CN109407381A - 显示面板、显示装置、3d打印系统及3d打印方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种显示面板、显示装置、3D打印系统及3D打印方法，所述显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及液晶层，第一基板上包括黑色矩阵，第二基板上扫描线和数据线交叉限定出多个像素，黑色矩阵限定出多个开口区，开口区与像素一一对应设置，且每个开口区对应的液晶层厚度包括至少三个不同的液晶层厚度区域，且厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。通过每个开口区设置多个液晶层厚度，使得相同光源能量的UV光通过液晶显示面板的一个开口区后出射的UV光能量不同，从而使得显示面板上一个像素开口区具有不同的至少三个灰阶，进而能够打印更多细节，提高3D打印系统的打印精细度。

Description

显示面板、显示装置、3D打印系统及3D打印方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示面板、显示装置、3D打印系统及3D打印方法。

背景技术

3D打印技术带动智能制造，极大地提高了传统制造业的生产效率，大大简化复杂样品的制造，随着3D打印材料的开发改善，未来3D打印技术将在医疗、娱乐玩具、工业制品及其零部件加工制造等领域逐渐深化应用，市场前景十分可观。

立体光固化成型法(Stereo Lithography Apparatus，SLA)是目前应用较为广泛的3D打印技术，该法是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，再由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面逐层完成3D打印。

随着市场对3D打印效率的需求，传统的液晶面板开始应用于3D打印中，液晶面板在打印过程中充当光罩的作用，控制(近)UV光在特定图案位置进行曝光，以采用负性树脂为例，被曝光的树脂材料会发生固化而被留下来，被固化的树脂在垂直于液晶面板所在平面的方向上移动，从而实现3D连续打印。

但是现有技术中采用液晶面板的3D打印技术的精细度较低，因此，如何提高3D打印系统的打印精细度成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种显示面板、显示装置、3D打印系统及3D打印方法，以解决现有技术中液晶面板3D打印技术精细度较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种显示面板，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

所述第一基板包括黑色矩阵；

所述第二基板包括多条扫描线和多条数据线，多条所述扫描线和多条所述数据线交叉绝缘限定出多个像素；

其中，所述黑色矩阵与多个所述像素对应设置，所述黑色矩阵限定出多个开口区；

与每个所述开口区对应的液晶层包括至少三个不同液晶层厚度的区域；

且厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。

本发明还提供一种显示装置，包括上面所述的显示面板。

本发明还提供一种3D打印系统，包括：

上面所述的显示装置：

位于所述显示装置中显示面板背离光源一侧的液体树脂，所述液体树脂在所述光源发出的光照射作用下固化。

本发明还提供一种3D打印方法，应用在上面所述的3D打印系统中，所述3D打印方法包括：

打开光源；

控制显示面板中液晶的偏转，使得显示面板显示出待打印物体的截面图形；

固化所述截面图形对应位置的液体树脂；

其中，所述光源提供的光源能量可调。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，第一基板上包括黑色矩阵，第二基板上设置有多条扫描线和多条数据线，扫描线和数据线交叉限定出多个像素，黑色矩阵限定出多个开口区，开口区与像素一一对应设置，且每个开口区对应的液晶层厚度包括至少三个不同的液晶层厚度区域，且，厚度最小的液晶层厚度小于或等于厚度最大的液晶层厚度的一半。通过每个开口区设置多个液晶层厚度，使得相同光源能量的UV光经过一个开口区后，由于液晶层厚度不同，通过液晶显示面板后出射的UV光能量不同，从而使得显示面板上一个像素开口区具有不同的至少三个灰阶，相当于将一个像素开口区又分为至少三个灰阶不同的小像素，进而能够打印更多细节，提高3D打印系统的打印精细度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中显示面板的截面示意图；

图2为现有技术中显示面板俯视结构示意图；

图3为打印圆形截面时，显示面板显示像素开态图形示意图；

图4为改进后的打印圆形截面时，显示面板显示像素开态图形示意图；

图5为本发明实施例提供的一种显示面板截面示意图；

图6为本发明实施例提供的显示面板俯视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种一个显示像素具有多个灰阶的显示面板打印圆形截面时的显示像素图；

图8为现有技术中显示面板显示一个表面时轮廓粗糙度示意图；

图9为本发明实施例提供的显示面板显示一个表面时轮廓粗糙度示意图；

图10为本发明实施例提供的一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一个显示像素中设置有分体结构有机绝缘层的显示面板剖面结构示意图；

