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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Instrumententafeln und Instrumente,
die selektiv mit ultraviolettem (UV) Licht beleuchtet werden.
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2. Diskussion
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Die
Fahrzeughersteller sind ständig
darum bemüht,
ihre Fahrzeuge auf dem Markt zu differenzieren, indem sie einzigartige
stilistische und ästhetische
Merkmale bereitstellen. Im Rahmen dieser Differenzierung versuchen
viele Hersteller, eine einzigartige Cockpit-Optik und -Haptik für den Bediener
des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Rahmen dieser einzigartigen Optik
und Haptik versucht jeder Hersteller, seine Instrumententafeln und
Instrumente unterschiedlich auszubilden, ist jedoch durch die Raum- und
Funktionalitätsbedingungen
für die
diversen Sichtanzeigen, Instrumente, Statusleuchten, Warnleuchten
und anderen notwendigen Informationsdisplays eingeschränkt.
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Instrumententafeln
und Instrumente sind typischerweise hintergrundbeleuchtet, was die
Gestaltungsoptionen einschränkt.
Insbesondere sind die Designer durch den verfügbaren Platz und durch die Anzahl
der Instrumente, Informationsdisplays und Statusleuchten, die es
einzubauen gilt, eingeschränkt.
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Hinzu
kommt, dass einige Designer versucht haben, elektronische Displays
hinzuzufügen,
bei denen keine Hintergrundbeleuchtung möglich ist oder bei denen eine
einheitliche Hintergrundbeleuchtung schwierig ist, wie etwa im Allgemeinen
elektrophoretische Displays und cholesterische Flüssigkristalldisplays,
Displays aus elektronischem Papier und Displays mit interferometischem
Modulator. Um derartige Displays zu beleuchten, haben die Designer
versucht, Hohllichtleiter zu verwenden, die das Display umgeben
oder sich über
dem Display befinden, wobei sich jedoch herausgestellt hat, dass
diese Lösungen
kostspielig sind, wertvollen Platz hinter der Rückplatte und dem Display verbrauchen,
schwer herzustellen sind und typischerweise keine ausreichende Beleuchtung
des Displays und schon gar keine einheitliche Beleuchtung des Displays
bereitstellen. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Hohllichtleitern
und Displays ist, dass unter bestimmten Umständen während des Gebrauchs Staub zwischen den
Hohllichtleiter und das Display gelangen kann. Wichtig ist, dass
die Instrumententafeln, und insbesondere die in Instrumententafeln
eingebauten Displays, eine ausreichende und einheitliche Beleuchtung
bereitstellen. Insbesondere für
Fahrzeuge ist es wichtig, dass diese Beleuchtung im Wesentlichen über verschiedene
Beleuchtungsstufen einheitlich und ausreichend ist, damit der Bediener
die Lichtmenge anpassen kann, die von der Instrumententafel erzeugt
wird.
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Daher
ist es wünschenswert,
eine Instrumententafel und Instrumente bereitzustellen, die neue
Bauweisen und Funktionalität,
und insbesondere Displays aus elektronischem Papier, ermöglichen und
dabei unter schlechten Lichtverhältnissen
deutlich lesbare und einheitlich beleuchtete Instrumententafeln
und Displays bereitstellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Instrumententafeln und Displays in
Instrumententafeln für
Fahrzeuge, die ohne die Verwendung von Hohllichtleitern von vorne
beleuchtet werden, und insbesondere Instrumententafeln und elektronische
Displays, die vollständig
von vorne beleuchtet werden, wenn UV-Licht angelegt wird, und Zeichen
umfassen, wie etwa Markierungen, Meldesignale und Warnsignale, die
unter normal sichtbaren Beleuchtungsverhältnissen unsichtbar sind, jedoch
sichtbar aufleuchten, wenn UV-Licht angelegt wird.
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Eine
Vielzahl von Nanophosphorteilchen wird auf die Anzeigefläche der
Instrumententafel und/oder eines elektronischen Displays aufgetragen. Die
Nanophosphorteilchen sind konfiguriert, um nicht sichtbar zu sein,
wenn kein UV-Licht angelegt wird, und auch um möglichst keine Muster zu bilden
oder die zugrunde liegende Anzeige oder die Instrumentenebene zu
stören,
wenn UV-Licht angelegt wird. Obwohl die Nanophosphorteilchen daher
das Display und die Instrumententafel ausreichend und einheitlich
beleuchten, sind sie nicht erkennbar, es sei denn, es wird eine
Frontlichtbeleuchtung für
die gesamte Instrumentenebene bereitgestellt, wobei sie jedoch besonders
nützlich
sind, um eine Beleuchtung für Displays
aus elektronischem Papier bereitzustellen, die eine Frontbeleuchtung
benötigen.
