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TWI410923B - 光電裝置、其驅動方法及電子機器 - Google Patents

光電裝置、其驅動方法及電子機器 Download PDF

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TWI410923B
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Hiroaki Jo
Shinsuke Fujikawa
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Seiko Epson Corp
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Description

光電裝置、其驅動方法及電子機器
本發明係關於控制有機發光二極體(以下稱為OLED(Organic Light Emitting Diode))元件等光電元件的技術。
從前即已被提出排列複數光電元件之光電裝置。於此種光電裝置，起因於各光電元件的特性(例如發光效率)或控制此裝置之電晶體的特性(例如閾值電壓)的參差不齊，使複數之光電元件會產生灰階之不均缺陷(mura)。為了抑制這樣的灰階(亮度)的不均缺陷，於例如專利文獻1，揭示了補正各光電元件之灰階資料(指定亮度的資料)的技術。於此技術，根據事前測定的各光電元件的亮度比補正各光電元件的灰階資料，根據此補正後的灰階資料來驅動各光電元件。
[專利文獻1]日本專利特開2005－283816號公報
[發明之揭示]
然而，於專利文獻1之構成，必須要有根據各光電元件的亮度比而補正灰階資料之用的電路，所以被配置於光電元件的周邊的電路(以下稱為「周邊電路」)會有規模龐大化的問題。以這樣的情形為背景，本發明目的在於解決抑制周邊電路的規模同時抑制各光電元件的灰階不均缺陷之課題。
相關於本發明之光電裝置具備複數單位電路。這些單位電路，包含：成為因應於驅動電流的電流值之灰階的光電元件，產生因應於該單位電路的補正資料的位準的基準訊號之基準設定手段(例如圖2之基準設定電路U)，及使被供給至光電元件的驅動電流，控制為因應於指定該單位電路的灰階之灰階資料與基準設定手段所產生的基準訊號的位準之電流值的電流控制手段(例如圖2之驅動電晶體Tdr)。
於此構成，決定各單位電路的光電元件的灰階之驅動電流被控制為反映該單位電路的補正資料之電流值。亦即，可以因應於補正資料而抑制各光電元件的灰階不均缺陷。而且，產生因應於補正資料的基準訊號之基準設定手段被設置於各單位電路，所以原理上不需要根據補正資料而補正灰階資料的周邊電路。亦即，可以縮小周邊電路的規模。
又，即使說原則上不需要根據補正資料補正灰階資料的電路，並非意味著將兼備各單位電路的基準設定手段補正各光電元件的灰階的構成，與周邊電路補正灰階資料的構成之光電裝置由本發明的範圍排除掉。於被實行複數種補正的光電裝置，根據至少有一補正係藉由各單位電路的基準設定手段來實行的構成，周邊電路不再有實行該補正的必要，所以與所有的補正以周邊電路來實行的從前的構成相比，確實發揮了可以縮小周邊電路的規模之本發明之所要的效果。例如，亦可為藉由各單位電路之基準設定手段執行的補正來補償各光電元件的特性的參差不齊同時周邊電路對灰階資料實行伽碼補正的構成。
本發明之光電元件，係亮度或透過率等光學特性藉由電流的供給而改變的元件(所謂電流驅動型)。此種光電元件的典型例，係以因應於驅動電流的電流值之亮度發光的發光元件(例如OLED元件)，但採用其他光電元件之光電裝置，本發明亦可適用。
於本發明之較佳樣態，基準設定手段，產生因應於補正資料的電流值之基準電流做為基準訊號。此樣態之基準設定手段之典型例，係電流輸出型之DAC(Digital to Analog Converter)。根據此構成，係藉由改變基準設定手段產生的基準電流的電流值以產生驅動電流，與產生因應於補正資料的電壓值之基準訊號的構成相比較，各單位電路的構成被簡化。但是，產生基準設定手段產生因應於補正資料的電壓值之基準訊號的構成(基準設定手段係電壓輸出型的DAC之構成)本發明亦可適用。於此構成，例如，基準設定手段在輸出基準訊號的配線與電源線(例如地線)之間中介插有光電元件，使流於該配線與電源線之間的電流藉由電由控制手段因應於灰階資料而控制而產生驅動電流。
於基準設定手段產生基準電流的光電裝置之較佳樣態，電流控制手段，包含被配置在與由基準設定手段至光電元件為止的第1路徑分歧之第2路徑上而使該第2路徑的電流因應於灰階資料進行控制的驅動電晶體。於此樣態，因應於第2路徑的電流控制驅動電流之電流值(進而控制光電元件的灰階)。換句話說，流於驅動電晶體的電流與被供給至光電元件的驅動電流之比率因應於灰階資料而被控制。於此構成，基準設定手段產生的基準電流(流於驅動電晶體的電流與被供給至光電元件的驅動電流之總和)不會改變，所以抑制了成為此基準電流的供給源之電源線的電壓改變。
於較佳的樣態，在經由基準設定手段與驅動電晶體的電流的路徑上中介著電阻元件(例如圖9至圖11之電阻元件Rb)。根據此樣態，可以使第1路徑的電阻值與第2路徑的電阻值接近，在對第1路徑供給驅動電流的場合(例如使光電元件發光的場合)與使電流於第2路徑流動的場合(例如熄滅光電裝置的場合)可以使電力的消耗量均一化。亦即，電源線的電壓改變可以更有效果地抑制。
原本，本發明之電流控制手段就不以之前的例示為限。例如，其他樣態之電流控制手段，包含由基準設定手段至光電元件之路徑上中介插入的驅動電晶體。亦即，此樣態之驅動電晶體，第1端子(汲極以及源極之一方)被導電連接於基準設定手段同時第2端子(汲極以及源極之另一方)被連接於光電元件，於閘極電極被供給因應於灰階資料的電壓。藉由此構成，亦可因應於灰階資料而控制由基準設定手段對光電元件供給的驅動電流。
