KR101604825B1 - Color three-dimensional shape writer - Google Patents

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KR101604825B1
KR101604825B1 KR1020150073914A KR20150073914A KR101604825B1 KR 101604825 B1 KR101604825 B1 KR 101604825B1 KR 1020150073914 A KR1020150073914 A KR 1020150073914A KR 20150073914 A KR20150073914 A KR 20150073914A KR 101604825 B1 KR101604825 B1 KR 101604825B1
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    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing

Abstract

The present invention relates to a color three-dimensional shape outputting apparatus. The technological purpose of the present invention is to provide the color three-dimensional shape outputting apparatus which can output a color three-dimensional shape in horizontal and vertical directions and has a high output speed. The color three-dimensional shape outputting apparatus includes: a liquid crystal panel which receives an image signal and outputs an image; a liquid phase container which accommodates mixed liquid which is placed on the liquid crystal panel and, at the same time, has a color determined when the mixed liquid is exposed to infrared rays, and is photo-cured by being exposed to UV rays; an infrared ray source which penetrates the liquid panel and the liquid phase container and provides UV rays to the mixed liquid to enable the mixed liquid to have a color; a UV ray source which penetrates the liquid crystal panel and the liquid phase container and provides UV rays to the mixed liquid to photo-cure the mixed liquid; and a shape extraction unit which raises up the shape by a certain pitch from the liquid phase container to the upside as the shape with a plurality of colors is photo-cured by the infrared ray source and the UV ray source.

Description

입체 컬러 형상 출력기{Color three-dimensional shape writer}Color three-dimensional shape writer

본 발명은 입체 컬러 형상 출력기에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic color image forming apparatus.

최근 제품 디자이너 및 설계자가 CAD(Computer Aided Design)나 CAM(Computer Aided Manufacturing)을 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성하고, 생성한 데이터를 이용하여 3차원 입체 형상의 제품을 제작하는 이른바 3차원 프린팅 방법이 등장하게 되었으며, 이러한 3D 프린터를 산업, 생활, 의학 등 다양한 분야에서 활용하고 있다.Recently, product designers and designers have developed a so-called three-dimensional printing method in which three-dimensional modeling data is generated using CAD (Computer Aided Design) or CAM (Computer Aided Manufacturing) And these 3D printers are utilized in various fields such as industry, life, and medicine.

3D 프린터는 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조 장치이다. 3D 프린터는 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토 타입 샘플 제작 등에 주로 사용되고 있다.A 3D printer is a manufacturing apparatus for producing objects by outputting successive layers of materials as a two-dimensional printer and stacking them. 3D printers can be used to produce prototypes quickly based on digitized drawing information.

3D 프린터의 제품 성형 방식은 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식, 광경화성 또는 광중합성 재료에 자외선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 DLP(Digital Light Processing) 방식, SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식 및 SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등이 있다.FDM (Fused Deposition Modeling) method of melting and laminating thermoplastic filaments, DLP (Digital Light Processing) method of forming photographed parts into an object by injecting ultraviolet rays into photocurable or photopolymerizable materials, SLA (Stereo Lithography Apparatus) method and SLS (Selective Laser Sintering) method.

이러한 방식 중에서 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식(FDM 방식)의 3D 프린터가 다른 방식의 3D 프린터에 비해 생산 단가가 저렴하므로 필라멘트를 이용하는 3D 프린터가 가정용, 공업용으로 대중화되고 있다.Among such methods, a 3D printer using a method of melting and laminating filaments (FDM type) has a lower production cost than other types of 3D printers, and 3D printers using filaments are popularized for household and industrial use.

그러나, FDM 방식의 3D 프린터는 대부분 단일 컬러로 형상을 출력할 수 있을 뿐이며, 특히 출력 속도가 느리고 정밀도가 낮은 문제가 있다. 더욱이, 다수의 컬러로 형상을 출력하는 방식도 가능하기는 하나, Z축으로 컬러를 바꾸는데 시간이 오래 걸리고, 노즐 또한 컬러당 1개씩 있어야 하는 단점이 있다. 특히, X,Y축에 대해 서로 다른 컬러를 갖는 형상의 제조가 불가능한 단점이 있다.However, most of the FDM type 3D printers can only output a shape in a single color, and have a problem that the output speed is slow and the precision is low. Furthermore, although it is possible to output a shape in a plurality of colors, it takes a long time to change the color on the Z axis, and there is a disadvantage that one nozzle is required per color. In particular, there is a drawback that it is impossible to manufacture a shape having different colors for the X and Y axes.

더불어, DLP 방식, SLA 방식, SLS 방식의 3D 프린터는 FDM 방식의 3D 프린터에 비해 출력 속도가 빠르기는 하나, 이 역시 초당 129 ㎛ 정도의 속도를 보이고 있으며, 특히 멀티 컬러로 형상을 출력할 수 없는 문제가 있다.In addition, DLP, SLA, and SLS 3D printers have a faster output speed than the FDM 3D printers, but they also have a speed of about 129 ㎛ per second. Especially, there is a problem.

대한민국 등록특허공보 10-1441030(2014.09.18)Korean Registered Patent No. 10-1441030 (Apr. 18, 2014)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로의 멀티 컬러 형상 출력이 가능하고, 출력 속도가 높은 입체 컬러 형상 출력기를 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a stereoscopic color image forming apparatus capable of multicolor shape output in horizontal and vertical directions (X, Y, Z axis) and high output speed.

본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력기는 영상 신호를 수신하여 영상을 출력하는 액정 패널; 상기 액정 패널 위에 설치된 동시에 적외선에 노출되어 컬러가 결정되고 자외선에 노출되어 광경화되는 혼합 액체를 수용하는 액상 용기; 상기 액정 패널 및 액상 용기를 관통하여 상기 혼합 액체에 적외선을 제공하여 상기 혼합 액체가 컬러를 갖도록 하는 적외선 광원; 상기 액정 패널 및 액상 용기를 관통하여 상기 혼합 액체에 자외선을 제공하여 상기 혼합 액체가 광경화되도록 하는 자외선 광원; 및 상기 액상 용기로부터 상기 액정 패널, 적외선 광원 및 자외선 광원에 의해 다수의 컬러를 갖는 형상이 광경화되어 경화됨에 따라, 상기 형상을 상부로 일정 피치씩 상승시키는 형상 추출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic color image forming apparatus including a liquid crystal panel for receiving an image signal and outputting an image; A liquid container provided on the liquid crystal panel and containing a mixed liquid which is exposed to infrared rays to determine a color and is exposed to ultraviolet rays to be photo-cured; An infrared light source passing through the liquid crystal panel and the liquid container to supply infrared rays to the mixed liquid so that the mixed liquid has color; An ultraviolet light source that penetrates the liquid crystal panel and the liquid container to provide ultraviolet rays to the mixed liquid so that the mixed liquid is photo cured; And a shape extracting unit for raising the shape of the liquid container from the liquid container to the upper side by a predetermined pitch as the shape having a plurality of colors is cured by the liquid crystal panel, the infrared light source, and the ultraviolet light source and cured.

상기 액정 패널은 3차원 설계 프로그램으로부터 상기 영상을 수신받되, 상기 영상은 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상이며, 상기 액정 패널은 상기 영상을 한컷씩 출력할 수 있다.The liquid crystal panel receives the image from a three-dimensional design program, and the image is a slice color image having a thickness, and the liquid crystal panel can output the image one by one.

상기 액정 패널의 표면에는 상기 혼합 액체가 부착되지 않도록 이형제가 더 형성될 수 있다.A mold release agent may be further formed on the surface of the liquid crystal panel to prevent the mixed liquid from adhering thereto.

상기 혼합 액체는 비가역성 시온 안료가 적외선에 의해 컬러가 결정되고, 자외선에 의해 광경화되는 자외선 경화 수지를 포함할 수 있다.The mixed liquid may include an ultraviolet curing resin in which the irreversible thion pigment is colored by infrared rays and photo-cured by ultraviolet rays.

상기 형상 추출부에는 상기 형상을 아래에서 위로 한피치씩 상승시킬 수 있도록 볼스크류가 더 결합될 수 있다.The shape extracting unit may further include a ball screw so that the shape of the shape extracting unit can be elevated from bottom to top by a pitch.

