(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行および列を有するマトリクス状に配置された複数の第１容量であって、第１電極と、前記第１電極に第１誘電体層を介して対向する第２電極とをそれぞれが有する、複数の第１容量と、
少なくとも前記行または列ごとに設けられた複数の第２容量であって、前記第１電極と電気的に接続されている第３電極と、前記第３電極に第２誘電体層を介して対向する第４電極とをそれぞれが有する、複数の第２容量と、
前記第１電極および前記第３電極との電気的な接続が第１スイッチング素子によってオン／オフ制御される第１配線と、
前記第２電極に少なくとも一時的に電気的に接続される第２配線と、
前記第４電極との電気的な接続が第２スイッチング素子によってオン／オフ制御される第３配線と、
前記第４電極との電気的な接続が第３スイッチング素子によってオン／オフ制御される第４配線と、を基板上に有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数の第１容量のそれぞれは、画素電極である前記第１電極と、液晶層である前記第１誘電体層と、前記画素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極である前記第２電極とから構成される液晶容量であり、
前記複数の第２容量のそれぞれは、補助容量電極である前記第３電極と、前記第２誘電体層と、前記補助容量電極に前記第２誘電体層を介して対向する補助容量対向電極である前記第４電極とから構成される補助容量であり、
前記液晶層は、前記画素電極と前記対向電極との間に印加された電圧に応じて前記液晶層を通過する光を変調する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記補助容量は、前記液晶容量毎にそれぞれ設けられている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第３配線としても機能し、前記画素電極、前記補助容量電極および前記補助容量対向電極に信号電圧を供給し、前記第２配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第４配線としても機能し、前記対向電極および前記補助容量対向電極に対向電圧を供給する請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第３配線としても機能し、前記画素電極、前記補助容量電極および前記補助容量対向電極に信号電圧を供給し、前記第２配線は、前記対向電極に対向電圧を供給し、前記第４配線は、前記補助容量対向電極に前記対向電圧と同じ電圧を供給し、前記補助容量は、前記第１配線に対応して設けられている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１配線に交差するように設けられ、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子および前記第３スイッチング素子に走査信号を供給する複数の走査配線をさらに有する、請求項４または５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の走査配線は、隣接する２つごとに走査配線対を構成し、前記走査配線対を構成する２つの走査配線の一方は前記第１スイッチング素子および前記第３スイッチング素子に走査信号を供給し、他方は前記第２スイッチング素子に走査信号を供給する請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の液晶容量に対応して設けられた複数のさらなる補助容量であって、前記画素電極と電気的に接続されているさらなる補助容量電極と、前記さらなる補助容量電極に第３誘電体層を介して対向するさらなる補助容量対向電極とをそれぞれが有する、複数のさらなる補助容量を有し、
前記第３誘電体層は、前記第２誘電体層と同一の膜から形成されている、請求項２から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２スイッチング素子および前記第３スイッチング素子は、互いに伝導型が異なるトランジスタである、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
行および列を有するマトリクス状に配置された複数の第１容量であって、第１電極と、前記第１電極に第１誘電体層を介して対向する第２電極とをそれぞれが有する、複数の第１容量と、
少なくとも前記行または列ごとに設けられた複数の第２容量であって、第３電極と、前記第３電極に第２誘電体層を介して対向する第４電極とをそれぞれが有する、複数の第２容量と、を基板上に有する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記第１容量および前記第２容量が電気的に並列に接続された状態と、前記第１容量および前記第２容量が電気的に直列に接続された状態とを切り替えることによって、前記第１電極と前記第２電極との間に印加されている電圧を昇圧する工程を包含する液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記昇圧工程は、
前記第１容量および前記第２容量が電気的に並列に接続された状態で、前記第１電極および前記第３電極に所定の第１電位を与えるとともに、前記第２電極および前記第４電極に前記所定の第１電位とは異なる所定の第２電位を与えることによって、前記第１電極と第２電極との間および前記第３電極と前記第４電極との間に所定の電圧を印加し、前記第１容量および前記第２容量を充電する工程と、
前記第１容量および前記第２容量を充電した後、前記第１電極および前記第３電極が互いに電気的に接続され、且つ、前記第１容量および前記第２容量が電気的に直列に接続された状態にするとともに、前記第２電極に前記所定の第２電位を与え、且つ、前記第４電極に前記所定の第１電位を与えることによって、前記第１電極および前記第２電極の間に印加された前記所定の電圧を昇圧する工程と、
前記所定の電圧を昇圧した後、前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一つを電気的に切り離された状態にすることによって、前記第１容量が昇圧された電圧を保持する工程と、
をさらに包含する請求項１０に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記複数の第１容量のそれぞれは、画素電極である前記第１電極と、液晶層である前記第１誘電体層と、前記画素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極である前記第２電極とから構成される液晶容量であり、
前記複数の第２容量のそれぞれは、補助容量電極である前記第３電極と、前記第２誘電体層と、前記補助容量電極に前記第２誘電体層を介して対向する補助容量対向電極である前記第４電極とから構成される補助容量であり、
前記液晶層は、前記画素電極と前記対向電極との間に印加された電圧に応じて前記液晶層を通過する光を変調する、請求項１０または１１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記補助容量は、前記液晶容量毎にそれぞれ設けられている請求項１２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記補助容量は、前記行または列ごとに設けられている請求項１２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコン、携帯電話や携帯型情報端末（ＰＤＡ）の表示部に用いられる表示装置として、フラットディスプレイパネルが利用されており、その多くは液晶表示装置である。上述のような携帯機器において、消費電力は商品価値を左右する要因の一つであるため、表示部として用いられる液晶表示装置には低消費電力化が望まれている。特に、バックライトを有しない反射型液晶表示装置をさらに低消費電力化するために、液晶モジュール自身の低消費電力化が要望されている。
【０００３】
例示した液晶表示装置のように、多数の容量（キャパシタ）を有する電子装置の消費電力Ｐｗは、一般に、容量をＣ、周波数をｆ、電圧をＶとすると、一次近似的には、Ｐｗ＝Ｃ・ｆ・Ｖ２で表される。従って、容量Ｃを小さくするか、周波数ｆを低くするか、電圧Ｖを低くすることにより、消費電力Ｐｗを小さくすることができる。特に、上式に示されるように消費電力Ｐｗが電圧Ｖの２乗に比例することと、システムから供給される電圧（例えば、ノートパソコンにおいては約３．３Ｖ）を昇圧する場合には昇圧ロスが存在することから、電圧Ｖを低くし、低電圧で駆動することが低消費電力化において有効である。
【０００４】
