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Die Erfindung betrifft eine OLED-Leuchteinrichtung (OLED-Lampe) mit einem gewölbten Leuchtkörper, der mindestens eine Emissionsschicht und mindestens eine Elektrodenschicht trägt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine OLED-Leuchteinrichtung mit einem kugel- oder kolbenförmig gewölbten Leuchtkörper und einem Basisbereich (insbesondere Sockelbereich), der für einen elektrischen Anschluss der OLED-Leuchteinrichtung vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der genannten OLED-Leuchteinrichtung.
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Organische Leuchtdioden (OLEDs) besitzen zahlreiche Anwendungen in der Display- und Beleuchtungstechnik. Nach der anfänglichen Nutzung von OLEDs mit einer ebenen Bauform werden zunehmend insbesondere für Beleuchtungszwecke Bauformen mit gewölbten Substraten verwendet. Beispielweise wurden OLED-Leuchteinrichtungen mit einem gewölbten Leuchtkörper geschaffen, dessen Form an die einer herkömmlichen Glühlampe angepasst ist.
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Ein Leuchtkörper einer herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtung umfasst z. B. eine Hohlkugel, auf deren Innenfläche Emissions- und Elektrodenschichten angeordnet sind. Mit den Elektrodenschichten werden Ladungsträger flächig in die Emissionsschichten injiziert. Die Elektrodenschichten sind elektrisch mit äußeren Kontakten verbunden, die für einen Anschluss der OLED-Leuchteinrichtung an einen äußeren Stromkreis vorgesehen sind. Die elektrische Verbindung jeweils zwischen einer der Elektrodenschichten und einem der äußeren Kontakten erfolgt bei herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtungen typischerweise über eine einzelne Leitungsverbindung, z. B. über einen Drahtleiter (siehe z. B.
EP 1 448 026 A1 oder
JP 2004/207081 A ).
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Die herkömmliche Kontaktierung der Elektrodenschichten jeweils über eine einzelne Leitungsverbindung hat sich jedoch als nachteilig erwiesen. Da die Kontaktierung typischerweise in einem Sockelbereich erfolgt, der einen geringeren Durchmesser als der Leuchtkörper hat, sind die Stromdichten im Sockelbereich erheblich höher als in den Elektrodenschichten. Die hohen Stromdichten müssen durch die einzelnen Leitungsverbindung aufgenommen werden. Des Weiteren ergibt die lokale Kontaktierung der Elektrodenschichten eine ungleichmäßige Verteilung der Ladungsträger in den Elektrodenschichten und damit eine ungleichmäßige Injektion in die Emissionsschichten. Im Ergebnis kann die Helligkeit der OLED-Leuchteinrichtung entlang der Oberfläche des Leuchtkörpers ungleichmäßig sein.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte OLED-Leuchteinrichtung bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher OLED-Leuchteinrichtungen vermieden werden. Mit der OLED-Leuchteinrichtung sollen insbesondere Probleme bei der Kontaktierung der Elektrodenschichten vermieden und z. B. eine gleichmäßige Verteilung von Ladungsträgern im Schichtaufbau der OLED-Leuchteinrichtung ermöglicht werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung der verbesserten OLED-Leuchteinrichtung bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher OLED-Leuchteinrichtungen, insbesondere hinsichtlich der Kontaktierung der Elektrodenschichten, vermieden werden.
