CN1731675A - 差动放大器和使用其的显示装置的数据驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在供给电压的整个范围中可以高精度输出的具有多个同极性差动对的轨对轨放大器(Rail to Rail amplifier，全摆幅放大器)，其中包括：具有多个输入对的一个成为输入端的第一导电型的差动对和第二导电型的差动对，并输出对应于供给电源电压的范围的输出电压的差动放大器；通过规定的输入信号，判断第一导电型的差动对或第二导电型的差动对是否停止的判断部；和根据判断部的输出信号而使第一导电型的差动对或第二导电型的差动对的动作停止的差动对控制部。

Description

差动放大器和使用其的显示装置的数据驱动器

技术领域

本发明涉及差动放大器，尤其涉及适用于液晶显示装置的数据驱动器等的差动放大器和使用了该放大器的显示装置。

背景技术

最近，显示装置，以薄型、质轻、低耗电量为特征的液晶显示装置(LCD)大范围普及，多数用于移动电话机(移动电话、蜂窝电话)或PDA(个人数字助理)、笔记本PC等移动设备的显示部中。但是最近，液晶显示装置的大屏幕化或运动图像对应的技术也提高了，不仅可用于移动，还可实现座式大屏幕显示装置或大屏幕液晶电视。这些液晶显示装置使用的是可进行高清晰显示的有源矩阵驱动方式的液晶显示装置。首先，参照图20来说明有源矩阵驱动方式的液晶显示装置的典型结构。图20中通过等效电路来示意性表示连接到液晶显示部内的一个像素的主要结构。

一般，有源矩阵驱动方式的液晶显示装置的显示部960由：将透明像素电极964和薄膜晶体管(TFT)963配置为矩阵状的半导体基板(例如，在彩色SXGA面板的情况下，为1280×3像素列×1024像素行)；在整个面上形成了一个透明电极966的相对向基板；和使这两个基板相对而在其间封入了液晶的结构构成。

通过扫描信号来控制具有切换功能的TFT963，在TFT963接通时，向像素电极964施加对应于图像信号的灰度等级电压，并通过各像素电极964和相对向基板电极966之间的电位差来使液晶的透过率变化，由液晶电容965将该电位差保持一定期间，以显示图像。

在半导体基板上按晶格状布线发送向各像素电极964施加的多个等级电压(灰度等级电压)的数据线962和发送扫描信号的扫描线961(在上述彩色SXGA面板的情况下，数据线是1280×3条，扫描线是1024条)，扫描线961和数据线962通过在各自的交叉部上产生的电容或相对向基板电极之间夹着的液晶电容等，成为大的电容性负载。

另外，将扫描信号通过栅极驱动器970供给到扫描线961，另外经数据线962从数据驱动器980进行向各像素电极964的灰度等级电压的供给。

按一帧期间(1/60·秒)来进行一个画面的数据的改写，在各扫描线上按每一像素行(每一行)依次进行选择，在各选择期间内，从各数据线供给灰度等级电压。

此外，相对栅极驱动器970可以至少供给二值的扫描信号，数据驱动器980需要以对应于灰度等级数的多值电平的灰度等级电压来驱动数据线。因此，数据驱动器980的缓冲部使用了可进行高精度电压输出的差动放大器。

另外，最近，在液晶显示装置中，高质量化(多颜色化)发展，至少26万色(RGB各6位图像数据)、进一步为1680万色(RGB各8位图像数据)以上的需要正在提高。

因此，输出对应于多位图像数据的灰度等级电压的数据驱动器不但要求极高精度的电压输出，还增加了处理图像数据的电路部的元件数，数据驱动器LSI的芯片面积增加，从而成为引起成本提高的原因。下面详细说明该问题。

图21是表示图20的数据驱动器980的结构的图，用框来表示数据驱动器980的主要部分。若参照图21，则数据驱动器980备有：锁存地址选择器981、锁存器982、灰度等级电压产生电路983、多个译码器984和多个缓冲电路985。

锁存地址选择器981根据时钟信号CLK，决定数据锁存的定时。锁存器982根据由锁存地址选择器981决定的定时，锁存图像数字数据，并根据STB信号(选通(strobe)信号)，一齐对各译码器984输出锁存的数据。灰度等级电压产生电路983生成对应于图像数据的灰度等级数的灰度等级电压。译码器984选择一个对应于所输入数据的灰度等级电压并输出。缓冲电路985输入从译码器984输出的灰度等级电压，进行电流放大后，作为输出电压Vout输出。

例如，在输入了6位图像数据的情况下，灰度等级数是64，灰度等级电压产生电路983生成64等级的灰度等级电压。译码器984具备从64等级的灰度等级电路中选择一个灰度等级电压的电路。

另一方面，在输入了8位图像数据的情况下，灰度等级数为256，灰度等级电压产生电路983生成256等级的灰度等级电压，译码器984具备从256等级的灰度等级电压中选择一个灰度等级电压的电路。

这样，若进行多位化，则灰度等级电压产生电路983和译码器984的电路规模增大。例如，在从6位增加到8位的情况下，电路规模为4倍以上。因此，通过多位化，数据驱动器LSI的芯片面积增加，成本提高。

与此相对，在专利文献1(美国专利说明书第6246351号)中提出了即使进行多位化也可抑制数据驱动器LSI芯片面积的增加用的技术的一例。图22是表示在所述专利文献1中记载的结构的图。若参照图22，则是在公共的电流反射镜3101上连接多个同极性的差动对3110～3140，并通过各自的电流源来驱动这些差动对的差动放大器。