상기 액상 용기에는 상기 혼합 액체를 보충하는 액체 펌프가 더 연결될 수 있다.The liquid container may further include a liquid pump that replenishes the mixed liquid.

상기 액상 용기에는 상기 혼합 액체의 양을 센싱하는 수위 센서가 더 연결될 수 있다.The liquid container may further include a water level sensor for sensing the amount of the mixed liquid.

상기 액정 패널은 액정층; 및 상기 액정층의 하부에 형성되어 액정의 분자 배열을 조정하는 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.The liquid crystal panel includes a liquid crystal layer; And a thin film transistor formed under the liquid crystal layer for adjusting the molecular arrangement of the liquid crystal.

상기 비가역성 시온 안료는 상기 액정층을 통과한 적외선의 양에 따라 적색으로 변하는 적색 염료, 녹색으로 변하는 녹색 염료, 및/또는 청색으로 변하는 청색 염료를 포함할 수 있다.The irreversible zeolite pigment may include a red dye changing to red according to the amount of infrared rays passing through the liquid crystal layer, a green dye changing to green, and / or a blue dye changing to blue.

또한, 본 발명은 상기 액정층의 상부에 형성되어 컬러를 재현하는 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 컬러 필터는 적색부, 녹색부 및/또는 청색부를 포함할 수 있다.Further, the present invention may further comprise a color filter formed on the liquid crystal layer to reproduce color, and the color filter may include a red part, a green part and / or a blue part.

상기 비가역성 시온 안료는 상기 컬러 필터의 적색부를 통과한 적외선에 의해 적색으로 변하는 적색 염료; 상기 컬러 필터의 녹색부를 통과한 적외선에 의해 녹색으로 변하는 녹색 염료; 및/또는 상기 컬러 필터의 청색부를 통과한 적외선에 의해 청색으로 변하는 청색 염료를 포함할 수 있다.The irreversible quaternary pigment is a red dye that turns red by infrared rays passing through a red portion of the color filter; A green dye changing to green by the infrared ray passing through the green portion of the color filter; And / or a blue dye that changes to blue by infrared light that has passed through the blue portion of the color filter.

본 발명은 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로의 멀티 컬러 형상 출력이 가능하고, 출력 속도가 높은 입체 컬러 형상 출력기를 제공한다. 즉, 본 발명은 적외선 광원에 의해 컬러가 결정되고, 자외선 광원에 의해 광경화되는 혼합 액체를 이용하여, 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로 서로 다른 컬러를 갖는 형상을 출력할 수 있도록 한다. 더욱이, 본 발명은 하부에서 상부 방향으로의 적층 방식이 아니라, 상부에서 하부 방향으로 광경화 방식으로 형상을 제조하여, 출력 속도를 향상시킬 수 있다.The present invention provides a stereoscopic color image forming apparatus capable of multicolor shape output in horizontal and vertical directions (X, Y, Z axes) and high output speed. That is, according to the present invention, it is possible to output a shape having different colors in the horizontal and vertical directions (X, Y, Z axis) by using a mixed liquid whose color is determined by an infrared light source and is cured by an ultraviolet light source . Furthermore, the present invention can improve the output speed by manufacturing the shape in the light curing manner from the upper direction to the lower direction instead of the lamination method from the lower direction to the upper direction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력기의 기계적 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력기의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력기에 의한 입체 컬러 형상 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력 방법을 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력 장치 및 방법에 의한 형상이 출력되는 상태를 순차적으로 도시한 개략도이다.1 is a perspective view showing a mechanical configuration of a stereoscopic color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an electrical configuration of a stereoscopic color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a three-dimensional color image by a three-dimensional color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a stereoscopic color shape output method according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are schematic diagrams sequentially illustrating states in which a shape is output by a three-dimensional color shape output apparatus and method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In the following drawings, thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 컬러 형상 출력기(100)의 사시도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 컬러 형상 출력기(100)의 전기적 구성 블록도 가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, there is shown a perspective view of a stereoscopic color printer 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, an electrical block diagram of a stereoscopic color printer 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is shown.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 컬러 형상 출력기(100)는 액정 패널(110), 액상 용기(120), 적외선 광원(130), 자외선 광원(140) 및 형상 추출 부(150)를 포함한다.1 and 2, a stereoscopic color image forming apparatus 100 according to the present invention includes a liquid crystal panel 110, a liquid container 120, an infrared light source 130, an ultraviolet light source 140, (150).

또한, 본 발명은 액상 용기(120)의 바닥면에 형성된 이형제(160), 형상 추출부(150)가 결합된 볼스크류(171), 액상 용기(120)에 결합된 수위 센서(172), 액상 펌프(173) 및 액상 탱크(174), 적외선 광원(130) 및 자외선 광원(140)의 일측에 설치된 냉각팬(175), 컴퓨터와 같은 제어부(195)에 연결되는 PC 연결 라인(176)을 더 포함할 수 있다.The present invention also includes a release agent 160 formed on the bottom surface of the liquid container 120, a ball screw 171 coupled to the shape extractor 150, a water level sensor 172 coupled to the liquid container 120, A cooling fan 175 installed at one side of the pump 173 and the liquid tank 174, the infrared light source 130 and the ultraviolet light source 140, and a PC connection line 176 connected to the control unit 195 such as a computer .

더욱이, 본 발명은 상술한 모든 구성 요소가 장착되거나 설치되는 바디부(180)를 포함할 수 있다.Furthermore, the present invention may include a body portion 180 on which all of the above-described components are mounted or installed.

액정 패널(110)은 영상 신호를 수신하여 액상 용기(120) 내의 혼합 액체(190)에 영상을 출력하는 역할을 한다. 이러한 액정 패널(110)은 상용 프로그램인 솔리드웍스, 인벤터, 카티악, 3d 맥스와 같은 3차원 설계 프로그램으로부터 영상 신호를 수신받되, 영상 신호는 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상일 수 있으며, 액정 패널(110)은 이러한 영상 신호를 한컷씩 잘라서 일정 시간 간격(한층의 경화층이 완성되는 시간 간격)으로 순차 출력한다.The liquid crystal panel 110 receives an image signal and outputs an image to the mixed liquid 190 in the liquid container 120. The liquid crystal panel 110 receives image signals from a three-dimensional design program such as SolidWorks, Invertor, Catiat and 3d Max, which are commercial programs, and the image signal may be a slice color image having a thickness of a sectional shape, The panel 110 cuts these image signals one by one and sequentially outputs them at a predetermined time interval (a time interval at which one layer of the cured layer is completed).

이러한 액정 패널(110)은 통상의 모니터, 텔레비전, 스마트폰, 피처폰 등에 사용되는 것과 유사하다. 즉, 모니터 등의 액정 패널 후방에는 백라이트(백색 광원)가 존재하는데, 본 발명에 따른 액정 패널(110)은 후방에 적외선 광원(130) 및 자외선 광원(140)이 존재하며, 이러한 광원 외의 다른 구성은 상호간 거의 동일하다. 즉, 본 발명에 따른 액정 패널(110)은 액정층(112)과, 액정층(112)의 하부에 형성되어 액정의 분자 배열을 조정(즉, 빛의 조사량/노출량을 조정)하는 박막 트랜지스터(111)를 포함한다.Such a liquid crystal panel 110 is similar to that used in ordinary monitors, televisions, smart phones, feature phones, and the like. In other words, a backlight (white light source) exists in the back of a liquid crystal panel such as a monitor. In the liquid crystal panel 110 according to the present invention, an infrared light source 130 and an ultraviolet light source 140 exist in the rear, Are almost equal to each other. That is, the liquid crystal panel 110 according to the present invention includes a liquid crystal layer 112 and a thin film transistor (hereinafter, also referred to as a " thin film transistor " 111).

