輸入與對應的上述像素電極相連接，上述漏極與源極的第2輸入與對應的上述數據線相連接，柵極與對應的上述掃描線相連接，並具備將掃描信號分別提供給上述多個掃描線的門驅動器；以及，將對應於輸入數據的灰度信號分別提供給上述多個數據線的數據驅動器，上述數據驅動器，由上述顯示裝置用的數據驅動器構成。
通過本發明中的差動放大器，能夠對兩個不同的輸入電壓，輸出4個不同的電壓，且即使兩個輸入電壓的電壓差較大，也能夠實現高精度輸出。
通過本發明中的差動放大器，能夠通過時間平均化，來有效地消除因電晶體的特性偏差所引起的輸出偏移。
根據本發明，通過使用能夠以大的電壓範圍高精度進行電壓輸出的上述差動放大器，能夠實現一種大幅削減了參考電壓數，且能夠大幅削減解碼器的元件數的、省面積的數據驅動器。
另外，通過本發明，還能夠實現一種不但可節省數據驅動器的面積、實現低成本，還能夠實現數據驅動器的安裝中的窄邊化的顯示裝置。


圖1為表示本發明的第1實施例的差動放大器的圖。
圖2為表示圖1的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖3為表示本發明的第2實施例的差動放大器的圖。
圖4為表示圖3的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖5為表示本發明的第3實施例的差動放大器的圖。
圖6為表示圖5的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖7為表示本發明的第4實施例的差動放大器的圖。
圖8為表示圖7的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖9為表示本發明的第5實施例的差動放大器的圖。
圖10為表示圖9的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖11為表示圖2、圖6的第1期間的圖1、圖5的差動放大器的等價電路的圖。
圖12為表示圖2、圖8的第2期間的圖1、圖7的差動放大器的等價電路的圖。
圖13為表示圖4、圖8的第1期間的圖3、圖7的差動放大器的等價電路的圖。
圖14為表示圖4、圖6的第1期間的圖3、圖5的差動放大器的等價電路的圖。
圖15為表示Vt偏差的情況下的圖11的電路的作用的圖。
圖16為表示Vt偏差的情況下的圖12的電路的作用的圖。
圖17為表示Vt偏差的情況下的圖13的電路的作用的圖。
圖18為表示Vt偏差的情況下的圖14的電路的作用的圖。
圖19為表示特性曲線的斜率偏差的情況下的圖11的電路的作用的圖。
圖20為表示特性曲線的斜率偏差的情況下的圖12的電路的作用的圖。
圖21為表示特性曲線的斜率偏差的情況下的圖13的電路的作用的圖。
圖22為表示特性曲線的斜率偏差的情況下的圖14的電路的作用的圖。
圖23為表示電流源的電流偏差的情況下的圖11的電路的作用的圖。
圖24為表示電流源的電流偏差的情況下的圖12的電路的作用的圖。
圖25為表示電流源的電流偏差的情況下的圖13的電路的作用的圖。
圖26為表示電流源的電流偏差的情況下的圖14的電路的作用的圖。
圖27為表示電流反射鏡的電流偏差的情況下的圖11的電路的作用的圖。
圖28為表示電流反射鏡的電流偏差的情況下的圖12的電路的作用的圖。
圖29為表示電流反射鏡的電流偏差的情況下的圖13的電路的作用的圖。
圖30為表示電流反射鏡的電流偏差的情況下的圖14的電路的作用的圖。
圖31為表示使用本發明的差動放大器的數字·模擬變換器的實施例的結構的圖。
圖32為表示有源矩陣驅動方式的顯示裝置的典型構成的圖。
圖33為用於說明圖11的差動放大器的動作的圖。
圖34為表示圖11的差動放大器中的輸出輸出電平、參考電壓、輸入電平的對應的圖。
圖35為表示有源矩陣驅動方式的顯示裝置的典型結構的圖。
圖36為專利文獻1中所提出的數據驅動器的結構的一例(對應專利文獻1的第16圖)。
圖37為專利文獻3中所提出的數據驅動器的輸出部的放大電路的結構的一例(對應專利文獻3的第15圖)。
圖38為用於說明圖37的放大器85-1在上述第1或第1狀態下，輸出兩個灰度電壓IN1、IN2的中間電壓作為Vout時的作用的圖。
圖39為通過等價電路表示EL顯示裝置中的像素部950(1像素)的主要結構的圖。
圖40為表示為了確認本發明的效果所進行的仿真結果的圖。
圖41為表示為了確認本發明的效果所進行的仿真結果的圖。
圖42為表示圖1的變形例的圖。
圖43為表示應用於數據驅動器的圖1的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法的圖。
圖中3-輸出端子，10-放大電路，20-解碼器，30-參考電壓發生電路，40-鎖存器地址選擇器，42-開關電路，50-鎖存器，85-1-放大電路，101～104-n溝道電晶體，109-放大段，111、112-p溝道電晶體，113、114-電流源，121～123、123A、123B、124、124A、124B、131～138、141～148、151～158、161～168、172、173、176、177-開關，950-像素部，951、955-TFT(薄膜電晶體)，952-像素電極(電極端子)，953-液晶(電容)、954-公用電極，956-EL元件(發光二極體)、957-電容器，958、959-電源端子，960-顯示部，961-掃描線，962-數據線，970-門驅動器，980-數據驅動器，981-鎖存器地址選擇器，982-鎖存器，986-灰度電壓發生電路，987-解碼器，988-放大電路，T1、T2-輸入端子。
具體實施例方式
對本發明的實施方式進行說明。本發明的一實施方式中的差動放大器，具有由分別對應的電流源(113、114)驅動，輸出對與公共的負載電路(111、112)相連接而構成的第1及第2差動對(101、102)、(103、104)；以及，輸入和輸出分別與負載電路、第1及第2差動對的輸出對的連接點的至少1個、以及輸出端子(3)相連接的放大段(109)，並且具有連接切換電路(開關151～158)，切換控制第1連接狀態和第2連接狀態。其中，第1連接狀態中，第1差動對(101、102)的第1及第2輸入分別與第1及第2輸入端子(T1、T2)相連接，且第2差動對(103、104)的第1及第2輸入分別與第1輸入端子及輸出端子(T1、3)相連接。第2連接狀態中，第1差動對(101、102)的第1及第2輸入分別與輸出端子及上述第1輸入端子(3、T1)相連接，且第2差動對(103、104)的第1及第2輸入分別與第2輸入端子及上述第1輸入端子(T2、T1)相連接。
本發明中，使用如圖11所示的差動放大器，作為能夠對兩個不同的輸入電壓輸出4個不同的電壓的差動放大器(放大器)。以下，對圖11的差動放大器進行說明。
圖11是能夠將分別提供給端子T1、T2的兩個電壓V(T1)、V(T2)，以1比2的比率進行外插(外分)，並將所得電壓放大輸出的差動放大器(本申請發明人的特願2003-365639號；本申請提出時尚未公開)。
圖11為示出上述第1連接狀態中的等價電路的圖，具有輸入對的一方分別與端子T1相連接的兩個差動對(101、102)、(103、104)，且輸入對的另一方分別與端子T2及輸出端子3相連接。具體的說，具有輸出對被與成為負載電路的電流反射鏡(由電晶體111、112構成)公共連接的兩個差動對(差動電晶體對101、102、電流源電晶體113、差動電晶體對103、104、以及電流源電晶體114)，構成差動對(101、102)的同相輸入與反相輸入的電晶體101、102的柵極，與端子T1及端子T2相連接，差動對(103、104)的同相輸入與反相輸入(電晶體103、104的柵極)，與端子T1及輸出端子3相連接，放大器109，被輸入電流反射鏡(111、112)的輸出端(電晶體111、101、103的連接點)的電壓，輸出端與輸出端子3相連接。
圖11中，兩對差動電晶體對由相同大小的電晶體構成，在將驅動各個差動對的電流源(113、114)也設為相等的情況下，能夠對電壓V(T1)與V(T2)以1比2的比率進行外插，並將所得電壓作為輸出電壓Vout輸出。
對照圖33對該作用進行說明。圖33為說明V(T1)≥V(T2)的情況下的作用的圖。圖33在漏極·源極間電流Ids與柵極電壓V的關係圖中，示出了電晶體101、102的特性曲線1與電晶體103、104的特性曲線2。這些特性曲線，公知一般為近似2次曲線。而且，各個電晶體的動作點，位於各個特性曲線上。另外，通過讓兩個差動對各自的源極電位分別變化，使得兩個特性曲線只在橫軸方向上錯開。
設兩個差動對的各個電晶體101、102、103、104，分別為同一尺寸(size)，電流源113、114中流通的電流也相同。
設對應於電晶體101、102、103、104的各個動作點a、b、c、d的電流(漏極·源極間電流)，分別為Ia、Ib、Ic、Id，則作為圖11中的各個電晶體的電流的關係，下式(1)、(2)成立。
Ia+Ib＝Ic+Id…(1)Ia+Ic＝Ib+Id…(2)
這裡，(1)式為根據電流源113、114中流通的電流相等所導出的式子，(2)式為根據電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流相等所導出的式子。
求解上述關係式，導出下式(3)。
Ia＝Id，Ib＝Ic…(3)根據式(3)，4個動作點a、b、c、d如圖33所示確定。
電晶體101、103的動作點a、c，相對圖33的橫軸V，V＝V(T1)是公共的。另外，由於連接動作點的線段ad與線段bc相等，因此輸出電壓Vout，成為以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)得到的電壓。
雖然圖33為示出V(T1)≥V(T2)的情況下的作用的圖，但在V(T1)≤V(T2)的情況下也一樣，輸出電壓Vout，成為以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)得到的電壓。而且，該輸入輸出電壓的關係通過下式表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2) …(4)另外，對於圖33中所示的作用而言，即使在兩個電壓V(T1)、V(T2)的電壓差較大的情況下也成立，因此圖11的差動放大器能夠實現高精度輸出。
接下來，對照圖34對圖11的差動放大器的輸入輸出特性進行說明。圖34(A)，為圖11的差動放大器根據兩個不同的參考電壓輸出4個電壓電平時的輸入輸出電壓電平對應圖。
如果包括重複從兩個參考電壓中進行選擇，作為圖11的差動放大器的輸入電壓V(T1)、V(T2)，則通過式(4)能夠得到4個電壓電平。然後，將這兩個參考電壓設為第2、第3電平V2、V3後，能夠令4個電壓電平為線性輸出。兩個參考電壓的選擇，能夠根據2位數據(B2、B1)來進行。
圖34(A)示出了輸出電壓電平、2位數據(B2、B1)的數據、以及選擇為V(T1)、V(T2)的參考電壓V2、V3的組合的關係。另外，圖34的輸入輸出電平對應表中，電平欄表示輸出電平，其電壓電平通過在記號V之後添加電平數來表示。具體的說，在根據2位數據(B2、B1)分別選擇(V2、V3)、(V2、V2)、(V3、V3)、(V3、V2)作為(V(T1)、V(T2))時，根據式(4)，輸出電壓Vout分別為V1、V2、V3、V4，可以確認能夠根據兩個參考電壓V2、V3，輸出4個線性電壓。