於本發明之較佳樣態，各單位電路之基準設定手段，包含分別產生因應於該單位電路的補正資料之電流的複數電流源(例如圖2之電流源電晶體Ts1~Ts3)，藉由各電流源產生的電流的加算產生基準電流。根據此樣態的話，可以藉由加算來自各電流源的電流之簡易的構成(例如各電流源的輸出端相互連接的構成)而產生基準電流。
進而，於具體之樣態，具備產生互異的第1電壓(例如圖1之第1電壓V1)與第2電壓(例如圖1之第2電壓V2)之電壓產生手段，各電流源，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流之第1電晶體(例如圖2之電流源電晶體Ts1~Ts3)，於第1電晶體之閘極電極，因應於補正資料而供給電壓產生手段所產生的第1電壓及第2電壓之中之一電壓。根據此樣態，第1電晶體藉由第1電壓及第2電壓之一而以2值方式被控制，所以可以減低各單位電路之第1電晶體的特性(例如閾值電壓)之參差不齊對光電元件的灰階造成的影響(起因於第1電晶體的特性的參差不齊之灰階不均的缺陷)。於更佳的樣態，第1電壓，係使第1電晶體於飽和區域動作的電壓，第2電壓係使第1電晶體為關閉狀態的電壓。根據此樣態，第1電晶體的特性之參差不齊對光電元件的灰階造成的影響可以更有效果地抑制。
如以上所述於第1電晶體之閘極電極被供給第1電壓或第2電壓的樣態，也採用電壓產生手段可變地產生第1電壓的構成。根據此構成，藉由適當地使電壓產生手段產生的第1電壓改變可以統括調整複數光電元件的灰階(亮度)。例如將本發明之光電裝置利用於影像輸出(顯示或印刷)的場合，可以使此輸出的影像全體的明暗因應於第1電壓而調整。又，此樣態之第2電壓亦可為可變，亦可為固定。
此外，使第1電壓V1改變之構成係任意的。例如，將包含藉由特定的電壓的分壓產生複數電壓的手段(例如圖3之電阻分壓電路251)與將這些電壓之一選擇作為第1電壓的手段(例如圖3之選擇器253)的電路採用作為電壓產生手段。此外，利用將特定的電壓之分壓比藉由例如可變電阻元件(例如圖13之可變電阻元件Rx)使適當改變而使第1電壓改變亦可。
於本發明之適宜的樣態，各單位電路具備產生不依存於補正資料的電流值之電流的電流產生手段(例如圖5之電晶體Tc)，基準設定手段，藉由各電流源產生的電流與電流產生手段所產生的電流之加算而產生基準電流。根據此樣態，因為藉由各電流源產生的電流與電流產生手段產生的電流之加算而產生基準電流，所以與僅藉由各電流源產生的電流的加算來產生基準電流的構成相比，可以減低補正資料的位元數，同時可以微細的刻幅高精度地設定基準電流的電流值。
進而於適宜的樣態，各複數電流源，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流之第1電晶體(例如圖5之電流源電晶體Ts1~Ts3)，電流產生手段，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流的第2電晶體(例如圖5之電晶體Tc)，具備：產生互異的第1電壓與第2電壓之第1電壓產生手段(例如圖1之電壓產生電路25)，產生不依存於第1電壓與第2電壓之打開(ON)電壓(例如圖5之電壓Von)的第2電壓產生手段(例如圖1之電壓產生電路25)；於複數之各單位電路之各電流源的第1電晶體的閘極電極，因應於補正資料而被供給第1電壓產生手段所產生的第1電壓與第2電壓之中之一電壓，於複數之各單位電路之第2電晶體的閘極電極，被供給第2電壓產生手段所產生的打開電壓。根據此樣態，因應於不依存於第1電壓或第2電壓的打開電壓之電流係藉由電流產生手段而產生的，所以藉由適當調整打開電壓，可以使複數光電元件全體的灰階之濃淡，能夠與補正資料無關地進行調整。又，第1電壓產生手段及第2電壓產生手段可以是單一電路(例如圖1之電壓產生電路25)，也可以是別個電路。
根據本發明之適切的樣態，複數之各單位電路，包含保持該單位電路的補正資料之補正資料保持手段(例如圖2之記憶元件Ma1~Ma3或圖12之記憶元件Mb1~Mb3)，基準設定手段，產生因應於補正資料保持手段所保持的補正資料之基準訊號。根據此樣態，各單位電路之補正資料保持手段保持著補正資料，所以沒有必要在每次對光電元件之驅動電流的供給都對各單位電路供給補正資料。又，作為補正資料保持手段，例如採用SRAM(Static RAM)或DRAM(Dynamic RAM)等各種記憶元件。於將SRAM作為補正資料保持手段採用的構成，例如在電源打開之後一度對所有的單位電路供給補正資料的話，具有原理上不需要其後之各補正資料的更新之優點。另一方面，根據採用DRAM作為補正資料保持手段的構成，與利用SRAM的構造相比，具有可以簡化補正資料保持手段(例如將一個電容元件作為補正資料保持手段來採用)的優點。
於電流控制手段包含被併聯連接至光電元件的驅動電晶體的構成之具體的樣態，具備：光電元件被中介插於被供給高位側電源電壓(例如圖2之第2電壓V2)之給電線與被供給低位側的電源電壓(例如圖2之接地電壓Gnd)的給電線之間，控制因應於灰階資料的資料訊號被供給的資料線與驅動電晶體之閘極電極之導電連接的開關元件(例如圖2的電晶體TA)，產生使此開關元件為打開(ON)狀態或關閉(OFF)狀態的選擇訊號之選擇手段(例如圖1之選擇電路21)，資料訊號的電壓的最高值比高位側的電源電壓更為低電壓，資料訊號的電壓的最低值比低位側的電源電壓更高電壓。根據此構成，與資料訊號由高位側的電源電壓直到低位側的電源電壓為止的範圍內改變的構成相比較，可以防止起因於資料訊號的雜訊的發生。此外，藉由資料訊號的振幅的縮小可以減低開關元件的尺寸，所以可減低選擇訊號的振幅。亦即，也可以防止起因於選擇訊號的變動之雜訊的產生。
