CN110989253A - 一种3d打印系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种3D打印系统及其控制方法，在光源与液晶显示面板之间设置调光控制面板，调光控制面板包括相对设置的第一偏光片和反射式偏光片，以及位于第一偏光片和反射式偏光片之间的第一液晶层，其中，第一偏光片靠近光源设置，反射式偏光片远离光源设置，第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶，通过控制调光控制面板，可以实现由同一方向入射至调光控制面板中光线的透射和反射的比例，在非透光打印区域，可以减少近紫外光线入射至液晶显示面板中，减少了液晶显示面板中近紫外光线的热量积聚，实现液晶显示面板散热的功能，提高了液晶显示面板的使用寿命。

Description

一种3D打印系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及3D打印印技术，尤其涉及一种3D打印系统及其控制方法。
背景技术
在3D(three dimension)打印领域中，快速成型技术根据使用材料、成型方式等的不同可划分为多种类别，其中较为常见的是光固化快速成型。光固化成型的原理是：利用流体状态的光敏树脂(UV)在光照下发生聚合反应的特点，将光源按照待成型物体的截面形状进行照射，使流体状态的树脂固化成型。具体而言，光固化3D打印机通过数据传输设备将3D打印对象的横截面图案一层一层地传输到液晶显示屏上，然后用相应波长的光照射液晶显示屏，使得液晶显示屏上方的液体树脂按照图案一层一层的固化，最终形成指定的3D打印对象。
对于基于液晶面板的立体平板印刷(SLA)技术，现有的基本实现方式是：采用直下式385nm/405nm/420nm近紫外点阵LED光源作为背光源，在打印过程中利用液晶面板充当光罩，控制背光源在特定图案位置进行精确曝光。以采用负性树脂为例，被曝光的树脂材料会发生固化，通过逐层固化的方式，最终打印出所需要的3D模型。但是，在近紫外光(405nm)持续照射下，液晶面板发热严重，对液晶面板性能造成影响，并影响液晶显示面板的使用寿命。在现有的3D打印装置中，在需要对其进行散热处理的过程中，都是简单的通过设置在液晶面板以外散热元件来进行散热，例如风冷、水冷等来实现散热，这样虽然能够实现散热，但是效率太低，降低了液晶面板的性能。
发明内容
本发明实施例提供一种3D打印系统及其控制方法，通过在光源与液晶显示面板之间设置调光控制面板，调光控制面板在透光打印区域允许光线透过，在不透光打印区域不允许光线透过并将光线进行反射，有效地降低了液晶显示面板屏幕的温度，提高液晶显示面板寿命。
一方面，本发明实施例提供一种3D打印系统，包括：
光源；
树脂槽，位于所述光源的出光侧，用于储存光敏树脂；
液晶显示面板，与所述光源相对设置，且位于所述光源与所述树脂槽之间；
调光控制面板，位于所述光源与所述液晶面板之间，所述调光控制面板包括位于所述光源出光侧依次层叠设置的第一偏光片和反射式偏光片，所述第一偏光片靠近所述光源，所述反射式偏光片远离所述光源，在所述第一偏光片和所述反射式偏光片之间依次设置有第一电极、第一液晶层和第二电极，其中，所述第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶；所述调光控制面板用于控制所述光源由同一方向入射至所述调光控制面板中光线的透射和反射的比例。
可选地，所述光源的波长范围为365nm～420nm。。
可选地，所述第一电极和所述第二电极的材料均为透明导电材料。
可选地，所述液晶显示面板包括第二液晶层、第二偏光片和第三偏光片，所述第二偏光片和所述第三偏光片相对设置，所述第二偏光片远离所述树脂槽，所述第三偏光片靠近所述树脂槽，所述第二液晶层位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间。
可选地，所述第二偏光片与所述反射式偏光片为同一个偏光片。
可选地，所述调光控制面板包括多个呈阵列排布的第一子像素，所述液晶显示面板包括多个呈阵列排布的第二子像素；
沿垂直于所述调光控制面板出光面的方向上，一个所述第一子像素与一个所述第二子像素一一对应设置，且一个所述第二子像素位于一个所述第一子像素的投影范围内。
可选地，所述调光控制面板还包括第一配向膜和第二配向膜，所述第一配向膜位于所述第一偏光片与所述第一液晶层之间，所述第二配向膜位于所述反射式偏光片与所述第一液晶层之间；其中，所述第一配向膜和第二配向膜的配向方向垂直；所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互平行。