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Es
wird mindestens eine UV-Lichtquelle in der Instrumententafel bereitgestellt,
um die Nanophosphorteilchen von vorne zu beleuchten. Wenn die Nanophosphorteilchen
UV-Licht aus der
UV-Lichtquelle ausgesetzt werden, leuchtet das Nanophosphormaterial
auf; der Beleuchtungsgrad ist von der Menge der Nanophosphorteilchen
und der Stärke des
UV-Lichts abhängig.
Es ist natürlich
wichtig, dass die Nanophosphorteilchen keine erkennbaren Muster bilden
und nicht direkt vom Bediener erkannt werden können, und dass der Bediener
in der Lage ist, deutlich und ungestört durch das Substrat, das
die Nanophosphorteilchen umfasst, auf die Anzeigefläche zu sehen.
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Ein
transparentes Element wird zwischen dem Benutzer und der UV-Lichtquelle
bereitgestellt und ist konfiguriert, um UV-Licht zu blockieren.
Die Blockierung des UV-Lichts stellt sicher, dass direktes Sonnenlicht,
das auf die Rückplatte
fällt,
nicht die Nanophosphorteilchen aktiviert, und schützt den
Bediener vor dem UV-Licht, das von der UV-Lichtquelle erzeugt wird.
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Der
weitere Umfang der Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung, den Ansprüchen
und den Zeichnungen hervorgehen. Es versteht sich jedoch, dass die
ausführliche
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung angeben, nur beispielhaft angegeben werden, da diverse Änderungen
und Modifikationen in Geist und Umfang der Erfindung für den Fachmann
ersichtlich sein werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne Weiteres anerkannt
und besser verständlich
werden mit Bezug auf die nachstehende ausführliche Beschreibung, wenn
sie in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird.
Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Instrumententafel, die einzelne und getrennte Instrumente
und ein elektronisches Display auf einem der Instrumente verwendet.
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2 eine
Instrumententafel, die ein Kombi-Instrument umfasst, das in der
Kombination über ein
elektronisches Display und über
ein elektronisches Display auf einem der Instrumente verfügt.
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Kombi-Instruments mit einem UV beleuchteten Display.
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4 eine
beispielhafte Schnittansicht eines Kombi-Instruments mit einer UV-Lichtquelle.
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5 eine
vergrößerte Schnittansicht
des Displays, die in 4 mit V identifiziert ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Instrumententafel 20,
die über
eine Vielzahl von einzelnen Instrumenten 40 (1),
mindestens ein Kombi-Instrument (2) oder
eine Kombination davon (nicht abgebildet) verfügt. Natürlich umfasst das Kombi-Instrument 30 diverse
Instrumente 32 innerhalb der Kombination, wie etwa auf
der beispielhaften einzelnen Rückplatte 60 gezeigt.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine UV-Lichtquelle 80 und Nanophosphorteilchen,
die auf die Rückplatte 60 aufgetragen
werden. Die Nanophosphorteilchen leuchten auf bzw. erleuchten bei
sichtbarem Licht als Reaktion auf UV-Licht aus der UV-Lichtquelle. Obwohl
die Instrumententafel 20 abgebildet ist, wie sie sich im
Armaturenbrett 12 des Fahrzeugs 12 befindet und
insbesondere auf Fahrzeuge anwendbar ist, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf Fahrzeuge beschränkt
und kann in den verschiedensten Umfeldern verwendet werden.
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Die
Instrumententafel 20 kann eine beliebige Größe, Form
oder Konfiguration annehmen und kann je nach Art des Fahrzeugs oder
anderen Umgebung, in welche die Instrumententafel 20 installiert
wird, variieren. Natürlich
benötigt
die vorliegende Erfindung keine vollständige Instrumententafel 20 mit
einem Kombi-Instrument (2) oder mehreren Instrumenten
(1), sondern kann in einem einzelnen Instrument 40 verwendet
werden. Wie in 1 abgebildet, kann die Instrumententafel 20 aus
diversen Instrumenten 40 und anderen elektronischen Systemen bestehen.