더욱이, 액정 패널(110)은 액정층(112)의 상부에 형성되어 컬러를 재현하는 컬러 필터(113)를 포함할 수 있으며, 컬러 필터(113)는 적색부, 녹색부 및/또는 청색부를 포함할 수 있다. 여기서, 컬러 필터(113)의 적색부, 녹색부 및/또는 청색부는 실제의 컬러를 지칭하는 것이 아닐 수 있으며, 적색부를 통과한 적외선에 의해 혼합 액체(190)에서 적색 컬러가 구현되거나, 녹색부를 통과한 적외선에 의해 혼합 액체(190)에서 녹색 컬러가 구현되거나, 청색부를 통과한 적외선에 의해 혼합 액체(190)에서 청색 컬러가 구현됨을 의미할 수 있다. Further, the liquid crystal panel 110 may include a color filter 113 formed on the liquid crystal layer 112 to reproduce color, and the color filter 113 includes a red part, a green part, and / or a blue part can do. Here, the red portion, the green portion, and / or the blue portion of the color filter 113 may not be the actual color, and the red color may be realized in the mixed liquid 190 by the infrared ray passing through the red portion, It may mean that the green color is realized in the mixing liquid 190 by the infrared ray passed or the blue color is realized in the mixing liquid 190 by the infrared ray passing through the blue portion.

더불어, 액정 패널(110)에는 이러한 컬러 필터(113)가 없을 수도 있다.In addition, the liquid crystal panel 110 may not have such a color filter 113.

즉, 순전히 박막 트랜지스터(111)에 의해 액정층(112)에 인가되는 전압을 조절하여, 액정층(112)의 개구 각도를 조절하고(이러한 개구 각도의 조절은 주지된 바와 같이 액정의 분자 배열 조정에 의해 이루어짐), 이러한 개구 각도 조절에 의해 동일 시간에 조사되는 적외선 노출량 또는 노출 세기를 조정함으로써, 혼합 액체(190)의 컬러를 조정할 수 있다. 예를 들면, 혼합 액체(190)의 특정 영역을 적색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)에 대한 개구 각도를 조절하여 대략 0.1 mW/cm2의 적외선이 조사되도록 하고, 청색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)에 대한 개구 각도를 조절하여 대략 0.5 mW/cm2의 적외선이 조사되도록 하고, 녹색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)에 대한 개구 각도를 조절하여 대략 1 mW/cm2의 적외선이 조사되도록 한다.That is, the voltage applied to the liquid crystal layer 112 is controlled by the thin film transistor 111 to adjust the opening angle of the liquid crystal layer 112 (the adjustment of the angle of the opening is controlled by the molecular alignment of the liquid crystal , The color of the mixed liquid 190 can be adjusted by adjusting the infrared exposure amount or the exposure intensity to be irradiated at the same time by the adjustment of the opening angle. For example, in order to realize a specific region of the mixed liquid 190 in red, the opening angle of the corresponding region to the liquid crystal layer 112 is adjusted to irradiate infrared rays of approximately 0.1 mW / cm 2 , The opening angle of the corresponding region to the liquid crystal layer 112 is controlled to be approximately 0.5 mW / cm < 2 > to be irradiated, Infrared rays of 1 mW / cm 2 are irradiated.

다른 예로, 박막 트랜지스터(111)에 의해 인가되는 전압은 동일하고(개구 각도는 동일하고), 다만 액정층(112)에 인가되는 시간을 조절하여, 혼합 액체(190)의 컬러를 조정할 수 있다. 예를 들면, 혼합 액체(190)의 특정 영역을 적색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)을 통한 적외선 노출 시간을 0.01 s동안 유지하고, 청색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)을 통한 적외선 노출 시간을 0.05 s동안 유지하고, 녹색으로 구현하기 위해 대응 영역의 액정층(112)을 통한 적외선 노출 시간을 0.1 s 동안 유지하여, 혼합 액체(190)에서 원하는 컬러를 구현할 수 있다.As another example, the voltage applied by the thin film transistor 111 is the same (the opening angle is the same), and the time to be applied to the liquid crystal layer 112 can be adjusted to adjust the color of the mixed liquid 190. For example, in order to realize a specific region of the mixed liquid 190 in red, the infrared exposure time through the liquid crystal layer 112 of the corresponding region is maintained for 0.01 s, and the corresponding liquid crystal layer 112 ) For 0.05 s and can maintain the infrared exposure time through the liquid crystal layer 112 of the corresponding region for 0.1 s to realize the desired color in the mixed liquid 190 .

액상 용기(120)는 액정 패널(110) 위에 설치된 동시에, 적외선에 노출되어 컬러가 결정되고, 자외선에 노출되어 광경화되는 혼합 액체(190)를 수용하는 역할을 한다. 이러한 액상 용기(120)는 일정한 깊이를 갖는 사각 용기 형태일 수 있다. 또한, 액상 용기(120)는 바닥면을 통해 적외선 및 자외선이 효율좋게 입사될 수 있도록 적외선 및 자외선에 대하여 투명창을 가지며, 이러한 투명창에는 혼합 액체(190)가 투명창에 접착되지 않도록 이형제(160)가 더 형성될 수 있다.The liquid container 120 is installed on the liquid crystal panel 110 and serves to receive the mixed liquid 190 that is exposed to infrared rays to determine color and is exposed to ultraviolet rays to be photo-cured. The liquid container 120 may be in the form of a rectangular container having a predetermined depth. The liquid container 120 has a transparent window with respect to infrared rays and ultraviolet rays so that infrared rays and ultraviolet rays can be efficiently introduced through the bottom surface of the liquid container 120. In this transparent window, 160 may be further formed.

여기서, 혼합 액체(190)는 적외선에 의해 컬러가 결정되는 비가역성 시온 안료(191)와, 자외선에 의해 광경화되는 자외선 경화 수지(192)의 혼합물일 수 있다.Here, the mixed liquid 190 may be a mixture of an irreversible zeotropic pigment 191 whose color is determined by infrared rays and an ultraviolet curable resin 192 which is photo-cured by ultraviolet rays.

특히, 비가역성 시온 안료(191)는, 예를 들면, 컬러 필터(113)의 적색부를 통과한 적외선에 의해 적색으로 변하는 적색 안료, 컬러 필터(113)의 녹색부를 통과한 적외선에 의해 녹색으로 변하는 녹색 안료 및/또는 컬러 필터(113)의 청색부를 통과한 적외선에 의해 청색으로 변하는 청색 안료를 포함할 수 있다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다. In particular, the irreversible quaternary pigment 191 is a red pigment that changes in red by the infrared ray that has passed through the red portion of the color filter 113, a red pigment that turns green by the infrared ray passing through the green portion of the color filter 113 And a blue pigment which changes to blue by the infrared ray passing through the blue portion of the color filter 113 and / or the color filter 113. This will be explained in more detail.

비가역성 시온 안료(191)는, 예를 들면, 1~5 ㎛ 크기의 초미립자 마이크로 캡슐에 의해 적색, 청색 및/또는 녹색(이밖에 다른 컬러도 가능함)의 안료가 코팅되어 있으며, 마이크로 캡슐은 열, pH 등의 불안정한 외부 상태로부터 변색 안료를 보호한다. 더불어, 이러한 마이크로 캡슐은 적외선의 노출량(조사량), 세기 및/또는 파장 범위에 따라 적색, 청색 및/또는 녹색 안료의 마이크로 캡슐이 용융되면서 비가역적으로 컬러를 나타내게 된다. 즉, 안료의 마이크로 캡슐이 용융되기 이전에는 무색을 띠나, 적외선 노출량, 노출 세기 또는 파장 범위에 따라 마이크로 캡슐이 용융됨으로써, 적외선의 노출량, 세기 또는 파장 범위에 따라 특정한 적색, 청색 및/또는 녹색이 구현될 수 있다. 여기서, 적외선 노출량, 세기 또는 파장은 상술한 바와 같이 컬러 필터(113)에 의해 조절되거나, 또는 이러한 컬러 필터(113)없이 직접적인 액정에 의한 개구 각도 또는 개구 시간에 의해 조절될 수 있다. 더불어, 이러한 비가역성 시온 안료(191)는 전체 혼합 액체(190) 중 대략 10~40 wt%일 수 있으나, 이러한 비율로 본 발명이 한정되지 않는다. [시온 안료의 구체적 예는 http://ninc.co.kr/products/product2-2.htm을 참조할 수 있다.] The irreversible quaternary pigment 191 is coated with pigments of red, blue and / or green (other colors are possible) by ultra-fine particle microcapsules of, for example, 1 to 5 탆 in size, Protect the discoloration pigment from unstable external conditions such as pH. In addition, these microcapsules irreversibly exhibit color as the microcapsules of red, blue, and / or green pigment are melted depending on the dose (intensity), intensity, and / or wavelength range of infrared rays. That is, the microcapsules of the pigment are colorless before they are melted, but the microcapsules are melted depending on the exposure dose of the infrared rays, the intensity of the exposure or the wavelength range, so that the specific red, blue and / or green Can be implemented. Here, the infrared exposure amount, the intensity or the wavelength can be adjusted by the color filter 113 as described above, or by the aperture angle or the aperture time by direct liquid crystal without such color filter 113. In addition, the irreversible zeolite pigment 191 may be about 10 to 40 wt% of the total mixed liquid 190, but the present invention is not limited in this ratio. [For a concrete example of Zion pigment, see http://ninc.co.kr/products/product2-2.htm.]

