DE10226746A1

DE10226746A1 - Mechanical display comprises picture element directly or indirectly produced with actuators made from expandable polymer networks with phase transfer behavior and phase transfer points which can be exceeded or not reached in controlled way

Info

Publication number: DE10226746A1
Application number: DE2002126746
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wuenschmann; Andreas Richter; Hans-Guenther Dierigen; Steffen Howitz; Dirk Kuckling; Matthias Keller; Prof Dr Rer Nat Habil Arndt
Original assignee: ARNDT KARL FRIEDRICH
Current assignee: ARNDT KARL FRIEDRICH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2003-12-24

Abstract

The display unit comprises a picture element, such as a picture point or picture segment, with an information which can be changed with electrically and/or electronically produced control parameters. The picture elements are directly or indirectly produced with actuators (1) made from expandable polymer networks with phase transfer behavior and phase transfer points which can be exceeded or not reached in a controlled manner. Independent claims are also included for the following: Process for the production of a picture element; and Process for the production of and structuring of actuators made from expandable polymer networks with phase transfer behavior.

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. The invention relates to a tactile display unit at least one tactile image element, such as pixel or Image segment, the information status with electrical and / or electronically generated control variables is changeable.

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. Blind and visually impaired people cannot or only can limited use of visual communication options. she communicate with her by listening, speaking and touching Environment. As a result of the constant further development of media and Computing technology now exist and can be used powerful voice communication options.

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. Especially for working on the computer, reading books, for perceiving images or handling electronic notebooks and much more is suitable for Information capture is often better than hearing than feeling. A tactile information unit serves as a tactile one Collection in the form of a dot or dot. To represent Letters, numbers, characters or abbreviations are also called Braille cell designated two-row matrix of six (Braille alphabet) or eight dots (shorthand or Computer Braille) used. Are with a larger grid of points Pictures that can be experienced tactilely.

Insbesondere für die Arbeit mit elektronischen Medien und Geräten, aber auch zum Ersatz teurer Braille-Bücher benötigen sehbehinderte Menschen elektronisch gesteuerte, wiederbeschreibbare taktile Anzeigeeinheiten. Especially for working with electronic media and Devices, but also to replace expensive Braille books visually impaired people electronically controlled, rewritable tactile display units.

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. Text-rendering ads generally consist of several Braille cells arranged in a row, image-rendering systems from point raster matrices. The smallest tactile Unit of information (raised point or non-sublime Point) is usually by pins movable in a perforated plate realized. This principle has two technical problems afflicted.

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. First of all, the pin guides in the perforated plates are vulnerable against contamination caused by the use of the Display units are created. The necessary mechanical structure of such Arrangements are complicated in principle.

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. The more technical problem is that of deflecting the Pins required actuators. They affect the whole construction effort and must have a minimal construction volume possess and realize the greatest possible travel and forces. Electromagnetic drives cannot meet these criteria fulfill.

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. Commercially available electronically controllable tactile Display units are currently mainly based on piezoelectric actuators. These are available for purchase, can be miniaturized and generate large actuating forces. You own however two significant disadvantages. Your travel paths in Micrometer range are extremely small, so that to achieve the necessary measures, additional constructive measures such as provision path translation mechanisms, e.g. B. in the form of long bimorph piezo actuators, or the use of piezo stacks must be taken. Also need piezoelectric Actuators due to very high control voltages complex control electronics.

Potentiell noch besser geeignet als piezoelektrische Aktoren sind solche, die größere Stellwege realisieren können und weniger komplizierte Ansteuerungen benötigen. Potentially even more suitable than piezoelectric actuators are those that can realize longer travel ranges and need less complicated controls.

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. In US 6354839 B1 an electrostatic is made tactile information unit proposed. EP 0735518 A1 suggests intrinsically conductive polymers as actuators. US 5685721 A and JP 11184369 suggest the use of Shape memory alloys. US 5502965 A uses an electroviscose Liquid, while US 5496174 A for a tactile display Use of an electrorheological fluid is recommended. WO 01/93228 A2 proposes another constructive route, where the tactile information is controlled by a valve hydraulic system is provided.

Die genannten Prinzipe lösen das grundsätzliche Problem taktiler Anzeigeeinheiten, den komplizierten mechanisch-elektronischen Aufbau, jeweils nur partiell. Eine gesamtheitliche Problemlösung bieten sie nicht. The principles mentioned solve the fundamental problem tactile display units, the complicated mechanical-electronic structure, only partially. A holistic They do not offer problem solving.