通过开关3150，向各差动对3110、3120、3130、3140的N沟道MOS晶体管3111～3141的栅极(非反向输入)输入Vin1、Vin2的其中一个电压，在晶体管3112～3142的栅极(反向输入)上反馈连接输出电压Vout。根据该差动放大器，可以利用输入到非反向输入的Vin1、Vin2的输入数比，输出按任意比来分压电压Vin1、Vin2的电压。

通过将图22的差动放大器用作图21的缓冲电路，从而可以相对于想要输出的灰度等级电源数，大幅度减小输入的灰度等级电源数。

例如，图22所示结构的差动放大器如图所示，若具有4个差动对，则可以输出在Vin1和Vin2之间分压为1∶3、1∶1、3∶1的电压和Vin2总共四个电压(4分割输出)。即，对于输出灰度等级数，可以减小输入的灰度等级电源线数目。因此，可以减小图21的译码器984和灰度等级电压产生电路983的面积，可以减小芯片面积。

最近，液晶显示装置除了多位化之外，高分辨率化也非常显著，必须驱动XGA(1024像素×768行)、SXGA(1280像素×1024行)、UXGA(1600像素×1200行)很大数量的像素。并且，随着高分辨率化，液晶显示装置的消耗功率增大。

因此，省电·低电压化也成为非常大的问题。

在专利文献2(特开平6-326529号公报)中提出了用于抑制数据驱动器LSI的消耗功率的技术的一例。图23是表示专利文献2所记载的结构的图。参照图23，该电路备有：由公共连接源极，并连接到恒定电流源的N-ch晶体管NM1、NM2构成的第一差动对3210；和由公共连接源极，并连接到恒定电流源的P-ch晶体管PM1、PM2构成的第二差动对3220。第一差动对3210的输出对经第一负载电路(电流反射镜电路PM3、PM4)连接到高电位侧电源Vdd，第二差动对3220的输出对经第二负载电路(电流反射镜电路NM3、NM4)连接到低电位侧电源VSS，第一负载电路的输出端(成为共发共基放大器(cascode)电流反射镜的输出端的PMOS晶体管PM5的漏极)连接到源极连接电源Vdd、漏极连接输出端子的PMOS晶体管PM10的栅极上，第二负载电路的输出端(成为共发共基放大器电流反射镜的输出端的NMOS晶体管NM5的漏极)连接到源极连接电源Vss、漏极连接输出端子的NMOS晶体管NM10的栅极上。输出端子Vout反馈连接差动对的反向输入，并连接着防止振荡用的电容。另外，3231、3232例如由浮动(floating)电流源构成。该结构的差动放大器是可在所供给的电压范围的整个范围内输出的差动放大器，将这种差动放大器3200称作“轨对轨放大器(Rail to Rail amplifier，全摆幅放大器)”(或“轨对轨运算放大器”)。

在将该轨对轨放大器用作缓冲电路的情况下，由于使该放大器动作所需的电源电压范围与驱动对象的液晶元件的电压范围相同，所以可以实现低电压化，可以实现省电。

【专利文献1】

美国专利说明书第6246351号

【专利文献2】

特开平6-326529号公报

下面，如图24所示，考虑使两个技术组合，而具备多个同极性差动对的轨对轨放大器3300。下面，全部都基于本发明人的分析结果。

在图24所示的例子中，为了方便，设输入差动对为两个。若使输入该放大器的两个电压Vin1、Vin2的电压差仍保持为0.2V(其中Vin1＞Vin2)变化，而在供给电压的整个范围内研究输出精度，如图25所示可以看出在低电源电压Vss侧和高电源电压Vdd侧产生了大的误差。

这意味着在对应于产生了误差的电压范围的灰度等级中，不能进行高精度的分压电压输出，对于要求高精度的电压输出的数据驱动器是致命的问题。

若考察其原因，则这是因为在图24所示的结构中，在输出低电源电压附近的电压的情况下，随着输入电压Vin1、Vin2变低，两个N-ch差动对3320、3310依次不动作，在该过程中，存在一个在非饱和区域工作，另一个在饱和区域工作的情况。

另外，这是因为在输出高电源电压附近的电压的情况下，随着输入电压Vin1、Vin2升高，两个P-ch差动对3330、3340依次不工作，在该过程中，存在一个在非饱和区域工作，另一个在饱和区域工作的情况。

该现象即使在Vin1＜Vin2情况下也同样产生，但是该情况下，两个差动对的工作停止的顺序与上述相反。

另外，随着Vin1和Vin2的电压差变大，所述误差的绝对值也变大。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种在供给电压的整个范围中也可进行高精度输出的具有多个同极性差动对的轨对轨放大器、具有该轨对轨放大器的驱动器、还有显示装置。

本申请所公开的发明为了解决上述问题，大致为如下的结构。

根据本发明的一个方面的差动放大器，其具备输入对的一个成为输入端的第一导电型的差动对和第二导电型的差动对，可从输出端子进行供给电源电压的整个范围内的输出，其中包括：判断部，其至少接收一个被判断信号，以判断是否使所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的动作停止；和差动对控制部，其根据所述判断部的判断结果，控制所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对有效与无效。