Wie ferner in 2 abgebildet, kann die Instrumententafel 20 als
eine traditionellere Fahrzeuginstrumententafel gebildet sein, die
ein Kombi-Instrument 30 umfasst, das sich im Wesentlichen vor
dem Steuerrad 14 befindet.
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Das
Kombi-Instrument 30 und die Instrumente 40 sind
im Allgemeinen ähnlich
gebildet, wobei sie ein Gehäuse 50,
das eine Rückplatte 60 sichert
und positioniert, und eine transparente Platte 70, die
etwas von der Rückplatte 60 entfernt
angeordnet ist, aufweisen. Ein elektronisches Display kann in das Kombi-Instrument 30 oder
die Instrumente 40 eingebaut sein.
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Eine
UV-Lichtquelle 80 ist enthalten, um die Nanophosphorteilchen
zum Leuchten zu bringen. Die Rückplatte 60 kann
auf der Vorderfläche 62 diverse sichtbare
Zeichen und Markierungen 44 umfassen, gezeigt in 3.
Der Unterschied zwischen einem Kombi-Instrument 30 und den Instrumenten 40 ist
im Allgemeinen, dass das Kombi-Instrument 30 eine Vielzahl
von Instrumenten 32 des Kombi-Instruments auf einer einzelnen
Rückplatte 60 umfasst,
die ähnlich
wie die einzeln untergebrachten Instrumente 40 aus 1 sind.
Wenn die Instrumententafel 20 diverse unabhängige Instrumente 40 umfassen
würde, würde jedes
unabhängige
Instrument 40, das mit Nanophosphorteilchen zu beleuchten
ist, mindestens eine UV-Lichtquelle 80 benötigen. Natürlich können sowohl
das Instrument 40 als auch das Kombi-Instrument 30 mehrere UV-Lichtquellen 80 umfassen.
Die restliche Erfindung soll nachstehend allgemein beschrieben werden,
wie sie sowohl auf Kombi-Instrumente 30 als auch auf Instrumente 40 anwendbar
ist.
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Das
Gehäuse 50 für die Instrumente 40 oder das
Kombi-Instrument 30 kann eine beliebige Größe, Form
oder Gestalt annehmen, wie etwa das beispielhafte Gehäuse für das Kombi-Instrument 30 oder
das beispielhafte Gehäuse
für die
Instrumente 40. Das Gehäuse 50 ist
in 4 im Allgemeinen in einer Schnittansicht abgebildet,
wie es die Rückplatte 60 in einem
gewissen Abstand zu der durchsichtigen Platte 70 positioniert.
Die Rückplatte 60 kann
diverse Markierungen und sichtbare Zeichen 44 zur Verwendung
in Verbindung mit Zeigern 42 umfassen, um Informationen
bereitzustellen, oder um Statusleuchten bereitzustellen, wie etwa
Warnleuchten, Blinker und dergleichen, die bei sichtbarem Licht
ohne Anlegen von UV-Licht sichtbar sind. Das Gehäuse umfasst im Allgemeinen
Wände 54,
die eine Innenfläche 52 aufweisen,
die in die Rückplatte 60 eingreift.
Das Gehäuse 50 kann
in einer beliebigen Größe, Form
oder Konfiguration hergestellt werden. Das Gehäuse 50 umfasst auch
im Allgemeinen einen Hohlraum 51 hinter der Rückplatte 60,
der diverse elektronische und andere Kommunikationsmerkmale und
die diversen Kabelbäume
(nicht abgebildet) möglich
macht.
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Die
Rückplatte 60 weist
eine Vorder- bzw. Anzeigefläche 62 auf,
die der transparenten Platte 70 zugewandt ist. Die Vorderfläche 62 umfasst
die sichtbaren Zeichen und Markierungen 44. Die Rückplatte 60 kann
ein elektronisches Display 64 umfassen. Wie oben dargelegt,
ist die vorliegende Erfindung insbesondere auf Displays anwendbar,
bei denen keine Hintergrundbeleuchtung möglich ist oder bei denen eine
einheitliche Hintergrundbeleuchtung schwierig ist, und verwendet
Nanophosphorteilchen, um das Display 90 unter schlechten
Lichtverhältnissen
ausreichend und einheitlich zu beleuchten, ohne die Klarheit der
Informationen auf dem Display 90 zu stören. Die Rückplatte 60 kann in
einer beliebigen Größe, Form
oder Konfiguration hergestellt werden und kann ferner transluzide
Abschnitte umfassen, die es den Statusleuchten hinter der Rückplatte 60 ermöglichen,
diverse sichtbare Statussymbole und -markierungen zu beleuchten,
welche die sichtbaren Zeichen 44 bilden, um den Bediener
des Fahrzeug aufmerksam zu machen oder mit ihm zu kommunizieren.