可选地，所述调光控制面板还包括第三配向膜和第四配向膜，所述第三配向膜位于所述第一偏光片与所述第一液晶层之间，所述第四配向膜位于所述反射式偏光片与所述第一液晶层之间；其中，所述第三配向膜和第四配向膜的配向方向垂直；所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互垂直。
可选地，所述光源包括多个光源组，每个所述光源组包括多个呈点阵排列的LED光源；每一所述光源组对应设置独立的控制电路。
另一方面，本发明实施例还提供一种3D打印系统的控制方法，所述3D打印系统包括：
光源；
树脂槽，位于所述光源的出光侧，用于储存光敏树脂；
液晶显示面板，与所述光源相对设置，且位于所述光源与所述树脂槽之间；
调光控制面板，位于所述光源与所述液晶面板之间，所述调光控制面板包括位于所述光源出光侧依次层叠设置的第一偏光片和反射式偏光片，所述第一偏光片靠近所述光源，所述反射式偏光片远离所述光源，在所述第一偏光片和所述反射式偏光片之间依次设置有第一电极、第一液晶层和第二电极；所述第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶；
所述光源经过所述第一偏光片后形成第一偏振光；
所述控制方法包括：
在透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光从所述反射式偏光片中透射；
在非透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光被所述反射式偏光片反射。
本发明实施例中的3D打印系统及其控制方法，在光源与液晶显示面板之间设置调光控制面板，调光控制面板包括相对设置的第一偏光片和反射式偏光片，以及位于第一偏光片和反射式偏光片之间的第一液晶层，其中，第一偏光片靠近光源设置，反射式偏光片远离光源设置，第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶，通过控制调光控制面板，一方面，可以实现由同一方向入射至调光控制面板中光线的透射和反射的比例，在非透光打印区域，可以减少近紫外光线入射至液晶显示面板中，减少了液晶显示面板中近紫外光线的热量积聚，实现液晶显示面板散热的功能，提高了液晶显示面板的使用寿命。另一方面，通过控制调光控制面板，在透光打印区域允许光线透过，在不透光打印区域不允许光线透过，在一定程度上，也提高了入射到打印树脂槽的光线的准直度，提高了3D打印系统的打印精度。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中提供的一种3D打印系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种3D打印系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种3D打印系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种3D打印系统的系统工作原理示意图；
图6为本发明实施例提供的一种3D打印系统中调光控制面板与液晶显示面板对应像素的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例提供的3D打印系统中调光控制面板和液晶显示面板分别输入的十字图片平面结构示意图；
图8为本发明实施例提供的光源的平面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种3D打印系统的控制方法中分别对应透光打印区域和非透光打印区域的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的又一种3D打印系统的控制方法中分别对应透光打印区域和非透光打印区域的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的3D打印系统的控制方法中将光源、液晶显示面板分区对应的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
图1为现有技术中提供的一种3D打印系统的结构示意图。如图1所示，该3D打印系统包括：光源10’，树脂槽20’，位于光源10’的出光侧，用于储存光敏树脂21’；液晶显示面板30’，位于光源10’与树脂槽20’之间。光源10’包括基材12’以及设置在基材12’朝向液晶显示面板30’一侧的多个近紫外的LED光源11’。液晶显示面板30’包括第一偏光片31’、第二偏光片32’以及位于第一偏光片31’和第二偏光片32’之间的液晶层33’。3D打印系统还包括位于树脂槽20’内的升降杆托板22’，固化后的光敏树脂固定在升降杆托板22’上，升降杆托板22’基于液晶显示面板30’的显示时序在z方向上移动，z方向与液晶显示面板30’的光束出射方向相同。可以理解的是，3D打印系统还包括支撑各部分的支架及控制机构，图1中未示出。