接下來，圖34(B)為表示根據4位數據(B4、B3、B2、B1)選擇輸出16個電壓電平的情況下的輸入輸出電平的對應的輸入輸出電平對應圖。圖34(B)中，如果將4個參考電壓設為第6、第7、第10、第11電平V6、V7、V10、V11，則能夠令16個電壓電平為線性輸出。
然後，如果將包括重複從圖34(B)所示的4個參考電壓(V6、V7、V10、V11)選擇出的兩個電壓(V(T1)、V(T2))，帶入(4)式，則能夠得到V1至V16的輸出電壓Vout，可以確認能夠根據4個參考電壓(V6、V7、V10、V11)，輸出16個線性電壓。
以上，圖34(A)、圖34(B)分別示出了參考電壓為2個(2位數據輸入)、4個(4位數據輸入)的情況下的輸入輸出電平的關係，而如果將其擴展為多個參考電壓，則可通過根據2K位數據(B(2K)，B(2K-1)，…，B3，B2，B1)選擇2K個參考電壓，能夠輸出4K個電壓電平。
另外，在令這4K個電壓電平為線性輸出的情況下，2K個參考電壓VREF的設定通過下式來進行。
VRFF＝1+(ε0·40)+(ε1·41)+(ε2·42)+…+(εK-1·4K-1)=1+x=0K-1(X4X)]]>其中，εX＝1，2 …(5)如上所述，通過使用圖11的差動放大器，能夠相對輸出電壓數大幅削減參考電壓數(相當於由圖36的灰度電壓產生電路所產生的灰度數)，從而還能夠大幅削減選擇它的解碼器的電晶體數，能夠實現大幅省面積化(關於使用這樣的圖11的差動放大器的數字·模擬變換器以及數據驅動器，本發明人已在特願2003-365640號中提出)。
本發明，由於在實用水平上實現了上述圖11的差動放大器的性能及效果，因此即使電晶體的特性存在偏差，也能夠得到同樣的作用效果。
圖12的電路結構，為第2連接狀態中的等價電路，將圖11的差動對(101、102)與差動對(103、104)的輸入信號與輸出進行了交換。也即，電晶體101、102的柵極，分別作為差動對(101、102)的反相輸入與同相輸入，與輸出端子3及端子T1相連接，電晶體103、104的柵極，分別作為差動對(103、104)的反相輸入與同相輸入，與端子T2及端子T1相連接。另外，電流反射鏡(111、112)，其電晶體111、112的漏極分別作為輸入端以及輸出端，輸出端(電晶體112、102、104的連接點)的電壓被輸入給放大器109。圖12也與圖11一樣，也表示的是能以1對2的比率對端子T1、T2的電壓V(T1)、V(T2)進行外分(外插)，並將所得電壓放大輸出的差動放大器。圖12的結構下，即使V(T1)、V(T2)的電壓差較大，也能夠實現高精度輸出。另外，與圖34所示的輸入輸出電平相對應。本發明的一個實施方式的差動放大器，具有對圖11與圖12的結構進行交替切換控制的電路(開關121～124、開關151～158)。以下，按照幾個實施例進行說明。
實施例圖1為表示本發明的第1實施例的差動放大器的圖。參照圖1，本實施例的差動放大器具有源極公共連接且構成第1差動對的n溝道電晶體101、102；源極公共連接且構成第2差動對的n溝道電晶體103、104；連接在第1差動對(101、102)的公共源極與低電位電源VSS之間的恆流源113；連接在第2差動對(103、104)的公共源極與低電位電源VSS之間的恆流源114；漏極與第1差動對(101、102)的輸出對和第2差動對(103、104)的輸出對的公共連接點相連接，源極與高電壓電源VDD相連接，且柵極彼此連接的P溝道電晶體111、112；放大段109；連接在端子T1與n溝道電晶體101的柵極之間的開關151；連接在n溝道電晶體101的柵極與輸出端子3之間的開關152；連接在端子T2與n溝道電晶體102的柵極之間的開關153；連接在n溝道電晶體102的柵極與端子T1之間的開關154；連接在端子T1與n溝道電晶體103的柵極之間的開關155；連接在n溝道電晶體103的柵極與端子T2之間的開關156；連接在端子T1與n溝道電晶體104的柵極之間的開關158；連接在n溝道電晶體104的柵極與輸出端子3之間的開關157；連接在P溝道電晶體112的柵極與漏極之間的開關121；連接在P溝道電晶體111的柵極與漏極之間的開關122；連接在n溝道電晶體101的漏極、n溝道電晶體103的漏極、及P溝道電晶體111的漏極的連接點，與放大段109的輸入端之間的開關123；以及，連接在n溝道電晶體102的漏極、n溝道電晶體104的漏極、及P溝道電晶體112的漏極的連接點，與放大段109的輸入端之間的開關124。
圖2為表示圖1的差動放大器的各個開關121～124、151～158的接通·斷開(ON·OFF)控制方法的圖。以給定的周期切換第1及第2期間。圖2的第1及第2期間中的圖1的差動放大器，分別為如圖11、圖12所示的等價電路。
也即，圖2的第1期間中，將圖1的開關121、123、151、153、155、157接通，將開關122、124、152、154、156、158斷開時，成為圖11的等價電路。此時，第1差動對的電晶體101、102的柵極，分別與輸入端子T1、T2相連接，第2差動對的電晶體103、104的柵極，分別與輸入端子T1、輸出端子3相連接，構成電流反射鏡的電晶體111、112之中，電晶體112構成輸入側，其柵極與漏極相連接，並且連接在電晶體102、104的漏極的連接點上，輸出側的電晶體111的漏極，與電晶體101、103的漏極的連接點相連接，並與放大段109的輸入端相連接。
另外，圖2的第2期間中，將圖1的開關121、123、151、153、155、157斷開，將開關122、124、152、154、156、158接通時，成為圖12的等價電路。此時，第1差動對的電晶體101、102的柵極，分別與輸出端子3、輸入端子T1相連接，第2差動對的電晶體103、104的柵極分別與T2、T1相連接。構成電流反射鏡的電晶體111、112之中，構成輸入側的電晶體111的柵極與漏極相連接，並且連接在電晶體101、103的漏極的連接點上，構成電流反射鏡的輸出側的電晶體112的漏極，與電晶體102、104的漏極的連接點相連接，並與放大段109的輸入端相連接。
圖11、圖12均為如下這種差動放大器，其具有輸入對的一方分別與端子T1相連接的2個差動對，且輸入對的另一方分別與端子T2以及輸出端子相連接，並且能夠以1比2的比率對端子T1、T2的電壓V(T1)、V(T2)進行外分(外插)，並將所得電壓放大輸出。
另外，圖11、圖12中，雖然如果第1差動對(101、102)與第2差動對(103、104)，分別為沒有偏差的相同特性的電晶體，則彼此等價，但在電晶體特性中產生偏差的情況下，其作用各不相同。
電晶體特性的偏差，因半導體製造工序等而引起，產生電晶體的閾值偏差或特性曲線的偏斜等。
以下，對由圖1的差動放大器實現的、針對因電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移(offset)的消除作用進行說明。另外，為了簡化說明，對第1差動對(101、102)與第2差動對(103、104)中、電晶體104的閾值，偏離其他電晶體的情況下的作用進行說明。另外，設電流源113、114以及電流反射鏡(111、112)沒有偏差。
以下的說明中，與圖33的說明相同，設電晶體101、102、103、104的各個電晶體大小相同，將對應於各個動作點a、b、c、d的電流(漏極·源極間電流)，分別設為Ia、Ib、Ic、Id，並對V(T1)≥V(T2)的情況下的作用進行說明。
圖15為表示圖11的電路的作用的圖。圖15在漏極·源極間電流Ids與柵極電壓V的關係圖中，示出了電晶體101、102的特性曲線1、電晶體103的特性曲線2、以及閾值電壓比其他電晶體增加了ΔVt的電晶體104的特性曲線3。各個電晶體的動作點位於各自的特性曲線上。另外，特性曲線1、特性曲線2以及3，通過分別變化兩個差動對的各個源極電位，來在橫軸方向上錯開。另外，特性曲線2與特性曲線3，在橫軸方向上錯開閾值電壓偏差ΔVt。另外，設不存在各個特性曲線的閾值電壓以外的偏差。
圖11中，對照圖33所說明的上述(1)、(2)、(3)式的關係成立，4個動作點a、b、c、d，如圖15所示確定。此時，電晶體101、103的動作點a、c，相對橫軸V均為V(T1)，電晶體102、104的動作點b、d，相對橫軸V分別為V(T2)、Vout。
另外，如果設通過動作點a、d的直線與特性曲線2的交點為e，則線段ed為ΔVt。
另外，由於連接動作點的線段ae與線段bc相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2將電壓V(T1)、V(T2)外插(外分)所得的電壓起，增加ΔVt所得到的電壓，通過下式(6)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)+ΔVt …(6)
圖16為表示圖12的電路的作用的圖。圖12中，上述(1)、(2)、(3)式的關係成立，4個動作點a、b、c、d，如圖16所示確定。此時，電晶體102、104的動作點b、d，相對橫軸V均為V(T1)，電晶體101、103的動作點a、c，相對橫軸V分別為Vout、V(T2)。
另外，與圖15相同，如果設通過動作點a、d的直線與特性曲線2的交點為e，則線段de為ΔVt。
另外，由於連接動作點的線段ae與線段bc相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2將電壓V(T1)、V(T2)外插(外分)所得的電壓起，減少ΔVt所得到的電壓，通過下式(7)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)-ΔVt …(7)如上所示，圖1的差動放大器，在電晶體104具有閾值偏差ΔVt時，在圖2的第1以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(6)、(7)所示，產生了+ΔVt以及-ΔVt的偏移。
但是，本實施例中，通過以給定的周期重複圖2的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。雖然動作點以及偏移的方向與V(T1)≥V(T2)的情況下不同，但第1以及第2期間的輸出電壓Vout分別產生彼此正負不同且大小相等的偏移，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，雖然以上的說明中，對電晶體104的閾值偏差進行了說明，但在構成兩個差動對的其他電晶體具有閾值偏差的情況下也一樣，能夠通過時間平均化來消除輸出偏移。
因此，圖1的差動放大器，即使在電晶體的閾值存在偏差的情況下，也能夠實現高電壓精度的輸出。
接下來，對本發明的另一實施例進行說明。圖3為表示本發明的第2實施例的差動放大器的圖。對照圖3，本實施例的差動放大器，與圖1中所示的上述實施例的差動放大器的不同點在於，連接在n溝道電晶體101、102、103、104的各個柵極與端子T1、T2及輸出端子3之間的開關不同。下面對照圖3，對與圖1中所示的差動放大器的不同點進行說明。本實施例，具有連接在端子T1與n溝道電晶體101的柵極之間的開關161；連接在端子T2與n溝道電晶體101的柵極之間的開關162；連接在端子T1與n溝道電晶體102的柵極之間的開關164；連接在n溝道電晶體102的柵極與輸出端子3之間的開關163；連接在端子T1與n溝道電晶體103的柵極之間的開關165；連接在n溝道電晶體103的柵極與輸出端子3之間的開關166；連接在端子T1與n溝道電晶體104的柵極之間的開關168；以及，連接在n溝道電晶體104的柵極與端子T2之間的開關167，此外的結構與圖1中所示的差動放大器相同。