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Diese Aufgaben werden durch eine OLED-Leuchteinrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch die allgemeine technische Lehre gelöst, eine OLED-Leuchteinrichtung mit mindestens einer Elektrodenschicht bereitzustellen, die über eine Vielzahl (mindestens zwei) Kontaktfinger mit einer Kontakteinrichtung elektrisch verbunden ist, die für einen Anschluss der mindestens einen Elektrodenschicht an einen äußeren Stromkreis vorgesehen ist. Vorteilhafterweise wird jede Elektrodenschicht über mehrere, voneinander beabstandet angeordnete Kontaktfinger kontaktiert. Im Unterschied zu den herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtungen, bei denen die Elektrodenschicht mit einer einzelnen Leitungsverbindung kontaktiert ist, ermöglicht die Erfindung die Verteilung der zur Versorgung der Elektrodenschicht erforderlichen Stromdichte auf mehrere elektrische Verbindungen. Des Weiteren ermöglichen die Kontaktfinger die Beaufschlagung der Elektrodenschicht an mehreren, getrennten Speisepunkten, so dass die Verteilung der Ladungsträger, die in mindestens eine Emissionsschicht der OLED-Leuchteinrichtung injiziert werden, gleichmäßiger erfolgt als bei der herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtung. Im Ergebnis wird eine Vergleichmäßigung der Helligkeit entlang der leuchtenden Oberfläche der OLED-Leuchteinrichtung erzielt.
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Gemäß der Erfindung umfasst die OLED-Leuchteinrichtung einen gewölbten Leuchtkörper, der vorzugsweise innen elektrisch und/oder optisch wirksame Funktionsschichten, umfassend mindestens eine Emissionsschicht und mindestens eine Elektrodenschicht trägt. Die Funktionsschichten können bereitgestellt werden, wie dies von herkömmlichen OLED-Schichtstrukturen bekannt ist und insbesondere zusätzlich Injektionsschichten oder Licht-Auskoppelschichten umfassen. Die OLED-Leuchteinrichtung kann mit einer einzigen Elektrodenschicht aufgebaut sein, wenn z. B. mit dem Material des Leuchtkörpers eine weitere Elektrode bereitgestellt wird. Typischerweise trägt der Leuchtkörper jedoch zwei Elektrodenschichten, die eine Anoden- und eine Kathodenschicht umfassen. In Abhängigkeit vom Aufbau der OLED-Leuchteinrichtung können jedoch auch mehr Elektrodenschichten vorgesehen sein, mit denen verschiedene Betriebszustände der OLED-Leuchteinrichtung schaltbar sind. Zum Beispiel können drei Elektrodenschichten vorgesehen sein, um einen Schichtaufbau mit zwei Emissionsschichten zu bilden. In diesem Fall trennt eine mittlere Elektrodenschicht zwei übereinander gestapelte OLEDs, so dass über die mittlere Elektrodenschicht das Verhältnis der Intensität der beiden OLEDs beeinflusst werden kann.
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Der Leuchtkörper und der Basisbereich sind typischerweise rotationssymmetrisch relativ zu einer Hauptachse der OLED-Leuchteinrichtung nebeneinander angeordnet. Die Hauptachse der OLED-Leuchteinrichtung definiert eine Längsrichtung. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Kontaktstreifen erstrecken sich in der Längsrichtung der OLED-Leuchteinrichtung.
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Der Leuchtkörper ist ein Hohlkörper, dessen Hohlkörperwand eine Öffnung aufweist. Die Funktionsschichten sind vorzugsweise auf einer Innenfläche des Hohlkörpers angeordnet. Die Öffnung dient bei der Herstellung der OLED-Leuchteinrichtung dem Zugriff auf den Innenraum des Hohlkörpers (Einführung von Beschichtungseinrichtungen und/oder Beschichtungsmaterial) und der Kontaktierung der mindestens einen Elektrodenschicht.
