一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置和显示方法

1.本发明涉及盲文显示装置领域，具体涉及一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置和显示方法。


背景技术：

2.目前，盲人主要通过手指摸读盲文书籍中的盲文凸点进行阅读。虽然普及度很高，但传统的盲文书籍制作周期长、价格高，而且大部分书籍存在重量大、不易携带等问题。随着科技的不断发展，能够动态显示盲文的装置已经受到国内外学者的广泛关注。这类装置一般具有盲文数据的刷新功能，可用于对数字化的文字信息进行再现。目前已经多种不同驱动方式的盲文显示装置，如气体驱动、压电陶瓷驱动、形状记忆合金驱动以及电磁驱动等。然而，体积大、结构复杂、耗能大等问题严重阻碍了已有盲文显示装置的推广使用。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提出了一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置,体积小、耗能低、刷新率高、成本低、控制简单等特点，可以动态生成盲文字符的盲文显示装置，用于帮助盲人通过手指摸读数字化的文字信息。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.本技术第一方面公开一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置，包括呈阵列排布显示单元；所述显示单元包括负电极板、正电极板和电活性聚合物；所述负电极板和正电极板之间设置有密闭空间；所述负电极板设置有盲文点圆孔；所述盲文点圆孔与所述密闭空间连通；所述电活性聚合物填充在所述密闭空间中；所述电活性聚合物的上下端分别与所述负电极板和正电极板贴合。
6.电活性聚合物通常可以分为离子弹性体和介电弹性体，介电弹性体由夹在两个柔性电极之间的可拉伸介电膜(例如丙烯酸橡胶或硅胶)组成。当在两个电极上施加高压直流电势时，电极之间的静电吸引力会压缩介电弹性体，这种压缩会使弹性体被迫向外，产生水平膨胀。当电势被移除时，介电弹性体能快速恢复到初始形态。
7.在一些实施例中，所述显示单元还包括柔性绝缘膜和支撑格；所述柔性绝缘膜粘贴在所述负电极板的上表面；所述负电极板与所述支撑格固定连接；所述正电极板和电活性聚合物设置在所述支撑格的内部；所述正电极板与所述支撑格滑动连接。
8.在一些实施例中，所述支撑格的外壁设置有侧导线凹槽。
9.在一些实施例中，所述柔性绝缘膜的材料为二氧化硅。
10.在一些实施例中，所述正电极板和负电极板的材料为硅。
11.在一些实施例中，所述电活性聚合物的材料为丙烯酸橡胶。
12.在一些实施例中，所述柔性绝缘膜、负电极板和支撑格通过螺钉连接。
13.本技术第二方面公开一种采用如第一方面所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置的盲文显示方法，包括以下步骤：
14.将负电极板接高压直流电的负极，正电极板接高压直流电的正极；
15.当两块电极板通高压直流电时，负电极板固定不动，正电极板在静电吸引力的作用下向负电极板靠近，从而压缩电活性聚合物；电活性聚合物受到支撑格的阻碍，将被压缩而水平膨胀的体积转换为穿过盲文点圆孔的垂直变形，从而形成盲文凸点；复位时，断开高压直流电，正电极板向下移动并回到初始位置，电活性聚合物恢复初始形态；
16.通过阵列排布的显示单元中的电活性聚合物的凸起或收缩组合进行盲文显示。
17.本发明的有益效果：
18.通过支撑格的内壁与负电极板上的盲文点圆孔相配合，使得电活性聚合物被压缩时的水平膨胀转化为垂直方向上地形变，使电活性聚合物克服重力而凸起，形成盲文凸点，结构稳定性强。电活性聚合物具有质量轻、柔性好、延展性和拉伸性高等特点，且通过静电驱动形变速度和恢复速度快，所以本发明的盲文装置具有体积小、耗能低、刷新率高、成本低、控制简单等特点，且盲文显示效果稳定。
附图说明
19.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
20.图1为本发明的整体外观结构示意图；
21.图2为本发明的显示单元结构示意图；
22.图3为本发明的支撑格结构示意图；
23.图4为本发明的负电极板结构示意图；
24.图5为显示单元凸起状态时的剖面示意图；
25.图6为显示单元凸起状态时的结构示意图。
26.其中：1-柔性绝缘膜；2-负电极板；201-盲文点圆孔；202-螺纹孔一；3-电活性聚合物；4-正电极板；5-支撑格；501-侧导线凹槽；502-螺纹孔二；6-螺钉。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
30.一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置，包括呈阵列排布显示单元；所述显示单
元包括负电极板2、正电极板4和电活性聚合物3；所述负电极板2和正电极板4之间设置有密闭空间；密闭空间可以根据负电极板2和正电极板4之间的距离进行变化；所述负电极板2设置有盲文点圆孔201；所述盲文点圆孔201与所述密闭空间连通；所述电活性聚合物3填充在所述密闭空间中；所述电活性聚合物3的上下端分别与所述负电极板2和正电极板4贴合。
31.上述电活性聚合物驱动的盲文显示装置的盲文显示方法，包括以下步骤：
32.将负电极板2接高压直流电的负极，正电极板4接高压直流电的正极；
33.当两块电极板通高压直流电时，负电极板2固定不动，正电极板4在静电吸引力的作用下向负电极板2靠近，从而压缩电活性聚合物3；电活性聚合物3受到支撑格5的阻碍，将被压缩而水平膨胀的体积转换为穿过盲文点圆孔201的垂直变形，从而形成盲文凸点；复位时，断开高压直流电，正电极板4向下移动并回到初始位置，电活性聚合物3恢复初始形态；