液晶表示装置の場合、従来は、液晶層のしきい値電圧を低くしたり、電圧が最も高い階調電圧を本来よりも低電圧側に設定したりすることによって、駆動電圧のダイナミックレンジを狭くし、低電圧駆動を実現していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにして低電圧駆動を行う場合、以下のような問題がある。
【０００６】
まず、液晶層のしきい値電圧を小さくするために（比）誘電率異方性Δε（＝ε//−ε⊥）が大きい液晶材料を用いると、フィードスルー電圧の信号電圧依存性が大きくなるので、信号電圧の大きさに応じた補正を行う必要があるという問題がある。また、（比）誘電率異方性Δεが大きい液晶材料として、液晶分子の長軸方向の（比）誘電率ε//が大きい液晶材料を用いると、液晶容量が大きくなるので、充電するためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のサイズが大きくなり、液晶パネルの負荷容量が大きくなるという問題がある。さらに、上述のような液晶材料は平均誘電率が大きいので、液晶層中の不純物が電離しやすい。そのため、上述のような液晶材料は抵抗の経時劣化が大きく、使用環境の厳しい液晶表示装置には使えないという問題もある。
【０００７】
一方、電圧が最も高い階調電圧を本来よりも低電圧側に設定すると、コントラスト比が低下し、表示品位が低下してしまうという問題がある。特に、ノーマリーホワイトモードの表示を行う液晶表示装置においては、コントラスト比の低下が著しく、表示品位の低下が顕著である。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低電圧駆動が可能な液晶表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示装置は、行および列を有するマトリクス状に配置された複数の第１容量であって、第１電極と、前記第１電極に第１誘電体層を介して対向する第２電極とをそれぞれが有する、複数の第１容量と、少なくとも前記行または列ごとに設けられた複数の第２容量であって、前記第１電極と電気的に接続されている第３電極と、前記第３電極に第２誘電体層を介して対向する第４電極とをそれぞれが有する、複数の第２容量と、前記第１電極および前記第３電極との電気的な接続が第１スイッチング素子によってオン／オフ制御される第１配線と、前記第２電極に少なくとも一時的に電気的に接続される第２配線と、前記第４電極との電気的な接続が第２スイッチング素子によってオン／オフ制御される第３配線と、前記第４電極との電気的な接続が第３スイッチング素子によってオン／オフ制御される第４配線と、を基板上に有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１０】
前記複数の第１容量のそれぞれは、画素電極である前記第１電極と、液晶層である前記第１誘電体層と、前記画素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極である前記第２電極とから構成される液晶容量であり、前記複数の第２容量のそれぞれは、補助容量電極である前記第３電極と、前記第２誘電体層と、前記補助容量電極に前記第２誘電体層を介して対向する補助容量対向電極である前記第４電極とから構成される補助容量であり、前記液晶層は、前記画素電極と前記対向電極との間に印加された電圧に応じて前記液晶層を通過する光を変調する構成としてもよい。
【００１１】
前記補助容量は、前記液晶容量毎にそれぞれ設けられていることが好ましい。前記補助容量が前記液晶容量毎にそれぞれ設けられている液晶表示装置において、前記第１配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第３配線としても機能し、前記画素電極、前記補助容量電極および前記補助容量対向電極に信号電圧を供給し、前記第２配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第４配線としても機能し、前記対向電極および前記補助容量対向電極に対向電圧を供給する構成としてもよい。
【００１２】
また、前記第１配線は、前記行または列ごとに設けられ、前記第３配線としても機能し、前記画素電極、前記補助容量電極および前記補助容量対向電極に信号電圧を供給し、前記第２配線は、前記対向電極に対向電圧を供給し、前記第４配線は、前記補助容量対向電極に前記対向電圧と同じ電圧を供給し、前記補助容量は、前記第１配線に対応して設けられていてもよい。
【００１３】
前記第１配線に交差するように設けられ、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子および前記第３スイッチング素子に走査信号を供給する複数の走査配線をさらに有してもよい。
【００１４】
前記複数の走査配線は、隣接する２つごとに走査配線対を構成し、前記走査配線対を構成する２つの走査配線の一方は前記第１スイッチング素子および前記第３スイッチング素子に走査信号を供給し、他方は前記第２スイッチング素子に走査信号を供給することが好ましい。
【００１５】
前記複数の液晶容量に対応して設けられた複数のさらなる補助容量であって、前記画素電極と電気的に接続されているさらなる補助容量電極と、前記さらなる補助容量電極に第３誘電体層を介して対向するさらなる補助容量対向電極とをそれぞれが有する、複数のさらなる補助容量を有し、前記第３誘電体層は、前記第２誘電体層と同一の膜から形成されていることが好ましい。
【００１６】
前記第２スイッチング素子および前記第３スイッチング素子は、互いに伝導型が異なるトランジスタであることが好ましい。
【００１７】
本発明による液晶表示装置の駆動方法は、行および列を有するマトリクス状に配置された複数の第１容量であって、第１電極と、前記第１電極に第１誘電体層を介して対向する第２電極とをそれぞれが有する、複数の第１容量と、少なくとも前記行または列ごとに設けられた複数の第２容量であって、第３電極と、前記第３電極に第２誘電体層を介して対向する第４電極とをそれぞれが有する、複数の第２容量と、を基板上に有する液晶表示装置の駆動方法であって、前記第１容量および前記第２容量が電気的に並列に接続された状態と、前記第１容量および前記第２容量が電気的に直列に接続された状態とを切り替えることによって、前記第１電極と前記第２電極との間に印加されている電圧を昇圧する工程を包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１８】
前記昇圧工程は、前記第１容量および前記第２容量が電気的に並列に接続された状態で、前記第１電極および前記第３電極に所定の第１電位を与えるとともに、前記第２電極および前記第４電極に前記所定の第１電位とは異なる所定の第２電位を与えることによって、前記第１電極と第２電極との間および前記第３電極と前記第４電極との間に所定の電圧を印加し、前記第１容量および前記第２容量を充電する工程と、前記第１容量および前記第２容量を充電した後、前記第１電極および前記第３電極が互いに電気的に接続され、且つ、前記第１容量および前記第２容量が電気的に直列に接続された状態にするとともに、前記第２電極に前記所定の第２電位を与え、且つ、前記第４電極に前記所定の第１電位を与えることによって、前記第１電極および前記第２電極の間に印加された前記所定の電圧を昇圧する工程と、前記所定の電圧を昇圧した後、前記第２電極および前記第４電極の少なくとも一つを電気的に切り離された状態にすることによって、前記第１容量が昇圧された電圧を保持する工程と、をさらに包含することが好ましい。
【００１９】
前記複数の第１容量のそれぞれは、画素電極である前記第１電極と、液晶層である前記第１誘電体層と、前記画素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極である前記第２電極とから構成される液晶容量であり、前記複数の第２容量のそれぞれは、補助容量電極である前記第３電極と、前記第２誘電体層と、前記補助容量電極に前記第２誘電体層を介して対向する補助容量対向電極である前記第４電極とから構成される補助容量であり、前記液晶層は、前記画素電極と前記対向電極との間に印加された電圧に応じて前記液晶層を通過する光を変調する構成としてもよい。
【００２０】
前記補助容量は、前記液晶容量毎にそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００２１】
前記補助容量は、前記行または列ごとに設けられていてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。本発明による液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法は優れた低消費電力性を有するので、本発明は、例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に好適に適用される。以下では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置について、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
