DE10226746A1 - Taktile Anzeigeeinheit - Google Patents

Abstract

Für eine taktile Anzeigeeinheit mit mindestens einem taktilen Bildelement, wie Bildpunkt oder Bildsegment, dessen Informationszustand mit elektrisch und/oder elektronisch erzeugbaren Steuergrößen veränderbar ist, werden die taktilen Bildelemente direkt oder indirekt mit Aktoren (1) aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten und gesteuertem Über- oder Unterschreiten ihres Phasenübergangspunktes erzeugt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine taktile Anzeigeeinheit mit mindestens einem taktilen Bildelement, wie Bildpunkt oder Bildsegment, dessen Informationszustand mit elektrisch und/oder elektronisch erzeugbaren Steuergrößen veränderbar ist.
• Blinde und sehbehinderte Menschen können nicht oder nur eingeschränkt visuelle Verständigungsmöglichkeiten nutzen. Sie kommunizieren durch Hören, Sprechen und Tasten mit ihrer Umwelt. Infolge der ständigen Weiterentwicklung von Medien und Rechentechnik existieren mittlerweile nutzbare und leistungsfähige Sprachkommunikationsmöglichkeiten.
• Gerade für die Arbeit am Computer, für das Lesen von Büchern, für das Wahrnehmen von Bildern oder das Handhaben von elektronischen Notizbüchern und vieles andere mehr eignet sich zur Informationserfassung oft das Tasten besser als das Hören. Als taktile Informationseinheit dient dabei eine fühlbare Erhebung in Form eines Punktes bzw. Dots. Zum Darstellen von Buchstaben, Ziffern, Zeichen oder Kürzeln wird die auch als Braille-Zelle bezeichnete zweireihige Matrix aus sechs (Braille-Alphabet) oder acht Dots (Kurzschrift oder Computerbraille) genutzt. Mit einem größeren Punkteraster sind taktil erfahrbare Bilder darstellbar.
• Insbesondere für die Arbeit mit elektronischen Medien und Geräten, aber auch zum Ersatz teurer Braille-Bücher benötigen sehbehinderte Menschen elektronisch gesteuerte, wiederbeschreibbare taktile Anzeigeeinheiten.
• Textwiedergebende Anzeigen bestehen im allgemeinen aus mehreren in einer Zeile angeordneten Braille-Zellen, bildwiedergebende Systeme aus Punkt-Rastermatrizen. Die kleinste taktile Informationseinheit (erhabener Punkt oder nichterhabener Punkt) wird meist durch in einer Lochplatte bewegliche Stifte realisiert. Dieses Prinzip ist mit zwei technischen Problemen behaftet.
• Zunächst sind die Stiftführungen in den Lochplatten anfällig gegenüber Verschmutzungen, die beim Gebrauch der Anzeigeeinheiten entstehen. Der notwendige mechanische Aufbau solcher Anordnungen ist prinzipiell kompliziert.
• Das technisch größere Problem sind die zum Auslenken der Stifte benötigten Aktoren. Sie beeinflussen den gesamten konstruktiven Aufwand und müssen ein minimales Bauvolumen besitzen sowie möglichst große Stellwege und -kräfte realisieren. Diese Kriterien können elektromagnetische Antriebe nicht erfüllen.
• Kommerziell erhältliche elektronisch steuerbare taktile Anzeigeeinheiten beruhen gegenwärtig hauptsächlich auf piezoelektrischen Aktoren. Diese sind käuflich erwerbbar, miniaturisierbar und bringen große Stellkräfte auf. Sie besitzen jedoch zwei erhebliche Nachteile. Ihre Stellwege im Mikrometerbereich sind äußerst gering, so daß zum Erzielen der notwendigen Wege zusätzlich konstruktive Maßnahmen wie das Vorsehen von Weg-Übersetzungsmechanismen, z. B. in Form von langen bimorphen Piezoaktoren, oder der Einsatz von Piezostapeln ergriffen werden müssen. Weiterhin benötigen piezoelektrische Aktoren aufgrund sehr hoher Ansteuerspannungen eine aufwendige Ansteuerelektronik.
• Potentiell noch besser geeignet als piezoelektrische Aktoren sind solche, die größere Stellwege realisieren können und weniger komplizierte Ansteuerungen benötigen.
• So wird in US 6354839 B1 eine elektrostatisch gestellte taktile Informationseinheit vorgeschlagen. EP 0735518 A1 schlägt als Aktoren intrinsisch leitfähige Polymere vor. US 5685721 A und JP 11184369 schlagen die Nutzung von Formgedächtnislegierungen vor. US 5502965 A verwendet eine elektroviskose Flüssigkeit, während US 5496174 A für einen taktilen Display die Verwendung einer elektrorheologischen Flüssigkeit empfiehlt. Einen anderen konstruktiven Weg schlägt WO 01/93228 A2 vor, bei dem die taktile Information durch ein ventilgeregeltes hydraulisches System gestellt wird.
• Die genannten Prinzipe lösen das grundsätzliche Problem taktiler Anzeigeeinheiten, den komplizierten mechanisch-elektronischen Aufbau, jeweils nur partiell. Eine gesamtheitliche Problemlösung bieten sie nicht.
• Potentiell viel besser geeignet sind die sogenannten "Neuen Aktoren", die sich durch ein größeres volumenbezogenes Arbeitsvermögen und damit durch eine verbesserte Miniaturisierbarkeit auszeichnen. Quellfähige Polymernetzwerke sind die Vertreter der "Neuen Aktoren" mit der größten nutzbaren Volumenänderung und eignen sich deshalb hervorragend zum Realisieren von sehr großen Stellwegen bei gleichzeitiger ausgeprägter Miniaturisierbarkeit. Durch das Phasenübergangsverhalten ist die grundlegende Bedingung zum Ausführen reversibler Aktor-Sensor-Funktionen gegenüber bestimmten Umgebungsgrößen gegeben. Sensitivitäten existieren gegenüber Stoff- und Ionenkonzentrationen sowie energetischen Größen wie Temperatur, Strahlung, insbesondere Licht, sowie elektrischen Feldgrößen.
• Diese Eigenschaften werden mittlerweile recht vielfältig unter hauptsächlicher Nutzung der sensorischen, aktorischen oder integrierten Aktor-Sensor-Funktion genutzt. So sind aus DE 198 12 436 automatische Ventile bekannt, die durch den Einsatz von quellfähigen Polymernetzwerken direkt im durchströmbaren Querschnitt selbsttätige Ventilfunktionen gegenüber den genannten stofflichen und energetischen Größen vollführen. Die sensorischen Eigenschaften dieser Effektträgerklasse werden in DE 198 28 093 A1 und DE 198 48 878 A1 zur Entwicklung neuartiger chemischer Fluidsensoren genutzt.
