TWI767268B - 用於三維列印之系統和方法 - Google Patents

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尚佑 楊
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林依禾
朱光
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Abstract

提供一種用於光固化三維列印的方法和系統。該系統包括處理裝置、微型發光二極體(microLED)陣列、以及包括所述微型發光二極體(microLED)陣列的列印裝置，該微型發光二極體陣列包括一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器。處理裝置被配置為確定物件的一或多層列印層。微型發光二極體陣列被配置為向一或多層列印層中的每一層產生光。列印裝置被配置為列印一或多層列印層。為了向一或多層列印層中的每一層產生光，該處理裝置被進一步配置為動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，為一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數；並基於一個或多個區域列印參數確定一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的一個或多個控制信號。

Description

用於三維列印之系統和方法
本申請涉及三維(3D)列印，更具體地涉及基於從包括微型發光二極體(microLED)陣列的光照射裝置所發射的光來列印三維物體的系統和方法。
本申請主張2020年6月12日提交之申請號為PCT/CN2020/095964的PCT申請案的優先權，其全部內容通過引用被包含於此。
一類三維列印機可以基於各種類型的光固化。在這些列印機中，三維部分可以通過一次一層的方式構建。可以通過將用於該層的二維圖案投影到可光固化的液體中，從而固化該液體以形成與該二維圖案匹配的固體形狀來形成每一層。圖案通常可以顯示在顯示裝置上，例如基於液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)或基於數位微鏡裝置的數位光處理(Digital Light Processing,DLP)技術的顯示裝置上。該圖案可以通過光學元件從顯示裝置投射到液體上。顯示裝置的光可以影響最終列印物體的屬性及/或特徵(例如，精度、尺寸)。本申請期望提供具有優化的發光機制，更長的使用壽命，更強的光強度，以及更大的顯示尺寸的系統和方法，以滿足三維列印的各種應用。
在本申請的第一態樣中，提供了一種光固化的三維(3D)列印系統。該系統可以包括處理裝置、微型發光二極體(microLED)陣列和包括所述微型發光二極體(microLED)陣列的列印裝置。處理裝置可以被配置為確定物件的一或多層列印層。微型發光二極體陣列可以被配置為向一或多層列印層中的每一層產生光。為了向一或多層列印層中的每一層產生光，該處理裝置可以進一步被配置為動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域包括一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器；為一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數；並基於一個或多個區域列印參數確定一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的一個或多個控制信號。列印裝置可以被配置為列印一或多層列印層。
在一些實施例中，微型發光二極體陣列的像素間距可以小於50微米。
在一些實施例中，微型發光二極體陣列可以佈置在一個或多個微型發光二極體子面板上，且一個或多個微型發光二極體子面板可以相對於彼此旋轉。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域可以對應於一個或多個微型發光二極體子面板。
在一些實施例中，一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器中的至少一者的位置可以是可調整的。
在一些實施例中，為不同的列印層確定的一個或多個微型發光二極體區域可以是相同的。
在一些實施例中，為了動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，可以將處理裝置配置為確定第一列印層的第一微 型發光二極體區域；並確定第二列印層的第二微型發光二極體區域，其中第一微型發光二極體區域可以與第二微型發光二極體區域不同。
在一些實施例中，不同的列印層可以具有不同數量的微型發光二極體區域。
在一些實施例中，可以為第三列印層和第四列印層確定第三微型發光二極體區域。第三微型發光二極體區域可以為第三列印層產生具有第一波長的第一光；第三微型發光二極體區域可以為第四列印層產生具有第二波長的第二光；且第一波長可以不同於第二波長。
在一些實施例中，可以為第五列印層確定第四微型發光二極體區域，且可以為第六列印層確定第五微型發光二極體區域。第四微型發光二極體區域可以為第五列印層輸出第一列印解析度；第五微型發光二極體區域可以為第六列印層輸出第二列印解析度；且第一列印解析度可以不同於第二列印解析度。