图15为本发明实施例提供的另一种一个显示像素中设置有分体结构有机绝缘层的显示面板剖面结构示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图17为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；

图18为本发明实施例提供的一种显示面板一个像素对应的俯视结构示意图；

图19为本发明实施例提供的另一种显示面板一个像素对应的俯视结构示意图；

图20为本发明实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中3D打印系统的打印精细度较低。

发明人发现出现上述现象的原因为：现有技术中3D打印系统通常采用液晶显示面板作为光罩，请参见图1和图2，图1为现有技术中显示面板的截面示意图；图2为现有技术中显示面板俯视结构示意图。

请参见图1，液晶显示面板中包括相对设置的第一基板01和第二基板02，在第一基板01和第二基板02之间设置有液晶层03。第一基板01和第二基板02之间还设置有多个间隔物，用于支撑第一基板01和第二基板02形成液晶盒。如图1所示的第一基板01包括第一衬底基板101，以及位于第一衬底基板101朝向第二基板02表面的黑色矩阵011以及位于第一衬底基板101背离第二基板02表面的上偏振片012和位于黑色矩阵011朝向第二基板02表面的配向膜013，黑色矩阵011用于遮挡多个间隔物以及每个像素中的走线、TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)等非透光结构。第二基板02包括第二衬底基板201，以及位于第二衬底基板201表面交叉绝缘设置的多条扫描线和多条数据线，多条扫描线和多条数据线限定出多个像素。第二基板02也包括位于第二衬底基板201朝向第一基板01的配向膜023，以及位于第二基板02表面的下偏振片022。

如图2中所示，图2为显示面板的俯视结构示意图，其中，一个黑色矩阵011开口对应一个像素，形成一个显示像素04，通常一个显示像素04大体上呈长方形，且呈矩阵排布，如图2中所示，左下角的黑色矩阵用于覆盖一个像素中的TFT结构等，因此，显示像素04大体上呈长方形，并不是严格意义上的长方形。通过控制每个显示像素04对应的液晶分子的偏转，使得显示面板显示一定的图形。将显示面板应用在3D打印设备中，通过控制显示面板上图形对应区域的透光，实现3D打印。

现有技术中液晶显示面板的最小可重复单元即为显示像素，不同的显示像素开态(液晶分子偏转使光透过的显示像素即为显示像素开态)组成了UV光透过的形状，因此可以把打印物体的截面看作是显示像素的积分，显示像素的大小决定了打印物体表面细节，显示像素越小打印的物体越精细，成型状态越好。如图3所示，若要打印具有弧形(如圆形)边界的图形，则圆形界面边缘轮廓可看作是矩形显示像素的累加，显示像素大小决定了圆形边缘弧形的平滑程度。也就是说液晶显示面板的显示像素尺寸决定了打印细节的精度。如图4所示，将液晶显示面板的显示像素尺寸减小后，打印相同大小的圆形，圆形边缘轮廓更加接近真实情况，相对于图3中所示的圆形，其边缘轮廓平滑程度大大提高。

