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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und eine solch eine Beleuchtungsvorrichtung aufweisende Anzeigevorrichtung.
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Anzeigenhinterleuchtungen basieren heutzutage in den meisten Fällen auf Lichtleitern, in die das Licht von mehreren Leuchtdioden (LED) eingekoppelt wird. Das Licht propagiert im Lichtleiter durch Totalreflexion und wird mit Hilfe von Mikrostrukturen auf dem Lichtleiter wieder ausgekoppelt, so dass eine homogene Lichtverteilung entsteht. Dieser Aufbau ermöglicht eine sehr kompakte und effiziente Beleuchtung von Anzeigen. In der Regel nutzen Anzeigenhinterleuchtungen LEDs, die von ihrer oberen Fläche abstrahlen.
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Die
US 2015/0185540 A1 offenbart zum Beispiel eine Flüssigkristallvorrichtung, die eine LED-Einheit, ein Flüssigkristallpanel, eine Lichtleitplatte, ein Chassis und einen Rahmen beinhaltet. Die LED-Einheit beinhaltet eine LED und eine LED-Platine. Die Lichtleitplatte ist so angeordnet, dass eine Lichteintrittsfläche der LED zugekehrt ist. Der Rahmen ist am Chassis fixiert. Der Rahmen und das Chassis halten das Flüssigkristallpanel und die Lichtleitplatte dazwischen. Der Rahmen beinhaltet einen Lichthalteteil und einen Seitenwandteil. Der Panelhalteteil hält das Flüssigkristallpanel von der Anzeigeflächenseite. Der Seitenwandteil läuft von dem Panelhalteteil weiter und erstreckt sich auf der Seite der Lichteintrittsfläche. Der Rahmen beinhaltet ein Durchgangsloch, das durch den Seitenwandteil verläuft. Die LED-Einheit ist von der Außenseite in das Durchgangsloch eingebracht, so dass die LED mehr zur inneren Seite als der Seitenwandteil positioniert ist und mindestens ein Teil der LED-Einheit innerhalb des Durchgangslochs gehalten wird.
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Wenn die Dicke der Anzeigevorrichtung jedoch reduziert werden muss, was oftmals für Kraftfahrzeuganwendungen der Fall ist, müssen auch die Dicke der Beleuchtungsvorrichtung und somit der Lichtleitplatte reduziert werden. Dies erfordert in der Regel eine verminderte Dicke der mit der Lichtleitplatte gekoppelten LEDs. Durch die reduzierte Dicke wird der Montageprozess der Beleuchtungsvorrichtung erschwert und anfällig für Herstellungsfehler.
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In dieser Hinsicht offenbart die
US 2009/0015754 A1 ein Hinterleuchtungsmodul, das eine Lichtleitplatte mit einer Lichtempfangsfläche, die an einer Seitenwand der Lichtleitplatte angeordnet ist, und eine LED-Vorrichtung zum Koppeln mit der Lichtempfangsfläche aufweist. Die LED-Vorrichtung weist eine Lichtabstrahlrichtung und einen senkrecht zu der Lichtabstrahlrichtung der LED-Vorrichtung verlaufenden Querschnitt auf. Der Querschnitt weist eine senkrecht zu der Lichtabstrahlrichtung verlaufende erste Höhe und eine Lichtabstrahlfläche mit einer senkrecht zu der Lichtabstrahlrichtung verlaufenden zweiten Höhe auf. Die zweite Höhe ist im Wesentlichen kürzer als 70% der ersten Höhe.
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Die
KR 2008-0058795 A offenbart eine Hinterleuchtungseinheit, aufweisend eine Lichtleitplatte und einen die Lichtleitplatte stützenden Formrahmen und mit einem an mindestens einer Seitenwand der Lichtleitplatte in der Längsrichtung der Lichtleitplatte ausgebildeten Durchgangsloch, und eine Leuchtdiodeneinheit mit mindestens einem Teil, der in das Durchgangsloch eingeführt und auf der Seite der Lichtleitplatte positioniert ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Lösung zum Reduzieren der Dicke einer Anzeigevorrichtung.