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. The so-called "new ones" are potentially much more suitable Actuators ", which are characterized by a larger volume Work capacity and thus through an improved Characterize miniaturizability. Swellable polymer networks are the Representative of the "New Actuators" with the largest usable Volume change and are therefore ideal for Realization of very large travel ranges with simultaneous pronounced miniaturizability. By the Phase transition behavior is the basic condition for running reversible actuator sensor functions compared to certain Given environmental sizes. Sensitivities exist towards and ion concentrations as well as energetic quantities like Temperature, radiation, especially light, and electrical Field sizes.

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. These properties are becoming quite diverse with the main use of sensory, actuator or integrated actuator sensor function. So are out DE 198 12 436 automatic valves known by the Use of swellable polymer networks directly in the flowable cross-section automatic valve functions compared to perform the material and energetic quantities mentioned. The sensory properties of this effect carrier class are in DE 198 28 093 A1 and DE 198 48 878 A1 for development innovative chemical fluid sensors used.

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. Swellable polymer networks with phase transition behavior are also used as optically active elements. US 6094273 A describes a composite of the temperature-sensitive hydrogel poly (N-isopropylacrylamide) or poly (N-tert-butyl acrylamide) and a colloidal crystal lattice, which can be used as an optical switch, optical limiter or filter or display. An optical yellow-based display is also described in a Nature article (Z. Hu, Y. Chen, C. Wang, Y. Zheng, Y. Li: Polymer gel with engineered environmentally responsive surface patterns. Nature 393 ( 1998 ), p. 149 -152.) Proposed, a temperature-sensitive hydrogel based on poly (N-isopropylacrylamide) also being used. The phase transition of the hydrogel structures is triggered by thermal or other stimulation and, due to the gel turbidity, an angle-independent visible image appears (in contrast to liquid crystal displays). The hydrogel applications described are not suitable as tactile display units.

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. The applications described have a number of shortcomings on that is in a complicated and expensive tactile Knock down display structure or use as a tactile Exclude ads.

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. The object of the invention is electronically controllable tactile Develop display units and their basic elements, which have a simple structure, also inexpensive Means of mass production can be produced as well electronics compatible with low power consumption, and which one large stroke and low susceptibility to malfunction.

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. From a technological point of view, the display unit should be one simple construction with the smallest possible number of Own components, whereby inexpensive processes of Mass production, e.g. B. microsystem technology, can be used should. From a functional point of view, the tactile Information units be robust, have a sufficiently large hub and guarantee stable and easily perceptible information states. The Display units are said to have low power consumption own and compatible with the basic information processing device his.

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. According to the invention the object is achieved by the in claim 1 specified features solved. Advantageous configurations as well a display method are in claims 2 to 17 specified.

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. Due to the large realizable travel ranges of swellable polymer networks with phase transition behavior, tactile display units can be miniaturized very strongly. Because of the relevance, in particular, of water-swellable polymeric networks with phase transition behavior of the so-called smart hydrogels, these are referred to below as representative of the swellable polymeric networks with phase transition behavior. In the structurally simplest case, which is explained in Example 1, z. B. the construction of a tactile information unit or a tactile point by integrating the functions of actuator and stylus on a single component, namely the electronically controllable hydrogelot. Using microtechnological technologies, the size of (4 × 4 × 1) µm ³ per tactile point can currently be realized with a dot spacing of approx. 4 µm, so that the resolution of normal visual screens can be achieved.

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. The tactile information itself can be conveyed very concisely because smart hydrogels increase their volume up to can change a hundredfold, with actuator normally used volume changes in the order of 2 to 20 times lie.

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. The electronic control options of the tactile Information units based on smart hydrogels result from their sensitivities. Are easily generated electrically electrical field sizes, temperature and light of certain Wavelength.

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. The control of the swelling state of hydrogels with electric field sizes is potentially the simplest Control mode. Polyelectrolyte hydrogels are suitable for this purpose are arranged between two electrodes. When using a Gels with polyacids can show their degree of dissociation and thus the swelling state by applying an electrical Control the voltage at the electrodes. However, this form is control of polyelectrolytic gels Reversibility and swelling speed problems afflicted. Because of the available material base currently a temperature and light control of the Hydrogel actuators can be implemented very easily. The degree of swelling or Position of hydrogel actuators based on temperature sensitive Hydrogels can be created using a suitably placed heating element to adjust. The necessary loss or heating power of the Heating resistance is a function of the actuator size. In principle, the smaller the actuator, the lower the necessary heating power. For a pixel with a diameter of 1 mm at 1 mm height, its power consumption is in the range of 100-300 mW per switching operation.