相關於本發明之光電裝置被利用於各種電子機器。此電子機器之典型例，係將光電裝置作為顯示裝置利用之機器。作為此種電子機器，例如有個人電腦或行動電話機等。原本，相關於本發明之光電裝置的用途就不限於影像的顯示。例如，作為供藉由光線的照射而在感光體鼓等影像擔持體形成潛像之用的曝光裝置(曝光頭)也可以適用本發明的光電裝置。
本發明作為驅動以上所說明的各樣態的光電裝置之方法也被特定。此驅動方法，使該單位電路之補正資料保持於各單位電路之補正資料保持手段，補正資料保持手段保持補正資料之後，對各單位電路之電流控制手段輸出灰階資料而驅動各光電元件。根據此方法，具有從各光電元件之驅動之最初起可以確實補正各個灰階之優點。
 [供實施發明之最佳型態] <A：第1實施形態>
圖1係顯示相關於本發明的實施型態之光電裝置的構成之方塊圖。如該圖所示，光電裝置D包含元件陣列部10。於元件陣列部10，被形成延伸於X方向的m條選擇線11，與延伸在直交於X方向的Y方向的n條資料線13。在對應於選擇線11與資料線13的交差之各位置被配置單位電路(畫素電路)。亦即，這些單位電路P跨X方向及Y方向排列為縱m行X橫n列的矩陣狀。
於元件陣列部10的周圍，被配置選擇電路21與資料輸出電路23與電壓產生電路25與控制電路27。又，各電路被配置的位置與型態係屬任意的。例如，這些電路，亦可與元件陣列部10一起配置於基板，亦可被設置於被實裝於基板的配線基板。此外，這些電路，亦可以IC晶片的型態被實裝，亦可藉由與單位電路P一起被做入基板的電晶體(薄膜電晶體)而構成。
控制電路27，係藉由時脈訊號等各種控制訊號的供給而控制選擇電路21或資料輸出電路23的電路。選擇電路21，將指定各選擇線11的選擇/非選擇的選擇訊號S1~Sm輸出至m條選擇線11。資料輸出電路23，將指定各單位電路P之光電元件E(參照圖2)的灰階之資料訊號D1~Dn輸出至n條資料線13。
電壓產生電路25係產生第1電壓V1與第2電壓V2與接地電壓Gnd的手段。接地電壓Gnd係成為各部的電壓的基準之電壓。第2電壓V2係電源的高位側的電壓。第1電壓V1係比第2電壓更低位的電壓。第1電壓V1介由給電線31共通地供給至各單位電路P，第2電壓V2介由給電線32被共通供給至各單位電路P。又，選擇電路21或資料輸出電路23之具體的動作或電壓產生電路25之具體的構成將於稍後詳述。
其次，參照圖2說明各單位電路P之具體構成。又，於該圖，僅有屬於第i行(i係滿足1≦i≦m的整數)的第j列(j係滿足1≦j≦n的整數)之一個單位電路被圖示，但屬於元件陣列部10的所有的單位電路P都是同樣的構成。
如圖2所示，一個單位電路P，包含基準設定電路U與光電元件E與驅動電晶體Tdr與電容元件Co與電晶體TA。基準設定電路U，係產生成為光電元件E的灰階的基準的電流(以下稱為「基準電流」)Ia的手段。又，基準設定電路U的詳細構成將於稍後詳述。
光電元件E係使由有機電激發光(EL,Electro Luminescent)材料所構成的發光層中介於陽極與陰極之間的發光元件(OLED元件)。光電元件E之陽極，於節點N被導電連接於基準設定電路U的輸出端。所有的單位電路P之光電元件E的陰極，共通連接到被供給接地電壓Gnd的接地線34。光電元件E，以因應於從陽極經由發光層流至陰極的電流(以下稱為「驅動電流」)Idr的亮度(灰階)發光。
驅動電晶體Tdr係對光電元件E併聯連接的n通道型電晶體。亦即，驅動電晶體Tdr，汲極電極被連接至節點N(光電元件E的陽極)同時源極被連接於接地線34。著眼於從基準設定電路經由光電元件而到達接地線34的第1路徑，與在節點N由第1路徑分歧到達接地線34的第2路徑的話，驅動電晶體Tdr被配置於第2路徑上之構成也被把握。由節點N經由驅動電晶體Tdr的汲極電極以及源極電極而流入接地線34的電流Ib，因應於被供給至驅動電晶體Tdr的閘極電極的電壓(以下稱為「閘極電壓」)Vg而改變。基準電流Ia係驅動電流Idr與電流Ib之總和，所以被供給至光電元件E的驅動電流Idr因應於流於驅動電晶體Tdr的電流Ib而改變(Idr＝Ia－Ib)。亦即，光電元件E被控制為因應於驅動電晶體Tdr的閘極電壓Vg的灰階。根據以上的構成，不拘於光電元件E的灰階基準電流Ia都被維持於約略一定，所以對光電元件E供給驅動電流Idr時給電線32的第2電壓V2不會變動。亦即，可以抑制起因於第2電壓V2的變動之各光電元件E的灰階的參差不齊。
電容元件Co被中介插於驅動電晶體Tdr的閘極電極與接電線34之間，作為保持閘極電壓Vs的手段而發揮功能。電晶體TA被中介插於資料線13與驅動電晶體Tdr的閘極電極之間係控制二者的導電連接之開關元件。電晶體TA的閘極電極被連接於選擇線11。亦即，被供給至選擇線11的選擇訊號S1遷移至高位準時，電晶體TA變化為打開狀態、而資料線13與驅動電晶體Tdr的閘極電極被導電連接。此時閘極電壓Vg被設定於資料訊號Dj的電壓。接著，即使選擇訊號Si遷移至低位準電晶體TA變化為關閉狀態，此閘極電壓Vg也藉由電容元件Co維持。
然而，於各單位電路之光電元件E的灰階會有發生參差不齊的情形。例如，在光電元件之各種特性(例如發光效率)有誤差的場合，假設對所有的光電元件E供給相同電流值之驅動電流Idr實際的光電元件E的灰階會產生參差不齊。此外，在驅動電晶體Tdr的特性(例如閾值電壓)有誤差的場合，即使對所有的單位電路P供給同電壓至驅動電晶體Tdr的閘極電極，於被供給至各光電元件E的驅動電流Idr的電流值(進而包括光電元件E的灰階)會發生參差不齊。進而，，在給電線31或給電線32會發生電壓降低，所以被供給至各單位電路P的第1電壓V1或第2電壓V2，會因應於元件陣列部10之各單位電路P的位置(更詳言之，係由電壓產生電路25的輸出端起算的距離)而不同。成為驅動電流Idr的基礎的基準電流Ia的電流值係因應於第1電壓V1或第2電壓V2而被決定的(詳後述)，所以於各單位電路P之驅動電流Idr的電流值(進而包括光電元件的灰階)會發生對應於其位置的參差不齊。
