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Die Erfindung betrifft eine Stapelbaugruppe sowie einen Verfahren.
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Schaltelemente bieten einem Benutzer die einfache Möglichkeit, den Zustand eines Systems zu ändern. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn dem Benutzer direkt am Schalter die Information über den aktuellen Zustand des Systems angezeigt wird.
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Die Anzeige des Zustandes kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann bei einem Kippschalter die jeweilige Position mit einer umliegenden Beschriftung versehen sein, sodass der Benutzer den aktuellen Zustand erkennen kann.
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Eine weitere erwünschte Eigenschaft eines derartigen Schaltelements ist es, dass dieses auch im Dunkeln erkannt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine Beleuchtung erreicht werden.
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Ferner ist es wünschenswert, dass das Schaltelement, insbesondere wenn es mit einem Informationselement kombiniert wird, möglichst wenig Bauraum beansprucht.
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Darüber hinaus ist es wünschenswert, wenn das Schaltelement bzw. das Anzeigeelement kostengünstig hergestellt werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stapelbaugruppe sowie ein Verfahren bereitzustellen, welche es erlauben, den Zustand eines Systems mit zumindest zwei Zuständen anzuzeigen und dabei die gewünschte Information leicht ablesbar bereitstellen und zudem kostengünstig herstellbar sind.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Stapelbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Stapelbaugruppe beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Stapelbaugruppe zur Bereitstellung von zumindest einer ersten Anzeigeschablone und einer zweiten Anzeigeschablone vorgesehen. Die Stapelbaugruppe weist eine erste transparente Elektrode und eine zweite transparente Elektrode auf, welche jeweils dazu konfiguriert sind, ein elektrisches Feld in einem Feldbereich zu erzeugen. Ferner weist die Stapelbaugruppe ein elektromagnetisch aktives Material auf, welches im Feldbereich angeordnet ist und mit der ersten transparenten Elektrode und der zweiten transparenten Elektrode in eine elektromagnetische Wechselwirkung bringbar ist, wobei eine geometrische Form der ersten transparenten Elektrode einer geometrischen Form der ersten Anzeigeschablone entspricht und eine geometrische Form der zweiten transparenten Elektrode einer geometrischen Form der zweiten Anzeigeschablone entspricht.
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Eine Stapelbaugruppe bezeichnet dabei eine konstruktive Zusammenstellung von einzelnen Baueinheiten, welche übereinander angeordnet sein können, und somit einen Stapel bilden können. Einzelne Baueinheiten, etwa die erste transparente Elektrode, die zweite transparente Elektrode (und ggf. weitere Elektroden), das elektromagnetisch aktive Material, sowie gegebenenfalls zugehörige Trägerschichten können als Ebenen des Stapels ausgebildet sein und insbesondere als solche aufgefasst werden.
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Unter einer Anzeigeschablone im Sinne der Erfindung ist eine im Wesentlichen in einer Ebene ausgebildete geometrische Form gemeint, welche Bereiche aufweist, durch die Licht derart hindurchtreten kann, dass dadurch bei einem Benutzer der Eindruck einer, insbesondere symbolhaften, Darstellung erweckt wird, welcher der geometrischen Form des transparenten Bereichs entspricht. Es können auch weitere (dritte, vierte, etc.) Anzeigeschablonen vorgesehen sein.
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Bei der insbesondere symbolhaften Darstellung kann es sich um Symbole im engeren Sinne, beispielsweise Buchstaben oder Zeichen handeln. Ferner kann ebenfalls vorgesehen sein, dass durch die Anzeigeschablone ein Piktogramm wiedergegeben wird.
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Zwar ist die Stapelbaugruppe insgesamt in der Lage, durch den Wechsel zwischen der ersten Anzeigeschablone und der zweiten Anzeigeschablone dynamisch Informationen wiederzugeben, die einzelnen Anzeigeschablonen können jedoch für sich genommen statisch ausgebildet sein, sodass sich die angezeigte Form der Anzeigeschablone nicht ändert, während die Anzeigeschablone aktiv ist.
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Die transparenten Elektroden dienen dazu, ein elektrisches Feld in dem Bereich um die jeweilige Elektrode herum, insbesondere zwischen den transparenten Elektroden, zu erzeugen. Dabei überschneiden sich die Bereiche der elektrischen Felder der Elektroden jedoch zumindest teilweise. In diesem Überschneidungsbereich ist das elektromagnetisch aktive Material angeordnet. Als Material für die transparenten Elektroden kann beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO) verwendet werden. Es können jedoch auch andere transparente Elektrodenmaterialien vorgesehen sein. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes kann vorgesehen sein, dass die Stapelbaugruppe eine Spannungsversorgung aufweist. Diese kann sowohl als Gleichspannungsversorgungsquelle als auch als Wechselspannungsversorgungsquelle ausgebildet sein.