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. Especially for tactile display units with large dot Grid control is suitable for light. This can principally done in two ways. When in use Temperature-sensitive hydrogels require materials that Light z. B. absorb a laser, convert to heat and thus causing the volume phase transition of the hydrogel. The Absorber material can be both in particle form and a hydrogel filler, but it can also be a layer, on which the hydrogel pot is placed. The the second option is to use photosensitive Hydrogels, their degree of crosslinking and thus the state of swelling can be switched by light of a certain wavelength.

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. The tactile information units based on smarter Hydrogels are initially suitable for building Braille cells or Braille displays. Because of their excellent However, tactile display units can also be miniaturized on hydrogel basis with an almost arbitrarily large point Realize grid and high resolution.

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. In addition to the tactile information, the hydrogels also deliver visual information, because they are in a well-inflated state it is white-opaque while in the swollen state can be transparent and colorless. In connection with one clear support, e.g. B. when the hydrogel pixels in or placed on a glass slide can be a tactile-visual Display unit can be realized, for example, on a conventional monitor is attached. Against that dark, opaque support or background used, in addition to the tactile one receives a visual one Monochrome image.

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. If one controls intermediate states of the degree of swelling, in addition to tactile imaging, also a relief representation can be achieved. With a correspondingly fine resolution Textures can be displayed. Reliefs, textures, pictures etc. do not have to inevitably displayed on flat tactile display units become. You can also look at three-dimensional carriers or objects, such as. B. demonstration, teaching, experimental and art objects, etc. This allows z. B. clarify certain facts, such as Organ models as teaching material for medical training, at which are shown as pathological changes can.

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. Given the appropriate recording technology, not only can the shape of a picture or an object, but also its Surface structure transferred electronically and on Receiving location can be made palpable. So that is the tactile Display units can also be used as a mobility aid, since e.g. B. the images or objects by bridging the spatial Distance can be perceived at distant places.

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. The display units according to the invention are suitable as electronically controllable means of communication or as Interface to electronic media for the blind and visually impaired People. But they also enable important ones Additional information for complicated screen-based work like this z. B. a doctor in robot-assisted fine motor surgical interventions.

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. The tactile display units on hydrogel basis can be manufacture with different technologies. With Precision engineering means are appropriately adapted conventional Perforated plate structures can be realized. In case of use Temperature-sensitive hydrogels are also electronic Control simple. For such structures can be used as Actuator material a hydrogel granulate which can be filled dry, be used. Networking is also conceivable Polymerization of the solution with the temperature-sensitive polymers directly in the actuator cutouts. Such a principle is also with microtechnical methods can be manufactured. Only the contribution the hydrogel solution or the granulate requires manual or automated additional effort. When using photostructurable hydrogels can, as in one Embodiment is explained, the manufacture completely done microtechnically.

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. The embodiments described below and Fields of application are only exemplary for many more conceivable possibilities and are in no way exhaustive. The invention is to be illustrated in more detail by means of some examples are explained.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: In the accompanying drawings:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer temperaturgesteuerten sechspunktigen Braille-Zelle mit Aktoren bzw. taktilen Informationseinheiten aus einem Granulat temperatursensitiver Hydrogele, Fig. 1 shows the basic structure of a temperature-controlled six-pointed braille cell with actuators or tactile information units from a granulate temperature-sensitive hydrogels

Fig. 1a eine einzelne taktile Informationseinheit zum Verdeutlichen der elektronisch-thermischen Schnittstelle, Fig. 1a a single tactile information item for illustrating the electro-thermal interface,

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. 2 shows the basic structure of a temperature-controlled eight-pointed computer braille cell with actuators or tactile information units from a granulate temperature-sensitive hydrogels, and additional pressure sensors or pressure-sensitive switching elements for controlling the computer screen contents and the triggering of service functions,

Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau eines taktilen Displays mit einem Raster von 12 × 12 taktilen Punkten auf Basis temperatursensitiver Hydrogele, Fig. 3 shows the basic structure of a tactile display with a grid of 12 x 12 tactile points on the basis of temperature-sensitive hydrogels

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau eines taktilen Displays mit einem Rasterausschnitt von 5 × 5 taktilen Punkten auf Basis photostrukturierter, temperatursensitiver bzw. lichtschaltbarer Hydrogele, Fig. 4 shows the basic structure of a tactile display having a raster-section of 5 x 5 points on the basis of tactile photo structured, temperature-sensitive or lichtschaltbarer hydrogels

Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Sieben- Segment-Anzeige auf Basis temperatursensitiver Hydrogele, Fig. 5 shows the basic structure of a tactile seven segment display temperature sensitive based hydrogels

Fig. 6 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Informationseinheit mit herkömmlichem Stift-Lochplatten-Aufbau und einem Aktor auf Basis temperatursensitiver Hydrogele, Fig. 6 shows the basic structure of a tactile information item with a conventional pin-hole disk assembly and an actuator on the basis of temperature-sensitive hydrogels

Fig. 7 den prinzipiellen Aufbau einer taktilen Informationseinheit mit hydraulischen Schaltelementen auf Basis temperatursensitiver Hydrogelaktoren. Fig. 7 shows the basic structure of a tactile information item with a hydraulic switching elements on the basis of temperature-sensitive 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. Referring to Fig. 1 and Fig. 1a, the basic structure, manufacturing, special features in the design and operation to the tactile display units according to the invention will be explained.

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. The display units can be constructed in a planar manner as three-component composites and consist of a base plate 3 , an intermediate layer 2 containing swelling agent, the swelling agent being water or an aqueous solution when using hydrogels, and a cover 4 . The intermediate layer 2 has recesses in the form of actuator chambers 6 , in which the actuators 1 , the z. B. consist of a smart hydrogel.

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. A planar structure offers usability conventional manufacturing methods based on molded parts and Printed circuit boards especially the possibility of use microtechnical processes such as thick and thin film technology. Both the execution of the components as well The choice of material is largely determined by the manufacturing process used certainly.

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. On the base plate 3 there are thermal-electrical controls for each of the six tactile information units of the Braille cell. In Fig. 1a, this is shown for a tactile information unit, in which a meandering heating structure 5 is located on the back of the base plate 3 a directly under the actuator chamber. There are conventional resistors such. B. when using printed circuit boards, but also structures of thin and thick film technologies can be used when using appropriate substrate materials such as ceramic, silicon or silicon dioxide.

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. An intermediate layer 2 is applied to the base plate 3 and 3 a, the two essential functions has to be fulfilled. By means of corresponding cutouts, it forms the lateral boundary surface of the actuator chamber 6 and must ensure constant access to the actuator from and out of the actuator. For this reason, the intermediate layer 2 (or the base plate 3 or cover 4 ) must have structures for the introduction and removal of swelling agents. This can be done by realizing corresponding channel structures or by using porous or swelling agent-conducting materials for the intermediate layer 2 . The use of the pores, gaps, etc. of such material structures as a swelling agent reservoir offers the advantage of a very simple design of the intermediate layer 2 . Sintered materials, e.g. B. on glass, ceramic, polymer and metal base, open-cell foams, papers and cardboards and structures made of thread-like materials such as felts, fabrics, knitted fabrics can be used.

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. After filling the actuator material into the actuator chambers 6 , the cover 4 is to be applied to the intermediate layer 2 . The cover 4 must be elastic at least over the actuator chambers 6 . After the swelling agent has been poured into the intermediate layer 2, the entire arrangement must be closed or sealed in a watertight manner.

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). Depending on their manufacturing method, the actuator materials can be introduced into the actuator chambers 6 in different designs. In the dried state, they can be introduced as shaped articles that fit the shape or as bulk material in granular form. Another possibility is to fill the actuator chambers 6 with a polymer solution and crosslink them to form a hydrogel actuator directly in the actuator chambers 6 . Using photolithographic processes, the actuators 1 can also be produced from swellable polymer networks using methods of microsystem technology (see 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. Because the swelling and swelling process of hydrogels diffusion-controlled and therefore dimension-dependent, are off Small effective actuator structures due to actuator dynamics desirable. Therefore, from a fast perspective Switching between two tactile information states above all small micro-engineered structures and granules Actuators for the display elements according to the invention.

