(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの表示面側からそれぞれ順に配置された第１と第２と第３の絶縁性層と、前記第１と第２の絶縁性層の間に挟まれた第１の導電性層と、前記第２と第３の絶縁性層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層構造体と、
前記多層構造体の前記１つの表示面に取付けられる第１および第２の発光素子と、
直流電源に接続される切換スイッチと、
を具える表示装置であって、
前記第１と第２と第３の絶縁性層は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる素材からなるものであり、前記第１と第２の導電性層の各々は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる積層された複数の導電性の布を含み、前記布は化学繊維または天然繊維を含みかつ金属被覆を有し、
前記第１の発光素子は第１の極性の長い導体端子と第２の極性の短い導体端子とを有し、前記第２の発光素子は前記第１の極性の短い導体端子と前記第２の極性の長い導体端子とを有し、前記第１および第２の発光素子の各々の前記両導体端子の対は、前記多層構造体に前記表示面側から差込まれ、前記多層構造体の前記表示面における実質的に任意の位置に差込み可能なものであり、
前記第１および第２の発光素子のそれぞれの長い導体端子は、前記多層構造体に前記表示面側から差込まれることによって前記第１と第２の絶縁性層と前記第１の導電性層とを貫通して前記第２の導電性層に接触し、さらに前記多層構造体における前記第１の導電性層の位置に対応する部分に絶縁被覆を有していて前記第１の導電性層に対して絶縁され、前記絶縁被覆は、前記長い導体端子の先端側が細いテーパ状または先細の形状を有し、
前記第１および第２の発光素子のそれぞれの短い導体端子は、前記多層構造体に前記表示面側から差込まれることによって前記第１の絶縁性層を貫通して前記第１の導電性層に接触し、
前記切換スイッチによって前記第１の極性の電圧が前記第１の導電層に印加され前記第２の極性の電圧が前記第２の導電層に印加されたとき、前記第２の発光素子が点灯し前記第１の発光素子が消灯し、前記切換スイッチによって前記第１の極性の電圧が前記第２の導電層に印加され前記第２の極性の電圧が前記第１の導電層に印加されたとき、前記第１の発光素子が点灯し前記第２の発光素子が消灯するものである、
表示装置。
【請求項２】
１つの表示面側からそれぞれ順に配置された第１と第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層と、前記第１と第２の絶縁性発泡プラスチック層の間に挟まれた第１の導電性層と、前記第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層構造体と、
前記多層構造体の前記１つの表示面に取付けられる第１および第２の発光半導体素子と、
直流電源に接続される切換スイッチと、
を具える表示装置であって、
前記第１と第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層は針状物によって突き刺して孔を開けることができるものであり、前記第１と第２の導電性層の各々は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる積層された複数の導電性の布を含み、前記布は化学繊維または天然繊維を含みかつ金属被覆を有し、
前記第１および第２の発光半導体素子の各々は第１と第２の導体端子を有し、この両導体端子の対は前記多層構造体に前記表示面側から差込まれ、前記両導体端子の対は前記多層構造体の表示面における実質的に任意の位置に差込み可能なものであり、
前記第１の導体端子は前記多層構造体に前記表示面側から差込まれることによって前記第１と第２の絶縁性発泡プラスチック層と前記第１の導電性層とを貫通して前記第２の導電性層に接触し、前記第１の導体端子は前記多層構造体における前記第１の導電性層の位置に対応する部分に絶縁被覆を有していて前記第１の導電性層に対して絶縁され、前記絶縁被覆は、前記第１の導体端子の先端側が細いテーパ状または先細の形状を有し、
前記第２の導体端子は前記多層構造体に前記表示面側から差込まれることによって前記第１の絶縁性発泡プラスチック層を貫通して前記第１の導電性層に接触し、
前記切換スイッチによって第１の極性の電圧が前記第１の導電層に印加され第２の極性の電圧が前記第２の導電層に印加されたとき、前記第２の発光素子が点灯し前記第１の発光素子が消灯し、前記切換スイッチによって前記第１の極性の電圧が前記第２の導電層に印加され前記第２の極性の電圧が前記第１の導電層に印加されたとき、前記第１の発光素子が点灯し前記第２の発光素子が消灯するものである、
表示装置。
【請求項３】
表示面側からそれぞれ順に配置された第１と第２と第３の絶縁性層と、前記第１と第２の絶縁性層の間に挟まれた第１の導電性層と、前記第２と第３の絶縁性層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層構造体と、
前記多層構造体の前記表示面に取付けられる複数の発光素子と、
を具える表示装置であって、
前記第１と第２と第３の絶縁性層は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる素材からなるものであり、前記第１と第２の導電性層の各々は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる積層された複数の導電性の布を含み、前記布は化学繊維または天然繊維を含みかつ金属被覆を有し、