圖4為表示圖3的差動放大器的各個開關121～124、161～168的接通·斷開控制方法的圖。以給定的周期切換第1及第2期間。圖4的第1及第2期間中的圖3的差動放大器，分別為如圖13、14所示的等價電路。
也即，圖4的第1期間中，將圖3的開關121、123、161、163、165、167接通，開關122、124、162、164、166、168斷開時，成為圖13的等價電路。此時，第1差動對的電晶體101、102的柵極，分別與輸入端子T1、輸出端子3相連接，第2差動對的電晶體103、104的柵極，分別與輸入端子T1、T2相連接，構成電流反射鏡的電晶體111、112之中電晶體112，構成輸入側，其柵極與漏極相連接，並連接在電晶體102、104的漏極的連接點上，電流反射鏡的輸出側的電晶體111的漏極，與電晶體101、103的漏極的連接點相連接，並與放大段109的輸入端相連接。
另外，圖4的第2期間中，將圖3的開關121、123、161、163、165、167斷開，開關122、124、162、164、166、168接通時成為圖14的等價電路。此時，第1差動對的電晶體101、102的柵極，分別與輸入端子T2、T1相連接，第2差動對的電晶體103、104的柵極，分別與輸出端子3、輸入端子T1相連接，構成電流反射鏡的電晶體111、112之中，構成輸入側的電晶體111的柵極與漏極相連接，並連接在電晶體101、103的漏極的連接點上，構成輸出側的電晶體112的漏極與電晶體102、104的漏極的連接點相連接，並與放大段109的輸入端相連接。
圖13、圖14均為如下差動放大器，其具有輸入對的一方分別與端子T1相連接的2個差動對，且輸入對的另一方分別與端子T2以及輸出端子相連接，且能夠以1比2的比率將端子T1、T2的電壓V(T1)、V(T2)外分(外插)，並將所得電壓放大輸出。另外，圖13、圖14中，雖然如果第1差動對(101、102)與第2差動對(103、104)，分別為沒有偏差的相同特性的電晶體，則分別與圖11等價，但在電晶體特性中產生了偏差的情況下，其作用各不相同。
以下，對由圖3的差動放大器實現的、針對電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。另外，與圖1的作用說明一樣，對只有電晶體104的閾值偏離其他電晶體的情況下的作用進行說明，4個動作點a、b、c、d以及交點e的定義也相同，另外，設V(T1)≥V(T2)。
圖17為表示圖13的電路的作用的圖。圖13中，(1)、(2)、(3)式的關係成立，4個動作點a、b、c、d以及交點e如圖17所示確定。此時，電晶體101、103的動作點a、c，相對橫軸V均為V(T1)，電晶體102、104的動作點b、d，相對橫軸V分別為Vout、V(T2)。另外，線段de的長度為ΔVt。另外，由於線段ae與線段bc的長度相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2將電壓V(T1)、V(T2)外插(外分)所得的電壓起，增加ΔVt所得到的電壓，並通過式(6)來表示。
圖18為表示圖14的電路的作用的圖。圖14中，與(1)、(2)、(3)式相同的關係成立，4個動作點a、b、c、d以及交點e如圖18所示確定。此時，電晶體102、104的動作點b、d，相對橫軸V均為V(T1)，電晶體101、103的動作點a、c，相對橫軸V分別為V(T2)、Vout。另外，線段de的長度為ΔVt。另外，由於線段ae與線段bc的長度相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2將電壓V(T1)、V(T2)外插(外分)所得的電壓起，減少ΔVt所得到的電壓，並通過式(7)來表示。
如上所示，圖3的差動放大器，在電晶體104具有閾值偏差ΔVt時，在圖4的第1以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(6)、(7)所示，產生了+ΔVt或-ΔVt的偏移。
本實施例中，通過以給定的周期，重複交替切換圖4的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。第1以及第2期間的輸出電壓Vout，分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，雖然以上的說明中，對電晶體104的閾值偏差進行了說明，但在構成兩個差動對的其他電晶體具有閾值偏差的情況下也一樣，能夠通過時間平均化來消除輸出偏移。
因此，圖3的差動放大器，即使在電晶體的閾值存在偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度下的輸出。
圖5為表示本發明的第3實施例的差動放大器的圖。對照圖5，本實施例的差動放大器，與圖1中所示的差動放大器的不同在於，連接在n溝道電晶體101、102、103、104的各個柵極、端子T1、T2、及輸出端子3之間的開關不同。下面對照圖5，對與圖1中所示的差動放大器的不同點進行說明。本實施例，具有連接在端子T1與n溝道電晶體101的柵極之間的開關131；連接在n溝道電晶體101的柵極與端子T2之間的開關132；連接在端子T1與n溝道電晶體102的柵極之間的開關134；連接在n溝道電晶體102的柵極與端子T2之間的開關133；連接在端子T1與n溝道電晶體103的柵極之間的開關135；連接在n溝道電晶體103的柵極與輸出端子3之間的開關136；連接在端子T1與n溝道電晶體104的柵極之間的開關138；以及，連接在n溝道電晶體104的柵極與輸出端子3之間的開關137，此外的結構，與圖1中所示的差動放大器相同。
圖6為表示圖5的差動放大器的各個開關121～124、131～138的接通·斷開控制方法的圖。以給定的周期切換第1及第2期間。圖6的第1及第2期間中的圖5的差動放大器，分別為如圖11、圖14所示的等價電路。
也即，圖6的第1期間中，將圖5的開關121、123、131、133、135、137接通，開關122、124、132、134、136、138斷開時，成為圖11所示的等價電路(此時的連接狀態與說明書第20頁第9～16行相同)。
另外，圖6的第2期間中，圖5的開關121、123、131、133、135、137斷開(OFF)，開關122、124、132、134、136、138接通(ON)時成為圖14的等價電路(此時的連接狀態與說明書第23頁第20～27行相同)。
由圖5的差動放大器實現的、針對因電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移的消除作用，與圖11、圖14的電路所涉及的、圖15、圖18的作用相同，如上所述，圖11、圖14的電路中，各個輸出電壓Vout，產生了彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。也即，圖5的差動放大器，即使在電晶體的閾值有偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
圖7為表示本發明的第4實施例的差動放大器的圖。對照圖7，本實施例的差動放大器，與圖1中所示的差動放大器的不同在於，連接在n溝道電晶體101、102、103、104的各個柵極、端子T1、T2、及輸出端子3之間的開關不同。下面對照圖7，對與圖1中所示的差動放大器的不同點進行說明。本實施例，具有連接在端子T1與n溝道電晶體101的柵極之間的開關141；連接在n溝道電晶體101的柵極與輸出端子3之間的開關142；連接在端子T1與n溝道電晶體102的柵極之間的開關144；連接在n溝道電晶體102的柵極與輸出端子3之間的開關143；連接在端子T1與n溝道電晶體103的柵極之間的開關145；連接在n溝道電晶體103的柵極與端子T2之間的開關146；連接在端子T1與n溝道電晶體104的柵極之間的開關148；以及，連接在n溝道電晶體104的柵極與端子T2之間的開關147，此外的結構，與圖1中所示的差動放大器相同。
圖8為表示圖7所示的差動放大器的各個開關121～124、141～148的接通·斷開控制方法的圖。以給定的周期切換第1及第2期間。圖8的第1及第2期間中的圖7的差動放大器，分別為如圖13、圖12所示的等價電路。
也即，圖8的第1期間中，將圖7的開關121、123、141、143、145、147接通，開關122、124、142、144、146、148斷開時，成為圖13所示的等價電路(此時的連接狀態與說明書第23頁第12～19行相同)。
另外，圖8的第2期間中，將圖7的開關121、123、141、143、145、147斷開，開關122、124、142、144、146、148接通時，成為圖12所示的等價電路(此時的連接狀態與說明書第20頁第17～24行相同)。
圖7所示的差動放大器中，針對因電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移的消除作用，與圖13、圖12的電路所涉及的圖17、圖16的作用相同，如上所述，各個輸出電壓Vout，產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。也即，圖7的差動放大器，即使在電晶體的閾值有偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
如上所述，圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器，能夠以1比2的比率對兩個輸入電壓V(T1)、V(T2)進行了外分(外插)，並將所得電壓放大輸出，並且能夠消除電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移，從而能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器中，針對電晶體的特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。另外，為了簡化說明，對以相同電晶體尺寸設計的第1差動對(101、102)與第2差動對(103、104)中，電晶體104的特性曲線的斜率偏離其他電晶體的情況下的作用進行說明，並設V(T1)≥V(T2)。
首先，對由圖1的差動放大器實現的、針對電晶體的特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。圖1的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖2中所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖1的差動放大器的等價電路，也如圖11、圖12所示。
圖19為表示圖11的電路的作用的圖。圖19至圖22中，設特性曲線3，表現出的斜率比特性曲線2低，且沒有閾值偏差。特性曲線1、2以及各個動作點及交點等的定義，與圖15至圖18相同。