3D打印系统中的液晶显示面板30’只需显示黑色图像和白色图像，黑色图像区域为近紫外光线遮挡区域，此时的光敏树脂21’不会发生聚合固化，白色图像区域为近紫外光线透过区域，此时的光敏树脂21’发生聚合固化。
现有技术中，近紫外光线遮挡区域通常为通过液晶光阀开关阻挡实现，即控制液晶显示面板30’内的电场控制液晶分子的偏转，从而实现一个光阀开关的功能，阻挡近紫外光线从液晶显示面板30’的上偏光片出射出去，但是，随着3D打印系统持续工作使用，如，在近紫外光(405nm)持续照射下，液晶显示面板30’内的近紫外光热量持续积累，导致液晶显示面板30’内的液晶层33’发热严重，对液晶面板性能造成影响，并影响液晶显示面板的使用寿命。
有鉴于此，本发明提供了一种3D打印系统，可以有效减少3D打印系统中液晶显示面板中的近紫外光线照射所造成的热量积聚，实现液晶显示面板的散热功能，提高了液晶显示面板的使用寿命。
图2为本发明实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供一种3D打印系统，包括：光源10；树脂槽20，位于光源10的出光侧，用于储存光敏树脂21；液晶显示面板30，与光源10相对设置，且位于光源10与树脂槽20之间；调光控制面板40，位于光源10与液晶显示面板30之间，调光控制面板40包括相对设置的第一偏光片41和反射式偏光片42，以及位于第一偏光片41和反射式偏光片42之间的第一液晶层43，反射式偏光片42位于第一偏光片41远离所述光源10的一侧，在第一偏光片41和反射式偏光片42之间依次设置有第一电极、第一液晶层43和第二电极，其中，第一液晶层43中的液晶分子为扭曲向列型液晶；调光控制面板40用于控制光源10由同一方向入射至调光控制面板40中光线的透射和反射的比例。
具体地，光源10包括基材12，以及设置在基材12朝向调光控制面板40一侧的多个呈点阵排布的近紫外LED光源11，光源10与液晶显示面板30相对设置，调光控制面板40位于光源10与液晶显示面板30之间，调光控制面板40包括第一偏光片41和反射式偏光片42，以及位于第一偏光片41和反射式偏光片42之间的第一液晶层43，反射式偏光片42位于第一偏光片41远离所述光源10的一侧，第一液晶层43中的液晶分子为扭曲向列型液晶分子，由光源10出射的光线入射至调光控制面板40，光源10经过所述第一偏光片41后形成第一偏振光；第一偏振光为既定方向的偏振光或偏振光分量；例如，既定方向为沿第一方向，第一方向为水平方向，调光控制面板40还包括第一电极44和第二电极45，第一电极44和第二电极45相对设置，并分别位于第一液晶层43的两侧，在第一电极44和第二电极45上施加电压时，第一电极44和第二电极45之间形成垂直电场，电场穿过第一液晶层43，使得第一液晶层43中的液晶分子在电场的作用下发生偏转，例如，当第一电极44和第二电极45不施加电压时，第一液晶层43的液晶分子不发生偏转，第一偏振光经过第一液晶层43之后的偏振方向扭转90度，若该扭转后的偏振方向与反射式偏光片42的偏振方向平行时，则光线能透过调光控制面板40；若该扭转后的偏振方向与反射式偏光片42的偏振方向垂直，则光线在反射式偏光片42的反射界面上发生反射，并返回至第一液晶层43后，并再次经过第一液晶层43内部扭转90度后从第一偏光片射出。此时，光线不能透过调光控制面板40。即本发明实施例可以通过在光源10与液晶显示面板30之间设置调光控制面板40，控制由同一方向入射至调光控制面板中光线的透射和反射的比例。
本发明实施例中的3D打印系统，在光源与液晶显示面板之间设置调光控制面板，调光控制面板包括相对设置的第一偏光片和反射式偏光片，以及位于第一偏光片和反射式偏光片之间的第一液晶层，其中，第一偏光片靠近光源设置，反射式偏光片远离光源设置，第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶，通过控制调光控制面板，一方面，可以实现由同一方向入射至调光控制面板中光线的透射和反射的比例，在非透光打印区域，可以减少近紫外光线入射至液晶显示面板中，减少了液晶显示面板中近紫外光线的热量积聚，实现液晶显示面板散热的功能，提高了液晶显示面板的使用寿命。另一方面，通过控制调光控制面板，在透光打印区域允许光线透过，在不透光打印区域不允许光线透过，在一定程度上，也提高了入射到打印树脂槽的光线的准直度，提高了3D打印系统的打印精度。
可选地，该3D打印系统采用的光源波长范围为365nm～420nm；此波段的光源为近紫外光，使用上相对安全可靠。