前記第１と第２の導電性層の一方が、第１の複数の境界線と、前記第１の複数の境界線と交差する第２の複数の境界線とで複数の領域に分離されており、
前記複数の発光素子の各々は長い導体端子と短い導体端子とを有し、この両導体端子の対は前記多層構造体に差込まれ、前記両導体端子の対は前記多層構造体の前記表示面における実質的に任意の位置に差込み可能なものであり、
前記長い導体端子は前記多層構造体に差込まれることによって前記第１と第２の絶縁性層と前記第１の導電性層とを貫通して前記第２の導電性層に接触し、前記長い導体端子は前記多層構造体における前記第１の導電性層の位置に対応する部分に絶縁被覆を有していて前記第１の導電性層に対して絶縁され、前記絶縁被覆は、前記長い導体端子の先端側が細いテーパ状または先細の形状を有し、
前記短い導体端子は前記多層構造体に差込まれることによって前記第１の絶縁性層を貫通して前記第１の導電性層に接触するものである、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層構造の構造体の表示面における実質的に任意の位置に複数の発光素子が取付けられる表示装置、およびそのような表示装置用の多層構造体および発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
複数枚の板状電気導体と複数枚の板状絶縁体を有するボードに、短い電極プラグと所要部分を絶縁した長い電極プラグとを有する発光ダイオードがさされた構成の電光板は知られている。
【０００３】
導電性物質の微粉が混入されたゴムまたは合成樹脂または金属製の２枚の導電性薄板とその間に挟まれた絶縁性薄板とからなる表示板に、短い電極と絶縁被覆層を有する長い電極とを有する発光ダイオードが嵌挿される位置表示装置が知られている。
【０００４】
金属箔または導電性樹脂の２または３つの導電層と軟質合成樹脂の２または３つの絶縁層とからなる積層シートに、先端部以外が絶縁被覆された長接触針と短接触針とを有する発光ダイオードを挿入接触させた表示装置が知られている。
【０００５】
しかし、そのような従来の表示装置では発光ダイオードの端子（リード・フレーム）と導電層との接触が不充分および不安定で、発光ダイオードの中にはその端子との間の充分な電気的接触が得られずに発光し損なったり、時間経過とともにその接触部分が酸化して給電できなくなる傾向があった。また、そのような従来の表示装置では点灯される発光素子の領域を選択できない。
【０００６】
本発明の１つの目的は、表示装置の表示面における実質的に任意の位置に発光素子を取付けることができる表示装置を実現することである。本発明の別の目的は、表示装置用の多層構造体において差し込まれる発光素子端子との間に安定性した導電性接触を形成する導電層を実現することである。本発明のさらに別の目的は、点灯される発光素子の領域を選択できる表示装置を実現することである。
【０００７】
【発明の概要】
上述の問題を解決するため、本発明の実施形態の特徴によれば、表示装置（１）は、１つの表示面側からそれぞれ順に配置された第１と第２と第３の絶縁性層（１１、１２、１３）と、第１と第２の絶縁性層の間に挟まれた第１の導電性層（２１）と、第２と第３の絶縁性層の間に挟まれた第２の導電性層（２２）とを有する多層構造体（１０）と；多層構造体の表示面に取付けられる第１および第２の発光素子（３１；９１、９２）と、直流電源に接続される切換スイッチ（図９）と、を具える。第１と第２と第３の絶縁性層は、針状物によって突き刺して孔を開けることができる素材でできている。第１と第２の導電性層の各々は、積層された複数の導電性の布を含み、複数の布の各布は針状物によって突き刺して孔を開けることができる化学繊維または天然繊維を含みかつ金属被覆を有する。第１の発光素子は第１の極性の長い導体端子と第２の極性の短い導体端子とを有する。第２の発光素子は第２の極性の長い導体端子（４２）と第１の極性の短い導体端子（４３）とを有する。その両導体端子の対は多層構造体に表示面側から差込まれる。第１および第２の発光素子の各々の両導体端子の対は、多層構造体の表示面における実質的に任意の位置に差込み可能である。第１および第２の発光素子のそれぞれの長い導体端子は、多層構造体に表示面側から差込まれることによって第１と第２の絶縁性層と第１の導電性層とを貫通して第２の導電性層に接触し、さらに多層構造体における第１の導電性層の位置に対応する部分に（即ち、多層構造体に差込まれたときに第１の導電性層と接触する部分に）絶縁被覆（４４）を有していて第１の導電性層から絶縁される。その絶縁被覆はテーパ状または先細の形状を有する。第１および第２の発光素子のそれぞれの短い導体端子は、多層構造体に表示面側から差込まれることによって第１の絶縁性層を貫通して第１の導電性層に接触する。切換スイッチによって第１の極性の電圧が第１の導電層に印加され第２の極性の電圧が第２の導電層に印加されたとき、第２の発光素子が点灯し第１の発光素子が消灯し、切換スイッチによって第１の極性の電圧が第２の導電層に印加され第２の極性の電圧が第１の導電層に印加されたとき、第１の発光素子が点灯し第２の発光素子が消灯する。
【０００８】
