CN109760304A - 一种采用发光显示屏选择成像的3d打印设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备及方法。该设备包括：一OLED发光显示屏，该发光显示屏位于产生用于固化光敏树脂的紫外光；一覆盖于发光显示屏发光面上的偏振膜；一用于盛装光敏树脂的储液槽，该储液槽位于偏振膜上方，并且所述储液槽的底面为透光薄膜；一可上下移动的托板)，所述的托板位于储液槽上方。本发明是利用OLED有机发光显示屏的成像原理，通过计算机提供图像信号，在发光显示屏上出现选择性的发光区域，在发光显示屏的发光区域中对应像素发出紫外光，通过这些发光区域的紫外光对光敏树脂进行固化。本发明具有打印精度高、可生产大尺寸的3D产品、节能省电等诸多优点。

Description

一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备及方法

技术领域：

本发明涉及3D打印设备及方法技术领域，特指一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备及方法。

背景技术：

3D打印是新型快速成型制造技术，它通过多层叠加生长原理制造产品。它能克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍。可以实现任意复杂结构部件的简单化生产。现有的3D打印技术分为：热熔塑胶基础技术FDM；激光烧结成型技术；光固化液态树脂选择区域固化成型技术。

对于光固化液态树脂选择区域固化成型技术而言，现有的光固化打印机分类为：1、激光绘图成像紫外频谱光固化技术，2、DLP投影仪图像化照射成型技术，3、SLA激光扫描成像光固化技术。其中，激光扫描技术利用振镜逐点扫描成像，层层叠加完成3D打印，不足之处是层间速度慢、设备结构尺寸大；DLP投影技术利用数字微镜晶片DMD进行选择性光固化，其不足之处是DMD芯片由德州仪器垄断，且无法获得2K以上的光机，有效工作面积最大为123*92mm。

另一方面，OLED显示屏技术目前已经非常成熟，OLED采用主动发光，以及具有选择性的表面图案发光，所以，本发明人希望将OLED技术引入3D打印中来，经过研究提出以下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于将OLED发光显示屏于3D打印技术结合，提出一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备及方法。

本发明中关于一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备，采用了下述技术方案：该设备包括：一OLED发光显示屏，该发光显示屏位于产生用于固化光敏树脂的紫外光；一覆盖于发光显示屏发光面上的偏振膜；一用于盛装光敏树脂的储液槽，该储液槽位于偏振膜上方，并且所述储液槽的底面为透光薄膜；一可上下移动的托板)，所述的托板位于储液槽上方。

进一步而言，上述关于3D打印设备的技术方案中，所述的发光显示屏水平放置，所述的储液槽的底面与该发光显示屏平行。

本发明中关于一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，采用了下述技术方案：该方法采用OELD发光显示屏作为3D打印中的固化光源，即利用OLED发光显示屏的成像，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对光敏树脂进行照射，将光敏树脂对应区域进行逐层固化，最终形成所需的3D打印实体。

进一步而言，上述关于3D打印方法的技术方案中，所述的发光显示屏水平放置，并且发光面向上；光敏树脂注入一储液槽中，将储液槽设置在发光显示屏上方，发光显示屏产生的光线将透过储液槽的透光底面照射在该底面上、最底层的光敏树脂上，完成对该最底层对应区域的光敏树脂的固化。

进一步而言，上述关于3D打印方法的技术方案中，该方法包括以下步骤：第一步,将光敏树脂注入储液槽中，一可上下移动的托板位于储液槽上方，并且托板的下表面与储液槽底面之间形成有一个单位距离的间隙，光敏树脂充满该间隙中；第二步，位于储液槽下方的发光显示屏作为固化光源，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对位于其上方的储液槽中的光敏树脂进行照射，将托板的下表面与底面间隙中光敏树脂与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第一固化层；第三步，托板向上移动一个单位距离，第一固化层将随托板向上移动一个单位距离，该第一固化层与底面之间再次形成供光敏树脂充入的间隙，此时发光显示屏再次对光敏树脂进行照射，将第一固化层与底面间隙中光敏树脂与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第二固化层；第四，重复上述步骤，随着托板的不断上移，直至完成打印产品最后一层固化层的固化作业；第五，从将托板上将打印形成的产品取下即可。