发明人发现，通过减小显示像素的尺寸，优化显示像素的开口形状，可以提高3D打印效果，但是受制于制程能力和工艺条件的限制，这种提升和优化是有限度的。

基于此，本发明提供一种显示面板，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

所述第一基板包括黑色矩阵；

所述第二基板包括多条扫描线和多条数据线，多条所述扫描线和多条所述数据线交叉绝缘限定出多个像素；

其中，所述黑色矩阵与多个所述像素对应设置，所述黑色矩阵限定出多个开口区；

与每个所述开口区对应的液晶层包括至少三个不同液晶层厚度的区域；

且厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。

本发明提供的显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，第一基板上包括黑色矩阵，第二基板上设置有多条扫描线和多条数据线，扫描线和数据线交叉限定出多个像素，黑色矩阵限定出多个开口区，开口区与像素一一对应设置，且每个开口区对应的液晶层厚度包括至少三个不同的液晶层厚度区域，且，厚度最小的液晶层厚度小于或等于厚度最大的液晶层厚度的一半。通过在每个开口区设置多个液晶层厚度，使得相同光源能量的UV光经过一个开口区后，由于液晶层厚度不同，通过液晶显示面板后出射的UV光能量不同，从而使得显示面板上一个像素开口区具有不同的至少三个灰阶，相当于将一个像素开口区又分为至少三个灰阶不同的小像素开口区，进而能够打印更多细节，提高3D打印系统的打印精细度。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图5和图6，其中，图5为本发明实施例提供的一种显示面板截面示意图；图6为本发明实施例提供的显示面板俯视结构示意图。本发明实施例提供的显示面板包括：相对设置的第一基板1和第二基板2，以及位于第一基板1和第二基板2之间的液晶层3；第一基板1包括黑色矩阵14；第二基板2包括多条扫描线和多条数据线，多条扫描线和多条数据线交叉绝缘限定出多个像素；其中，黑色矩阵14与多个像素对应设置，黑色矩阵14限定出多个开口区；与每个开口区对应的液晶层包括至少三个不同液晶层厚度的区域(Q1、Q2、Q3)；且厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。

需要说明的是，本实施例中第一基板和第二基板不仅仅指单独的基板，还包括形成在基板表面上的各层结构，如图5中所示，第一基板1包括第一衬底基板11和位于第一衬底基板11上的黑色矩阵14、朝向液晶层3的配向膜13和背离液晶层3的上偏光片12等结构，第二基板2包括第二衬底基板21和位于第二衬底基板21上的TFT结构、扫描线、数据线(图中均未示出)和朝向液晶层3的配向膜23、背离液晶层3的下偏光片22等。其中，第一基板1朝向第二基板2一侧的最外侧为配向膜13，第二基板2朝向第一基板1一侧的最外侧也是配向膜23，从而对液晶层中的液晶分子进行配向。

另外，本发明实施例中所述的像素为在第二基板上多条扫描线和多条数据线交叉绝缘限定出的像素，与显示面板最终显示时呈现的显示像素之间存在区别，显示像素为在黑色矩阵的开口区与像素一一对应设置后，开口区对应的区域，也即，能够透过光线的区域称为显示像素。

本发明实施例中每个开口区对应的液晶层包括至少三个不同液晶层厚度的区域，也就是说，将一个显示像素重新划分为三个区域，每个区域对应的液晶层厚度不同。液晶层厚度不同，液晶盒厚不同，光透过率不同，从而使得一个开口区内具有多个不同的灰阶。经过每一个显示像素后，其背后的光源都可以显现出不同的亮度级别。灰阶代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别，层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻。也因此，通过控制一个黑色矩阵开口区的液晶层厚度，使得一个显示像素具有多个不同的灰阶，从而提高3D打印的精细度。

具体地，如图7中所示，图7为本发明实施例提供的一种一个显示像素具有多个灰阶的显示面板打印圆形截面时的显示像素图；图7所示的显示面板中的显示像素的尺寸与图4所示的显示面板中的显示像素的尺寸相同。

通过控制液晶盒厚，使得每个显示像素的中心区域透过光，而其他区域不透过光，由此打印出的圆形图案的边缘轮廓相对于图3和图4所示的圆形边缘轮廓能够更加平滑。

具体地，可以通过表面粗糙度来进行说明，表面粗糙度指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的评定参数包括高度特征参数，间距特征参数和形状特征参数等，本实施例中仅以高度特征参数为例进行说明，本实施例中高度特征参数采用轮廓最大高度Rz来说明，所述轮廓最大高度Rz的定义为：轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。

请参见图8和图9，图8中所示为在图4中选取的一段取样长度，其中，虚线为虚线表示谷底线，实线为峰顶线，图8中的轮廓最大高度Rz如图8中的Rz0所示；而图9中所示为在图7中相同位置选取的一段取样长度，其中，虚线为虚线表示谷底线，实线为峰顶线，图9中的轮廓最大高度Rz如图9中的Rz’所示；图9中的表面粗糙度Rz’小于图8中的表面粗糙度Rz0，因此，通过控制液晶层厚度，使得一个显示像素划分为多个区域，控制不同区域的光透过率不同，能够优化3D打印中截面的轮廓粗糙度，从而能够提高弧形截面打印时的精细度。

需要说明的是，通过控制液晶层厚度得到多个灰阶的方法中，若液晶层厚度最大区域对应的灰阶与液晶层厚度最小的区域对应的灰阶差异较小，则显示效果达不到提高精细度的效果，为此，本发明实施例中限定液晶层厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。