더불어, 자외선 경화 수지(192)는, 예를 들면, 대략 200 ㎚ ~ 400 ㎚의 빛(자외선)을 받아 경화되는 수지를 의미하며, 이는 올리고머(Olygomer), 모노머(Monomer) 및 광개시제(Photoinitiator)를 포함한다. 올리고머는 프레폴리머(Prepolymer)로 최종적으로 얻으려 하는 재료의 주제가 되고, 모노머는 올리고머를 용해하며 부족한 특성을 부여해 주기 위해 필요한 .단량체이다 또한, 광개시제는 올리고머와 모노머가 화학 결합을 하여 원하는 수지가 되도록 도와준다. 좀 더 구체적으로, 올리고머는, 예를 들면, 에폭시계, 폴리에스테르계 및/또는 우레탄계 아크릴레이트(Acrylate)를 포함하고, 모노머는 다기능(Multi-functional)에서 단기능(Mono-functional) 아크릴레이트를 포함하며, 광개시제는 자외선을 받아 자신을 분해하며 올리고머과 모노머를 연결하여 경화 수지(192)가 되도록 하는 재료이며, 원하는 수지의 특성과 자외선의 파장에 따라 사용되어지는 수지의 종류가 매우 다양하다. 이러한 자외선 경화 수지(192)는 전체 혼합 액체(190) 중 대략 60~90 wt%일 수 있으나, 이러한 비율로 본 발명이 한정되지 않는다. 더욱이, 이러한 자외선 경화 수지(192)는 이미 당업자에게 잘 알려진 내용이므로, 추가적인 설명은 생략한다.In addition, the ultraviolet ray hardening resin 192 means a resin which is cured by receiving light (ultraviolet ray) of, for example, approximately 200 nm to 400 nm, which is composed of an oligomer, a monomer and a photoinitiator . The oligomer is the subject of the material to be ultimately obtained by the prepolymer, and the monomer is a monomer necessary to dissolve the oligomer and to impart deficient characteristics. The photoinitiator is a monomer that is chemically bonded to the oligomer and the monomer to be a desired resin help. More specifically, oligomers include, for example, epoxy-based, polyester-based and / or urethane-based acrylates, and monomers include mono-functional acrylates in multi- And the photoinitiator is a material which decomposes itself by ultraviolet rays to connect the oligomer and the monomer to form the cured resin 192. The types of resins used vary according to the characteristics of the desired resin and the wavelength of ultraviolet rays. The ultraviolet curing resin 192 may be about 60 to 90 wt% of the entire mixed liquid 190, but the present invention is not limited in this ratio. Furthermore, since such ultraviolet curing resin 192 is already well known to those skilled in the art, further explanation is omitted.

적외선 광원(130)은 액정 패널(110)의 하부에 설치되어 있으며, 이는 액정 패널(110) 및 액상 용기(120)를 관통하여 혼합 액체(190)에 적외선을 제공하고, 이에 따라 혼합 액체(190)가 다양한 컬러를 갖도록 하는 한다. 적외선 광원(130)은 가시광선보다 파장이 길며, 대략 0.75 μm에서 1 mm 범위에 속하는 전자기파를 조사하는데, 일례로, 대략 0.75 ∼ 3 μm의 적외선을 조사하는 근적외선 광원, 대략 3 ∼ 25 μm의 적외선을 조사하는 일반 적외선 광원, 대략 25 μm 이상의 적외선을 조사하는 원적외선 광원을 포함할 수 있다. The infrared light source 130 is installed under the liquid crystal panel 110. The infrared light source 130 passes through the liquid crystal panel 110 and the liquid container 120 to provide infrared light to the mixed liquid 190, ) Have various colors. The infrared light source 130 irradiates an electromagnetic wave having a wavelength longer than visible light and ranging from approximately 0.75 to 1 mm. For example, a near infrared light source for irradiating infrared light of approximately 0.75 to 3 μm, infrared light of approximately 3 to 25 μm A general infrared light source for irradiation, and a far-infrared light source for irradiating infrared light of about 25 [mu] m or more.

이러한 적외선 광원(130)은 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는데, 이에 따라 상술한 비가역성 시온 안료(191)를 감싸고 있는 마이크로 캡슐을 용융시켜, 그 내부의 컬러 안료가 분출되도록 하여 원하는 컬러를 구현하도록 한다.The infrared light source 130 has a stronger heat action than visible light or ultraviolet light. Accordingly, the microcapsule surrounding the irreversible cation pigment 191 is melted to eject the color pigment therein, .

자외선 광원(140) 역시 액정 패널(110)의 하부에 설치되어 있으며, 이는 액정 패널(110) 및 액상 용기(120)를 관통하여 혼합 액체(190)에 자외선을 제공하고, 이에 따라 혼합 액체(190)의 특정 영역이 경화되도록 한다.The ultraviolet light source 140 is also installed below the liquid crystal panel 110 to provide ultraviolet rays to the mixed liquid 190 through the liquid crystal panel 110 and the liquid container 120, ) Is cured.

이러한 자외선 광원(140)은, 상술한 바와 같이 자외선이 광개시제를 자극하고, 이에 따라 광개시제가 분해하여 올리고머과 모노머를 연결함으로써 결국 수지가 광경화되도록 하는데 이용된다.The ultraviolet light source 140 is used for ultraviolet light to stimulate the photoinitiator, thereby decomposing the photoinitiator and linking the oligomer and the monomer, thereby ultimately curing the resin.

형상 추출부(150)는 액상 용기(120)의 상부에 설치되어 있으며, 이는 액상 용기(120)로부터 액정 패널(110), 적외선 광원(130) 및 자외선 광원(140)에 의해 다수의 컬러를 갖는 형상(195)이 광경화되어 경화됨에 따라, 이러한 형상(195)을 상부로 일정 피치씩 상승시키는 역할을 한다.
The shape extracting unit 150 is installed on the upper portion of the liquid container 120. The shape extracting unit 150 extracts the shape of the liquid container 120 from the liquid container 120 by using the liquid crystal panel 110, the infrared light source 130 and the ultraviolet light source 140 As the shape 195 is light cured and hardened, it serves to raise the shape 195 upward by a certain pitch.