进一步而言，上述关于3D打印方法的技术方案中，所述的发光显示屏发光面上覆盖有一偏振膜。

进一步而言，上述关于3D打印方法的技术方案中，所述的储液槽的底面采用透光薄膜。

进一步而言，上述关于3D打印方法的技术方案中，所述一个单位距离为：0.01-0.5毫米。

本发明是利用OLED有机发光显示屏的成像原理，通过计算机提供图像信号，在发光显示屏上出现选择性的发光区域，在发光显示屏的发光区域中对应像素发出紫外光，通过这些发光区域的紫外光对光敏树脂进行固化。采用这种技术方案，本发明具有以下优点：

1、OLED发光显示屏的显示精度高，当其分辨率为1280X 768像素时，12英寸显示屏点阵精度达到0.16X0.16mm。也就是说透过OLED发光显示屏成像的产品成型的尺寸精度可以达到0.16mm。

2、OLED发光显示屏成像是直接接触成型，且主动发光，图形变形率低，生产的产品精度高。而现有的投影仪的光线经过多次成像透镜之后图形就会发生光学变形，虽然变形很微小，但是制造精度是无法保证的。它所生产大尺寸的产品不能达到工业级精度。

3、.本发明的可以用于生产大尺寸的3D产品，产品成型尺寸与机器设备结构尺寸占空比明显优于其它光成型技术，是任何现有光固化树脂成型技术都无法比拟的。现有的技术中，不论是激光、投影、扫描固化，其都有光路分配需要很大的设备尺寸来满足光路配置，而本发明的光路最短，机器尺寸最小。

4、节能省电，目前常用的作为固化光源的投影仪等产品需要大功率照明灯作光源，在对光固化树脂固化的时候，适合于光固化树脂波长的光线含量很低，要付出很大的浪费才能使树脂固化产生很小的反应。本发明采用OLED主动发光选址光源，只需要常规投影仪1％—10％的功耗就能满足光固化树脂干光固化的条件。

附图说明：

图1是本发明打印设备的原理图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

见图1所示，这是本发明中3D打印设备的原理图，该设备自下而上包括：发光显示屏1、偏振膜2、储液槽3和托板5。

所述的发光显示屏1采用OLED显示屏，该发光显示屏1位于产生用于固化光敏树脂4的紫外光。例如采用分辨率为1280X 768像素的OLED显示屏，显示屏发光波长在紫外波长范围内(200nm-450nm)。

偏振膜2覆盖在发光显示屏1发光面上，生产时，可直接将偏振膜2粘贴在发光显示屏1的发光面上，该偏振膜2用于防止光线干扰。

储液槽3用于盛装光敏树脂4，该储液槽3位于偏振膜2上方，并且所述储液槽3的底面31为透光薄膜。底面31采用透光薄膜的作用有两个，首先，用于发光显示屏1产生的固化光源可以透射进来，对光敏树脂4进行固化。另外，该透光薄膜有利于固化成型有的产品便于分离。生产时，底面31可采用铁氟龙薄膜，其具有较好的透光性和透气性，便于固化和脱模分离。

托板5位于储液槽3的上方，托板5通过驱动机构实现上下移动。托板5的底面为一个平面，其作为3D打印产品的成型基准面。

所述的发光显示屏1水平放置，所述的储液槽3的底面31与该发光显示屏1平行，托板5的底面与发光显示屏1平行。这样设置可以确保光敏树脂4利用自身重力保持成型层均匀。

下面结合本发明中的打印方法对，对本发明进行进一步说明。

本发明的打印方法是采用OELD发光显示屏1作为3D打印中的固化光源，即利用OLED发光显示屏的成像，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对光敏树脂4进行照射，将光敏树脂4对应区域进行逐层固化，最终形成所需的3D打印实体。

具体而言，该方法包括以下步骤：

第一步,将光敏树脂4注入储液槽3中，托板5位于储液槽3上方，并且托板5的下表面与储液槽3底面31之间形成有一个单位距离的间隙，光敏树脂4在自身重力作用下充满该间隙中。