在本发明中，所述判断部具备判断所述被判断信号的电平比预先决定的规定值高还是低的比较电路，以判断是否使所述第一导电型的差动对或所述第二导电型的差动对的动作停止。在本发明中，也可以为：作为所述被判断信号，向所述判断部输入所述差动放大器的输出信号，并具备判断所述差动放大器的输出信号电压比预先决定的规定电压高还是低的比较电路，以判断是否停止所述第一导电型的差动对或所述第二导电型的差动对的动作的构成。

在本发明中，也可以是：所述第一导电型的差动对，其输出对经第一负载电路连接到高电位侧电源；所述第二导电型的差动对，其输出对经第二负载电路连接到低电位侧电源；作为所述被判断信号，所述判断部输入所述差动放大器的输出信号；并进行控制，以便在所述差动放大器的输出信号电压从低电位侧电源电压起处于比所述低电位侧电源电压还高的第一电压值的范围时，使所述第一导电型的差动对的动作停止；在所述差动放大器的输出信号电压从高电位侧电源电压起处于比所述高电位侧电源电压还低的第二电压值的范围时，使所述第二导电型的差动对的动作停止；在所述差动放大器的输出信号电压处于所述第一电压值和所述第二电压值之间时，使所述第一和第二导电型的差动对工作。

在本发明的另一方面的差动放大器中，也可以为：所述判断部输入表示输出信号极性的极性信号来作为所述被判断信号；在所述极性信号表示正极性时，使所述第一和第二导电型的差动对的一个的动作停止，在所述极性信号表示负极性时，使所述第一和第二导电型的差动对的另一个动作停止的结构。

在本发明的差动放大器中，也可以为：所述判断部输入所述第一和第二的被判断信号；所述第二被判断信号由表示输出信号极性的极性信号构成；包括：第一判断部，其判断所输入的所述第一被判断信号的电平比预先决定的规定值高还是低；第二判断部，其在所述第二被判断信号表示正极性时，使所述第二导电型的差动对的动作停止；在所述第二被判断信号表示负极性时，使所述第一导电型的差动对的动作停止；根据所述第一判断部的判断结果和第二判断部的判断结果，向所述差动对控制部输出判断结果的结构。

在本发明的另一方面的差动放大器中，也可以为具备延迟部的结构，该延迟部使所述判断部的判断结果延迟预先决定的规定时间，并进行向所述差动对控制部供给的控制。

在本发明的另一方面的差动放大器中，其具备输入对的一个成为输入端的第一导电型的差动对和第二导电型的差动对，可从输出端子输出在高电位电源电压和低电位电源电压整个范围内的输出，其中备有控制电路，该控制电路对于来自所述输出端子的输出信号电压，至少在有可能产生高电位侧和低电位侧的电源电压附近的误差的电压区间中，进行使成为误差的原因的极性侧的所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的一个为无效状态的控制。

根据本发明，通过至少在产生误差的电压区域中使作为误差的原因的极性侧的差动对的动作停止，而抑制所述输出误差。

在本发明的另一方面的差动放大器中，也可以是：具备切换电路，其将第一和第二输入信号电压可自由切换地输入到所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的非反向输入端；将所述输出端子反馈连接到所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的反向输入端子上的结构。

在本发明的差动放大器中，所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对中、为无效状态的差动对也可以为：驱动差动对的电流源为无效状态的结构。或者，也可以是所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对中、为无效状态的差动对抑制所述差动对的输出向差动放大器的输出端子的传播的结构。

本发明的另一方面的显示装置用的数据驱动器，其中包括：灰度等级电压产生电路，其生成多个电压等级；解码器，其具备多个输出端，从所述输出端输出根据输入数据从所述多个电压等级中选择出的多个电压；缓冲电路，其分别将输入端连接到所述解码器的多个输出端上，并从输出端子输出对应于所述输入数据的电压；所述缓冲电路由所述差动放大器构成。

根据本发明，可以提供能够在供给电压的整个范围内进行高精度输出的具有多个同极性差动对的轨对轨放大器。

另外，输出向放大器有选择地输入的两个输入电压的解码器可以大幅度削减输入电压(灰度等级电源)，同时还可以大幅度削减晶体管数目，可以实现节约面积化。

根据本发明，通过使用具有多个同极性的差动对的轨对轨放大器和解码器，使节约面积、低成本的数据驱动器LSI成为可能。

另外，还使包含数据驱动器的显示装置的低成本化或窄边框化成为可能。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的差动放大器的结构的图；