因此，4個動作點a、b、c、d以及交點e，如圖19所示確定。此時，如果設線段de為Vf1，則輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)的電壓起，增加Vf1所得到的電壓，通過下式(8)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)+Vf1 …(8)圖20為表示圖12的電路的作用的圖。圖20中，4個動作點a、b、c、d以及交點e，如圖20所示確定。此時，如果設線段de的長度為近似Vf1，則輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)的電壓起，減少Vf1所得到的電壓，通過下式(9)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)-Vf1…(9)另外，式(8)與式(9)的輸出偏移Vf1，嚴格來說不是同一個值。這是由於圖19與圖20中，雖然分別都確保式(3)的關係，但各個動作點的Ids的值稍有偏差。但是，圖19與圖20的作用中的各個動作點的Ids值的偏差非常小，可以將各個輸出偏移看作是幾乎相同的值Vf1。
如上所示，圖1的差動放大器，在電晶體104具有特性偏差(特性曲線的斜率偏差)時，在圖2的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(8)、(9)所示，產生+Vf1或-Vf1的偏移。但是，通過以給定的周期重複圖2的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。雖然動作點以及偏移的正負、偏移的大小，與V(T1)≥V(T2)的情況下不同，但第1及第2期間的輸出電壓Vout，還是分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，以上的說明中，對電晶體104的特性曲線的斜率偏差進行了說明，但對於構成兩個差動對的其他電晶體具有特性偏差的情況而言也是一樣，能夠通過時間平均化來消除輸出偏移。
因此，圖1的差動放大器，即使在電晶體的特性曲線的斜率具有偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對由圖3的差動放大器實現的、針對電晶體的特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。圖3的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖4相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖3的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖14所示。
圖21為表示圖13的電路的作用的圖。4個動作點a、b、c、d以及交點e，如圖21所示確定。此時，如果設線段de為Vf2，則輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，增加Vf2所得到的電壓，通過下式來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)+Vf2…(10)圖22為表示圖14的電路的作用的圖。4個動作點a、b、c、d以及交點e，如圖22所示確定。
此時，線段de近似為Vf2，輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，減少Vf2所得到的電壓，通過下式(11)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)-Vf2 …(11)另外，式(10)與式(11)的輸出偏移Vf2，嚴格來說不是同一個值。這是由於，雖然圖21與圖22中，分別都確保式(3)的關係，但各個動作點的Ids的值稍有偏差。但是，圖21與圖22的作用中的各個動作點的Ids值的偏差非常小，可以將各個輸出偏移看作是近似相同的值Vf2。
如上所示，圖3的差動放大器，在電晶體104具有特性曲線的斜率偏差時，在圖4的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(10)、(11)所示，產生+Vf2或-Vf2的偏移。
但是，通過以給定的周期重複圖4的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。第1及第2期間的輸出電壓Vout，分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。另外，對於構成兩個差動對的其他電晶體具有特性曲線的斜率偏差的情況而言也是一樣，能夠通過時間平均化來消除輸出偏移。
因此，圖3的差動放大器，即使在存在電晶體的特性曲線的斜率偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對圖5的差動放大器中，針對電晶體的特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖5的差動放大器中，各個開關121～124、131～138的接通·斷開控制，與圖6相同，以給定的周期切換第1及第2期間。
另外，第1及第2期間中的圖5的差動放大器的等價電路，分別如圖11、圖14所示。
圖5的差動放大器的第1期間的作用，與圖11的電路所涉及的圖19的作用相同，第2期間的作用，與圖14電路所涉及的圖22的作用相同。
如上所述，第1以及第2期間中，各個輸出電壓Vout如式(8)及(11)所示，產生+Vf1及-Vf2的偏移。
但是，從圖19及圖22可以得知，各個偏移的絕對值Vf1、Vf2有很大的不同。下面對其理由進行說明。
在電晶體存在閾值偏差的情況下，其特性曲線由於只在橫軸方向上錯開，因此即使該電晶體的動作點的漏極·源極間電流Ids發生變化，偏移的大小也不變。
另外，在特性曲線存在斜率偏差的情況下，偏移的大小依存於該電晶體的動作點的漏極·源極間電流。
圖19與圖21中，電晶體104的動作點d的漏極·源極間電流在各個期間有很大的不同，因此偏移的絕對值Vf1、Vf2也大不相同。
另外，漏極·源極間電流還與電壓V(T1)、V(T2)的電壓差有關，偏移絕對值Vf1、Vf2的大小之差，隨電壓V(T1)、V(T2)的差電壓的增大而增大。
因此，圖5的差動放大器，即使以給定周期切換圖6的第1及第2期間，也無法將輸出偏移充分消除。
接下來，對由圖7的差動放大器實現的、針對電晶體的特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖7的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖8中所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖7的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖12所示。
圖7的差動放大器的第1期間的作用，與圖13電路所涉及的圖21的作用相同，第2期間的作用，與圖12的電路所涉及的圖20的作用相同。
如上所述，第1以及第2期間中，各個輸出電壓Vout，如式(10)、(9)所示，產生+Vf2及-Vf1的偏移。
但是，從圖20及圖21可以得知，電晶體104的動作點d的漏極·源極間電流分別很大不同，各個偏移的絕對值Vf1、Vf2也有很大不同。
與圖5的差動放大器一樣，圖7的差動放大器即使以給定周期切換第1及第2期間，也無法將輸出偏移充分消除。
如上所述，圖1、圖3的差動放大器，不但能夠消除電晶體的閾值偏差所引起的偏移，還能夠消除特性曲線的斜率偏差所引起的偏移，能夠以高電壓精度進行輸出。
另一方面，圖5、圖7的差動放大器，雖然能夠消除電晶體的閾值偏差所引起的輸出偏移，但無法充分消除特性曲線的斜率偏差所引起的輸出偏移。
通過根據電晶體偏差的特性，相應使用圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器，能夠進行高電壓精度的輸出。
另外，以上對圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器中，構成差動對的電晶體101、102、103、104中產生閾值偏差或特性曲線的斜率偏差的情況下的作用進行了說明。接下來，對電晶體所構成的電流源113、114以及電流反射鏡(111、112)產生特性偏差的情況下的作用進行說明。
此時的電晶體的特性偏差，導致產生電流源113、114間的電流偏差或電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位。因此，下面對圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器中，針對電流源113、114間的電流偏差或電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
首先，對電流源113、114間產生電流偏差的情況下的作用進行說明。為簡化說明，設電流源113、114以外的電晶體沒有偏差，並將電晶體101、102、103、104各自的動作點a、b、c、d以及電流(漏極·源極間電流)Ia、Ib、Ic、Id的定義，設為與圖33相同，各個作用圖表示兩個電壓V(T1)、V(T2)為V(T1)≥V(T2)的情況。
若設電流源114的電流值比電流源113的電流值大ΔI，則由此決定的電流的關係式為下式(12)。
Ia+Ib＝Ic+Id-ΔI …(12)另外，由於電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流的關係，與式(2)相同，因此根據式(2)、(12)導出下式(13)Ia＝Id-ΔI/2
Ib＝Ic-ΔI/2…(13)也即，式(13)的關係，在圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器中成立。
首先，對由圖1的差動放大器實現的、針對因電流源113、114間的電流偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖1的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖2所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖1的差動放大器的等價電路，分別如圖11、圖12所示。
圖23為表示圖11的電路的作用的圖。圖23中，4個動作點a、b、c、d，保持式(13)的關係，如圖23所示確定。
另外，設通過動作點a且平行於橫軸V的直線(Ids＝Ia)與特性曲線2的交點為f，通過動作點c且平行於橫軸V的直線(Ids＝Ic)與特性曲線1的交點為h，動作點b與交點h的電位差為Vi1，動作點d與交點f的電位差為Vi2。由於線段af與線段ch相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，減少(Vi1-Vi2)所得到的電壓，通過下式來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)-(Vi1-Vi2)…(14)圖24為表示圖12的電路的作用的圖。圖24中，對於4個動作點a、b、c、d而言，各個電流保持式(13)的關係，如圖24所示確定。另外，設通過動作點b且平行於橫軸V的直線(Ids＝Ib)與特性曲線2的交點為g，通過動作點d且平行於橫軸V的直線(Ids＝Id)與特性曲線1的交點為j。