（実施形態１）
本発明による実施形態１の液晶表示装置である液晶表示装置１００を図１を参照しながら説明する。図１は、液晶表示装置１００の等価回路を示す図である。図１に示すように、液晶表示装置１００は、行および列を有するマトリクス状に配置された複数の液晶容量１０と、複数の液晶容量１０のそれぞれに対応して設けられた複数の補助容量２０とを有する。なお、図１においては、マトリクス状に配置された複数の液晶容量１０から構成される複数の画素のうち、２行２列分の画素（ｎ行目ｎ列目、ｎ行目ｎ＋１列目、ｎ＋１行目ｎ列目およびｎ＋１行目ｎ＋１列目の画素）を示している。
【００２４】
複数の液晶容量１０のそれぞれは、画素電極１２と、画素電極１２に対向する対向電極１６と、画素電極１２と対向電極１６との間に設けられた液晶層１４とから構成されており、この液晶層１４は、画素電極１２と対向電極１６との間に印加された電圧に応じて液晶層１４を通過する光を変調する。複数の補助容量２０のそれぞれは、画素電極１２と電気的に接続されている補助容量電極２２と、補助容量電極２２に対向する補助容量対向電極２６と、補助容量電極２２と補助容量対向電極２６との間に設けられたゲート絶縁膜２４とから構成されている。
【００２５】
また、液晶表示装置１００は、列ごとに設けられた信号配線（ソース配線ともいう。ｉ列目に設けられた信号配線をＳｉと表記する。以降の図では、ｎ列目およびｎ＋１列目に設けられた信号配線ＳｎおよびＳｎ＋１を示す。）Ｓｉと、列ごとに設けられた基準配線（ｉ列目に設けられた基準配線をＢｉと表記する。以降の図では、ｎ列目およびｎ＋１列目に設けられた基準配線ＢｎおよびＢｎ＋１を示す。）Ｂｉとを有している。信号配線Ｓｉは、画素電極１２および補助容量電極２２に信号電圧を供給し、基準配線Ｂｉは、対向電極１６および補助容量対向電極２６に対向電圧（基準電圧）を供給する。信号配線Ｓｉと画素電極１２および補助容量電極２２との電気的な接続は第１ＴＦＴ３０によってオン／オフ制御される。但し、本実施形態の液晶表示装置１００においては、補助容量対向電極２６には対向電圧（基準電圧）だけでなく信号電圧も供給される。信号配線Ｓｉと補助容量対向電極２６との電気的な接続は第２ＴＦＴ４０によってオン／オフ制御され、基準配線Ｂｉと補助容量対向電極２６との電気的な接続は第３ＴＦＴ５０によってオン／オフ制御される。
【００２６】
さらに、液晶表示装置１００は、信号配線Ｓｉに交差するように設けられ、第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０に走査信号を供給する複数の走査配線（ゲート配線ともいう。）を有している。複数の走査配線は、隣接する２つごとに走査配線対を構成し、走査配線対を構成する２つの走査配線の一方Ｇ１ｉは第１スイッチング素子３０および第３スイッチング素子５０に走査信号を供給し、他方Ｇ２ｉは第２スイッチング素子４０に走査信号を供給する（ｉ行目に設けられた走査配線対を構成する２つの走査配線の一方をＧ１ｉ、他方をＧ２ｉと表記する。以降の図では、ｎ行目およびｎ＋１行目に設けられたＧ１ｎおよびＧ２ｎとＧ１ｎ＋１およびＧ２ｎ＋１とを示す。）。
【００２７】
次に、液晶表示装置１００のさらに具体的な構成を図２を参照しながら説明する。図２は、液晶表示装置１００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板（不図示）と、対向基板（不図示）と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられた液晶層１４（図２では不図示）とを有する。
【００２８】
液晶表示装置１００のＴＦＴ基板は、絶縁性基板（例えばガラス基板；不図示）と、絶縁性基板上に形成された第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０と、第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０に接続された走査配線Ｇ１ｉ、Ｇ２ｉ、信号配線Ｓｉおよび基準配線Ｂｉとを有している。ＴＦＴ基板はさらに、画素電極１２と、補助容量電極２２と、補助容量対向電極２６とを有している。
【００２９】
第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極（いずれも不図示）と、走査配線Ｇ１ｉおよびＧ２ｉと、補助容量電極２２とは、同じ金属層（例えば、タンタル層）をパターニングすることによって形成されている。勿論、他の導電層（例えば、窒化タンタル層）を含む積層構造としてもよい。
【００３０】
第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極と、走査配線Ｇ１ｉおよびＧ２ｉと、補助容量電極２２とを覆うように、典型的には、ＴＦＴ基板のほぼ全面に、ゲート絶縁膜（例えば窒化シリコン層；図２では不図示）２４が形成されている。このゲート絶縁膜２４上に、第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０を構成する半導体層、ソース電極およびドレイン電極（いずれも不図示）と、信号配線Ｓｉと、補助容量対向電極２６とが形成されている。ソース電極、ドレイン電極、信号配線Ｓｉおよび補助容量対向電極２６は、同じ金属層（例えば、タンタル層）をパターニングすることによって形成されている。勿論、他の導電層（例えば、ＩＴＯ層）を含む積層構造としてもよい。
【００３１】
補助容量電極２２は、ゲート絶縁膜２４に形成されたコンタクトホール９において第１ＴＦＴ３０のドレイン電極に電気的に接続されている。また、補助容量対向電極２６は、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０のドレイン電極に電気的に接続されている。
【００３２】
さらに、これらを覆うように、ＴＦＴ基板のほぼ全面に絶縁層（例えば樹脂層；不図示）が形成されており、この絶縁層上に画素電極（例えばアルミニウム／モリブデン積層膜、Ａｇ層またはＩＴＯ層）１２が形成されている。画素電極１２は、絶縁層およびゲート絶縁膜２４に形成されたコンタクトホール９において、第１ＴＦＴ３０のドレイン電極に電気的に接続されている。
【００３３】
液晶表示装置１００の対向基板は、透明基板（例えばガラス基板；不図示）と、透明基板上に列ごとに設けられたストライプ状の対向電極（例えばＩＴＯ層）１６とを有している。この対向電極１６は、表示領域外に設けられたコモン転移部において、ＴＦＴ基板に形成されている基準配線Ｂｉに電気的に接続されている。ＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられた液晶層１４としては、種々のタイプの液晶層を用いることができる。
【００３４】
次に、上述した液晶表示装置１００の動作を説明するが、まず、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本発明による液晶表示装置の動作原理を説明し、その後、本実施形態の液晶表示装置１００の動作を説明することとする。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明による液晶表示装置の動作原理を説明する模式図である。図３（ａ）〜（ｃ）に示す本発明による液晶表示装置の構成要素は、上述した液晶表示装置１００の構成要素と以下のように対応している。
【００３６】
まず、第１容量１０および第２容量２０はそれぞれ、液晶表示装置１００の液晶容量１０および補助容量２０に相当する。また、第１容量１０が有する第１電極１２、第１誘電体層１４および第２電極１６はそれぞれ、液晶表示装置１００の画素電極１２、液晶層１４および対向電極１６に相当し、第２容量２０が有する第３電極２２、第２誘電体層２４および第４電極２６はそれぞれ、液晶表示装置１００の補助容量電極２２、ゲート絶縁膜２４および補助容量対向電極２６に相当する。
【００３７】
さらに、第１電極１２および第３電極２２との電気的な接続が第１スイッチング素子３０によってオン／オフ制御される第１配線２と、第４電極２６との電気的な接続が第２スイッチング素子４０によってオン／オフ制御される第３配線６とは信号配線Ｓｉ（第１電位）に相当する。また、第２電極１６に電気的に接続される第２配線４と、第４電極２６との電気的な接続が第３スイッチング素子５０によってオン／オフ制御される第４配線８とは基準配線Ｂｉ（第２電位）に相当する。そして、第１スイッチング素子３０、第２スイッチング素子４０および第３スイッチング素子５０はそれぞれ第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０に相当する。
【００３８】
本発明による液晶表示装置は以下のようにして動作する。