图2是表示本发明第一实施方式的差动对的控制方法的一例的图；

图3是表示本发明第二实施方式的差动放大器的结构的图；

图4是表示本发明第二实施方式的差动对接通/断开的定时的图；

图5是表示作为电压判断部的具体例、使用了比较器的结构的图；

图6是表示本发明第三实施方式的差动放大器的结构的图；

图7是说明液晶显示装置的液晶驱动电压和极性的图；

图8是表示本发明第三实施方式的差动对接通/断开的定时的图；

图9是表示本发明第四实施方式的差动放大器的结构的图；

图10是表示本发明第四实施方式的差动对接通/断开的定时的图；

图11是表示本发明第五实施方式的差动放大器的结构的图；

图12是表示本发明第五实施方式的差动对接通/断开的定时的图；

图13是表示本发明第六实施方式的差动放大器的结构的图；

图14是表示本发明第六实施方式的差动对接通/断开的定时的图；

图15是表示本发明第七实施方式的数据驱动器的结构的图；

图16是表示本发明的一实施例的结构的图；

图17是表示本发明的一实施例的输出电压和差动对接通/断开的定时的表；

图18是表示本发明的一实施例的差动对接通/断开的定时的图；

图19是表示本发明的一实施例的输出精度的曲线；

图20是表示有源矩阵型液晶显示装置的结构的图；

图21是表示图20的数据驱动器的结构的图；

图22是表示第一现有技术的结构的图；

图23是表示第二现有技术的结构的图；

图24是表示组合了第一现有技术和第二现有技术的结构的图；

图25是表示图24的结构的输出精度的曲线。

图中：101-具有多个同极性差动对的轨对轨放大器，102-判断部，103-差动对控制部，104-开关，110-延迟部，201-N-ch差动对，202-P-ch差动对，211、212、221、222-电流源，213、214、223、224-共通源极，02-电压判断部，510-比较器，602-极性判断部，960-显示部，961-扫描线，962-数据线，963-薄膜晶体管，964-像素电极，965-液晶电容，966-相对向基板电极，970-栅极驱动器，980-数据驱动器，981-锁存地址选择器，982-锁存器，983、986-灰度等级电压产生电路，984、987-解码器，985、988-缓冲电路，1500-具有两个同极性差动对的轨对轨放大器，1510、1530-N-ch差动对，1520、1540-P-ch差动对，1511、1512、1531、1532-N-ch晶体管，1521、1522、1541、1542-P-ch晶体管，3101-电流反射镜，3110、3120、3130、3140-差动对，3111、3112、3121、3122、3131、3132、3141、3142-N-ch晶体管，3150-轨对轨放大器，3210-N-ch差动对，3220-P-ch差动对，3300-具有多个同极性差动对的轨对轨放大器，3310、3320-N-ch差动对，3330、3340-P-ch差动对。

具体实施方式

说明用于实施本发明的最佳方式。

<第一实施方式>

图1是表示本发明的第一实施方式的结构的图。参照图1，本实施方式的差动放大器包括具有多个同极性差动对的轨对轨放大器101，包括：通过以输出电压等为基础的M个(其中，M是规定的正整数)的被判断信号，判断是否停止差动对的判断部102；和接收由判断部102得到的判断结果，控制使差动对动作或停止的差动对控制部103。另外，本实施方式的轨对轨放大器101以图24所示的放大器3300为基础，可以适用于具有多个同极性差动对的轨对轨放大器的任意结构。另外，开关104与参照图22说明的开关3150具有相同的功能，并通过开关104，将Vin1、Vin2的其中一个电压输入到差动对的非反向输入，将输出电压Vout反馈连接到其反向输入，利用输入到非反向输入的Vin1、Vin2的输入数比可输出按任意比来分压电压Vin1、Vin2的电压。

在本实施方式中，判断部102根据被判断信号，判断轨对轨放大器101是否处于产生误差的状态，例如，输出：

·停止N-ch差动对

·停止P-ch差动对

·两个沟道差动对都不停止(动作状态)

三个中的其中一个判断结果。

作为表示判断结果的信号，用例如2位的数字信号来按表1那样设置。

【表1】

信号值	信号的意义
		00	停止N-ch差动对
01	N-ch差动对、P-ch差动对都不停止
		11	停止P-ch差动对

或者，在也可输出：

·停止N-ch差动对

·停止P-ch差动对

两个判断结果的情况下，也可以用1位的数字信号如表2那样设置。

【表2】

信号值	信号的意义
		0	停止N-ch差动对
1	停止P-ch差动对

差动对控制部103具有根据判断部102的判断结果来控制N-ch差动对、P-ch差动对的接通/断开的功能。

作为差动对的接通·断开控制，例如如图2所示，也可以为控制驱动差动对201、202的电流源211、212和221、222的有效/无效的结构。即，在判断部102的判断结果为“停止P-ch差动对”的情况下，使驱动P-ch差动对202的电流源221和222为无效状态，使驱动N-ch差动对201的电流源211和212为有效状态。

在判断部102的判断结果为“停止N-ch差动对”的情况下，使驱动N-ch差动对201的电流源211和212为无效状态，使驱动P-ch差动对202的电流源221和222为有效状态。

在判断部102的判断结果为“N-ch差动对、P-ch差动对都不停止”的情况下，使驱动差动对201、202的电流源211、212、221、222全部为有效状态。

另外，作为控制差动对的结构，也可以是在差动对的输出和放大级之间设置开关，为了在断开差动对时，不将差动对的输出传到放大级中，而断开开关的结构。

根据本实施方式，由于在产生误差的电压区域中停止成为误差原因的差动对，所以在输出电压的整个范围中可以进行高精度的输出。

<第二实施方式>

图3是表示本发明第二实施方式的结构的图。使用图3来说明本发明的第二实施方式。本发明的第二实施方式是在第一实施方式中由电压判断部302构成判断部的结构。

说明本实施方式的动作。下面，设输出电压为Vout、低电源侧误差产生电压为Vss～VSN、高电源侧误差产生电压为VSP～Vdd。

首先，将根据输出电压Vout，单调增加或单调减小地变化的电压作为参考电压Vref输入到电压判断部302中。参考电压Vref可以是根据输出电压Vout变化的电压，例如，放大器的输入电压Vin1、Vin2或放大器差动对的源极电压(图2的共源极·节点213、214和223、224的电压)或也可以是输出电压Vout本身。