可选地，调光控制面板40中的第一电极44和第二电极45均为透明电极材料，例如氧化铟锡或者氧化锡等透明材料，采用透明电极材料能够增强调光控制面板40中光线的透过率。
可以理解的，上述调光控制面板40还包括相对设置的第一基板(图未示)和第二基板(图未示)，在可选的实施例中，第一偏光片41设置在第一基板远离第一液晶层43的一侧，反射式偏光片42设置在第二基板远离第一液晶层43的一侧，第一电极44设置在第一基板靠近第一液晶层43的一侧，第二电极45设置在第一基板靠近第一液晶层43的一侧。
可以理解的，该3D打印系统中的液晶显示面板30可以为平面场转换(In PlaneSwitching，IPS)或边缘场转换(Fringe Field Switching，FFS)模式或扭曲向列(TwistedNematic，TN)模式或垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式的液晶面板中的任意一种。本实施例提供的液晶显示面板30用于3D打印系统中，可以不设置彩色滤光片。
图3为本发明实施例提供的又一种3D打印系统的结构示意图。如图3所示，可以理解的，液晶显示面板30包括第二液晶层33、第二偏光片31和第三偏光片32，第二偏光片31和第三偏光片32相对设置，第二偏光片31远离树脂槽20设置，第三偏光片32靠近树脂槽20，第二液晶层33位于第二偏光片31和第三偏光片33之间。
可以理解的，上述液晶显示面板30还包括相对设置的第三基板(图未示)和第四基板(图未示)，第三基板远离树脂槽20设置，第四基板靠近树脂槽20设置，在可选的实施例中，第二偏光片31设置在第三基板远离第二液晶层33的一侧，第三偏光片33设置在第四基板远离第二液晶层33的一侧。
可选地，液晶显示面板30与调光控制面板40之间通过透明光学胶(OpticallyClear Adhesive，OCA)50粘结，采用透明光学胶50能够降低光线的透过率损失。
图4为本发明另一种实施例中3D打印系统的结构示意图。如图4所示，图4与图3的区别在于液晶显示面板30的第二偏光片31与调光控制面板40中的反射式偏光片42为同一个偏光片。可以节省使用一个偏光片，从而降低本发明实施例中3D打印系统的制作成本。
图5为本发明实施例中的一种3D打印系统的系统工作原理示意图。如图5所示，将需要打印的3D结构的逐层图片信息输入至3D打印系统中的中央处理器(CPU，centralprocessing unit)，CPU 01将需要打印的图片信息的指令发送至驱动芯片02，调光控制面板40对应设置有第一柔性电路板(图未示)，液晶显示面板30对应设置有第二柔性电路板(图未示)，第一柔性电路板与第二柔性电路板均连接至驱动芯片02上相同的信号输出端，即驱动芯片02分别向调光控制面板40和液晶显示面板30输入相同的图片信息，使得调光控制面板40与液晶显示面板30所显示的图片内容一致。
可选地，调光控制面板40包括多个呈阵列排布的第一子像素SP1，液晶显示面板30包括多个呈阵列排布的第二子像素SP2；在沿垂直于调光控制面板40出光面的方向上，一个第一子像素SP1与一个第二子像素SP2一一对应设置，且一个所述第二子像素单元SP2位于一个所述第一子像素单元SP1的投影范围内，可以理解的，调光控制面板40的第一基板上包括多个第一薄膜晶体管(图未示)，用于控制对应透光显示区域的第一子像素SP1点亮或者关闭；液晶显示面板30的第三基板上包括多个第二薄膜晶体管(图未示)用于控制对应透光显示区域的第二子像素SP2点亮或者关闭。
可选地，图6为本发明实施例提供的一种3D打印系统中调光控制面板与液晶显示面板对应像素的剖面结构示意图。如图6所示，液晶显示面板30中设置有黑矩阵31，黑矩31阵位于相邻的两个第二子像素SP2之间，调光控制面板40中不设置黑矩阵，使得第一子像素SP2可以稍大于第二子像素SP1；可选地，黑矩阵41可以设置液晶面板30任意一侧基板上，也可以在液晶显示面板30两侧的基板上同时设置黑矩阵31。可选地，基于相同的图片显示内容，调光控制面板40中对应点亮的第一子像素SP1的数目与液晶显示面板中对应点亮的第二子像素SP2的数目相等。具体地，第二子像素SP2的投影位于第一子像素SP1的投影范围内，在透光打印区域，控制调光控制面板40中对应的第一子像素SP1透光，同时控制液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2也为透光区域；在非透光打印区域，控制调光控制面板40中对应的第一子像素SP1不透光，并将光线反射至光源，同时控制液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2不透光，使得液晶显示面板30中的对应第二子像素SP2的黑态更黑，增强了液晶显示面板30画面显示的对比度，在一定程度上，也提高了入射到树脂打印槽的光线的准直度，提高了3D打印系统的打印精度。