在一些實施例中，可以為第七列印層確定第六微型發光二極體區域，且可以為第八列印層確定第七微型發光二極體區域。第六微型發光二極體區域可以為第七列印層輸出第一強度的光；第七微型發光二極體區域可以為第八列印層輸出第二強度的光；且第一強度可以不同於第二強度。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域可以包含不同的微型發光二極體區域，且不同的微型發光二極體區域可以具有不同數量的微型發光二極體發射器。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域可以包括不同的微型發光二極體區域，且不同的微型發光二極體區域可以具有相同數量的微型發光二極體發射器。
在一些實施例中，不同的微型發光二極體區域的區域列印參數可以是不同的。
在一些實施例中，一個或多個控制信號可以被配置為控制在一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域所包含的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的顯示狀態、曝光時間、波長或調變模式中的至少一者。
在一些實施例中，調變模式可以包括脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)或脈衝頻率調變(Pulse Frequency Modulation,PFM)。
在一些實施例中，一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器可以包括紅色微型發光二極體發射器、藍色微型發光二極體發射器、綠色微型發光二極體發射器或紫外線微型發光二極體發射器中的至少一者。
在一些實施例中，該系統可以進一步包括用於對準由一個或多個微型發光二極體區域產生的光束的光學元件。
在本申請的第二態樣中，提供了一種方法。該方法可以在至少一台機器上實現，每台機器具有至少一個處理器和至少一個儲存裝置。該方法可以包括一個或多個下述操作。可以確定物件的一或多層列印層。對於一或多層列印層中的每一層，可以動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域可以包括一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器；可以為一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數；可以基於一個或多個區域列印參數確定一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的一個或多個控制信號。可以列印一或多層列印層。
在一些實施例中，微型發光二極體陣列的像素間距可以小於50微米。
在一些實施例中，微型發光二極體陣列可以佈置在一個或多個微型發光二極體子面板上，且一個或多個微型發光二極體子面板可以相對於彼此旋轉。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域可以對應於一個或多個微型發光二極體子面板。
在一些實施例中，一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器中的至少一者的位置可以是可調整的。
在一些實施例中，為不同的列印層確定的一個或多個微型發光二極體區域可以是相同的。
在一些實施例中，為了動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，可以將處理裝置配置為確定第一列印層的第一微型發光二極體區域；並確定第二列印層的第二微型發光二極體區域，其中第一微型發光二極體區域可以與第二微型發光二極體區域不同。
在一些實施例中，不同的列印層可以具有不同數量的微型發光二極體區域。
在一些實施例中，可以為第三列印層和第四列印層確定第三微型發光二極體區域。第三微型發光二極體區域可以為第三列印層產生具有第一波長的第一光；第三微型發光二極體區域可以為第四列印層產生具有第二波長的第二光；且第一波長可以不同於第二波長。
在一些實施例中，可以為第五列印層確定第四微型發光二極體區域，且可以為第六列印層確定第五微型發光二極體區域。第四微型發光二極體區域可以為第五列印層輸出第一列印解析度；第五微型發光二極體區域可以為第六列印層輸出第二列印解析度；且第一列印解析度可以不同於第二列印解析度。
在一些實施例中，可以為第七列印層確定第六微型發光二極體區域，且可以為第八列印層確定第七微型發光二極體區域。第六微型發光二極體區域可以為第七列印層輸出第一強度的光；第七微型發光二極體區域可以為第八列印層輸出第二強度的光；且第一強度可以不同於第二強度。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域可以包含不同的微型發光二極體區域，且不同的微型發光二極體區域可以具有不同數量的微型發光二極體發射器。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域可以包括不同的微型發光二極體區域，且不同的微型發光二極體區域可以具有相同數量的微型發光二極體發射器。
在一些實施例中，不同的微型發光二極體區域的區域列印參數可以是不同的。
在一些實施例中，一個或多個控制信號可以被配置為控制在一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域所包含的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器顯示狀態、曝光時間、波長或調變模式中的至少一者。