한편, 본 발명은 액상 용기(120)의 바닥에 형성된 이형제(160)를 더 포함할 수 있다. 이형제(160)는 컬러 구현 및 경화되기 이전의 혼합 액체(190)가 액상 용기(120)의 바닥면에 직접 접착되는 현상을 방지한다. 이러한 이형제(160)는 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 파라핀, 테플론 디스퍼젼(폴리테트라플루오로에틸렌의 분산상) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.The present invention may further include a release agent 160 formed on the bottom of the liquid container 120. The release agent 160 prevents the mixing liquid 190 from adhering directly to the bottom surface of the liquid container 120 before color implementation and curing. The releasing agent 160 may be any one selected from silicone resin, polyvinyl alcohol, paraffin, Teflon dispersion (dispersed phase of polytetrafluoroethylene), and the like, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명은 형상 추출부(150)에 결합된 볼스크류(171)를 더 포함할 수 있다. 볼스크류(171)는 수직 방향으로 설치되어 있으며, 이러한 볼스크류(171)에는 형상 추출부(150)가 수평 방향으로 설치되어 있다. 따라서, 볼스크류(171)의 회전 구동에 따라 형상 추출부(150)가 수직 방향으로 이동하게 된다. 즉, 볼스크류(171)는 특정 영역에 컬러가 구현되고 경화가 완료된 형상(195)을 형상 추출부(150)를 이용하여 아래에서 위로 한피치씩 상승하도록 하는 역할을 한다.In addition, the present invention may further include a ball screw 171 coupled to the shape extracting unit 150. The ball screw 171 is installed in a vertical direction, and the shape extracting unit 150 is installed horizontally in the ball screw 171. Accordingly, the shape extracting unit 150 moves in the vertical direction in accordance with the rotational driving of the ball screw 171. That is, the ball screw 171 functions to make the shape 195 in which a color is formed in a specific area and the hardened shape is elevated from the bottom to the top by using the shape extracting unit 150.

또한, 본 발명은 액상 용기(120)에 결합된 수위 센서(172)를 더 포함할 수 있다. 수위 센서(172)는 액상 용기(120) 내의 혼합 액체(190)의 레벨을 감지하고, 혼합 액체(190)의 레벨 부족 시 액상 펌프(173)를 통해 혼합 액체(190)가 보충되도록 한다.In addition, the present invention may further include a water level sensor 172 coupled to the liquid container 120. The level sensor 172 senses the level of the mixed liquid 190 in the liquid container 120 and replenishes the mixed liquid 190 through the liquid pump 173 when the level of the mixed liquid 190 is low.

더불어, 본 발명은 액상 용기(120)에 혼합 액체(190)를 제공하는 액상 펌프(173)를 더 포함할 수 있다. 즉, 액상 펌프(173)는 액상 탱크(174)로부터 혼합 액체(190)를 액상 용기(120)에 제공하는 역할을 한다.In addition, the present invention can further include a liquid pump 173 for providing a liquid mixture 190 to the liquid container 120. [ That is, the liquid pump 173 serves to supply the mixed liquid 190 from the liquid tank 174 to the liquid container 120.

더욱이, 본 발명은 혼합 액체(190)를 수용하는 액상 탱크(174)를 더 포함할 수 있다. 즉, 액상 탱크(174)는 외부 환경으로부터 혼합 액체(190)를 보호하고, 필요 시 액상 용기(120)에 공급할 수 있도록 일정량의 혼합 액체(190)를 수용한다.Moreover, the present invention may further include a liquid tank 174 that receives the mixing liquid 190. That is, the liquid tank 174 protects the mixed liquid 190 from the external environment and accommodates a certain amount of the mixed liquid 190 so that it can be supplied to the liquid container 120, if necessary.

또한, 본 발명은 냉각팬(175)을 더 포함할 수 있다. 냉각팬(175)은 적외선 광원(130) 및/또는 자외선 광원(140)의 일측에 설치됨으로써, 그로부터 발생되는 열기를 외부로 신속히 방출하여 과열을 방지한다.In addition, the present invention may further include a cooling fan 175. The cooling fan 175 is installed on one side of the infrared light source 130 and / or the ultraviolet light source 140 to quickly release heat generated therefrom to the outside to prevent overheating.

또한, 본 발명은 컴퓨터와 같은 제어부(195)에 연결된 PC 연결 라인(176)을 더 포함할 수 있으며, 이는 컴퓨터와 같은 제어부(195)가 액정 패널(110), 적외선 광원(130), 자외선 광원(140), 형상 추출부(150)(볼스크류(171)) 및 액상 펌프(173)에 전기적으로 연결되도록 하여, 이들이 제어부(195)에 의해 제어될 수도 있도록 한다. 물론, 이러한 PC 연결 라인(176)을 통해 영상 신호 제공부(114)의 전기적 신호가 액정 패널(110)에 전달되기도 한다.The control unit 195 may further include a liquid crystal panel 110, an infrared light source 130, a UV light source 130, The shape extractor 150 (the ball screw 171), and the liquid pump 173 so that they can be controlled by the controller 195. Of course, an electrical signal of the image signal supplying unit 114 may be transmitted to the liquid crystal panel 110 through the PC connection line 176.

바디부(180)는 액상 용기(120) 등을 지지하는 대략 사각 판 형태의 상부 지지대(181)와, 적외선 광원(130) 및 자외선 광원(140) 등을 지지하는 대략 사각 판 형태의 하부 지지대(182)와, 상부 지지대(181)로부터 하부 지지대(182)를 지나 일정 길이 하부 방향으로 연장된 다수의 다리(183)와, 상부 지지대(181) 및 하부 지지대(182)의 후방에 수직 방향으로 설치되어 형상 추출부(150) 및 볼스크류(171)를 지지하는 수직 지지대(184)를 포함한다. 이러한 바디부(180)의 형태는 본 발명의 이해를 위한 일례일 뿐이며, 이러한 바디부(180)의 구조로 본 발명이 한정되지 않는다.
The body 180 includes an upper support 181 in the form of a substantially rectangular plate that supports the liquid container 120 and an upper support 181 in the form of a substantially rectangular plate that supports the infrared light source 130 and the ultraviolet light source 140 A plurality of legs 183 extending from the upper support 181 to the lower support 182 and extending in a downward direction of the fixed length and a plurality of legs 183 extending in the vertical direction at the rear of the upper support 181 and the lower support 182, And a vertical support 184 for supporting the shape extracting unit 150 and the ball screw 171. The shape of the body portion 180 is only an example for understanding the present invention, and the present invention is not limited to the structure of the body portion 180.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입체 컬러 형상 출력기(100)에 의한 입체 컬러 형상 제조 방법이 개략적으로 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a three-dimensional color image by a three-dimensional color image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is schematically illustrated.

도 3에 도시된 바와 같이, 하부에 적외선 광원(130) 및 자외선 광원(140)이 위치되어 있고, 그 위에 박막 트랜지스터(111), 액정층(112) 및 컬러 필터(113)(옵션)로 이루어진 액정 패널(110)이 위치되어 있으며, 액정 패널(110) 위에 혼합 액체(190)를 수용하는 액상 용기(120)가 위치되어 있고, 혼합 액체(190) 위에는 형상 추출부(150)가 위치되어 있다. 물론, 액상 용기(120)의 바닥면에는 혼합 액체(190)가 달라붙지 않도록 이형제(160)가 형성되어 있다.3, an infrared light source 130 and an ultraviolet light source 140 are disposed on a lower portion thereof, and a thin film transistor 111, a liquid crystal layer 112, and a color filter 113 (optional) The liquid crystal panel 110 is positioned and the liquid container 120 storing the mixed liquid 190 is positioned on the liquid crystal panel 110 and the shape extracting unit 150 is positioned on the mixed liquid 190 . Of course, the mold release agent 160 is formed on the bottom surface of the liquid container 120 so that the mixed liquid 190 does not stick to the bottom surface.

더욱이, 혼합 액체(190)는 적외선 조사량, 조사 세기(파장) 또는 조사 시간에 따라 특정 컬러를 구현하는 마이크로 캡슐로 감싸여진 비가역성 시온 안료(191)와, 자외선에 의해 광경화되는 자외선 경화 수지(192)를 포함한다. 비록, 도면에서 적외선 조사에 따라 컬러가 결정되는 마이크로 캡슐로 감싸여진 적색(R), 청색(G) 및/또는 녹색(B) 안료가 각각 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 이해를 위한 일례일 뿐 이러한 컬러 및/또는 그 갯수로 본 발명이 한정되지 않는다.Furthermore, the mixed liquid 190 includes an irreversible quaternary pigment 191 encapsulated in a microcapsule that implements a specific color according to an infrared irradiation dose, an irradiation intensity (wavelength) or an irradiation time, and an ultraviolet curable resin 192 ). Although red (R), blue (G) and / or green (B) pigments surrounded by microcapsules whose color is determined by infrared irradiation are respectively shown in the drawing, these are only examples for understanding of the present invention The present invention is not limited to these colors and / or the number thereof.