本発明の実施形態の別の特徴によれば、第１と第２と第３の絶縁性層は絶縁性発泡プラスチックからなる。本発明のさらに別の特徴によれば、第１と第２の導電性層のうちの一方は、第１の複数の境界線と、第１の複数の境界線と交差する第２の複数の境界線とで複数の領域に分離されている。本発明のさらに別の特徴によれば、発光素子の長い導体端子は、発光素子の短い導体端子の長さに対応する発光部側の端子部分の少なくとも所定の一部に絶縁被覆を有する。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、上述の目的を達成することができる。また、本発明によれば、表示装置におけるその発光素子の取付けの位置の柔軟性およびその取付けの安定性が得られ、また、芸術性または意匠性のある点描形態の画像を表示装置上で表現することができる。
【００１０】
本発明の実施形態の特徴によれば、第１と第２の導電性層は織布または不織布を含む層からなり、織布または不織布は発光素子の導体端子との間に安定した電気的接触を形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による表示装置の一実施形態である多層構造のサインボード１の外観（斜視図）を示している。サインボード１は、３つの絶縁層（即ち絶縁性層）として互いに重ねられた絶縁性の３枚のボードまたは板１１、１２および１３と、その互いに隣接するボードの間にそれぞれ挟まれた柔軟な２つの導電層（即ち導電性層）２１および２２とを有する多層構造体である多層ボード１０を具え；さらに、この多層ボード１０の一方の表示面１５に取付けられた発光素子または発光半導体素子としての複数の発光ダイオード３１を具えている。多層構造体およびその表示面の形状は、図１の実施形態では平坦な（平面状の）長方形状であるが、円形状、楕円形状または星形状等の任意の面形状でもよく、また、球面状、円筒状または円錐状等の任意の湾曲面を有するものであってもよい。導電層２１または２２の一方を負極とし他方を正極として直流電源１６の給電線にそれぞれ接続する。
【００１２】
図２および３は、本発明の表示装置の構成および動作の原理を説明するための図である。図３は、線３−３で切った図２のサインボードの垂直断面図である。図２および図３において、各発光ダイオード３１は発光部４１と正極および負極の２本の導体端子４２および４３からなる１対の端子とを有し、その２本の端子はそれぞれ対応する極性の導電層の表示面からの深さに対応した異なる長さを有する。その長い方の端子４２は、少なくとも導電層２１と接触する端子部分に絶縁被覆４４が施されており、好ましくはその端子部分を含むその発光部４１側の根本４６から中間部４７までの範囲の端子表面に絶縁被覆４４が施されている。絶縁被覆が施されるその根本から中間部までの距離は１つの絶縁層１１と１つの導電層２１の合計の厚さより幾分長くなるように設定される。なお、各図面において、共通のまたは対応する構成要素には同じ番号が付されている。
【００１３】
図２および３において、上述のように構成された多層構造体である多層ボード１０の２つの導電層２１および２２に、必要に応じて可変抵抗２８を介して直流電源（約２Ｖ）の負極および正極をそれぞれ接続し、多層ボードの表示面１５に発光ダイオード３１を差込むと、発光ダイオード３１の長短２つの端子間に順方向電流（約２０ｍＡ）が流れて発光する。長い端子４２の発光部４１側から中間部４７にわたって施した絶縁被覆４４によって端子４２と導電層２１の間の導通が阻止される。
【００１４】
次に、絶縁層として使用される絶縁性ボード１１、１２、１３の構成を説明する。図１〜３における絶縁性ボード１１、１２、１３は、その材質が或る程度柔らかく、適度の圧縮硬さを有していて変形しにくく、針状物を突き刺すことにより容易に孔を形成することができるものが好ましい。この実施形態では、絶縁性ボードとして、発泡プラスチック・ボード（例えば厚さ１０ｍｍまたは５ｍｍのボード）を使用する。そのボードの発泡プラスチックとしては、典型的には発泡ポリスチレン（いわゆる発泡スチロール）を用いるが、その他、例えば発泡ポリウレタン、ポリエチレン等を用いてもよい。また、絶縁層として例えば絶縁性の化学繊維のような繊維の層を用いてもよい。実施例として、それぞれ厚さ１０ｍｍまたは５ｍｍの３枚のボードとその間に挟まれた２つの導電層とからなる、合計の厚さ（Ｔ）約３０ｍｍ〜約１５ｍｍ、高さ（Ｈ）約７５ｍｍ〜約９００ｍｍ、幅（Ｗ）約７５ｍｍ〜約６００ｍｍの様々な寸法の多層ボードを試作した。
【００１５】
そのような発泡プラスチック・ボードにおいて、カーペット固定用ピン（鋲）等の先端の尖った針をボードに突き刺してガイド用の孔４８を先に形成しその孔に発光ダイオードの端子を挿入すると、多層ボードへの端子の差込みが簡単になる（図３）。また、通常の発光ダイオードにおける剛性を有する端子（リード・フレーム）であれば、図５に示されているように、ガイド孔を形成することなくその端子を直接そのボードに突き刺すことができる。多層ボードは、端縁部の少なくとも一部に、例えば四隅に絶縁性の接着テープ２５を貼って固定すればよい（図１）。その代替手段として、多層ボードの周辺部、例えば四隅にボルト貫通孔を形成して絶縁性プラスチックのボルトとナットによって多層ボードを固定してもよい。多層ボードの表示面側の表面にパルプ紙または塗料が載りやすいプラスチック・ペーパを接着剤で貼り合わせてサインボード表示面を形成すると、その表示面に色を塗ったり絵を描いたりすることができる。
【００１６】