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Die
transparente Platte 70 ist konfiguriert, um den Durchgang
von sichtbarem Licht zu erlauben und dabei den Durchgang des UV-Lichts
zu blockieren. Die transparente Platte 70 kann eine beliebige
Größe, Form
oder Konfiguration aufweisen, um in die Instrumente 40 oder
das Kombi-Instrument 30 zu passen. Wichtig ist, dass die
transparente Platte 70 UV-Licht blockiert, um zu verhindern,
dass Nanophosphorteilchen hinter der transparenten Platte als Reaktion
auf umgebendes UV-Licht aufleuchten. Z. B. kann die Sonne unter
bestimmten Bedingungen die Rückplatte 60 beleuchten,
was ohne die transparente Platte die Nanophosphorteilchen aufgrund
des UV-Lichts im Sonnenlicht zum sichtbaren Leuchten mit Licht im
sichtbaren Spektrum veranlassen würde. Die transparente Platte
kann bevorzugt aus einer Art von Polykarbonat gebildet werden.
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Die
UV-Lichtquelle 80 kann eine beliebige UV-Lichtquelle sein,
die in der Lage ist, die UV-Nanophosphorteilchen zu beleuchten oder
um sichtbares Licht zu erzeugen, das der Bediener sehen kann. Die UV-Lichtquelle 80 stellt
ultraviolettes Licht bereit, und in manchen Fällen können verschiedene UV-Lichtquellen,
die verschiedene Wellenlängen
von ultraviolettem Licht aufweisen, verwendet werden, um eine Erleuchtung
einzeln aktivierter Nanophosphorteilchen in demselben Kombi-Instrument 30 oder
Instrument 40 zu ermöglichen.
Z. B. würde
eine erste Gruppe von Nanophosphorteilchen auf eine erste UV-Wellenlänge reagieren,
eine zweite Gruppe von Nanophosphorteilchen würde auf eine zweite UV-Wellenlänge reagieren,
und eine dritte auf eine dritte Wellenlänge. Dadurch können die
Instrumente 40 oder das Kombi-Instrument 30 in
verschiedenen Farben aufleuchten oder, wenn sie zum Aufleuchten
kombiniert werden, weißes
Licht bereitstellen. Wenn z. B. drei verschiedene Beleuchtungsfarben
von drei verschiedenartigen Nanophosphorteilchen bereitgestellt werden,
könnte
ein Bediener die Beleuchtung auf nahezu jede beliebige sichtbare
Farbe oder Weiß anpassen,
indem er die Stärke
der drei UV-Wellenlängen
variiert. Eine einzelne UV-Quelle 80 kann konfiguriert
werden, um unterschiedliche Mengen der drei Wellenlängen bereitzustellen,
oder es können
drei unabhängige
Quellen verwendet werden. Natürlich kann
die Farbe eingestellt werden, indem die Verhältnisse zwischen den Gruppen
von Nanophosphorteilchen während
des Herstellungsvorgangs geändert werden.
Natürlich
kann es bevorzugt werden, dass die Nanophosphorteilchen, die auf
der Oberfläche
eines beliebigen elektronischen Displays aufgetragen werden, in
einer Weißstufe
aufleuchten. Die Instrumententafel 20 kann andere Verhältnisse
oder Gruppen von Nanophosphorteilchen auf der Oberfläche des
Bildschirms 90 umfassen als die Rückplatte 60, die den
Bildschirm umgibt. Sogar die Oberflächen der Instrumente 32 können andere
Verhältnisse
erhalten. Unter bestimmten Umständen
können
die Nanophosphorteilchen nur auf die Oberflächen der Instrumente 32 und
des Displays 90 aufgetragen werden, während sie in der restlichen
Anzeigefläche 62 der Rückplatte 60 nicht
enthalten sind. Dies ermöglicht eine
selektive Beleuchtung als Reaktion auf UV-Licht. Oder aber die Verhältnisse
der Nanophosphorteilchen, und gegebenenfalls das enthaltene Volumen,
können
zwischen den Instrumenten 32 und der übrigen Anzeigefläche 62 unterschiedlich
sein, um eine stärkere
Beleuchtung der Instrumente oder Farben, die einzeln zwischen den
Instrumenten und/oder zwischen den Instrumenten 32 und
der Anzeigefläche 62 variieren,
zu erlauben.