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. The functioning of a tactile information unit according to the invention can be explained in FIG. 1a. The actuator chamber 6 is initially covered with dry granules of a temperature-sensitive hydrogel, e.g. B. poly (N-isopropylacrylamide) filled. The dry fill quantity is a function of the degree of crosslinking or the usable volume change of the hydrogel. It is typically between 1/6 and 3/4 of the height of the actuator chamber. The granulate has an advantageous particle size fraction in the range from approximately 100 μm to 1 mm, this also being an optimization variable of the special construction of the display elements. The intermediate layer in FIGS. 1 and 1a consists, for example, of an open-pore, hard integral foam which has a closed skin on the top and bottom. In the assembled state, the intermediate layer 2 contains water as a swelling agent. The swelling agent is available to the actuator material due to the fill level or also using a hydrostatic overpressure. The hydrogel actuators 1 swell by absorbing water from the intermediate layer 2 . The poly (N-isopropylacrylamide) now not only fills the entire actuator chamber 6 at room temperature, but also deforms the cover 2 of the actuator chambers 6 , so that the tactile information “tactile elevation” or “high” is produced. In order to generate the tactile information “no palpable elevation” or “low”, the hydrogel actuator is heated above its phase transition temperature by the heating structure 5 and the actuator 1 swells with release of swelling agent into the intermediate layer 2 , so that the cover 2 is no longer deflected.

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.). The switching times that can be achieved are influenced by various factors. The most important influencing factors are the actuator structure, the dimensions of the actuators, the heating power, but also the temperature difference, which must be overcome for switching. For an actuator volume of approximately 1 to 2 mm ^3, it is currently possible to switch from "high" to "low" in approximately 300 ms, from "low" to "high" in approximately 2 s, switching times of less than 1 s also being possible for the latter process appear. An essential parameter is the definition of the switching temperature of the hydrogel actuators. The homopolymer poly (N-isopropylacrylamide) has a phase transition temperature of approx. 33 ° C, which is favorable with regard to the temperature difference to be overcome when switching. Above all in climatic conditions with a high ambient temperature, malfunctions of the tactile display elements can occur if the ambient temperature is higher than the switching temperature of the actuators. However, by copolymerizing N-isopropylacrylamide with various acrylamide derivatives and varying the swelling agent, the position of the phase transition temperature can be set anywhere between 10 and 50 ° C (D. Kuckling, H.-J. Adler, K.-F. Arndt, L Ling, WD Habicher. Macromol. Chem. Phys. 201 ( 2000 ), p. 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. However, the tactile information unit in FIG. 1a also provides further information. In the swollen "high" state the hydrogel actuator is relatively soft, in the swollen "low" state the modulus of elasticity and thus the palpable hardness is one dimension larger. The state of the hydrogels can also be observed visually, because in the swollen state they can be crystal-clear, while the un-swollen state is always accompanied by a white-opaque cloudiness.

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. Poly (N-isopropylacrylamide) is a hydrogel with Lower critical solution (LCST) characteristic. So it's at Temperatures swelled below the phase transition temperature PÜT and wells up when the Phase transition temperature. In order to achieve an inverse actuator function, Polymer networks with upper critical solution (UCST) - Characteristic can be used. These are at temperatures below PÜT and at temperatures above PÜT swollen.

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. FIG. 2 shows a computer braille cell which in principle has the same structure as the braille cell of FIG. 1, but additionally has elements 16 for controlling the screen content or the triggering of service functions. If the elements 16 are designed as pressure sensors, it is possible to use software to generate correspondingly resulting vectors from pressure distribution and threshold values, which can be assigned to any control functions. This solution also has the advantage that the software allows the pressure distribution and the threshold value to be individually adjusted. In simpler versions, switching elements such as. B. buttons are used.

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. The example configuration of FIG. 2 has the following control sensors: The element 16 a has the enter function. The sensors 16 d, 16 g arranged at the top left and right serve as "frame control backwards or forwards. The sensors 16 c, 16 b arranged at the top and bottom in the center allow line control up and down. The sensors placed at the bottom left and right 16 e, 16 f trigger the commands "Print frame" or "Say sentence". Other functions such as cursor control are also conceivable.

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. Fig. 3 shows the basic structure of a tactile display unit with a grid of 12 x 12 tactile information units. If this display unit is manufactured with thick-film technology, the following configuration example can be implemented. On the back of the base plate 3 , which consists, for example, of a water-impermeable aluminum oxide ceramic, the controls of the individual pixels in the form of heating structures are applied by means of screen printing and corresponding aftertreatment. On the base plate 3 , the intermediate layer 2 a, z. B. a highly porous sintered ceramic or a sintered glass. In a subsequent work step, the actuator material is to be introduced into the actuator chambers 6 in the intermediate layer 2 a in the form of a particle size fractionated granulate. The actuator material can e.g. B. consist of radiation-chemically cross-linked poly (methyl vinyl ether) PMVE, which is a polymer network with LCST characteristics and a phase transition temperature of about 37 ° C.