기본적으로 컬러 구현은 여러 가지 방식이 가능하나, 우선 액정 패널(110)을 통해 특정 영상이 표시된다. 예를 들면, 박막 트랜지스터(111)의 온/오프 동작에 의해 액정층(112)의 특정 영역이 빛의 통과가 가능하게 개방되거나 또는 빛의 통과가 불가능하게 폐쇄되도록 한다. 이에 따라 컬러 필터(113)의 특정 영역을 통해 빛의 통과가 가능한 상태가 되며, 이러한 상태에서 먼저 적외선 광원(130)이 동작한다. 즉, 적외선 광원(130)의 빛이 액정 패널(110)을 통해 혼합 액체(190)의 특정 영역마다 서로 다른 량, 세기 또는 시간동안 제공된다. 이에 따라, 혼합 액체(190)의 비가역성 시온 안료(191)중 일 영역은 적색으로, 다른 영역은 청색으로, 또 다른 영역은 녹색의 컬러를 구현하게 된다. 이에 따라서, 본 발명은 수평 방향(또는 X,Y축 방향)으로 서로 다른 컬러를 갖는 레이어를 구현하게 된다. 여기서, 비가역성 시온 안료의 크기는 실질적으로 컬러 필터의 단위 셀보다 훨씬 작음을 주목해야 한다.Basically, various methods of color implementation are possible, but a specific image is displayed through the liquid crystal panel 110 first. For example, the on / off operation of the thin film transistor 111 allows a specific region of the liquid crystal layer 112 to be opened so that light can pass therethrough or can not pass therethrough. Accordingly, light can pass through a specific area of the color filter 113. In this state, the infrared light source 130 operates first. That is, the light of the infrared light source 130 is supplied through the liquid crystal panel 110 for different amounts, intensities, or times for specific regions of the mixed liquid 190. Accordingly, one region of the irreversible thion pigment 191 of the mixed liquid 190 is red, the other region is blue, and the other region is green. Accordingly, the present invention realizes a layer having different colors in the horizontal direction (or the X and Y axis directions). Here, it should be noted that the size of the irreversible quaternary pigment is substantially smaller than the unit cell of the color filter.

더욱이, 이후 적외선 광원(130)의 동작이 멈추고 자외선 광원(140)이 동작한다. 즉, 자외선 광원(140)의 빛이 액정 패널(110)을 통해 혼합 액체(190)의 특정 영역마다 제공된다. 이에 따라, 혼합 액체(190)의 자외선 경화 수지(192) 중 일 영역은 경화되고, 다른 영역은 경화되지 않게 된다. 이에 따라서, 본 발명은 수평 방향(또는 X,Y축 방향)으로 경화되거나 경화되지 않은 영역을 갖는 레이어를 구현하게 된다. 물론, 이때 경화된 영역은 수평 방향으로 서로 다른 컬러를 갖게 됨은 당연하다.Further, the operation of the infrared light source 130 is stopped, and the ultraviolet light source 140 operates. That is, light of the ultraviolet light source 140 is provided for each specific region of the mixed liquid 190 through the liquid crystal panel 110. Thus, one region of the ultraviolet curing resin 192 of the mixed liquid 190 is cured, and the other region is not cured. Accordingly, the present invention realizes a layer having regions hardened or uncured in the horizontal direction (or in the X and Y directions). Of course, it is natural that the cured regions will have different colors in the horizontal direction at this time.

여기서, 레이어의 형성은 형상 추출부(150)의 저면부터 그 하부 방향으로 시작되며, 상술한 바와 같이 한 레이어의 컬러 구현 및 경화 작업이 완료되면, 형상 추출부(150)가 한 피치(한 레이어에 대응) 상부로 상승하게 된다. 또한, 이와 같이 한 피치 상승한 이후, 상술한 바와 같은 컬러 구현 및 경화 작업이 수행된다. 따라서, 컬러 구현은 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향(Z축 방향)으로도 구현되며, 또한 수지 경화 역시 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 구현된다. 다시 설명하면, 본 발명에서는 수직 및 수평 방향(X,Y,Z축 방향)으로 서로 다른 컬러를 갖는 입체 형상(195)을 구현하게 된다.
In this case, the formation of the layer starts from the bottom of the shape extracting unit 150, and when the color embedding and curing operation of one layer is completed as described above, As shown in FIG. Further, after such a rise in the pitch, the color implementation and curing operation as described above is performed. Thus, the color implementation is realized not only in the horizontal direction but also in the vertical direction (Z-axis direction), and resin curing is also realized in the vertical direction as well as the horizontal direction. In the present invention, a three-dimensional shape 195 having different colors in the vertical and horizontal directions (X, Y, and Z axis directions) is implemented.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력 방법의 순서도가 도시되어 있다. 여기서, 도 1,2 및 3을 함께 참조한다.Referring to FIG. 4, there is shown a flowchart of a stereoscopic color shape output method according to an embodiment of the present invention. Here, FIGS. 1, 2 and 3 are referred to together.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 컬러 향상 출력 방법은 영상 신호 제공 단계(S1), 액정 패널 동작 단계(S2), 적외선 제공 단계(S3), 자외선 제공 단계(S4) 및 형상 추출 단계(S5)를 포함한다.4, the stereoscopic color enhancement output method according to the present invention includes an image signal providing step S1, a liquid crystal panel operating step S2, an infrared ray providing step S3, an ultraviolet ray providing step S4, Step S5.

영상 신호 제공 단계(S1)에서는, 솔리드웍스, 인벤터, 카티악 또는 3d 맥스와 같은 3차원 설계 프로그램인 영상 신호 제공부(114)에 의해 영상 신호가 액정 표시 패널에 제공된다. 이때, 영상 신호는 만들고자 하는 형상(195)의 전체 모양이 아니라, 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상이 일정 시간 간격으로 순차 제공된다.In the video signal providing step S1, a video signal is provided to a liquid crystal display panel by a video signal providing unit 114, which is a three-dimensional design program such as Solidworks, Invertor, Catiat or 3d Max. At this time, the slice color image of the sectional shape having thickness is sequentially provided at a predetermined time interval, not the overall shape of the shape 195 to be created.

액정 패널 동작 단계(S2)에서는, 액정 표시 패널이 영상 신호 제공부(114)로부터 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상을 출력한다. 즉, 액정 패널(110)은 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상 신호를 한컷씩 잘라서 표시한다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 액정 패널(110)은 적외선 및 자외선이 순차적으로 통과하여 적외선 및 자외선이 조사될 혼합 액체(190)의 영역을 정의한다.In the liquid crystal panel operation step (S2), the liquid crystal display panel outputs a slice color image having a thickness of a sectional shape from the image signal providing part 114. [ That is, the liquid crystal panel 110 cuts and displays sliced color image signals having a thickness of one cross section. More specifically, the liquid crystal panel 110 defines a region of the mixed liquid 190 through which infrared rays and ultraviolet rays sequentially pass and infrared rays and ultraviolet rays are irradiated.

적외선 제공 단계(S3)에서는, 적외선 광원(130)이 동작하여, 액정 패널(110)에 의해 정의된(개방된) 혼합 액체(190)의 특정 영역이 적외선에 의해 일정량, 일정 세기 또는 일정 시간동안 노출 또는 조사되도록 한다. 이와 같은 동작에 의해 형상 추출부(150)의 바닥면에는 수평 방향(X,Y축 방향)으로 한 레이어의 특정 컬러가 구현된다. 즉, 혼합 액체(190)중 비가역성 시온 안료(191)의 동작에 의해 한 층의 서로 다른 컬러가 수평 방향으로 구현된다.In the infrared providing step S3, the infrared light source 130 operates so that a specific region of the mixed liquid 190 defined by (opened) the liquid crystal panel 110 is irradiated by infrared rays for a predetermined amount, Exposure or irradiation. By this operation, a specific color of one layer is realized in the horizontal direction (X, Y axis direction) on the bottom surface of the shape extracting unit 150. [ That is, by the operation of the irreversible thion pigment 191 in the mixed liquid 190, different colors of one layer are realized in the horizontal direction.

