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Die Erfindung bezieht sich auf einen
optoelektronischen Schalter gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Sie bezieht sich insbesondere auf
einen derartigen Schalter, bei dem die optische Anzeigevorrichtung
im Strahlengang der optoelektronischen Detektiervorrichtung liegt.
Das heißt,
dass die optische Anzeigevorrichtung zwischen einer Betrachterposition
und der Detektiervorrichung angeordnet ist.
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Aus der
DE 42 07 772 C2 ist ein
Sensorschalter mit Größenerkennung
bekannt. Dabei wird ein Schalter, insbesondere für ein Glaskeramikkochfeld verwendet,
mit einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Signalsensor,
sowie einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Blockiersensoren, wobei
sowohl der Signalsensor als auch die Blockiersensoren von der selben
Lichtquelle Licht empfangen und wobei an den Signalsensor und die
Blockiersensoren eine Schaltung angeschlossen ist, die ein Ausgangssignal
erzeugt, wenn der Signalsensor Licht oberhalb eines vorgegebenen
Schwellwertes empfängt;
wobei die Blockiersensoren die Abgabe des Ausgangssignals unterdrücken, wenn
die Blockiersensoren ebenfalls licht oberhalb anderer vorgegebener
Schwellenwerte empfangen. Diese Sensoren sind so zusammengeschaltet,
dass ein Ausgangssignal nur dann entsteht, wenn der Signalsensor
auf das Licht der Lichtquelle anspricht, die Blockiersensoren jedoch nicht.
Damit läßt sich
ein bestimmter räumlicher
Bereich definieren, in dem die vorgegebene Bedingung für ein Bedienelement,
z. B. einen Finger, erfüllt
ist.
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D. h. durch die spezielle Anordnung
und die entsprechende Elektronik kann ein Bereich definiert werden,
der in etwa der Größe eines
Fingers entspricht. Dadurch wird ein unbeabsich tigtes Schalten durch
größere Gegenstände, wie
z. B. Töpfe
oder auf der Herdplatte liegengebliebene Putzlappen vermieden.
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Bei der hier genannten Anordnung
muß der Finger
die Glaskeramikplatte innerhalb eines sensitiven Bereiches berühren.
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Die
DE 31 46 152 A1 beschreibt ein Tastenfeld,
welches auf optoelektronischer Basis aufgebaut ist, wobei Sensoren,
welche unterhalb des Tastenfeldes angeordnet sind, auf Veränderung
des Photonenfeldes reagieren und Schaltvorgänge auslösen. Die Veränderungen
des Photonenfeldes können
z. B. hervorgerufen werden durch Veränderungen der optischen Verhältnisse
auf der Oberseite des optoelektronischen Tastenfeldes, z. B. durch Änderung
des Reflexions- und/oder Absorptionsverhaltens oder durch Eindrücken einer
Taste.
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Es ist lediglich möglich den
Ein-/Aus-Schaltzustand einer einzelnen Taste des Tastenfeldes bei der
jeweiligen Taste direkt zur Anzeige zu bringen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
optoelektronischen Taster bzw. Schalter bereitzustellen, mit dem
berührungsloses
Schalten ermöglicht
wird, und bei dem eine größere Anzahl
von Informationen bei der jeweiligen Taste direkt zur Anzeige gebracht
werden kann. Der Taster sollte dabei eine kompakte flache Bauweise
ermöglichen,
wobei seine optoelektronischen Komponenten eine geringere Leistungsaufnahme
und schnelle Reaktionszeiten ermöglichen
sollen. Die optoelektronischen Sender sollen bei einer geringeren
Leistungsaufnahme eine höhere
Helligkeit zulassen.
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Die Aufgabe wird durch einen optoelektronischen
Schalter mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen,
Weiterbildungen und Verwendungen sind in den Ansprüchen 2 bis
21 genannt.
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Bei einem Schalter gemäß der Erfindung weist
die optische Anzeigevorrichtung eine organische Licht emittierende
Schicht auf. Durch die Verwendung einer organischen Licht emittierenden Schicht,
insbesondere für
die optische Anzeige, kann diese einfach in den erfindungsgemäßen optoelektronischen
Schalter integriert werden. Dies betrifft auch die Verwendung von
organischen Licht emittierenden Schichten bzw. organischen optisch
sensitiven Schichten für
das jeweilige optoelektronische Detektierelement, welches mindestens
einen optoelektronischen Sender und mindestens einen optoelektronischen
Empfänger
aufweist.