為了抑制以上所說明的灰階的參差不齊，於本實施型態，藉由各單位電路之基準設定電路U產生的基準電流Ia被設定為因應於針對該單位電路而產生的補正資料A之電流值。對應於一個單位電路P的補正資料，係由最上位的位元a1與次一位位元a2與最下位位元a3所構成的3位元數位資料，根據事前測定的各光電元件E的灰階的結果而對各個光電元件E預先產生。例如，對各個指定相同灰階同時測定所有的光電元件E的實際灰階，根據此測定結果(非補正時之灰階的參差不齊)，以使所有的光電元件E的灰階均一化的方式(亦即以補償各光電元件E的特性之不同或給電線31或給電線32之電壓降低的影響的方式)決定各單位電路P的補正資料A。如此設定的各單位電路P的補正資料A，如圖1所示，被收容於控制電路27具備的記憶體28。此記憶體28，係非易失性地記憶補正資料A的手段(例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read－Only Memory))。
各單位電路P的基準設定電路U，係產生因應於該單位電路P的補正資料A的電流值之基準電流Ia的手段(例如電流輸出型之DAC)，如圖2所示，包含相當於補正資料A的位元數之3個記憶元件Ma1~Ma3與3個電晶體(以下稱為「電流源電晶體」)Ts1~Ts3。電流源電晶體Tsk(k係滿足1≦k≦3的整數)之閘極電極被連接於記憶元件Mak的輸出端。
被包含於一個單位電路P的各記憶元件Mak，係記憶對應於該單位電路P的補正資料A之一個位元ak的1位元之SRAM。光電裝置D的電源被打開時，控制電路27，由記憶體28讀出各單位電路P的補正資料A，將各補正資料A輸出至與此對應的單位電路P。藉由此處理，於各單位電路P的記憶元件Ma1~Ma3被保持補正資料A時，控制電路27藉由控制選擇電路21或資料輸出電路23而開始選擇訊號S1~Sm或資料訊號D1~Dn的輸出。亦即，藉由各單位電路P之記憶元件Ma1~Ma3保持補正資料A之後開始各光電元件E的驅動。根據此構成，由各光電元件E被驅動之初始起，即可有效地抑制各光電元件E的灰階的參差不齊。
如圖所示，各單位電路P的記憶元件Ma1~Ma3，對被供給第1電壓V1的給電線31與被供給第2電壓V2的給電線32共通連接。各記憶元件Mak，因應於自身保持的位元ak而輸出第1電壓V1以及第2電壓V2之一。進而詳言之，記憶元件Mak，其位元ak為"1"的話輸出第1電壓V1，位元ak為"0"的話輸出第2電壓V2。
電流源電晶體Ts1~Ts3，係產生因應於補正資料A的各位元a1~a3的電流I1~I3的p通道型電晶體。第1電壓V1由記憶元件Mak供給至閘極電極的場合(亦即位元ak為"1"的場合)，電流源電晶體Tsk遷移至打開狀態。此時於電流源電晶體Tsk流有電流Ik。另一方面，第2電壓V2由記憶元件Mak供給至閘極電極的場合(亦即位元ak為"0"的場合)，閘極－源極間的電壓成為0，所以電流源電晶體Tsk遷移至關閉狀態(電流Ik不能流動)。
如以上所述，電流源電晶體Ts1~Ts3之各個因應於補正資料A而選擇性地成為打開狀態。接著，藉由加算流於成為打開狀態的1個以上之電流源電晶體Tsk的電流Ik而產生基準電流Ia。本實施型態之3個電流源電晶體Ts1~Ts3的特性(特性增益係數)係以在各個閘極電極被供給第1電壓V1時所流動的電極I1~I3的電流值的相對比成為「I1：I2：I3＝4：2：1」的方式被選定的。亦即，基準電流Ia因應於補正資料A而被設定於7階段的電流值之一。亦即，電流源電晶體Ts1~Ts3作為產生分別以不同的權重值賦予權重之複數電流I1~I3的電流源而發揮功能。
如本實施型態這般根據個電流源電晶體Ts1~Ts3之各個被二值地控制之構成，藉由使電流源電晶體Tsk之閘極電極的電壓階段性的改變，與控制基準電流Ia的電流值之構成相較，可以減低電流源電晶體Ts1~Ts3的特性之誤差(特別是閾值電壓之參差不齊)對基準電流Ia的影響。
又，於本實施型態，例示位元ak為"0"的場合對電流源電晶體Tsk之閘極電極以及源極電極雙方供給第2電壓V2的場合，但與源極電極的電壓分別的電壓被供給至閘極亦可。原本，從解消各電流源電晶體Tsk的特性的參差不齊的影響而確實控制各個的狀態的觀點來看的話，位元ak為"0"的場合被供給至電流源電晶體Tsk的閘極電極的電壓，最好是使電流源電晶體Tsk確實成為關閉狀態的電壓(典型的是如本實施型態這樣與源極電極相同的電壓)。
此外，此處例示使電流源電晶體Ts1~Ts3之各個的特性相異的構成，但藉由僅將相同特性的電晶體因應於權重值的個數並列配置，可以使電流I1~I3之各個成為因應所要的權重值之電流值。例如，藉由取代圖2的電流源電晶體Ts2而並列配置與電流源電晶體Ts3相同特性的2個電晶體，取代電流源電晶體Ts1而併聯配置四個與電流源電晶體Ts3相同特性的電晶體之構成，也可以使電流I1~I3的相對比設定為「I1：I2：I3＝4：2：1」。
其次，說明元件陣列部10之周邊電路。電壓產生電路25，係產生第1電壓V1與第2電壓V2的手段。本實施型態之第1電壓V1，係被設定於使電流源電晶體Ts1~Ts3在飽和區域動作的位準。亦即，流於電流源電晶體Tsk的電流Ik，因應於第1電壓V1的位準(閘極－源極間的電壓)而改變。