次に、導電層２１、２２の構成を説明する。導電層２１、２２は、発光ダイオードの端子を差込むためのガイド孔が上述のように針を突き刺すことによって容易に形成され、即ち穿孔が容易で、導電性が高く、そのような導電層の孔と発光素子の端子との間に充分な電気的接触が得られるものが好ましい。その各導電層は単一層構造でも複数層構造でもよい。その導電層は、穿孔が容易で柔軟なシート状の導電性材料、例えば、導体金属が被覆された導電性の布、目の細かいステンレス網、スチール・ウール、または炭素繊維（カーボンファイバ）の織布または不織布等のシート状繊維の材料群の中から少なくとも１つ（１枚）、および場合によってはさらにアルミニウム箔、銅箔またはシールド・ペーパ等の材料群の中から１つ（１枚）を選択しまたは任意の組合わせで複数選択して、単独でまたは積層して形成する。その金属被覆を有する導電性布として、銅および／またはニッケルが被覆された好ましくは合成繊維、その他の化学繊維または天然繊維の織布または不織布を用いればよい。その繊維素材は、例えばポリエステル、アクリル、ナイロン等である。導電層としては、取扱いの容易性、裁断成形の容易性および裂けにくさから導電性の布を用いるのが好ましい。金属被覆を有する導電性の合成繊維の織布または不織布は、繊維、糸または布に銅またはニッケルのメッキを施し、またはその銅メッキの上にニッケル・メッキを施すことによって得られる。試作品に用いた金属被覆を有する導電性布の厚さは概ね約０．１〜０．２ｍｍであるが、この発明による導電層としてはそれ以上の厚さの布を使用してもよい。その金属被覆を有する布は１枚でも充分高い導電性が得られることを発明者は確認した。
【００１７】
図４（Ａ）は、複数の電導性布４００を積層して形成した導電層２１または２２の例を示している。図４（Ｂ）は、２枚のアルミニウム箔４０１とその間に挟んだシート状のスチールウール４０２とで形成した導電層の例を示している。図４（Ｃ）は、２枚のアルミニウム箔とその間に挟んだ目の細かいステンレス網４０３とで形成した導電層の例を示している。図４（Ｄ）は、２枚のアルミニウム箔４０１とその間に挟んだ炭素繊維不織布または織布４００とで形成した導電層の例を示している。図４には示されていないが、銅および／またはニッケルをコーティングした導電性の布を単独で導電層を形成してもよい。上述のようなアルミニウム箔やスチールたわし等の金属材で導電層を形成する場合は、それに防錆剤（市販の接点復活剤）を塗布しておくと酸化被覆が形成されにくくなり導電層と端子の間の接触が良好に維持される。各導電層は、発泡プラスチック・ボードの１つの面の全面または一部に接着剤または両面テープを用いて接着するとずれにくくなる。シート状の複数の導電性材料を積層して形成した導電層を用いる場合にはその各シート状材料間を必要に応じて一部または全面を接着剤または両面テープで互いに接着してもよい。
【００１８】
次に、発光素子の構成を説明する。
図１〜３における差込まれる発光素子として使用される発光ダイオード３１は、一般的には市販の発光ダイオードを加工して形成することができ、典型例としては、或る程度の剛性を有する細長い針状のほぼ平行な２本の導体端子（リード・フレーム、足）と、エポキシ樹脂等のプラスチックに樹脂モールドされたＬＥＤ素子（ペレット）４５を含んだ発光部４１とを有する発光ダイオードである。そのような発光ダイオードには赤、黄、緑、青等の相異なる色の種々の発光レベル（例、２Ｖ用、４Ｖ用）を有するカラー発光ダイオードがある。発光素子としては、入手の容易性、素子の寿命、サイズの小ささおよび電圧バイアス方向による素子の選択性の点で、発光ダイオードを使用することが好ましいが、例えば、別の発光半導体素子である電界発光セル（ＥＬセル）や、ほぼ平行な２本の針状の端子が例えば半田付けによって固着された豆電球等を用いることも可能である。
【００１９】
次に、図２および３を参照して発光ダイオードの端子の構造を説明すると、発光ダイオード３１の一方の端子（負極）４３は、第１の絶縁性ボード１１と第１の導電層２１とを貫通して先端が第２の絶縁性ボード１２の内部に達するような長さに短く切って長さを調整する。発光ダイオードの他方の端子（正極）４２は、第１の絶縁性ボード１１と第１の導電層２１と第２の絶縁性ボード１２と第２の導電層２２を貫通して先端が第３の絶縁性ボード１３の内部に達するような長い長さにする。その他方の端子４２における端子の根本４６（発光部４１側）から第２の絶縁性ボード１２の内部の中間部４７までの範囲の端子部分に絶縁被覆４４を施して、第１の導電層２１に対する絶縁を形成する。その絶縁被覆は、端子根本４６側を太く端子先端側を細く例えばテーパ状に形成すると、端子と孔の内壁との間の接触面積が大きくなり、さらに発泡プラスチック材料の弾力性および静止摩擦力との関係で端子をサインボードに差込んだときに発光ダイオードは多層ボードにより強く固定され、また先にガイド孔を形成しておく場合には大きなガイド孔を形成できるので端子の差込みがより容易になる。
【００２０】
図５には、発光ダイオード３１の絶縁被覆４４の様々な実施例が示されている。図５（Ａ）は、各絶縁性ボードの厚さが１０ｍｍである場合、絶縁被覆を、発光ダイオードの発光部側の根本から１５ｍｍまでの端子部分の周面に、発光ダイオードの発光部のプラスチックと同じプラスチック材料でテーパ状（先細）に一体的に形成した例を示している。図５（Ｂ）は、絶縁被覆を、上述の端子の部分に、発光ダイオードの発光部のプラスチックと一体的に熱硬化性プラスチック接着剤等でテーパ状に一体的に形成した例を示している。
【００２１】
図５（Ｃ）は、絶縁被覆を、絶縁性の細長い硬質、半硬質または軟質のプラスチックの中空チューブ、またはゴムチューブ、例えば外径約１ｍｍのアルカリ樹脂チューブまたはテフロン・チューブで上述の端子部分を覆って形成した例を示している。その場合、硬質プラスチック樹脂（例、フッ素樹脂）の中空チューブを用いてその端部を斜めに切断して先細の形状に加工しておくと、多層ボード１０に端子を直接突き刺して発光ダイオードを取付けることもできる。この絶縁被覆は、多層ボード１０に針等を突き刺して先にガイド孔を形成し、次いでそのガイド孔にプラスチック・チューブを挿入し、その孔に挿入されたチューブにその端子を挿入して形成してもよい。その場合、そのプラスチック・チューブがテーパ形状または先細の形状を有する硬質プラスチック・チューブであれば、別の針等を突き刺すことなく多層ボード１０に先にそのチューブを直接突き刺し、そのチューブにその端子を挿入してもよい。この場合、そのチューブおよびそれに挿入される端子の多層ボードにおける位置が決まった後、端子を多層ボードからいったん抜きそのチューブ内に接着剤を少量注入してまたは端子の根本に接着剤を少量塗布して再度端子を挿入すれば、端子がチューブ内に強く固定される。