另外，Vout和Vref的关系在表现为Vref＝F(Vout)时，定义为

Vref1N＝Min{F(Vss)、F(VSN)}，

Vref2N＝Max{F(Vss)、F(VSN)}，

Vref1P＝Min{F(VSP)、F(Vdd)}，

Vref2P＝Max{F(VSP)、F(Vdd)}。

(Min{}、Max{}分别表示{}内的最小值、最大值)。

这样，可以判断参考电压Vref：

若处于Vref1N≤Vref≤Vref2N的范围，则Vout位于低电源侧误差产生电压，

若处于Vref1P≤Vref≤Vref2P的范围，则Vout位于高电源侧误差产生电压。

在处于该范围的情况下，由于可以停止成为误差原因的差动对，所以电压判断部302：

若Vref1N≤Vref≤Vref2N，则输出“停止N-ch差动对”；

若Vref1P≤Vref≤Vref2P，则输出“停止P-ch差动对”的判断结果，除此之外，则输出“不停止N、P-ch两个差动对”的判断结果。

由于差动对控制部103的动作与所述第一实施相同，所以省略其说明。

在本实施方式中，Vout在高电源侧误差产生电压～低电源侧误差产生电压上摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图4所示那样。在该例子中，参考电压Vref使用Vout本身。

首先，在第一输出期间内，在Vout超过低电源侧误差产生电压(Vss≤Vout≤VSN)之前，停止N-ch差动对，但是之后，到达不产生误差电压后，成为P-ch、N-ch两个差动对的驱动。

若Vout达到高电源侧误差产生电压(VSP≤Vout≤Vdd)，则这次停止P-ch差动对，而仅为N-ch差动对的驱动。

接着，在第二输出期间内，在Vout超过高电源侧误差产生电压之前，停止P-ch差动对，但是之后，在达到不产生误差电压后，成为P-ch、N-ch两个差动对的驱动。

若Vout达到低电源侧误差产生电压，在这次N-ch差动对停止，而仅为P-ch差动对的驱动。

因此，根据本实施方式，

·在输出电压处于高电源侧误差产生电压的情况下，停止成为高电源侧误差的原因的P-ch差动对；

·在输出电压处于低电源侧误差产生电压的情况下，停止成为低电源侧误差的原因的N-ch差动对。

因此，可以在输出电压的整个范围中进行高精度的输出。

另外，电压判断部302可以通过使用比较器(电压比较器)等公知技术来构成。

作为电压判断部的具体例，如图5所示，考虑使用了两个比较器510A、510B的电路。在该例子中也设Vref＝Vout。

若将Vout连接到两个比较器510A、510B各自的非反向输入上，将VSN、VSP连接到反向输入上，则可以判断为：

·在(VresN，VresP)＝(低，低)的情况下，

Vout≤VSN；

·在(VresN，VresP)＝(高，高)的情况下，

VSP≤Vout。

<第三实施方式>

接着，使用图6来说明本发明的第三实施方式。参照图6，本发明的第三实施方式是在所述第一实施方式中由极性判断部602构成判断部的结构。

为了说明本实施方式，首先简单说明液晶显示装置的极性信号。在液晶显示装置中，一般使用每隔一定期间反转向液晶元件施加的电压的正负的驱动方法。

并且，如图7所示，对于公共电压Vcom(TFT基板的相对向电极的电压)，将施加正电压的期间称作“正极性期间”，将施加负电压的期间称作“负极性期间”。

在液晶显示装置的数据驱动器中，输入图7所示的与极性的正负反转同步的信号(极性信号)，并通过该信号来控制液晶驱动电压的正负。

在本实施方式中，极性判断部602将极性信号作为被判断信号，

·在正极性时，为了抑制高电源侧误差，而输出“停止P-ch差动对”的判断结果；

·在负极性时，为了抑制低电源侧误差，而输出“停止N-ch差动对”的判断结果。由于差动对控制部103的动作与所述第一实施方式相同，所以省略其说明。

根据本发明的实施方式，通过该操作，轨对轨放大器101在正极性时仅为N-ch差动对的驱动；在负极性时仅为P-ch差动对的驱动。

在本实施方式中，在输出电压Vout在高电源侧误差产生电压～低电源侧误差产生电压上摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图8所示那样。

在图8中，设第一输出期间为正极性，第二输出期间为负极性。如前所述，在第一输出期间(正极性)中，与输出电压Vout无关，P-ch差动对一直停止，所以仅为N-ch差动对的驱动。

在第二输出期间(负极性)中，与输出电压Vout无关，N-ch差动对一直停止，所以仅为P-ch差动对的驱动。

因此，根据本实施方式，在正极性时，成为高电源侧误差的原因的P-ch差动对停止，在负极性时，成为低电源侧误差的原因的N-ch差动对停止。因此，可以在输出电压的整个范围内进行高精度的输出。

<第四实施方式>

接着，参照图9来说明本发明的第四实施方式。参照图9，本实施方式中判断部102具有电压判断部302和极性判断部602。在本实施方式中，使用电压和极性信号两个信号来控制差动对。

若输入到电压判断部302的被判断电压如上述第二实施方式中所说明的那样，是根据输出电压Vout变化的电压，则可以任意。在这里，为了说明方便，将输出电压Vout取作被判断电压。

