一种静电驱动的盲文显示器

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1.本发明属于盲文显示器领域，具体涉及一种静电驱动的盲文显示器。

背景技术：

2.盲文显示器是通过凸点单元协同动作实现盲文显示的机电产品，当前盲文显示器大都为压电驱动和电磁驱动，压电驱动的盲文显示器通过对压电单位施加电压结合杠杆原理实现凸现的效果；电磁驱动盲文显示器通过电磁力驱动实现凸点显现。但是现有盲文显示器仍然存在体积大、结构复杂、环境变化影响大和无法自我监测等问题。

技术实现要素：

3.针对现有盲文显示器的不足，本发明提出一种静电驱动的盲文显示器。
4.本发明实施例提供了一种静电驱动的盲文显示器，采用以下技术方案：包含多组阵列排布的显示单元；显示单元从上到下依次由上盖板、振动层、隔离层、电极层、下盖板连接而成；所述电极层设有固定电极；所述固定电极上表面设置有绝缘层，绝缘层实现固定电极和振动膜的绝缘；所述固定电极固定在下盖板的上表面；所述振动层设有的振动膜；所述隔离层内部为不连续结构且设置有空腔，空腔保证振动膜的振动空间；所述上盖板和振动层内部设置有介质腔；所述上盖板上部连接有柔性薄膜，通过多组阵列排布的显示单元中的柔性薄膜凸起或收缩组合进行盲文显示；所述介质腔内均填充有一定压力的流体介质，柔性薄膜在流体介质压力作用下保持轻微凸起，这样既能保证在工作过程中的有效收缩，同时也能弥补流体介质由于温度产生的体积变化。
5.进一步的，所述介质腔的截面直径自下而上逐步减小，这样可以实现振动膜的位移放大，柔性薄膜可以实现大位移的输出，实现盲文显示。
6.所述振动层的材料为si；所述固定电极的材料为si；所述绝缘层和上盖的材料为sio2。
7.所述介质腔内填充的流体介质为绝缘油，这可以防止漏电的发生。
8.进一步地，所述弹性薄膜为多层弹性薄膜；所述多层弹性薄膜外层为柔性封装层；所述柔性封装层为绝缘柔性材料；所述多层弹性薄膜内部从上至下依次设置有第一柔性电极、柔性介电薄膜和第二柔性电极，这里需要说明的是，第一柔性电极、柔性介电薄膜和第二柔性电极构成一个基于电容的传感器，传感器的电容计算公式为：，式中为传感器的介电常数，a为第一柔性电极和第二柔性电极相对的感应面积，b为柔性介电薄膜504的厚度；当多层弹性薄膜被拉伸（柔性薄膜通过液体介质挤压凸起）时，感应面积a增大、柔性介电薄膜厚度b减小，传感器电容c增大，通过感知多层弹性薄膜的电容，即可获得其伸缩情况，进而感知弹性薄膜的伸缩变化情况。
9.在工作过程中，盲文显示器中显示单元的工作状态可分为初始状态、凸起状态。
10.初始状态：不施加电压，振动膜处于不变形状态，柔性薄膜在具有一定压力的流体
介质作用下均轻微凸起。
11.凸起状态：振动层施加单一极性的电压，固定电极极性相反的电压；振动膜向上弯曲变形，介质腔体积减小、压力增大，柔性薄膜在流体介质作用下膨胀并向上运动。
12.通过阵列排布的多组显示单元不同工作状态（初始状态和凸起状态）组合即可实现盲文的显示。通过控制系统实时检测柔性薄膜的电容即可实现盲文显示器状态的自感知，可以有效的提高系统的稳定性和可靠性。
13.本项目的特及优势在于：1.厚度小，通过静电驱动，结合介质腔内流体介质的位移放大效果实现凸点显示，整体可以实现较小的厚度，应用场景更为广泛；3.采用柔性薄膜作为显示凸点，通过电容监测可实时获得柔性薄膜的伸缩状态，结合控制装置，盲文显示器可以实现自身状态的自感知，进而使盲文显示器输出性能更稳定，可避免外部环境变化（如温度）对输出效果的影响。
附图说明
14.图1是本发明一个较佳实施例的剖面图；图2是本发明实施例的凸起状态示意图；图3是柔性薄膜（6）平铺时的剖面示意图；图4是柔性薄膜（6）被拉伸时的剖面示意图；图5是本发明控制装置的组件方块图；其中：1-上盖板；2-振动层；21-振动膜；3-隔离层；31-空腔；4-电极层；41-绝缘层；42-固定电极；5-下盖板；6-柔性薄膜；7-介质腔；600-柔性封装层；601-第一柔性电极；602-第二柔性电极；603-柔性介电薄膜；