• Auch als optisch aktive Elemente werden quellfähige Polymernetzwerke mit Phasenübergangsverhalten eingesetzt. US 6094273 A beschreibt ein Komposit aus dem temperatursensitiven Hydrogel Poly(N-Isopropylacrylamid) bzw. Poly(N-Tertbutylacrylamid) und einem kolloidalen Kristallgitter, welches als optischer Schalter, optischer Begrenzer oder Filter oder auch Display eingesetzt werden kann. Ein optisches gelbasiertes Display wird auch in einem Nature-Artikel (Z. Hu, Y. Chen, C. Wang, Y. Zheng, Y. Li: Polymer gel with engineered environmentally responsive surface patterns. Nature 393 (1998), S. 149-152.) vorgeschlagen, wobei ebenfalls ein temperatursensitives Hydrogel auf Basis von Poly(N-Isopropylacrylamid) eingesetzt wird. Durch thermische oder andere Stimulation wird der Phasenübergang der Hydrogelstrukturen ausgelöst und infolge der Geltrübung ein winkelunabhängig sichtbares Bild (im Gegensatz zu Flüssigkeitskristallanzeigen) erscheint. Als taktile Anzeigeeinheiten sind die geschilderten Hydrogelanwendungen nicht geeignet.
• Die beschriebenen Anwendungen weisen eine Reihe von Mängeln auf, die sich in einem komplizierten und teuren taktilen Anzeigeaufbau niederschlagen oder eine Nutzung als taktile Anzeigen ausschließen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, elektronisch steuerbare taktile Anzeigeeinheiten und deren Grundelemente zu entwickeln, welche einen einfachen Aufbau besitzen, kostengünstig auch mit Mitteln der Großserienfertigung herstellbar sowie elektronikkompatibel bei geringer Leistungsaufnahme sind, und denen ein großer Hub sowie geringe Störanfälligkeit eigen ist.
• Aus technologischer Sicht soll die Anzeigeeinheit einen einfachen Aufbau mit einer möglichst geringen Anzahl von Bauteilen besitzen, wobei kostengünstige Prozesse der Großserienfertigung, z. B. der Mikrosystemtechnik, einsetzbar sein sollen. Aus funktioneller Sicht sollen die taktilen Informationseinheiten robust sein, einen genügend großen Hub und stabile sowie gut fühlbare Informationszustände garantieren. Die Anzeigeeinheiten sollen eine geringe Leistungsaufnahme besitzen und kompatibel zum informationsverarbeitenden Grundgerät sein.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Anzeigeverfahren sind in den Ansprüchen 2 bis 17 angegeben.
• Durch die großen realisierbaren Stellwege quellfähiger polymerer Netzwerke mit Phasenübergangsverhalten lassen sich taktile Anzeigeeinheiten sehr stark miniaturisieren. Aufgrund der Relevanz insbesondere wasserquellbarer polymerer Netzwerke mit Phasenübergangsverhalten der sogenannten smarten Hydrogele werden diese im weiteren stellvertretend für die quellfähigen polymeren Netzwerke mit Phasenübergangsverhalten genannt. Im konstruktiv einfachsten Fall, der in Beispiel 1 erläutert wird, reduziert sich z. B. der Aufbau einer taktilen Informationseinheit bzw. eines taktilen Punktes durch Funktionenintegration von Aktor und Stift auf ein einziges Bauelement, nämlich den elektronisch steuerbaren Hydrogeldot. Unter Nutzung mikrotechnischer Technologien kann derzeit die Größe von (4 × 4 × 1)µm³ pro taktilem Punkt bei einem Dot-Abstand von ca. 4 µm realisiert werden, so daß die Auflösung normaler visueller Bildschirme erreichbar ist.
• Die taktile Information selbst kann sehr prägnant übermittelt werden, da smarte Hydrogele ihr Volumen um bis zum einhundertfachen ändern können, wobei im Normalfall aktorisch genutzte Volumenänderungen in der Größenordnung des 2 bis 20fachen liegen.
• Die elektronischen Ansteuermöglichkeiten der taktilen Informationseinheiten auf Basis smarter Hydrogele ergeben sich aus deren Sensitivitäten. Einfach elektrisch erzeugbar sind elektrische Feldgrößen, Temperatur und Licht bestimmter Wellenlänge.
• Die Steuerung des Quellungszustandes von Hydrogelen mit elektrischen Feldgrößen ist die potentiell einfachste Ansteuerungsart. Hierfür eignen sich Polyelektrolythydrogele, die zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Bei Einsatz eines Gels mit Polysäuren kann man deren Dissoziationsgrad und damit den Quellungszustand durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden steuern. Allerdings ist diese Form der Ansteuerung polyelektrolytischer Gele derzeit noch mit Problemen der Reversibilität und der Quellgeschwindigkeit behaftet. Aufgrund der verfügbaren stofflichen Basis ist gegenwärtig eine Temperatur- und Lichtsteuerung der Hydrogelaktoren sehr einfach realisierbar. Der Quellungsgrad bzw. die Stellung von Hydrogelaktoren auf Basis temperatursensitiver Hydrogele läßt sich durch ein geeignet plaziertes Heizelement einstellen. Die notwendige Verlust- bzw. Heizleistung des Heizwiderstandes ist eine Funktion der Aktorgröße. Prinzipiell gilt, je kleiner der Aktor, um so geringer die notwendige Heizleistung. Für einen Bildpunkt des Durchmessers 1 mm bei 1 mm Höhe liegt dessen Leistungsaufnahme im Bereich von 100-300 mW pro Schaltvorgang.
• Vor allem für taktile Anzeigeeinheiten mit großem Punkt- Raster eignet sich die Ansteuerung durch Licht. Diese kann prinzipiell auf zwei Wegen erfolgen. Bei Einsatz temperatursensitiver Hydrogele werden Materialien benötigt, die das Licht z. B. eines Lasers absorbieren, in Wärme umwandeln und damit den Volumenphasenübergang des Hydrogeles bewirken. Das Absorbermaterial kann sowohl in Partikelform vorliegen und ein Hydrogel-Füllstoff sein, es kann aber auch als Schicht, auf dem der Hydrogeldot plaziert ist, ausgeführt sein. Die zweite Möglichkeit besteht in der Nutzung lichtempfindlicher Hydrogele, deren Vernetzungsgrad und damit Quellungszustand durch Licht bestimmter Wellenlänge geschalten werden kann.