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Sowohl die erste als auch die zweite transparente Elektrode können flächig ausgebildet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die transparenten Elektroden innerhalb eines flächigen Bereichs Ausnehmungen aufweisen. Dadurch wird das elektrische Feld innerhalb der Elektrodenebene und des Feldbereichs auf die Bereiche beschränkt, die keine Ausnehmungen aufweisen.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung meint elektromagnetisch und elektrisch, falls nicht anders angegeben, stets sowohl elektrostatisch, elektrodynamisch und magnetisch, also sämtliche auf elektrische und magnetische Felder beruhende Wechselwirkungen.
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Das elektromagnetisch aktive Material ist dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein elektrisches Feld beeinflussbar ist. Die Beeinflussung kann sowohl durch das Anlegen einer Spannung als auch durch die Änderung einer Spannung oder einer Stromstärke verursacht werden. Es kann vorgesehen sein, dass wenn die Elektroden spannungslos sind, sich das elektromagnetisch aktive Material derart bewegt oder seine Transparenz verändert, dass keine Anzeigeschablone erzeugt wird. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass auch in einem spannungslosen Zustand eine Anzeigeschablone erzeugt wird.
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Dabei legt die geometrische Form der Elektroden auch jeweils die Form der Anzeigeschablone fest. Mit anderen Worten ist die elektromagnetische Wechselwirkung der Elektroden in einer zweidimensionalen Ebene der Elektroden räumlich festgelegt. Dabei kann die Anzeigeschablone sowohl der Form der Elektrode gleichen als auch dazu invers ausgebildet sein.
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Beispielsweise könnte eine transparente Elektrode im Wesentlichen eine quadratische Form aufweisen, in der in der Mitte eine kreisförmige Ausnehmung existiert. Dann würde das elektromagnetisch aktive Material beim Anlegen einer Spannung an diese Elektrode in dem kreisförmigen Bereich in der Mitte nicht oder nur unwesentlich durch die Spannung beeinflusst werden. Im Bereich der Elektrode (ohne Ausnehmung) jedoch würde die Beeinflussung stattfinden. Eine Beeinflussung kann in einer Anziehung oder in einer Änderung der Transparenz des elektromagnetisch aktiven Materials bestehen.
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Dadurch, dass zumindest zwei transparente Elektroden vorgesehen sind, und diese einen Feldbereich erzeugen, in dem das elektromagnetisch aktive Material angeordnet ist, kann je nachdem, welche der transparenten Elektroden mit einer Spannung beaufschlagt ist, eine der transparenten Elektrode entsprechende Anzeigeschablone erzeugt werden. So ist es möglich, auf kostengünstige Art und Weise eine Stapelbaugruppe bereitzustellen, welche zumindest zwei Informationen in Form einer Anzeigeschablone darstellen kann. Dadurch, dass die Elektroden unabhängig voneinander die Anzeigeschablone darstellen, ergibt sich zudem eine besonders akkurate und damit für den Benutzer leicht ablesbare Anzeige.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das elektromagnetisch aktive Material zwischen der ersten transparenten Elektrode und der zweiten transparenten Elektrode angeordnet ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die erste transparente Elektrode und die zweite transparente Elektrode übereinander angeordnet sind, und sich das elektromagnetisch aktive Material zwischen den beiden Elektroden befindet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Feldbereich der beiden transparenten Elektroden sich größtenteils überschneidet, sodass wenig elektromagnetisch aktives Material verwendet werden muss, wodurch die Kosten der Stapelbaugruppe weiter reduziert werden können.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das elektromagnetisch aktive Material durch die elektromagnetische Wechselwirkung zumindest bewegbar ist oder von einem transparenten Zustand in einen intransparenten Zustand überführbar ist.
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Mit anderen Worten kann das elektromagnetisch aktive Material durch die elektromagnetische Wechselwirkung mit den Elektroden bzw. deren elektrischen Feldern in seiner räumlichen Anordnung beeinflusst werden. Wenn beispielsweise das elektromagnetisch aktive Material in einer Ebene ausgebreitet ist, kann die Aktivierung einer transparenten Elektrode dazu führen, dass sich das elektromagnetisch aktive Material in dem Bereich der aktivierten (also mit Spannung beaufschlagen) transparenten Elektrode konzentriert. Weist die Elektrode innerhalb der Ebene, in der sie angeordnet ist, eine Ausnehmung auf, so wird bei der Aktivierung der transparenten Elektrode dieser Bereich im Wesentlichen frei vom elektromagnetischen aktiven Material sein, da sich das elektromagnetisch aktive Material im Bereich der transparenten Elektrode sammelt. Durch die Beweglichkeit des elektromagnetisch aktiven Materials lässt sich auch solches Material verwenden, welches komplett intransparent ist, wodurch sich eine besonders akkurate Darstellung ergibt, welche für den Benutzer besonders leicht erkennbar ist.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass durch die elektromagnetische Wechselwirkung die Transparenz des elektromagnetisch aktiven Materials beeinflusst wird. Beispielsweise kann durch das Anlegen oder Wechseln einer Spannung die Transparenz des elektromagnetisch aktiven Materials erhöht oder verringert werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass in dem Feldbereich der transparenten Elektroden die Transparenz des elektromagnetisch aktiven Materials zwischen transparent und intransparent schaltbar ist. Durch die Veränderbarkeit der Transparenz ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders schnelle Reaktion des Materials auf das elektrische Feld ermöglicht wird, wodurch die Anzeige ohne merkliche Verzögerung zwischen den Anzeigeschablonen wechseln kann, wodurch der Benutzer die durch die Anzeigeschablone dargestellte Information besonders gut erfassen kann.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zumindest die erste, zweite oder eine weitere transparente Elektrode zumindest eine erste, zweite, oder weitere formgleiche Elektrode vorgesehen ist, welche die selbe geometrische Form aufweist wie die jeweilige erste, zweite oder eine weitere transparente Elektrode. Wenn beispielsweise die erste transparente Elektrode die geometrische Form eines geschlossenen Schlosses aufweist, kann eine zusätzliche Elektrode vorgesehen sein, welche ebenfalls die geometrische Form eines geschlossenen Schlosses hat. Durch eine derartige Anordnung kann die Schärfe der Anzeigeschablone weiter verbessert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das elektromagnetisch aktive Material zwischen der ersten, zweiten oder eine weiteren transparente Elektrode und der ersten, zweiten, oder weiteren formgleichen Elektroden angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders präzise Beeinflussung des elektromagnetisch aktiven Materials.