ⅰ‑
显示单元；200-微控制器；201-静电驱动控制电路；202-电容传感器。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚，完整的描述，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.请参阅图1、图2、图3、图4、图5，本发明提出一种静电驱动的盲文显示器，包含多组阵列排布的显示单元ⅰ；所述显示单元ⅰ从上到下依次由上盖板1、振动层2、隔离层3、电极层4、下盖板5连接而成；所述电极层4设有固定电极41；所述固定电极41上表面设置有绝缘层41，绝缘层41实现固定电极41和振动膜21的绝缘；所述固定电极41固定在下盖板5的上表面；所述振动层2设有的振动膜21；所述隔离层3内部为不连续结构且设置有空腔31，空腔31保证振动膜21的振动空间；所述上盖板1和振动层2内部设置有介质腔7；所述上盖板1上部连接有柔性薄膜6，通过多组阵列排布的显示单元ⅰ中的柔性薄膜6凸起或收缩组合进行盲文显示；所述柔性薄膜6、上盖板1、振动膜21依次连接构成密闭的介质腔7；所述介质腔7内均填充有一定压力的流体介质，柔性薄膜6在介质腔7内流体介质压力作用下保持轻微凸起，这样既能保证在工作过程中的有效收缩，同时也能弥补流体介质由于温度产生的体积变化。
20.进一步的，所述介质腔7的截面直径自下而上逐步减小，这样可以实现振动膜21的位移放大，柔性薄膜6可以实现大位移的输出，实现盲文显示。
21.所述振动层2的材料为si；所述固定电极42的材料为si；所述绝缘层41和上盖的材料为sio2。
22.所述介质腔7内填充的流体介质为绝缘油，这可以防止漏电的发生。
23.进一步地，所述柔性薄膜6为多层弹性薄膜；所述多层弹性薄膜外层为柔性封装层600；所述柔性封装层600为绝缘柔性材料；所述多层弹性薄膜内部从上至下依次设置有第一柔性电极601、柔性介电薄膜603和第二柔性电极602，这里需要说明的是，第一柔性电极601、柔性介电薄膜603和第二柔性电极602构成一个基于电容的传感器，传感器的电容计算公式为：，式中为传感器的介电常数，a为第一柔性电极601和第二柔性电极602相对的感应面积，b为柔性介电薄膜603的厚度；当多层弹性薄膜被拉伸（柔性薄膜6在液体介质挤压下凸起）时，感应面积a增大、柔性介电薄膜603厚度b减小，传感器电容c增大，通过电容传感器202模块感知多层弹性薄膜的电容，控制器即可获得其伸缩情况，进而感知柔性薄膜6的伸缩变化情况。
24.在工作过程中，盲文显示器中显示单元的工作状态可分为初始状态、凸起状态。
25.初始状态：不施加电压，振动膜21处于不变形状态，柔性薄膜6在具有一定压力的流体介质作用下均轻微凸起但其最顶端不超过上盖板1的上表面。
26.凸起状态：振动层2施加单一极性的电压，固定电极42极性相反的电压；振动膜21向上弯曲变形，介质腔7体积减小、压力增大，柔性薄膜6在流体介质作用下膨胀并向上运动，如图2所示。
27.通过阵列排布的多组显示单元不同工作状态（初始状态和凸起状态）组合即可实现盲文的显示。通过控制装置实时检测柔性薄膜6的电容即可实现盲文显示器状态的自感知，可以有效的提高系统的稳定性和可靠性，当感知到柔性薄膜6凸起状态时的电容偏小，控制装置可通过加大静电驱动的电压实现显示器的正常工作。
28.如图5所示，控制装置包括微控制器200、静电驱动控制电路201、电容传感器202；所述微控制器200发送控制指令至静电驱动控制电路201实现各个显示单元ⅰ的组合动作，进而获得具体盲文的显示；所述静电驱动控制电路201通过控制振动层2和固定电极42的电
压实现静电驱动；所述电容传感器202通过连接第一柔性电极601和第二柔性电极602实时检测柔性薄膜6的电容值并上传至微控制器200，进而监测柔性薄膜6的伸缩情况；通过电容传感器202实时感应各个显示单元ⅰ中柔性薄膜6的电容值，微控制器200通过电容计算公式计算出各个显示单元ⅰ匹配的驱动电压，结合静电驱动控制电路201输出匹配的驱动电压，盲文显示器的工作性能更稳定。