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Gemäß der Erfindung umfasst die OLED-Leuchteinrichtung des Weiteren einen Basisbereich, in dem die Kontakteinrichtung angeordnet ist. Der Basisbereich umfasst einen an die Öffnung angrenzenden Abschnitt der Hohlkörperwand, in dem die Innenfläche des Hohlkörpers frei von der mindestens einen Emissionsschicht ist (nicht-leuchtender Abschnitt in der Umgebung der Öffnung des Hohlkörpers). Der Basisbereich ist hohl mit einer Innenfläche gebildet, er kann z. B. den Rand der Öffnung und/oder einen Abschnitt der Hohlkörperwand zwischen dem Leuchtkörper und der Öffnung umfassen. Des Weiteren kann der Basisbereich die Kontakteinrichtung, mit der die Öffnung des Hohlkörpers geschlossen ist, wie z. B. einen Kontaktsockel, umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontaktfinger schichtförmig im Basisbereich angeordnet. Die Kontaktfinger können in dem Hohlkörper, insbesondere auf der Innenfläche des Hohlkörpers in dem Abschnitt angebracht sein, der den Basisbereich bildet. Vorteilhafterweise können die schichtförmigen Kontaktfinger mit einer im Vergleich zur herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtung vergrößerten Querschnittsfläche des elektrischen Leiters gebildet sein. Im Ergebnis kann die Stromdichte zur Versorgung der OLED-Leuchteinrichtung im einzelnen Kontaktfinger verringert werden. Die schichtförmige Bildung der Kontaktfinger hat des Weiteren den Vorteil, dass die Kontaktfinger als Verlängerungen der Elektrodenschichten hergestellt werden können. Die Kontaktfinger können z. B. gleichzeitig mit den Elektrodenschichten hergestellt werden, die somit durch die Kontaktfinger auf eine Vielzahl von elektrischen Leitern zur Verbindung mit der Kontakteinrichtung aufgespalten werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontaktfinger in einer Umfangsrichtung des Basisbereichs gleichmäßig verteilt angeordnet. Zur weitgehenden Erhaltung der Rotationssymmetrie des Gesamtsystems ist die Anordnung der Kontaktfinger vorzugsweise invariant bezüglich einer Rotation um die Hauptachse des Systems um einen Winkel α, der dem Quotienten aus dem vollen Kreiswinkel 2π und der Anzahl n der Kontaktfinger pro Elektrodenschicht entspricht. Mit anderen Worten besitzt der komplette Schichtaufbau der Leuchteinrichtung bezüglich Rotation um die Hauptachse eine Symmetriezähligkeit entsprechend der Anzahl der Kontaktfinger pro Elektrode. Vorteilhafterweise wird damit eine gleichmäßige Verteilung der Speisepunkte der Elektrodenschichten und die gleichmäßige Helligkeit der OLED-Leuchteinrichtung weiter verbessert.
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Vorteilhafterweise können die Kontaktfinger eine größere Dicke aufweisen als die Elektrodenschicht, mit der die Kontaktfinger verbunden sind. Dies bietet weitere Vorteile für die Aufnahme der im Basisbereich typischerweise erhöhten Stromdichte.
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Wenn die OLED-Leuchteinrichtung mehrere Elektrodenschichten, z. B. zwei oder mehr Elektrodenschichten aufweist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass jede Elektrodenschicht über eine Vielzahl von Kontaktfingern mit der Kontakteinrichtung verbunden ist. Die Kontaktfinger, die jeweils mit einer der Elektrodenschichten verbunden sind, bilden eine Gruppe von Kontaktfingern. Besonders bevorzugt sind die Gruppen der Kontaktfinger so angeordnet, dass in der Umfangsrichtung des Basisbereichs abwechselnd Kontaktfinger angeordnet sind, die zu verschiedenen Elektrodenschichten gehören. Wenn z. B. zwei Elektrodenschichten vorgesehen sind, wechseln sich im Basisbereich Kontaktfinger der beiden Elektrodenschichten ab und erzeugen die bereits. beschriebene Symmetrie. Vorteilhafterweise wird damit eine weitere Vergleichmäßigung der Stromzufuhr erzielt.
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Die Kontakteinrichtung der OLED-Leuchteinrichtung kann Außenkontakte umfassen, mit denen die Kontaktfinger der Elektrodenschichten verbunden sind. Damit ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, da die Elektrodenschichten über die Kontaktstreifen und die Kontakteinrichtung direkt mit dem äußeren Stromkreis verbunden werden. Die Kontaktfinger können z. B. über Federkontakte und/oder Drahtleiter mit den Außenkontakten verbunden sein. Alternativ kann die Kontakteinrichtung einen elektronischen Schaltkreis enthalten, der für eine Anpassung einer äußeren Netzspannung an eine Betriebsspannung der mindestens einen Emissionsschicht vorgesehen ist. In diesem Fall ist die mindestens eine Elektrodenschicht über die Kontaktfinger mit dem Schaltkreis verbunden. Der Schaltkreis umfasst z. B. eine Schaltkreiskarte, die über Federkontakte und/oder Drahtleiter mit den Kontaktfingern verbunden ist.