另外，输入到极性判断部602的极性信号与上述第三实施方式中说明的相同。

本实施方式的电压判断部302与所述第二实施方式相同，

·在输出电压Vout处于高电源侧误差产生电压的情况下，输出“停止P-ch差动对”的判断结果；

·在输出电压Vout处于低电源侧误差产生电压的情况下，输出“停止N-ch差动对”的判断结果；

·在除此之外的情况下，输出“不停止N、P-ch两个差动对”的判断结果。

极性判断部602与所述第三实施方式相同，

·在极性信号为正极性的情况下，输出“停止P-ch差动对”的判断结果；

·在极性信号为负极性的情况下，输出“停止N-ch差动对”的判断结果。

判断部102根据这些电压判断部302和极性判断部602的两个判断结果，输出最终的判断结果。

例如，

·在电压判断部302和极性判断部602的判断结果相等的情况下，输出其判断结果；

·在除此之外的情况下(在电压判断部302和极性判断部602的判断结果不相等的情况下)，输出N-ch、P-ch差动对都不停止的结果。

最终的判断也可以不是上述方法，例如，也可以为：

·在电压判断部302和极性判断部602的判断结果同时为“停止P-ch差动对”的情况下，输出其判断结果；

·在极性判断部302的判断结果为“停止N-ch差动对”的情况下，输出“停止N-ch差动对”的判断结果，而不管电压判断部的判断结果；

·在除此之外的情况下，输出N-ch、P-ch差动对都不停止的结果。

差动对控制部103的动作与所述第一实施例相同，根据判断结果来控制差动对。

通过该结构，在本实施方式中，

·在输出电压Vout处于高电源侧误差产生电压范围，且极性为正极性时，停止P-ch差动对；

·在输出电压Vout处于低电源侧误差产生电压范围，且极性为负极性时，停止N-ch差动对。

在本实施方式中，Vout在高电源误差产生电压～低电源误差产生电压内摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图10所示。与图8相同，第一输出期间为正极性，第二输出期间为负极性。

可以看出：上升沿时的超过低电源侧误差产生电压之前的期间和下降沿时的超过高电源侧误差产生电压之前的期间为两个沟道差动对的驱动。

因此，根据本实施方式，不仅可在输出电压的整个范围内进行高精度的输出，还可以在上升/下降沿时的超过误差产生电压的期间为两个沟道差动对的驱动。

因此，与第二、第三实施方式相比，可以改善直通率(through rate)。

<第五实施方式>

接着，使用图11来说明本发明的第五实施方式。参照图11，本发明的第五实施方式是在所述第二实施方式所说明的结构中，在电压判断部302的输出和差动对控制部103之间备有延迟部110。电压判断部302与所述第二实施方式中所说明的判断部为相同的结构。另外，向电压判断部302输入的参考电压如图11所示，可以是输出电压本身，只要是根据输出电压Vout变化的电压就可以是任意的。

延迟部110具有：输入电压判断部302的输出信号和延迟信号，并根据延迟信号，在一个输出期间中、

·到最初的TS之前，强制性地输出差动对非停止信号；

·在TS后到输出期间的最后之前，通过电压判断部302的结果的功能。

因此，即使电压判断部302的判断结果是“停止差动对”，在时刻TS之前，也不停止差动对。

因此，在时刻TS之前，在上升沿和下降沿时，为两个沟道差动对的驱动。

在本实施方式中，输出电压Vout在高电源侧误差产生电压～低电源侧误差产生电压内摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图12所示。

根据本实施方式，不仅可以在输出电压的整个范围中进行高精度的输出，并且在输出到达目的电压附近之前，可以用两沟道差动对进行驱动，所以与所述第二到第四实施方式相比，可以改善直通率。

<第六实施方式>

接着，使用图13来说明本发明的第六实施方式。参照图13，本发明的第六实施方式构成为在所述第三实施方式所说明的极性判断方法中添加了延迟部110。

极性判断部602与所述第三实施方式中说明的判断部为相同结构。延迟部110与所述第五实施方式中说明的延迟部为相同结构。

即使极性判断部602的判断结果是“停止差动对”，在经过一定时间TS之前也不停止差动对。由此，在上升沿和下降沿时为两个沟道差动对的驱动。

在本实施方式中，Vout在高电源侧误差产生电压～低电源侧误差产生电压内摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图14所示。

由于在上升沿时和下降沿时可以由两沟道差动对来驱动，所以与实施方式3所述的方式相比，可以大幅度改善直通率。

根据本实施方式，不仅可以在输出电压的整个范围中进行高精度的输出，并且在输出到达目的电压附近之前，可以用两沟道差动对进行驱动，所以与所述第二到第四实施方式相比，可以改善直通率。

<第七实施方式>

接着，说明本发明的第七实施方式。所述第一到第六实施方式中说明的差动放大器如图15所示，可以用于显示装置的数据驱动器的缓冲部988。

根据本发明，由于缓冲部988根据输入电压Vin1、Vin2的选择条件，可以输出3种以上的电压，所以与输出灰度等级数相比，可以削减输入灰度等级数。因此，灰度等级电压产生电路986的输出电源线数和解码器987的输入电源线数分别与图21所示的数据驱动器的灰度等级产生电路983、译码器984的电源线数相比，可以缩短。因此，可以减小数据驱动器的芯片面积。

