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Die vorliegende Erfindung betrifft
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen.
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US-A-4 593 977 beschreibt eine Flüssigkristall-Einrichtung, die eine
Flüssigkristallzelle und ein Paar linearer Polarisationsplatten
umfaßt. Die Polarisationsebenen dieser zwei Polarisationsplatten sind
parallel zueinder angeordnet.
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die schemtisch den Aufbau eines
Flüssigkristall-Anzeigeelements 1 nach dem Stand der Technik
veranschaulicht. Fig. 7 ist eine zugehörige Draufsicht.
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Unter Bezug auf Fig. 6 umfaßt das Flüssigkristall-Anzeigeelement 1 ein
Paar planarer Strukturen, die zwischen sich eine
Flüssigkristallschicht 9 einschließen. Jede planare Struktur umfaßt ein
lichtdurchlässiges Glasisoliersubstrat 2, 3. Auf den Oberflächen der Substrate
2, 3, die der Flüssigkristallschicht 9 gegenüberstehen, sind
besondere Sätze von Transparent-Elektroden 4, 5 aus einem Material wie
Indiumzinnoxid (ITO) gebildet. Die Transparent-Elektroden 4, 5
sind mit interlaminaren Isolierfilmen 2a, 3a aus einem Material wie
Siliziumoxid (SiO&sub2;) abgedeckt. Auf den Isolierfilmen 2a, 3a sind
Orientierungsfilme 7, 8 durch ein Material wie Polyamid so gebildet,
daß sie in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 9 sind. Jeder der
Orientierungsfilme 7, 8 wird einer Reibbehandlung unterzogen, um eine
bevorzugte Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 6 nahe dem
Film herzustellen. Auf der Oberfläche jedes Glassubstrats 2, 3 ist,
abgewandt von der Flüssigkristallschicht, eine besondere lineare
Polarisationsplatte 12, 13 angebracht.
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Die zwei planaren Strukturen sind an den Peripherien der
Orientierungsfilme 7, 8 durch Dichtelemente 10a, 10b so abgedichtet, daß ein
geschlossener Raum mit gleichmäßiger Dicke definiert wird, in den
die Flüssigkristallsubstanz injiziert werden kann, um die Schicht 9
zu bilden. Eine Flüssigkristallzelle 11 ist somit gebildet. Die
relativen Orientierungen der bevorzugten Ausrichtungsrichtungen der
Orientierungsfilme 7, 8 und der Absorptionsachsen der
Polarisationsplatten 12, 13 werden während der Herstellung der Zelle festgelegt
und werden nachstehend beschrieben. Im Betrieb wird das
flüssigkristall-Anzeigelement 1 von einer Lichtquelle L beleuchtet, die hinter
dem Rücksubstrat 2 liegt, wobei die Strahlung in der durch den Pfeil
a in Fig. 6 angezeigten Richtung verläuft.
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Fig. 7 zeigt die Anordnung der Elektrodensätze 4, 5, wobei die anderen
Teile der Zelle, einschließlich der Flüssigkristallschicht zwischen
den Elektroden, zur Übersichtlichkeit weggelassen sind. Ein Satz von
Transparent-Elektroden 4a, 4b, 4c, ..., 4M (M = 1, 3, ...) ist als
eine Mehrzahl von gegenseitig parallelen Streifen gebildet und
gemeinsam mit der Referenznummer 4 bezeichnet. Der andere Satz von
Transparent-Elektroden ist ähnlich als eine Mehrzahl von
gegenseitig parallelen Streifen 5a, 5b, 5c, ..., 5N (N = 1, 2, 3, ...)
gebildet und gemeinsam mit der Referenznummer 5 bezeichnet. Die zwei
Streifensätze sind so angeordnet, daß sie sich rechtwinklig kreuzen.
Nachfolgend wird einer der Transparent-Elektrodensätze generell
Horizontalelektroden 4 und der andere Transparent-Elektrodensatz
generell Vertikalelektroden 5 genannt.
