[发明专利]失调消除电路及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及差分放大器及失调消除电路，涉及一种使高精度电压以高速且低阻抗的驱动能力得以发挥的技术。本发明中，优选的适用对象有搭载了液晶显示驱动器、有机EL驱动器等的液晶或有机EL显示装置等。

背景技术

运算放大器多数被用于模拟信号的放大或差值信号的放大，在LSI中也是被大量组入的基本电路。运算放大器的输出信号中包含由构成该运算放大器的晶体管的特性偏差引起的误差。由于该误差，在运算放大器中，即使输入信号是0V，输出信号也不是0V。将这种输出信号相对于输入信号的误差称为失调电压。

以往，为了在运算放大器中降低上述失调电压，在差分放大器和有源负载的最优化电路设计、布图设计方面进行了努力(例如可参考非专利文献：DAVID A.JOHS，KEN MARTIN著，“ANALOG INTEGRATED CIRCUITDESIGN”P.105～P.118，P.229～P.231，JOHN WILLY&SONS，INC，1997)。

但是，没有用来消除失调电压的失调消除功能，而是通过集合这些设计技术来降低失调电压是有局限性的。

这里，对运算放大器失调电压的产生原因进行说明。首先，失调电压有系统失调电压和随机失调电压。前者系统失调电压由电路、布图自身的制作方法引起，因此可以通过前述的设计手段来抑制。

但是，后者随机失调电压由半导体制造工艺引起，以某种概率出现的晶体管特性偏差是主要原因，所以很难通过运算放大器自身的电路设计、布图设计来降低。因此，在运算放大器、缓冲电路中设置失调消除功能以同时解决随机失调电压问题就成为有效的手段。

这种具有失调消除功能的失调消除电路，例如有日本公开专利文献(特开2004-350256号)中示例的第一失调消除电路，以及日本公开专利文献(特开2005-117547A号)中示例的第二失调消除电路。

第一失调消除电路如图13所示，包括运算放大器、电容器和开关，用于通过在电容器中预先存储与失调电压相当的电压，并将该电压与运算放大器的输入电压进行运算，来降低失调电压。

第二失调消除电路如图14所示，包括第一差分放大器、第二差分放大器、电容器和开关。根据这种结构，在向第一差分放大器的两个输入提供相等电压并使第二差分放大器的两个输入中的每一个都连接电容器的状态下，通过电压跟随器预先使第一差分放大器进行工作，接着，在上述状态下使第二差分放大器的两个输入的输入供给状态为输入电压供给状态和打开状态(存储于电容器的电压被输入的状态)后，将第二差分放大器切换至电压跟随器。

第一失调消除电路、第二失调消除电路具有如下所示的问题。第一失调消除电路中，在开闭开关时，存储于电容器的电荷通过寄生电容产生变化，因此其电荷变化呈现为运算放大器的失调。为了减小电荷变化的影响，要增大电容器的容量，表面上是减小寄生电容即可。但是，如果增大电容器，则芯片尺寸增大，而且需要延长失调存储期间。存储失调电压的期间受限于开关的接通电阻值与电容器的值之积，因此如果为解决失调问题而增大电容器容量，则处理速度会下降。

第二失调消除电路中，即使在失调消除期间中第一差分放大器也进行工作，因此即使在该期间中也能够从运算放大器(具体为第一差分放大器)输出电压。但是，此时运算放大器的输出中附加有失调电压。第二差分放大器开始工作后，能够输出失调电压被降低的输出电压，因此能够高速输出高精度的电压。但是，为了降低失调电压而设置的第一差分放大器具有以下三个缺点。

第一个缺点是，为了用两个差分放大器来构成本来能够由一个差分放大器构成的运算放大器，单是该部分的面积和电流就需要两倍。第二个缺点是，面积的增大导致装置的成本增加。

在液晶驱动器、有机EL驱动器中采用第二失调消除电路的结构时，要以扫描线的数量包含该结构，而且需要400个至1000个左右的运算放大器。因此，每一个运算放大器的面积、电流消耗的增加所带来的影响，从整体上来说就呈现为400倍以上的影响。这种影响对液晶电视、有机EL电视等显示装置来说是绝对无法忽视的。

第三个缺点是，即使构成第二差分放大器的晶体管没有制造上的特性偏差，如果构成第一差分放大器的晶体管产生特性偏差，也会毫无用处地附加失调电压，该失调电压在没有设置第二失调消除电路的状态下原本是不存在的。

如此，第二失调消除电路虽然实现了高速化和高精度化，但无法实现功耗、设置面积、制造成本等的削减。

发明内容