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Durch die Verwendung von organischen Licht
emittierenden Schichten, wie sie beispielsweise bei sogenannten
OLEDs verwendet werden, kann bei einem optoelektronischen Schalter
bzw. einer optoelektronischen Taste die optische Anzeigevorrichtung
sehr kompakt und flach ausgebildet werden. Auch die einer optoelektronischen
Taste oder einem optoelektronischen Schalter zugeordnete optoelektronische
Detektiervorrichtung mit Sender und Empfänger kann ebenso auf der Grundlage
von organischen Licht emittierenden bzw. organischen optisch sensitiven
Schichten sehr flach und kompakt bereitgestellt werden. Die Wellenlängenbereiche
der Licht emittierenden und der optisch sensitiven Schichten müssen sich
zumindest überlagern.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Wellenlängenbereiche identisch sind.
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Der Integrationsgrad erhöht sich
weiterhin, wenn sowohl die optische Anzeigevorrichtung als auch
die optoelektronische Detektiervorrichtung auf der Grundlage von
organischen Licht emittierenden Schichten bzw. organischen optisch
sensitiven Schichten bereitgestellt werden. Diese Schichten sind
beispielsweise auf Monomer- oder Polymer-Basis herstellbar.
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Organische Licht emittierende Substanzen bzw.
Schichten ermöglichen
vorteilhaft eine höhere Helligkeit
bei einer geringeren Leistungsaufnahme. Anzeigen können mit
exakt definier ten Vollfarben und einem großen Betrachtungswinkel bei
schnellen Reaktionszeiten bereitgestellt werden.
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Es soll ein sogenannter "soft key" auf rein optischer
Basis realisiert werden. Dabei meint „soft key" einen sehr leicht zu betätigenden
Schalter.
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Es wurde erkannt, dass es möglich ist
die den Schalter als Schichtfolge mit mindestens einer organischen
Licht emittierenden Schicht und/oder mindestens einer organischen
optisch sensitiven Schicht zwischen einer rückseitigen Trägerschicht und
einer für
elektromagnetische Strahlung durchlässigen vorderseitigen Schicht
auszubilden. Diese lässt von
den organischen Licht emittierenden Schichten emittiertes Licht
hindurch. Es können
mehrere organische Schichten z.B. in Form von Monomer- und/oder
Polymer-Schichten aufeinander angeordnet werden, wobei lediglich
eine rückseitige
Trägerschicht
und eine für
elektromagnetische Strahlung durchlässige vorderseitige Schicht
notwendig ist. Damit können
geringe Dicken bei vermindertem Materialaufwand realisiert werden.
Als vordere Seite ist die Seite definiert, auf der Licht der optischen
Anzeigevorrichtung emittiert wird. Die gegenüberliegende Seite des Schalters
ist die Rückseite.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn
die vorderseitige Schicht für
Licht im Infrarot(IR)-Bereich durchlässig ist, um die Transmission
von vom optoelektronischen Sender emittierten IR-Licht zu ermöglichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist
zwischen der rückseitigen
Trägerschicht
und der vorderseitigen Schicht lediglich eine organische Licht emittierende
Schicht zur optischen Anzeige angeordnet, die Licht im sichtbaren
Bereich emittiert. Die vorderseitige Schicht ist für Licht
im sichtbaren Bereich durchlässig.
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Bei dieser Ausführungsform kann der Sender
und/oder der Empfänger
der optoelektronischen Detektiervorrichtung außerhalb der Schichtfolge angeordnet
sein. Dies kann z.B. auf der rückseitigen Trägerschicht
oder auch auf der vorderseitigen Schicht sein. Auch eine seitliche
Anordnung ist denkbar.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn
die optoelektronische Detektiervorrichtung einen Sender bereitstellt,
der Licht im Infrarotbereich emittiert, und die einen Empfänger bereitstellt,
der auf Infrarotstrahlung anspricht. Da diese Strahlung für das menschliche
Auge unsichtbar ist, kann die optische Anzeigevorrichtung ungestört Licht
im sichtbaren Bereich emittieren und der Empfänger wird ebenso nicht gestört.
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Da Sender und Empfänger vorzugsweise
im Infrarotbereich arbeiten muß die
rückseitige
Trägerschicht
für den
entsprechenden Lichtbereich transparent sein, wenn der Sender sein
Licht durch die rückseitige
Trägerschicht
hindurch senden muss. Dies gilt auch für die vorderseitige Schicht.