可选地，也可以单独设置驱动芯片，分别与调光控制面板40的第一柔性电路板(图未示)以及液晶显示面板30的第二柔性电路板(图未示)对应电连接，使得调光控制面板30所显示的图片外围轮廓可以大于液晶显示面板30所显示的图片外围轮廓。图7为本发明实施例提供的3D打印系统中调光控制面板和液晶显示面板分别输入的十字图片平面结构示意图。如图7所示，调光控制面板40所显示图片透光区域A1大于液晶显示面板30所显示图片透光区域A2，在沿垂直于调光控制面板40出光面的方向上，透光区域A2的投影位于透光区域A1的投影内，例如：A1的外围比A2的外围多出1～10个子像素，此时透光区域A1中被点亮的第一子像素SP1数量大于透光区域A2中被点亮的第二子像素SP2的数量。
可选地，在本发明其中的一种实施例中，调光控制面板40还包括第一配向膜(图未示)和第二配向膜(图未示)，第一配向膜位于第一偏光片41与第一液晶层43之间，第二配向膜位于反射式偏光片42与第一液晶43层之间；其中，所述第一配向膜和第二配向膜的配向方向垂直，可以理解的，第一配向膜和第二配向膜具有锚定功能，用于锚定液晶分子的初始排布方向，第一配向膜和第二配向膜可以采用摩擦配向或者光配向制程工艺制作。
可选地，基于上述第一液晶层43中液晶分子的配向模式，设置反射式偏光片42的吸收轴与第一偏光片41的吸收轴相互平行。
可选地，在本发明其中的另一种实施例中，所述调光控制面板40还包括第三配向膜(图未示)和第四配向膜(图未示)，第三配向膜位于第一偏光片41与第一液晶层43之间，第四配向膜位于反射式偏光片42与第一液晶层43之间；其中，所述第三配向膜和第四配向膜的配向方向垂直。可以理解的，第三配向膜和第四配向膜具有锚定功能，用于锚定液晶分子的初始排布方向，第三配向膜和第四配向膜可以采用摩擦配向或者光配向制程工艺制作。
可选地，基于上述第一液晶层33中液晶分子的配向模式，设置反射式偏光片32的吸收轴与第一偏光片31的吸收轴相互垂直。
图8为本发明实施例提供的光源的平面结构示意图。可选地，如图8所示，可选地，本发明实施例中光源10包括多个光源组1011，每个光源组1011包括多个呈点阵排列的LED光源11，例如每6个或8个LED光源11组成一个光源组1011，每一光源组1011对应设置独立的控制电路K，每一光源组1011内的LED光源11呈串联或者并联设置连接，各个独立控制的控制电路K，可以由一个总的驱动芯片15驱动控制。
基于上述实施例3D打印系统的结构，本实施例还提供一种3D打印系统的控制方法，所述3D打印系统包括：
光源；
树脂槽，位于所述光源的出光侧，用于储存光敏树脂；
液晶显示面板，与所述光源相对设置，且位于所述光源与所述树脂槽之间；
调光控制面板，位于所述光源与所述液晶面板之间，所述调光控制面板包括位于所述光源出光侧依次层叠设置的第一偏光片和反射式偏光片，所述第一偏光片靠近所述光源，所述反射式偏光片远离所述光源，在所述第一偏光片和所述反射式偏光片之间依次设置有第一电极、第一液晶层和第二电极；所述第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶；
在所述光源经过所述第一偏光片后形成第一偏振光后，所述控制方法包括：
在透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光从所述反射式偏光片中透射；
在非透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光被所述反射式偏光片反射。具体地，所述控制方法举例说明如下：例如，“十”字为打印预设图形，液晶显示面板30包括：透光打印区域和非透光打印区域。
图9为本发明实施例提供的一种3D打印系统的控制方法中分别对应透光打印区域和非透光打印区域的结构示意图。结合图3-图7和图9所示，
调光控制面板40中第一偏光片41和反射式偏光片42的吸收轴相互平行，第一液晶层中43的液晶分子分别基于第一配向膜(图未示)和第二配向膜(图未示)的配向方向排布，第一配向膜的配向方向与第二配向膜的配向方向垂直。所述控制方法如下：以下为调光控制面板40与液晶显示面板30基于显示同样的相同图片显示内容，用于透光显示的第一子像素SP1与第二子像素SP2数目相同的情形，且液晶显示面板30为FFS液晶显示面板举例：