자외선 제공 단계(S4)에서는, 자외선 광원(140)이 동작하여, 액정 패널(110)에 의해 정의된(개방된) 혼합 액체(190)의 특정 영역이 자외선에 의해 일정량, 일정 세기 또는 일정 시간동안 노출 또는 조사되도록 한다. 이와 같은 동작에 의해 형상 추출부(150)의 바닥면에는 수평 방향(X,Y축 방향)으로 한 레이어의 특정 경화 영역이 구현된다. 즉, 혼합 액체(190)중 수지가 자외선에 의해 경화되어, 한층의 경화층이 수평 방향으로 구현된다. 물론, 상술한 바와 같이 이미 컬러가 구현되어 있으므로, 한층의 경화층은 특정한 컬러를 가진 채 경화된다In the ultraviolet ray providing step S4, the ultraviolet light source 140 operates so that a specific region of the mixed liquid 190 defined (opened) by the liquid crystal panel 110 is irradiated with ultraviolet light for a predetermined amount, Exposure or irradiation. By this operation, a specified hardened region of one layer is realized in the horizontal direction (X, Y axis direction) on the bottom surface of the shape extracting section 150. That is, the resin in the mixed liquid 190 is cured by ultraviolet rays, and a cured layer of one layer is realized in the horizontal direction. Of course, since the color is already implemented as described above, one layer of the cured layer is cured with a specific color

형상 추출 단계(S5)에서는, 볼스크류(171)의 동작에 의해 형상 추출부(150)가 한 피치 상승한다. 즉, 상술한 바와 같이 컬러를 갖는 한층의 수지 경화층을 갖는 형상(195)이 형성된 이후, 그 층의 두께에 해당하는 피치만큼 형상 추출부(150)가 상승한다. 따라서, 다음 층의 컬러 구현 및 수지 경화를 준비하게 된다.
In the shape extracting step S5, the shape extracting unit 150 rises by one pitch by the action of the ball screw 171. That is, after the shape 195 having one layer of the resin-cured layer having the color is formed as described above, the shape extracting section 150 rises by a pitch corresponding to the thickness of the layer. Thus, color preparation of the next layer and resin curing are prepared.

이와 같이 하여, 본 발명은 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로의 멀티 컬러 형상 출력이 가능하고, 출력 속도가 높은 입체 컬러 형상 출력기(100)를 제공한다. 즉, 본 발명은 적외선 광원(130)에 의해 컬러가 결정되고, 자외선 광원(140)에 의해 광경화되는 혼합 액체(190)를 이용하여, 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로 서로 다른 컬러를 갖는 형상(195)을 출력할 수 있도록 한다. 더욱이, 본 발명은 하부에서 상부 방향으로의 적층 방식이 아니라, 상부에서 하부 방향으로 광 경화 방식으로 형상(195)을 제조하여, 출력 속도를 향상시킬 수 있다.
Thus, the present invention provides a stereoscopic color image forming apparatus 100 capable of multicolor shape output in the horizontal and vertical directions (X, Y, and Z axes) and high output speed. That is, in the present invention, the color is determined by the infrared light source 130, and the mixed liquid 190, which is photo-cured by the ultraviolet light source 140, So that the shape 195 having a different color can be outputted. Moreover, the present invention can improve the output speed by fabricating the shape 195 in a photo-curing manner from top to bottom rather than from the bottom up to the top.

도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 형상 출력 장치 및 방법에 의해 형상이 출력되는 상태가 순차적으로 도시되어 있다.5A to 5D, a state in which a shape is outputted by a three-dimensional color shape output apparatus and method according to an embodiment of the present invention is sequentially shown.

도 5a에 도시된 바와 같이, 액정 패널(110)을 통하여, 예를 들면, 1번 슬라이스 영상이 출력되는 동시에, 그 하부에서 상부 방향으로 적외선 및 자외선이 조사된다. 이에 따라, 액상 용기(174)에 수용된 혼합 액체 중 1번 슬라이스 영상과 대응되는 영역만이 특정 컬러를 갖는 동시에 1번 형상으로 경화되며, 특히 1번 형상은 형상 추출기(150)에 부착된 채로 시작된다. 이와 같이 1번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러 및 1번 형상으로 경화된 이후, 형상 추출기(150)는, 예를 들면, 1피치(1번 형상의 두께에 대응) 상승한다.As shown in FIG. 5A, for example, a slice image is outputted through the liquid crystal panel 110, and infrared rays and ultraviolet rays are irradiated upward from the lower part thereof. Accordingly, only the area corresponding to the slice image of No. 1 in the mixed liquid contained in the liquid container 174 has a specific color and is cured into a single shape. Particularly, the first shape is attached to the shape extractor 150 do. After the region corresponding to the slice image # 1 is cured in the specific color and the first shape in this way, the shape extractor 150 ascends, for example, one pitch (corresponding to the thickness of the first shape).

도 5b에 도시된 바와 같이, 액정 패널(110)을 통하여, 예를 들면, 2번 슬라이스 영상이 출력되는 동시에, 그 하부에서 상부 방향으로 적외선 및 자외선이 조사되며, 이에 따라, 액상 용기(174)에 수용된 혼합 액체 중 2번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러를 갖는 동시에 2번 형상으로 경화되며, 특히 2번 형상은 1번 형상에 부착된 채로 형성된다. 이와 같이 2번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러 및 2번 형상으로 경화된 이후, 형상 추출기(150)는, 예를 들면, 1피치(2번 형상의 두께에 대응) 상승한다.5B, for example, a slice image of No. 2 is output through the liquid crystal panel 110, infrared rays and ultraviolet rays are irradiated upward from the lower portion thereof, The area corresponding to the slice image of No. 2 in the mixed liquid accommodated in the first liquid has a specific color and is cured into the second shape. Particularly, the second shape is formed to adhere to the first shape. After the region corresponding to the slice image # 2 is cured in the specific color and the second shape, the shape extractor 150 rises, for example, by one pitch (corresponding to the thickness of the second shape).

도 5c에 도시된 바와 같이, 액정 패널(110)을 통하여, 예를 들면, 3번 슬라이스 영상이 출력되는 동시에, 그 하부에서 상부 방향으로 적외선 및 자외선이 조사되며, 이에 따라, 액상 용기(174)에 수용된 혼합 액체 중 3번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러를 갖는 동시에 3번 형상으로 경화되며, 특히 3번 형상은 2번 형상에 부착된 채로 형성된다. 이와 같이 3번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러 및 3번 형상으로 경화된 이후, 형상 추출기(150)는, 예를 들면, 1피치(3번 형상의 두께에 대응) 상승한다.5C, for example, a slice image of No. 3 is output through the liquid crystal panel 110, infrared rays and ultraviolet rays are radiated in an upward direction from the lower portion thereof, The area corresponding to the slice image of No. 3 in the mixed liquid accommodated in the liquid 3 has a specific color and is cured into the shape of 3, After the area corresponding to the slice image # 3 is cured in the specific color and the third shape, the shape extractor 150 ascends, for example, one pitch (corresponding to the thickness of the third shape).

도 5d에 도시된 바와 같이, 액정 패널(110)을 통하여, 예를 들면, 4번 슬라이스 영상이 출력되는 동시에, 그 하부에서 상부 방향으로 적외선 및 자외선이 조사되며, 이에 따라, 액상 용기(174)에 수용된 혼합 액체 중 4번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러를 갖는 동시에 4번 형상으로 경화되며, 특히 4번 형상은 3번 형상에 부착된 채로 형성된다. 이와 같이 4번 슬라이스 영상과 대응되는 영역이 특정 컬러 및 4번 형상으로 경화된 이후, 형상 추출기(150)는 1피치(4번 형상의 두께에 대응) 상승한다.5D, for example, a slice image of No. 4 is output through the liquid crystal panel 110, infrared rays and ultraviolet rays are irradiated upward from the lower part thereof, The area corresponding to the slice image of No. 4 in the mixed liquid accommodated in the liquid mixture has a specific color and is cured in the shape of 4, in particular, the shape of No. 4 is formed attached to the shape of No. 3. After the area corresponding to the fourth slice image is cured in the specific color and the fourth shape, the shape extractor 150 rises by one pitch (corresponding to the thickness of the fourth shape).