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Ferner kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine dritte transparente Elektrode vorgesehen ist, welche zwischen der ersten transparenten Elektrode und der zweiten transparenten Elektrode angeordnet ist. Mit anderen Worten kann ebenfalls vorgesehen sein, dass eine weitere transparente Elektrode vorgesehen ist, welche sich innerhalb des Stapels zwischen der ersten transparenten Elektrode und der zweiten transparenten Elektrode befindet.
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Hierdurch ist es besonders einfach möglich, eine dritte Anzeigeschablone bereitzustellen. Es kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass die dritte transparente Elektrode oder eine der anderen Elektroden in dieser Konfiguration als geerdete Elektroden vorgesehen sind, um dadurch die Feldeigenschaften des Systems aus Elektroden und das elektromagnetisch aktive Material zu beeinflussen und eine verbesserte, insbesondere schärfere Darstellung der einzelnen Anzeigeschablone zu ermöglichen. Insbesondere kann die geerdete Elektrode vollflächig ausgebildet sein, also zumindest die Form der anderen Elektroden und deren Ausnehmungen umfassen.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zumindest eine transparente Trägerschicht vorgesehen ist, welche dazu konfiguriert ist, zumindest die erste transparente Elektrode, die zweite transparente Elektrode oder das elektromagnetisch aktive Material zu tragen. Es kann also demnach vorgesehen sein, dass sie Elektroden und/oder das elektromagnetisch aktive Material nicht selbsttragend innerhalb des Stapels vorgesehen sind, sondern auf einem, insbesondere im Wesentlichen eben ausgebildeten, Körper angeordnet sind. Die Trägerschicht kann prinzipiell aus jedem Material bestehen, welches zumindest teilweise transparent und mechanisch ausreichend stabil ist, um zumindest eine Elektrode oder das elektromagnetisch aktive Material zu halten. Es kann vorgesehen sein, dass die Trägerschicht einen transparenten Kunststoff aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass dadurch die Stapelbaugruppe besonders leicht und kostengünstig herstellbar ist. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Trägerschicht ein Glas aufweist. Hierdurch kann der Vorteil erreicht werden, dass die Anzeigeschablonen eine besonders gute optische Qualität aufweisen.
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Weiterhin ist es denkbar, dass ein Dichtmittel vorgesehen ist, welches dazu konfiguriert ist, das elektromagnetisch aktive Material gegen Umwelteinflüsse abzudichten. Das elektromagnetisch aktive Material kann folglich hermetisch abgeriegelt sein. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass das elektromagnetisch aktive Material nicht mit der umgebenden Luft reagiert, sodass insbesondere keine Oxidation von metallischen Komponenten des elektromagnetisch aktiven Materials stattfindet. Darüber hinaus findet kein Materialaustausch mit der Umgebung statt. Weder geht elektromagnetisch aktives Material verloren, noch wird es durch Material aus der Umgebung verunreinigt oder verdünnt. Dadurch kann auch eine besonders lange Lebensdauer der Stapelbaugruppe erreicht werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Dichtmittel als Verschweißung von kunststoffhaltigen Trägerschichten ausgeführt ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass keine weiteren Komponenten hinzugefügt werden müssen, sodass die Stapelbaugruppe besonders günstig herstellbar ist. Ferner kann das Dichtmittel auch als O-Ringdichtung ausgebildet sein, welche insbesondere in einer dafür vorgesehenen Nut innerhalb der transparenten Elektroden oder der Trägerschicht eingefasst sein kann. Hierdurch kann der Vorteil erreicht werden, dass die Stapelbaugruppe nach dem Zusammenbau auch wieder aufgetrennt werden kann, um beispielsweise elektromagnetisch aktives Material aufzufüllen.