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Die diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und durch eine Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10 erfüllt. Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen der vorliegenden Grundzüge wie unten beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung:
- - eine Rückplatte;
- - eine Lichtleitplatte, die auf der Rückplatte angeordnet ist, wobei die Lichtleitplatte eine Lichtempfangsfläche an einer Seitenwand der Lichtleitplatte aufweist; und
- - mindestens eine Lichtquelle, die auf einer Leiterplatte angebracht ist, wobei sich die mindestens eine Lichtquelle neben der Seitenwand der Lichtleitplatte befindet und dazu angeordnet ist, Licht auf die Lichtempfangsfläche abzustrahlen, und wobei sich die Leiterplatte auf der Rückplatte teilweise unter der Lichtleitplatte befindet.
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Gemäß der Erfindung ist eine Leiterplatte, die mindestens eine Lichtquelle trägt, welche Licht seitwärts abstrahlt, auf der Rückplatte angebracht. Da die Leiterplatte eine gewisse laterale Erstreckung erfordert, befindet sie sich teilweise unter der Lichtleitplatte. Dies gewährleistet, dass die mindestens eine Lichtquelle dicht an eine Lichtempfangsfläche der Lichtleitplatte gebracht werden kann, wodurch Lichtverluste reduziert werden. Das Anbringen der Leiterplatte auf der Rückplatte vereinfacht die Montage der Beleuchtungsvorrichtung. Insbesondere kann eine ordnungsgemäße Positionierung der Leiterplatte auf der Rückplatte und eine feste Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Rückplatte, z. B. durch ein Klebeband, leichter gewährleistet werden. Dies reduziert die Anzahl von Herstellungsfehlern. Die feste Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Rückplatte führt zu einer verbesserten Kühlung der mindestens einen Lichtquelle, wodurch sie mit einer höheren Helligkeit betrieben werden kann, ohne dass sie ihre maximale Betriebstemperatur erreicht. Da die mindestens eine Lichtquelle seitwärts abstrahlt, weist sie des Weiteren eine reduzierte Höhe auf. Dies gestattet das Verkleinern der Gesamtdicke der Beleuchtungsvorrichtung und somit der Gesamtdicke der Anzeigevorrichtung, ohne dass die strukturelle Stabilität reduziert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Lichtquelle eine Seitensicht-Leuchtdiode. Bei einer standardmäßigen LED befindet sich die elektrische Verbindung auf der der Licht abstrahlenden Fläche gegenüberliegenden Seite. Bei einer Seitensicht-LED befinden sich die elektrische Verbindung und die Licht abstrahlenden Fläche 90 Grad bezüglich einander. Ein Vorteil von Seitensicht-LEDs besteht in ihrer kompakten Größe zusammen mit einer hohen Helligkeit.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform befindet sich zwischen der Rückplatte und der Lichtleitplatte eine Reflektorfolie. Dies hat den Vorteil, dass das in die Lichtleitplatte eingekoppelte Licht die Lichtleitplatte nur zu einem Anzeigepanel der Anzeigevorrichtung verlassen kann. Dies erhöht wiederum die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leiterplatte eine flexible Leiterplatte. Die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte weist den Vorteil auf, dass die flexible Leiterplatte jeglicher Krümmung der Rückplatte leicht folgen kann. Dies gewährleistet einen guten Kontakt zwischen der flexiblen Leiterplatte und der Rückplatte und somit eine zuverlässige Wärmeableitung.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Fläche der Leiterplatte, die sich unter der Lichtleitplatte befindet, reflektierend. Dies gewährleistet, dass auch die Lichtleitplatte zu der Leiterplatte verlassendes Licht in die Lichtleitplatte zurück reflektiert wird und letztendlich das Anzeigepanel der Anzeigevorrichtung erreicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Lichtquellen auf der Leiterplatte angebracht. Dies weist den Vorteil auf, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine sehr homogene Beleuchtung der Anzeigevorrichtung bereitstellt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Rückplatte