本发明实施例中每个开口区包括至少三个不同的液晶层厚度，本实施例中不限定具体多少个不同的液晶层厚度，在本发明的一个实施例中，请参见图6，每个开口区可以包括第一区域Q1、第二区域Q2和第三区域Q3，且，第一区域Q1对应的液晶层厚度为b、第二区域Q2对应的液晶层厚度为h，第三区域Q3对应的液晶层厚度为a，其中，a>h>b。

本实施例中不限定第二区域Q2对应的液晶层厚度h的厚度，为了将一个开口区划分为三个灰阶差异较大的区域，本实施例中b的取值可以为：b＝a/2；对应的，h的取值可以为：h＝3a/4。也即相邻两个区域的液晶层厚度差相同。三个区域的灰阶相差较多，从而能够得到三个光透过率相差较大的区域，当3D打印时，一个显示像素被分为三个区域，相当于将一个显示像素划分为三个小的显示像素，减小了显示像素的尺寸，进而提高了3D打印的精细度。

本发明实施例中不限定控制液晶层厚度的具体方法，在本发明的一个实施例中，可以通过在第一基板和第二基板之间设置不同厚度的有机绝缘层，从而实现多个区域的液晶层厚度不相同。

请参见图10，图10为本发明实施例提供的一种显示面板一个像素对应的截面结构示意图；显示面板还包括位于第一基板1和第二基板2之间的有机绝缘层4；有机绝缘层4包括第一厚度D1有机绝缘层和第二厚度D2有机绝缘层；其中，第一厚度D1有机绝缘层在第一基板1上的投影与第一区域Q1在第一基板上的投影重合；第二厚度D2有机绝缘层在第一基板1上的投影与第二区域Q2在第一基板上的投影重合；第一厚度D1有机绝缘层的厚度大于零，第二厚度D2有机绝缘层的厚度大于零。

需要说明的是，本实施例中不限定提供的有机绝缘层的具体结构，只要能够将一个显示像素中的液晶层分为多个不同的厚度即可，在本发明的一个实施例中，有机绝缘层的结构可以如图10中所示，有机绝缘层4上包括贯穿有机绝缘层的通孔，通孔为阶梯孔。从而形成第一厚度有机绝缘层和第二厚度有机绝缘层。另外，本发明其他实施例中的有机绝缘层还可以如图11中所示，有机绝缘层4还包括第三厚度D3有机绝缘层；第三厚度D3有机绝缘层在第一基板1上的投影与第三区域Q3在第一基板1上的投影重合；第三厚度D3有机绝缘层的厚度D3大于零。

图10和图11所示的有机绝缘层均设置在第一基板1上，在本发明的其他实施例中，有机绝缘层还可以设置在第二基板2上，如图12和图13所示，其中，图12中的有机绝缘层与图10中的有机绝缘层结构相似，有机绝缘层上设置有通孔，且有机绝缘层只有两个厚度，与图10不同的是，图12中的有机绝缘层位于第二基板2上；同样的，图13中的有机绝缘层与图11中的有机绝缘层结构相似，还包括第三厚度有机绝缘层，不同的是，图13中的有机绝缘层设置在第二基板2上。

上述图10-图13中所示的仅为一个显示像素中有机绝缘层的结构示意图，实际结构中，显示面板包括多个显示像素，多个显示像素中的有机绝缘层可以是一体结构。也即，如图10和图12中所示的有机绝缘层则是一整层有机绝缘层上开设有通孔的有机绝缘层，而图11和图13中所示的有机绝缘层则是一整层具有三个不同厚度区域的有机绝缘层。

需要说明的是，本实施例中图10中仅以示意图的形式说明本发明实施例提供的显示面板的主要结构，并没有显示出全部层结构，例如，实际中请参见图5所示，第一基板1包括：第一衬底基板11、位于第一衬底基板11朝向第二基板2表面的黑色矩阵14以及覆盖黑色矩阵14和第一衬底基板11朝向第二基板2表面的第一配向膜13；第二基板2包括：第二衬底基板21、位于第二衬底基板21朝向第一基板1表面的薄膜晶体管层(图中未示出)以及覆盖薄膜晶体管层和第二衬底基板21朝向第一基板1表面的第二配向膜23；有机绝缘层4设置在第一衬底基板11和第一配向膜13之间；或者，有机绝缘层设置在薄膜晶体管层和第二配向膜之间。