在一些實施例中，調變模式可以包括脈衝寬度調變(PWM)或脈衝頻率調變(PFM)。
在一些實施例中，一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器可以包括紅色微型發光二極體發射器、藍色微型發光二極體發射器、綠色微型發光二極體發射器或紫外線微型發光二極體發射器中的至少一者。
在一些實施例中，該方法可以進一步包括以下操作的一個或多個。可以對準由一個或多個微型發光二極體區域產生的光束。
本申請的一部分附加特性可以在下面的描述中進行說明。通過對以下描述和相應圖式的研究或者對實施例的生產或操作的瞭解，本申請的一部分附加特性對於本領域具有通常知識者是明顯的。本申請的特徵可以通過對以下描述的具體實施例的各種態樣的方法、手段和組合的實踐或使用得以實現和達到。
100:三維列印系統
110:三維列印裝置
120:網路
130:終端
130a:行動裝置
130b:平板電腦
130c:膝上型電腦
140:處理裝置
150:儲存裝置
200:計算裝置
210:匯流排
220:中央處理器
230:唯讀記憶體
240:隨機存取記憶體
250:通訊埠
260:輸入/輸出
270:磁碟
300:行動裝置
310:通訊模組
320:顯示器
330:圖形處理單元
340:中央處理單元
350:輸入/輸出
360:記憶體
370:行動作業系統
380:應用程式
390:儲存裝置
410:獲取模組
420:模型處理模組
430:列印控制模組
440:維護控制模組
510:物料缸
520:視窗
530:光照射裝置
540:構建板
550:列印材料
560:三維列印物體
560a:列印層
560b:列印層
610:微型發光二極體面板
611:微型發光二極體發射器
611a:微型發光二極體發射器
611b:微型發光二極體發射器
611c:微型發光二極體發射器
611d:微型發光二極體發射器
615:微型發光二極體子面板
615a:微型發光二極體子面板
615b:微型發光二極體子面板
617:連接器
618:底板
618a:底板
618b:底板
619:連接器
620:驅動器
810:區域
811:微型發光二極體區域
812:微型發光二極體區域
900:微型發光二極體陣列驅動電路
910:資料線
920:掃描線
930:像素電路
931:開關電晶體
932:儲存電容器
933:驅動電晶體
934:微型發光二極體發射器
1000:流程
1010:步驟
1020:步驟
1030:步驟
1040:步驟
1050:步驟
1060:流程
1070:步驟
1110:步驟
1120:步驟
1130:步驟
1140:步驟
1150:步驟
1160:步驟
1210:像素
1211:像素
1212:像素
1213:像素
1215:像素組
1220:像素
1221:像素
1222:像素
1223:像素
1225:像素組
1230:像素
1231:像素
1232:像素
1233:像素
1235:像素組
1240:像素
1241:像素
1242:像素
1243:像素
1245:像素組
1251:曲線
1252:曲線
1253:曲線
1254:曲線
1410:方波信號
1510:平行光
1520:透鏡
1610:平行光
1650:菲涅耳透鏡
1710:擋邊結構
1810:微型發光二極體陣列(微型發光二極體面板)
1820:微型發光二極體區域
本申請將通過示例性實施例進行進一步描述。這些示例性實施例將通過圖式進行詳細描述。圖式未按比例繪製。這些實施例是非限制性的示例性實施例，其中貫穿圖式的所有視圖，相似的元件符號表示相似的結構，並且其中：[圖1]係根據本申請的一些實施例所示的示例性三維列印系統的示意圖；[圖2]係根據本申請的一些實施例所示的可以在其上實現三維列印系統100的示例性計算裝置的示意圖；[圖3]係根據本申請的一些實施例的可以在其上實現終端130的示例性行動裝置的示例性硬體及/或軟體組件的示意圖；[圖4]係根據本申請的一些實施例所示的示例性處理裝置的示意圖；[圖5]係根據本申請的一些實施例所示的示例性三維列印裝置的示意圖；[圖6]係根據本申請的一些實施例所示的示例性光照射裝置的方塊圖；[圖7]係根據本申請的一些實施例所示的示例性微型發光二極體面板的截面側視圖；[圖8A]和[圖8B]係根據本申請的一些實施例所示的微型發光二極體子面板的示例性旋轉及/或移位機制的示意圖；[圖9]係根據本申請的一些實施例所示的示例性微型發光二極體陣列驅動電路的示意圖；[圖10]係根據本申請的一些實施例所示的列印三維物件的示例性流程的流程圖； [圖11]係根據本申請的一些實施例所示的列印一個列印層的示例性流程的流程圖；[圖12A]至[圖12D]係根據本申請的一些實施例所示的示例性像素結構的示意圖；[圖12E]係根據本申請的一些實施例所示的示例性相對光譜功率密度的示意圖；[圖13]係根據本申請的一些實施例所示的表示微型發光二極體的相對發光強度的示例性曲線的示意圖；[圖14]係根據本申請的一些實施例所示的示例性頻率控制的示意圖；[圖15]至[圖17]係根據本申請的一些實施例所示的用於對準光束的示例性光學元件的示意圖；以及[圖18]係根據本申請的一些實施例所示的用於列印層的示例性微型發光二極體區域的示意圖。
