(57)【要約】エレクトロルミネッセント・ランプ（３０）は、２つの電極と、少なくとも３つのコネクタ（３１，３３，３４）とを含み、第１コネクタ（３１）は、第１の電極に結合され、第２コネクタ（３３）および第３コネクタ（３４）は、第２の電極に結合される。第１の電流は、第１コネクタ（３１）と第２コネクタ（３３）との間でランプを流れることにより、ランプに光を放出させる。第２の電流は、第２コネクタ（３３）と第３コネクタ（３４）との間で第２電極を流れることにより、前記第２電極が、第２電流に応答して温度が上昇する。液晶ディスプレイをバックライティングするとき、第２電極は、熱を発生して、そのディスプレイを適切な動作にために暖める。どちらの電極も、ヒータとして使用することができる。
2004511881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物の透明層と、第１の電流を前記ランプに結合するための該透明層に結合した少なくとも１つのコネクタと、を有するエレクトロルミネッセント・ランプを備えたディスプレイにおいて、
第２の電流を前記透明層に渡って導くため前記透明層に結合した第２のコネクタを備え、これにより、前記透明層が、前記第２電流に応答して温度が上昇すること、
を特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
請求項１記載のディスプレイにおいて、前記透明層は、およそ５０〜５００Ω／□の抵抗率を有すること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項３】
請求項１記載のディスプレイにおいて、前記透明層は少なくとも２つの対向するエッジを有し、前記１つのコネクタは、前記対向するエッジのうちの第１のものに結合し、前記第２コネクタは、前記対向するエッジの第２のものに結合すること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項４】
請求項１記載のディスプレイであって、さらに、前記エレクトロルミネッセント・ランプの少なくとも１部分の上に位置する液晶ディスプレイを含むこと、を特徴とするディスプレイ。
【請求項５】
請求項１記載のディスプレイであって、さらに、液晶ディスプレイを含み、該液晶ディスプレイは、透明の金属酸化物層を含むこと、を特徴とするディスプレイ。
【請求項６】
請求項５記載のディスプレイにおいて、前記エレクトロルミネッセント・ランプと前記液晶ディスプレイとは、共通の金属酸化物層を共有すること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項７】
請求項１記載のディスプレイであって、さらに、背面の導電性層を有する液晶ディスプレイを含み、前記エレクトロルミネッセント・ランプの前記透明層は、前記背面の導電性層の上に位置すること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項８】
請求項７記載のディスプレイにおいて、前記透明層は、前記エレクトロルミネッセント・ランプの前記正面電極であること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項９】
請求項７記載のディスプレイにおいて、前記透明層は、前記エレクトロルミネッセント・ランプの前記背面電極であること、を特徴とするディスプレイ。
【請求項１０】
ディスプレイであって、
第１の電極と、
該第１電極の上に位置するリン光体層と、
該リン光体層の上に位置する誘電体層と、
該誘電体層の上に位置する第２の電極と、
前記第１および第２の電極のうちの一方に電気的に結合した第１のコネクタと、
前記第１および第２の電極のうちの前記一方に電気的に結合した第２のコネクタと、
を備え、
前記第１および第２の電極は、前記リン光体層に光を放出させるため、第１の電流を前記リン光体層および前記誘電体層を通るように結合し、
前記第１および第２のコネクタは、前記一方の電極に温度上昇させるため、第２の電流を前記一方の電極を通るように結合すること、
を特徴とするディスプレイ。
【請求項１１】
請求項１０記載のディスプレイであって、さらに、前記第２電流が流れたとき前記第１および第２の電極のうちの前記一方により暖められる液晶ディスプレイを含むこと、を特徴とするディスプレイ。
【請求項１２】
請求項１１記載のディスプレイにおいて、前記第１および第２の電極のうちの一方は、前記液晶ディスプレイと共に共有されること、を特徴とするディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）ランプに関し、特に、ヒータ・エレメントを１つの電極として有するＥＬランプに関するものである。ここで、ＥＬ“パネル”は、１つあるいはそれ以上の発光領域を含む１つの基板であって、その各発光領域が１つのＥＬ“ランプ”であるものである。１つのパネル内の１つまたはそれ以上のランプは、ヒータを１つの電極として備えることができる。
【０００２】
ＥＬランプは、本質的にはキャパシタであって、２つの導電性の電極（これらの一方が透明）の間に誘電体層を有している。この誘電体層は、リン光体粉末を含むか、あるいは、この誘電体層に隣接して別個のリン光体粉末層がある。このリン光体粉末は、強い電界の存在の下で、ほとんど電流を使用せずに光を放出する。