上述结构中的液晶层、配向膜等结构均没有在图10-图13中所示的各个示意图中显示，但本领域技术人员根据图5可以简单推知液晶显示面板的配向膜、液晶层和偏光片等结构的位置，本实施例中对此不作限定。

在本发明的其他实施例中，显示面板中的有机绝缘层还可以不是一体结构的，也即分体结构的。

请参见图14，图14为本发明实施例提供的一个显示像素中设置有分体结构有机绝缘层的显示面板剖面结构示意图；其中，第一基板1包括：第一衬底基板11、位于第一衬底基板11朝向第二基板2表面的黑色矩阵14以及覆盖黑色矩阵14和第一衬底基板11朝向第二基板2表面的第一配向膜13；第二基板2包括：第二衬底基板21、位于第二衬底基板21朝向第一基板1表面的薄膜晶体管层(图中未示出)以及覆盖薄膜晶体管层和第二衬底基板21朝向第一基板1表面的第二配向膜23；本实施例中第一厚度D1有机绝缘层和第二厚度D2有机绝缘层设置在薄膜晶体管层和第二配向膜23之间；第三厚度D3有机绝缘层设置在第一衬底基板11和第一配向膜13之间。

需要说明的是，第一厚度有机绝缘层和第二厚度有机绝缘层还可以均位于第一衬底基板和第一配向膜之间，而第三厚度有机绝缘层位于薄膜晶体管层和第二配向膜之间；或者第一厚度有机绝缘层位于第一衬底基板和第一配向膜之间，而第二厚度有机绝缘层和第三厚度有机绝缘层位于薄膜晶体管和第二配向膜之间；又或者，第一厚度有机绝缘层位于薄膜晶体管和第二配向膜之间，而第二厚度有机绝缘层和第三厚度有机绝缘层位于第一衬底基板和第一配向膜之间；均属于本申请所要求保护的范围内，本实施例中对此不作限定。

另外，当有机绝缘层仅包括第一厚度有机绝缘层和第二厚度有机绝缘层时，第一厚度有机绝缘层和第二厚度有机绝缘层也可以是分体结构，第一厚度有机绝缘层位于第一基板上的黑色矩阵和第一配向膜之间；第二厚度有机绝缘层位于第一基板上的薄膜晶体管和第二配向膜之间，具体可以参见图15。或者，第一厚度D1有机绝缘层位于薄膜晶体管层和第二配向膜23之间，第二厚度D2有机绝缘层位于第一衬底基板11和第一配向膜13之间。本实施例中对此不作详细赘述，各种有机绝缘层的分体形式以及对应的附图结构，本领域技术人员在本发明实施例公开内容的基础上均可以通过简单变形得到。

本发明实施例中，不限定第一区域、第二区域和第三区域的具体位置，在本发明的一个实施例中，第三区域Q3可以位于每个开口区的中心区域；第二区域Q2围绕第三区域Q3；第一区域Q1围绕第二区域Q2。具体可以参见图6所示。在本发明的其他实施例中，请参见图16和图17所示，还可以设置为：第一区域Q1位于每个开口区的中心区域；第二区域Q2围绕第一区域Q1；第三区域Q3围绕第二区域Q2。同样地，本发明实施例中不限定有机绝缘层4的具体设置方式，可以如图16中所示，有机绝缘层包括第一厚度D1有机绝缘层和第二厚度D2有机绝缘层，还可以再包括第三厚度D3有机绝缘层，如图17中所示，本实施例中对此不作限定。另外，有机绝缘层可以是一体结构，还可以是分体结构，即第一厚度有机绝缘层、第二厚度有机绝缘层和第三厚度有机绝缘层可以分开位于不同的基板上，具体变形结构可以参见上面实施例中所述的内容，本实施例中对此不作限定。

另外，本实施例中也不限定第一区域Q1、第二区域Q2和第三区域Q3的具体形状，如图6中所示，本实施例中第二区域Q2为圆环形状，中心区域为圆形。另外，第二区域和中心区域还可以都为方形，此时，第二区域为矩形环(也称为“回”字形)；另外，第二区域还可以为方形，中心区域为圆形，如图18中所示，本实施例的中心区域可以是第一区域，也可以是第三区域，本实施例中对此不作限定。在实际应用中，中心区域和第二区域，还可以设置为其他形状，如三角形、或规则或不规则的多边形结构，本实施例中对此不作限定，可以根据实际需求进行选择设置。