技术特征：

1.一种静电驱动的盲文显示器，其特征在于：包含多组阵列排布的显示单元；所述显示单元从上到下依次连接有上盖板、振动层、隔离层、电极层、下盖板；所述电极层设有固定电极；所述固定电极上表面设置有绝缘层，绝缘层实现固定电极和振动膜的绝缘；所述固定电极固定在下盖板的上表面；所述振动层设有振动膜；所述隔离层内部为不连续结构且设置有空腔，空腔保证振动膜的振动空间；所述上盖板和振动层内部设置有介质腔；所述上盖板上部连接有柔性薄膜；所述柔性薄膜、上盖板、振动膜依次连接构成密闭的介质腔；所述介质腔内均填充有流体介质，柔性薄膜在介质腔内流体介质压力作用下保持轻微凸起；所述介质腔的截面直径自下而上逐步减小；所述振动层的材料为si；所述固定电极的材料为si；所述绝缘层和上盖的材料为sio2；所述介质腔内填充的流体介质为绝缘油；所述柔性薄膜为多层弹性薄膜；所述多层弹性薄膜外层为柔性封装层；所述柔性封装层为绝缘柔性材料；所述多层弹性薄膜内部从上至下依次设置有第一柔性电极、柔性介电薄膜和第二柔性电极，第一柔性电极、柔性介电薄膜和第二柔性电极构成一个基于电容的传感器。2.一种控制装置，用于如权利要求1所述的静电驱动的盲文显示器，其特征在于：包括微控制器、静电驱动控制电路、电容传感器；所述微控制器发送控制指令至静电驱动控制电路实现各个显示单元的组合动作，进而获得具体盲文的显示；所述静电驱动控制电路通过控制振动层和固定电极的电压实现静电驱动；所述电容传感器通过连接第一柔性电极和第二柔性电极实时检测柔性薄膜的电容值并上传至微控制器；所述微控制器基于所述电容传感器感应的电容值计算出各个显示单元的匹配驱动电压，所述静电驱动控制电路输出各个显示单元的匹配驱动电压。

技术总结

本发明属于盲文显示器领域，具体涉及一种静电驱动的盲文显示器。包含多组阵列排布的显示单元；显示单元从上到下依次由上盖板、振动层、隔离层、电极层、下盖板连接而成；所述电极层设有固定电极；所述振动层设有的振动膜；所述上盖板和振动层内部设置有介质腔；所述上盖板上表面设置有柔性薄膜；所述弹性薄膜为多层弹性薄膜。特与优势：厚度小、盲文显示效果稳定。定。定。