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Es ist ferner denkbar, dass das elektromagnetisch aktive Material ausgebildet ist als zumindest eine ferromagnetische Flüssigkeit, eine metallische Flüssigkeit, eine ionische Flüssigkeit, eine Polymerdispersion mit Flüssigkristallen oder eine eutektische Legierung aufweisend Gallium, Indium und Zinn.
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Unter einer ferromagnetischen Flüssigkeit soll eine Flüssigkeit verstanden werden, welche auf magnetische Felder reagiert, ohne sich dabei zu verfestigen. Insbesondere kann eine derartige ferromagnetische Flüssigkeit wenige Nanometer große magnetische Partikel und eine Trägerflüssigkeit aufweisen, wobei die Partikel in der Trägerflüssigkeit kolloidal suspendiert sind. Eine solche ferromagnetische Flüssigkeit bewegt sich, wenn eine transparente Elektrode ein entsprechendes elektromagnetisches Feld im Feldbereich erzeugt. Dadurch sammelt sich das elektromagnetisch aktive Material im Bereich der Elektrode, sodass eine Anzeigeschablone bereitgestellt wird.
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Eine metallische Flüssigkeit kann eine Flüssigkeit sein, die zumindest ein metallisches Element aufweist und unter den angestrebten Einsatzbedingungen der Stapelbaugruppe im flüssigen Aggregatzustand ist. Insbesondere kann die metallische Flüssigkeit im Wesentlichen aus einem metallischen Element, beispielsweise Quecksilber, bestehen. Im Wesentlichen bestehen aus meint hierbei zu mindestens 95% oder abgesehen von technisch bedingten Verunreinigungen.
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Unter einer ionischen Flüssigkeit werden Salze verstanden, deren Schmelztemperatur weniger als 100 °C beträgt und geladene Teilchen, insbesondere zumindest Kationen oder Anionen, aufweist. Durch die Ladungsträger in der Flüssigkeit kann eine besonders gute Beweglichkeit des elektromagnetisch aktiven Materials erreicht werden.
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Ebenfalls als elektromagnetisch aktives Material vorgesehen sein kann eine Polymerdispersion mit Flüssigkristallen. Solche Polymerdispersionen sind auch als Polymer Dispersion Liquid Crystal (PDLC) bekannt. Durch das Anlegen einer Spannung können die Kristalle in der Polymerdispersion derart orientiert werden, dass das elektromagnetische aktive Material transparent wird. Durch die Polymerdispersion mit Flüssigkristallen kann ein besonders schneller Wechsel zwischen den Anzeigeschablonen erreicht werden, wodurch sich die Anzeigequalität für den Benutzer verbessert. Die Polymerdispersion mit Flüssigkristallen kann als gestanzte Folie ausgebildet sein. Dabei sind die gestanzten Flächen dort vorgesehen, wo kein Licht durch das elektromagnetisch aktive Material hindurch treten soll.
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Das elektromagnetisch aktive Material kann auch ausgebildet sein als eine Legierung aufweisend Gallium, Indium und Zinn. Dabei ist die Legierung vorzugsweise derart hergestellt, dass diese bei Raumtemperatur flüssig ist und bei Temperaturen unter -19 °C fest wird. Eine derartige Legierung ist beispielsweise unter dem Markennamen Galinstan bekannt. In der Legierung sind freie Ladungsträger vorhanden, sodass eine Bewegtheit des elektromagnetisch aktiven Materials erreicht wird. Darüber hinaus sind zumindest einige der Stoffe der Legierung magnetisch, wodurch die Bewegbarkeit des elektromagnetisch aktiven Materials verbessert wird.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin denkbar, dass ein Leuchtmittel vorgesehen ist, welches zumindest unterhalb der ersten transparenten Elektrode, und dem elektromagnetisch aktiven Material oder der zweiten transparenten Elektrode angeordnet und dazu konfiguriert ist, Licht zu emittieren. Mit anderen Worten kann ein Leuchtmittel als Teil der Stapelbaugruppe, also des Stapels, vorgesehen sein. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Stapelbaugruppe mitsamt der Hinterleuchtung der Anzeigeschablonen besonders kompakt gefertigt werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass unterhalb des Leuchtmittels eine weitere Elektrode vorgesehen ist, welche insbesondere intransparent ausgebildet ist. Diese kann die Darstellungseigenschaften weiter verbessern.
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Ebenfalls als Teil der Stapelbaugruppe vorgesehen sein kann auch ein Schalter, der dazu ausgeführt ist, eine Schalteingabe des Benutzers in ein Schaltsignal umzusetzen. Auch hierdurch kann insgesamt die Baugröße gegenüber einem gesonderten Schalter verringert werden.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zumindest die erste, zweite oder dritte transparente Elektrode eine elektrisch zumindest halbleitende Schicht aufweist. Dabei ist mit zumindest halbleitend entweder halbleitend oder leitend gemeint. Hierdurch kann Strom entweder ab einem gewissen Schwellwert der Spannung oder unmittelbar (also bei einer beliebigen Spannungsdifferenz) über die transparente Elektrode geleitet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest halbleitende Schicht als Dünnschicht ausgebildet ist und insbesondere eine Schichtdicke in einem Bereich zwischen 10 nm und 5 µm aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass die Baugröße der Stapelbaugruppe weiter reduziert wird. Darüber hinaus lassen sich dünne Schichten mit geringerem Materialaufwand herstellen, sodass ebenfalls eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. Ist die Dicke der zumindest halbleitenden Schicht unterhalb der Wellenlänge des zu transmittierenden Lichts, findet in der Regel nur eine sehr geringfügige Absorption statt, sodass auch prinzipiell (in größerer Materialstärke) intransparentes Material für die Elektrode verwendet werden kann.