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Eine Mehrzahl quadratischer Abschnitte 15a, 15b, 15c ..., definiert
durch die Kreuzungen der Elektroden 4, 5, werden nachfolgend die
Bildelemente 15 genannt. Daher wird auf der Vorderseite des
Anzeigeelements 1 das Anzeigebild 14 durch M x N Bildelemente 15 gebildet.
Jedes Bildelement 15 ist von einem Zwischenraum 16, in dem mindestens
eine Elektrode fehlt, umgeben, so dar sich dort keine Elektroden
kreuzen. Die Zwischenräume 16 bilden wirkungsvoll Nicht-Anzeige-Bereiche
des Bildes 14. Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit dem oben
beschriebenen Aufbau wird das anzuzeigende Bild durch selektives
Anlegen von Spannungen zwischen die Horizontalelektroden 4 und die
Vertikalelektroden 5 so aufgebaut, daß jedes Bildelement 15 an der Kreuzung
zweier Elektroden das Licht von der Quelle L (Fig. 6) entweder
überträgt oder blockiert.
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Absorptionsachse a1 der Rückseiten-
Polarisationsplatte 12 und die bevorzugte Ausrichtungsrichtung b1
des Rückseiten-Orientierungsfilms 7 nach dem Stand der Technik zeigt.
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Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Absorptionsachse a2 der
Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 13 und die bevorzugte Ausrichtungsrichtung
b2 des Oberflächenseiten-Orientierungsfilms 8 zeigt. Wie in Figuren
8 und 9 gezeigt, beträgt der Winkel zwischen der
Absorptionsachsenrichtung a1 der Rückseiten-Polarisationssplatte 12 und der bevorzugten
Ausrichtungsrichtung b1 des Rückseiten-Orientierungsfilms 7 45 Grad,
und der Winkel zwischen der Absorptionsachse a2 der Oberflächenseiten-
Polarisationssplatte 13 und der bevorzugten Ausrichtungsrichtung b2
des Oberflächenseiten-Orientierungsfilms 8 beträgt ebenfalls 45 Grad.
Die Absorptionsachsenrichtung a2 der
Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 13 ist in Bezug auf die Absorptionsachsenrichtung a1 der
Rückseiten-Polarisationsplatte 12 um 60 Grad im Uhrzeigersinn gedreht.
Bei dieser Anordnung ist das Flüssigkristall-Anzeigeelement 1 zum
Erreichen eines Hellzustands lichtdurchlässig, wenn keine Spannung
an die Elektroden angelegt ist, während die Zelle 1 zum Erreichen
eines Dunkelzustands Licht abschirmt, wenn eine Spannung an die
Elektroden angelegt ist. Diese Anzeige ist demnach ein "positiv"-Typ
(normal weiß).
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Zurück zu Figuren 6 und 7. Obwohl das Bildelement 15 bei einer
Position wo die Spannung angelegt ist, das Licht aus der Lichtquelle
L, die sich direkt unter dem Bildelement 15 befindet, abschirmt,
ist keine Spannung an den Zwischenraum 16 um das erwähnte
Bildelement 15 angelegt. Daher tritt eine unangenehme Erscheinung auf, bei
der das Licht aus diesem Zwischenraum 16 "leckt", was eine
Verschlechterung des Kontrasts des angezeigten Bildes hervorruft. Besonders im
Fall eines Farb-Flüssigkristall-Anzeigeelements, bei dem ein
Farbfilter in die Flüssigkristallzelle eingefügt ist, tritt eine
Unannehmlichkeit auf, bei der die Reinheit der Anzeigefarben zusammen mit
dem Kontrast vermindert wird.
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Um das obige Problem zu lösen, wurde in der herkömmlichen Technik
ein Verfahren benutzt, bei dem der Zwischenraum 16 mit etwas
versehen ist, was 'Schwarz-Matrix-Druck' genannt wird, um so den
Zwischenraum zu füllen und dadurch des Lecken von Licht zu verhindern.
Ein anderes Verfahren, das im Fall von Anzeigen mit einzelnen
Dünnschicht-Transistoren zum Treiben jedes Bildelements 15 verwendet
wurde, umfaßt das Verbinden jedes Transistors mit seinem zugehörigen
Bildelement durch eine Metalleiterbahn, die den Zwischenraunm 16 um
das Bildelement einnimmt und aus einem lichtabschirmenden Material
hergestellt ist.