在透光打印区域，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1需要被点亮，具体地，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1所对应的第一薄膜晶体管导通，第一电极44被施加电压，和第二电极45之间形成垂直电场，第一液晶层43中的扭曲向列型液晶分子的长轴沿着电场线方向排布，第一偏振光的偏振方向不发生改变，此时由于反射式偏光片42的吸收轴与第一偏光片41的吸收轴相互平行，因此，第一偏振光可继续通过反射式偏光片42到达液晶显示面板30，此时，液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2被点亮，使得光线能够继续通过液晶显示面板30到达打印树脂槽20。
在非透光打印区域，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1需要被关闭，具体地，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1所对应的第一薄膜晶体管断开，第一电极44不施加电压，和第二电极45之间无垂直电场形成，第一液晶层43中的扭曲向列型液晶分子不会发生偏转，第一偏振光经由第一液晶层43中的光旋作用后光的偏振方向变化第一角度，第一角度例如为90度，此时，该扭转后的第一偏振光的偏振方向与反射式偏光片42的偏振方向垂直，第一偏振光经过反射式偏光片42界面发生反射，继续经笫一液晶层43的光旋作用后，光的偏振方向变化笫一角度，与第一偏光片41的偏振方向相同，即反射后的光线从第一偏光片41射出，此时，近紫外光线不会继续到达液晶显示面板30，能够有效减少液晶显示面板30内的近紫外光线的持续照射所产生的热量积聚。同时，液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2被关闭，能够使得液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2黑态更黑，有利于提高液晶显示面板30显示画面的对比度。
对于调光控制面板40与液晶显示面板30基于显示同样的相同图片显示内容，用于透光显示的第一子像素SP1数目大于第二子像素SP2数目的情形，即调光控制面板40显示的图片内容的外轮廓大于液晶显示面板30显示的图片内容的外轮廓，仅是将第一子像素SP1点亮的数目增多，具体实现原理类似，具体不再赘述。
图10是为发明实施例提供的又一种3D打印系统的控制方法中分别对应透光打印区域和非透光打印区域的结构示意图。结合图3-图7和图10所示，
调光控制面板40中第一偏光片41和反射式偏光片42的吸收轴相互垂直，第一液晶层中43的液晶分子分别基于第三配向膜(图未示)和第四配向膜(图未示)的配向方向排布，第三配向膜的配向方向与第四配向膜的配向方向垂直。所述控制方法如下：以下为调光控制面板40与液晶显示面板30基于显示同样的相同图片显示内容，用于透光显示的第一子像素SP1与第二子像素SP2数目相同的情形，且液晶显示面板30为FFS液晶显示面板举例：
在透光打印区域，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1需要被点亮，具体地，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1所对应的第一薄膜晶体管断开，第一电极44和第二电极45之间无垂直电场形成，第一液晶层43中的扭曲向列型液晶分子不会发生偏转，第一偏振光经由第一液晶层43中的光旋作用后光的偏振方向变化第一角度，第一角度例如为90度，此时，该扭转后的第一偏振光的偏振方向与反射式偏光片42的偏振方向相互平行，因此，第一偏振光可继续通过反射式偏光片42到达液晶显示面板30，此时，液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2被点亮，使得光线能够继续通过液晶显示面板30到达打印树脂槽20。
在非透光打印区域，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1需要被导通，具体地，调光控制面板40对应区域的第一子像素SP1所对应的第一薄膜晶体管导通，第一电极44被施加电压，和第二电极45之间形成垂直电场，第一液晶层43中的扭曲向列型液晶分子的长轴沿着电场线方向排布，第一偏振光的偏振方向不发生改变，此时由于反射式偏光片42的吸收轴与第一偏光片41的吸收轴相互垂直，第一偏振光经过反射式偏光片42界面发生反射，继续经笫一液晶层43的光旋作用后，光的偏振方向变化笫一角度，与第一偏光片41的偏振方向相同，即反射后的光线从第一偏光片41射出，此时，近紫外光线不会继续到达液晶显示面板30，能够有效减少液晶显示面板30内的近紫外光线的持续照射所产生的热量积聚。有效的降低了3D打印系统液晶显示面板30屏幕的温度。同时，液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2被关闭，能够使得液晶显示面板30中对应的第二子像素SP2黑态更黑，有利于提高液晶显示面板30显示画面的对比度。