34.通过阵列排布的显示单元中的电活性聚合物3的凸起或收缩组合进行盲文显示。
35.下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的电活性聚合物驱动的盲文显示装置做更进一步的说明。
36.如图1-2所示，本发明包含多组阵列排布显示单元；显示单元包括柔性绝缘膜1、电极板、电活性聚合物3和支撑格5。
37.电极板分为负电极板2和正电极板4，负电极板2接高压直流电的负极，正电极板4接高压直流电的正极。将负电极板2通过螺钉6固定在支撑格5的上表面，负电极板2厚度为0.3mm。正电极板4和电活性聚合物3放置在支撑格5的凹槽中。
38.将电活性聚合物3放置在负电极板2与正电极板4之间，电活性聚合物3的厚度为0.7mm。正电极板4与电活性聚合物3的下表面紧贴，正电极板4的厚度为0.5mm。柔性绝缘膜1粘贴在负电极板2的上表面。支撑格5内壁两侧与电活性聚合物3紧贴，保证电活性聚合物3没有沿水平方向膨胀变形的空间。
39.如图3所示，支撑格5的外壁设置有侧导线凹槽501，导线通过导线凹槽501向正电极板4提供高压直流电。支撑格5的上表面设置有螺纹孔二502。
40.如图4所示，负电极板2设置有螺纹孔一202。负电极板2设置有盲文点圆孔201，按照中国盲文国家标准(gb/t15720-2008)中盲符的尺寸参数将盲文点圆孔201的半径设置为1.5mm。显示模块以三行两列的形式排列，按照中国盲文国家标准(gb/t15720-2008)中盲符的尺寸参数将点间距设置为2.5mm，符合盲人阅读习惯。
41.如图5和6所示，凸起状态时，两个电极板通高压直流电，负电极板2固定在支撑格5上表面不动，正电极板4在静电吸引力的作用下向负电极板2靠近，从而压缩电活性聚合物3。电活性聚合物3受到支撑格5的阻碍，将被压缩而水平膨胀的体积转换为穿过盲文点圆孔201的垂直变形，从而形成盲文凸点，点高0.5mm。断开高压直流电，正电极板4向下移动并回到初始位置，电活性聚合物3恢复初始形态。
42.通过多组阵列排布的显示单元中的电活性聚合物3的凸起或收缩组合进行盲文显示。
43.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，包括呈阵列排布显示单元；所述显示单元包括负电极板(2)、正电极板(4)和电活性聚合物(3)；所述负电极板(2)和正电极板(4)之间设置有密闭空间；所述负电极板(2)设置有盲文点圆孔(201)；所述盲文点圆孔(201)与所述密闭空间连通；所述电活性聚合物(3)填充在所述密闭空间中；所述电活性聚合物(3)的上下端分别与所述负电极板(2)和正电极板(4)贴合。2.根据权利要求1所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述显示单元还包括柔性绝缘膜(1)和支撑格(5)；所述柔性绝缘膜(1)粘贴在所述负电极板(2)的上表面；所述负电极板(2)与所述支撑格(5)固定连接；所述正电极板(4)和电活性聚合物(3)设置在所述支撑格(5)的内部；所述正电极板(4)与所述支撑格(5)滑动连接。3.根据权利要求1所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述支撑格(5)的外壁设置有侧导线凹槽(501)。4.根据权利要求1所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述柔性绝缘膜(1)的材料为二氧化硅。5.根据权利要求4所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述正电极板(4)和负电极板(2)的材料为硅。6.根据权利要求5所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述电活性聚合物(3)的材料为丙烯酸橡胶。7.根据权利要求2所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置，其特征在于，所述柔性绝缘膜(1)、负电极板(2)和支撑格(5)通过螺钉(6)连接。8.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的电活性聚合物驱动的盲文显示装置的盲文显示方法，其特征在于,包括以下步骤：将负电极板(2)接高压直流电的负极，正电极板(4)接高压直流电的正极；当两块电极板通高压直流电时，负电极板(2)固定不动，正电极板(4)在静电吸引力的作用下向负电极板(2)靠近，从而压缩电活性聚合物(3)；电活性聚合物(3)受到支撑格(5)的阻碍，将被压缩而水平膨胀的体积转换为穿过盲文点圆孔(201)的垂直变形，从而形成盲文凸点；复位时，断开高压直流电，正电极板(4)向下移动并回到初始位置，电活性聚合物(3)恢复初始形态；通过阵列排布的显示单元中的电活性聚合物(3)的凸起或收缩组合进行盲文显示。

技术总结
本发明公开了一种电活性聚合物驱动的盲文显示装置和显示方法，属于盲文显示装置领域，包含阵列排布显示单元；显示单元包括柔性绝缘膜、电极板、电活性聚合物和支撑格；电极板分为负电极板和正电极板；负电极板放置在支撑格上方；柔性绝缘膜粘贴在负电极板的上表面；负电极上设置有盲文点圆孔；电活性聚合物放置在负电极板和正电极板之间。将高压直流电的正负极分别接入两个电极板，正电极板在静电吸引力的作用下向负电极板靠近，从而压缩电活性聚合物；电活性聚合物受到支撑格的阻碍，将被压缩而水平膨胀的体积转换为穿过盲文点圆孔的垂直变形，从而形成盲文凸点。装置具有体积小、刷新率高、成本低、控制简单等特点，且盲文显示效果稳定。效果稳定。效果稳定。


技术研发人员：陈大鹏 余达 张松 刘佳 韦中 黄孝荣 贾奇
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/20