Anstelle von IR-Licht kann grundsätzlich auch elektromagnetische Strahlung
in einem anderen Wellenlängenbereich verwendet
werden. Davon ist verständlicherweise der
Wellenlängenbereich
ausgeschlossen, in dem die optische Anzeigevorrichtung emittiert,
um Störungen
durch die Strahlung der optischen Anzeigevorrichtung zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
wird auf der Trägerschicht
eine organische Licht vorzugsweise im Infrarotbereich emittierende
Schicht aufgebracht, auf der eine organische für Licht insbesondere im Infrarotbereich
optisch sensitive Schicht angeordnet ist. Auf dieser ist eine organische
Licht im sichtbaren Bereich emittierende Schicht angeordnet, die
der Anzeige dient. Abschließend
ist eine für
Licht im sichtbaren Bereich und im Infrarot(IR)-Bereich durchlässige vorderseitige
Schicht aufgetragen.
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Es ist weiterhin möglich die
Reihenfolge der organischen Licht insbesondere im Infrarotbereich emittierenden
Schicht mit der organischen für
Licht insbesondere im Infrarotbereich optisch sensitiven Schicht
zu vertauschen. Dabei kann die optoelektronische Detektiervorrichtung
auf eine konkret gestellte Detektieraufgabe angepaßt werden,
indem entweder der Sender oder der Empfänger näher an der transparenten vorderseitigen
Schicht liegt. Auch kann es vorteilhaft sein, dass die organische
Licht im sichtbaren Bereich emittierende Schicht direkt auf der
rückseitigen
Trägerschicht
angeordnet ist, und die organischen Sender- und Empfänger-Schichten
darüber angeordnet
sind, und darauf die transparente vorderseitige Schicht angeordnet
ist. Damit ist die Detektiervorrichtung, die nach dem Prinzip der
Lichtreflexion, wie beispielsweise bei einer Lichtschranke, arbeitet, näher an dem
Körper
oder Gegenstand, der das emittierte Licht reflektieren soll. Auch
kann es vorteilhaft sein, dass die organische Licht im sichtbaren
Bereich emittierende Schicht leichter elektronisch zu kontaktieren
ist, da diese nun näher
zur Trägerschicht
angeordnet ist.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn
der mindestens eine Sender und der mindestens eine Empfänger der
optoelektronischen Detektiervorrichtung jeweils als diskreter abgegrenzter
Bereich der jeweiligen organischen Schicht ausgebildet ist. Damit
kann auf eindeutige Weise ein bestimmter Sender bereit gestellt
werden, der einem bestimmten Ort zugeordnet werden kann. Auch kann
ein abgegrenzter Empfängerbereich
bereitgestellt werden, der ebenso einem bestimmten Ort zugeordnet
werden kann. Auf diese Weise ist es auch möglich einen Sender einem Empfänger zuzuordnen.
Es ist aber auch weiterhin möglich,
einen Sender mehreren Empfängern
zuzuordnen. Auch können
mehrere Sender einem Empfänger
zugeordnet werden.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn
Sender und Empfänger
der optoelektronischen Detektiervorrichtung gezielt derart zueinander
angeordnet sind, dass die von dem Sender emittierte elektromagnetische
Strahlung, welche insbesondere Infrarotlicht ist, über einen
Körper
oder Gegenstand auf dem Schalter bzw. außerhalb des Schalters auf den
Empfänger zurück reflektiert
werden kann. Der Körper
kann beispielsweise ein Finger oder eine Hand sein. Als Gegenstand
ist beispielsweise ein Stift denkbar. Es eignet sich besonders die
Verwendung örtlich
diskreter Sender und Empfänger.
Grundsätzlich
ist aber auch die Verwendung ganzer Schichten als Sender bzw. Empfänger auf
der Basis organischer Substanzen möglich. Es können sich bei einer weiteren
Variante die Emissions- bzw. Detektions-Eigenschaften der jeweiligen
Schichten auch örtlich
kontinuierlich ändern.
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Damit die Detektiervorrichtung nach
dem Prinzip einer Lichtschranke arbeiten kann, ist es besonders
vorteilhaft, wenn der Sender der optoelektronischen Detektiervorrichtung
die elektromagnetische Strahlung, insbesondere IR-Licht, gegebenenfalls durch
die dafür
transparente rückseitige
Trägerschicht,
durch die dafür
transparenten organischen Schichten in Richtung der dafür transparenten
vorderseitigen Schicht in Richtung eines potenziellen Körpers oder
Gegenstandes emittiert.