【００３９】
まず、本発明による液晶表示装置は、図３（ａ）に示すように、第１容量１０と第２容量２０とが電気的に並列に接続された第１状態とされる。この第１状態においては、第１電極１２および第３電極２２と第１配線２との電気的な接続がオンとされ、第４電極２６と第４配線８との電気的な接続がオンとされ、第４電極２６と第３配線６との電気的な接続がオフとされている。この第１状態において、第１電極１２および第３電極２２に所定の第１電位が与えられるとともに、第２電極１６および第４電極２６に上述の第１電位とは異なる所定の第２電位が与えられることによって、第１電極１２と第２電極１６との間および第３電極２２と第４電極２６との間に所定の電圧（第１電位と第２電位との電位差）が印加され、第１容量１０および第２容量２０が充電される。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、液晶表示装置は、第１容量１０と第２容量２０とが電気的に直列に接続された第２状態とされる。この第２状態においては、第１電極１２および第３電極２２と第１配線２との電気的な接続がオフとされ、第４電極２６と第４配線８との電気的な接続がオフとされ、第４電極２６と第３配線６との電気的な接続がオンとされている。この第２状態において、第４電極２６に所定の第１電位が与えられるとともに第２電極１６に所定の第２電位が与えられることによって、第１電極１２と第２電極１６との間の電圧が昇圧される。電圧が昇圧されるメカニズムについては後述する。
【００４１】
その後、図３（ｃ）に示すように、液晶表示装置は、第４電極２６が電気的に切り離された第３状態とされる。なお、本願明細書においては、ある電極がいずれの配線とも電気的に接続されていない状態を電気的に切り離されているという。この第３状態においては、第１電極１２および第３電極２２と第１配線２との電気的な接続がオフとされ、第４電極２６と第４配線８との電気的な接続がオフとされ、第４電極２６と第３配線６との電気的な接続がオフとされている。この第３状態においては、第４電極２６が電気的に切り離されているので、昇圧された電圧が第１容量１０によって保持される。
【００４２】
上述のように、本発明による液晶表示装置においては、第１容量１０と第２容量２０とが電気的に並列に接続された状態と、第１容量１０と第２容量２０とが電気的に直列に接続された状態とが切り替えられることによって、第１電極１２と第２電極１６との間に印加されている電圧が昇圧される。従って、第１電極１２と第２電極１６との間に、外部電源から配線を介して供給される電圧（上述の第１電位と第２電位との電位差）よりも高い電圧を印加することが可能となる。その結果、外部電源から比較的低い電圧を供給することによって液晶表示装置を駆動することが可能となり、低電圧駆動が実現される。
【００４３】
以下、上述の第２状態において第１電極１２と第２電極１６との間に印加された電圧が昇圧されるメカニズムを説明する。
【００４４】
説明の簡単のために、第１状態においては、第１電極１２および第３電極２２に接地電位（上記第１電位）が与えられるとともに、第２電極１６および第４電極２６に所定の電位Ｖ０（上記第２電位）が与えられることとし、第２状態においては第２電極１６に所定の電位Ｖ０が与えられるとともに第４電極２６に接地電位が与えられることとして説明する。勿論、本発明はこれに限定されない。
【００４５】
まず、第１状態において、第１電極１２および第３電極２２に接地電位が与えられるとともに、第２電極１６および第４電極２６に所定の電位Ｖ０が与えられると、第１電極１２と第２電極１６との間および第３電極２２と第４電極２６との間には、所定の電圧Ｖ０が印加され、第１容量１０および第２容量２０が充電される。このとき、第１容量１０の静電容量をＣ１、第２容量２０の静電容量をＣ２とすると、第１電極１２に蓄積される電荷Ｑ１および第２電極２２に蓄積される電荷Ｑ２はそれぞれ次式（１）および（２）で与えられる。
【００４６】
Ｑ１＝Ｃ１Ｖ０                      （１）
Ｑ２＝Ｃ２Ｖ０                      （２）
次に、第２状態において、第２電極１６に電位Ｖ０が与えられるとともに第４電極２６に接地電位が与えられる。このとき、第１電極１２と第２電極１６との間の電位差（電圧）をＶ１’、第３電極２２と第４電極２６との間の電位差（電圧）をＶ２’とすると、第２状態において第１電極１２に蓄積される電荷Ｑ１’および第３電極２２に蓄積される電荷Ｑ２’はそれぞれ次式（３）および（４）で与えられる。
【００４７】
Ｑ１’＝Ｃ１Ｖ１’                  （３）
Ｑ２’＝Ｃ２Ｖ２’                  （４）
また、第１電極１２および第３電極２２は互いに電気的に接続されており、第２状態においては第１電極１２および第３電極２２と第１配線２との電気的な接続がオフとされているので、第１状態において第１電極１２に蓄積される電荷Ｑ１と第３電極２２に蓄積される電荷Ｑ２との総量（和）は、第２状態において第１電極１２に蓄積される電荷Ｑ１’と第３電極２２に蓄積される電荷Ｑ２’との総量（和）に等しく、この関係は次式（５）で与えられる。
【００４８】
Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ１’＋Ｑ２’                （５）
この式（５）に、式（１）〜（４）を代入すると、次式（６）が得られる。
【００４９】
Ｃ１Ｖ０＋Ｃ２Ｖ０＝Ｃ１Ｖ１’＋Ｃ２Ｖ２’    （６）
一方、第２状態においては、第２電極１６には電位Ｖ０が与えられ、第４電極には接地電位が与えられるので、第１電極１２と第２電極１６との間の電位差（電圧）Ｖ１’および第３電極２２と第４電極２６との間の電位差（電圧）Ｖ２’は、次式（７）で与えられる関係を有している。
【００５０】
Ｖ０＝Ｖ１’−Ｖ２’                    （７）
式（６）および式（７）から第１電極１２と第２電極１６との間の電位差（電圧）Ｖ１’は次式（８）で与えられる。
【００５１】
Ｖ１’＝｛（２＋Ｃ１／Ｃ２）／（１＋Ｃ１／Ｃ２）｝・Ｖ０      （８）
式（８）において、｛（２＋Ｃ１／Ｃ２）／（１＋Ｃ１／Ｃ２）｝＞１であるので、電圧Ｖ１’の絶対値は電圧Ｖ０の絶対値よりも大きく、第１状態において第１電極１２と第２電極１６との間に印加された電圧Ｖ０が、より絶対値の大きい電圧Ｖ１’に昇圧されていることがわかる。
【００５２】
また、昇圧の程度は、第１容量１０の静電容量Ｃ１と第２容量２０の静電容量Ｃ２との比で決定され、Ｃ１に対してＣ２が大きいほど昇圧される程度は高い。例えば、Ｃ１＝Ｃ２の場合（Ｃ１／Ｃ２＝１の場合）は、式（８）からＶ１’＝１．５Ｖ０であり、約１．５倍に昇圧される。また、Ｃ１に対してＣ２が十分大きい場合（Ｃ１／Ｃ２≒０の場合）は、式（８）からＶ１’≒２．０Ｖ０であり、約２倍に昇圧される。
【００５３】
上述したメカニズムによって、本発明による液晶表示装置においては、第１電極１２と第２電極１６との間に印加された電圧が昇圧される。
【００５４】
次に、図１に示した本発明による実施形態１の液晶表示装置である液晶表示装置１００の動作を、図１および図４を参照しながら説明する。図４は、液晶表示装置１００を駆動するためのタイミングチャートである。なお、以下の説明においては、ｎ行ｎ列目の画素について説明する。
【００５５】
まず、走査配線Ｇ１ｎから第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極に走査電圧Ｖｇｈが供給され、画素電極１２および補助容量電極２２と信号配線Ｓｎとの電気的な接続がオンとされるとともに、補助容量対向電極２６と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオンとされる（１Ｈの前半）。つまり、液晶容量１０と補助容量２０とが電気的に並列に接続された状態とされる。このとき、第２ＴＦＴ４０のゲート電極には走査配線Ｇ２ｎから走査電圧Ｖｇｈ（オン電圧）よりも低い電圧Ｖｇｌ（オフ電圧）が供給されており、補助容量対向電極２６と信号配線Ｓｎとの電気的な接続はオフとされている。この状態は、図３（ａ）に示した第１状態に相当する。図４に示すように、走査配線Ｇ１ｎから走査電圧Ｖｇｈが供給されるのと同じタイミングで、信号配線Ｓｎから画素電極１２および補助容量電極２２に所定の信号電圧が供給されるとともに、基準配線Ｂｎから対向電極１６および補助容量対向電極２６に所定の対向電圧（基準電圧）が供給され、画素電極１２と対向電極１６との間および補助容量電極２２と補助容量対向電極２６との間に所定の電圧（信号電圧と対向電圧との差）が印加されて、液晶容量１０および補助容量２０が充電される。
【００５６】