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Weiterhin ist es denkbar, dass zumindest die erste, zweite oder dritte transparente Elektrode zumindest einen Draht oder eine Spule aufweist.
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Mit anderen Worten können die transparenten Elektroden einen zylindrisch geformten Abschnitt aufweisen, welcher geeignet ist, Ladungsträger zu leiten. Es kann vorgesehen sein, dass der Draht im Wesentlichen als eine Fläche angeordnet ist und die geometrische Form der Elektrode festlegt. Es kann vorgesehen sein, dass der Draht mäanderförmig verläuft, wodurch sich besonders einfach eine Fläche abbilden lässt. Durch den Draht kann der Vorteil erreicht werden, dass um den Draht herum ein ringförmiges Magnetfeld ausgebildet wird, welches besonders gut dazu geeignet ist, das elektromagnetisch aktive Material zu beeinflussen. Der Draht kann als Nanowire ausgebildet sein. Das bedeutet, dass der Draht einen Durchmesser im Nanometerbereich aufweist. Das Material des Nanowires kann insbesondere Silber sein. Insbesondere Silber aufweisende Nanowires haben besonders gute elektrische Eigenschaften, welche wiederum in einer besonders guten Darstellung der Anzeigeschablone resultieren.
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Ferner können die transparenten Elektroden auch eine Spule aufweisen. Die Spule kann im Wesentlichen flächig angeordnet sein und der geometrischen Form der Elektrode entsprechen. Eine solche Spule kann auch als Flachspule bezeichnet werden. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Spule durch einen Draht, insbesondere einen Nanowire, ausgebildet wird. Durch eine Spule kann der Vorteil erreicht werden, dass Magnetfelder erzeugt werden können, welche dazu geeignet sind, das elektromagnetisch aktive Material zu beeinflussen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen von zumindest einer ersten Anzeigeschablone und einer zweiten Anzeigeschablone vorgesehen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Anlegen einer elektrischen Spannung an eine erste transparente Elektrode, sodass ein elektrisches Feld in einem Feldbereich erzeugt wird, wodurch ein elektromagnetisch aktives Material, welches im Feldbereich angeordnet ist, elektromagnetisch beeinflusst und eine erste Anzeigeschablone erzeugt wird, die der geometrischen Form der ersten transparenten Elektrode entspricht,
- - Anlegen einer elektrischen Spannung an eine zweite transparente Elektrode, sodass ein weiteres elektrisches Feld in dem Feldbereich erzeugt wird, wodurch das elektromagnetisch aktive Material, welches im Feldbereich angeordnet ist, elektromagnetisch beeinflusst und eine zweite Anzeigeschablone erzeugt wird, die der geometrischen Form der zweiten transparenten Elektrode entspricht.
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Wie bereits im Zusammenhang mit den Stapelbaugruppen erklärt meint elektromagnetisch und elektrisch, falls nicht anders angegeben, stets sowohl elektrostatisch, elektrodynamisch und magnetisch, also sämtliche auf elektrische und magnetische Felder beruhende Wechselwirkungen.
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Die Verfahrensschritte können dabei zumindest teilweise gleichzeitig oder zeitlich nacheinander ablaufen, wobei die Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht auf die durch die in der Auflistung definierte Reihenfolge begrenzt ist, sodass einzelne Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge durchführbar sind.
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Das Anlegen einer Spannung kann durch eine Steuereinheit erfolgen, welche eine Spannungsquelle und/oder einen Schalter steuert. Bei der Spannungsquelle kann es sich sowohl um eine Gleichspannungsquelle als auch um eine Wechselspannungsquelle handeln. Mit dem Begriff Anlegen ist das Einstellen einer Spannung gemeint, wobei das Anlegen einer Spannung durchaus auch den Wert 0 V gegenüber einer Referenzspannung umfasst. Selbstverständlich sind sowohl positive als auch negative Spannungen möglich. Das Bezugspotenzial kann dabei sowohl die jeweils andere erste oder zweite transparente Elektrode oder ein anderer Potenzialreferenzpunkt sein.
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Das Verfahren kann ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen Stapelbaugruppe zur Bereitstellung einer ersten und zweiten Anzeigeschablone umfassen.
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Somit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Stapelbaugruppe beschrieben worden sind.