【００２２】
図５（Ｄ）は、絶縁被覆を、上述の端子部分に絶縁性のプラスチック接着テープ（いわゆるセロハンテープまたはビニルテープ）を巻いて形成した例を示している。図５（Ｅ）は、２つの電極端子を同心的に形成し、即ち一方の端子を中心軸に配置された針状電極とし他方の端子を同心的に配置された管状電極とし、その両電極間に絶縁性プラスチックを充填して絶縁被覆または電極間絶縁層を形成した例を示している。図示していないが、絶縁被覆を、図５（Ｄ）と類似した形態で、上述の端子部分にエナメル被覆または絶縁性接着剤被覆（例、シンナーを溶剤とし塩化ビニル酢酸ビニル共重合体を基材とした接着剤による被覆）をほぼ均一な厚さで施して形成してもよい。
【００２３】
発光ダイオードの端子に対する絶縁被覆の接着性が良好な場合には、図６に示されているように発光ダイオードの端子を多層ボードに直接突き刺すこともできる。端子に対する絶縁被覆の接着性が悪い場合には、端子を多層ボードに直接突き刺すと絶縁被覆が剥がれたり、めくれたり、外れたりすることがあるので、カーペット固定用のピンの針等で多層ボードに図３に示されているようなガイド孔４８を予め形成しておいて、その孔に端子を挿入したほうがよい。
【００２４】
発光ダイオードの各端子の先端部は、図７に示されているように、先端部の周囲を鋭角に削って尖らせると、導電層との間に良好な電気的接触が得やすく、また多層ボードに突き刺しやすくなる。
【００２５】
次に、図８（Ａ）を参照して、導電層２１、２２と直流電源１６の給電線との間の結線方法を説明する。図８（Ａ）に示されているように、電源からの給電線として細い複数の銅線を含んだ多線ケーブル８１を使用し、ケーブルの一端部において絶縁ビニル被覆を剥がして複数の銅線を扇状に広げて導電層表面（例えば、アルミニウム箔または導電性繊維布の表面）に充分接触させた状態でスプレー糊等を用いて固定するかまたはその表面に半田付けすると、導電層との間に良好な接触が形成される。
【００２６】
次に、図８（Ｂ）を参照して、導電層２１、２２と直流電源１６の給電線との間の別の結線方法を説明する。図８（Ｂ）に示されているように、給電線８２の一端を銅板の一方の面に半田付けして形成された半田付け部分８８を有する概ね四角（例えば６ｍｍ×１５ｍｍ）の小さい給電用銅板８４を電極として、導電層表面（例えば、導電性繊維布の一表面）に接触するように絶縁性ボード間に挿入するか、または絶縁性ボード間の導電層内に（例えば、２枚の導電性繊維布の間に）挿入すると、給電線８２と導電層の間の接続が簡単に形成される。図８（Ｃ）に示されているように、給電用銅板８４の周縁の少なくとも一部に鋸歯状部または先鋭な複数の凸部（例えば山−谷間幅約１ｍｍ）を形成してその各歯または各凸部を導電層表面と交差する方向に（図８（Ｂ）では交互に上下に）折り曲げておいて導電層とともに絶縁性ボード間に挟むと、銅板８４が導電層に強く固定され、また銅板と導電層の間の接触性が向上する。
【００２７】
直流電源は、電池でもまたは交流電源に接続された整流器および平滑キャパシタを含む直流電源でもよく、各発光ダイオードに約２０ｍＡの電流が流れるように好ましくは可変抵抗または選択された固定抵抗を介してその供給電流を調整する。また、抵抗内臓の発光ダイオード（例えば定格電圧５Ｖのヒューレットパッカード社製のもの）を使用すると別に抵抗を設ける必要がなくなる。
【００２８】
上述の導電層は配線ストリップ・パターンの形に成形する必要がなく、上述の発光ダイオードは、多層ボードの表示面のほぼ任意の位置に、導電層に半田付けすることなく取付けることができ、またその位置から取外すこともできるので、サインボード上の作品のできばえを見ながらその取付け位置を調整することができる。従って、芸術性または意匠性を考慮して点描感覚でその作品を完成させることができる。発光ダイオードの表示面（より詳しくいえば、下に導電層が存在する有効表示面）上の配置が最終的に確定した後は発光ダイオードの発光部４１の底面や端子の一部に接着剤を塗布して多層ボードに固着してもよい。
【００２９】
次に、図９の実施形態において、図１〜３の場合と同様に、直流電源の負極は第１の導電層２１に接続され正極は第２の導電層２２に接続されており、発光ダイオード９１は、正極側端子（＋）が長く（Ｌ）その一部に絶縁被覆が施され、負極側端子（-）が短い（Ｓ）（以下、この型の発光ダイオードをここでは＋Ｌ−Ｓ型という）。この実施形態においては、さらに、その端子の極性と長さの関係とは逆の関係の、即ち正極側端子（＋）が短く（Ｓ）、負極側端子（−）が長くて（Ｌ）一部絶縁被覆された発光ダイオード９２（この型の発光ダイオードを＋Ｓ−Ｌ型という）を併せて用いる。２つの導電層２１、２２に接続する直流電源の２つの極性をリレー・スイッチを介して切換える。これら２つの型の発光ダイオード９１、９２を多層ボードの表示面に取付けて、リレー・スイッチで切換えると、点灯する発光ダイオードを切換え、即ち複数の発光ダイオードによる２つの表示パターンを切換えてサインボードを点灯させることができる。
【００３０】