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Der Leuchtkörper umfasst einen Hohlkörper, wobei die mindestens eine Emissionsschicht und die mindestens eine Elektrodenschicht gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einer Innenfläche des Hohlkörpers angeordnet sind. Vorzugsweise weist der Hohlkörper die Form von mindestens einem von einer Kugel, einem Rotationsellipsoiden, einem Zylinder, einem Kegel und Ausschnitten von diesen geometrischen Formen auf. Vorteilhafterweise kann damit die OLED-Leuchteinrichtung an die Gestalt einer herkömmlichen Glühlampe, insbesondere an deren Kolbengestalt, angepasst werden.
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In der Umgebung der Öffnung des Hohlkörpers weist dieser typischerweise eine von der Form des Leuchtkörpers abweichende, längliche Gestalt auf, durch die gemeinsam mit der Kontakteinrichtung der Basisbereich, wie z. B. ein Sockel gebildet wird. Es kann beispielsweise ein Sockel vorgesehen sein, der für eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung oder eine Bajonettverbindung konfiguriert ist.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch die allgemeine technische Lehre gelöst, ein Verfahren zur Herstellung einer OLED-Leuchteinrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt bereitzustellen, bei dem die Kontaktfinger durch eine in Umfangsrichtung des Basisbereichs strukturierte Schichtabscheidung hergestellt werden. Vorteilhafterweise können alle zu einer der Elektrodenschichten gehörenden Kontaktfinger gleichzeitig hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist eine strukturierte Schichtabscheidung unter Verwendung einer zylinderförmigen Maske, z. B. durch Bedampfen oder Sprühen vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1: schematische Illustrationen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen OLED-Leuchteinrichtung; und
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2: eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen OLED-Leuchteinrichtung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen OLED-Leuchteinrichtung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf eine Leuchteinrichtung mit einem kugel- oder kolbenförmigen Leuchtkörper beschrieben, auf dessen Innenfläche mindestens eine Emissionsschicht und zwei Elektrodenschichten angeordnet sind, wobei die Kontaktierung der Elektrodenschichten über Kontaktfinger in einer Umgebung der Öffnung des Hohlkörpers gebildet werden. Es wird betont, dass die Erfindung nicht auf die beispielhaft gezeigten geometrischen Eigenschaften beschränkt ist. Vielmehr sind andere Formen des Leuchtkörpers, wie z. B. eine Zylinderform, die Form eines Rotationsellipsoiden und/oder die Form eines Kegels realisierbar. Des Weiteren können die Funktionsschichten der OLED-Leuchteinrichtung auf der Außenseite des Leuchtkörpers angeordnet sein, wobei in diesem Fall optional eine äußere transparente Schutzschicht aufgebracht ist. Die Ausführungsformen der Erfindung werden insbesondere unter Bezug auf die Kontaktierung der Elektrodenschichten beschrieben. Einzelheiten von OLEDs, deren Aufbau, Schichtstruktur und Betrieb, werden nicht beschrieben, soweit diese aus dem Stand der Technik an sich bekannt sind.