• Die taktilen Informationseinheiten auf Basis smarter Hydrogele eignen sich zunächst zum Aufbau von Braille-Zellen bzw. Braille-Displays. Aufgrund ihrer hervorragenden Miniaturisierbarkeit lassen sich jedoch auch taktile Anzeigeeinheiten auf Hydrogelbasis mit einem nahezu beliebig großen Punkt- Raster und hoher Auflösung realisieren.
• Neben der taktilen Information liefern die Hydrogele auch eine visuelle Information, denn im entquollenen Zustand sind sie weiß-opak, während sie im gequollenen Zustand durchsichtig und farblos sein können. In Verbindung mit einem durchsichtigen Träger, z. B. wenn sich die Hydrogelbildpunkte in oder auf einem Glasträger befinden, kann eine taktil-visuelle Anzeigeeinheit realisiert werden, die beispielsweise auf einen konventionellen Monitor aufgesetzt ist. Wird dagegen ein dunkler, undurchsichtiger Träger bzw. Hintergrund genutzt, erhält man neben der taktilen eine visuelle Monochrom-Abbildung.
• Steuert man Zwischenzustände des Quellungsgrades an, kann neben einer taktilen Bildgebung auch eine Reliefdarstellung erreicht werden. Bei entsprechend feiner Auflösung sind Texturen darstellbar. Reliefs, Texturen, Bilder usw. müssen nicht zwangsläufig auf planen taktilen Anzeigeeinheiten dargestellt werden. Sie können sich auch auf dreidimensionalen Trägern bzw. Gegenständen, wie z. B. Demonstrations-, Lehr-, Versuchs- und Kunstobjekten etc. befinden. Damit lassen sich z. B. bestimmte Sachverhalte verdeutlichen, wie etwa an Organ-Modellen als Lehrmaterial für die medizinische Ausbildung, bei denen so krankhafte Oberflächenveränderungen dargestellt werden können.
• Die geeignete Aufnahmetechnik vorausgesetzt, kann nicht nur die Form eines Bildes oder Gegenstandes, sondern auch deren Oberflächenstruktur auf elektronische Weise übertragen und am Empfangsort tastbar gemacht werden. Damit sind die taktilen Anzeigeeinheiten auch als Mobilitätshilfe einsetzbar, da z. B. die Bilder oder Gegenstände durch Überbrückung des räumlichen Abstandes an entfernten Orten wahrgenommen werden können.
• Die erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten eignen sich als elektronisch steuerbare Kommunikationsmittel bzw. als Schnittstelle zu elektronischen Medien für blinde und sehbehinderte Menschen. Sie ermöglichen aber auch wichtige Zusatzinformationen für komplizierte bildschirmbasierte Arbeiten, wie sie z. B. ein Arzt bei roboterunterstützten feinmotorischen chirurgischen Eingriffen ausführt.
• Die taktilen Anzeigeeinheiten auf Hydrogelbasis lassen sich mit verschiedenen Technologien fertigen. Mit feinwerktechnischen Mitteln sind entsprechend adaptierte konventionelle Lochplattenaufbauten realisierbar. Im Falle des Einsatzes temperatursensitiver Hydrogele ist auch die elektronische Ansteuerung einfach. Für solche Aufbauten kann als Aktormaterial ein Hydrogelgranulat, welches trocken verfüllbar ist, eingesetzt werden. Denkbar ist auch eine vernetzende Polymerisation der Lösung mit den temperatursensitiven Polymeren direkt in den Aktoraussparungen. Ein solches Prinzip ist auch mit mikrotechnischen Methoden fertigbar. Einzig die Einbringung der Hydrogellösung bzw. des Granulats erfordert manuellen oder automatisierten Zusatzaufwand. Bei Einsatz von photostrukturierbaren Hydrogelen kann, wie noch in einem Ausführungsbeispiel erläutert wird, die Herstellung vollkommen mikrotechnisch erfolgen.
• Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Einsatzfelder stehen nur exemplarisch für viele weitere denkbare Möglichkeiten und sind keinesfalls erschöpfend. Die Erfindung soll an einigen Beispielen ausführlicher erläutert werden.
• In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer temperaturgesteuerten sechspunktigen Braille-Zelle mit Aktoren bzw. taktilen Informationseinheiten aus einem Granulat temperatursensitiver Hydrogele,
• Fig. 1a eine einzelne taktile Informationseinheit zum Verdeutlichen der elektronisch-thermischen Schnittstelle,
• Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer temperaturgesteuerten achtpunktigen Computerbraille-Zelle mit Aktoren bzw. taktilen Informationseinheiten aus einem Granulat temperatursensitiver Hydrogele und zusätzlichen Drucksensoren bzw. druckempfindlichen Schaltelementen zur Steuerung des Computer-Bildschirm- Inhaltes und dem Auslösen von Service-Funktionen,
• Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau eines taktilen Displays mit einem Raster von 12 × 12 taktilen Punkten auf Basis temperatursensitiver Hydrogele,
• Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau eines taktilen Displays mit einem Rasterausschnitt von 5 × 5 taktilen Punkten auf Basis photostrukturierter, temperatursensitiver bzw. lichtschaltbarer Hydrogele,
• Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Sieben- Segment-Anzeige auf Basis temperatursensitiver Hydrogele,
• Fig. 6 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Informationseinheit mit herkömmlichem Stift-Lochplatten-Aufbau und einem Aktor auf Basis temperatursensitiver Hydrogele,
• Fig. 7 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Informationseinheit mit hydraulischen Schaltelementen auf Basis temperatursensitiver Hydrogelaktoren.
• Anhand von Fig. 1 und Fig. 1a soll der prinzipielle Aufbau, die Fertigung, Besonderheiten bei der Konstruktion und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen taktilen Anzeigeeinheiten erläutert werden.