对于调光控制面板40与液晶显示面板30基于显示同样的相同图片显示内容，用于透光显示的第一子像素SP1数目大于第二子像素SP2数目的情形，即调光控制面板40显示的图片内容的外轮廓大于液晶显示面板30显示的图片内容的外轮廓，仅是将第一子像素SP1点亮的数目增多，具体实现原理类似，具体不再赘述。
上述控制方法通过控制调光控制面板，在透光打印区域允许光线透过，在不透光打印区域不允许光线透过并将光线进行反射，有效地降低了液晶显示面板屏幕的温度，在一定程度上，也提高了入射到打印树脂槽的光线的准直度，提高了3D打印系统的打印精度。
图11为本发明实施例提供的3D打印系统的控制方法中将光源、液晶显示面板分区对应的结构示意图。如图11所示，可选地，结合图8所示，光源包括N个光源组1011，每个光源组1011包括多个呈点阵排列的LED光源11，例如每6个或8个LED光源11组成一个光源组1011，每一光源组1011对应设置独立的控制电路K，每一光源组1011内的LED光源11呈串联或者并联设置连接。所述控制方法如下：液晶显示面板30包括N个预设区域Qn，一个光源组1011与预设区域Qn一一对应设置，N为正整数，且N≥1；光源10还包括多个光源控制单元(图未示出)，多个光源控制单元用于根据待打印的图像信息R判断对应的液晶显示面板30的预设区域Qn，点亮预设区域Qn对应的光源组1011。需要说明的是，只要图像信息R所对应的液晶显示面板30的预设区域Qn有一个第二子像素SP2需要显示，则其对应的光源组1011里的全面LED点亮。采用此种光源10设计，能够降低光源10中LED的点亮的数目，使得位于透光打印区域的LED全亮，而调光控制面板40对不需要透光部分的光线进行反射，两者结合，能大幅降低液晶显示面板30的屏幕温度。
通过上述实施例可知，本发明实施例提供的3D打印系统及其控制方法，至少实现了如下的有益效果：在光源与液晶显示面板之间设置调光控制面板，调光控制面板包括相对设置的第一偏光片和反射式偏光片，以及位于第一偏光片和反射式偏光片之间的第一液晶层，其中，第一偏光片靠近光源设置，反射式偏光片远离光源设置，第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶，通过控制调光控制面板，一方面，可以实现由同一方向入射至调光控制面板中光线的透射和反射的比例，在非透光打印区域，可以减少近紫外光线入射至液晶显示面板中，减少了液晶显示面板中近紫外光线的热量积聚，实现液晶显示面板散热的功能，提高了液晶显示面板的使用寿命。另一方面，通过控制调光控制面板，在透光打印区域允许光线透过，在不透光打印区域不允许光线透过，在一定程度上，也提高了入射到打印树脂槽的光线的准直度，提高了3D打印系统的打印精度。另外，将光源进行分区控制，能够降低光源10中LED的点亮的数目，使得位于透光打印区域的LED全亮，而调光控制面板对不需要透光部分的光线进行反射，两者结合，能大幅降低液晶显示面板的屏幕温度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种3D打印系统，其特征在于，包括：
光源；
树脂槽，位于所述光源的出光侧，用于储存光敏树脂；
液晶显示面板，与所述光源相对设置，且位于所述光源与所述树脂槽之间；
调光控制面板，位于所述光源与所述液晶面板之间，所述调光控制面板包括位于所述光源出光侧依次层叠设置的第一偏光片和反射式偏光片，所述第一偏光片靠近所述光源，所述反射式偏光片远离所述光源，在所述第一偏光片和所述反射式偏光片之间依次设置有第一电极、第一液晶层和第二电极，其中，所述第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶；所述调光控制面板用于控制所述光源由同一方向入射至所述调光控制面板中光线的透射和反射的比例。
2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述光源的波长范围为365nm～420nm。
3.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料均为透明导电材料。
4.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述液晶显示面板包括第二液晶层、第二偏光片和第三偏光片，所述第二偏光片和所述第三偏光片相对设置，所述第二偏光片远离所述树脂槽，所述第三偏光片靠近所述树脂槽，所述第二液晶层位于所述第二偏光片和所述第三偏光片之间。