為了更清楚地說明本申請的實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的圖式作簡單的介紹。然而，本領域具有通常知識者應該明白，可以在沒有這些細節的情況下實施本申請。在其它情況下，為了避免不必要地使本申請的各態樣變得晦澀難懂，已經在較高的層次上描述了眾所周知的方法、流程、系統、元件及/或電路。對於本領域具有通常知識者來講，顯然可以對所揭露的實施例作出各種改變，並且在不偏離本申請的原則和範圍的情況下，本申請中所定義的普遍原則可以適用於其它實施例和應用場景。因此，本申請不限於所示的實施例，而是符合與申請專利範圍一致的最廣泛範圍。
本文所使用的術語僅出於描述特定示例實施例的目的，而不旨在進行限制。如本文所使用的，單數形式的「一」、「一個」和「該」也可以意圖包括複數形式，除非上下文另外明確指出。將進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語「包括」、「包括」及/或「包括」、「包含」、「包含」及/或「含有」指定存在所述特徵、整數、步驟、操作、元素及/或元件，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元素、元件及/或其群組的存在或添加。
將理解的是，本文中使用的術語「系統」、「引擎」、「模組」、「單元」及/或「區塊」是區分不同級別的不同元件、組件、零件、部分或元件的一種方法。但是，如果這些術語達到相同的目的，則可以被其他表達方式替換。
通常，本文所使用的詞「模組」、「單元」或「區塊」是指體現在硬體或韌體中的邏輯或軟體指令的集合。本文描述的模組、單元或區塊可以被實現為軟體及/或硬體，並且可以被儲存在任何類型的非暫時性電腦可讀取媒體或其他儲存裝置中。在一些實施例中，可以編譯軟體模組/單元/區塊並將其連結到可執行程式中。將意識到，軟體模組可以是可從其他模組/單元/區塊或從其自身來調用的，及/或可以回應於檢測到的事件或中斷而被調用。可以在電腦可讀取媒體上提供配置為在計算裝置(例如，圖2中所示的CPU 220)上執行的軟體模組/單元/區塊，例如光碟、數位視訊盤、快閃記憶體驅動器、磁碟，或任何其他有形媒體，或作為數位下載(可以最初以壓縮或可安裝的格式儲存，需要在執行之前進行安裝，解壓縮或解密)。這樣的軟體代碼可以部分地或全部地儲存在正在執行的計算裝置的儲存裝置上，以由計算裝置執行。軟體指令可以被嵌入到韌體中，例如EPROM。還將意識到，硬體模組/單元/區塊可以被包括在連接的邏輯元件中，例如邏輯閘和正反器，及/或可以包括在可程式設計單元中，例如可程式設計閘陣列或處理器。本文描述的模組/單元/區塊或計算裝置功能可以被實現為軟體模組/單元/區塊，但是可以以硬體或韌體來表示。通常，本文描述的模組 /單元/區塊是指可以與其他模組/單元/區塊組合或者被劃分為子模組/子單元/子區塊的邏輯模組/單元/區塊，不論其實體的組織或儲存。該描述可以適用於系統、引擎或其一部分。
將理解的是，當引擎、模組、單元或區塊被稱為在另一引擎、模組、單元或區塊「之上」，「連接至」或「耦合至」另一引擎、模組、單元或區塊時，其可以直接在其他單元、引擎、模組或區塊之上，連接或耦合到其他單元、引擎、模組或區塊，或與其他單元、引擎、模組或區塊進行通訊，或者可能存在中介單元、引擎、模組或區塊，除非上下文另有明確說明。在本申請中，術語「及/或」可包括任何一個或多個相關所列條目或其組合。
在考慮以下參考圖式的描述時，本申請的這些和其他特徵，以及特徵，結構的相關組件的操作和功能以及零件和製造的經濟性將變得更加明顯。圖式，所有這些構成本揭露的一部分。然而，應明確地理解，圖式僅出於說明和描述的目的，並且無意於限制本揭露的範圍。應當理解的是，圖式並不是按比例繪製的。
在本申請的一態樣中，主要描述了關於三維列印的光照射裝置的系統和方法。光照射裝置可以包括形成陣列的發光單元，例如微型發光二極體(微型發光二極體)陣列。可以控制形成陣列的發光單元以相同或不同的強度分佈(例如，輻射圖)投射光以輻射物件的不同列印層。
另外，可以動態地確定發光單元的陣列中的一個或多個發光區域(例如微型發光二極體區域)，來為每個列印層實現期望的區域效果。具體地，每個發光區域及其發光單元可以被單獨地和獨立地控制以滿足一或多層列印層的特定條件(例如，期望的解析度及/或強度)。這樣，每個發光單元可以在獨立狀態下工作(例如，處於「開」或「關」狀態，提供獨特的灰階，提供獨特的顏色)，前提是所有在同一發光區域的發光單元可以根據需要產生需要的區域效 果。在一些實施例中，每個發光區域中的發光單元的曝光強度及/或曝光時間可以獨立控制。
根據本申請的實施例，通過使用形成陣列的獨立控制的發光單元，可以將其可選地分組到不同的發光區域中作為三維列印的光源，可以更佳地控制光的品質並且可以達到更長的光源的使用壽命。
圖1係根據本申請的一些實施例所示的示例性三維列印系統的示意圖。根據圖1所示的實施例，三維列印系統100可以包括三維列印裝置110、網路120、一個或多個終端130(例如130a、130b和130c)、處理裝置140以及儲存裝置150。
三維列印裝置110可以被配置為基於列印檔案列印三維物件。列印檔案可以包括一個或多個機器指令，其可以由三維列印裝置110讀取並執行以列印物件。在一些實施例中，列印檔案可以包含一個G代碼檔。在一些實施例中，如圖5所示，三維列印裝置110可以包括物料缸510、構建板540和光照射裝置530。