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Bei Ausführungsformen bei denen die
optische Anzeigevorrichtung und die optoelektronische Detektiervorrichtung
als getrennte organische Schichten ausgeführt sind, ist zwischen einer
rückseitigen
Trägerschicht
und einer transparenten vorderseitigen Schicht mindestens eine weitere
aus Glas bestehende transparente Schicht ausgebildet.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn
die optische Anzeigevorrichtung Informationen zur aktuellen Funktion
der Taste bzw. des Schalters angibt. Das heißt, auf diese Weise kann ein
Schalter mit einer beliebigen Anzahl von Funktionen belegt werden.
Die optische Anzeigevorrichtung kann nicht nur Ein/Aus-Schaltzustände anzeigen,
sondern sie kann eine belie bige Anzahl von Buchstaben und/oder Ziffern
und/oder Symbolen angeben.
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Es ist weiterhin besonders vorteilhaft,
wenn die optoelektronische Detektiervorrichtung entsprechend dem
zurück
reflektierten Licht verschiedene Abstände eines Körpers oder Gegenstandes von
der transparenten vorderseitigen Schicht erfaßt. Das heißt Sender und Empfänger müssen derart
aufeinander abgestimmt werden, dass die Stärke des zurück reflektierten Lichtes Auskunft über den
Abstand des Körpers
oder Gegenstandes von der transparenten vorderseitigen Schicht gibt.
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Auch ist es besonders vorteilhaft,
wenn die optoelektronische Detektiervorrichtung die Berührung der
transparenten vorderseitigen Schicht durch den Körper oder den Gegenstand detektiert.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft,
wenn der optoelektronische Schalter bei Handys, Laptops, Notepads
oder sonstigen Vorrichtungen mit Tastatur verwendet wird.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn
mindestens zwei optoelektronische Schalter linear oder flächig zueinander
ausgebildet sind. Das heißt
mindestens zwei Schalter bilden eine vorteilhafte Tastenanordnung.
Es kann eine große
Anzahl von Informationen in eine elektronische Vorrichtung, wie
z. B. einem PC ein- und ausgegeben werden. Eine großflächige Tastatur
bzw. eine großflächige Tastenanordnung
ist sehr benutzerfreundlich.
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Die Zusammenfassung mehrerer Schalter
zu einer linearen oder flächigen
Tastenanordnung kann besonders vorteilhaft dadurch erfolgen, dass
alle Schalter eine gemeinsame transparente vorderseitige Schicht
aufweisen. Das heißt
die Tastenanordnung umfasst eine Glas- bzw. Kunststofffläche mit
einer entsprechenden Größe.
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Es offensichtlich, dass die organischen Schichten über elektrische
Leitungen mit entsprechenden Ansteuereinrichtungen bzw. Verarbeitungseinrichtungen
verbunden sind.
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Weitere Vorteile, Weiterbildungen
und Ausführungsformen
des optoelektronischen Schalters ergeben sich aus den im folgenden
unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelektronischen
Schalters, und
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2 eine
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelektronischen
Schalters.
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Der in 1 gezeigte
optoelektronische Schalter ist als eine Schichtfolge 5 von
drei organischen Schichten, nämlich
drei OLED-Polymerschichten, zwischen einer rückseitigen Trägerschicht 6 und einer
für Licht
im sichtbaren Bereich und im IR-Bereich durchlässigen vorderseitigen Schicht 7 ausgebildet.
Als organische Schichten sind Schichten aus Polymeren, Monomeren
oder vergleichbaren Materialien denkbar. Die rückseitige Trägerschicht 6 muss für elektromagnetische
Strahlung nicht durchlässig sein.
Als Material ist aber z.B. auch Glas 3 denkbar. Darüber ist
eine OLED-Polymerschicht 5a aufgebracht, die in abgegrenzten
Bereichen mindestens einen Sender 1 ausbildet, der Licht
im Infrarotbereich emittiert. Darüber befindet sich eine weitere
Polymerschicht 5b, die für Licht im Infrarotbereich
optisch empfindlich ist, und ebenso in diskreten Bereichen mindestens
einen Infrarot-Empfänger 2 bereitstellt. Auf
dieser zweiten Polymerschicht 5b ist eine weitere OLED-Polymerschicht 5c aufgebracht,
die Licht im sichtbaren Bereich emittiert und zur optischen Anzeige
dient. Darüber
ist die vorderseitige für
Licht im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich durchlässige Schicht 7,
insbesondere durch entsprechendes Glas 3 ausgebildet. Die
für die
von den organischen Schichten emittierte elektromagnetische Strahlung durchlässige vorderseitige
Schicht 7 und die rückseitige
Trägerschicht 6 können Bestandteil
einer einzigen Versiegelung sein, wobei die rückseitige Schicht 6 dann
aus dem selben Material wie die transparente vorderseitige Schicht 7 besteht.