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Diese Lösungen der herkömmlichen Technik erfordern jedoch eine Anzahl
zusätzlicher Materialien und schwieriger Prozesse. Außerdem ist die
Ausbeute dürftig und ein Anstieg der Herstellungskosten unvermeidlich.
Daher bestand eine Notwendigkeit für eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der die Verhinderung des Leckens von Licht durch einen
einfachen Prozess und zu reduzierten Kosten realisiert werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristall-
Anzeigevorrichtung bereitzustellen, weiche die vorerwähnten
technischen Probleme mit einfachen Mitteln löst.
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Erfindungsgemäß wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
entsprechend Anspruch 1 bereitgestellt.
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Bei dieser Anordnung zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
eine lichtabschirmende Eigenschaft, wenn keine Spannung an die
Elektroden angelegt ist. Als Folge davon verhindern die Zwischenräume
zwischen den Bildelementen in der Anzeige das Lecken von Licht derart,
daß sie immer dunkel erscheinen. Dies gewährleistet guten Kontrast
und bei einer Farbanzeige auch gute Farbreinheit.
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Die vorliegende Erfindung wird besser aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer bevorzugten Ausführung unter Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen verstanden:
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau einer
Farb-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht der Elektroden in der Vorrichtung von
Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Zeichnung, die eine vergrößerte Ansicht eines Teils
von Fig 2 zeigt;
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Anordnung eines
Rückseiten-Orientierungsfilms und einer Rückseiten-Polarisationsplatte der Farb-
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von Fig. 1 zeigt;
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Anordnung eines Oberflächenseiten-
Orientierungsfilms und einer Oberflächenseiten-Polarisationsplatte
der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt;
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt;
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Fig. 7 ist eine Draufsicht der Elektroden in der Vorrichtung von
Fig. 6;
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Absorptionsachse der
Rückseiten-Polarisationsplatte und die bevorzugte Ausrichtungsrichtung eines
Rückseiten-Orientierungsfilms nach dem Stand der Technik zeigt; und
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Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Absorptionsachse der
Oberflächenseiten-Polarisationsplatte und die bevorzugte Ausrichtungsrichtung
eines Oberflächenseiten-Orientierungsfilms der gleichen herkömmlichen
Technik zeigt.
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Zu den Zeichnungen. Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau
eines Flüssigkristall-Anzeigeelements 21 einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau des Elements 21 ist ähnlich dem des
oben mit Bezug auf Fig. 6 beschriebenen Elements 1 der herkömmlichen
Technik. Eine detaillierte Beschreibung wird daher nicht wiederholt.
Das Element 21 umfaßt wiederum zwei planare Strukturen, die zwischen
sich eine Flüssigkristallschicht 31 einschließen. Jede planare
Struktur umfaßt ein lichtdurchlässiges Isoliersubstrat 22, 23, realisiert
durch ein Material wie Glas. Auf der Oberfläche jedes Substrats 22,
23, die der Flüssigkristallschicht 31 gegenübersteht, ist
bereitgestellt: ein Film 24, 25, ausgeführt durch ein Material wie
Siliziumoxid (SiO&sub2;); ein Satz Transparent-Elektroden 26, 27, gebildet als
eine Mehrzahl von gegenseitig parallelen Streifen und ausgeführt durch
ein Material wie Indiumzinnoxid (ITO); und ein Orientierungsfilm 29,
30, ausgeführt durch ein Material wie Polyamid. Die Orientierungsfilme
29, 30 werden einer Reibbehandlung unterzogen, wie schon mit Bezug
auf Fig. 6 beschrieben wurde. Die zwei planaren Strukturen sind an
ihren Peripherien durch Dichtelemente 32a, 32b miteinander verbunden,
um einen geschlossenen Raum mit gleichmäßiger Dicke abzugrenzen, in
den die Flüssigkristall-Substanz zum Bilden der Schicht 31 eingebracht
werden kann.
