Forschung LEDs bilden 3D-Formen aus einer flachen Oberfläche

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Südkoreanische Forscher haben ein taktiles Display entwickelt, das auf flachen Oberflächen 3D-Formen und Texturen wiedergeben kann. Die Wissenschaftler wollen damit immersive Anwendungen zur Vermittlung von Informationen entwickeln, etwa für Sehbehinderte oder für Benutzeroberflächen in Fahrzeugen.

Ein südkoreanisches Forscherteam hat eine interessante haptische (taktile) Displaytechnologie entwickelt, die es Nutzern ermöglicht, 3D-Formen und verschiedene Texturen physisch zu erleben. Die Technologie des Teams vom Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) erzeugt taktile dreidimensionale Empfindungen mithilfe eines fotothermischen, elastischen, variablen Films. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden in der Zeitschrift 'Nature Communications' veröffentlicht.

Die Technologie nutzt infrarote Leuchtdioden (LEDs) zur Regelung der Lichtintensität, um eine präzise Steuerung der Höhe und Elastizität von taktilen Elementen mit einer Größe von mehreren Millimetern auf einer glatten Folienoberfläche zu ermöglichen. Diese Anzeige kann Blindenschrift, Text und verschiedene dreidimensionale Formen direkt darstellen. Das entscheidende Unterscheidungsmerkmal, etwa zu Hologrammen, ist die Fähigkeit, Elastizität und Temperatur für verschiedene Abschnitte präzise zu steuern und so unterschiedliche Höhen und Texturen genau wiederzugeben.

Polymere machen es möglich

Das Herzstück dieser Technologie ist eine funktionale Polymerfilmstruktur, die aus zwei dünnen Schichten besteht. Die untere fotothermische Schicht, die der LED zugewandt ist, absorbiert Licht und erzeugt Wärme. Die obere, variabel elastische Schicht ist bei Raumtemperatur hart, wird aber sehr weich, wenn sie durch die Wärme der fotothermischen Schicht bei etwa +50 °C einen Übergang von Glas zu Gummi erfährt.

Wird in diesem Zustand Luft darunter gepresst, quillt die Folie entsprechend der absorbierten Wärme auf und bildet eine fühlbare 3D-Form. Die maximale Höhe der 3D-Form, die von einem Element mit 4 mm Durchmesser erzeugt wird, beträgt 1,4 mm und ist damit etwa doppelt so hoch wie die einer typischen Braillezeile. Sie kann in 0,1-mm-Schritten je nach Intensität des LED-Lichts genau gesteuert werden. Wird das Licht ausgeschaltet, dann kühlt die obere Schicht ab und härtet wieder aus, sodass die Form der Berührung standhält, ohne dass für den Erhalt der Form zusätzliche Energie benötigt wird.

Vorteile gegenüber Braille

Inwook Hwang, Erstautor der Studie und leitender Forscher bei ETRI, erklärte: „Herkömmliche taktile Braille-Displays können nur einfache Formen bei festen Höhen darstellen. Mit unserer neuen Technologie können die Höhe und die Elastizität jeder Zelle frei gesteuert werden, was die Schaffung realistischer 3D-Gelände und Texturen ermöglicht.“ Sungryul Yun, Leiter der Tangible Interface Creative Research Section am ETRI, fügt hinzu: „Diese innovative Errungenschaft hebt die Technologie der taktilen Displays auf ein höheres Niveau. Wir planen, großflächige Lichtquellen und Kacheltechnologien zu integrieren, um große 3D-Displays zu entwickeln und gleichzeitig die Zellauflösung zu verbessern und die Energieeffizienz zu maximieren.“

Diese Technologie hat das Potenzial, eine fortschrittliche 3D-Informationsübermittlung für Sehbehinderte, adaptive Benutzerschnittstellen in Fahrzeugen, taktile Kommunikation und realistische Bildungsmodelle zu realisieren und damit eine immersive taktile Interaktion zu verwirklichen. (sb)

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