• Die Anzeigeeinheiten sind planar als Drei-Komponenten-Verbunde aufbaubar und bestehen aus einer Grundplatte 3, einer quellmittelhaltigen Zwischenschicht 2, wobei bei Einsatz von Hydrogelen das Quellmittel Wasser oder eine wässrige Lösung ist, sowie einer Abdeckung 4. Die Zwischenschicht 2 weist Aussparungen in Form von Aktorkammern 6 auf, in denen sich die Aktoren 1, die z. B. aus einem smarten Hydrogel bestehen, befinden.
• Ein planarer Aufbau bietet neben der Nutzbarkeit konventioneller Herstellungsmethoden auf Basis von Formteilen und Leiterplatten vor allem die Möglichkeit der Verwendung mikrotechnischer Verfahren wie die Dick- und Dünnschichttechnik. Sowohl die Ausführung der Komponenten als auch die Werkstoffauswahl wird maßgeblich von dem genutzten Fertigungsverfahren bestimmt.
• Auf der Grundplatte 3 befinden sich thermisch-elektrische Ansteuerungen für jede der sechs taktilen Informationseinheiten der Braille-Zelle. In Fig. 1a ist dies für eine taktile Informationseinheit dargestellt, bei der sich eine mäanderförmige Heizstruktur 5 auf der Rückseite der Grundplatte 3a direkt unter der Aktorkammer befindet. Es sind konventionelle Widerstände z. B. bei Leiterplatteneinsatz, aber auch Strukturen der Dünn- und Dickschichttechnologien bei Verwendung entsprechender Substratmaterialien wie Keramik, Silizium oder Siliziumdioxid nutzbar.
• Auf die Grundplatte 3 bzw. 3a wird eine Zwischenschicht 2 aufgebracht, die zwei wesentliche Funktionen zu erfüllen hat. Durch entsprechende Aussparungen bildet sie die seitliche Begrenzungsfläche der Aktorkammer 6 und muß eine stetige Quellmittelzugänglichkeit zum Aktor und aus diesem heraus gewährleisten. Aus diesem Grunde muß die Zwischenschicht 2 (oder die Grundplatte3 bzw. Abdeckung 4) über Strukturen zur Quellmittelein- und -ableitung verfügen. Dies kann durch das Realisieren entsprechender Kanalstrukturen oder aber durch den Einsatz poröser bzw. quellmittelleitender Materialien für die Zwischenschicht 2 erfolgen. Das Nutzen der Poren, Zwischenäume usw. derartiger Materialstrukturen als Quellmittelreservoir bietet den Vorteil einer sehr einfachen Gestaltung der Zwischenschicht 2. Als Materialien können u. a. gesinterte Werkstoffe, z. B. auf Glas-, Keramik-, Polymer- und Metallbasis, offenporige Schaumstoffe, Papiere und Pappen sowie Strukturen aus fadenartigen Materialien wie Filze, Gewebe, Gewirke verwendet werden.
• Nach Einfüllen des Aktormaterials in die Aktorkammern 6 ist die Abdeckung 4 auf die Zwischenschicht 2 aufzubringen. Die Abdeckung 4 muß mindestens über den Aktorkammern 6 elastisch sein. Die ganze Anordnung ist nach Einfüllen des Quellmittels in die Zwischenschicht 2 wasserdicht zu verschließen bzw. zu versiegeln.
• Die Aktormaterialien sind in Abhängigkeit von ihrem Herstellungsverfahren in unterschiedlichen Ausführungen in die Aktorkammern 6 einbringbar. In getrocknetem Zustand können sie als paßgerechte Formkörper oder als Schüttgut in Granulatform eingebracht werden. Eine weitere Möglichkeit besteht im Auffüllen der Aktorkammern 6 mit einer Polymerlösung und deren Vernetzung zu einem Hydrogelaktor direkt in den Aktorkammern 6. Unter Nutzung von photolithographischen Prozessen können die Aktoren 1 aus quellfähigen Polymernetzwerken auch mit Methoden der Mikrosystemtechnik hergestellt werden (siehe Fig. 4).
• Da der Quell- und Entquellprozeß von Hydrogelen diffusionskontrolliert und damit dimensionsabhängig ist, sind aus Gründen der Aktordynamik kleine effektive Aktorstrukturen anzustreben. Deshalb eignen sich aus Sicht des schnellen Schaltens zwischen zwei taktilen Informationszuständen vor allem kleine mikrotechnisch hergestellte Strukturen und Granulat- Aktoren für die erfindungsgemäßen Anzeigenelemente.
• Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen taktilen Informationseinheit läßt sich an Fig. 1a erklären. Die Aktorkammer 6 ist zunächst mit einem trockenen Granulat eines temperatursensitiven Hydrogels, z. B. Poly(N-Isopropylacrylamid), gefüllt. Die Trockenfüllmenge ist eine Funktion des Vernetzungsgrades bzw. der nutzbaren Volumenänderung des Hydrogels. Sie liegt typischerweise zwischen 1/6 und 3/4 der Aktorkammerhöhe. Das Granulat besitzt eine vorteilhafte Partikelgrößenfraktion im Bereich von etwa 100 µm bis 1 mm, wobei auch dies eine Optimierungsgröße der speziellen Konstruktion der Anzeigelemente ist. Die Zwischenlage bei den Fig. 1 und 1a besteht beispielsweise aus einem offenporigen, harten Integralschaumstoff, der an der Ober- und Unterseite eine geschlossene Haut aufweist. Im konfektionierten Zustand enthält die Zwischenschicht 2 als Quellmittel Wasser. Aufgrund des Füllstandes oder auch unter Nutzung eines hydrostatischen Überdruckes steht das Quellmittel dem Aktormaterial zur Verfügung. Durch Wasseraufnahme aus der Zwischenschicht 2 quellen die Hydrogelaktoren 1. Das Poly(N-Isopropylacrylamid) füllt nun bei Raumtemperatur nicht nur die gesamte Aktorkammer 6 aus, sondern verformt die Abdeckung 2 der Aktorkammern 6, so daß die taktile Information "fühlbare Erhebung" oder "High" entsteht. Zum Erzeugen der taktilen Information "keine fühlbare Erhebung" bzw. "Low" wird der Hydrogelaktor durch die Heizstruktur 5 über seine Phasenübergangstemperatur erwärmt und der Aktor 1 entquillt unter Quellmittelabgabe in die Zwischenschicht 2, so daß die Abdeckung 2 nicht mehr ausgelenkt ist.