例如，图21的灰度等级产生电路983的灰度等级电压V0、V1...V(m-1)可以设置为图15的灰度等级产生电路986那样，为V0、V2、V4、...、V2K(2分割输出，k是正整数)或V0、V4、V8～V41(4分割输出，1是正整数)等那样，在可减小输入电源线数的同时，可以在供给电源电压的整个范围中进行高精度输出。下面，说明实施例。

【实施例】

使用图16来说明本发明的实施例。在图16中，1500是具有两个同极性差动对的轨对轨放大器，将Vin1连接到N-ch和P-ch差动对1510、1520的一个非反向输入1511、1521上，将Vout反馈连接到反向输入1512、1522上，将Vin2连接到差动对1530、1540的另一个非反向输入1531、1541上，将Vout反馈连接到反向输入1532、1542上。另外，在图16中，N-ch差动对1510、1530和P-ch差动对1520、1540的负载电路和输出放大级(PM10、NM10)的结构为与图24所示的结构相同。

该轨对轨放大器可以输出：

·若Vin1＝Vin2

则Vout＝Vin1＝Vin2；

·若Vin1≠Vin2

则分压电压Vout＝(Vin1+Vin2)/2。

将输出电压Vout作为参考电压输入到电压判断部302中。

设该轨对轨放大器单体为图25所示的输出精度的放大器，若输出电压：

·在Vss≤Vout≤3.0[V]的范围的情况下，停止N-ch差动对；

·在12.0[V]≤Vout≤Vdd的范围的情况下，停止P-ch差动对；

则认为在整个电压范围内不会产生误差。

在本实施例中，

由于Vref＝Vout的关系成立，故电压判断部302也可输出：

·若Vss≤Vout≤3.0[V]，停止N-ch差动对；

·若12.0[V]≤Vout≤Vdd，停止P-ch差动对的判断结果。

电压判断部302使用图5所示的比较器来构成。

若表示判断结果的信号的格式基于所述第一实施方式中所述的表1，则输出电压Vout和差动对接通/断开的关系如图17所示那样。

另外，输出电压Vout在高电源侧误差产生电压～低电源侧误差产生电压内摆动的情况下的差动对接通/断开的定时如图18所示。

参照图18，首先，在第一输出期间(正极性)中：

·在输出电压Vout超过低电源侧误差产生电压范围之前，停止N-ch差动对。

·之后，若输出电压Vout达到不产生误差电压范围(VSN～VSP)，P-ch差动对和N-ch差动对动作。

·若输出电压Vout达到高电源侧误差产生电压范围，这次P-ch差动对停止，仅N-ch差动对动作。

接着，在第二输出期间中，

·在输出电压Vout超过高电源侧误差产生电压范围之前，P-ch差动对停止。

·之后，若输出电压达到不产生误差电压范围(VSN～VSP)，则P-ch差动对和N-ch差动对动作。

·若输出电压Vout达到低电源侧误差产生电压范围，这次N-ch差动对停止，仅P-ch差动对动作。

若输入到该放大器的两个电压Vin1、Vin2的电压差原样保持0.2V(其中Vin1＞Vin2)变化，并在供给电压的整个范围内调查输出精度，则为图19所示那样。由此，可以确认在供给电压的整个范围中能进行高精度的输出。

以上，详细说明了本发明的各种实施方式。另外，本发明的说明中所示的轨对轨放大器并不限于该形态。例如，图24的两个差动对3310、3320可以由公共的电流源驱动，反向输入、非反向输入的连接关系也可以是其他形态。即，只要是具有两个同极性差动对的轨对轨放大器，就可以对任意的放大器适用。本发明并不限于上述实施方式的结构，当然包含在本发明的范围内本领域内普通技术人员可做到的各种变形、修改。

Claims (19)

1.一种差动放大器，其中具备输入对的一个成为输入端的、多个第一导电型的差动对和多个第二导电型的差动对，可从输出端子输出供给到差动放大器的第一及第二电源电压的整个范围中的输出，其特征在于，备有：

判断部，其接收至少一个被判断信号，以判断是否使所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对的动作停止；

差动对控制部，其接收所述判断部的判断结果，并根据所述判断结果来控制所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对的有效和无效。

2.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述判断部具备判断所述被判断信号的电平比预先决定的规定值高还是低的比较电路，并判断是否使所述多个第一导电型的差动对或所述多个第二导电型的差动对的动作停止。

3.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

作为所述被判断信号，所述判断部输入所述差动放大器的输出信号，

所述判断部具备判断所述差动放大器的输出信号电压比预先决定的规定电压高还是低的比较电路，并判断是否停止所述多个第一导电型的差动对或所述多个第二导电型的差动对的动作。

4.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述多个第一导电型的差动对，其输出对经第一负载电路连接到高电位侧电源；

所述多个第二导电型的差动对，其输出对经第二负载电路连接到低电位侧电源；

作为所述被判断信号，所述判断部输入所述差动放大器的输出信号；

输出：

在所述差动放大器的输出信号电压位于从低电位侧电源电压起比所述低电位侧电源电压还高、规定的第一电压值的范围时，使所述多个第一导电型的差动对的动作停止；

在所述差动放大器的输出信号电压位于从高电位侧电源电压起比所述高电位侧电源电压还低、规定的第二电压值的范围时，使所述多个第二导电型的差动对的动作停止；

在所述差动放大器的输出信号电压处于所述第一电压值和所述第二电压值之间时，同时使所述多个第一和第二导电型的差动对工作的判断结果。

5.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述多个第一导电型的差动对，其输出对经第一负载电路连接到高电位侧电源；