本實施型態之電壓產生電路25，可變地產生第1電壓V1。圖3係顯示電壓產生電路25之中產生第1電壓V1的部分的構成之方塊圖。如該圖所示，電路產生電路25包含電阻分壓電路251與選擇器253與緩衝器255。電阻分壓電路251包含被串聯接續於第2電壓(高位側之電源電壓)V2與接地電壓Gnd之間的複數電阻元件Ra。根據各電阻元件Ra以分壓產生的4種類電壓(V1a．V1b．V1c．V1d)被供給至選擇器253。選擇器253係因應於調整訊號C而選擇這些電壓之一的手段。調整訊號，因應於對例如旋鈕或按鍵等操作子(省略圖示)的操作而由控制電路27輸出。選擇器253選擇的電壓由緩衝器255作為第1電壓V1輸出至給電線31。
如以上所說明的第1電壓V1的位準因應於調整訊號C而被調整。流於電流源電晶體Tsk的電流Ik(進而包括基準電流Ia或驅動電流Idr)係由第1電壓V1決定的，於本實施型態，所有的光電元件E的灰階的濃淡係藉由對操作子的操作而統括調整。又，於以上例示了因應於對操作子的操作而設定第1電壓V1的構成，但第1電壓V1之成為基準的要素是任意的。例如，亦可為因應於太陽光或照明光等外光的光量而設定第1電壓V1的構成。
圖1之選擇電路21，係使從第1行至第m行為止之各選擇線11以此順序依序選擇。進而詳言之，選擇電路21使被供給至任一選擇線11的選擇訊號Si遷移至高位準而選擇該選擇線11，同時使對其他的各選擇線11(非選擇之選擇線11)供給的選擇訊號維持於低位準。如圖4所示，本實施型態之選擇訊號Si，在區分相當於一個圖框期間(1F)的時間長之3個次圖框期間Sf(Sf1~Sf3)之各個的寫入期間成為高位準，而在其他的期間(兩個前後的寫入期間Pw之間隔)成為低位準。亦即，各選擇線11在圖框期間分別有3次被選擇。寫入期間Pw係包含各次圖框期間Sf1的起點之特定的時間長的期間。
本實施型態之各次圖框期間Sf(Sf1~Sf3)，其各個的時間長係以成為相當於2的冪次方的比率(Sf1：Sf2：Sf3＝4：2：1)的方式被選定的。於各次圖框期間Sf藉由控制各光電元件E的發光與熄滅而控制光電元件E的灰階於8階段中之一(根據脈衝寬幅調變方式之灰階控制)。
資料輸出電路23，係將各單位電路P之光電元件E的灰階資料Gj，作為對該單位電路P連接的資料線13之資料訊號Dj而輸出的手段。灰階資料G1~Gn，由光電裝置被搭載的電子機器之CPU等各種上位裝置(或者控制電路27)被供給至資料輸出電路23。一個光電元件E的灰階資料Gj，係由最上位的位元g1與次一位的位元g2與最下位的位元g3所構成。資料訊號Dj，於各次圖框期間Sf內之寫入期間Pw，成為電壓VgH或者電壓VgL之中因應於灰階資料Gj的各位元之電壓。進而詳言之，資料訊號Dj，於次圖框期間Sf1內之寫入期間Pw成為因應於灰階資料Gj的位元g1之位準。亦即，位元g1為"0"的話資料訊號Dj成為電壓VgH，位元g1為"1"的話資料訊號Dj成為電壓VgL。同樣地，資料訊號Dj，於次圖框期間Sf2內之寫入期間Pw成為因應於位元g2之位準，於次圖框期間Sf3內之寫入期間Pw成為因應於位元g3之位準。
在選擇訊號Si成為高位準的各寫入期間Pw電晶體TA成為打開狀態，所以此寫入期間Pw之資料訊號的電壓(VgH或者VgL)，經由電晶體TA而被供給到驅動電晶體Tdr的閘極電極，同時在次一寫入期間Pw被供給新的資料訊號Dj為止被保持於電容元件Co。亦即，電容元件Co，發揮將各寫入期間Pw被取入單位電路P的灰階資料Gj保持到次一寫入期間Pw為止的功能。
藉由以上的動作，如圖4所示，驅動電晶體Tdr之閘極電壓Vg，於各次圖框期間Sf因應於灰階資料Gj之各位元g1~g3而被控制為電壓VgH以及電壓VgL之一。也就是說，閘極電壓Vg，於一個圖框期間(1F)之中跨因應於灰階資料Gj的時間長維持於電壓VgH，同時在其殘餘期間成為電壓VgL。亦即，被供給至光電元件E的驅動電流Idr，在一個圖框期間之中因應於灰階資料Gj的期間(於圖4被施以陰影的區間)成為使光電元件E發光的電流值，於其殘餘期間成為使光電元件E熄滅的電流值。
本實施型態之資料訊號D1~Dn的振幅(電壓VgH與電壓VgL之差分值)，比第2電壓V2與接地電壓Gnd之電壓差還小。進而詳言之，電壓VgH係比第2電壓V2(電源電壓)還低的電壓，電壓VgL係比接地電壓Gnd還高的電壓。由其他觀點來看的話，與藉由對閘極電極之第2電壓V2(電源電壓)的供給使驅動電晶體Tdr呈為打開狀態的構成相比較，藉由電壓VgH的供給而成為打開狀態的驅動電晶體Tdr的電阻值(打開電阻)變高。如此根據資料訊號D1~Dn的振幅被減低的構成，與資料訊號D1~Dn由接地電壓Gnd到第2電壓2為止的範圍內變動的構成相比較，可以減低起因於資料訊號D1~Dn的電壓變動之各部的雜訊。而且，減低資料訊號D1~Dn的振幅的話，此訊號經過的電晶體TA的尺寸可以縮小。藉此減低選擇訊號S1~Sm的振幅，所以根據本實施型態，也可以減低起因於選擇訊號S1~Sm的電壓變動之各部的雜訊。
如以上所說明的，於本實施型態，因為產生因應於補正資料A的基準電流Ia之基準設定電路U被設置於各單位電路P，所以原理上不需要根據補正資料A而補正灰階資料G1~Gn的電路。亦即，可以縮小被配置於元件陣列部10的周邊的電路的規模。
此外，於本實施型態，電流源電晶體Ts1~Ts3作為定電流源而發揮功能，進而以補償給電線31或給電線32之電壓降低的影響的方式產生補正資料A。亦即，可以有效地補償因應於各單位電路P的位置的第1電壓V1或第2電壓V2的參差不齊而使基準電流Ia的電流值高精度地調整為期望值。由其他觀點來看，因為如以上所述第1電壓V1或第2電壓的參差不齊係於單位電路P補償，所以抑制給電線31或給電線32之電壓降低的必要性也減低了。亦即，根據本實施型態，可以不需要供使例如給電線31或給電線32低電阻化的構成(例如由低電阻的導電性材料所構成的輔助配線)。又，給電線31或給電線32之電壓降低係元件陣列部10越大面積化越為顯著。亦即，減低這些電壓降低的影響之本實施型態，特別適用於光電裝置D作為大畫面的顯示裝置來利用的場合。