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Die Linear-Polarisationsplatten 34, 35 werden der Reihe nach auf den
von der Flüssigkristallschicht 31 abgewandten Oberflächen der
Substrate 22, 23 angebracht. Eine Flüssigkristallzelle 33 ist somit
gebildet.
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Außerdem wird bei einer Farbanzeigevorrichtung ein Farbfilter 36 auf
der Rückseiten-Transparent-Elektrode 26 so angeordnet, daß eine
bestimmte Farbe der drei RGB-Farben jedes Bildelement überdeckt. Das
Flüssigkristall-Anzeigeelement 21 mit der obigen laminaren
Konstruktion wird von der Rückseite durch eine Lichtquelle L beleuchtet, die
in die durch den Pfeil b in Fig. 1 angezeigte Richtung strahlt.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht, die den grundsätzlichen Aufbau eines
Anzeigeschirms 41, der das Flüssigkristall-Anzeigeelement von Fig. 1
verwendet, und insbesondere das Layout der zwei Elektrodensätze 26,
27 zeigt. Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils von
Fig. 2. In Figuren 2 und 3 sind Komponenten, die solchen in Fig. 1
entsprechen, mit den gleichen Referenznummern versehen. Einer der
zwei Sätze von Transparent-Elektrodenstreifen 26a, 26b, 26c ..., 26X
(X = 1, 2, 3, ...) ist gemeinsam mit der Referenznummer 26
bezeichnet. Der andere Satz von Transparent-Elektrodenstreifen 27a, 27b, 27c,
..., 27Y (Y = 1, 2, 3, ...) ist gemeinsam mit der Referenznummer 27
bezeichnet. Die zwei Elektrodenstreifensätze sind so angeordnet, daß
sie sich rechtwinklig kreuzen. Nachfolgend wird einer der zwei
kreuzenden Elektrodenstreifen generell die Horizontal-Elektrode 26 und
einer der anderen kreuzenden Elektrodenstreifen generell die
Vertikal-Elektrode 27 genannt. Die Mehrzahl der quadratischen Abschnitte
37a, 37b, 37c ..., definiert durch die Kreuzungen der zwei
Elektroden 26, 27, werden nachfolgend Bildlemente 37 genannt. Folglich ist
der Anzeigeschirm 41 aus X x Y Bildelementen 37 zusammengesetzt. Jedes
Bildelement 37 wird in einer der drei RGB-Farben durch das vorerwähnte
Farbfilter 36 hervorgebracht. Ferner ist um jedes einzelne
Bildelement 37 der Zwischenraum 38 vorhanden, in dem keine
Elektrodenkreuzung ist.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Anordnung des
Rückseiten-Orientierungsfilms 29 und der Rückseiten-Polarisationsplatte 34 des
Farb-Flüssigkristall-Anzeigeelements 21 von Fig. 1 zeigt. Fig. 5 ist ein
Diagramm, das eine Anordnung des Oberflächenseiten-Orientierungsfilms 30
und der Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 35 zeigt. Wie in Figuren
4 und 5 dargestellt, beträgt der Winkel zwischen der
Absorptionsachsenrichtung c2 der Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 35 und der
bevorzugten Ausrichtungsrichtung d2 des
Oberflächenseiten-Orientierungsfilms 30 auch 45 Grad. Die Absorptionsachsenrichtung c2 der
Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 35 ist gegenüber der
Absorptionsachsenrichtung c1 der Rückseiten-Polarisationsplatte 34 um 30 Grad im
Uhrzeigersinn gedreht.