所述多个第二导电型的差动对，其输出对经第二负载电路连接到低电位侧电源；

所述判断部输出：

在所述差动放大器的输出信号电压、或根据输出信号电压生成的参考电压处于预定的第一电压值和比所述第一电压值还高的预定的第二电压值的范围时，使所述多个第一导电型的差动对的动作停止；

在所述参考电压处于比所述第二电压值还高的预定的第三电压值和比所述第三电压值还高的预定的第四电压值的范围中时，使所述多个第二导电型的差动对的动作停止；

在所述差动放大器的输出信号电压处于所述第二电压值和所述第三电压值之间时，使所述多个第一和第二导电型的差动对同时动作的判断结果。

6.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

作为所述被判断信号，所述判断部输入表示输出信号极性的极性信号；

在所述极性信号表示正极性时，使所述多个第一和第二导电型的差动对的一个的动作停止；在所述极性信号表示负极性时，使所述多个第一和第二导电型的差动对的另一个动作停止。

7.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述判断部输入第一和第二被判断信号；

所述第二被判断信号由表示输出信号极性的极性信号构成；

包括：

第一判断部，其判断所输入的所述第一被判断信号的电平比预先决定的规定值高还是低；

第二判断部，其进行在所述第二被判断信号表示正极性时使所述多个第二导电型的差动对的动作停止；在所述第二被判断信号表示负极性时使所述多个第一导电型的差动对的动作停止的判断；

根据所述第一判断部的判断结果和所述第二判断部的判断结果，向所述差动对控制部输出判断结果。

8.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，备有延迟部，其使所述判断部的判断结果延迟预先决定的规定时间，以进行向所述差动对控制部供给的控制。

9.根据权利要求8所述的差动放大器，其特征在于，所述延迟部在来自所述判断部的判断结果是所述多个第一导电型的差动对或所述多个第二导电型的差动对的动作停止的情况下，使该动作的停止的判断结果延迟，并进行向所述差动控制部供给的控制。

10.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

在高电位侧和低电位侧的电源电压附近、在来自所述输出端子的所述输出信号电压中有可能产生误差的至少一个电压区间中，进行使成为误差原因的极性侧的所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的一个为无效状态的控制。

11.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，具备切换电路，其将第一和第二输入信号电压可自由切换地输入到所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对的非反向输入端；

将所述输出端子反馈连接到所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对的反向输入端子上。

12.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对中、为无效状态的差动对，被设为驱动所述差动对的电流源为无效状态。

13.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，所述多个第一导电型的差动对和所述多个第二导电型的差动对中、为无效状态的差动对，抑制所述差动对的输出向差动放大器的输出端子的传播。

14.根据权利要求4所述的差动放大器，其特征在于，

所述第一和第二负载电路由第一和第二电流反射镜电路构成，

备有第一、第二输出晶体管，该晶体管将所述第一和第二电流反射镜电路的输出端和所述第一及第二导电型差动对的输出的连接节点输入到控制端子，并分别充电、放电驱动所述输出端子。

15.根据权利要求4所述的差动放大器，其特征在于，

构成所述第一和第二负载电路的电流反射镜电路构成具备多级纵向排列的晶体管对的第一及第二共发共基放大器电流反射镜电路；

备有第一、第二输出晶体管，该晶体管将所述第一和第二共发共基放大器电流反射镜电路的输出端和所述第一和第二导电型差动对的输出的连接节点输入到控制端子，并分别充电、放电驱动所述输出端子。

16.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，包括所述第一导电型的多个差动对中、接受不同差动输入电压的至少两个差动对，包括所述第二导电型的多个差动对中、接受不同差动输入电压的至少两个差动对。

17.一种显示装置用的数据驱动器，其特征在于，包括：

生成多个电压等级的灰度等级电压产生电路；

解码器，其具备多个输出端，从所述输出端输出根据输入数据从所述多个电压等级中选择出的多个电压；和

缓冲电路，其分别将输入端连接到所述解码器的多个输出端上，并从输出端子输出对应于所述输入数据的电压；

所述缓冲电路由权利要求1所述的所述差动放大器构成。

18.一种显示装置，其特征在于，包括：

沿一个方向彼此平行地延伸的多条数据线；

沿与所述一个方向正交的方向彼此平行延伸的多条扫描线；

按矩阵状配置在所述多条数据线和所述多条扫描线的交叉部上的多个像素电极；

包括：栅极驱动器，其具有分别对应于所述多个像素电极，将漏极和源极的一个连接到对应的所述像素电极上，将所述漏极和源极的另一个连接到对应的所述数据线上，将栅极连接到多个扫描线上的多个晶体管，并对所述多个扫描线分别供给扫描信号；和数据驱动器，其对所述多个数据线分别供给对应于输入数据的灰度等级信号；

所述数据驱动器由权利要求17所述的所述显示装置的数据驱动器构成。

19.一种差动放大器，其中具备输入对的一个成为输入端的、第一导电型的差动对和第二导电型的差动对，可从输出端子输出供给到差动放大器的第一及第二电源电压的整个范围中的输出，其特征在于，备有：

判断部，其接收至少一个被判断信号，以判断是否使所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的动作停止；

差动对控制部，其接收所述判断部的判断结果，并根据所述判断结果来控制所述第一导电型的差动对和所述第二导电型的差动对的有效和无效。

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