在一些實施例中，三維列印裝置110可以通過網路120從儲存裝置150及/或處理裝置140獲取列印檔案。網路120可以是及/或包括公共網路(例如，網際網路)、私人網路(例如，區域網路(LAN)，廣域網路(WAN))、有線網路(例如，乙太網路)、無線網路(例如802.11網路、Wi-Fi網路)、蜂窩網路(例如長期演進(LTE)網路)、框架轉送網路、虛擬私人網路(「VPN」)、衛星網路、電話網路、路由器、集線器、交換機、伺服器電腦及/或其任何組合。僅作為示例，網路120可以包括纜線網路、有線網路、光纖網路、電信網路、內聯網、無線區域網路(WLAN)、都會網路(MAN)、公用交換電話網路(PSTN)、藍牙TM網路、ZigBeeTM網路、近場通訊(NFC)網路或類似物或其任意組合。在一些實施例中，網路120可以包括一個或多個網路接入點。例如，網路120可以包括諸如基站及/或網際網路交換點之類的有線及/或無線網路接入點，三維列印系統100 的一個或多個元件可以通過該有線及/或無線接入點連接到網路120以交換資料及/或資訊。
終端130可以包括行動裝置130a、平板電腦130b、膝上型電腦130c或類似物或其任意組合。終端130可以被配置為接收用於控制三維列印系統列印流程的使用者輸入。在一些實施例中，行動裝置130a可以包括智慧家居裝置、可穿戴裝置、智慧行動裝置、虛擬實境裝置、擴增實境裝置或類似物或其任意組合。在一些實施例中，智慧家居裝置可以包括智慧照明裝置，智慧電氣裝置的控制裝置，智慧監控裝置，智慧電視，智慧攝像機，對講機或類似物或其任意組合。在一些實施例中，可穿戴裝置可以包括手環、鞋襪、眼鏡、頭盔、手錶、衣物、背包、智慧配飾或類似物或其任意組合。在一些實施例中，行動裝置可以包括行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、遊戲裝置、導航裝置、銷售點(Point of Sale,POS)裝置、筆記型電腦、平板電腦、桌上型電腦或類似物，或其任何組合。在一些實施例中，虛擬實境裝置及/或擴增實境裝置包括虛擬實境頭盔、虛擬實境眼鏡、虛擬實境眼罩、擴增實境頭盔、擴增實境眼鏡、擴增實境眼罩或類似物或其任意組合。例如，虛擬實境裝置及/或擴增實境裝置可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM。在一些實施例中，終端130可以是處理裝置140的一部分。
處理裝置140可以產生列印檔案以控制三維列印裝置110以列印三維物件。在一些實施例中，處理裝置140可以基於來自終端130的使用者輸入以及儲存在處理裝置140中或從儲存裝置150或三維列印裝置110通過網路120獲取到的一個或多個三維模型來產生列印檔案。在一些實施例中，處理裝置140可以使三維列印裝置110實施一個或多個操作。例如，處理裝置140可以使三維列印裝置110獲取列印檔案，列印物件，檢查光照射裝置的狀態，執行維護流程或類似物。
在一些實施例中，處理裝置140可以是用戶端、單個伺服器或伺服器組。伺服器組可以是集中式或分散式的。在一些實施例中，處理裝置140可以位於三維列印系統100中其他元件的本地或遠離三維列印系統100中的其他元件。可替代地，處理裝置140可以直接而不是經由網路120被連接到三維列印裝置110、終端130及/或儲存器。在一些實施例中，可以在雲端平臺上實現處理裝置140以執行處理。例如，可以在雲端平臺上實現處理裝置140，以提供三維列印指令，檢測三維列印流程中是否出現錯誤，調整三維列印裝置110的三維列印流程或類似物，或其組合。僅作為示例，雲端平臺可以包括私有雲、公共雲、混合雲、社區雲、分散式雲、互聯雲、多層雲或類似物或其任意組合。在一些實施例中，處理裝置140可以由具有如圖2所示的一個或多個組件的計算裝置200來實現。在一些實施例中，處理裝置140可以是三維列印裝置140的一部分。
儲存裝置150可以儲存資訊、資料、指令及/或任何其他資訊。在一些實施例中，儲存裝置150可以儲存複數個三維列印模型。處理裝置140可使用三維列印模型來產生列印檔案。在一些實施例中，三維列印模型可以包括物理模型(例如，類似模型)、數位模型、簡化模型(例如，簡單模型)、複雜模型或類似物。在一些實施例中，儲存裝置150可以儲存三維列印系統100的一個或多個元件的資訊，例如形成陣列的發光單元(例如，微型發光二極體陣列)、發光單元(例如，微型發光二極體發射器))。微型發光二極體陣列的資訊可以包括微型發光二極體陣列中包括的微型發光二極體發射器的分佈資訊、微型發光二極體發射器的數量、每個微型發光二極體發射器的位置資訊、物理參數(例如，顏色類型、峰值波長、波長範圍、調變模式)、每個微型發光二極體發射器的使用資訊(例如，使用頻率、照射量時間)，每個微型發光二極體發射器的狀態資訊(例如，好或壞、開或關)。在一些實施例中，儲存裝置150可以儲存從三維列印裝置110獲取的回饋資料。回饋資料可以包括由三維列印裝置110的一個或多個感測 器檢測到的感測資料，例如列印速度、列印溫度、列印材料供應水準或類似物。回饋資料可以包括由三維列印裝置110的控制器產生的一個或多個警報信號。在一些實施例中，儲存裝置150可以儲存處理裝置140可以執行或用於執行本申請中描述的示例性方法的資料及/或指令。在一些實施例中，儲存裝置150包括大容量儲存裝置、可移式儲存裝置、揮發性讀寫記憶體、唯讀記憶體(ROM)或類似物或其任意組合。示例性大容量儲存裝置可以包括磁碟、光碟、固態硬碟或類似物。示例性可移式儲存裝置可以包括快閃記憶體驅動器、軟碟、光碟、記憶卡、壓縮磁碟、磁帶或類似物。示例性揮發性讀寫記憶體可以包括隨機存取記憶體(RAM)。示例性RAM可包括動態隨機存取記憶體(DRAM)、雙倍資料速率同步動態隨機存取記憶體(DDR SDRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)、閘流體隨機存取記憶體(T-RAM)和零電容隨機存取記憶體(Z-RAM)或類似物。示例性ROM可以包括遮罩唯讀記憶體(MROM)、可程式唯讀記憶體(PROM)、可清除可程式唯讀記憶體(EPROM)、電子可清除可程式唯讀記憶體(EEPROM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)和數位多功能磁碟唯讀記憶體或類似物。在一些實施例中，所述儲存裝置150可以在雲端平臺上實現。僅作為示例，雲端平臺可以包括私有雲、公共雲、混合雲、社區雲、分散式雲、互聯雲、多層雲或類似物或其任意組合。