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Wenn Fig. 5 (veranschaulicht eine Ausführung der vorliegenden
Erfindung) mit Fig. 9 (veranschaulicht eine Ausführung nach dem Stand der
Technik) verglichen wird, ist zu sehen, daß die
Absorptionsachsenrichtung c2 der Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 35, gezeigt in
Fig. 5, um einen Winkel von 90 Grad entegegen dem Uhrzeigersinn
gegenüber der Absorptionsachsenrichtung a2 der in Fig. 9 gezeigten
Oberflächenseiten-Polarisationsplatte 13 gedreht wurde. Als Folge der neuen
Anordnung der bevorzugten Ausrichtungsrichtungen d1, d2 der
Orientierungsfilme 29, 30 und der Absorptionsachsenrichtungen c1, c2 der
Polarisationssplatten 34, 35 wird die Flüssigkristall-Anzeige das, was
ein "negativ"-Typ (normal dunkel) genannt wird, d.h. die Anzeige
überträgt kein Licht, wenn keine Spannung angelegt ist, und überträgt
Licht, wenn Spannung an die Elektroden 26, 27 angelegt ist. Ferner
übertragen die Zwischenräume 38 zwischen den Bildelementen 37
überhaupt kein Licht, ob eine Spannung an die Elektroden angelegt ist
oder nicht. Daher wird in einem Farb-Flüssigkristall-Anzeigeelement
21 dieser Erfindung jedes Bildelement, das der Kreuzung der
Transparent-Elektroden, an die eine Spannung angelegt ist, entspricht,
lichtdurchlässig und bringt die Farbe entsprechend der Farbe des
Farbfilters, das mit dem einzelnen Bildelement 37 ausgerichtet ist, hervor.
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Die unangenehme Erscheinung des Leckens von Licht in den
Zwischenräumen 38 wird jedoch verhindert, so daß der Kontrast des angezeigten
Bildes erhöht und die Reinheit der Anzeigefarben deutlich verbessert
wird.
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In der oben beschriebenen Ausführung ist ein Farbfilter 36 zum
Realisieren der Farbanzeige an der Rückseiten-Transparentelektrode 26
vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, eine Anordnung für eine
Monochrom-Anzeige, bei der das Farbfilter weggelassen wird, zu
verwirklichen. In diesem Fall überträgt der Anzeigeschirm kein Licht, wenn
keine Spannung angelegt ist, wogegen ein Bildelement, an das Spannung
angelegt ist, das Licht überträgt. Somit ist der als 'normal schwarz'
bezeichnete Anzeigezustand hergestellt.
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Bei der oben beschriebenen Ausführung ist Beleuchtung durch die
Lichtquelle L von der Rückseite der Vorrichtung vorgesehen, um einen
lichtdurchlässigen Anzeigetyp zu realisieren. Bei einer alternativen
Ausführung kann die Anzeige zu einem, wie man sagt, reflektierenden Typ
durch Laminieren einer weiteren reflektierenden Platte auf die
Rückseiten-Ablenkplatte gemacht werden. Auf diese Weise wird in den
Anzeigeschirm gestrahltes Licht von der erwähnten reflektierenden Platte
derart reflektiert, dar das dargestellte Bild durch das reflektierte
Licht von der reflektierenden Platte erhalten wird. Durch diese
Anordnung ist es möglich, externes Licht als Lichtquelle zu benutzen
und die Dicke des Anzeigeschirms zu verringern.
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Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß, da eine
Flüssigkristallschicht zwischen einem Elektrodenpaar vorhanden ist, von denen
mindestens eine transparent ist, und die Achsenrichtungen der
polarisierten Lichtabsorptionsachsen eines Paares von Polarisationsplatten,
die nacheinander an beiden Seiten der vorerwähnten
Flüssigkristallschicht angeordnet sind, so gewählt sind, daß sie lichtabschirmende
Eigenschaften haben, wenn keine Spannung zwischen die vorerwähnten
Elektroden angelegt ist, das Licht abgeschirmt, wenn keine Spannung
zwischen den Elektroden angelegt ist. Daher wird das Auslecken von
Licht aus dem Zwischenraum, wo keine Spannung angelegt ist,
verhindert und ein hochgradiges Flüssigkristall-Anzeigeelement mit
deutlich
verbesserter Reinheit der Anzeigefarben verwirklicht. Folglich
wird ein klarer Bildschirm mit ausgezeichneter
Schirmkontrastqualität zu Herstellungskosten realisiert, die denen der herkömmlichen
Technik entsprechen.
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Während nur bestimmte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurden, wird es dem Fachmann einleuchten, daß
verschieden Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können,
ohne von dem beanspruchten Umfang der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.