次に、図１０を参照して本発明の別の実施形態を説明する。この実施形態では、サインボードの両面を表示面として使用する。上側の第１の表示面においては、最初の実施形態と同様に、正極側端子が長く負極側端子が短い＋Ｌ−Ｓ型の発光ダイオード１０１を使用する。下側の第２の表示面における発光ダイオード１０２は＋Ｓ−Ｌ型である。それぞれの長い端子の根本側の部分は上述したように絶縁被覆されている。このような構成において、第１および第２の表示面の発光ダイオードは同時に点灯する。
【００３１】
次に、図１１を参照して本発明のさらに別の実施形態を説明する。この実施形態においては、第１および第２の表示面のそれぞれに図９の場合のような＋Ｌ−Ｓ型および＋Ｓ−Ｌ型の発光ダイオードを使用する。図９の場合のように２つの導電層２１、２２に接続する直流電源の極性をリレー・スイッチを介して切換えると、サインボードの両表示面においてそれぞれ発光ダイオードの２つの発光パターンを切換えてサインボードを点灯させることができる。
【００３２】
次に、図１２を参照して、本発明のさらに別の実施形態を説明する。この実施形態のサインボードは、上側の表示面に長さの異なる２種類の発光ダイオードを使用するもので、４つの絶縁層１２４〜１２７とその間に挟まれた３つの導電層１２１、１２２、１２３とを有する。第１の導電層１２１と第２の導電層１２２の間と第１の導電層１２１と第３の導電層１２３の間とに同じ電圧約２Ｖの別々の直流電源をそれぞれスイッチを介して接続して、そのスイッチのオン、オフによって第１群と第２群の発光ダイオード１２８、１２９の両方または一方の群だけを選択的に点灯させることができる。また作動電圧の異なる２種類の発光ダイオードを混在させて使用し、例えば第２群の発光ダイオード１２９として作動電圧４Ｖの発光ダイオードを使用し、第１の導電層１２１と第３の導電層１２３の間に電圧約４Ｖの直流電源を接続することも可能である。このように３層以上の導電層を設け、さらにそれぞれの電導層の表示面からの距離に応じた異なる長さの端子を有する発光素子を用意することにより、相異なる発光素子が、表示面上の任意の位置で必要な電圧供給を受けられる。
【００３３】
本発明の３つの導電層を用いる実施形態において使用し得る発光ダイオードの１対の端子の極性と長さの関係には表１および図１３に示されているように６種類ある。表１において、＋、−は端子の極性を、Ｓ（短）、Ｍ（中間）、Ｌ（長）は端子の長さを示している。これに作動電圧約２Ｖおよび約４Ｖ用の２種類の発光ダイオードを使用すると合計１２種類の発光ダイオードの選択肢が得られる。さらに、４色の発光ダイオードを用いると４８種類の発光ダイオードの選択肢が得られる。図１３には約２Ｖと約４Ｖの直流電源の種々の形態も示されている。
【表１】
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【００３４】
図１４には、サインボードの両面を表示面として使用し、かつ３つの導電層を用いた場合の発光ダイオードの使用形態が示されている。
【００３５】
多層ボードの表示面上で発光ダイオードを用いて所定パターンのキャラクタ（文字、数字等）や曲線等を表現する場合、多層ボードに個々に発光ダイオードを差込むと正確なキャラクタや曲線の形状を表現することが難しいので、図１５に示されているように、複数の発光ダイオードを所定パターンの例えばＴ字状の絶縁性の細条板（ストリップ）に差込んでそれに接着して所定の発光ダイオード配列パターンを形成し、さらにその所定の発光ダイオード配列パターンを多層ボードに差込んでもよい。図１５（１）は複数の発光ダイオードが差込まれたＴ字状絶縁性の細条板１５１の上側を示す斜視図である。また、図１５（２）はその裏側を示す斜視図である。図示されていないが、細条板を用いずに複数の発光ダイオードを所定パターンに配列し、その発光部を接着剤等で互いに固定させたりその複数の発光部に樹脂モールドを施して一体化させてもよい。その複数の発光ダイオードを１つ以上のグループ（群）にまとめ、各グループにおいて同じ導電層に接触する複数の端子を導線１５２等を介して共通接続し、その共通接続された端子の中の少なくとも１つを上述したような構造に形成すると、実際に多層ボードに差込まれる端子数を減らすことができ、発光ダイオードの取扱いが簡単になる。その際、共通接続される複数の端子の中の多層ボードに差込まれない端子１５３、１５４は、図１５（２）に示されているように単に短く切っておくか、または細条板の面に平行に外向きに折り曲げて短く切る。
【００３６】
上述の実施形態の表示装置では、多層構造体として平坦な（平面状の）面を有する多層ボードを用いたものであるが、多層構造体は、面が平坦なものに限らず、球面状、円筒または円錐状等の非平面の湾曲面を有するものでもよい。
【００３７】
図１６は、円錐状の多層構造体を有する表示装置１６０の実施形態を示している。図１６（Ａ）は表示装置１６０の外観を示しており、図１６（Ｂ）は表示装置１６０の中心軸Ｃに沿った垂直断面図である。この多層構造体１６５は、表示面１７０側からそれぞれ順に配置された４つの絶縁性発泡プラスチック層１６１、１６２、１６３および１６４と、２つの絶縁性発泡プラスチック層１６１と１６２の間に挟まれた導電層１６６と、２つの絶縁性発泡プラスチック層１６２と１６３の間に挟まれた別の導電層１６７と、２つの絶縁性発泡プラスチック層１６３と１６４の間に挟まれたさらに別の導電層１６８とを有する。発泡プラスチック層１６４の外側表面から中心軸Ｃまでの距離（厚さ）は一定ではない。多層構造体１６５には複数の発光ダイオード１６９ａ、１６９ｂが差込まれている。３つの導電層は直流電源およびスイッチング制御器１７１に接続されている。
【００３８】