次に、走査配線Ｇ１ｎから第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極に電圧Ｖｇｌが供給され、画素電極１２および補助容量電極２２と信号配線Ｓｎとの電気的な接続がオフとされるとともに、補助容量対向電極２６と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオフとされる（１Ｈの後半）。また、走査配線Ｇ２ｎから第２ＴＦＴ４０のゲート電極に走査電圧Ｖｇｈが供給され、補助容量対向電極２６と信号配線Ｓｎとの電気的な接続はオンとされる。つまり、液晶容量１０と補助容量２０とが電気的に直列に接続された状態とされる。この状態は、図３（ｂ）に示した状態に相当する。この状態においては、基準配線Ｂｎから対向電極１６に所定の対向電圧（基準電圧）が供給されるとともに、信号配線Ｓｎから補助容量対向電極２６に所定の信号電圧が供給され、上述したメカニズムによって画素電極１２と対向電極１６との間の電圧が昇圧される。
【００５７】
その後、走査配線Ｇ２ｎから第２ＴＦＴ４０のゲート電極に電圧Ｖｇｌが供給され、補助容量対向電極２６と信号配線Ｓｎとの電気的な接続はオフとされる（他の走査配線対が選択されている期間）。つまり、補助容量対向電極２６が電気的に切り離された状態とされる。この状態は、図３（ｃ）に示した状態に相当する。この状態において、昇圧された電圧が液晶容量１０によって保持される。
【００５８】
上述のようにして、本発明による液晶表示装置１００においては、外部電源から供給される電圧よりも高い電圧を画素電極１２と対向電極１６との間に設けられた液晶層１４に印加することが可能となる。その結果、外部電源から比較的低い電圧を供給することによって液晶表示装置１００を駆動することが可能となり、低電圧駆動が実現される。
【００５９】
また、液晶表示装置１００においては、液晶容量１０に対応して補助容量２０が設けられており、上述したようなメカニズムで昇圧を行う昇圧回路としての構成が画素ごとに設けられているので、昇圧ロスが少なく、外部電源から供給される電圧が効率よく昇圧される。
【００６０】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示した本発明による液晶表示装置の動作原理の説明においては、第２配線４が第２電極１６に常に電気的に接続されている場合について説明したが、これに限定されず、第２配線４は第２電極１６に少なくとも一時的に電気的に接続されればよい。また、上述の説明においては、第３配線６と第４電極２６との電気的な接続をオン／オフ制御する第２スイッチング素子４０と、第４配線８と第４電極２６との電気的な接続をオン／オフ制御する第３スイッチング素子５０とが設けられている場合について説明したが、これに限定されず、第４電極２６が第３配線６に電気的に接続されている状態と、第４電極２６が第４配線８に電気的に接続されている状態とを切り替えることができる構成であればよい。
【００６１】
第２配線４と第２電極１６との電気的な接続をオン／オフ制御するさらなるスイッチング素子を有し、第４電極２６が第３配線６に電気的に接続されている状態と、第４電極２６が第４配線８に電気的に接続されている状態とを切り替えることができる構成を備えた液晶表示装置の動作を図５（ａ）および（ｂ）と図６（ａ）〜（ｃ）とを参照しながら説明する。この液晶表示装置においては、図５（ａ）および（ｂ）と図６（ａ）〜（ｃ）とに示すように、第２配線４と第２電極１６との電気的な接続はさらなるスイッチング素子７０によってオン／オフ制御される。また、第４電極２６と第３配線６および第４配線８との電気的な接続は、第４電極２６が第３配線６に電気的に接続されている状態と、第４電極２６が第４配線８に電気的に接続されている状態とを切り替える接続切替素子８０によって制御されている。接続切替素子８０としては、例えば、ポリシリコンを用いて形成されたＣＭＯＳトランジスタを用いることができる。なお、以下の説明において、図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）に示す状態は、それぞれ図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した状態に相当するので、それぞれの状態についての詳しい説明を省略する。
【００６２】
まず、図５（ａ）に示すように、第１容量１０と第２容量２０とが並列に接続された状態において、第１容量１０および第２容量２０が充電される。この状態は、図３（ａ）に示した状態に相当する。
【００６３】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１容量１０と第２容量２０とが電気的に直列に接続された状態において、第１電極１２と第２電極１６との間に印加された電圧が昇圧される。この状態は図３（ｂ）に示した状態に相当する。
【００６４】
その後、図６（ａ）、（ｂ）または（ｃ）に示すように、第２電極１６および第４電極２６の少なくとも一つが電気的に切り離された状態とされることによって、昇圧された電圧が第１容量１０によって保持される。
【００６５】
図６（ａ）に示した状態においては、図３（ｃ）に示した状態と同様、第４電極２６が電気的に切り離された状態とされることによって昇圧された電圧が保持されている。さらなるスイッチング素子７０を有する液晶表示装置においては、図６（ｂ）に示したように、第２電極１６が電気的に切り離された状態とされることによっても昇圧された電圧が保持される。
【００６６】
さらに、図６（ｃ）に示したように、第２電極１６および第４電極２６の両方が電気的に切り離された状態とされることによっても昇圧された電圧が保持される。図６（ｃ）に示した状態において電圧が保持されるように駆動すると、寄生容量を介して第１容量１０に印加される電圧の、第１配線２、第２配線４、第３配線６および第４配線８の電圧変動に応じた変動を低減することができる。
【００６７】
（実施形態２）
本発明による実施形態２の液晶表示装置である液晶表示装置２００を図７および図８を参照しながら説明する。図７は、液晶表示装置２００の等価回路を示す図であり、図８は、液晶表示装置２００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。以下の説明においては、実施形態１の液晶表示装置１００と異なる点を中心に説明し、液晶表示装置１００と実質的に同様の機能を有する構成要素については同一の参照符号を用いて示し、その説明を省略する。
【００６８】
液晶表示装置２００は、複数の液晶容量１０のそれぞれに対応して設けられた複数のさらなる補助容量６０を有している。補助容量６０は、画素電極１２と電気的に接続されたさらなる補助容量電極６２と、この補助容量電極６２に第３誘電体層６４を介して対向するさらなる補助容量対向電極６６とを有している。
【００６９】
補助容量電極６２と信号配線Ｓｉとの電気的な接続は第１ＴＦＴ３０によってオン／オフ制御されるとともに、補助容量対向電極６６は基準配線Ｂｉに電気的に接続されており、さらなる補助容量６０は、液晶容量１０に電気的に並列に接続されている。
【００７０】
補助容量電極６２は、補助容量２０を構成する補助容量電極２２と同じ金属層から形成されており、典型的には補助容量電極２２と一体に形成されている。また、補助容量対向電極６６は、補助容量２０を構成する補助容量対向電極２６と同じ金属層から形成されており、典型的には基準配線Ｂｉと一体に形成されている。
【００７１】
さらに、補助容量電極６２と補助容量対向電極６６との間に設けられた第３誘電体層６４は、補助容量２０を構成するゲート絶縁膜２４と同一の膜から形成されている。
【００７２】
ゲート絶縁膜２４は、例えば窒化シリコン層を堆積することによって形成されるが、この堆積工程においてゲート絶縁膜２４の膜厚にばらつきが生じることがある。キャパシタの静電容量の値は電極間に設けられた誘電体層の厚さに依存するので、表示領域内においてゲート絶縁膜２４の膜厚のばらつきがあると、補助容量２０の静電容量Ｃ２（以下、補助容量２０の静電容量Ｃ２を単に「静電容量Ｃ２」と表記する。）にばらつきが生じる。
【００７３】
さらなる補助容量６０を備えていない液晶表示装置においては、上述したように、外部電源から供給される電圧をＶ０とすると昇圧された電圧Ｖ１’は式（８）で与えられる。従って、静電容量Ｃ２のばらつきがあると、昇圧の程度にばらつきが生じる。
【００７４】
本実施形態による液晶表示装置２００においては、上述のように、液晶容量１０に電気的に並列に接続された補助容量６０を構成する第３誘電体層６４が、補助容量２０を構成するゲート絶縁膜２４と同一の膜から形成されているので、昇圧の程度のばらつきが低減される。以下、その理由を説明する。
【００７５】
液晶容量１０に電気的に並列に接続された補助容量６０を有する液晶表示装置２００においては、補助容量６０の静電容量をＣ３（以下、補助容量６０の静電容量Ｃ３を単に「静電容量Ｃ３」と表記する。）とすると、昇圧された電圧Ｖ１’は、次式（９）で与えられる。
【００７６】
Ｖ１’＝［｛２＋（Ｃ１＋Ｃ３）／Ｃ２｝／｛１＋（Ｃ１＋Ｃ３）／Ｃ２｝］・Ｖ０
・・・（９）