Sender 1 und Empfänger 2 der
optoelektronischen Detektiervorrichtung sind derart zu einander
angeordnet, dass das von dem Sender 1 durch die beiden
darüber
angeordneten OLED-Polymerschichten 5b; 5c und
durch die lichtdurchlässige
vorderseitige Schicht 7 emittierte Licht, welches insbesondere
Infrarotlicht ist, über
einen Körper
oder Gegenstand auf bzw. oberhalb der transparenten vorderseitigen
Schicht 7 durch die transparente vorderseitige Schicht 7 und
der OLED-Polymerschicht 5c der
optischen Anzeige auf den Empfänger 2 bzw.
der optisch sensitiven OLED-Polymerschicht 5b zurück reflektiert
wird.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Schalters. Zwischen einer für elektromagnetische Strahlung
eines Senders 1 der optoelektronischen Detektiervorrichtung
durchlässigen
rückseitigen
Trägerschicht 6 und
einer für elektromagnetische
Strahlung des Senders 1 der optoelektronischen Detektiervorrichtung
und für
elektromagnetische Strahlung der optischen Anzeigevorrichtung durchlässigen vorderseitigen
Schicht 7 ist lediglich eine OLED-Polymerschicht 5c der optischen Anzeigevorrichtung
angeordnet, die Licht insbesondere im sichtbaren Bereich emittiert.
Sender 1 und Empfänger 2,
die insbesondere Licht im Infrarotbereich emittieren bzw. detektieren,
sind beispielsweise als mindestens ein Paar unterhalb der für die vom Sender 1 emittierten
elektromagnetischen Strahlung durchlässigen rückseitigen Trägerschicht 6 angeordnet.
Dabei werden OLED-Polymerschichten
für das mindestens
eine IR-Empfänger/Sender-Paar verwendet, aber
je nach Gesamtkonzeption ist auch die Verwendung von herkömmlichen
IR-LED bzw. IR-Photodioden oder Phototransistoren möglich. Auch
gemäß dieser
zweiten Ausfüh rungsform
sind der mindestens eine Sender 1 und der mindestens eine
Empfänger 2 der
optoelektronischen Detektiervorrichtung derart zu einander angeordnet,
dass das von dem Sender 1 emittierte Licht, welches insbesondere
IR-Licht ist, über
einen Körper
oder Gegenstand auf oder außerhalb
des Schalters auf den Empfänger 2 zurück reflektiert
wird. Dabei emittiert der Sender 1 der optoelektronischen
Detektiervorrichtung die elektromagnetische Strahlung durch die
entsprechend durchlässige
rückseitige
Trägerschicht 6,
durch die der optischen Anzeige dienenden OLED-Polymerschicht 5c und
durch die entsprechend durchlässige vorderseitige
Schicht 7. Das reflektierte Licht 4 durchläuft auf
seinem Rückweg
die transparente vorderseitige Schicht 7, die der optischen
Anzeige dienende OLED-Polymerschicht 5c und die transparente
rückseitige
Trägerschicht 6,
wobei es danach auf den IR-Empfänger 2 auftrifft.
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Es ist offensichtlich, dass bei beiden
Ausführungsbeispielen
die organischen Schichten, durch die die elektromagnetische Strahlung
der Detektiervorrichtung hindurch gesendet werden muss, auch für die elektromagnetische
Strahlung der Detektiervorrichtung durchlässig sein müssen.
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Die Beschreibung der Erfindung anhand
der beiden Ausführungsbeispiele
ist selbstverständlich nicht
als Beschränkung
der Erfindung auf diese zu verstehen. Eine optoelektronische Taste
bzw. ein optoelektronischer Schalter macht vielmehr bereits von der
erfindungsgemäßen technischen
Lehre Gebrauch, sobald eine optische Anzeigevorrichtung integriert
ist, die eine organische Licht emittierende Schicht aufweist.