5.根据权利要求4所述的3D打印系统，其特征在于，所述第二偏光片与所述反射式偏光片为同一个偏光片。
6.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述调光控制面板包括多个呈阵列排布的第一子像素，所述液晶显示面板包括多个呈阵列排布的第二子像素；
沿垂直于所述调光控制面板出光面的方向上，一个所述第一子像素与一个所述第二子像素一一对应设置，且一个所述第二子像素位于一个所述第一子像素的投影范围内。
7.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，
所述调光控制面板还包括第一配向膜和第二配向膜，所述第一配向膜位于所述第一偏光片与所述第一液晶层之间，所述第二配向膜位于所述反射式偏光片与所述第一液晶层之间；其中，所述第一配向膜和第二配向膜的配向方向垂直。
8.根据权利要求7所述的3D打印系统，其特征在于，所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互平行。
9.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，
所述调光控制面板还包括第三配向膜和第四配向膜，所述第三配向膜位于所述第一偏光片与所述第一液晶层之间，所述第四配向膜位于所述反射式偏光片与所述第一液晶层之间；其中，所述第三配向膜和第四配向膜的配向方向垂直。
10.根据权利要求9所述的3D打印系统，其特征在于，所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互垂直。
11.根据权利要求1-10任一所述的3D打印系统，其特征在于，
所述光源包括多个光源组，每个所述光源组包括多个呈点阵排列的LED光源；
每一所述光源组对应设置独立的控制电路。
12.一种3D打印系统的控制方法，其特征在于，所述3D打印系统包括：
光源；
树脂槽，位于所述光源的出光侧，用于储存光敏树脂；
液晶显示面板，与所述光源相对设置，且位于所述光源与所述树脂槽之间；
调光控制面板，位于所述光源与所述液晶面板之间，所述调光控制面板包括位于所述光源出光侧依次层叠设置的第一偏光片和反射式偏光片，所述第一偏光片靠近所述光源，所述反射式偏光片远离所述光源，在所述第一偏光片和所述反射式偏光片之间依次设置有第一电极、第一液晶层和第二电极；所述第一液晶层中的液晶分子为扭曲向列型液晶；
所述光源经过所述第一偏光片后形成第一偏振光；
所述控制方法包括：
在透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光从所述反射式偏光片中透射；
在非透光打印的区域，控制所述调光控制面板，使得所述第一偏振光被所述反射式偏光片反射。
13.根据权利要求12所述的一种3D打印系统的控制方法，其特征在于，
当所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互平行时，所述控制方法包括：
在透光打印的区域，加电，控制所述调光控制面板对应区域的所述第一电极和所述第二电极之间形成电场，所述第一偏振光经过所述第一液晶层后偏振方向不变，使得所述第一偏振光经由所述反射式偏光片透射；
在非透光打印的区域，不加电，所述第一偏振光经由所述第一液晶层中的光旋作用后光的偏振方向变化第一角度，经过所述反射式偏光片反射，继续经所述笫一液晶层的光旋作用后，光的偏振方向变化所述笫一角度，从所述第一偏光片射出。
14.根据权利要求12所述的一种3D打印系统的控制方法，其特征在于，
当所述第一偏光片和所述反射式偏光片的吸收轴相互垂直时，所述控制方法包括：
在透光打印的区域，不加电，所述第一偏振光经由所述第一液晶层中的光旋作用后光的偏振方向变化第一角度，经过所述反射式偏光片透射；
在非透光打印的区域，加电，控制所述调光控制面板对应区域的所述第一电极和所述第二电极之间形成电场，所述第一偏振光经过所述第一液晶层后偏振方向不变，经过所述反射式偏光片反射，继续经所述笫一液晶层后，光的偏振方向不变化，从所述第一偏光片射出。
15.根据权利要求13或14所述的一种3D打印系统的控制方法，其特征在于，
所述第一角度为90度。
16.根据权利要求12-14任一所述的一种3D打印系统的控制方法，其特征在于，
所述光源包括N个光源组，每个所述光源组包括多个呈点阵排列的LED光源；
所述液晶显示面板包括N个预设区域，所述光源组与所述预设区域一一对应设置，N为正整数，且N≥1；
所述光源还包括多个光源控制单元，用于根据待打印的图像信息判断对应的所述液晶显示面板的所述预设区域，点亮所述预设区域对应的所述光源组。
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