需要说明的是，有机绝缘层通常为透光的材质，本实施例中对有机绝缘层的材质不作限定，可选的，为透光的光学胶(OC)。由于包括第三厚度有机绝缘层的结构，能够填平黑色矩阵，然后再在填平后的表面形成其他厚度的有机绝缘层，从而能够简化光学胶的制作工艺，使得液晶层厚度的控制更加简单。因此，本发明实施例中有机绝缘层的结构优选为包括第三厚度有机绝缘层的结构。另外，可以通过有机绝缘层上蚀刻阶梯孔，从而得到厚度不同的有机绝缘层，相对于具有凸起的有机绝缘层更容易制作，因此，本实施例中优选地，第三区域位于每个开口区的中心区域。

另外，本发明实施例中还提供一种显示面板，同样可以提高3D打印的精细度，如图19所示，为显示面板一个显示像素的俯视结构示意图，其中，第一区域Q1、第二区域Q2和第三区域Q3在开口区沿扫描线的延伸方向或数据线的延伸方向并列排布。

本发明实施例中，通过控制液晶层的厚度，实现一个显示像素具有至少三个液晶层厚度，从而使得一个显示像素可以具有至少3种不同的灰阶，透过光的能量不同，进而应用在3D打印设备中时，能够通过不同的灰阶补正算法，实现曝光补偿以此改善液态树脂的固化细节，提升打印效果。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种显示装置，包括上面实施例中提供的显示面板。需要说明的是，由于液晶显示面板为非自发光显示面板，因此，本发明实施例中显示装置还包括：光源，光源位于显示面板的第二基板背离第一基板的一侧。

本发明实施例中不限定光源的具体结构和类型，光源可以是普通的LED光源，为显示面板提供背光，用于显示面板的显示。另外，光源还可以是Micro LED或Mini LED等可见光光源。

另外，在本发明的其他实施例中，所述显示装置为3D打印装置时，光源为UV光源，对应波长范围为385nm-420nm，包括端点值。

本发明还提供一种3D打印系统，包括：上面实施例中的显示装置；位于显示装置中显示面板背离光源一侧的液体树脂，液体树脂在光源发出的光照射作用下固化。

参考图20，图20为本发明实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图，3D打印系统包括上述实施例的显示装置100。

具体的，3D打印系统包括位于试剂槽200内的液态感光材料、显示装置100以及承载装置300。显示装置包括液晶显示面板以及其所匹配的背光源，液晶显示面板以及背光源的结构可以参考上述实施例所述，在此不再赘述。液态感光材料可以为液态感光树脂。

显示装置显示待打印目标的不同截面的图像；从图像中射出的光束用于使得液态的感光材料的预设区域固化。从图像中对应射出的光线波长为385nm-420nm近紫外短波波段。

承载装置300位于液态的感光材料内，固化后的感光材料固定在承载装置300上，承载装置300用于基于显示面板的显示时序在第一方向Z上移动，第一方向Z与液晶显示面板的光束出射方向相同。

其中，如图20所示，液晶显示面板可以位于液态感光材料正下方，竖直向上照射，其他实施方式中，还可以位于液态感光材料的正上方，竖直向下照射，或是位于液态感光材料的侧面，水平照射。不同照射方向需要对应设置承载装置的移动方向。

本实施例中显示面板为液晶显示面板，且对液晶显示面板的液晶盒内参数进行优化，使得一个显示像素内的液晶盒盒厚包括至少三个厚度，从而在3D打印过程中，能够控制一个显示像素内多个区域透光量不同，进而提高3D打印的精细度。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种3D打印方法，应用在上面实施例中所述的3D打印系统中，所述3D打印方法包括：

打开光源；

控制显示面板中液晶的偏转，使得显示面板显示出待打印物体的截面图形；

固化所述截面图形对应位置的液体树脂；

其中，所述光源提供的光源能量可调。

需要说明的是，本发明实施例中，3D打印方法基于上面实施例中的3D打印系统实现的，而所述3D打印系统中包括的显示面板为本发明实施例提供的一个显示像素具有至少三个液晶盒厚的显示面板，下面将针对该显示面板进行详细说明3D打印方法流程。