在一些實施例中，儲存裝置150可以連接到網路120以與三維列印系統100中的一個或多個其他元件通訊(例如，三維列印裝置110、處理裝置140、終端130)。三維列印系統100的一個或多個元件可以通過網路120存取儲存在儲存裝置150中的資訊或指令。在一些實施例中，儲存裝置150可以直接連接到三維列印系統100的一個或多個其他元件或與之通訊(例如，處理裝置140、終端130)。在一些實施例中，儲存裝置150可以是處理裝置140的一部分。
圖2係根據本申請的一些實施例所示的示例性計算裝置的示意 圖，在其上可以實現三維列印系統100。
計算裝置200可以是通用電腦或專用電腦。兩者都可以用於實現本申請的成像系統。計算裝置200可用於實現本文所述的服務的任何元件。例如，可以通過其硬體、軟體程式、韌體或其組合在計算裝置200上實現三維列印裝置110的一個或多個元件和三維列印系統100的處理裝置140。儘管為了方便起見僅示出一台這樣的電腦，但是可以在多個相似平臺上以分散式方式來實現與本文所述的三維列印系統100有關的電腦功能，以分散處理負荷。
例如，計算裝置200可以包括連接至和來自連接至其的網路(例如，網路120)的通訊埠250，以促進資料通訊。計算裝置200還可以包括中央處理器(CPU)220，可以以一個或多個處理器的形式執行程式指令。示例性的電腦平臺可以包括一個內部通訊匯流排210、不同形式的程式記憶體和資料儲存器，例如，磁碟270、和唯讀記憶體(ROM)230或隨機存取記憶體(RAM)240，用於儲存由電腦處理及/或傳輸的各種各樣的資料檔。該示例性電腦平臺還可包括儲存在ROM 230、RAM 240及/或其他類型的非暫時性儲存媒體中的程式指令，以由中央處理器220執行。本申請揭露的方法及/或流程可以被實現為程式指令。計算裝置200還包括輸入/輸出(I/O)260，其支持電腦與電腦中的其他元件之間的輸入/輸出。在一些實施例中，I/O 260可以包括輸入裝置和輸出裝置。示例性的輸入裝置可以包括鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、麥克風或類似物，或其任何組合。示例性的輸出裝置可以包括顯示裝置、揚聲器、列印機、投影儀或類似物，或其任何組合。顯示裝置的示例可以包括液晶顯示器(LCD)、基於發光二極體(Light-emitting Diode,LED)的顯示器、平板顯示器、彎曲螢幕、電視裝置、陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)、觸控螢幕或類似物，或其任何組合。例如，I/O 260可以是用於顯示由處理裝置140確定的三維物件或三維物件的複數個列印層的顯示器。又例如，I/O 260可以是輸入裝置，以接收使用者輸入的列印請求。計算 裝置200還可以經由網路通訊來接收程式設計和資料。
僅僅為了說明，計算裝置200只描述了一個中央處理單元及/或處理器。然而，需要注意的是，本申請中的計算裝置200可以包括多個中央處理器及/或處理器，因此本申請中描述的由一個中央處理器及/或處理器實現的操作及/或方法也可以共同地或獨立地由多個中央處理器及/或處理器實現。例如，計算裝置200的中央處理器及/或處理器執行步驟A和步驟B。如在另一個示例中，步驟A和步驟B也可以由兩個不同的中央處理器及/或處理器在計算裝置200中聯合或分別執行(例如，第一處理器執行步驟A，第二處理器執行步驟B；或第一和第二處理器共同執行步驟A和B)。
圖3係根據本申請的一些實施例所示可以在其上實現終端130的示例性行動裝置的示例性硬體及/或軟體組件的示意圖。如圖3所示，行動裝置300可以包括通訊模組310、顯示器320、圖形處理單元(GPU)330、中央處理單元(CPU)340、I/O 350、記憶體360以及儲存裝置390。在一些實施例中，任何其他合適的元件，包括但不限於系統匯流排或控制器(未示出)，也可包括在行動裝置300內。在一些實施例中，行動作業系統370(例如，iOSTM、AndroidTM、Windows PhoneTM)和一個或多個應用程式380可從儲存裝置390下載到記憶體360且由中央處理器340執行。應用程式380可以包括瀏覽器或任何其他合適的行動應用程式，用於從處理裝置140接收和呈現與影像處理有關的資訊或其他資訊。與資訊流的使用者互動可以通過I/O 350來實現，並通過網路120提供給處理裝置140及/或三維列印系統100的其他元件。
為了實施本申請描述的各種模組、單元及其功能，電腦硬體平臺可用作本文中描述的一個或多個元件的硬體平臺。具有使用者介面元素的電腦可用於實施個人電腦(PC)或任何其它類型的工作站或終端裝置。若電腦被適當的程式化，電腦亦可用作伺服器。
圖4係根據本申請的一些實施例所示的示例性處理裝置的方塊圖。處理裝置140可以包括獲取模組410、模型處理模組420、列印控制模組430和維護控制模組440。處理裝置140中的元件可以與三維列印系統100中的其他元件及/或其他元件相互連接或通訊，例如儲存裝置150、終端130或三維列印裝置110或類似物，或其組合。處理裝置140可以在如圖2A所示的計算裝置200上實現。