図１７は、球状の多層構造体を有する表示装置１７５の実施形態を示している。図１７（Ａ）は表示装置１７５の外観を示しており、図１７（Ｂ）は表示装置１７５の球の、中心点を通る垂直面１７Ｂで切った断面図である。その多層構造体は、表示球面側からそれぞれ順に配置された４つの絶縁性発泡プラスチック層１８１〜１８４と、絶縁性発泡プラスチック層の間に挟まれた導電層１８５〜１８７とを有し、多数の発光素子が差込まれている。この表示装置１７５は、基台１７８とその上に球状の多層構造体を支持するロッド１７６とを有する。ロッド１７６内には３本の給電線の束１７７が収容されている。基台１７８内には直流電源およびスイッチング制御器１７９が設けられている。その３本の給電線は、直流電源１７９から多層構造体内のそれぞれの導電層に接続されている。
【００３９】
図１８は、表示面が複数の領域に分割されている多層構造体を有する表示装置２００の実施形態の外観（斜視図）を示している。表示装置２００の多層構造体は、第１、第２および第３の絶縁層２０１、２０２および２０３、および第１と第２の導電層２０６および２０７からなる多層構造体を具えている。
【００４０】
図１９は、図１８の多層構造体の構成を示すための分解図である。第１の導電層２０６は、絶縁間隙２７６および２７７によって複数の領域３１１、３１２および３１３に分離されており、その領域３１１、３１２および３１３には電極２４１、２４２および２４３がそれぞれ接続されている。第２の導電層２０７は、絶縁間隙２７６および２７７に交差するまたは概ね直交する方向の絶縁間隙２７８および２７９によって複数の領域３５１、３５２および３５３に分離されており、その領域３５１、３５２および３５３には電極２４６、２４７および２４８がそれぞれ接続されている。その積層構造体において、第１の導電層２０６の領域３１１、３１２および３１３と第２の導電層２０７の領域３５１、３５２および３５３とは、図１９から分かるように表示面２５０から見て互いに部分的にオーバラップしている。電極２４１、２４２および２４３は直流電源装置２６０の直流電源２６１、２６２および２６３の一方の極性（例えば負）の電極に接続されている。電極２４６、２４７および２４８はスイッチ装置２５０を介して直流電源装置２５０の直流電源２６１、２６２および２６３の他方の極性（例えば正）の電極に接続されている。スイッチ装置２５０はマトリックス状のスイッチ２５１〜２５９を有する。図１８の上側の多層構造体の表示面２５０に境界線または絶縁間隙２７６、２７７、２７８および２７９を投影した場合の位置が破線２７１、２７２、２７３および２７４によって示されている。このようにして、表示面２５０は、第１と第２の導電層２０６および２０７のそれぞれの互いに分離された複数の領域に対応して、複数の表示領域２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３、２３１、２３２および２３３に分割されている。この複数の表示領域によって表示面２５０の発光ダイオードは９つの表示領域にグループ化されまたは分割される。
【００４１】
図１８において第１の導電層２０６に給電するための１つのスイッチ、例えば２５１をオン状態にすると、表示領域２１１の発光素子だけが選択されて発光する。さらに、例えばスイッチ２５１および２５５をオン状態にすると、表示領域２１１および２２２の発光素子が選択されて発光する。
【００４２】
図２０は図１８の複数の表示領域を有する多層構造体２００の別の構造を示すための分解図である。第１絶縁層２０１は、第１の導電層２０６の絶縁間隙２７６および２７７に対応する間隙２８１および２８２によって複数の領域３１１、３１２および３１３に分離されている。第３絶縁層２０３は、第２の導電層２０７の絶縁間隙２７８および２７９に対応する間隙２８３および２８４によって複数の部材３５１、３５２および３５３に分離されている。第１の導電層２０６の絶縁間隙２７６および２７７に対応する２つの溝２８５および２８６が、第２絶縁層２０２の上面から内部に向かって延びている。第２の導電層２０７の絶縁間隙２７８および２７９に対応する２つの溝２８７および２８８が、第２絶縁層２０２の下面から内部に向かって延びている。絶縁層のその間隙および溝は、空き空間としてもよく、または絶縁性のゴムまたはビニルのシートによってその空間を埋めてもよい。
【００４３】
図２０に示した構造体は、積層ボードにその上面から間隙２８１および２８２の位置に、表示面側から第２の絶縁層２０２の内部に達するように切り込みを入れ、それによって間隙２８１および２８２と第１の導電層２０６の間隙２７６および２７７と第２の絶縁層２０２の溝２８５および２８６とを形成し、また、積層ボードにその下面から間隙２８３および２８４の位置に、底面から第２の絶縁層２０２の内部に達するように切り込みを入れ、それによって間隙２８３および２８４と第２の導電層２０７の間隙２７８および２７９と第２の絶縁層２０２の溝２８７および２８８とを形成して得られる。このようにして、図１８および１９に示した表示装置２００と基本的に同じ表示装置が簡単な方法で作成できる。
【００４４】
図２１は、図１８の複数の表示領域を有する多層構造体２００の別の構造を示すための分解図である。この図において、第１の導電層２０６は、表示領域２１１〜２３３に対応して複数の領域３７１〜３７９に分離されている。第１の導電層２０６の複数の領域３７１〜３７９には電極３８１〜３８９がそれぞれ接続されている。第２の導電層２０７は電極３９１に接続されている。電極３８１〜３８９はそれぞれ図示されていない個々のスイッチを介して図示されていない直流電源の一方の極性の電極に接続されている。電極３９１は直流電源の他方の極性の電極に接続されている。この構成によって、個々のスイッチをオン状態にすると、対応する個々の表示領域の発光素子だけが選択されて発光する。