eine metallische Rückplatte. Vorteilhafterweise ist die Rückplatte aus Magnesium hergestellt. Die Verwendung einer metallischen Rückplatte, insbesondere einer Magnesiumrückplatte, weist den Vorteil auf, dass eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und somit ein effizientes Kühlen der mindestens einen Lichtquelle gewährleistet wird. Dies vergrößert den Arbeitsbereich der Anzeigevorrichtung. Zum Beispiel kann die Magnesiumrückplatte unter Verwendung eines Thixomolding®-Spritzprozesses gebildet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Rückplatte und die Lichtleitplatte gekrümmt. Insbesondere, wenn die Leiterplatte eine flexible Leiterplatte ist, kann sie der Krümmung der Rückplatte leicht folgen. Daher ist die erfindungsgemäße Lösung für gekrümmte Anzeigen besonders geeignet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Rückplatte eine Basis und Seitenwände an Rändern der Basis auf. Die Verwendung einer Rückplatte mit Seitenwänden hilft dabei, den Montageprozess zu vereinfachen. Nach dem Anbringen aller erforderlichen Komponenten auf der Basis der Rückplatte kann die Rückplatte in einen Rahmen eingeführt werden, der ein Anzeigepanel der Anzeigevorrichtung trägt, bis die Seitenwände in Kontakt mit einer flachen Oberseite des Rahmens kommen. Eine ordnungsgemäße Positionierung der Rückplatte in dem Rahmen kann durch Seitenwände des Rahmens gewährleistet werden.
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Vorteilhafterweise wird eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung als eine Hinterleuchtung in einer Anzeigevorrichtung, z. B. einer Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuganwendungen, verwendet. Da die Beleuchtungsvorrichtung zu geringeren Kosten hergestellt werden kann, werden die Gesamtkosten solch einer Anzeigevorrichtung reduziert. Aufgrund der geringeren Dicke der Beleuchtungsvorrichtung wird darüber hinaus auch die Dicke der Anzeigevorrichtung reduziert. Dies ist für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, z. B. für Anzeigevorrichtungen, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, besonders vorteilhaft.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Draufsicht einer bekannten Anzeigevorrichtung;
- 2 zeigt einen Schnitt durch die Anzeigevorrichtung von 1;
- 3 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Schnitts von 2;
- 4 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
- 5 zeigt einen Schnitt durch die Anzeigevorrichtung von 4; und
- 6 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Schnitts von 5.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Beschreibung stellt die Grundzüge der vorliegenden Offenbarung dar. Somit ist ersichtlich, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen konzipieren kann, die, obgleich hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Grundzüge der Offenbarung verkörpern.
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Alle hier angeführten Beispiele und konditionalen Formulierungen sollen pädagogischen Zwecken dienen, um dem Leser beim Verständnis der Grundzüge der Offenbarung und der von dem Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu helfen und sollen als solche speziell angeführten Beispiele und Bedingungen nicht einschränkend ausgelegt werden.
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Des Weiteren sollen alle Aussagen hierin, die Grundzüge, Aspekte und Ausführungsformen der Offenbarung anführen, sowie bestimmte Beispiele dafür sowohl strukturelle als auch funktionale Äquivalente davon beinhalten. Darüber hinaus sollen solche Äquivalente sowohl derzeit bekannte Äquivalente als auch in Zukunft entwickelte Äquivalente beinhalten, d. h. jegliche entwickelten Elemente, die unabhängig von der Struktur die gleiche Funktion erfüllen.
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Somit liegt für den Fachmann zum Beispiel auf der Hand, dass die hierin dargebotenen Diagramme konzeptionelle Ansichten beispielhafter Schaltungsanordnungen darstellen, die die Grundzüge der Offenbarung verkörpern.