此時，動作點c與交點g的電位差約為Vi1，動作點a與交點j的電位差約為Vi2。由於線段bg與線段dj相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，增加(Vi1-Vi2)所得到的電壓，通過下式來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)+(Vi1-Vi2) …(15)另外，式(12)與式(13)的輸出偏移的大小(Vi1-Vi2)，嚴格來說不是同一個值。這是由於圖23與圖24中，雖然分別都確保式(13)的關係，但各個動作點的Ids的值稍有偏差。
但是，圖23與圖24的作用中的各個動作點的Ids值的錯位非常小，可以將各個輸出偏移看作是幾乎相同的大小(Vi1-Vi2)。
如上所示，圖1的差動放大器，在電流源113、114間具有電流偏差時，在圖2的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(14)、(15)所示，產生了-(Vi1-Vi2)，以及，+(Vi1-Vi2)的偏移。
但是，通過以給定的周期重複圖2的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。雖然動作點以及偏移的正負、偏移的大小與V(T1)≥V(T2)的情況下不同，但第1及第2期間的輸出電壓Vout，還是分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。所以，圖1的差動放大器，即使在電流源113、114間存在電流偏差的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對由圖3的差動放大器實現的、針對因電流源113、114間的電流偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖3的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖4所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖3的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖14所示。
圖25為表示圖13的電路的作用的圖。對於4個動作點a、b、c、d而言，各自的電流保持式(13)的關係，若設交點f、h的定義與圖23相同，則各個動作點及交點如圖25所示確定。此時，動作點及交點a、b、c、d、f、h，分別為與圖24的動作點及交點b、a、d、c、g、j相同的位置關係，圖25的動作點d與交點f的電位差約為Vi1，動作點b與交點h的電位差約為Vi2。
因此，輸出電壓Vout與圖24一樣，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，增加(Vi1-Vi2)所得到的電壓，通過式(15)來表示。
圖26為表示圖14的電路的作用的圖。對於4個動作點a、b、c、d而言，各自的電流保持式(13)的關係，若設交點g、j的定義與圖24相同，則各個動作點及交點如圖26所示確定。
此時，動作點及交點a、b、c、d、g、j，分別為與圖23的動作點及交點b、a、d、c、f、h相同的位置關係，圖26的動作點a與交點j的電位差為Vi1，動作點c與交點g的電位差為Vi2。因此，輸出電壓Vout與圖23一樣，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，減少(Vi1-Vi2)所得到的電壓，通過式(14)來表示。
如上所示，圖3的差動放大器，在電流源113、114間具有電流偏差時，在圖4的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(15)、(14)所示，產生了+(Vi1-Vi2)，或，-(Vi1-Vi2)的偏移。
因此，通過以給定的周期重複圖4的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。第1及第2期間的輸出電壓Vout，分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同，從而能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對由圖5的差動放大器實現的、針對因電流源113、114間的電流偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖5的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖6所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖5的差動放大器的等價電路，分別如圖11、圖14所示。
圖5的差動放大器的第1期間的作用，與圖11的電路所涉及的圖23的作用相同，第2期間的作用，與圖14的電路所涉及的圖26的作用相同。
如上所述，第1及第2期間中，各個輸出電壓Vout通過式(14)來表示，產生-(Vi1-Vi2)的偏移。
因此，圖5的差動放大器，由於第1與第2期間中，偏移的方向與大小均相同，因此即使以給定的周期切換第1及第2期間，也無法消除輸出偏移。
接下來，對由圖7的差動放大器實現的、針對因電流源113、114間的電流偏差所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。圖7的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖8所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖7的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖12所示。
圖7的差動放大器的第1期間的作用，與圖13的電路所涉及的圖25的作用相同，第2期間的作用，與圖12的電路所涉及的圖24的作用相同。
如上所述，第1及第2期間中，各個輸出電壓Vout通過式(15)來表示，產生+(Vi1-Vi2)的偏移。
因此，圖7的差動放大器，由於第1與第2期間中，偏移的方向與大小均相同，因此即使以給定的周期切換第1及第2期間，也無法消除輸出偏移。
接下來，對電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間產生錯位的情況下的作用進行說明。以下為簡化說明，設電流反射鏡(111、112)以外的電晶體沒有偏差，電晶體101、102、103、104各自的動作點a、b、c、d、交點f、g、h、j以及電流(漏極·源極間電流)Ia、Ib、Ic、Id的定義，與圖23至圖26相同，各個作用圖表示兩個電壓V(T1)、V(T2)為V(T1)≥V(T2)的情況。
如果設因為電晶體111、112的至少一方的特性偏差，導致電晶體112的漏極·源極電流比電晶體111的漏極·源極電流大ΔI，則由此決定的電流的關係式變為下式(16)。
Ia+Ic＝Ib+Id-ΔI …(16)
另外，由於電流源113、114的電流的關係，與式(1)相同，因此根據式(1)、(16)導出下式(17)。
Ia＝Id-ΔI/2Ib＝Ic+ΔI/2…(17)也即，式(17)的關係，在圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器中成立。
首先，對由圖1的差動放大器實現的、針對電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。圖1的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖2所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。
另外，第1及第2期間中的圖1的差動放大器的等價電路，分別如圖11、圖12所示。
圖27為表示圖11的電路的作用的圖。如果設對於4個動作點a、b、c、d而言，各自的電流保持式(17)的關係，交點f、h與圖23相同，則各個動作點及交點如圖27所示確定。
這裡，設動作點b與交點h的電位差為Vi3，設動作點d與交點f的電位差為Vi4。
由於線段af與線段ch的長度相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，增加(Vi3+Vi4)所得到的電壓，通過下式(18)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)+(Vi3+Vi4) …(18)圖28為表示圖12的電路的作用的圖。如果設對於4個動作點a、b、c、d而言，各個電流保持式(17)的關係，交點g、j的定義與圖24相同，則如圖28所示確定。此時，動作點c與交點g的電位差約為Vi3，動作點a與交點j的電位差約為Vi4。由於線段bg與線段dj相等，因此輸出電壓Vout，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，減少(Vi3+Vi4)所得到的電壓，通過下式(19)來表示。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)-(Vi3+Vi4) …(19)另外，式(18)與式(19)的輸出偏移的大小(Vi3+Vi4)，嚴格來說不是同一個值。這是由於圖27與圖28中，雖然分別都確保式(17)的關係，但各個動作點的Ids的值稍有錯位。
但是，圖27與圖28的作用中的各個動作點的Ids值的錯位非常小，可以將各個輸出偏移看作是幾乎相同的大小(Vi3+Vi4)。
如上所示，圖1的差動放大器，在電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間具有錯位時，在圖2的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(18)、(19)所示，產生了+(Vi3+Vi4)，以及，-(Vi3+Vi4)的偏移。
但是，通過以給定的周期重複圖2的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。雖然動作點以及偏移的正負、偏移的大小，與V(T1)≥V(T2)的情況下不同，但第1及第2期間的輸出電壓Vout，還是分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
所以，圖1的差動放大器，即使在電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間存在錯位的情況下，也能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對由圖3的差動放大器實現的、針對因電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖3的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制，與圖4所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖3的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖14所示。
圖29為表示圖13的電路的作用的圖。如果設對於4個動作點a、b、c、d而言，各個電流保持式(17)的關係，交點f、h的定義與圖23相同，則各個動作點及交點如圖29所示確定。此時，動作點及交點a、b、c、d、f、h，分別為與圖27的動作點及交點c、d、a、b、h、f相同的位置關係，圖29的動作點d與交點f的電位差為Vi3，動作點b與交點h的電位差為Vi4。