また、補助容量６０を構成する第３誘電体層６４は、補助容量２０を構成するゲート絶縁膜２４と同一の膜から形成されているので、同じ画素内のゲート絶縁膜２４と第３誘電体層６４とはほぼ同じ膜厚を有している。従って、ある画素における静電容量Ｃ２の値が表示領域内における静電容量Ｃ２の平均値よりも大きければ、同じ画素における静電容量Ｃ３の値は表示領域内における静電容量Ｃ３の平均値よりも大きい。逆に、ある画素における静電容量Ｃ２の値が表示領域内における静電容量Ｃ２の平均値よりも小さければ、同じ画素における静電容量Ｃ３の値は表示領域内における静電容量Ｃ３の平均値よりも小さい。
【００７７】
このように、液晶表示装置２００においては、補助容量２０の静電容量Ｃ２のばらつきに応じて、補助容量６０の静電容量Ｃ３も同様の傾向でばらつくため、式（９）からわかるように、補助容量２０の静電容量Ｃ２のばらつきが昇圧の程度に与える影響が、ある程度相殺される。その結果、ゲート絶縁膜２４の膜厚のばらつきによる昇圧の程度のばらつきが低減される。
【００７８】
（実施形態３）
本発明による実施形態３の液晶表示装置である液晶表示装置３００を図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、液晶表示装置３００の等価回路を示す図であり、図１０は、液晶表示装置３００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【００７９】
液晶表示装置３００は、図１０に示すように、対向基板のほぼ全面に設けられた単一の対向電極（例えばＩＴＯ層）１６’を有している。また、液晶表示装置３００のＴＦＴ基板は、図９および図１０に示すように、信号配線Ｓｉと交差するように列ごとに設けられた基準配線Ｂを有しており、この基準配線Ｂは、表示領域外に設けられたコモン転移部において対向電極１６’に電気的に接続されている。
【００８０】
この基準配線Ｂは、走査配線Ｇ１ｉおよびＧ２ｉなどと同じ金属層をパターニングすることによって形成されており、対向電極１６’およびすべての画素の補助容量対向電極２６に共通の対向電圧（基準電圧）を供給する。
【００８１】
上述のような構成を採用することによって、液晶表示装置の構造が単純になり、製造プロセスが複雑になることが防止されるので、低電圧駆動が可能な液晶表示装置が容易に、且つ、効率よく製造される。
【００８２】
（実施形態４）
本発明による実施形態４の液晶表示装置である液晶表示装置４００を図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は、液晶表示装置４００の等価回路を示す図であり、図１２は、液晶表示装置４００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【００８３】
実施形態４の液晶表示装置４００は、図１１および図１２に示すように、実施形態１の液晶表示装置１００において、信号配線Ｓｉと基準配線Ｂｉとを置き換えたものに相当する。液晶表示装置４００が有する基準配線Ｂｉは、画素電極１２、補助容量電極２２および補助容量対向電極２６に基準電圧を供給し、信号配線Ｓｉは、対向電極１６および補助容量対向電極２６に信号電圧を供給する。
【００８４】
上述のような構成を有する液晶表示装置４００も、液晶表示装置１００と同様に低電圧駆動が可能な液晶表示装置として機能し得る。勿論、実施形態２の液晶表示装置２００のようにさらなる補助容量を備える構成としてもよい。
【００８５】
液晶表示装置４００のように対向基板側の電極に信号電圧を供給する構成の液晶表示装置においては、対向基板に設けられる対向電極は、走査配線に交差するように設けられ、互いに電気的に独立した複数のストライプ状の電極であることが好ましい。
【００８６】
（実施形態５）
上述の実施形態１〜４の説明においては、補助容量が液晶容量毎にそれぞれ設けられ、昇圧回路として機能する構成を画素ごとに備える液晶表示装置について説明した。本発明による実施形態５の液晶表示装置である液晶表示装置５００は、補助容量が信号配線に対応して設けられ、昇圧回路として機能する構成を信号配線ごとに備えている点において、実施形態１〜４の液晶表示装置と異なる。
【００８７】
以下、本発明による実施形態５の液晶表示装置である液晶表示装置５００を図１３を参照しながら説明する。図１３は、液晶表示装置５００の昇圧回路として機能する部分の等価回路を示す図である。
【００８８】
実施形態１〜４の液晶表示装置が有する補助容量２０がマトリクス状に配置された液晶容量１０に対応して設けられているのに対し、実施形態５の液晶表示装置５００が有する補助容量２０’は、図１３に示すように、列ごとに設けられた信号配線Ｓｉ（図１３および後述の図１４においては、ｎ列目に設けられた信号配線Ｓｎを示す。）に対応して設けられている。
【００８９】
この補助容量２０’は、同じ列に属する液晶容量の画素電極に電気的に接続された補助容量電極２２’と、補助容量電極２２’に対向する補助容量対向電極２６’と、補助容量電極２２’および補助容量対向電極２６’の間に設けられたゲート絶縁膜２４とから構成されている。
【００９０】
信号配線Ｓｉは、画素電極、補助容量電極２２’および補助容量対向電極２６’に信号電圧を供給する。また、信号配線Ｓｉは、駆動回路（ドライバ）からの信号電圧が入力される信号配線入力部Ｓｉｎと、画素電極へ信号電圧が出力される信号配線出力部Ｓｏｕｔとを有している。信号配線Ｓｉ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と画素電極および補助容量電極２２’との電気的な接続は第１ＴＦＴ３０’によってオン／オフ制御され、信号配線Ｓｉ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と補助容量対向電極２６’との電気的な接続は第２ＴＦＴ４０’によってオン／オフ制御される。なお、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、画素ごとにスイッチング素子（例えばＴＦＴ）が設けられており、信号配線Ｓｉ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と画素電極との電気的な接続は、このスイッチング素子と第１ＴＦＴ３０’とによってオン／オフ制御されるが、以下の説明においては、説明の簡単のために、画素ごとに設けられたスイッチング素子およびこのスイッチング素子を制御するための走査配線についての説明は省略する。
【００９１】
また、液晶表示装置５００は、補助容量対向電極２６’に対向電圧（基準電圧）を供給する基準配線Ｂを有しており、基準配線Ｂは典型的にはこの信号配線Ｓｉに交差するように設けられている。この基準配線Ｂと補助容量対向電極２６’との電気的な接続は第３ＴＦＴ５０’によってオン／オフ制御される。
【００９２】
さらに、液晶表示装置５００は、信号配線Ｓｉに交差するように設けられ、第１ＴＦＴ３０’および第３ＴＦＴ５０’に走査信号を供給する走査配線Ｇ１と、同じく信号配線Ｓｉに交差するように設けられ、第２ＴＦＴ４０’に走査信号を供給する走査配線Ｇ２とを有している。
【００９３】
次に、液晶表示装置５００のさらに具体的な構成を図１４を参照しながら説明する。図１４は、液晶表示装置５００の昇圧回路として機能する部分の構成を模式的に示す上面図である。液晶表示装置５００は、ＴＦＴ基板（不図示）と、対向基板（不図示）と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられた液晶層（不図示）とを有する。なお、以下の説明においても、画素ごとに設けられたスイッチング素子およびこのスイッチング素子を制御するための走査配線についての説明は省略する。
【００９４】
液晶表示装置５００のＴＦＴ基板は、絶縁性基板（例えばガラス基板；不図示）と、絶縁性基板基板上に形成された第１ＴＦＴ３０’、第２ＴＦＴ４０’および第３ＴＦＴ５０’と、第１ＴＦＴ３０’、第２ＴＦＴ４０’および第３ＴＦＴ５０’に接続された走査配線Ｇ１、Ｇ２、信号配線Ｓｉおよび基準配線Ｂとを有している。ＴＦＴ基板はさらに、画素電極と、補助容量電極２２’と、補助容量対向電極２６’とを有している。
【００９５】
第１ＴＦＴ３０、第２ＴＦＴ４０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極（いずれも不図示）と、走査配線Ｇ１およびＧ２と、補助容量対向電極２６’とは、同じ金属層（例えば、タンタル層）をパターニングすることによって形成されている。勿論、他の導電層（例えば、窒化タンタル層）を含む積層構造としてもよい。
【００９６】
第１ＴＦＴ３０’、第２ＴＦＴ４０’および第３ＴＦＴ５０’のゲート電極と、走査配線Ｇ１およびＧ２と、補助容量対向電極２６’とを覆うように、典型的には、ＴＦＴ基板のほぼ全面に、ゲート絶縁膜（例えば窒化シリコン層；図１４では不図示）２４が形成されている。
【００９７】