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Weiterhin ist es denkbar, dass das Anlegen der elektrischen Spannung an zumindest der ersten oder zweiten transparenten Elektrode das elektromagnetisch aktive Material zumindest verschiebt oder von einem transparenten Zustand in einen intransparenten Zustand überführt. Mit anderen Worten kann das Verschieben des elektromagnetisch aktiven Materials beinhalten, dass das elektromagnetisch aktive Material in dem Bereich akkumuliert wird, in dem sich die jeweilige erste oder zweite transparente Elektrode befindet. Der Wechsel von einem intransparenten zu einem transparenten Zustand und umgekehrt bedeutet, dass in dem Bereich der Elektrode die Durchsichtigkeit des elektromagnetisch aktiven Materials derart geändert wird, dass ein Licht von einer Lichtquelle die Stapelbaugruppe insgesamt durchdringen bzw. nicht durchdringen kann.
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Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das elektromagnetisch aktive Material derart bewegt wird, dass diese Bewegung beim Benutzer als Vibration wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten kann das Verfahren einen weiteren Schritt beinhalten: Erzeugen einer für den Benutzer zumindest bei Berührung der Stapelbaugruppe wahrnehmbaren Vibration durch die Erzeugung einer Schwingung des elektromagnetisch aktiven Materials, in dem die Spannung zumindest der ersten transparenten Elektrode oder der zweiten transparenten Elektrode variiert wird.
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Das Verfahren kann ferner als zusätzlichen Schritt folgendes aufweisen: Erzeugen einer für den Benutzer bei Berührung der Stapelbaugruppe wahrnehmbaren Erhabenheit durch die Erzeugung einer erhöhten Konzentration des elektromagnetisch aktiven Materials.
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Sowohl die Vibration als auch die Erhabenheit können als haptisches Feedback aufgefasst werden, welches für den Benutzer die Interaktion mit der Stapelbaugruppe erleichtert, da die Information leicht aufgenommen werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Stapelbaugruppe in einer Aufsicht,
- 2 die Stapelbaugruppe in einer weiteren Aufsicht,
- 3 die Stapelbaugruppe in einer seitlichen Schnittansicht,
- 4 die Stapelbaugruppe in einer weiteren seitlichen Schnittansicht,
- 5 die Stapelbaugruppe in einer weiteren seitlichen Schnittansicht mit Spannungsquelle,
- 6 eine Aufsicht eines Teils der Stapelbaugruppe, und
- 7, eine weitere seitliche Schnittansicht der Stapelbaugruppe.
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Die 1 zeigt eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Stapelbaugruppe 100. Zu sehen ist eine erste Anzeigeschablone 201, hier in Form eines geschlossenen Schlosssymbols 201. Angedeutet ist ferner der Verlauf eines Dichtmittels 150, welches rings um die Anzeigeschablone 201 verläuft und so das elektromagnetisch aktive Material 130 gegen Umwelteinflüsse schützt.
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Grundsätzlich kann das elektromagnetisch aktive Material 130 als zumindest eine ferromagnetische Flüssigkeit, eine metallische Flüssigkeit, eine ionische Flüssigkeit, eine Polymerdispersion mit Flüssigkristallen oder eine eutektische Legierung aufweisend Gallium, Indium und Zinn ausgebildet sein.
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Die 2 zeigt eine weitere Aufsicht der erfindungsgemäßen Stapelbaugruppe 100, bei der anstatt der ersten Anzeigeschablone 201 die zweite Anzeigeschablone 202 angezeigt wird, die hier als ein geöffnetes Schlosssymbol gezeigt ist. Dabei kann sowohl gemäß der Darstellung der 1 als auch der Darstellung der 2 Licht durch die dargestellten Schichten nur im Bereich der ersten Anzeigeschablone 201 bzw. der zweiten Anzeigeschablone 202 hindurch treten, wodurch sich die Anzeige eines Symbols ergibt. Dies kann sowohl dadurch erreicht werden, dass das elektromagnetisch aktive Material 130 an der betreffenden Stelle von einem transparenten zu einem intransparenten Zustand wechselt oder indem ein intransparentes elektromagnetisch aktives Material 130 sich an den Stellen sammelt, in denen die Anzeigeschablone 201, 202 nicht vorgesehen ist.
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Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, kann die Stapelbaugruppe 100 ferner ein Gehäuse 170 aufweisen, welches die Stapelbaugruppe 100 gegenüber äußeren Einflüssen abschirmt und darüber hinaus die Haptik für den Benutzer bestimmt.
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Ferner kann auch zumindest eine transparente Trägerschicht 140 vorgesehen sein, welche dazu konfiguriert ist, zumindest die erste transparente Elektrode 111 (hier nicht dargestellt), die zweite transparente Elektrode 112 (hier nicht dargestellt) oder das elektromagnetisch aktive Material 130 zu tragen.
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Der Aufbau der Stapelbaugruppe 100 wird nun anhand der 3 und 4 erläutert, welche einen Schnitt A-A, wie er in der 1 angedeutet ist, darstellen.
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Anhand von Pfeilen dargestellt ist eine Lichtemission 300, welche von einem Leuchtmittel 160 (siehe 5) ausgeht. Es ist bei der Stapelbaugruppe 100 denkbar, dass ein Leuchtmittel 160 vorgesehen ist, welches zumindest unterhalb der ersten transparenten Elektrode 111, der zweiten transparenten Elektrode 112 und dem elektromagnetisch aktiven Material 130 angeordnet und dazu konfiguriert ist, Licht zu emittieren.