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Die
Nanophosphorteilchen können
konfiguriert werden, um verschiedene Farben bereitzustellen. Z.
B. wird ein grün
emittierender Phosphor durch UV-Strahlung bei ungefähr 365 nm
angeregt, rot emittierender Phosphor bei ungefähr 375 nm und/oder 365 nm,
während
blau emittierender Phosphor bei ungefähr 405 nm angeregt wird. Die
Nanophosphorteilchen können
einfarbig sein und nur auf eine bestimmte UV-Quelle 80 reagieren,
oder es kann sich um eine Mischung aus verschiedenen Phosphoren
handeln, die eine beliebige gewünschte Farbe
ermöglicht.
Eine Änderung
des Farbtons kann erfolgen, indem unterschiedliche Mengen der gewählten Phosphorfarben
verwendet werden. Natürlich
kann man, statt verschiedene Mengen oder Stärken von verschiedene Farben
emittierendem Phosphor zu mischen, durch das Anlegen verschiedener UV-Mengen
auf einer bestimmten Wellenlänge
den gleichen Effekt erzielen. Insbesondere ändert sich die Farbe, wenn
eine Gruppe von Nanophosphorteilchen eine stärkere Beleuchtung aufweist.
Dies erleichtert die Herstellung und ermöglicht dabei fast alle Farben
und ermöglicht
es sogar den Benutzern, die emittierten Farben anzupassen, z. B.
könnte
der Benutzer statt einer gelben Farbe die Farbe blaurot anpassen.
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Die
Nanophosphorteilchen sind auf der Rückplatte 60 nicht
sichtbar, und man kann alle darunterliegenden sichtbaren Zeichen 44 durch
diese hindurch sehen. Insbesondere haben die Nanophosphorteilchen
eine Größe von weniger
als ungefähr 400
nm und nur bei Beleuchtung, sind jedoch nicht einzeln erkennbar,
wenn UV-Licht angelegt wird. Dadurch dass sie nur aufleuchten, wenn
UV-Licht anliegt, können
die Nanophosphorteilchen auf diverse hinter- oder vordergrundbeleuchtete
sichtbare Statusleuchten aufgetragen werden. Die Verwendung von
Nanophosphorteilchen, die auf die Rückplatte aufgetragen werden,
ermöglicht
diese diversen Statusleuchten, ohne sowohl unter normalen Lichtverhältnissen
als auch bei Beleuchtung der Instrumententafel, oder insbesondere
des Displays, sichtbar von den ästhetischen
Effekten der Instrumententafel 20 abzulenken.
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Die
Nanophosphorteilchen können
direkt auf die Rückplatte
aufgetragen werden oder können
in eine Folie eingearbeitet werden, die dann direkt auf die Rückplatte 90 oder
das Display aufgetragen wird, gezeigt in 5. Z. B.
könnten
die Nanophosphorteilchen in einer durchsichtigen Farbe oder einem
anderen Substrat auf die Rückplatte 90 oder
das Display aufgetragen werden. Bei anderen Ausführungsformen könnten die
Nanophosphorteilchen auf eine Folie gedruckt werden, und die Folie
wird dann auf die Rückplatte 90 oder
das Display aufgetragen. Bei anderen Ausführungsformen können die
Nanophosphorteilchen während
des Herstellungsvorgangs in eine Folie eingebettet oder eingearbeitet
werden und dann auf die Rückplatte 90 oder
das Display aufgetragen werden. Bei jeder Ausführungsform sind die Nanophosphorteilchen
an der Rückplatte
entweder direkt oder indirekt gesichert oder gekoppelt, ohne wesentlichen
Abstand zwischen dem die Nanophosphorteilchen umfassenden Substrat
und der Rückplatte 60.
Die Nanophosphorteilchen bilden typischerweise weniger als 50% und
bevorzugt weniger als 30% des Volumens des Substrats, in das sie
eingearbeitet sind.
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Die
vorstehende Erörterung
offenbart und beschreibt eine Beispielausführung der vorliegenden Erfindung.
Der Fachmann wird aus dieser Erörterung und
aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ohne Weiteres erkennen,
dass diverse Änderungen,
Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne
den wahren Geist und angemessenen Umfang der Erfindung, wie sie
in den nachstehenden Ansprüchen
definiert wird, zu verlassen.