【０００３】
最近のＥＬランプは、厚膜デバイスであって、代表的には、ポリエステルまたはポリカーボネート材料の透明基板を含み、この基板は、約７．０ミル（０．１７８ｍｍ）の厚さを有している。この基板には、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム酸化物の透明の正面電極を、真空で、１０００Å程度の厚さまで堆積させる。この正面電極上には、リン光体層をスクリーン印刷し、そしてこのリン光体層上には誘電体層をスクリーン印刷する。背面電極は、この誘電体層上にスクリーン印刷する。あるいは、この代わりとして、ロール・コーティングを使用するＥＬランプを作成する他の方法を、使用することもできる。
【０００４】
ＥＬランプを作るのに使用するインクには、結合剤、溶剤、充填材が含まれており、ここで充填材は、印刷した層の性質を決めるものである。溶剤で代表的なものは、ジメチルアセトイミド（ＤＭＡＣ）あるいはエチルブチルアセテート（ＥＢアセテート）である。結合剤は、代表的には、ポリビニリデン・フルオライド／ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ／ＨＦＰ）のようなフルオロポリマー、ポリエステル、ビニルまたはエポキシである。リン光体層は、代表的には、溶剤、結合剤および硫化亜鉛粒子を含むスラリーから堆積させる。誘電体層は、代表的には、溶剤、結合剤およびチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粒子を含むスラリーから堆積させる。背面（不透明）電極は、代表的には、溶剤、結合剤、および銀または炭素のような導電性粒子を含むスラリーから堆積させる。各層の溶剤および結合剤は、化学的には同じものあるいは類似のものであるため、互いに隣接する層間には、化学的な適合性並びに良好な接着が得られる。
【０００５】
多くの用途、例えば自動車のディスプレイ、腕時計、ラジオ、グローバル・ポジショニング・システムおよびコンパクト・ディスク・プレーヤのような携帯デバイスにおいては、ＥＬランプは、例えば、米国特許４，５８０，８７７（Ｗａｓｈｏ）および米国特許５，１２１，２３４（Ｋｕｃｅｒａ）に開示されているように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライティングのために使用されている。この組み合わせは、バックライティングの均一性並びにＬＣＤの解像度およびコントラストから広く普及している。しかし、液晶材料は、低温（例えば０℃未満）での適正な動作のためにはあまりにも粘性が大きくなり過ぎる、という問題がある。ＬＣＤに対してヒータを設けることは知られているが、ヒータは、このディスプレイをより嵩張ったものとすることが多く、これは望ましいことではない。また、ヒータは、代表的には、ディスプレイに対し熱を不均一に与えるものである。
【０００６】
また、当該分野においては、ＩＴＯ層の抵抗率をその厚みを変えることによって変化させることが知られている。薄膜（ガラス基板）エレクトロルミネッセント・デバイスに関する米国特許４，８８０，４７５（Ｌｉｎｄｍａｙｅｒ）において開示されているように、超薄膜で高抵抗率のＩＴＯ層を、ニッケル酸化物のような別の金属酸化物層によって保護している。
【０００７】
また、当該分野においては、ＬＣＤにおけるヒータとしてＩＴＯ層を使用することが知られている。米国特許５，５５９，６１４（Ｕｒｂｉｓｈ ｅｔ ａｌ．）に開示されているように、ヒータ電極は、ＬＣＤ内の背面電極と同一平面上にあるが、ただしそれからは分離している。このヒータ電極は、ＩＴＯと銅酸化物層との組み合わせとして開示されている。このヒータへの接続は、概略的に記載されているに過ぎないが、しかし少なくとも２つの追加のコネクタがこのヒータに対し必要とされている。２つより多い追加の接続部は、パターニングされたヒータ電極に対し同様に必要とされている。
【０００８】
さらにまた、例えば米国特許４，５００，１７３（Ｌｅｉｂｏｗｉｔｚ ｅｔ ａｌ．）に開示されているように、ＬＣＤとＥＬランプとが共通の電極を共有することは、当該分野において知られているが、ただしこの共通電極をヒータとすることは知られていない。
【０００９】
したがって、以上に鑑み、本発明の目的は、ヒータ電極を備えたＥＬランプを提供することである。
本発明の別の目的は、正面電極とヒータ電極とが同一の電極となったＥＬランプを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、背面電極とヒータ電極とが同一の電極となったＥＬランプを提供することである。
本発明の別の目的は、単一の追加のコネクタを必要とする一体型のヒータを備えたＥＬランプを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、液晶ディスプレイであって、バックライティングのためおよびこの液晶ディスプレイを加熱するためのＥＬランプを備えた、そのような液晶ディスプレイを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、透明で加熱用の正面電極を有するＥＬランプによりバックライティングされる液晶ディスプレイを提供することである。