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Zum einen kann es vorkommen, dass das emittierte Licht weder auf eine erste transparente Elektrode 111, eine zweite transparente Elektrode 112 oder das elektromagnetisch aktive Material 130 trifft und dementsprechend die gesamte Stapelbaugruppe ungehindert passiert. Dieses Licht ergibt schließlich die für den Benutzer wahrnehmbare Anzeige gemäß der Anzeigeschablone 201.
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Darüber hinaus kann das emittierte Licht auch an dem elektromagnetisch aktiven Material 130 aufgehalten werden.
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Zur Bereitstellung von zumindest einer ersten Anzeigeschablone 201 und einer zweiten Anzeigeschablone 202 weist die Stapelbaugruppe 100 eine erste transparente Elektrode 111 und eine zweite transparente Elektrode 112 auf, welche jeweils dazu konfiguriert sind, ein elektrisches Feld in dem Feldbereich 120 (übersichtshalber nur in 4 dargestellt) zu erzeugen. Ebenfalls weist die Stapelbaugruppe 100 elektromagnetisch aktives Material 130 auf, welches im Feldbereich 120 angeordnet ist und mit der ersten transparenten Elektrode 111 und der zweiten transparenten Elektrode 112 in eine elektromagnetische Wechselwirkung bringbar ist. Dabei entspricht eine geometrische Form der ersten transparenten Elektrode 111 einer geometrischen Form der ersten Anzeigeschablone 201 und eine geometrische Form der zweiten transparenten Elektrode 112 einer geometrischen Form der zweiten Anzeigeschablone 202.
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Aus den 3 und 4 geht ferner hervor, dass das elektromagnetisch aktive Material 130 zwischen der ersten transparenten Elektrode 111 und der zweiten transparenten Elektrode 112 angeordnet sein kann.
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Dabei ist die elektromagnetische Wechselwirkung gemäß der 3 und 4 die durch das elektrische Feld der Elektroden 111, 112 erzeugte Bewegung des elektromagnetisch aktivierten Materials 130 bzw. die Anziehung. In der 3 ist beispielsweise die erste transparente Elektrode 111 aktiviert, sodass sich das elektromagnetisch aktive Material 130 im Bereich der ersten transparenten Elektrode 111 sammelt. In der schematischen Darstellung der 3 und der 4 unterscheidet sich die geometrische Form der ersten transparenten Elektrode 111 und der zweiten transparenten Elektrode 112 lediglich in dem Bereich unten rechts, in dem keine zweite transparente Elektrode 112 vorgesehen ist. Durch die Aktivierung der ersten transparenten Elektrode 111 können daher nur zwei dargestellte Lichtstrahlen die Stapelbaugruppe 100 passieren, sodass für den Benutzer ein Symbol gemäß der ersten Anzeigeschablone 201 dargestellt wird. Wird nun (wie in der 4 dargestellt) stattdessen die zweite transparente Elektrode 112 aktiviert, sammelt sich das elektromagnetisch aktive Material 130 nicht mehr in dem Bereich rechts im Bild, da dort keine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen elektromagnetisch aktivem Material 130 und der zweiten transparenten Elektrode 112 stattfindet. Hierdurch kann das Licht auch im rechten Bereich der 4 die Stapelbaugruppe 100 passieren, sodass für den Benutzer ein Symbol entsprechend der zweiten Anzeigeschablone 202 dargestellt wird.
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Neben der Bewegung des elektromagnetisch aktiven Materials 130 ist auch eine Änderung der Transparenz des elektromagnetisch aktiven Materials 130 denkbar. Dann wird an den Stellen, an denen die jeweilige erste oder zweite transparente Elektrode 111, 112 in elektromagnetischer Wechselwirkung mit dem elektromagnetisch aktiven Material 130 steht, die Transparenzeigenschaft des elektromagnetisch aktiven Materials 130 geändert. In dem Beispiel der 3 und 4 wäre durch die Aktivierung der ersten transparenten Elektrode 111 im rechten Bereich der 3 die Transparenz des elektronisch aktiven Materials 130 derart reduziert, dass das Licht diesen Bereich nicht mehr passieren kann. Da die zweite transparente Elektrode 112 in diesem rechten Bereich nicht vorgesehen ist, bleibt das elektromagnetisch aktive Material 130 dann bei einer Aktivierung der zweiten transparenten Elektrode 112 transparent, sodass das Licht dort passieren kann.
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An den 3 und 4 lässt sich auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen von zumindest einer ersten Anzeigeschablone 201 und einer zweiten Anzeigeschablone 202 verdeutlichen.
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In einem Schritt wird eine elektrische Spannung an die erste transparente Elektrode 111 angelegt, sodass ein elektrisches Feld im Feldbereich 120 erzeugt wird. Dadurch wird das elektromagnetisch aktive Material 130, welches im Feldbereich 120 angeordnet ist, elektromagnetisch beeinflusst und die erste Anzeigeschablone 201 erzeugt, die der geometrischen Form der ersten transparenten Elektrode 111 entspricht.