• Die erreichbaren Schaltzeiten werden durch vielfältige Faktoren beeinflußt. Die wichtigsten Einflußgrößen sind die Aktorstruktur, die Abmessungen der Aktoren, die Heizleistung, aber auch der Temperaturunterschied, welcher zum Schalten überwunden werden muß. Für ein Aktorvolumen von etwa 1 bis 2 mm³ kann derzeit von "High" zu "Low" in etwa 300 ms, von "Low" zu "High" in etwa 2 s geschaltet werden, wobei auch für letzteren Vorgang Schaltzeiten unter 1 s realisierbar erscheinen. Eine wesentlicher Parameter ist die Festlegung der Schalttemperatur der Hydrogelaktoren. Das Homopolymer Poly(N- Isopropylacrylamid) weist eine Phasenübergangstemperatur von ca. 33°C auf, welche hinsichtlich des zu überwindenden Temperaturunterschiedes beim Schalten günstig ist. Vor allem bei klimatischen Bedingungen mit hoher Umgebungstemperatur können Funktionsstörungen der taktilen Anzeigeelemente auftreten, wenn die Umgebungstemperatur höher als die Schalttemperatur der Aktoren ist. Durch Copolymerisation von N-Isopropylacrylamid mit verschiedenen Acrylamid-Derivaten und Variation des Quellmittels kann jedoch die Lage der Phasenübergangstemperatur beliebig zwischen 10 und 50°C eingestellt werden (D. Kuckling, H.-J. Adler, K.-F. Arndt, L. Ling, W. D. Habicher. Macromol. Chem. Phys. 201 (2000), S. 273.).
• Die taktile Informationseinheit in Fig. 1a liefert jedoch auch weitere Informationen. Im gequollenen "High"-Zustand ist der Hydrogelaktor relativ weich, im entquollenen "Low"- Zustand ist das Elastizitätsmodul und damit die fühlbare Härte um eine Dimension größer. Der Zustand der Hydrogele kann auch visuell beobachtet werden, denn im gequollenen Zustand können sie glasklar sein, während der entquollene Zustand stets von einer weiß-opaken Trübung begleitet ist.
• Poly(N-Isopropylacrylamid) ist ein Hydrogel mit Lower critical solution (LCST) -Charakteristik. Es ist also bei Temperaturen unterhalb der Phasenübergangstemperatur PÜT gequollen und entquillt bei Überschreiten der Phasenübergangstemperatur. Um eine inverse Aktorfunktion zu erzielen, müssen Polymernetzwerke mit Upper critical solution (UCST)- Charakteristik eingesetzt werden. Diese sind bei Temperaturen unterhalb PÜT ent- und bei Temperaturen oberhalb PÜT gequollen.
• In Fig. 2 ist eine Computerbraille-Zelle dargestellt, die prinzipiell den gleichen Aufbau wie die Braille-Zelle von Fig. 1 besitzt, aber zusätzlich Elemente 16 zur Steuerung des Bildschirminhaltes bzw. des Auslösens von Service-Funktionen besitzt. Sind die Elemente 16 als Drucksensoren ausgeführt, besteht die Möglichkeit, aus Druckverteilung und Schwellwerten per Software entsprechend resultierende Vektoren zu erzeugen, die beliebigen Steuerfunktionen zuordnungsfähig sind. Diese Lösung bietet weiterhin den Vorteil, daß mit der Software die Druckverteilung und der Schwellwert individuell anpaßbar sind. In einfacheren Ausführungen können auch Schaltelemente, wie z. B. Taster, eingesetzt werden.
• Die Beispielkonfiguration von Fig. 2 besitzt folgende Steuerungssensoren: Das Element 16a besitzt die Enter-Funktion. Die oben links und rechts angeordneten Sensoren 16d, 16g dienen als "Frame-Steuerung zurück bzw. vorwärts. Die mittig oben und unten angeordneten Sensoren 16c, 16b erlauben die Zeilensteuerung nach oben und unten. Die unten links und rechts plazierten Sensoren 16e, 16f lösen die Befehle "Drucke Frame" bzw. "Sprich Satz" aus. Auch andere Funktionen wie die einer Kursorsteuerung sind denkbar.
• Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Anzeigeeinheit mit einem Raster von 12 × 12 taktilen Informationseinheiten. Wird diese Anzeigeeinheit mit Dickschichttechnologie gefertigt, kann folgende Beispielkonfiguration realisiert werden. Auf der Rückseite der Grundplatte 3, die beispielsweise aus einer wasserundurchlässigen Aluminiumoxid-Keramik besteht, sind mittels Siebdruck und entsprechender Nachbehandlung die Ansteuerungen der einzelnen Bildpunkte in Form von Heizstrukturen aufgebracht. Auf die Grundplatte 3 wird die Zwischenschicht 2a, z. B. eine hochporöse Sinterkeramik oder ein Sinterglas, aufgeklebt. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt ist das Aktormaterial in Form eines partikelgrößenfraktionierten Granulats in die Aktorkammern 6 in der Zwischenschicht 2a einzubringen. Das Aktormaterial kann z. B. aus strahlenchemisch vernetztem Poly(Methylvinylether) PMVE bestehen, welches ein Polymernetzwerk mit LCST-Charakteristik und einer Phasenübergangstemperatur von ca. 37°C ist.
• Nach dem Herstellen der Aktoren 1 ist in einem weiteren Arbeitsschritt die Abdeckung 4 aufzubringen und zu verkleben. Dies kann durch Laminieren erfolgen. Die Abdeckung 4 kann eine Folie aus einem Elastomer, beispielsweise Latex, sein. Nach der nicht dargestellten Abdichtung bzw. Versiegelung ist in einem letzten Arbeitsschritt durch eine nicht näher gezeigte Füllöffnung das Quellmittel, für PMVE Wasser, in die Zwischenschicht 2a einzufüllen und diese dann ebenfalls zu verschließen. Durch die Quellmittelaufnahme schalten die taktilen Informationseinheiten bzw. Aktoren 1 auf ihren Ruhezustand "High". Bei entsprechender thermisch-elektrischer Ansteuerung durch Überschreiten der Phasenübergangstemperatur sind sie in den Zustand "Low" schaltbar. Durch die Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte über eine Schnittstelle zur Datenverarbeitung lassen sich mit dieser Anzeigeeinheit beliebige Bilder mit der konstruktiv vorgegebenen Rasterung darstellen.
• Auch mit Hydrogelen mit LCST-Verhalten läßt sich durch eine konstruktive Veränderung eine inverse taktile Information erzielen. Ist der Aktor so dimensioniert, daß er im gequollenen Zustand genau die Füllhöhe der Aktorkammer besitzt, beträgt die taktile Information "nicht fühlbar" bzw. "Low". Bei Anregung des Aktors entquillt dieser und es liegt die taktile Information "fühlbare Vertiefung" bzw. "High" vor.