<B：第2實施形態>
其次，說明本發明之第2實施型態。又，針對構成以下各型態的要素之中與第1實施型態共通的要素被賦予同一符號而適當省略其說明。
於第1實施型態，舉例顯示藉由因應於補正資料A而被控制的3個電流源電晶體Ts1~Ts3而產生基準電流Ia的構成。本實施型態之基準設定電路U，如圖5所示，除了與第1實施型態同樣的電流源電晶體Ts1~Ts3以外包含p通道型電晶體Tc。此電晶體Tc，係因應於被供給至閘極電極的電壓Von而產生電流Ic之手段，源極電極被連接於給電線32同時汲極電極被連接於節點N。亦即，於本實施型態，藉由加算流於電流源電晶體Ts1~Ts3的電流I1~I3與流於電晶體Tc的源極－汲極間的電流Ic而產生基準電流Ia。
被供給至電晶體Tc的閘極電極之電壓Von，係與第1電壓V1與第2電壓V2同時藉由電壓產生電路25產生而被共通供給至各單位電路P。電壓Von，係電晶體Tc於飽和區域動作的電壓(比第2電壓V2更低的電壓)，與第1電壓V1同樣因應於來自外部的只是而被改變。亦即，除了因應於調整訊號C的第1電壓V1的變更以外，也可藉由電壓Von的變更而變更各單位電路P的基準電流Ia(進而包括元件陣列部10的全體的明暗)。但是，本實施型態之電壓Von，不依存於第1電壓V1或其變動，因應於與調整訊號C分別的輸入與第1電壓V1無關地被設定。根據此構成，與電壓Von連動於電壓V1而被設定的構成相比，各單位電路P的基準電流Ia可以細緻且多樣地設定。
如以上說明的，於本實施型態，藉由加算不依存於補正資料A的電流Ic與因應於補正資料A的電流I1~I3而產生基準電流Ia。根據此構成，因為於各單位電路P共通的電流Ic藉由電晶體Tc而產生，所以只要藉由電流源電晶體Ts1~Ts3而產生相當於此電流Ic與所要的基準電流Idr之差的微小電流即可。亦即，可以削減補正資料之位元數，同時以微細的刻福使基準電流Ia的電流值因應於補正資料而改變。又，針對電流源電晶體Ts1~Ts3之各個，有必要以擔保補正資料A與電流I1~I3之線形性的方式高精度地控制各個的特性，針對電晶體Tc則沒有被要求像電流源電晶體Ts1~Ts3那樣的特性的精度。亦即，針對電晶體Tc與電流源電晶體Ts1~Ts3相比可以縮小通道長度。
<C：第3實施形態>
於以上各型態，例示複數之單位電路P被排列為矩陣狀的構成(亦即適於影像顯示的光電裝置D)。對此，於本型態之光電裝置D係複數之單位電路被排列為線狀之構成。此種光電裝置D，於印刷裝置等影像形成裝置適於被採用作為曝光感光體(例如感光鼓)之曝光頭。
圖6係顯示相關於本型態之光電裝置D的構成之方塊圖。如該圖所示，於元件陣列部10有n個單位電路沿著X方向(主掃描方向)排列。光電裝置D，以元件陣列部10的各光電元件E對向於感光體的方式配置。資料輸出電路23或控制電路27或電壓產生電路25之構成與以上各型態相同。又，如本型態這般單位電路P被排列為線狀的構成，因為不需要各行的選擇，所以不配置以上各型態所說明的選擇線11或選擇電路21。
圖7係顯示相關於本型態之單位電路P的構成之方塊圖。如該圖所示，驅動電晶體Tdr的閘極電極被連接於資料線13。被供給至資料線13的資料訊號Dj，特定期間之中跨因應於灰階資料Gj的時間長成為電壓VgH，其殘餘期間成為電壓VgL。藉由以上的動作控制各光電元件E的灰階(亮度)，藉由各光電元件E而於被曝光的感光體的表面形成因應於所要的影像之潛像(靜電潛像)。接著，附著於此潛像的碳粉(顯像)被固定於用紙等記錄材。藉由以上的構成，也可發揮與第1實施型態同樣的效果。又，亦可把第2實施型態所說明的電晶體Tc(圖5)追加於圖7的構成。
<D：變形例>
對以上各型態可以加上種種的變形。具體之變形樣態例示如下。又，亦可適當組合以下各樣態。
(1)變形例1圖8係於以上各型態例示流於各部的電流與節點N的電壓之關係之圖。該圖之特性F1，顯示節點N的電壓(橫軸)與基準電流Ia(縱軸)之關係。此外，該圖之特性F2，顯示節點N的電壓與驅動電流Idr之關係，特性F3，顯示節點N的電壓與流於驅動電晶體Tdr之電流Ib之關係。於圖8，特性F1與特性F2的交點O1相當於光電元件E發光時的動作點，特性F1與特性F3的交點O2相當於光電元件E熄滅時的動作點。如圖8所例示的，隨著單位電路P之各部的特性不同，光電元件E發光時(動作點O1)與熄滅時(動作點O2)會有基準電流Ia改變(變動量△1)的情形。
為了抑制此基準電流Ia的變動，如圖9至圖11所示，亦可採在通過基準設定電路U與驅動電晶體Tdr的路徑上(特別是在基準設定電路U與驅動電晶體Tdr之間)配置電阻元件Rb的構成。於圖9的構成，在驅動電晶體Tdr的汲極電極與節點N之間中介著電阻元件Rb。於圖10的構成，在電流源電晶體Ts1~Ts3之各個的汲極電極與節點N之間中介著電阻元件Rb。此外，於圖11的構成，在基準設定電路U與節點N之間中介著電阻元件Rb。
根據圖9至圖11之構成，由基準設定電路U經由光電元件E而到地線34為止的第1路徑的電阻值，與從基準設定電路U經過驅動電晶體Tdr而到達地線34為止的第2路徑的電阻值，與不配置電阻元件Rb的構成比較可以更為接近。亦即，圖8之特性F3，可如圖9至圖11所示藉由配置電阻元件Rb而變化為特性F3a。藉此，光電元件E之熄燈時的動作點O2，變化為接近發光時的動作點O1的動作點O2a。亦即，如圖8所示，可以使光電元件E之發光時與熄燈時之基準電流Ia的變動量由△1減低為△2。