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. After the actuators 1 have been manufactured, the cover 4 is to be applied and glued in a further step. This can be done by lamination. The cover 4 can be a film made of an elastomer, for example latex. After the sealing or sealing, not shown, the swelling agent, for PMVE water, is to be filled into the intermediate layer 2 a in a last working step through a filling opening (not shown in any more detail) and this is then also closed. By taking up the swelling agent, the tactile information units or actuators 1 switch to their idle state "high". With appropriate thermal-electrical control by exceeding the phase transition temperature, they can be switched to the "low" state. By controlling the individual pixels via an interface for data processing, this display unit can be used to display any images with the design grid.

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. Even with hydrogels with LCST behavior can be constructive change an inverse tactile information achieve. Is the actuator dimensioned so that it swells in the State exactly the level of the actuator chamber is the tactile information "not felt" or "low". at The actuator excites and this is tactile Information "noticeable deepening" or "high".

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. Microsystem technology is particularly suitable as a production technology for displays with a high resolution. Such a display unit is shown in FIG. 4. On a base plate 3 , the z. B. consists of silicon or silicon dioxide, the heating structures are applied on the back, for example with a photolithographic platinum thin-film technology.

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. The actuators 1 are to be produced in a further step. Suitable material bases are, inter alia, photo-crosslinkable N-isopropylacrylamide (NIPAAm) polymers, the application and structuring of which is completely compatible with microtechnology.

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. The photocrosslinkability of the NIPAAm copolymers is determined by Chromophore binding achieved. So a copolymer is on Basis of NIPAAm and dimethylmaleinimide chromophores P (NIPAAm co DMIAAm) was used. The copolymerization takes place as free radical polymerization of NIPAAm and 2- (Dimethylmaleinimide) -N-ethyl-acrylamide (DMIAAm) using of the initiator Azobis (isobutyronitrile) (AIBN) at one Temperature of 70 ° C under a nitrogen atmosphere. The cleaned Polymer lies in after a precipitation and re-precipitation step Tetrahydrofuran and diethyl ether.

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. In the case of photostructuring technology, the tactile information units are not connected in a form-fitting manner in an intermediate layer, but rather are adhesively connected directly to the base plate 3 . This is to be cleaned first and with an adhesion promoter, e.g. B. hexamethyldisilazane (HMDS) to pretreat. The polymer solution is then applied in a defined amount, then evenly distributed with spin coating, the desired layer thickness is set and then dried. In addition to the polymeric starting materials and the solvents, the solution can also contain about 4% by weight of the photosensitizer thioxanthone (THX), which enables improved UV crosslinking at light wavelengths greater than 300 nm.

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. The layer obtained is structured into the individual tactile information units by UV radiation (for example with a 400 W Hg lamp with a wavelength between ( 360 and 450 ) nm) using masks. As a result, there is a positive structure of networked pixels which, for. B. can be developed with an ethanol-water mixture, the uncrosslinked polymer being washed out and only the exposed dots being retained, since when exposed to UV light photochemically via a [2 + 2] cycloaddition, network nodes in the exposed, dried Layers arise.

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. The resolving power of this technology depends on the layer thickness. As a rough rule of thumb, the structure resolution that can be achieved is of the same order of magnitude as the dry layer thickness. The limits of the tactile sensitivity of the human being dictate the upper limit of a sensible resolution of the display unit according to the invention; the resolution limits of the manufacturing technologies are not reached. The lower limit, however, is determined by the mechanical-actuator properties of the hydrogel actuators 1 a and 1 b. From pixel dimensions greater than 500 µm at the connection point to the base plate 3 , signs of detachment of the pixels are to be expected, since the swelling forces can destroy the hydrogel itself. This fact must be countered with an increase in the crosslinking density of the hydrogel if the desired lower resolution or larger pixel dimensions is desired, but this is accompanied by a reduction in the usable volume change.

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. The production of structured actuator dots with lithographic The method can also be used by radiation crosslinkable polymers. For example, if a layer of a Polymer solution of the poly (methyl vinyl ether), the z. B. 20 wt% through a mask with electron radiation (50 kGy, E = 0.6 MeV) irradiated, is obtained on the irradiated areas networked hydrogelots. It is in the unirradiated areas the PVME is not networked and can be developed in one step z. B. washed away with water.

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. The crosslink density of the hydrogel structures is one Function of the radiation dose, typical values are between 10 kGy and 150 kGY, and the radiation source used, such as. B. Electron radiation, gamma radiation.

