综述：可刷新盲文显示技术的进展：一项全面调查

这篇综述系统梳理了可刷新盲文显示器（RBD）技术的六大类型——压电式（piezoelectric）、电磁式（electromagnetic）、电活性聚合物（EAP）、气动式（pneumatic）、形状记忆合金（SMA）和微流体（microfluidic），通过96篇文献的整合分析，揭示了各类技术的驱动机制、性能优劣及创新方向。文章特别强调RBD在提升触觉反馈、耐用性和便携性方面的突破，为视障群体实现数字包容性（digital inclusion）提供了关键技术路线图。

　　

Abstract

可刷新盲文显示器（RBD）通过动态移动的触觉针脚为视障人群呈现数字内容，其技术发展呈现多元化趋势。压电式RBD凭借成熟的商业化应用占据主导，但面临高功耗和尺寸限制；电磁式在响应速度上表现优异，却存在电磁干扰隐患；气动式虽能实现高分辨率，但依赖笨重的气泵系统；电活性聚合物（EAP）和形状记忆合金（SMA）分别以低能耗和静音特性见长，但材料稳定性仍是瓶颈；微流体技术通过电场调控流体黏度创新触觉界面，尚处实验室阶段。

Introduction

路易·布莱叶于1824年发明的盲文系统采用3×2或4×2点阵排列，至今仍是视障群体获取知识的核心工具。全球盲人数量预计2050年将达6100万，但盲文识字率却因师资短缺和数字化替代争议而下降。传统纸质盲文更新效率低，而RBD通过实时刷新数字内容显著提升信息可及性。当前RBD的普及受限于成本（约2000-5000美元/台）、体积（多数为单行显示）和能耗（压电式需15-30V驱动电压）三大挑战。

Refreshable Braille Display

标准RBD单元包含6-8个可升降针脚，通过USB或蓝牙连接电子设备。触觉针脚位移需达到0.5-1mm高度差以实现可辨识度，响应频率应高于5Hz以避免阅读迟滞。现有产品如Canute 360采用多行显示（9行×40字符），但重量达8kg，凸显便携性优化需求。

Piezoelectric Braille Displays

压电双晶片（bimorph）在3-5V电压下产生10-50μm位移，通过杠杆放大机构实现0.5mm针脚行程。日本先锋公司开发的24字符显示器采用多层压电陶瓷（PZT）堆叠，寿命超1亿次循环，但温升导致漂移误差达±5%。新型单晶材料PMN-PT将能量转换效率提升至85%，驱动电压可降至12V。

Electromagnetic Braille Displays

电磁式RBD利用洛伦兹力驱动针脚，响应时间快至1ms。德国Metec AG的120字符显示器采用钕磁铁（NdFeB）和铜线圈，磁通密度达1.2T。但相邻单元间距需大于3mm以避免串扰，导致整机厚度超过25mm。

Pneumatic Braille Displays

气动式通过PDMS微阀控制气流，单个针脚耗气量约0.1ml/次。MIT开发的阵列使用3D打印气路层，分辨率达20dpi，但微型泵的40dB噪音影响用户体验。

Electroactive Polymers Braille Displays

介电弹性体（DE）在3kV电压下可实现300%应变，但预拉伸工艺导致疲劳寿命仅10⁵次。韩国团队开发的离子聚合物-金属复合材料（IPMC）在1.5V下产生2mm弯曲位移，适合可穿戴RBD。

Shape Memory Alloy Braille Displays

镍钛合金（NiTi）丝在70°C相变时收缩率达8%，冷却依赖被动散热限制刷新率至0.5Hz。美国研究团队通过脉冲电流控制将响应时间缩短至200ms。

Microfluidic Braille Displays

电流变液（ER）在2kV/mm场强下黏度骤增10⁴倍，可实现0.01mm定位精度。但高压电源需求与流体蒸发问题制约其户外应用。

Discussion

压电式在现有市场占比超60%，而EAP和微流体技术代表未来方向。深度学习算法开始用于优化触觉编码，如将RGB图像实时转换为3D触觉图形。

Conclusion

多模态触觉反馈、柔性电子和AI驱动的内容适配将成为下一代RBD的研发焦点，而成本控制仍需突破规模效应瓶颈。