因此，輸出電壓Vout與圖27一樣，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，增加(Vi3+Vi4)所得到的電壓，通過式(18)來表示。
圖30為表示圖14的電路的作用的圖。如果設對於4個動作點a、b、c、d而言，各個電流保持式(17)的關係，交點g、j的定義與圖24相同，則各個動作點及交點如圖30所示確定。此時，動作點及交點a、b、c、d、g、j，分別與圖28的動作點及交點c、d、a、b、j、g為相同的位置關係，圖30的動作點a與交點j的電位差約為Vi3，動作點c與交點g的電位差約為Vi4。
因此，輸出電壓Vout與圖28一樣，為從以1比2對電壓V(T1)、V(T2)進行外插(外分)所得的電壓起，減少(Vi3+Vi4)所得到的電壓，通過式(19)來表示。
如上所示，圖3的差動放大器，在電流反射鏡(111，112)的輸入輸出電流間具有錯位時，在圖4的第1期間以及第2期間中，輸出電壓Vout分別如式(18)、(19)所示，產生了+(Vi3+Vi4)，或，-(Vi3+Vi4)的偏移。
但是，通過以給定的周期重複圖4的第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同。
另外，V(T1)≤V(T2)的情況下的作用，也能夠容易地通過作用圖來導出。第1及第2期間的輸出電壓Vout，還是分別產生彼此正負不同且大小相同的偏移。
因此，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同，從而能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對由圖5的差動放大器實現的、針對因電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。
圖5的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法，與圖6所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖5的差動放大器的等價電路，分別如圖11、圖14所示。
圖5的差動放大器的第1期間的作用，與圖11的電路所涉及的圖27的作用相同，第2期間的作用，與圖14的電路所涉及的圖30的作用相同。
如上所述，第1及第2期間中，各個輸出電壓Vout通過式(18)、(19)來表示。
因此，圖5的差動放大器，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同，從而能夠進行高電壓精度的輸出。
接下來，對圖7的差動放大器中的、針對電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移的消除作用進行說明。圖7的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制方法，與圖8所示的相同，以給定周期切換第1及第2期間。另外，第1及第2期間中的圖7的差動放大器的等價電路，分別如圖13、圖12所示。
圖7的差動放大器的第1期間的作用，與圖13的電路所涉及的圖29的作用相同，第2期間的作用，與圖12的電路所涉及的圖28的作用相同。
如上所述，第1及第2期間中，各個輸出電壓Vout通過式(18)、(19)來表示。因此，圖7的差動放大器中，通過以給定的周期重複第1及第2期間，使得上述輸出偏移被時間平均化，變得與式(4)等同，從而能夠進行高電壓精度的輸出。
如上所述，圖1、圖3的差動放大器，還能夠將電流源113、114間的電流偏差以及電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移消除，從而能夠進行高電壓精度輸出。
另外，圖5、圖7的差動放大器，雖然能夠將因電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位所引起的輸出偏移消除，但無法將電流源113、114間的電流偏差所引起的輸出偏移消除。
通過根據依存於電晶體偏差的電流源113、114間的電流偏差、或電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位程度，來相應使用圖1、圖3、圖5、圖7的各個差動放大器，能夠得到高電壓精度的輸出。
圖9為表示本發明的第5實施例的差動放大器的圖。參照圖9，本實施例的差動放大器，是在圖1的差動放大器中，添加開關172、173、176、177的結構。也即，具有連接在n溝道電晶體101的柵極與端子T2之間的開關172；連接在n溝道電晶體102的柵極與輸出端子3之間的開關173；連接在n溝道電晶體103的柵極與輸出端子3之間的開關173；以及，連接在n溝道電晶體104的柵極與端子T2之間的開關177。
圖10為表示圖9的差動放大器的各個開關的接通·斷開控制的圖。如圖10所示，第1期間中，開關121、123、151、155接通，開關122、124、154、158斷開，開關153、157接通，開關152、156斷開，開關173、177斷開，開關172、176斷開，成為圖11的構成。
另外，第2期間中，開關121、123、151、155斷開，開關122、124、154、158接通，開關153、157斷開，開關152、156接通，開關173、177斷開，開關172、176斷開，成為圖12的構成。
第3期間中，開關121、123、151、155接通，開關122、124、154、158斷開，開關153、157斷開，開關152、156斷開，開關173、177接通，開關172、176斷開，成為圖13的構成。
第4期間中，開關121、123、151、155斷開，開關122、124、154、158接通，開關153、157斷開，開關152、156斷開，開關173、177斷開，開關172、176接通，成為圖14的構成。以給定周期切換第1至第4期間。圖9的差動放大器，由於周期性切換4個等價電路，因此通過圖15至圖30所說明的作用，能夠消除電晶體的特性偏差所引起的輸出偏移，從而能夠以高電壓精度輸出。另外，第1至第4期間的順序可以是任意的。
圖9的差動放大器，在上述實施例中，能夠得到最高精度的輸出，但與圖1、圖3、圖5、圖7的差動放大器相比，開關數較多，控制信號也較多，電路面積增大。因此，可以根據必要的電壓精度與面積，靈活使用各個差動放大器。
上述圖1、圖3、圖5、圖7、圖9的各個差動放大器，雖然以使用具有兩個差動對的n溝道型電晶體的結構為例進行了說明，但對於具有兩個差動對的p溝道型電晶體的差動放大器、以及n溝道型與p溝道型分別具有兩個差動對的Rail-to-Rail型差動放大器而言，當然也能夠得到同樣的效果。
另外，對不優選的連接切換進行說明，作為本發明的比較例。在將兩個連接狀態以第1期間與第2期間周期切換的情況下，例如圖11與圖13的等價電路間的切換，即分別在產生·差動對電晶體的閾值偏差；·特性曲線的斜率偏差；以及·電流反射鏡(111、112)的輸入輸出電流間的錯位的情況下，由於偏移的方向相同，因此偏移幾乎無法消除。
另外，圖12與圖14的等價電路間的切換也一樣。即，在周期切換兩個連接狀態的情況下，為了有效地消除偏移，必須採用本發明所提出的切換方法。
圖31為表示使用本發明的差動放大器的數字·模擬變換器的實施例，是表示主要的功能塊的構成的圖。參照圖31，本實施例的數字·模擬變換器，具有參考電壓發生電路30、解碼器20、以及放大電路10。
放大電路10，使用圖1、圖3、圖5、圖7、圖9等的任意一個差動放大器。給放大電路10輸入連接切換信號，控制上述各個差動放大器的開關，以給定的周期切換對應於各個差動放大器的圖2、圖4、圖6、圖8、圖10的各個期間。
通過這樣，放大電路10能夠將對兩個輸入電壓V(T1)、V(T2)以1對2的比率進行外插(外分)的電壓放大輸出，並且能夠消除電晶體的特性偏差所引起的輸出偏移，即使在電壓V(T1)、V(T2)的電壓差較大時，也能夠實現高電壓精度下的輸出。
參考電壓發生電路30，生成2K個參考電壓V(1)、V(2)、…、V(2K)，並輸出給解碼器20。解碼器20，被輸入2K位的數字數據，對應於該數據，包括重複從2K個參考電壓中選擇兩個電壓，作為電壓V(T1)、V(T2)輸出給放大電路10。
另外，解碼器20中的兩個電壓V(T1)、V(T2)的選擇，構成為可同時(並行)選擇兩個電壓，也可以順次(串行)選擇兩個電壓。但是，在放大電路10輸出對應於數字數據的電壓的期間，兩個電壓V(T1)、V(T2)需要分別提供給放大電路10的2個差動對(101、102)、(103、104)的4個輸入端子中、與輸出端子反饋連接的端子之外的其他3個輸入端中。
圖31中所示的數字·模擬變換器，能夠對2K個參考電壓，根據數字數據最多輸出4K個電壓電平。
如對照圖34所述的那樣，在2K個參考電壓通過式(5)進行設定時，能夠線性輸出4K個電壓電平。
另外，由於相對輸出電壓數而言，參考電壓發生電路30所生成的參考電壓的數目較少，因此解碼器20的電晶體數較少，從而能夠實現省面積的數字·模擬變換器。
圖32為表示使用本發明的差動放大器的顯示裝置的數據驅動器的實施例的圖，是表示主要部分的功能塊的圖。參照圖32，該數據驅動器包括鎖存器地址選擇器40、鎖存器50、參考電壓發生電路30、解碼器20、以及放大電路10。
鎖存器地址選擇器40以及鎖存器50，能夠使用與圖36的鎖存器地址選擇器981以及鎖存器982相同的電路。
參考電壓發生電路30、解碼器20、以及放大電路10，能夠使用圖31的數字·模擬變換器。此時，解碼器20、放大電路10，對數據驅動器的每一個輸出設置，參考電壓發生電路30，能夠對多個解碼器20共用。另外，連接切換控制信號，被對多個放大電路10公共輸入。
另外，對於參考電壓發生電路30、解碼器20、以及放大電路10而言，在數據驅動器的輸出特性為線性(linear)輸出的情況下，能夠直接應用圖31的結構。
另外，在數據驅動器的輸出特性為非線性輸出的情況下，參考電壓發生電路30以及解碼器20，將對2K個參考電壓線性輸出4K個電壓電平的電路作為1個塊，並將任意正數K的多個塊組合來構成，通過這樣，也能夠使其適用於非線性的輸出特性。
圖32中所示的數據驅動器，由於包含有圖31的數字·模擬變換器，因此與由圖36的電路構成的情況相比，參考(灰度)電壓數較少，解碼器的元件數也能夠大幅削減，從而能夠省面積且實現高電壓輸出精度。因此，降低了晶片尺寸，能夠實現低成本的數據驅動器LSI。另外，如果取代影像數據，輸入與用途相應的數字數據，則還能夠用作顯示裝置以外的裝置的數據驅動器。
另外，圖32中所示的數據驅動器，適於圖35(A)的顯示裝置的數據驅動器980。通過將圖32的數據驅動器應用於數據驅動器980，非常有助於顯示裝置的低成本化。另外，在使用多晶矽(非結晶矽)等薄膜半導體，來一體化形成顯示部、門驅動器、數據驅動器等的顯示裝置中，通過數據驅動器的省面積化，能夠實現窄邊化。
另外，輸入給圖32的數據驅動器的各個放大電路10的連接切換信號的切換周期，能夠以顯示裝置的1畫面的重寫周期(幀周期)的整數倍或數據線的重寫周期(線周期)的整數倍進行切換。這種情況下，相同的影像數據所對應的顯示裝置的亮度，通過被以1畫面的重寫周期的整數倍平均化，能夠提高顯示品質。液晶顯示裝置中，當然也能夠與上述專利文獻2同樣地進行切換。