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In einem weiteren Schritt wird eine elektrische Spannung an die zweite transparente Elektrode 112 angelegt, sodass ein weiteres elektrisches Feld in dem Feldbereich 120 erzeugt wird. Dadurch wird das elektromagnetisch aktive Material 130 elektromagnetisch beeinflusst und eine zweite Anzeigeschablone 202 erzeugt, die der geometrischen Form der zweiten transparenten Elektrode 112 entspricht.
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Dabei kann das Anlegen der elektrischen Spannung an zumindest der ersten oder zweiten transparenten Elektrode 111, 112 das elektromagnetisch aktive Material 130 zumindest verschieben oder von einem transparenten Zustand in einen intransparenten Zustand überführen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass auch noch eine dritte transparente Elektrode 113 vorgesehen ist, welche zwischen der ersten transparenten Elektrode 111 und der zweiten transparenten Elektrode 112 angeordnet ist. Eine solche Situation ist in der 5 dargestellt.
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Grundsätzlich können die erste, zweite oder dritte transparente Elektrode 111, 112, 113 eine elektrisch zumindest halbleitende Schicht aufweisen.
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Gemäß der 5 ist die Stapelbaugruppe 100 so aufgebaut, dass über einem Leuchtmittel 160 eine transparente Trägerschicht 140 angeordnet ist, welche eine zweite transparente Elektrode 112 trägt. Darüber ist wiederum eine transparente Trägerschicht 140 angeordnet, welche das elektromagnetisch aktive Material 130 trägt, welches mithilfe eines Dichtmittel 150 gegen Umwelteinflüsse abgedichtet ist. Die weitere transparente Trägerschicht 140, welche oberhalb des elektronisch aktiven Materials 130 angeordnet ist, trägt ebenfalls zur Abriegelung des elektromagnetisch aktiven Materials 130 gegenüber Umwelteinflüssen bei und trägt darüber hinaus die dritte transparente Elektrode 113. Über dieser dritten transparenten Elektrode 113 ist schließlich eine weitere transparente Trägerschicht 140 angeordnet, welche die erste transparente Elektrode 111 trägt. Diese wird geschützt durch eine letzte transparente Trägerschicht 140, welche oberhalb der ersten transparenten Elektrode 111 angeordnet ist. Die transparenten Elektroden 111, 112, 113 haben einen gemeinsamen Feldbereich 120, in welchem sich das elektromagnetisch aktive Material 130 befindet und durch die Elektroden 111, 112, 113 bzw. deren elektrischen Feldern beeinflussbar ist. Zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes im Feldbereich 120 sind Elektroden 111, 112, 113 an eine Spannungsversorgung 190 angeschlossen. Diese kann sowohl, wie in der 5 dargestellt, eine Gleichspannungsquelle sein als auch alternativ als Wechselspannungsquelle ausgebildet sein. Ferner ist gemäß der 5 erkennbar, dass zumindest die erste transparente Elektrode 111 und die dritte transparente Elektrode 113 über einen Schalter 180 mit der Spannungsquelle 190 verbunden sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auch die zweite transparente Elektrode 112 über einen Schalter 180 schaltbar ist. Hierdurch wird es ermöglicht, dass die einzelnen Elektroden 111, 112, 113 einzeln ansteuerbar sind, wodurch sich die entsprechenden Anzeigeschablonen 201, 202 einfach bereitstellen lassen.
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In der 6 ist eine weitere Variante dargestellt, in der die transparente Elektrode 111, 112, 113 einen Draht 115 aufweist. Dieser kann, wie die 6 zeigt, mäanderförmig auf der Trägerschicht 140 aufgebracht sein. Insgesamt lässt sich auch durch einen Draht 115 eine geometrische Form der Elektroden 111, 112, 113 bilden. Gemäß der 6 wäre die geometrische Form der Elektrode 111, 112, 113 im Wesentlichen ein Dreieck.
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Eine weitere Variante der Elektroden 111, 112, 113 ist in der 7 gezeigt, in der die Elektroden 111, 112, 113 Spulen 116 aufweisen. Gemäß der Darstellung in 7 sind die Spulen 116 oberhalb der ersten transparenten Elektrode 111 bzw. unterhalb der zweiten transparenten Elektrode 112 angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sie Elektroden 111, 112, 113 insgesamt als Spulen 116 ausgebildet sind.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Stapelbaugruppe
- 111
- erste transparente Elektrode
- 112
- zweite transparente Elektrode
- 113
- dritte transparente Elektrode
- 115
- Draht
- 116
- Spule
- 120
- Feldbereich
- 130
- elektromagnetisch aktives Material
- 140
- Trägerschicht
- 150
- Dichtmittel
- 160
- Leuchtmittel
- 170
- Gehäuse
- 180
- Schalter
- 190
- Spannungsversorgung
- 201
- erste Anzeigeschablone
- 202
- zweite Anzeigeschablone
- 300
- Lichtemission