第二步，位于储液槽3下方的发光显示屏1作为固化光源，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对位于其上方的储液槽3中的光敏树脂4进行照射，将托板5的下表面与底面31间隙中光敏树脂4与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第一固化层。

第三步，托板5向上移动一个单位距离，第一固化层将随托板5向上移动一个单位距离。在光敏树脂4的重力作用下，第一固化层将与底面31的透光薄膜分离，这样第一固化层与底面31之间再次形成供光敏树脂4充入的间隙，此时发光显示屏1再次对光敏树脂4进行照射，将第一固化层与底面31间隙中光敏树脂4与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第二固化层。

第四，重复上述步骤，随着托板5的不断商议，直至完成打印产品最后一层固化层的固化作业；

第五，从将托板5上将打印形成的产品取下即可。

为了避免干扰，所述的发光显示屏1发光面上粘贴覆盖有一偏振膜2。

在打印过程中，根据产品的精度要求来决定上述一个单位距离的数值大小，通常，该一个单位距离为：0.01-0.5毫米。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备，其特征在于：该设备包括：

一OLED发光显示屏(1)，该发光显示屏(1)位于产生用于固化光敏树脂(4)的紫外光；

一覆盖于发光显示屏(1)发光面上的偏振膜(2)；

一用于盛装光敏树脂(4)的储液槽(3)，该储液槽(3)位于偏振膜(2)上方，并且所述储液槽(3)的底面(31)为透光薄膜；

一可上下移动的托板(5)，所述的托板(5)位于储液槽(3)上方。

2.根据权利要求1所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印设备，其特征在于：所述的发光显示屏(1)水平放置，所述的储液槽(3)的底面(31)与该发光显示屏(1)平行。

3.一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：该方法采用OELD发光显示屏(1)作为3D打印中的固化光源，即利用OLED发光显示屏的成像，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对光敏树脂(4)进行照射，将光敏树脂(4)对应区域进行逐层固化，最终形成所需的3D打印实体。

4.根据权利要求3所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：所述的发光显示屏(1)水平放置，并且发光面向上；光敏树脂(4)注入一储液槽(3)中，将储液槽(3)设置在发光显示屏(1)上方，发光显示屏(1)产生的光线将透过储液槽(3)的透光底面(31)照射在该底面(31)上、最底层的光敏树脂(4)上，完成对该最底层对应区域的光敏树脂(4)的固化。

5.根据权利要求4所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步,将光敏树脂(4)注入储液槽(3)中，一可上下移动的托板(5)位于储液槽(3)上方，并且托板(5)的下表面与储液槽(3)底面(31)之间形成有一个单位距离的间隙，光敏树脂(4)充满该间隙中；

第二步，位于储液槽(3)下方的发光显示屏(1)作为固化光源，通过计算机在其显示屏上选择对应的发光区域，利用发光区域中对应像素产生的紫外光对位于其上方的储液槽(3)中的光敏树脂(4)进行照射，将托板(5)的下表面与底面(31)间隙中光敏树脂(4)与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第一固化层；

第三步，托板(5)向上移动一个单位距离，第一固化层将随托板(5)向上移动一个单位距离，该第一固化层与底面(31)之间再次形成供光敏树脂(4)充入的间隙，此时发光显示屏(1)再次对光敏树脂(4)进行照射，将第一固化层与底面(31)间隙中光敏树脂(4)与发光区域对应的部分固化，形成打印产品的第二固化层；

第四，重复上述步骤，随着托板(5)的不断上移，直至完成打印产品最后一层固化层的固化作业；

第五，从将托板(5)上将打印形成的产品取下即可。

6.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：所述的发光显示屏(1)发光面上覆盖有一偏振膜(2)。

7.根据权利要求4-5中任意一项所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：所述的储液槽(3)的底面(31)采用透光薄膜。

8.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种采用发光显示屏选择成像的3D打印方法，其特征在于：所述一个单位距离为：0.01-0.5毫米。