獲取模組410可以被配置為獲取與三維列印流程或三維列印裝置110有關的資訊。可以從三維列印系統100的任何元件(例如，儲存裝置150、終端130或三維列印裝置110或類似物)或其組合中獲取該資訊。該資訊可以包括來自使用者終端(例如，如圖1所示的終端130)的列印請求、三維列印模型、微型發光二極體陣列的資訊或類似物或其任意組合。在一些實施例中，列印請求可以包括列印物件的標識資訊(例如，列印物件的身份或名稱、列印物件的檔案)以及一個或多個列印設置參數(例如，列印解析度、材料光源、材料類型、物體尺寸、長寬比、光源方向、品質、多波長列印、列印時間、列印精度、列印方向)(與三維列印處理有關)或類似物或其任意組合。有關三維列印模型和微型發光二極體陣列資訊的更多描述可以在本案所揭示的其他地方找到。參見例如圖1及其相關描述。
模型處理模組420可以被配置為確定對應於物件及/或該物件的複數個列印層的三維列印模型。三維列印模型可以通過使用電腦輔助設計套件來創建，也可以基於三維掃描器的掃描資料進行重建。可以基於三維列印模型和來自使用者的列印請求來確定複數個列印層。用於確定三維列印模型及/或複數個列印層的示例性電腦輔助設計套件可以包括，例如3Dmax、Rhinoceros(Rhino)、Solidworks、Catia、Inventor、AutoCAD、UG、TinkerCAD或類似物，或其任何組合。
列印控制模組430可以被配置為基於物件的複數個列印層來確定 列印檔案。列印檔案可以包含用於控制一個或多個發光單元，例如微型發光二極體陣列中的微型發光二極體發射器，的控制信號。控制信號可以被配置為對由發光單元或類似物產生的光或其任何組合執行空間控制、頻率控制或顏色控制(稱為波長控制)。為了說明的目的，在以下描述中可以將包括複數個微型發光二極體發射器的微型發光二極體陣列描述為發光單元的示例。
空間控制可以指的是基於微型發光二極體發射器的空間分佈在微型發光二極體陣列上的空間控制。例如，可以將微型發光二極體發射器劃分到不同的微型發光二極體區域(MicroLED Region,MLR)，其中每個區域可以包括一個或多個微型發光二極體發射器。在空間控制下，可以通過控制微型發光二極體區域中的每個微型發光二極體發射器的操作來專門設計每個微型發光二極體區域的強度分佈。例如，通過控制流過微型發光二極體區域中微型發光二極體發射器的電流或在微型發光二極體區域中設置微型發光二極體發射器的「開」或「關」狀態，可以調節微型發光二極體區域的強度分佈。
頻率控制可以指對微型發光二極體區域中的微型發光二極體發射器的開關頻率的控制。在頻率控制下，列印控制模組430可以產生控制信號以管理一段時間內微型發光二極體發射器的工作狀態(例如，「開」或「關」狀態)。在一些實施例中，脈衝寬度調變(PWM)可用作頻率控制的調光器。
顏色控制可以指的是對微型發光二極體區域的光色配置的控制。通過將具有不同波長的微型發光二極體發射器併入微型發光二極體區域中及/或通過在微型發光二極體區域中動態地改變光的混合，可以實現特定的光色配置。在一些實施例中，如果微型發光二極體區域包括紅色微型發光二極體發射器，綠色微型發光二極體發射器和藍色微型發光二極體發射器，則微型發光二極體區域可以產生NR×NG×NB種不同顏色的數量，其中NR表示紅色微型發光二極體發射器的強度等級的數量，NG表示綠色微型發光二極體發射器的強度等級的數 量，NB表示藍色微型發光二極體發射器的強度等級的數量。NR、NG和NB可以是任何正整數。例如，NR可以為256，在這種情況下，紅色的強度等級由範圍[0,255]內的任何整數表示。可以通過控制電路來控制微型發光二極體發射器的強度等級的數量。關於光色配置的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖12A-12E及其相關描述。
維護控制模組440可以被配置為檢查及/或校準三維列印系統中的一個或多個元件。通常，發光二極體晶片的效率和強度會隨時間而下降。可以由維護控制模組440執行自校準機制，以識別一個或多個故障的(例如，衰減的)微型發光二極體發射器。然後，可以記錄一個或多個故障的微型發光二極體發射器，並且自校準機制可以用周圍的發光二極體發射器補償一個或多個故障的微型發光二極體發射器的衰減。具體地，自校準機制可以用屬於同一微型發光二極體區域的其他微型發光二極體發射器補償微型發光二極體區域中一個或多個微型發光二極體發射器的衰減，從而保持微型發光二極體區域產生的光的品質。
在一些實施例中，可以基於演算法執行對一個或多個故障的微型發光二極體發射器的識別。在一些實施例中，可以基於來自三維列印系統的使用者的指令執行對一個或多個功能異常的微型發光二極體發射器的識別。
圖5係根據本申請的一些實施例所示的示例性三維列印裝置的示意圖。三維列印裝置110可以包括物料缸510、構建板540和光照射裝置530。三維列印裝置110可以包括由上而下的構建定向三維列印裝置或由下而上的構建定向三維列印裝置。為了便於描述，在下面的描述中，可以以由下而上的構建定向三維列印裝置為例進行描述。