另外，可將連接切換信號的切換周期，在將灰度電壓信號驅動至數據線的1數據期間內切換多次。這種情況下，由於數據線為大的電容性負載，因此如果交替供給較小的正以及負的偏移，則能夠在數據線內緩和並平均化。通過這樣，也能夠提高顯示品質。
本發明當然並不僅限於液晶顯示裝置，還能夠適用於對數據線驅動電壓電平，來控制各個像素的亮度的有源矩陣式顯示裝置。例如，近年來實用化不斷發展的有機EL(Electroluminescence)顯示裝置也是其中之一。
圖39中，用等價電路示意表示EL顯示裝置中的像素部950(1像素)的主要構成。若將圖39的像素部950應用於圖35(A)的像素部950，則圖35(A)就成為有源矩陣式EL顯示裝置的結構。
參照圖39，像素部950由TFT(薄膜電晶體)951、955、電極端子952、EL元件(發光二極體)956、電容器957、電源端子958、969構成。
有機EL顯示裝置的顯示部，採用在基板上疊層電極或TFT(薄膜電晶體)、由有機材料薄膜形成的EL元件等的構造。TFT951作為開關元件連接數據線962與電極端子952，其控制端與門線961相連接。另外，圖39中，TFT951以及電極端子952，與圖35(B)的液晶顯示裝置的像素部功能相同，因此使用相同的元件編號。TFT955以及EL元件956，串聯連接在兩個電源端子958、959之間，TFT955的控制端與電極端子952相連接。另外，電極端子952與電壓保持電容器957的一端相連接，另一端與能夠確保TFT955中所流通的電流為一定的端子相連接，並與電源端子或TFT955的源極端子相連接。
顯示的機構如下具有開關功能的TFT951的導通·截止(ON·OFF)由掃描信號控制，在TFT951導通時，對應於影像數據信號的灰度電壓信號被提供給電極端子952，並加載給TFT955的控制端。TFT955，變換成對應於灰度電壓信號的電流，對具有與所流通電流相對應的亮度特性的EL元件956的發光亮度進行控制。保持電容器957，在TFT951截止之後仍保持電極端子952的電位，通過將EL元件956的發光亮度保持一定期間，來顯示圖像。
另外，雖然圖39中，以令TFT951、955分別由n溝道型、p溝道型構成為例進行了說明，但也可以分別由相同極性的電晶體構成。另外，還可以對TFT951、955添加開關TFT。另外，雖然為了提高性能還提出有各種構成，但本發明中僅僅保留基本構成的說明。
如上所述，有機EL顯示裝置中，也能夠在該數據驅動器中使用本發明的差動放大器，並實現與液晶顯示裝置相同的效果。
圖40、圖41，為表示為了確認本發明的效果而進行的仿真結果的圖。圖40為在圖11～圖14的電路中，在兩個差動對的各個電晶體101、102、103、104中，只將電晶體104的溝道寬度減少2％，另外，在電流反射鏡(111、112)中，讓電晶體111的溝道寬度比電晶體112減少2％時的仿真結果。從而，由於電晶體104的特性曲線的斜率減少，電晶體112的電流比電晶體111的電流增加，因此產生了圖19至圖22以及圖27至圖30所說明的作用。
圖40中表示的是，電壓V(T1)、V(T2)的電壓差{V(T1)-V(T2))所對應的輸出偏移特性曲線(1)、(2)、(3)、(4)，分別為圖11～圖14的電路中的結果。偏移特性曲線(1)、(2)、(3)、(4)，依存於電壓差{V(T1)-V(T2))。
這是由於，圖19至圖22中，Vf1與Vf2的大小依存於電壓差{V(T1)-V(T2))，圖27至圖30中，Vi3與Vi4的大小也依存於電壓差{V(T1)-V(T2))。
特別是，Vi3對電壓差{V(T1)-V(T2))的依賴性較大。其原因是，電壓差{V(T1)-V(T2))越大，被輸入電壓V(T2)的差動電晶體的動作點的電流值就越小，其特性曲線的斜率也越小，因此Vi3的大小顯著增加。
另外，雖然圖40中，是產生了電晶體104、111的特性偏差的情況下的結果，但除此之外其他電晶體也發生偏差的情況下，偏移的大小最大會達到圖40的數倍。
圖41為在具有圖40的偏移的圖11至圖14的電路中，以給定期間的周期切換連接兩個電路來使偏移被平均化時的仿真結果。
特性曲線(5)，為圖11、圖12的電路的連接切換(特性曲線(1)、(2)的平均化)，是圖1的差動放大器的動作。特性曲線(6)，為圖11、圖14的電路的連接切換(特性曲線(1)、(4)的平均化)，是圖5的差動放大器的動作。
特性曲線(7)，為圖11、圖13的電路的連接切換(特性曲線(1)、(3)的平均化)，是不理想的切換動作。
根據圖41，特性曲線(5)中偏移被抑制得最小，特性曲線(6)中也比較小。
與此相對，特性曲線(7)中，偏移幾乎未被抑制。
以上，表示由圖1及圖5的差動放大器實現的偏移抑制效果。
另外，特性曲線(6)與特性曲線(5)相比，偏移稍大。這是由於圖19、圖22的Vf1與Vf2的差造成的。
另外，由圖3以及圖7的差動放大器的動作實現的效果，分別與圖1以及圖5的差動放大器的效果相同。
如果對本發明進一步進行補充，則圖1、圖3、圖5、圖7、圖9的放大段109，可以採用差動放大段。圖42，為令圖1的放大段109為差動放大段109的差動放大器。參照圖42，取代圖1的開關123、124，具有分別與n溝道電晶體101、103的漏極與P溝道電晶體111的漏極的連接點，及差動放大段109的反相輸入端(-)、同相輸入端(+)分別相連接的開關123A、124A；以及，分別與n溝道電晶體102、104的漏極與P溝道電晶體112的漏極的連接點，以及差動放大段109的反相輸入端(-)、同相輸入端(+)分別相連接的開關124B、123B。其他構成與圖1相同。
圖42中，開關151～158、121、122，被實施與圖2相同的接通、斷開控制，開關123A、123B進行與圖2的開關123相同的開、關控制(第1期間接通，第2期間斷開)，開關124A、124B，被實施與圖2的開關124相同的接通、斷開控制(第1期間接通，第2期間斷開)。通過這樣，與圖1的差動放大器一樣，第1期間與第2期間的輸出偏移為正負不同且大小相同的偏移，通過周期切換第1期間與第2期間，能夠消除輸出偏移。另外，即使在差動放大段109自身具有因電晶體的特性偏差引起的偏移的情況下，由於第1期間與第2期間中，反相輸入端(-)與同相輸入端(+)的各自的連接目的地彼此切換，因此圖42的差動放大器，能夠還包括差動放大段109的偏移地將輸出偏移消除。
另外，對將圖32的數據驅動器，用作圖35的顯示裝置的數據驅動器980的情況進行補充(第43頁第5～10行)。圖32的數據驅動器，具有用來驅動數據線的多個放大電路10，多個放大電路10的各個連接切換電路，由連接切換信號實施連接切換控制。此時，最簡單的是，能夠將所有的放大電路10作為1個組，周期性切換第1期間的連接狀態與第2期間的連接狀態。
另外，可以將多個放大電路10作為幾個組，例如兩個組，在組之間實施不同的控制。圖43，為表示將多個放大電路10分為組1與組2時的、各個組的差動放大器的控制的圖。圖43中，多個放大電路10，由圖1的差動放大器構成，並表示第N期間與接下來的第(N+1)期間的各個開關的接通、斷開狀態。對於組1的差動放大器，第N、第(N+1)期間的控制，分別為圖2的第1、第2期間的控制，對於組2的差動放大器，第N、第(N+1)期間的控制，分別為圖2的第2、第1期間的控制。另外，組1與組2的分法，可以是例如將驅動第奇數個數據線的差動放大器作為組1，將驅動第偶數個數據線的差動放大器作為組2。
對實施圖43中所示的控制時的效果進行說明。對於圖32中所示的數據驅動器而言，被在單晶矽基板或玻璃等絕緣性基板上疊層形成，因半導體過程會產生多個放大電路10的電晶體的特性偏差。此時，電晶體的特性偏差，存在局部分布與均勻分布。例如，在通過對基板進行離子注入等，使濃度分布在一定方向上產生些許傾斜的情況下，電晶體的特性偏差為均勻分布，還考慮到其中因特殊的作用而產生局部分布的等情況。特別是在電晶體的特性偏差為均勻分布的情況下，對於多個放大電路10而言，對每個連接狀態產生公共的作用，同一連接狀態的放大電路彼此產生正或負的同一方向的輸出偏移。
這裡，在設所有的放大電路10為1個組，以幀周期切換第1期間的連接狀態與第2期間的連接狀態的情況下，使用該數據驅動器的顯示裝置中，與同一個掃描線相連接的各個像素的亮度的偏差方向相同。
另一方面，如果將多個放大電路10分成兩個組，並在組間進行不同的控制，則使用該數據驅動器的顯示裝置，由於與同一個掃描線相連接的各個像素的亮度的偏差方向在組間不同，因此即使在同一個驅動期間的像素行內，也能夠讓亮度平均化。所以，通過進行圖43的控制，能夠提高顯示裝置的品質。另外，雖然圖43為在放大電路10中使用圖1的差動放大器的情況的例子，但對於使用圖3、圖5、圖7的差動放大器的情況而言當然也是一樣。
以上雖然按照上述實施例對本發明進行了說明，但本發明當然並不僅限於上述實施例的構成，還包括本領域技術人員在本發明的範圍內所可能進行的各種變形修正。
權利要求
1.一種差動放大器，其中，具有輸入信號的第1及第2端子；輸出信號的第3端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，且輸出與上述第3端子相連接，還具有連接切換電路，其對第1連接狀態與第2連接狀態進行切換控制，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第2端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第3端子及上述第1端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第2端子及上述第1端子相連接。
2.一種差動放大器，其中，具有輸入信號的第1及第2端子；輸出信號的第3端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，輸出與上述第3端子相連接；還具有連接切換電路，其對第1連接狀態與第2連接狀態進行切換控制，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入分刑與上述第1端子及上述第2端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第2端子及上述第1端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第3端子及上述第1端子相連接。
3.如權利要求1所述的差動放大器，其特徵在於上述連接切換電路，除了上述第1及第2連接狀態之外，還對第3連接狀態與第4連接狀態進行切換控制，上述第3連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第3端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第1端子及上述第2端子相連接，上述第4連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第2端子及上述第1端子相連接，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入分別與上述第3端子及上述第1端子相連接。
4.如權利要求1或2所述的差動放大器，其特徵在於上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態中，上述第1連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，與上述放大段的輸入端相連接；在上述第2連接狀態中，上述第2連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，與上述放大段的輸入端相連接。