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". The arrangement in FIG. 4 does not necessarily require an intermediate layer, since the actuators 1 a, 1 b are already firmly fixed in their position on the base plate 3 . The space between the individual pixels can be used for the storage and provision of swelling agents. The cover 4 can be applied, for example, as a silicone layer using spray technology. For this purpose, a resist is to be used which flatly fills the spaces between the pixel structure and only leaves the connection points 15 necessary for the cover 4 to adhere to the base plate 3 . After the silicone cover 4 has been crosslinked, the resist must be rinsed out with a solvent. In the last step, the display unit must be sealed watertight and the swelling agent, also water for the polymer network described, must be filled up. In the non-activated state, the tactile pixels are swollen or "high" (actuator 1 b), in the heated state they swell (actuator 1 a) and "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. If the heating structures are omitted, the arrangement, in particular the base plate 3, consists of transparent materials and light-absorbing materials are contained in the hydrogel or, for example, the hydrogel image point is placed on a light-absorbing layer, can be made using temperature-sensitive hydrogels, e.g. B. the P (NIPAAm co DMIAAm), a pixel control by light, in particular a laser, can be achieved because the absorber materials convert the light energy into thermal energy. The laser can be, inter alia, a line laser that controls the pixels periodically, but also a laser that controls the individual pixels by means of mirrors.

Werden photoschaltbare Hydrogele genutzt, deren Quellungsgrad reversibel durch Licht bestimmter Wellenlänge einstellbar ist, kann auf die Absorbermaterialien verzichtet werden. If photoswitchable hydrogels are used, their degree of swelling reversibly adjustable by light of a certain wavelength absorber materials can be dispensed with.

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. If the entire arrangement consists of transparent materials, the display unit can be placed on a conventional visual monitor. Overall, a tactile display unit according to the invention is inevitably also a visual monochrome display if the cover 4 is transparent due to the discoloration or discoloration during the phase transition.

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. In FIG. 5, the basic structure of a seven-segment display is shown. Such or similar display unit is particularly important for people who, for. B. suffer from impaired vision only in old age and are unable or unwilling to learn Braille. The structure corresponds essentially to that explained in FIGS. 1 and 2. On the base plate 3 carrying the heating structures there is the intermediate layer 2 b, which instead of Braille point-shaped chambers has segment-mapping actuator chambers 6 a. After the actuator material has been introduced, it is also provided with a cover 4 , the elastic parts 7 a of which limit the actuator chambers 6 a on the user side, filled with swelling agent and sealed. With this structure, of course, all conceivable multi-segment displays for the display of letters, numbers and characters can be realized.

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. The actuators according to the invention can also be used to replace the actuators of conventional braille cell structures. As shown in FIG. 6, the actual actuator structure can likewise have the structure of base plate 3 already described, the intermediate layer 2 which guides the source medium and contains the actuator chamber 6 , and the cover 4 with the elastic part 7 . The actual tactile information unit consisting of perforated plate 8 and pin 9 is arranged above it. In the configuration shown, the pin base is in the "low" state in part in the actuator chamber 6 , but this is not absolutely necessary. If the heating is switched off when using a temperature-sensitive hydrogel with LCST characteristics, the gel swells and a pin 9 is placed upwards, so that the tactile information "high" is present. The pin 9 can additionally be provided with a spring element (not shown) for a safe position in the "low" state. It is also possible that the hydrogel actuators instead of the pin 9 provide a switching structure with a tilting mechanism, which is also not shown, but may enable faster switching and lower power consumption of the tactile information unit due to the use of the auxiliary energy of the tilting moment system. Depending on the design, such an arrangement may also require two actuators per tactile display unit.

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. The tactile display unit shown in FIG. 7 is based on another principle than that described so far. The actuators do not directly generate the tactile information here, but switch a hydraulic auxiliary circuit. At the inlet 12 there is a hydraulic pressure p which is generated, for example, by a pump, not shown. Actuators (not shown in more detail) based on temperature-sensitive hydrogels are located in the valve chambers 11 . When using hydrogel actuators with LCST characteristics, the valves are closed when not heated at room temperature. If the input-side valve is now switched by heating its heating structure, the valve opens and the applied excess pressure spreads out in the pressure chamber 14 , so that the elastic part of the cover 7 is deflected from the "low" to "high" state. After closing the valve on the input side, the two valves hold the tactile information. To switch the tactile information unit to "Low", the valve on the outlet side must be opened and the excess pressure in the pressure chamber 14 escapes through the outlet 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
This arrangement has several advantages: for switching the hydraulic auxiliary energy circuit, as with the tilting moment systems already mentioned, is only required during the switching process when the hydrogel actuators are activated, so that the power consumption of the arrangement is low. Furthermore, the system dynamics of the display units can also be improved under certain circumstances, since the valves do not have to be completely opened or closed to switch the energy circuits, but rather intermediate states are sufficient. Ultimately, hydrogel valves can be extremely miniaturized and can therefore be easily integrated into complex systems. LIST OF REFERENCES 1 actuator
1 a actuator swell
1 b actuator swollen
2 intermediate layer
3 , 3 a base plate
4 cover
5 heating structure
6 , 6 a actuator chamber
7 , 7 a Elastic part of the cover
8 perforated plate
9 pin
10 structural supports
11 valve chamber
12 inlet
13 outlet
14 pressure chamber
15 connections between cover and base plate
16 pressure sensor, pressure-sensitive switching element
16 a Enter
16 b line down
16 c line up
16 d frame back
16 e prints frame
16 f Say sentence
16 g frame forward