本発明の別の目的は、液晶ディスプレイであって、このディスプレイの全面を覆うヒータを備えた、そのような液晶ディスプレイを提供することである。
【００１３】
発明の摘要
以上の目的は、本発明により達成でき、本発明では、エレクトロルミネッセント・ランプは、２つの電極と、少なくとも３つのコネクタとを含み、第１コネクタは、第１の電極に結合され、第２コネクタおよび第３コネクタは、第２の電極に結合される。第１の電流は、第１コネクタと第２コネクタとの間でランプを流れることにより、ランプに光を放出させる。第２の電流は、第２コネクタと第３コネクタとの間で第２電極を流れることにより、前記第２電極が、第２電流に応答して温度が上昇する。液晶ディスプレイをバックライティングするとき、第２電極は、熱を発生して、そのディスプレイを適切な動作のために暖める。どちらの電極も、ヒータとして使用することができる。
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明については、添付図面と共に以下の詳細な説明を検討することによりより完全に理解することができる。
【００１５】
図１は、ＥＬランプの横断面図である。尚、どの横断面においても、種々の層は、比例してあるいは一定の縮尺で示してはいない。ランプ１０は、ポリエステルまたはポリカーボネート材料の透明の基板１１を含んでいる。透明電極１２は、基板１１の上にあり、そしてインジウム・スズ酸化物またはインジウム酸化物を含んでいる。リン光体層１６は、電極１２の上にあり、そして誘電体層１５は、このリン光体層上にある。リン光体層と誘電体層とは、互いに組み合わせることによって、参照番号１３により示したように単一の層にすることができる。誘電体層１５の上にあるのは、背面電極１８であり、これは、樹脂結合剤内の銀または炭素のような導電性粒子を含んでいる。
【００１６】
動作の間においては、交流電流を電極１２および１８に印加して、これら電極間にランプを通して微少な電流を流れさせ、これにより層１６中のリン光体に光を放出させる。
【００１７】
本発明によれば、小電流を透明電極１２の互いに反対のエッジに印加して、ランプを通る電流とは直交するようにその電極を電流が流れるようにする。この電流量は、電極１２の抵抗率とランプの面積により決まる。抵抗率は、およそ５０〜５００Ω／□が好ましい。その印加する電圧は、交流あるいは直流とすることができる。ほとんどの用途においては、印加するヒータ電圧は、３〜１２ボルトＤＣと仮定する。
【００１８】
図２は、液晶ディスプレイに取り付けた、このディスプレイをバックライティングするためのＥＬランプを示している。ランプ１０は、上述のように構成する。液晶ディスプレイ２０は、透明電極２１と、液晶材料２２と、そして透明電極２３とを備えている。他の層、例えば偏光層は、図示していないが、当該分野においては良く知られている。液晶材料は、代表的には、幾分粘性のものであり、そして０℃未満の温度では、ゲル化する傾向がある。液晶ディスプレイは、電界が印加されたときに、この材料の分子の配列が変化することにより動作する。低い温度では、この材料の粘度は、大きく増加し、したがって印加された電界に反応しなくなる。少量の熱を提供することにより、液晶材料の温度は、冷たい温度における適切な動作に十分な程上げることができる。車両におけるインスツルメント・パネルのようなディスプレイは、熱を閉じこめる傾向がある。したがって、ディスプレイが正常に動作するように十分に温度を上昇させるには、熱をほとんど必要としない。
【００１９】
図３は、本発明にしたがって構成したＥＬランプの平面図である。ＥＬランプ３０は、正面電極のためのコネクタ３１，３２と、背面電極のためのコネクタ３３，３４とを備えている。ＥＬランプは、代表的には、１つの電極を取り囲むバス・バーを有していて、これによりこの電極に対し低い抵抗の接続を提供する。ヒータ電極を備えることにより、電極の周囲を完全に囲むバス・バーは、このランプの見る者から隠れた部分に第２の接続を行わない限り、可能なものではない。バス・バー３６は、ＥＬランプ３０の１つのエッジに沿って配置し、そしてこれをコネクタ３１に電気的に結合する。同様に、バス・バー３７は、このランプの反対側のエッジに沿って配置し、そしてこれをコネクタ３２に電気的に結合する。したがって、コネクタ３１とコネクタ３２間に結合される電圧は、正面電極を電流が流れるようにし、これによりこの電極を暖める。この加熱電流は、交流としたりあるいは直流とすることができる。
【００２０】
使用する電源に依存して、単一の追加のコネクタしか必要としない。コネクタ３３および３４のうちの１つは、本発明に無関係の理由のために保持するようにしない限り、除去することができる。本発明にしたがって構成したランプは、シングルエンド出力を有するドライバ、すなわち、出力端子とグランドとの間に交流電流を発生するドライバ、ハーフブリッジ出力または変圧器出力を有するドライバとコンパチブルである。ドライバがフルブリッジ出力（４つのスイッチング・エレメント）を有する場合、浮動バイアスがヒータに対し必要となり、例えば正面電極間に変圧器によって電圧を結合する必要がある。