5.如權利要求1或2所述的差動放大器，其特徵在於上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述放大段，由具有輸入對的差動放大段構成；上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態中，上述第1及第2連接點，被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，分別與上述差動放大段的輸入對的第1及第2輸入相連接；在上述第2連接狀態中，上述第1及上述第2連接點，被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，分別與上述差動放大段的輸入對的上述第2及上述第1輸入相連接。
6.如權利要求3所述的差動放大器，其特徵在於上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態與上述第3連接狀態中，上述第1連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出，與上述放大段的輸入端相連接；在上述第2連接狀態與上述第4連接狀態中，上述第2連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出，與上述放大段的輸入端相連接。
7.如權利要求3所述的差動放大器，其特徵在於上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述放大段，由具有輸入對的差動放大段構成，上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態與上述第3連接狀態中，上述第1及第2連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，分別與上述差動放大段的輸入對的第1及第2輸入相連接；在上述第2連接狀態與上述第4連接狀態中，上述第1及上述第2連接點被作為上述第1及第2差動對的輸出對的輸出端，分別與上述差動放大段的輸入對的上述第2及上述第1輸入相連接。
8.如權利要求1或2所述的差動放大器，其特徵在於上述負載電路由電流反射鏡構成；上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態中，上述第1連接點被與上述電流反射鏡的輸出相連接，同時被與上述放大段的輸入相連接，並且上述第2連接點被與上述電流反射鏡的輸入相連接；在上述第2連接狀態中，上述第1連接點被與上述電流反射鏡的輸入相連接，並且上述第2連接點被與上述電流反射鏡的輸出相連接，同時被與上述放大段的輸入相連接。
9.如權利要求3所述的差動放大器，其特徵在於上述負載電路由電流反射鏡構成；上述第1及第2差動對的各個輸出對的第1輸出彼此，在第1連接點相連接，上述第1及第2差動對的各個輸出對的第2輸出彼此，在第2連接點相連接，上述連接切換電路如下進行切換控制，在上述第1連接狀態與上述第3連接狀態中，上述第1連接點被與上述電流反射鏡的輸出相連接，同時被與上述放大段的輸入相連接，並且上述第2連接點被與上述電流反射鏡的輸入相連接；在上述第2連接狀態與上述第4連接狀態中，上述第1連接點被與上述電流反射鏡的輸入相連接，並且上述第2連接點被與上述電流反射鏡的輸出相連接，同時被與上述放大段的輸入端相連接。
10.一種差動放大器，其中，具有分別被輸入兩個信號電壓的第1、第2端子；將輸出信號輸出的第3端子；第1、第2差動對，其具有輸入對和輸出對，分別由一端與第1電源相連接的第1、第2電流源驅動；電流電壓變換電路，其連接在上述第1、第2差動對的輸出對與第2電源之間，合成上述第1、第2差動對的輸出電流，並輸出基於該合成電流的電壓；以及，連接在上述電流電壓變換電路的輸出端與上述第3端子之間的放大電路，並且具有連接切換電路，其對第1連接狀態和第2連接狀態進行切換，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接。
11.如權利要求1或10所述的差動放大器，其特徵在於上述連接切換電路具有分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第3端子之間的第1及第2開關；分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第2及第1端子之間的第3及第4開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第2端子之間的第5及第6開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第3及第1端子之間的第7及第8開關。
12.一種差動放大器，其中，具有分別被輸入兩個信號電壓的第1、第2端子；將輸出信號輸出的第3端子；第1、第2差動對，其具有輸入對和輸出對，分別由一端與第1電源相連接的第1、第2電流源驅動；電流電壓變換電路，其連接在上述第1、第2差動對的輸出對與第2電源之間，合成上述第1、第2差動對的輸出電流，並輸出基於該合成電流的電壓；連接在上述電流電壓變換電路的輸出端與上述第3端子之間的放大電路；以及，連接切換電路，其對第1連接狀態和第2連接狀態進行切換，上述第1連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第2端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的第1和第2輸入分別與上述第1端子和上述第3端子相連接，上述第2連接狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第2端子和上述第1端子相連接，並且，上述第2差動對的輸入對的上述第1和第2輸入分別與上述第3端子和上述第1端子相連接。
13.如權利要求2或12所述的差動放大器，其特徵在於上述連接切換電路具有分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第2端子之間的第1及第2開關；分別連接在上述第1差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第2及第1端子之間的第3及第4開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第1輸入、與上述第1及第3端子之間的第5及第6開關；分別連接在上述第2差動對的輸入對的上述第2輸入、與上述第3及第1端子之間的第7及第8開關。
14.如權利要求10～13的任一項所述的差動放大器，其特徵在於設上述兩個輸入信號，為輸入給上述第1端子的第1輸入信號、與輸入給上述第2端子的第2輸入信號，設上述輸出信號，為以給定比率對上述第1輸入信號與上述第2輸入信號進行外插(外分)所得到的電壓。
15.一種數據驅動器，根據輸入的數字數據信號對數據線進行驅動，其特徵在於具有權利要求1～14的任一項所述的差動放大器。
16.如權利要求15所述的數據驅動器，其特徵在於具有驅動上述多個數據線的多個上述差動放大器、以及對多個上述差動放大器的各個上述連接切換電路進行控制的連接切換信號，多個上述差動放大器，被分為第1及第2組；上述連接切換信號，在將上述第1組的上述差動放大器控制為上述第1連接狀態時，將上述第2組的上述差動放大器控制為上述第2連接狀態；在將上述第1組的上述差動放大器控制為上述第2連接狀態時，將上述第2組的上述差動放大器控制為上述第1連接狀態。
17.一種顯示裝置，其特徵在於，具有包含權利要求1～14的任一項所述的差動放大器的數據驅動器；以及，顯示面板；根據上述數據驅動器的輸出信號，驅動上述顯示面板的數據線。
18.一種顯示裝置，其特徵在於，具有在一個方向上互相平行延伸的多根數據線；在垂直於上述一個方向的方向上互相平行延伸的多根掃描線；以及，矩陣狀設置在上述多根數據線與上述多根掃描線的交叉部中的多個像素電極，並具有多個電晶體，其分別對應上述多個像素電極，漏極以及源極的第1輸入與對應的上述像素電極相連接，上述漏極與源極的第2輸入與對應的上述數據線相連接，柵極與對應的上述掃描線相連接，並具備將掃描信號分別提供給上述多個掃描線的門驅動器；以及，將對應於輸入數據的灰度信號分別提供給上述多個數據線的數據驅動器，上述數據驅動器，由權利要求17所述的數據驅動器構成。
19.一種差動放大器，其中，具有第1、第2信號；將輸出信號輸出的輸出端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，輸出端與上述輸出端子相連接；以及，切換電路，其對第1狀態與第2狀態進行切換控制，上述第1狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入端分別被輸入上述第1信號及上述第2信號，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入端分別被輸入上述第1信號及上述輸出信號，上述第2狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入端分別被輸入上述輸出信號及上述第1信號，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入端分別被輸入上述第2信號及上述第1信號。
20.一種差動放大器，其中，具有第1、第2信號；將輸出信號輸出的輸出端子；第1及第2差動對，各自具有輸入對及輸出對，由對應的電流源分別驅動；與所述第1及第2差動對的各個輸出對相連接的負載電路；以及，放大段，其接收上述負載電路與上述第1及第2差動對的輸出對的連接點對的至少1個連接點的信號作為輸入，輸出端與上述輸出端子相連接；以及，切換電路，其對第1狀態與第2狀態進行切換控制，上述第1狀態中，上述第1差動對的輸入對的第1及第2輸入端分別被輸入上述第1信號及上述第2信號，且上述第2差動對的輸入對的第1及第2輸入端分別被輸入上述第1信號及上述輸出信號，上述第2狀態中，上述第1差動對的輸入對的上述第1及第2輸入端分別被輸入上述第2信號及上述第1信號，且上述第2差動對的輸入對的上述第1及第2輸入端分別被輸入上述輸出信號及上述第1信號。
全文摘要
本發明涉及一種能夠對兩個不同的輸入電壓，輸出4個不同電壓，且即使兩個輸入電壓的電壓差較大，也能夠實現高精度輸出的差動放大器，其具有第1、第2差動對(101、102)(103、104)、開關(151、152)、開關(153、154)、開關(155、156)、開關(157、158)。切換控制第1差動對的第1及第2輸入與端子(T1)及端子(T2)分別相連接，且第2差動對的第1及第2輸入與端子(T1)及輸出端子(3)分別相連接的第1連接狀態，與第1差動對的第1及第2輸入與輸出端子(3)及端子(T1)分別相連接，且第2差動對的第1及第2輸入與端子(T2)及端子(T1)分別相連接的第2連接狀態。
文檔編號H03F1/34GK1855700SQ20061007515
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月25日 優先權日2005年4月26日
發明者土弘 申請人:日本電氣株式會社