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1 zeigt eine Draufsicht einer bekannten Anzeigevorrichtung 100. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anzeigevorrichtung 100 von 1 entlang einer Schnittlinie A-A. Die Anzeigevorrichtung 100 weist ein Anzeigepanel 10 auf, das durch einen Rahmen 12 mit einer flachen Oberseite 120 und Seitenwänden 121 gestützt wird. Eine elektrische Verbindung wird an einem Rand 11 des Anzeigepanels 10 mit einem flexiblen Folienverbinder (in 1 nicht gezeigt) realisiert, der durch ein Band 13 zur elektromagnetischen Abschirmung bedeckt ist. Das Anzeigepanel 10 ist durch Fixierelemente 9 mit dem Rahmen 12 verbunden. Die Fixierelemente 9 können zum Beispiel aus Polsterband bestehen. Wie zu sehen ist, umfasst die Anzeigevorrichtung 100 zusätzlich zu dem Anzeigepanel 10 eine Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst eine Rückplatte 2 und eine Lichtleitplatte 3, die auf der Rückplatte 2 angeordnet ist. Ein Folienstapel 8 ist auf der Lichtleitplatte 3 angeordnet. Der Folienstapel 8 umfasst in Abhängigkeit von den speziellen Anforderungen verschiedenste optische Folien wie beispielsweise einen Brightness Enhancement Film, einen Dual Brightness Enhancement Film, einen Diffusor usw. Mindestens eine Lichtquelle 4 ist an einer Seitenwand 21 der Rückplatte 2 angebracht. Die mindestens eine Lichtquelle 4 ist neben der Lichtleitplatte 3 so angeordnet, dass sie Licht zu der Lichtleitplatte 3 abstrahlt. Zum Beispiel kann die mindestens eine Lichtquelle 4 eine flächenstrahlende LED, d.h. eine LED, die von ihrer oberen Fläche abstrahlt, sein. Die Lichtleitplatte 3 ist keilförmig, um beim Auskoppeln von Licht aus der mindestens einen Lichtquelle 4 Lichtverlust zu vermeiden, während der Gesamtaufbau dünn gehalten wird. Aufgrund der Keilform der Lichtleitplatte 3 ist auch die Rückplatte 2 bezüglich des Anzeigepanels 10 geneigt, wodurch die gesamte Anzeigevorrichtung 100 dicker wird.
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3 zeigt einen vergrößerten Abschnitt C des Schnitts von 2. Die mindestens eine Lichtquelle 4 ist auf einer Leiterplatte 5 angebracht, die mit einem Klebeband 7 an der Seitenwand 21 der Rückplatte 2 befestigt ist. Durch die mindestens eine Lichtquelle 4 abgestrahltes Licht fällt auf eine Lichtempfangsfläche 30 auf einer Seitenwand 31 der Lichtleitplatte 3. Zwischen der Rückplatte 2 und der Lichtleitplatte 3 befindet sich eine Reflektorfolie 6, die gewährleistet, dass das in die Lichtleitplatte 3 eingekoppelte Licht die Lichtleitplatte 3 nur zu dem Anzeigepanel 10 verlassen kann. Wie zu sehen ist, weist die Basis 20 der Rückplatte 2 eine Ausnehmung 23 auf, die sich an einem Rand 22 der Basis 20 befindet. Die Ausnehmung 23 ist dazu erforderlich, genug Raum für die Montagewerkzeuge bereitzustellen. Ein Nachteil dieser Ausnehmung 23 besteht darin, dass sie die Rückplatte 2 anfälliger für Verwindungen während ihrer Herstellung unter Verwendung eines Spritzprozesses macht.