이와 같이 하여, 본 발명은 하나의 레이어에서 다수의 컬러를 갖는 형상을 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로의 멀티 컬러 형상 출력이 가능하고, 출력 속도가 높은 입체 컬러 형상 출력기를 제공한다. 다르게 설명하면, 적외선 광원에 의해 컬러가 결정되고, 자외선 광원에 의해 광경화되는 혼합 액체를 이용하여, 수평 및 수직 방향(X,Y,Z축)으로 서로 다른 컬러를 갖는 형상을 출력할 수 있도록 한다.
In this manner, the present invention can produce a shape having a plurality of colors in one layer. That is, the present invention provides a stereoscopic color image forming apparatus capable of multicolor shape output in the horizontal and vertical directions (X, Y, Z axes) and high output speed. In other words, the color can be determined by an infrared light source, and a mixed liquid that is photo-cured by an ultraviolet light source can be used to output a shape having different colors in the horizontal and vertical directions (X, Y, and Z axes) do.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 입체 컬러 형상 출력기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but rather may be embodied in various forms without departing from the scope and spirit of the invention as claimed in the following claims It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100; 본 발명에 따른 입체 컬러 형상 출력기
110; 액정 패널 111; 박막 트랜지스터
112; 액정층 113; 컬러 필터
114; 영상 신호 제공부 120; 액상 용기
130; 적외선 광원 140; 자외선 광원
150; 형상 추출부 160; 이형제
171; 볼스크류 172; 수위 센서
173; 액상 펌프 174; 액상 탱크
175; 냉각팬 176; PC 연결 라인
180; 바디부 181; 상부 지지대
182; 하부 지지대 183; 다리
184; 수직 지지대 190; 혼합 액체
191; 비가역성 시온 안료 192; 자외선 경화 수지
195; 제어부 199; 형상100; The stereoscopic color image forming apparatus
110; A liquid crystal panel 111; Thin film transistor
112; A liquid crystal layer 113; Color filter
114; A video signal providing unit 120; Liquid container
130; An infrared light source 140; Ultraviolet light source
150; A shape extracting unit 160; Release agent
171; Ball screw 172; Level sensor
173; Liquid pump 174; Liquid tank
175; Cooling fan 176; PC connection line
180; Body portion 181; Upper support
182; Lower support 183; Bridge
184; A vertical support 190; Mixed liquid
191; Irreversible sion pigment 192; UV curing resin
195; A control unit 199; shape

Claims (11)

영상 신호를 수신하여 영상을 출력하는 액정 패널;
상기 액정 패널 위에 설치된 동시에 적외선에 노출되어 컬러가 결정되고 자외선에 노출되어 광경화되는 혼합 액체를 수용하는 액상 용기;
상기 액정 패널 및 액상 용기를 관통하여 상기 혼합 액체에 적외선을 제공하여 상기 혼합 액체가 컬러를 갖도록 하는 적외선 광원;
상기 액정 패널 및 액상 용기를 관통하여 상기 혼합 액체에 자외선을 제공하여 상기 혼합 액체가 광경화되도록 하는 자외선 광원; 및
상기 액상 용기로부터 상기 액정 패널, 적외선 광원 및 자외선 광원에 의해 다수의 컬러를 갖는 형상이 광경화되어 경화됨에 따라, 상기 형상을 상부로 일정 피치씩 상승시키는 형상 추출부를 포함하고,
상기 혼합 액체는 적외선의 열에 의해 컬러가 결정되는 비가역성 시온 안료와, 자외선의 광에 의해 광경화되는 자외선 경화 수지를 포함하며,
상기 비가역성 시온 안료는 적외선의 양에 따라 적색으로 변하는 적색 안료, 녹색으로 변하는 녹색 안료, 또는 청색으로 변하는 청색 안료를 포함함을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.A liquid crystal panel for receiving a video signal and outputting an image;
A liquid container provided on the liquid crystal panel and containing a mixed liquid which is exposed to infrared rays to determine a color and is exposed to ultraviolet rays to be photo-cured;
An infrared light source passing through the liquid crystal panel and the liquid container to supply infrared rays to the mixed liquid so that the mixed liquid has color;
An ultraviolet light source that penetrates the liquid crystal panel and the liquid container to provide ultraviolet rays to the mixed liquid so that the mixed liquid is photo cured; And
And a shape extracting unit for raising the shape of the liquid container from the liquid container to the top by a predetermined pitch as the shape having a plurality of colors is cured by the liquid crystal panel, the infrared light source, and the ultraviolet light source,
Wherein the mixed liquid includes an irreversible thion pigment in which the color is determined by heat of infrared rays and an ultraviolet curing resin which is photo cured by ultraviolet light,
Wherein the irreversible zeolite pigment includes a red pigment that turns red according to the amount of infrared rays, a green pigment that turns green, or a blue pigment that turns blue. 제 1 항에 있어서,
상기 액정 패널은 3차원 설계 프로그램으로부터 상기 영상을 수신받되,
상기 영상은 두께를 갖는 단면 모양의 슬라이스 컬러 영상이며,
상기 액정 패널은 상기 영상을 한컷씩 출력함을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
Wherein the liquid crystal panel receives the image from a three-dimensional design program,
Wherein the image is a slice color image of a cross-sectional shape having a thickness,
Wherein the liquid crystal panel outputs the image one by one. 제 1 항에 있어서,
상기 액정 패널의 표면에는 상기 혼합 액체가 부착되지 않도록 이형제가 더 형성된 것을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
Wherein a mold release agent is further formed on the surface of the liquid crystal panel to prevent the mixed liquid from adhering to the surface of the liquid crystal panel. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 형상 추출부에는 상기 형상을 아래에서 위로 한피치씩 상승시킬 수 있도록 볼스크류가 더 결합된 것을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
Wherein the shape extracting unit further comprises a ball screw coupled to the shape extracting unit so that the shape of the shape extracting unit can be elevated from bottom to top by a pitch. 제 1 항에 있어서,
상기 액상 용기에는 상기 혼합 액체를 보충하는 액체 펌프가 더 연결된 것을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
And a liquid pump for supplementing the mixed liquid is further connected to the liquid container. 제 1 항에 있어서,
상기 액상 용기에는 상기 혼합 액체의 양을 센싱하는 수위 센서가 더 연결된 것을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
And a liquid level sensor for sensing the amount of the mixed liquid is further connected to the liquid container. 제 1 항에 있어서,
상기 액정 패널은
액정층; 및
상기 액정층의 하부에 형성되어 액정의 분자 배열을 조정하는 박막트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.The method according to claim 1,
The liquid crystal panel
A liquid crystal layer; And
And a thin film transistor formed under the liquid crystal layer for adjusting the molecular arrangement of the liquid crystal. 제 8 항에 있어서,
상기 비가역성 시온 안료는
상기 액정층을 통과한 적외선의 양에 따라 컬러가 결정되는 것을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.9. The method of claim 8,
The irreversible quaternary pigment
And a color is determined according to an amount of infrared rays passing through the liquid crystal layer. 제 8 항에 있어서,
상기 액정층의 상부에 형성되어 컬러를 재현하는 컬러 필터를 더 포함하고,
상기 컬러 필터는 적색부, 녹색부 또는 청색부를 포함함을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.9. The method of claim 8,
And a color filter formed on the liquid crystal layer to reproduce color,
Wherein the color filter includes a red portion, a green portion, or a blue portion. 제 10 항에 있어서,
상기 비가역성 시온 안료는
상기 컬러 필터의 적색부를 통과한 적외선에 의해 적색으로 변하는 상기 적색 안료;
상기 컬러 필터의 녹색부를 통과한 적외선에 의해 녹색으로 변하는 상기 녹색 안료; 또는
상기 컬러 필터의 청색부를 통과한 적외선에 의해 청색으로 변하는 상기 청색 안료를 포함함을 특징으로 하는 입체 컬러 형상 출력기.11. The method of claim 10,
The irreversible quaternary pigment
The red pigment changing to red by infrared rays passing through the red portion of the color filter;
The green pigment changing to green by the infrared ray passing through the green portion of the color filter; or
Wherein the blue pigment is changed to blue by infrared rays passing through a blue portion of the color filter.
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