【００４５】
本発明による表示装置においては、複数の導電層を用い、それぞれ受電する導電層の位置（深さ）が異なる２つの端子を有する発光素子を用いるので、１つの導電層位置に２つ以上の所定導体ストリップ・パターンを形成しなくても、発光素子の各端子に所定電位を与えることができる。これに対して、プリント基板上に１つ以上の発光素子を配置する場合には、基板上に少なくとも２つの電位を与える導体配線パターンを形成する必要があるであろう。
【００４６】
本発明に従う発光素子を有する表示装置には次のような用途がある。（１）アート表示装置。発光素子を有するサインボードは、芸術的表現の媒体としてアート・サインボードに応用できる。また、看板や標識として使用することもできる。さらに、そのアート・サインボードを子供用の玩具として利用することができる。図１７に示した表示装置は例えば光る球状装飾品として使用できる。（２）切換え型サインボード。上述したように複数の群の発光ダイオードをスイッチを介して切換えて発光させることによって、複数の情報を切換えて表示することができる。例えば、駐車場の満車を示す「満」と空きスペースの存在を示す「空」をスイッチで切換えて表示することができる。（３）遊戯用の製品。例えば、上述のサインボードをすごろくの駒の形状に加工して使用することができる。（４）大型の地域案内地図や観光案内地図。大型のサインボードの表示面に地図を描き、発光ダイオードを取付けることによって名所旧跡や特定の施設の位置を表示でき、状況の変化に応じてその発光ダイオードの差込み位置を柔軟に追加または変更することができる。（５）建材。壁、天井および扉等の建材として使用すると、意匠性のある建材になる。（６）工芸品。サインボードを薄い円盤状に形成して電池内蔵の棒状の手持ち部を付加すると意匠性のある「光るうちわ」が形成される。その他の工芸品にも応用可能である。
【００４７】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、当業者であれば本発明の原理および範囲を逸脱することなく種々の変形を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の外観（斜視図）を示している。
【図２】図２は、本発明の表示装置の原理を示す図である。
【図３】図３は、図２のサインボードの線３−３で切った垂直断面図である。
【図４】図４は、導電層の種々の実施例を示している。
【図５】図５は、発光ダイオードの種々の実施例を示している。
【図６】図６は、発光ダイオードの端子を多層ボードに直接突き刺した例を示している。
【図７】図７は、発光ダイオードの各端子の先端部を示している。
【図８】図８（Ａ）は、導電層と給電ケーブルとの接続法を例示している。図８（Ｂ）は、導電層と給電ケーブルとの別の接続法を例示している。図８（Ｃ）は給電用銅板の変形例を示している。
【図９】図９は、リレー・スイッチを介した電源の接続法を例示している。
【図１０】図１０は、２つの表示面を有するサインボードにおける同時に点灯する発光ダイオードの配置を示している。
【図１１】図１１は、２つの表示面を有するサインボードにおける選択的に点灯する発光ダイオードの配置を示している。
【図１２】図１２は、作動電圧の異なる２種類の発光ダイオードを使用したサインボードを示している。
【図１３】図１３は、３つの導電層を使用するサインボードにおける種々の発光ダイオードの１対の端子の長さを示している。
【図１４】図１４は、３つの導電層と２つの表示面とを有するサインボードにおける種々の発光ダイオードを示している。
【図１５】図１５は、所定パターンのストリップに結線して取付けられ差込み端子数を減少させた複数の発光ダイオードを示している。
【図１６】図１６（Ａ）は、円錐状の多層構造体を有する表示装置の実施形態の外観（側面図）を示している。図１６（Ｂ）はこの表示装置の垂直断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）は、球状の多層構造体を有する表示装置の実施形態の外観（側面図）を示している。図１７（Ｂ）はこの表示装置の垂直断面図である。
【図１８】図１８は、導電層が複数の領域に分割されている多層構造体を有する表示装置の実施形態の外観（斜視図）を示している。
【図１９】図１９は、図１８の多層構造体の構造を示すための図である。
【図２０】図２０は、図１８の多層構造体２００の別の構造を示すための図である。
【図２１】図２１は、図１８の多層構造体２００の別の構造を示すための図である。
【符号の説明】
１０  多層ボード
１１、１２、１３  発泡プラスチック・ボード
２１、２２  導電層
３１  発光ダイオード
４２、４３  発光ダイオードの端子
１６  直流電源
４４ 端子の絶縁性被覆
【図１】
0004647091.tif 000003
【図２】
0004647091.tif 000004
【図３】
0004647091.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004647091.tif 000009
【図８】
0004647091.tif 000010
【図９】
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【図１０】
0004647091.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0004647091.tif 000022
【図２１】
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