• Vor allem bei Displays mit einer hohen Auflösung eignet sich als Fertigungstechnologie die Mikrosystemtechnik. Eine solche Anzeigeeinheit ist in Fig. 4 dargestellt. Auf einer Grundplatte 3, die z. B. aus Silizium oder Siliziumdioxid besteht, werden rückseitig beispielsweise mit einer photolithographischen Platin-Dünnschicht-Technologie die Heizstrukturen aufgebracht.
• In einem weiteren Schritt sind die Aktoren 1 zu erzeugen. Als stoffliche Basis eignen sich u. a. photovernetzbare N- Isopropylacrylamid (NIPAAm)-Polymere, deren Aufbringung und Strukturierung vollständig mikrotechnik-kompatibel ist.
• Die Photovernetzbarkeit der NIPAAm-Copolymere wird durch Anbindung von Chromophoren erreicht. So ist ein Copolymer auf Basis von NIPAAm und Dimethylmaleinimid-Chromophoren P(NIPAAm co DMIAAm) genutzt worden. Die Copolymerisation erfolgt als freie radikalische Polymerisation von NIPAAm und 2- (Dimethylmaleinimid)-N-Ethyl-Acrylamid (DMIAAm) unter Einsatz des Initiators Azobis(isobutyronitril) (AIBN) bei einer Temperatur von 70°C unter Stickstoffatmosphäre. Das gereinigte Polymer liegt nach einem Fällungs- und Rückfällungsschritt in Tetrahydrofuran und Diethylether vor.
• Die taktilen Informationseinheiten werden bei der Photostrukturierungstechnologie nicht formschlüssig in einer Zwischenschicht, sondern adhäsiv direkt mit der Grundplatte 3 verbunden. Diese ist zunächst zu reinigen und mit einem Haftvermittler, z. B. Hexamethyldisilazan (HMDS), vorzubehandeln. Anschließend wird die polymere Lösung in definierter Menge aufgebracht, dann mit Spin Coating gleichmäßig verteilt, die gewünschte Schichtdicke eingestellt und anschließend getrocknet. Die Lösung kann neben den polymeren Ausgangsstoffen und den Lösungsmitteln noch ca. 4 wt% des Photosensibilisators Thioxanthon (THX) enthalten, welche eine verbesserte UV- Vernetzung bei Licht-Wellenlängen größer 300 nm ermöglicht.
• Die Strukturierung der erhaltenen Schicht zu den einzelnen taktilen Informationseinheiten erfolgt durch UV-Bestrahlung (z. B. mit einer 400 W-Hg-Lampe der Wellenlänge zwischen (360 und 450)nm) unter Verwendung von Masken. Als Resultat liegt eine Positivstruktur vernetzter Bildpunkte vor, die z. B. mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch entwickelbar ist, wobei das unvernetzte Polymer ausgewaschen wird und nur die belichteten Dots erhalten bleiben, da bei einer Belichtung mit UV-Licht photochemisch über eine [2+2]-Cycloaddition Netzknoten in den belichteten, getrockneten Schichten entstehen.
• Das Auflösevermögen dieser Technologie ist von der Schichtdicke abhängig. Als grobe Faustregel gilt, daß die erreichbare Strukturauflösung in der gleichen Größenordnung wie die Trockenschichtdicke liegt. Die Grenzen der taktilen Feinfühligkeit des Menschen geben die obere Schranke einer sinnvollen Auflösung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit vor, die Auflösungsgrenzen der Fertigungstechnologien werden nicht erreicht. Die untere Schranke wird dagegen von den mechanisch- aktorischen Eigenschaften der Hydrogelaktoren 1a und 1b bestimmt. Ab Bildpunkt-Abmessungen größer 500 µm an der Verbindungsstelle zur Grundplatte 3 ist mit Ablösungserscheinungen der Bildpunkte zu rechnen, da die Quellungskräfte das Hydrogel selbst zerstören können. Diesem Umstand muß man bei gewünschter niedrigerer Auflösung bzw. größeren Bildpunktabmessungen mit einer Erhöhung der Vernetzungsdichte des Hydrogels begegnen, welches allerdings mit einer Verminderung der nutzbaren Volumenänderung einhergeht.
• Die Herstellung strukturierter Aktordots mit lithographischen Verfahren kann auch durch Nutzung strahlenchemisch vernetzbarer Polymere erfolgen. Wird beispielsweise eine Schicht einer Polymerlösung des Poly(Methylvinylether), die z. B. 20 wt%-ig sein kann, durch eine Maske mit Elektronenbestrahlung (50 kGy, E = 0,6 MeV) bestrahlt, erhält man an den bestrahlten Flächen vernetzte Hydrogeldots. In den unbestrahlten Bereichen ist das PVME unvernetzt und kann in einem Entwicklungsschritt z. B. mit Wasser weggespült werden.
• Die Vernetzungsdichte der Hydrogelstrukturen ist eine Funktion der Strahlendosis, typische Werte liegen zwischen 10 kGy und 150 kGY, und der eingesetzten Strahlungsquelle, wie z. B. Elektronenstrahlung, Gammastrahlung.
• Die Anordnung in Fig. 4 benötigt nicht zwangsläufig eine Zwischenschicht, da die Aktoren 1a, 1b bereits stoffschlüssig in ihrer Lage auf der Grundplatte 3 fixiert sind. Für die Quellmittelspeicherung und -bereitstellung kann der Platz zwischen den einzelnen Bildpunkten genutzt werden. Die Abdeckung 4 ist beispielsweise als Silikonschicht in Sprühtechnik aufbringbar. Dazu ist ein Resist zu nutzen, der die Zwischenräume der Bildpunktstruktur plan ausfüllt und lediglich die zur Haftung der Abdeckung 4 auf der Grundplatte 3 nötigen Verbindungsstellen 15 freiläßt. Nach erfolgter Vernetzung der Silikon-Abdeckung 4 ist der Resist mit einem Lösungsmittel auszuspülen. Im letzten Arbeitsschritt ist die Anzeigeeinheit wasserdicht zu verschließen und das Quellmittel, für das beschriebene Polymernetzwerk ebenfalls Wasser, aufzufüllen. Im nicht angesteuerten Zustand sind die taktilen Bildpunkte gequollen bzw. "High" (Aktor 1b), im beheizten Zustand entquollen (Aktor 1a) und "Low".