首先，本实施例中3D打印系统的光源为光源能量可调的光源。

其次，当所述待打印物体的截面图形的边界为直线时，调节所述光源的光源能量，使得所述显示面板的开口区出射的光能量大于所述液体树脂的固化阈值能量；

当所述待打印物体的截面图形的边界为弧线时，调节所述光源的光源能量，使得所述显示面板的开口区液晶层厚度为a的区域出射的光能量大于所述液体树脂的固化阈值能量；所述开口区液晶层厚度小于a的区域出射的光能量小于所述液体树脂的固化阈值能量。

具体原理为：本实施例中以光源为UV光源为例进行说明，3D打印中，UV光固化液体树脂有固化阈值能量，也即，当UV光源能量低于固化阈值能量时，液体树脂几乎不会反应，而当UV光源能量高于固化阈值能量时，液体树脂固化的时间和光源能量成线性反比，光源能量越强，固化时间越短。需要说明的是，不同的液体树脂材料对应的固化阈值能量不同，固化的时间与光源能量的线性K值也不相同。

本发明实施例中，通过有机绝缘层控制液晶盒厚具有至少三个盒厚，由于盒厚不一致，从而在相同光源能量基础上，导致透过率不同，不同液晶盒厚区域通过的UV光能量也不相同，液晶盒厚较小的，UV光透过率也较小，最大盒厚和最小盒厚之间透过率差异在50％左右，对于至少有三个液晶盒厚的显示面板而言，一个驱动电压驱动一个显示像素显示过程中，能够得到至少三个灰阶的区域。

当待打印物体的截面图形的边界为直线时，调节光源的光源能量，使得显示面板的开口区出射的光能量大于液体树脂的固化阈值能量；也即实际打印时，打印形成的每一层截面部分设置的UV光源能量都大于液体树脂的固化阈值能量，也即，一个显示像素中的多个不同液晶盒厚的区域都能够透过UV光，从而使得每个显示像素透过的能量都超过液体树脂的固化能量，这样使得截面图形的边界为直线时的图形打印时，能够缩短UV光的曝光时间，使得液体树脂能够快速、充分固化，提高3D打印的效率。

而当待打印物体的截面图形的边界为弧线时，调节光源的光源能量，使得显示面板的开口区液晶层厚度为a的区域出射的光能量大于液体树脂的固化阈值能量；开口区液晶层厚度小于a的区域出射的光能量小于液体树脂的固化阈值能量。也即，在处理弧形打印截面时，通过设置光源能量，使得仅开口区中液晶层厚度较厚的区域通过UV光，而液晶层厚度小于a的区域，小于液体树脂固化阈值能量，从而仅一部分区域通过的UV光的能量大于液体树脂的固化阈值能量，对液体树脂进行固化，而其他区域通过的UV光的能量小于液体树脂的固化阈值能量，液体树脂不能进行固化，进而能够打印相对于显示像素更小的区域，提高3D打印的精细度。

需要说明的是，虽然仅部分区域透过高于液体树脂固化阈值能量的光，但相邻区域，也有斜向漏光，从而能够打印一整个截面，但相对于一个显示像素内均透过高于液体树脂固化阈值能量的光而言，部分区域透过的光能量相对较弱，因此，在打印弧形轮廓截面时，可以通过延长光源的曝光时间来使得液体树脂充分固化。

本实施例中提供的显示面板、3D打印系统和3D打印方法，均基于通过控制液晶层厚度，实现一个显示像素中划分至少三个具有透过率差异的区域，从而在一个驱动电压下，能够使得一个显示像素具有至少三个灰阶显示，进而能够实现不同厚度打印的技术细节，即相同时间内能够打印出不同厚度，使得3D打印精细度提高，应用于打印具有弧形轮廓截面或者物体时，打印细节也能够处理得更加精细，3D打印效果更好。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

所述第一基板包括黑色矩阵；

所述第二基板包括多条扫描线和多条数据线，多条所述扫描线和多条所述数据线交叉绝缘限定出多个像素；

其中，所述黑色矩阵与多个所述像素对应设置，所述黑色矩阵限定出多个开口区；

与每个所述开口区对应的液晶层包括至少三个不同液晶层厚度的区域；

且厚度最大的液晶层厚度为a，厚度最小的液晶层厚度为b，0<b≤a/2。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，每个所述开口区包括第一区域、第二区域和第三区域，且，所述第一区域对应的液晶层厚度为b、所述第二区域对应的液晶层厚度为h，所述第三区域对应的液晶层厚度为a，其中，a>h>b>0。