(2)變形例2單位電路P的構成可以適宜變更。例如，保持補正資料A的手段(記憶元件Ma1~Ma3或記憶元件Mb1~Mb3)亦可為不設置於各單位電路P的構成。於此構成，對於各單位電路P的電流源電晶體Ts1~Ts3之各個閘極電極而由周邊電路持續供給因應於補正資料的電壓。
此外，於以上之各型態，舉例顯示藉由基準設定電路U產生基準電流Ia構成，但亦可使驅動電流Idr之成為基準的電壓(以下稱為「基準電壓」)，藉由基準設定電路因應於補正資料A而產生的構成(例如電壓輸出型之DAC作為基準設定電路U而被採用的構成)。於此構成，也採用驅動電晶體被中介插於基準設定電路U與光電元件E之間的構成。於此構成，於驅動電晶體的閘極電極被供給因應於灰階資料Gj的電壓。亦即，由基準設定電路U經由驅動電晶體被供給至光電元件E的驅動電路Idr係被因應於基準電壓(補正資料A)與灰階資料Gj之電流值所控制的。如此，於以上之各型態，適切地採用因應於藉由基準設定電路U產生的基準訊號之位準(基準電流Ia之電流值或者基準電壓之電壓值)與灰階資料G而控制驅動電流Idr的構成。
(3)變形例3於以上各型態，記憶補正資料A的記憶元件Ma1~Ma3係例示SRAM之構成，但如圖12所示，亦可採用補正資料A被記憶於DRAM的構成。圖12之單位電路P，替代第2實施型態的記憶元件Mak，而含有記憶元件Mbk(Mb1~Mb3)與電晶體TBk(TB1~TB3)之組(亦即1位元之DRAM)。記憶元件Mbk，係保持因應於補正資料A的位元ak之電壓的電容元件，被中介插於電流源電晶體Tsk之閘極電極與地線之間。亦即，與以上之各型態同樣，於電流源電晶體Tsk之閘極電極被供給因應於位元ak之電壓。
電晶體TB1~TB3之各個，係控制記憶元件Mb1~Mb3與控制電路27(記憶體28)之導電連接的開關元件。電晶體TBk之閘極，被連接於被供給恢復(refresh)訊號WK[i]的訊號線Lk。亦即，電晶體TBk因應於恢復訊號Wk[i]之位準而被控制於打開(ON)狀態以及關閉(OFF)狀態之任一。
恢復訊號Wk[i]遷移至高位準而電晶體TBk變化為打開狀態時，由控制電路27輸出的位元ak介由電晶體TBk被取入單位電路P。藉此因應於位元ak的電壓被供給至電流源電晶體Tsk之閘極電極同時被保持於記憶元件Mbk。亦即，於圖12之構成也產生因應於補正資料A的電流值之基準電流Ia。於以上之構成於補正資料A的保持採用DRAM，與SRAM被配置於各單位電路P的型態相比，可以實現單位電路P的規模縮小或製造成本的降低。
然而，記憶元件Mbk保持的電壓由於電荷之洩漏導致徐徐降低。亦即，藉由使記憶元件Mbk的記憶內容進行恢復(refresh)的動作(藉由恢復訊號Wk[i])控制電晶體TBk為打開狀態而且使位元ak由控制電路27供給至記憶元件Mbk的動作)，於各光電元件E之驅動中也跨複數次隨時(例如定期地)被實行為佳。根據此樣態，可以使基準電流Ia的電流值跨長期維持於特定值。
(4)變形例4補正資料A或灰階資料G之位元數當然不以以上的例示為限。亦即，構成一個單位電路P的要素(電流源電晶體Tsk或記憶元件Mak、記憶元件Mbk、電晶體TBk)之個數，或者被包含於一個圖框期間的次圖框期間的個數亦可從以上所例示者適當地變更。
(5)變形例5與以上各型態，雖舉例顯示藉由使驅動電流Idr作為因應於灰階資料Gj的脈衝寬幅而控制光電元件E的灰階的構成，但控制光電元件E的灰階之方法可以是任意的。例如，亦可以是藉由使驅動電流Idr的電流值因應於灰階資料Gj而階段性地改變而控制光電元件E的灰階之構成。
(6)變形例6於以上各型態例示了第1電壓V1可變地產生之構成，但亦可為第2電壓V2可變地產生之構成。此外，使第1電壓V1改變之構成係任意的。例如，取代圖3之電壓產生電路25，而如圖13所示，亦可採用根據電阻元件Ra可變電阻元件Rx來分壓產生第1電壓V1的電壓產生電路25。根據此構成，因應於調整訊號C而改變可變電阻元件Rx之電阻值以產生所要的第1電壓V1。
(7)變形例7於以上各型態，作為光電元件E例示了採用OLED元件的構成，但對利用此元件以外的光電元件之種種光電裝置，本發明亦可適用。例如，利用無機EL元件之顯示裝置、電場放出顯示器(FED：Field Emission Display)、表面導電型電子放出顯示器(SED：Surface－conduction Electron－emitter Display)、弾道電子放出顯示器(BSD：Ballistic electron Surface emitting Display)、利用發光二極體之表示装置等，也與以上各型態同樣可以適用本發明。
<E：應用例>
其次，說明利用相關於本發明之光電裝置之電子機器。圖14係將相關於以上所說明的任一型態之光電裝置D採用作為顯示裝置之可攜型個人電腦的構成之立體圖。個人電腦2000，具備作為顯示裝置之光電裝置D與本體部2010。於本體部2010，設有電源開關2001及鍵盤2002。於此光電裝置D因為利用OLED元件作為光電元件E，所以可顯示視角寬廣容易觀賞的畫面。
圖15係顯示適用相關於以上各型態之光電裝置D之行動電話機的構成之圖。行動電話機3000，具備複數操作按鍵3001以及捲動按鈕3002、以及作為顯示裝置之光電裝置D。藉由操作捲動按鈕3002，可以使顯示於光電裝置D的元件陣列部10的畫面捲動。
圖16係顯示適用相關於以上各型態之光電裝置D之可攜資訊終端(PDA：Personal Digital Assistants)的構成之圖。資訊攜帶終端4000，具備複數操作按鍵4001以及電源開關4002、以及作為顯示裝置之光電裝置D。操作電源開關4002時，通訊錄或行程表等各種資訊被顯示於光電裝置D之元件陣列部10。