このゲート絶縁膜２４上に、第１ＴＦＴ３０’、第２ＴＦＴ４０’および第３ＴＦＴ５０’を構成する半導体層、ソース電極およびドレイン電極（いずれも不図示）と、信号配線Ｓｉと、補助容量電極２２’とが形成されている。ソース電極、ドレイン電極、信号配線Ｓｉおよび補助容量電極２２’は、同じ金属層（例えば、タンタル層）をパターニングすることによって形成されている。勿論、他の導電層（例えば、ＩＴＯ層）を含む積層構造としてもよい。補助容量電極２２’は、典型的には信号配線Ｓｉと一体に形成されている。また、第２ＴＦＴ４０’のドレイン電極と第３ＴＦＴ５０’のドレイン電極とを互いに電気的に接続する接続配線４５が上述の金属層をパターニングすることによって形成されている。この接続配線４５は、ゲート絶縁膜２４に形成されたコンタクトホール９’において補助容量対向電極２６’に電気的に接続されており、第２ＴＦＴ４０’および第３ＴＦＴ５０’のドレイン電極は、この接続配線を介して補助容量対向電極２６’に電気的に接続されている。
【００９８】
さらに、これらを覆うように、ＴＦＴ基板のほぼ全面に絶縁層（例えば樹脂層；不図示）が形成されており、この絶縁層上に画素電極（例えばアルミニウム／モリブデン積層膜）が形成されている。
【００９９】
液晶表示装置５００の対向基板は、透明基板（例えばガラス基板；不図示）と、透明基板上に設けられた対向電極（例えばＩＴＯ層；不図示）とを有している。この対向電極は、対向基板のほぼ全面に形成された単一の電極であってもよいし、ストライプ状の複数の電極であってもよい。また、この対向電極は、典型的には表示領域外に設けられたコモン転移部において基準配線Ｂに電気的に接続されており、この対向電極には基準配線Ｂから対向電圧（基準電圧）が供給される。ＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられた液晶層１４としては、種々のタイプの液晶層を用いることができる。
【０１００】
上述の構成を有する液晶表示装置５００の動作を図１５を参照しながら説明する。図１５は、液晶表示装置５００を駆動するためのタイミングチャートである。なお、以下の説明においては、ｎ列目に設けられた信号配線Ｓｎおよびｎ列目に属する画素について説明する。また、説明の簡単のために、信号配線Ｓｎとｎ列目に属する液晶容量の画素電極との電気的な接続は第１ＴＦＴ３０’によってオン／オフ制御されるとして説明する。
【０１０１】
まず、走査配線Ｇ１から第１ＴＦＴ３０’および第３ＴＦＴ５０’のゲート電極に走査電圧Ｖｇｈが供給され、信号配線Ｓｎ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と、ｎ列目に属する液晶容量の画素電極および補助容量電極２２’との電気的な接続がオンとされるとともに、基準配線Ｂと補助容量対向電極２６’との電気的な接続がオンとされる。つまり、ｎ列目に属する液晶容量と補助容量２０’とが電気的に並列に接続された状態となる。このとき、第２ＴＦＴ４０’のゲート電極には走査配線Ｇ２から走査電圧Ｖｇｈ（オン電圧）よりも低い電圧Ｖｇｌ（オフ電圧）が供給されており、信号配線Ｓｎ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と補助容量対向電極２６’との電気的な接続はオフとされている。この状態は、図３（ａ）に示した第１状態に相当する。そして、走査配線Ｇ１ｎから走査電圧Ｖｇｈが供給されるのと同じタイミングで、信号配線Ｓｎから画素電極１２および補助容量電極２２に所定の信号電圧が供給されるとともに基準配線Ｂから対向電極１６および補助容量対向電極２６に所定の対向電圧（基準電圧）が供給され、画素電極１２と対向電極１６との間および補助容量電極２２と補助容量対向電極２６との間に所定の電圧（信号電圧と対向電圧との差）が印加されて、ｎ列目に属する液晶容量および補助容量２０’が充電される。
【０１０２】
次に、走査配線Ｇ１から第１ＴＦＴ３０’および第３ＴＦＴ５０’のゲート電極に電圧Ｖｇｌが供給され、信号配線入力部Ｓｉｎと画素電極および補助容量電極２２’との電気的な接続がオフとされるとともに、基準配線Ｂと補助容量対向電極２６’との電気的な接続がオフとされる。また、走査配線Ｇ２から第２ＴＦＴ４０’のゲート電極に走査電圧Ｖｇｈが供給され、信号配線入力部Ｓｉｎと補助容量対向電極２６との電気的な接続はオンとされる。つまり、ｎ列目に属する複数の液晶容量と補助容量２０’とが電気的に直列に接続された状態とされる。この状態は、図３（ｂ）に示した状態に相当する。この状態においては、基準配線Ｂから対向電極１６に所定の対向電圧（基準電圧）が供給されるとともに、信号配線Ｓｎから補助容量対向電極２６に所定の信号電圧が供給され、画素電極と対向電極１６との間に印加された所定の電圧が昇圧される。このとき、信号配線出力部Ｓｏｕｔにおける電位は、図１５に示したように、信号配線入力部Ｓｉｎにおける電位よりも高くなっている。液晶表示装置５００においては、昇圧される程度は、補助容量２０’の静電容量と、同じ列に属する液晶容量の静電容量の和との比によって決定される。
【０１０３】
なお、液晶表示装置５００においては、この後、画素ごとに設けられたスイッチング素子（例えばＴＦＴ）によって、信号配線Ｓｉ（信号配線入力部Ｓｉｎ）と画素電極との電気的な接続がオフとされることによって、昇圧された電圧が液晶容量によって保持される。
【０１０４】
上述のようにして、本実施形態による液晶表示装置５００においても、外部電源から供給される電圧よりも高い電圧を画素電極１２と対向電極１６との間に設けられた液晶層１４に印加することが可能となる。その結果、外部電源から比較的低い電圧を供給することによって液晶表示装置５００を駆動することが可能となり、低電圧駆動が実現される。
【０１０５】
また、液晶表示装置５００においては、列ごとに設けられた信号配線に対応して補助容量が設けられており、昇圧回路として機能する構成が信号配線ごとに設けられている。このような構成を採用すると、液晶表示装置の構造が比較的単純になり、製造プロセスが複雑になることが防止されるので、低電圧駆動が可能な液晶表示装置が容易に、且つ、効率よく製造される。
【０１０６】
（実施形態６）
本発明による実施形態６の液晶表示装置である液晶表示装置６００を図１６および図１７を参照しながら説明する。図１６は、液晶表示装置６００の等価回路を示す図であり、図１７は、液晶表示装置６００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【０１０７】
実施形態６の液晶表示装置６００は、実施形態４の液晶表示装置４００の第２ＴＦＴ４０の伝導型を、第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０の伝導型とは異なる伝導型としたものに相当する。本実施形態では、第２ＴＦＴ４０をｐチャネルＴＦＴとし、第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０をｎチャネルＴＦＴとする。
【０１０８】
また、実施形態１〜５の液晶表示装置が、行ごとに２つの走査配線を備えているのに対して、実施形態６の液晶表示装置６００は、行ごとに１つの走査配線Ｇｉを備えている（ｉ行目に設けられた走査配線をＧｉと表記する。以降の図では、ｎ行目、ｎ＋１行目およびｎ＋２行目に設けられたＧｎ、Ｇｎ＋１およびＧｎ＋２を示す。）。図１６および図１７に示すように、ｎ行目の画素が有する第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極は、ｎ行目に設けられた走査配線Ｇｎに電気的に接続されており、ｎ行目の画素が有する第２ＴＦＴ４０のゲート電極は、ｎ＋１行目に設けられた走査配線Ｇｎ＋１に電気的に接続されている。
【０１０９】
図１６および図１７に示した実施形態６の液晶表示装置６００は、図１８に示すようなタイミングチャートによって駆動される。以下、図１８を参照しながら、ｎ行ｎ列目の画素について液晶表示装置６００の動作を説明する。
【０１１０】
まず、１Ｈの前半において、走査配線ＧｎからｎチャネルＴＦＴである第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極に走査電圧Ｖ（ｎ−ｃｈ  ｏｎ）が供給され、画素電極１２および補助容量電極２２と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオンとされるとともに、補助容量対向電極２６と信号配線Ｓｎとの電気的な接続がオンとされる。これによって、液晶容量１０と補助容量２０とが電気的に並列に接続された状態となる。このとき、ｐチャネルＴＦＴである第２ＴＦＴ４０のゲート電極には、走査配線Ｇｎ＋１からオフ電圧Ｖｏｆｆが供給されており、補助容量対向電極２６と基準配線Ｂｎとの電気的な接続はオフとされている。走査配線Ｇｎから走査電圧Ｖ（ｎ−ｃｈ  ｏｎ）が供給されるのと同じタイミングで、基準配線Ｂｎから画素電極１２および補助容量電極２２に所定の基準電圧が供給され、信号配線Ｓｎから対向電極１６および補助容量対向電極２６に所定の信号電圧が供給されて、液晶容量１０および補助容量２０が充電される。