• Werden die Heizstrukturen weggelassen, besteht die Anordnung, insbesondere die Grundplatte 3 aus transparenten Materialien und sind lichtabsorbierende Materialien im Hydrogel enthalten bzw. beispielsweise der Hydrogelbildpunkt auf einer lichtabsorbierenden Schicht plaziert, kann unter Nutzung temperatursensitiver Hydrogele, z. B. das P(NIPAAm co DMIAAm), eine Bildpunktansteuerung durch Licht, insbesondere einen Laser, erreicht werden, da die Absorbermaterialen die Lichtenergie in thermische Energie umsetzen. Der Laser kann u. a. ein Zeilenlaser, der die Bildpunkte periodisch ansteuert, aber auch ein Laser sein, der durch Spiegel die einzelnen Bildpunkte ansteuert.
• Werden photoschaltbare Hydrogele genutzt, deren Quellungsgrad reversibel durch Licht bestimmter Wellenlänge einstellbar ist, kann auf die Absorbermaterialien verzichtet werden.
• Besteht die ganze Anordnung aus transparenten Materialien, ist die Anzeigeeinheit auf einen herkömmlichen visuellen Monitor aufsetzbar. Insgesamt ist ein erfindungsgemäße taktile Anzeigeeinheit aufgrund der Ein- bzw. Entfärbung beim Phasenübergang zwangsläufig auch ein visuelles Monochrom-Display, wenn die Abdeckung 4 transparent ist.
• In Fig. 5 wird der prinzipielle Aufbau einer Sieben-Segment- Anzeige gezeigt. Eine solche oder ähnliche Anzeigeeinheit ist besonders für Menschen wichtig, die z. B. erst im Alter eine Beeinträchtigung ihres Sehvermögens erleiden und nicht die Brailleschrift erlernen können oder wollen. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 und 2 erläuterten. Auf der die Heizstrukturen tragenden Grundplatte 3 befindet sich die Zwischenschicht 2b, die statt Braille-Punkt-förmigen Kammern segmentabbildende Aktorkammern 6a besitzt. Nach Einbringung des Aktormaterials wird diese ebenfalls mit einer Abdeckung 4, deren elastische Teile 7a die Aktorkammern 6a benutzerseitig begrenzen, versehen, quellmittelgefüllt und versiegelt. Mit diesem Aufbau lassen sich selbstverständlich alle denkbaren Mehrsegment-Anzeigen zur Darstellung von Schrift, Ziffern und Zeichen realisieren.
• Die erfindungsgemäßen Aktoren können auch zum Ersatz der Stellglieder konventioneller Braille-Zellen-Aufbauten genutzt werden. Wie Fig. 6 zeigt, kann der eigentliche Aktoraufbau ebenfalls den schon beschriebenen Aufbau von Grundplatte 3, die Aktorkammer 6 enthaltende quellmittelleitende Zwischenschicht 2 sowie die Abdeckung 4 mit dem elastischen Teil 7 besitzen. Darüber ist die eigentliche taktile Informationseinheit aus Lochplatte 8 und Stift 9 angeordnet. In der dargestellten Konfiguration befindet sich der Stiftfuß im "Low"- Zustand zum Teil in der Aktorkammer 6, was aber nicht zwangsläufig nötig ist. Wird bei Einsatz eines temperatursensitiven Hydrogels mit LCST-Charakteristik die Heizung abgestellt, quillt das Gel und ein Stift 9 wird nach oben gestellt, so daß die taktile Information "High" vorliegt. Der Stift 9 kann zusätzlich mit einem nicht dargestellten Federelement zur sicheren Stellung in den "Low"-Zustand versehen werden. Es ist ebenfalls möglich, daß die Hydrogelaktoren statt des Stiftes 9 eine Schaltstruktur mit Kippmechanismus stellen, der ebenfalls nicht dargestellt ist, aber unter Umständen ein schnelleres Schalten sowie eine geringere Leistungsaufnahme der taktilen Informationseinheit infolge der Nutzung der Hilfsenergie des Kippmomentsystems ermöglicht. Je nach Konstruktion kann eine solche Anordnung auch zwei Aktoren je taktiler Anzeigeeinheit benötigen.
• Auf einem anderen Prinzip als das bisher beschriebene beruht die in Fig. 7 gezeigte taktile Anzeigeeinheit. Die Aktoren erzeugen hier nicht direkt die taktile Information, sondern schalten einen hydraulischen Hilfskreis. Am Eingang 12 liegt ein hydraulischer Druck p an, der beispielsweise durch eine nicht dargestellte Pumpe erzeugt wird. In den Ventilkammern 11 befinden sich nicht näher dargestellte Aktoren auf Basis temperatursensitiver Hydrogele. Bei Nutzung von Hydrogelaktoren mit LCST-Charakteristik sind die Ventile im nicht beheizten Zustand bei Raumtemperatur geschlossen. Wird nun das eingangsseitige Ventil durch Beheizen seiner Heizstruktur geschaltet, öffnet das Ventil und der anliegende Überdruck breitet sich in der Druckkammer 14 aus, so daß der elastische Teil der Abdeckung 7 vom Zustand "Low" zu "High" ausgelenkt wird. Nach Schließen des eingangsseitigen Ventils halten die zwei Ventile die taktile Information. Zum Schalten der taktilen Informationseinheit auf "Low" ist das ausgangsseitige Ventil zu öffnen und der Überdruck in der Druckkammer 14 entweicht durch den Ausgang 13.
• Diese Anordnung besitzt mehrere Vorteile: zum Schalten des hydraulischen Hilfsenergiekreises wird wie bei den schon vorher genannten Kippmomentsystemen nur während des Schaltvorganges beim Aktivieren der Hydrogelaktoren benötigt, so daß die Leistungsaufnahme der Anordnung gering ist. Weiterhin kann unter Umständen auch die Systemdynamik der Anzeigeeinheiten verbessert werden, da zum Schalten der Energiekreise die Ventile nicht vollständig geöffnet oder geschlossen werden müssen, sondern Zwischenzustände ausreichen. Letztlich sind Hydrogelventile extrem miniaturisierbar und so sehr gut in komplexe Systeme integrierbar. Bezugszeichenliste 1 Aktor
  1a Aktor entquollen
  1b Aktor gequollen
  2 Zwischenschicht
  3, 3a Grundplatte
  4 Abdeckung
  5 Heizstruktur
  6, 6a Aktorkammer
  7, 7a Elastischer Teil der Abdeckung
  8 Lochplatte
  9 Stift
  10 Strukturträger
  11 Ventilkammer
  12 Einlaß
  13 Auslaß
  14 Druckkammer
  15 Verbindungsstellen Abdeckung-Grundplatte
  16 Drucksensor, druckempfindliches Schaltelement
  16a Enter
  16b Zeile nach unten
  16c Zeile nach oben
  16d Frame zurück
  16e Drucke Frame
  16f Sprich Satz
  16g Frame vorwärts
  