又，作為相關於本發明的光電裝置被適用的電子機器，除了圖14至圖16所示者以外，還可以舉出數位相機、電視、攝影機、汽車導航裝置、呼叫器、電子手冊、電子紙、計算機、文書處理機、工作站、電視電話、POS終端、印表機、掃描器、複印機、錄放影機、具備觸控面板的裝置等。
D．．．光電裝置
P．．．單位電路
10．．．元件陣列部
11．．．選擇線
13．．．資料線
21．．．選擇電路
23．．．資料輸出電路
25．．．電壓產生電路
27．．．控制電路
28．．．記憶體
31,32．．．給電線
U．．．基準設定電路
E．．．光電元件
Tdr．．．驅動電晶體
Co．．．電容元件
Tc．．．電晶體
Si．．．選擇訊號
Dj．．．資料訊號
Ia．．．基準電流
Idr．．．驅動電流
Ma1~Ma3,Mb1~Mb3．．．記憶元件
TA,TB1~TB3．．．電晶體
Ts1~Ts3．．．電流源電晶體
圖1係顯示相關於本發明的第1實施型態之光電裝置的構成之方塊圖。
圖2係顯示一個單位電路的構成之電路圖。
圖3係顯示電壓產生電路的構成之方塊圖。
圖4係供說明光電裝置的動作之計時圖。
圖5係顯示相關於本發明的第2實施型態之單位電路的構成之電路圖。
圖6係顯示相關於本發明的第3實施型態之光電裝置的構成之方塊圖。
圖7係顯示一個單位電路的構成之電路圖。
圖8係供說明驅動電路的變動之圖。
圖9係顯示相關於變形例之單位電路的構成之電路圖。
圖10係顯示相關於變形例之單位電路的構成之電路圖。
圖11係顯示相關於變形例之單位電路的構成之電路圖。
圖12係顯示相關於變形例之單位電路的構成之電路圖。
圖13係顯示相關於變形例之電壓產生電路的構成之電路圖。
圖14係顯示相關於本發明之電子機器之具體型態之立體圖。
圖15係顯示相關於本發明之電子機器之具體型態之立體圖。
圖16係顯示相關於本發明之電子機器之具體型態之立體圖。
11．．．選擇線
31,32．．．給電線
U．．．基準設定電路
A．．．補正資料
E．．．光電元件
Tdr．．．驅動電晶體
Co．．．電容元件
Si．．．選擇訊號
Dj．．．資料訊號
Idr．．．驅動電流
Ma1~Ma3．．．記憶元件
TA．．．電晶體
Ts1~Ts3．．．電流源電晶體
a1．．．最上位元
a2．．．次一位元
a3．．．最下位元
V1．．．第一電壓
V2．．．第二電壓
Ia．．．基準電流
Ib、I1、I2、I3．．．電流
N．．．節點
Gnd．．．接地電壓
P．．．單位電路
34．．．接地線

Claims (9)

  1. 一種光電裝置，係具備複數單位電路，及可變地產生第1電壓同時產生與前述第1電壓互異的第2電壓的電壓產生手段之光電裝置，其特徵為：複數之各前述單位電路，包含：成為因應於驅動電流的電流值之灰階的光電元件，包含分別產生因應於該單位電路的補正資料之電流的複數電流源，藉由前述各電流源產生的電流的加算，產生成為前述驅動電流的電流值的基準的基準電流之基準設定手段，及使被供給至前述光電元件的驅動電流，控制為因應於指定該單位電路的灰階之灰階資料與前述基準設定手段所產生的基準電流之電流值的電流控制手段；前述各電流源，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流之第1電晶體，於前述第1電晶體之閘極電極，因應於補正資料而供給前述電壓產生手段所產生的前述第1電壓及前述第2電壓之中之一電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電裝置，其中前述基準設定手段，產生因應於補正資料的電流值之基準電流做為基準訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項之光電裝置，其中 前述電流控制手段，包含被配置在與由前述基準設定手段至前述光電元件為止的第一路徑分歧之第2路徑上而使該第2路徑的電流因應於灰階資料進行控制的驅動電晶體。
  4. 如申請專利範圍第3項之光電裝置，其中具備中介插於經過前述基準設定手段與前述驅動電晶體的電流路徑上的電阻元件。
  5. 如申請專利範圍第1項之光電裝置，其中前述第1電壓係使前述第1電晶體在飽和區域動作的電壓，前述第2電壓係使前述第1電晶體為關閉狀態之電壓。
  6. 如申請專利範圍第1或5項之光電裝置，其中前述電壓產生手段係可變地產生前述第1電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項之光電裝置，其中前述各單位電路具備產生不依存於補正資料的電流值之電流的電流產生手段，前述基準設定手段，藉由前述各電流源產生的電流與前述電流產生手段所產生的電流之加算而產生基準電流。
  8. 如申請專利範圍第7項之光電裝置，其中前述各複數電流源，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流之第1電晶體，前述電流產生手段，包含產生因應於閘極電極的電壓之電流的第2電晶體，具備：產生互異的第1電壓與第2電壓之第1電壓產 生手段，產生不依存於前述第1電壓與前述第2電壓之打開(ON)電壓的第2電壓產生手段；於前述複數之各單位電路之前述各電流源的第1電晶體的閘極電極，因應於補正資料而被供給前述第1電壓產生手段所產生的前述第1電壓與前述第2電壓之中之一電壓，於前述複數之各單位電路之第2電晶體的閘極電極，被供給前述第2電壓產生手段所產生的打開電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項之光電裝置，其中前述複數之各單位電路，包含保持該單位電路的補正資料之補正資料保持手段，前述基準設定手段，產生因應於前述補正資料保持手段所保持的補正資料之基準訊號。
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