Claims

1. Tactile display unit with at least one tactile image element, such as a pixel or image segment, the information state of which can be changed with electrically and / or electronically generated control variables, characterized in that the tactile image elements directly or indirectly with actuators ( 1 ) made of swellable polymer networks with phase transition behavior and controlled Above or below their phase transition point can be generated.

2. Tactile display unit according to claim 1, characterized characterized in that the picture elements themselves from swellable Polymer networks with phase transition behavior exist State of information with electrical and / or electronic Generable control variables by exceeding or falling below the Phase transition point of the swellable polymer network is changeable.

3. Tactile display unit according to claim 1, characterized in that a component acting as a tactile picture element, such as a pin, ball or toggle switch, is deflected by an actuator ( 1 ) based on swellable polymer networks with phase transition behavior.

4. Tactile display unit according to claim 1 or 3, characterized in that an auxiliary energy circuit, which actuates a component acting as a tactile pixel, such as tilting moment switching element or a hydraulic auxiliary circuit, is switched by an actuator ( 1 ) based on swellable polymer networks with phase transition behavior.

5. Tactile display unit according to one of the preceding Claims, characterized in that the swellable Polymer networks with phase transition behavior is a hydrogel.

6. Tactile display unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the swellable polymer networks have a phase transition behavior towards temperature and through an electrical-thermal interface or at Use of light-absorbing materials by light, especially laser light, can be controlled.

7. Tactile display unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the swellable polymer networks a phase transition behavior towards light certain Have wavelength and by light, especially laser light, are controllable.

8. Tactile display unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the swellable polymer networks a phase transition behavior compared to electrical quantities own and through an electrical interface, in particular in the form of electrodes, can be controlled.

9. Tactile display unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that six pixels for display of the Braille alphabet or 8 pixels to represent the Braille shorthand are arranged to form a Braille cell.

10. Tactile display unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that several image segments for display of characters, numbers and numbers to a multi-segment display are arranged.

11. Tactile display unit according to claim 9 or 10, characterized characterized by braille cells and multi-segment displays are arranged in one or more lines.

12. Tactile display unit according to claim 9 or 10, characterized characterized in that the display unit is a display Basic element in the form of a separate module or Display segment is and has an electrical interface and optionally includes control electronics.

13. Tactile display unit according to one of the preceding Claims, characterized in that the picture elements as Image information unit or pixel arranged in a grid are and train a display / monitor.

14. A method for generating tactile image elements, such as pixels or image segments, for a tactile display unit, the information state of which can be changed with control variables that can be generated electrically and / or electronically, characterized in that the tactile image elements with actuators ( 1 ) from swellable polymer networks are used directly or indirectly Phase transition behavior and controlled exceeding or falling below their phase transition point are generated.

15. A method for producing or structuring actuators from swellable polymer networks with phase transition behavior for tactile, controllable image elements, characterized in that actuator material is introduced as granules with a certain particle size in actuator chambers ( 6 ).

16. A method for producing or structuring actuators from swellable polymer networks with phase transition behavior for tactile, controllable image elements, characterized in that after the introduction of a polymer- and / or monomer-containing starting solution in actuator chambers ( 6 ), a starting solution in a crosslinking reaction directly in the actuator chambers ( 6 ) are generated by actuators ( 1 ).

17. A method for producing or structuring actuators from swellable polymer networks with phase transition behavior for tactile, controllable image elements, characterized in that actuators ( 1 ) can be crosslinked by using photo- or radiation-chemically crosslinkable actuator starting materials by lithographic methods, in particular by irradiation with light of specific wavelength or high-energy radiation , defined structured and generated.