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4 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 100. 5 zeigt einen Schnitt durch die Anzeigevorrichtung 100 von 4 entlang der Schnittlinie A-A. Obgleich die Draufsicht die gleiche wie die in 1 gezeigte Draufsicht ist, wird aus 5 ersichtlich, dass die mindestens eine Lichtquelle 4 in diesem Fall auf der Basis 20 der Rückplatte 2 angebracht ist. Wie vorher ist die mindestens eine Lichtquelle 4 neben der Lichtleitplatte 3 so angeordnet, dass sie Licht zu der Lichtleitplatte 3 abstrahlt. Dazu ist die mindestens eine Lichtquelle 4 eine seitlich abstrahlende Lichtquelle. Zum Beispiel kann die mindestens eine Lichtquelle 4 eine Seitensicht-LED sein. Solche Seitensicht-LEDs weisen im Vergleich zur standardmäßigen LEDs ein viel kleineres Profil auf, wenn sie mit der Leiterplatte verlötet sind. Daher kann die Lichtleitplatte 3 als eine planparallele Platte realisiert sein, was bedeutet, dass die Rückplatte 2 parallel zu dem Anzeigepanel 10 ist. Dies gestattet das Reduzieren der Gesamtdicke der Anzeigevorrichtung 100.
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6 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Schnitts von 5. Wie vorher ist die mindestens eine seitlich abstrahlende Lichtquelle 4 auf einer Leiterplatte 5 angebracht. In diesem Fall ist die Leiterplatte 5 jedoch mit einem Klebeband 7 an der Basis 20 der Rückplatte 2 befestigt. Durch die mindestens eine Lichtquelle 4 abgestrahltes Licht fällt auf eine Lichtempfangsfläche 30 auf einer Seitenwand 31 der Lichtleitplatte 3. Die Leiterplatte 5 befindet sich teilweise unter der Lichtleitplatte 3. Dies gewährleistet, dass die mindestens eine Lichtquelle 4 dicht an die Lichtempfangsfläche 30 gebracht werden kann, wodurch Lichtverluste reduziert werden. Um Platz für die Leiterplatte 5 unter der Lichtleitplatte 3 zu schaffen, ist das Ausmaß der sich zwischen der Rückplatte 2 und der Lichtleitplatte 3 befindenden Reflektorfolie 6 reduziert. Vorteilhafterweise ist die Fläche der Leiterplatte 5, die sich unter der Lichtleitplatte 3 befindet, reflektierend. Die Leiterplatte 5 kann zum Beispiel aus einem weißen Material hergestellt sein oder mit einem reflektierenden Material bedeckt sein. Durch Anbringen der Leiterplatte 5 auf der Basis 20 der Rückplatte 2 ist es nicht erforderlich, irgendeine Ausnehmung in der Basis 20 vorzusehen, um genug Platz für die Montagewerkzeuge zu schaffen. Abgesehen von dem Verhindern eines Verwindens der Rückplatte 2 während ihrer Herstellung verbessert dies auch die Kühlung der mindestens einen Lichtquelle 4. Nach dem Anbringen aller erforderlichen Komponenten auf der Basis 20 der Rückplatte 2 kann die Rückplatte 2 in dem Rahmen 12 eingeführt werden, bis die Seitenwände 21 der Rückplatte 2 in Kontakt mit der flachen Oberseite 120 des Rahmens 12 kommen. Eine ordnungsgemäße Positionierung der Rückplatte 2 in dem Rahmen 12 wird durch die Seitenwände 121 des Rahmens 12 gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 2
- Rückplatte
- 20
- Basis
- 21
- Seitenwand
- 22
- Rand
- 23
- Ausnehmung
- 3
- Lichtleitplatte
- 30
- Lichtempfangsfläche
- 31
- Seitenwand
- 4
- Lichtquelle
- 5
- Leiterplatte
- 6
- Reflektorfolie
- 7
- Klebeband
- 8
- Folienstapel
- 9
- Fixierelement
- 10
- Anzeigepanel
- 11
- Anzeigepanelrand
- 12
- Rahmen
- 120
- Flache Oberseite
- 121
- Seitenwand
- 13
- Band zur elektromagnetischen Abschirmung
- 100
- Anzeigevorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0185540 A1 [0003]
- US 2009/0015754 A1 [0005]
- KR 20080058795 A [0006]