【０１１１】
次に、１Ｈの後半において、走査配線Ｇｎから第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０のゲート電極にオフ電圧Ｖｏｆｆが供給され、画素電極１２および補助容量電極２２と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオフとされるとともに、補助容量対向電極２６と信号配線Ｓｎとの電気的な接続がオフとされる。また、走査配線Ｇｎ＋１から第２ＴＦＴ４０のゲート電極に走査電圧Ｖ（ｐ−ｃｈ  ｏｎ）が供給され、補助容量対向電極２６と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオンとされる。これによって、液晶容量１０と補助容量２０とが電気的に直列に接続された状態とされる。この状態において、信号配線Ｓｎから対向電極１６に所定の信号電圧が供給されるとともに、基準配線Ｂｎから補助容量対向電極２６に所定の基準電圧が供給され、画素電極１２と対向電極１６との間の電圧が昇圧される。
【０１１２】
その後、図１８に示すように、走査配線Ｇｎ＋１から第２ＴＦＴ４０のゲート電極には、電圧Ｖ（ｎ−ｃｈ  ｏｎ）が供給されるので、第２ＴＦＴ４０はオフ状態とされ、補助容量対向電極２６と基準配線Ｂｎとの電気的な接続がオンとされる。これによって、補助容量対向電極２６が電気的に切り離された状態とされ、昇圧された電圧が液晶容量１０によって保持される。なお、このとき、走査配線Ｇｎ＋１からは、ｎ＋１行目の画素に設けられた第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０にも電圧Ｖ（ｎ−ｃｈ  ｏｎ）が供給される。
【０１１３】
上述したように、実施形態６の液晶表示装置６００においては、第２ＴＦＴ４０と第３ＴＦＴ５０との伝導型が異なるので、ｎ＋１行目の第１ＴＦＴ３０および第３ＴＦＴ５０を走査するための走査配線Ｓｎ＋１を、ｎ行目の第２ＴＦＴ４０を走査するための走査配線としても機能させることができる。そのため、走査配線の数を実施形態４の液晶表示装置４００に比べて削減する（ほぼ半分とする）ことができる。
【０１１４】
ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）などのようにゲートドライバを外付けする実装方式を用いた液晶表示装置においては、走査配線の数が削減されると、走査信号の入力数が削減され、ゲートドライバの出力数も削減されるので、上述の構成、すなわち、第２ＴＦＴ４０と第３ＴＦＴ５０との伝導型が異なる構成を採用することによって、部材コストの低減を図ることができる。
【０１１５】
また、ゲートドライバ回路内蔵型の液晶表示装置においては、走査配線の数が削減されると、ゲートドライバ回路の形成領域の面積を減らすことができるので、上述の構成を採用することによって、狭額縁化を図ることができる。
【０１１６】
さらに、走査配線の数が削減されると、走査配線と信号配線（あるいは基準配線）との交差部が少なくなり、上記交差部において形成される容量を減らすことができるので、上述の構成を採用することによって、信号配線（あるいは基準配線）の負荷が減り、さらなる低消費電力化を図ることができる。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明によると、低電圧で駆動可能な液晶表示装置およびその駆動方法が提供される。
【０１１８】
本発明は、特に、アクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置の低電力化に好適に用いられ、低消費電力性に優れた液晶表示装置が提供される。また、本発明によると、電源電圧を低下させることができるので、従来よりも低い耐圧のＩＣを用いることが可能となる。あるいは、従来よりも高いしきい値電圧を有する液晶材料を用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による実施形態１の液晶表示装置である液晶表示装置１００の等価回路を示す図である。
【図２】  本発明による実施形態１の液晶表示装置である液晶表示装置１００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【図３】  本発明による液晶表示装置の動作原理を説明するための図である。
【図４】  本発明による実施形態１の液晶表示装置である液晶表示装置１００を駆動するためのタイミングチャートである。
【図５】  （ａ）および（ｂ）は本発明による他の液晶表示装置の動作原理を説明するための図である。
【図６】  （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明による他の液晶表示装置の動作原理を説明するための図である。
【図７】  本発明による実施形態２の液晶表示装置である液晶表示装置２００の等価回路を示す図である。
【図８】  本発明による実施形態２の液晶表示装置である液晶表示装置２００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【図９】  本発明による実施形態３の液晶表示装置である液晶表示装置３００の等価回路を示す図である。
【図１０】  本発明による実施形態３の液晶表示装置である液晶表示装置３００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【図１１】  本発明による実施形態４の液晶表示装置である液晶表示装置４００の等価回路を示す図である。
【図１２】  本発明による実施形態４の液晶表示装置である液晶表示装置４００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【図１３】  本発明による実施形態５の液晶表示装置である液晶表示装置５００の昇圧回路として機能する部分の等価回路を示す図である。
【図１４】  本発明による実施形態５の液晶表示装置である液晶表示装置５００の昇圧回路として機能する部分を模式的に示す上面図である。
【図１５】  本発明による実施形態５の液晶表示装置である液晶表示装置５００を駆動するためのタイミングチャートである。
【図１６】  本発明による実施形態６の液晶表示装置である液晶表示装置６００の等価回路を示す図である。
【図１７】  本発明による実施形態６の液晶表示装置である液晶表示装置６００の１画素に対応する部分を模式的に示す上面図である。
【図１８】  本発明による実施形態６の液晶表示装置である液晶表示装置６００を駆動するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
２    第１配線
４    第２配線
６    第３配線
８    第４配線
９、９’  コンタクトホール
１０    第１容量、液晶容量
１２    第１電極、画素電極
１４    第１誘電体層、液晶層
１６    第２電極、対向電極
１６’  対向電極
２０、２０’  第２容量、補助容量
２２、２２’  第３電極、補助容量電極
２４    第２誘電体層、ゲート絶縁膜
２６、２６’  第４電極、補助容量対向電極
３０、３０’  第１スイッチング素子、第１ＴＦＴ
４０、４０’  第２スイッチング素子、第２ＴＦＴ
４５    接続配線
５０、５０’  第３スイッチング素子、第３ＴＦＴ
６０    さらなる補助容量
６２    さらなる補助容量電極
６４    第３誘電体層
６６    さらなる補助容量対向電極
７０    さらなるスイッチング素子
８０    接続切替素子
１００、２００、３００、４００、５００、６００    液晶表示装置
【図１】
0004072332.tif 000002
【図２】
0004072332.tif 000003
【図３】
0004072332.tif 000004
【図４】
0004072332.tif 000005
【図５】
0004072332.tif 000006
【図６】
0004072332.tif 000007
【図７】
0004072332.tif 000008
【図８】
0004072332.tif 000009
【図９】
0004072332.tif 000010
【図１０】
0004072332.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004072332.tif 000013
【図１３】
0004072332.tif 000014
【図１４】
0004072332.tif 000015
【図１５】
0004072332.tif 000016
【図１６】
0004072332.tif 000017
【図１７】
0004072332.tif 000018
【図１８】
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