【００２１】
従来技術においては、ＥＬランプから均一の出力を得ようと多大な努力が払われてきた。熱を提供するのに使用する電圧は、ＥＬランプの表面に渡って不均一性を有意な程導入することはないが、その理由は、ヒータ電圧が、ＥＬランプを駆動するのに使用するピーク・ピーク電圧に対して小さいからである（例えば、１２０ボルトに対し３ボルト）。
【００２２】
図４は、本発明の代替の実施形態を示しており、この実施形態では、透明背面電極をＥＬランプに対し使用し、そしてこのランプを、その背面電極によって液晶ディスプレイに取り付けている。このことは、リン光体層を液晶ディスプレイのより近くに移して、幾分より拡散する光源を提供するようにするが、その理由は、その光が図４に示したように、誘電体層を通過するからである。誘電体層とリン光体層とは、組み合わせることができる。
【００２３】
特に、ランプ４１は、液晶ディスプレイ４４の背面電極４３と接触した透明電極４２を備えている。リン光体／誘電体層４６は、電極４２の上にあり、そして背面電極４７は、層４６の上にある。基板４８は、背面電極４７の上にある。層４９のような反射性層は、オプションとして設けることにより、見る者の方に光を向け直す。電極４２は、好ましくは液晶ディスプレイ４４用のヒータ電極である。
【００２４】
基板４７上に構成する代わりとして、このランプ材料、すなわち層４２，４６，４７は、一時的な基板、例えばロール・コーティング上に堆積させ、そして液晶ディスプレイ４４の背面電極に積層させ、これによって基板４８を除去するようにすることができる。電極４２と４３は、このいずれかの電極をパターニングすることが望まれる場合には、薄い絶縁層（不図示）によって互いに分離させることができる。接着剤層は、接着剤および絶縁体の両方として作用することができる。
【００２５】
図５は、本発明の代替の実施形態を示しており、この実施形態においては、１つの電極を液晶ディスプレイと共用している。液晶ディスプレイ５１は、透明導電性層５２を備え、これは、液晶ディスプレイの背面電極とＥＬランプ５３の正面電極の両方のものである。リン光体層５４は、層５２の上にあり、そして誘電体層５５は、リン光体層の上にある。背面電極５６は、導電性インクから堆積させたり、あるいはアルミニウムのような金属箔の層とすることができ、そしてこれはまた、反射性機能を提供する。層５２は、好ましくはヒータ層である。
【００２６】
ＥＬランプ５３は、好ましくは、ランプ材料を逆の順序で、層５６から始めて、金属箔（これは、背面電極となる）上に堆積させたり、あるいは一時的基板上に堆積させることにより作る。それら材料は、次に、液晶ディスプレイ５１の背面に積層させ、そして一時的基板（もしある場合）を取り除く。
【００２７】
したがって、本発明は、正面電極または背面電極、あるいはその両方の電極としてヒータ電極を有するＥＬランプを提供する。このランプは、ヒータ用の最小限の単一の追加コネクタしか必要としない。液晶ディスプレイと組み合わせることにより、本発明は、バックライティングのためおよび液晶ディスプレイを加熱するためのＥＬランプを提供する。
【００２８】
以上、本発明について説明したが、当業者には理解されるように、多くの変更を本発明の範囲内で行うことができる。例えば、ランプ３０の背面電極は、希望ならば、正面電極の代替としてあるいはこの正面電極に追加して、ヒータ電極とすることができる。このヒータ電極は、パターニングすることができ、そして依然として、正面または背面の電極およびヒータ電極の両方として作用するようにできる。バイメタル・スイッチまたは他の装置は、何時ディスプレイが十分に暖まったかを検知し、そして暖まったときにヒータ回路を開放するため、ディスプレイの近くに追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、エレクトロルミネッセント・ランプの横断面図。
【図２】
図２は、本発明の好ましい実施形態にしたがって構成したエレクトロルミネッセント・ランプおよび液晶ディスプレイの横断面図。
【図３】
図３は、本発明にしたがって構成したエレクトロルミネッセント・ランプの平面図。
【図４】
図４は、本発明の代替実施形態にしたがって構成したエレクトロルミネッセント・ランプおよび液晶ディスプレイの横断面図。
【図５】
図５は、本発明の代替の実施形態にしたがって構成したエレクトロルミネッセント・ランプおよび液晶ディスプレイの横断面図。
【国際公開パンフレット】
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2004511881.tif 000004
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2004511881.tif 000009
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2004511881.tif 000011
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【国際調査報告】
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