Claims (17)

1. Taktile Anzeigeeinheit mit mindestens einem taktilen Bildelement, wie Bildpunkt oder Bildsegment, dessen Informationszustand mit elektrisch und/oder elektronisch erzeugbaren Steuergrößen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die taktilen Bildelemente direkt oder indirekt mit Aktoren (1) aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten und gesteuertem Über- oder Unterschreiten ihres Phasenübergangspunktes erzeugbar sind.

2. Taktile Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente selbst aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten bestehen, deren Informationszustand mit elektrisch und/oder elektronisch erzeugbaren Steuergrößen durch Über- oder Unterschreiten des Phasenübergangspunktes des quellfähigen Polymernetzwerkes veränderbar ist.

3. Taktile Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als taktiles Bildelement fungierendes Bauelement, wie Stift, Kugel oder Kippschaltelement, durch einen Aktor (1) auf Basis quellfähiger Polymernetzwerke mit Phasenübergangsverhalten ausgelenkt wird.

4. Taktile Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsenergiekreis, der ein als taktiler Bildpunkt fungierende Bauelement betätigt, wie Kippmomentschaltelement oder ein hydraulischer Hilfskreis, durch einen Aktor (1) auf Basis quellfähiger Polymernetzwerke mit Phasenübergangsverhalten geschaltet wird.

5. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das quellfähige Polymernetzwerke mit Phasenübergangsverhalten ein Hydrogel ist.

6. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähigen Polymernetzwerke ein Phasenübergangsverhalten gegenüber Temperatur besitzen und durch eine elektriach-thermische Schnittstelle oder bei Einsatz lichtabsorbierender Materialien durch Licht, insbesondere Laserlicht, ansteuerbar sind.

7. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähigen Polymernetzwerke ein Phasenübergangsverhalten gegenüber Licht bestimmter Wellenlänge besitzen und durch Licht, insbesondere Laserlicht, ansteuerbar sind.

8. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähigen Polymernetzwerke ein Phasenübergangsverhalten gegenüber elektrischen Größen besitzen und durch eine elektrische Schnittstelle, insbesondere in Elektrodenform, ansteuerbar sind.

9. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Bildpunkte zum Darstellen des Braille-Alphabets oder 8 Bildpunkte zum Darstellen der Braille-Kurzschrift zu einer Braille-Zelle angeordnet sind.

10. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, durch gekennzeichnet, daß mehrere Bildsegmente zum Darstellen von Zeichen, Ziffern und Zahlen zu einer Mehrsegment-Anzeige angeordnet sind.

11. Taktile Anzeigeeinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Braille-Zellen und Mehrsegment-Anzeigen in einer oder mehreren Zeilen angeordnet sind.

12. Taktile Anzeigeeinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit ein Anzeige- Grundelement in Form eines separaten Bausteins oder Anzeigesegmentes ist und eine elektrische Schnittstelle besitzt sowie wahlweise eine Ansteuerelektronik umfasst.

13. Taktile Anzeigeeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente als Bildinformationseinheit bzw. Pixel in einem Raster angeordnet sind und einen Display/Monitor ausbilden.

14. Verfahren zum Erzeugen taktiler Bildelemente, wie Bildpunkte oder Bildsegmente, für eine taktile Anzeigeeinheit, deren Informationszustand mit elektrisch und/oder elektronisch erzeugbaren Steuergrößen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die taktilen Bildelemente direkt oder indirekt mit Aktoren (1) aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten und gesteuertem Über- oder Unterschreiten ihres Phasenübergangspunktes erzeugt werden.

15. Verfahren zum Herstellen oder Strukrurieren von Aktoren aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten für taktile, steuerbare Bildelemente, dadurch gekennzeichnet, daß Aktormaterial als Granulat mit bestimmter Partikelgröße in Aktorkammern (6) eingebracht wird.

16. Verfahren zum Herstellen oder Strukrurieren von Aktoren aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten für taktile, steuerbare Bildelemente, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen einer polymer- und/oder monomerhaltigen Ausgangslösung in Aktorkammern (6) eine Ausgangslösung in vernetzender Reaktion direkt in den Aktorkammern (6) von Aktoren (1) erzeugt werden.

17. Verfahren zum Herstellen oder Strukrurieren von Aktoren aus quellfähigen Polymernetzwerken mit Phasenübergangsverhalten für taktile, steuerbare Bildelemente, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einsatz photo- oder strahlenchemisch vernetzbarer Aktorausgangsstoffe Aktoren (1) durch lithographische Verfahren, insbesondere durch Bestrahlung mit Licht bestimmter Wellenlänge oder energiereicher Strahlung, definiert strukturiert und erzeugt werden.