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1 umfasst drei Teilbilder A, B und C. In 1A ist ein Hohlkörper in schematischer Schnittansicht gezeigt, dessen oberer Abschnitt in Gestalt eines Hohlkugel-Abschnitts den Leuchtkörper 10 der OLED-Leuchteinrichtung 100 bildet und dessen unterer Abschnitt in Gestalt eines Hohlzylinders gemeinsam mit einer schematisch gezeigten Kontakteinrichtung 21 den Basisbereich 20 bildet. Der Hohlkörper ist z. B. aus Glas oder einem transparenten Kunststoff hergestellt. Die Größe des Hohlkörpers ist in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung der OLED-Leuchteinrichtung 100 gewählt. Auf der Innenfläche des Leuchtkörpers 10 ist eine OLED-Schichtstruktur, umfassend eine Emissionsschicht 11 und zwei Elektrodenschichten 12, 13, angeordnet. Die äußere Elektrodenschicht 12, z. B. die Anodenschicht, ist transparent und z. B. aus einem leitfähigen Halbleitermaterial, z. B. ITO, Indiumzinnoxid, hergestellt. Die Elektrodenschicht 12 kann mit einem elektrischen Stützgitter verstärkt sein, wie dies von herkömmlichen OLED-Leuchteinrichtungen an sich bekannt ist. Die innere Elektrodenschicht 13, z. B. die Kathodenschicht, ist z. B. aus Aluminium hergestellt. Die Elektrodenschichten 12, 13 sind durch die Emissionsschicht 11 voneinander getrennt. Die Emissionsschicht 11 kann mehrere optisch wirksame, lichtemittierende Schichten umfassen.
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An der zum Basisbereich 20 weisenden Seite des Leuchtkörpers 10 hat die Emissionsschicht 11 einen Rand 11.1, über den hinaus die Elektrodenschichten 12, 13 in Form von getrennten Kontaktfingern 14, 15 in den Basisbereich verlängert sind, wie in 1B in teilweise auseinandergezogener Darstellung schematisch gezeigt ist. Alternativ können die Kontaktfinger 14, 15 als gesonderte, von den Elektrodenschichten getrennt hergestellte Schichten, z. B. aus einem Metall- oder Halbleitermaterial gebildet sein. Die Kontaktfingern 14, 15 erstrecken sich über die Länge des unteren Abschnitts des Hohlzylinders. Die Kontaktfinger 14, 15 verbinden die Elektrodenschichten 12, 13 mit der Kontakteinrichtung 21, die z. B. ein strukturiertes PCB (Printed Circuit Board) umfasst. Die Breite und Dicke der Kontaktfinger 14, 15 wird in Abhängigkeit von der Zahl der Kontaktfinger, deren Material und den elektrischen Eigenschaften der OLED-Schichtstruktur gewählt.
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Die Kontakteinrichtung 21 hat z. B. eine runde Form, die an die zylindrische Innenform des Basisbereichs 20 angepasst ist. Die Kontakteinrichtung 21 umfasst z. B. einen Spannungswandler, mit dem eine äußere Netzspannung von z. B. 230 V auf eine OLED-Betriebsspannung von z. B. 5 V gewandelt wird.
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1C zeigt beispielhaft, wie Gruppen der Kontaktfinger 14, 15, die jeweils zu den verschiedenen Elektrodenschichten 12, 13 gehören, in Umfangsrichtung des Basisbereichs 20 alternierend angebracht sind. Damit wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Speisepunkte der Elektrodenschichten erzielt.
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Die OLED-Leuchteinrichtung wird hergestellt, indem durch ein Abscheidungsverfahren, wie z. B. Bedampfen, Besprühen oder Tauchen die OLED-Schichtstruktur im Leuchtkörper 10 gebildet und ggf. strukturiert wird. Gleichzeitig werden die Kontaktfinger, z. B. unter Verwendung einer zylinderförmigen Maske, hergestellt, die für eine Beschichtung der Innenfläche des Basisbereichs 20 entsprechend der Gestalt der Kontaktfinger eingerichtet ist.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung 100 in schematischer Seitenansicht. In diesem Fall weist die OLED-Leuchteinrichtung 100 die Gestalt einer herkömmlichen Glühlampe auf. Der Leuchtkörper 10 ist ein Hohlkörper aus Glas. Der Basisbereich 20 wird durch einen nicht-leuchtenden Abschnitt des Hohlkörpers, in dem die Kontakteinrichtung 21 untergebracht ist, und einen Kontaktsockel 22 gebildet. Der Kontaktsockel 22, z. B. ein E27-Sockel, ist für einen Anschluss an einen schematisch vereinfacht gezeigten Stromkreis 200 mit einer Spannungsquelle 210 und einem Schalter 220 konfiguriert.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1448026 A1 [0003]
- JP 2004/207081 A [0003]