3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，b＝a/2；h＝3a/4。

4.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的有机绝缘层；所述有机绝缘层包括第一厚度有机绝缘层和第二厚度有机绝缘层；

其中，所述第一厚度有机绝缘层在所述第一基板上的投影与所述第一区域在所述第一基板上的投影重合；

所述第二厚度有机绝缘层在所述第一基板上的投影与所述第二区域在所述第一基板上的投影重合；

所述第一厚度有机绝缘层的厚度大于零，所述第二厚度有机绝缘层的厚度大于零。

5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述有机绝缘层上包括贯穿所述有机绝缘层的通孔，所述通孔为阶梯孔。

6.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述有机绝缘层还包括第三厚度有机绝缘层；

所述第三厚度有机绝缘层在所述第一基板上的投影与所述第三区域在所述第一基板上的投影重合；

所述第三厚度有机绝缘层的厚度大于零。

7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述有机绝缘层为一体结构。

8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，

所述第一基板包括：第一衬底基板、位于所述第一衬底基板朝向所述第二基板表面的黑色矩阵以及覆盖所述黑色矩阵和所述第一衬底基板朝向所述第二基板表面的第一配向膜；

所述第二基板包括：第二衬底基板、位于所述第二衬底基板朝向所述第一基板表面的薄膜晶体管层以及覆盖所述薄膜晶体管层和所述第二衬底基板朝向所述第一基板表面的第二配向膜；

所述有机绝缘层设置在所述第一衬底基板和所述第一配向膜之间；

或者，

所述有机绝缘层设置在所述薄膜晶体管层和所述第二配向膜之间。

9.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板包括：第一衬底基板、位于所述第一衬底基板朝向所述第二基板表面的黑色矩阵以及覆盖所述黑色矩阵和所述第一衬底基板朝向所述第二基板表面的第一配向膜；

所述第二基板包括：第二衬底基板、位于所述第二衬底基板朝向所述第一基板表面的薄膜晶体管层以及覆盖所述薄膜晶体管层和所述第二衬底基板朝向所述第一基板表面的第二配向膜；

所述第一厚度有机绝缘层和所述第二厚度有机绝缘层设置在所述薄膜晶体管层和所述第二配向膜之间；所述第三厚度有机绝缘层设置在所述第一衬底基板和所述第一配向膜之间。

10.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，

所述第三区域位于每个所述开口区的中心区域；

所述第二区域围绕所述第三区域；

所述第一区域围绕所述第二区域。

11.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，

所述第一区域位于每个所述开口区的中心区域；

所述第二区域围绕所述第一区域；

所述第三区域围绕所述第二区域。

12.根据权利要求10或11所述的显示面板，其特征在于，所述中心区域为圆形或方形。

13.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域在所述开口区沿所述扫描线的延伸方向或所述数据线的延伸方向并列排布。

14.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-13任意一项所述的显示面板。

15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，还包括：

光源，所述光源位于所述显示面板的第二基板背离第一基板的一侧。

16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，所述光源为UV光源，对应波长范围为385nm-420nm，包括端点值。

17.一种3D打印系统，其特征在于，包括：

如权利要求14-16任意一项所述的显示装置：

位于所述显示装置中显示面板背离光源一侧的液体树脂，所述液体树脂在所述光源发出的光照射作用下固化。

18.一种3D打印方法，其特征在于，应用在权利要求17所述的3D打印系统中，所述3D打印方法包括：

打开光源；

控制显示面板中液晶的偏转，使得显示面板显示出待打印物体的截面图形；

固化所述截面图形对应位置的液体树脂；

其中，所述光源提供的光源能量可调。

19.根据权利要求18所述的打印方法，其特征在于，

当所述待打印物体的截面图形的边界为直线时，调节所述光源的光源能量，使得所述显示面板的开口区出射的光能量大于所述液体树脂的固化阈值能量；

当所述待打印物体的截面图形的边界为弧线时，调节所述光源的光源能量，使得所述显示面板的开口区液晶层厚度为a的区域出射的光能量大于所述液体树脂的固化阈值能量；所述开口区液晶层厚度小于a的区域出射的光能量小于所述液体树脂的固化阈值能量。