物料缸510可以被配置為保存列印材料550。在一些實施例中，列印材料550可以包括一個或多個可光固化材料，例如用於自由基光固化流程的自由基光固化材料，用於陽離子光固化流程的陽離子光固化材料。自由基光固化材 料的實例可包括丙烯酸類、甲基丙烯酸類、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯醯胺、苯乙烯、烯烴、鹵代烯烴、環烯烴、馬來酸酐、烯烴、炔烴、一氧化碳、官能化的低聚物(例如，低聚物如環氧化物、用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基團官能化的聚氨酯、聚醚或聚酯、或官能化聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)或類似物，或其組合。陽離子光固化材料的實例可包括環氧基和乙烯基醚基。在一些實施例中，光固化材料可以包括苯乙烯化合物、乙烯基醚、N-乙烯基哢唑、內酯、內醯胺、環醚(例如，環氧化物)、環縮醛或環矽氧烷或類似物，或其任何組合。
物料缸510可以在其底部留有視窗520，光可以輻射通過該視窗520透射以固化可光固化材料以形成三維列印物體560。在一些實施例中，物料缸510還可包括用於輸送一種或多種物質或列印材料550的入口和出口(圖5中未示出)。在一些實施例中，一個或多個物料可以包括吸收光子的物料，其中可以包括阻光染料。在一些實施例中，一個或多個物料可以包括光引發劑(例如，樟腦醌)、助引發劑(例如，乙基二甲基氨基苯甲酸乙酯)、光抑制劑(例如，四乙基秋蘭姆二硫化物)。在一些實施例中，一個或多個與可光固化材料混合的光引發劑及/或阻光染料可直接包含在物料缸510中。
可以以逐層方式列印三維列印物件560，從而列印流程包括複數個列印層(例如560a、560b)。複數個列印層的厚度可以相同或不同。三維列印物件560可以被列印在構建板540上。在一些實施例中，構建板540可以通過桿件連接到一個或多個三維列印機構(圖5中未示出)。三維列印機構可以包括一個或多個機械結構，用於相對於物料缸510移動構建板540。替代地，在各種實施方式中，可以通過僅移動物料缸510或分別移動物料缸510和構建板540兩者來實現物料缸510和構建板540之間的移動。
光照射裝置530可以位於視窗520下方，並且連接至三維列印系統100的一個或多個元件，例如，處理裝置140。光照射裝置530可以被配置為提供 用於在三維列印製程中固化列印材料550的光。在一些實施例中，光照射裝置530可包括不同的發光區域(例如微型發光二極體區域)，該發光區域可被獨立且動態地控制以產生光，即，光照射裝置530提供的光可包括對應於不同的發光區域的不同的光分量。一個或多個的光分量可以具有任何期望的形狀、波長、光強度、顏色或類似物或其任意組合。
關於三維列印裝置110的以上描述旨在說明，而不是限制本申請的範圍。許多替代、修改和變化對本領域具有通常知識者將是顯而易見的。本文描述的示例性實施方式的特徵、結構、方法和其它特徵可以以各種方式組合以獲取另外的及/或替代的示例性實施例。例如，三維列印裝置110可以包括一個或多個附加元件。附加地或替代地，可以省略上述三維列印裝置110的一個或多個組件。例如，可以省略物料缸510中的視窗520。又例如，三維列印裝置110還可包括用於致動物料缸510或構建板540的馬達、掃描裝置(例如三維掃描器)、控制裝置及/或用於為光照射裝置530解碼控制信號的解碼裝置。
圖6係示出根據本申請的一些實施例的示例性光照射裝置的示意圖。光照射裝置530可以包括微型發光二極體面板610，底板(圖6中未示出)和驅動器620。
微型發光二極體面板610可以包括一個或多個微型發光二極體發射器611(例如，611a、611b、611c和611d)。一個或多個微型發光二極體發射器611可以是任何類型的微型發光二極體發射器。例如，微型發光二極體發射器可以是可見光微型發光二極體發射器(例如，紅色(R)發光二極體發射器、藍色(B)微型發光二極體發射器和綠色(G)微型發光二極體發射器)、紫外線(UV)微型發光二極體發射器、紅外線(IR)微型發光二極體發射器或類似物。在一些實施例中，不同的微型發光二極體發射器611可以包括相同或不同的膜、電極及/或襯底。電極可以包括n電極、p電極或類似物或其組合。襯底可以包括矽氮化 鎵襯底、矽襯底上的氮化鎵襯底、矽襯底或類似物，或其組合。
在一些實施例中，不同的微型發光二極體發射器611可以包括相同或不同的物理參數。微型發光二極體發射器的物理參數可以包括由微型發光二極體發射器產生的光的波長(例如，峰值波長、波長範圍)，由微型發光二極體發射器產生的光的顏色，微型發光二極體發射器的灰階(也稱為亮度)或類似物或其任意組合。
在一些實施例中，可以基於演算法將微型發光二極體面板610劃分成一個或多個微型發光二極體區域，以為一或多層列印層提供光。每個微型發光二極體區域可以包括一個或多個微型發光二極體發射器。根據每個列印層的列印要求，不同的列印層中微型發光二極體區域的數量可以相同或不同。對於每個列印層，不同的微型發光二極體區域內的微型發光二極體發射器的數量可以相同或不同。在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的一個或多個微型發光二極體發射器611可以被獨立地控制以產生光。
在一些實施例中，可以基於相同或不同的調變技術來控制不同的微型發光二極體發射器。調變技術可以包括脈衝寬度調變(PWM)、脈衝頻率調變(PFM)、非歸零開關鍵控(Non-return-to-zero On-off Keying,NRZ-OOK)調變方案、開關鍵控(On-off Keying,OOK)調變方案或類似物，或其任何組合。在一些實施例中，對於一個列印層，所有微型發光二極體區域中的微型發光二極體發射器都可以通過脈衝寬度調變進行調變。在一些實施例中，對於一個列印層，所有微型發光二極體區域中的微型發光二極體發射器都可以通過脈衝頻率調變進行調變。在一個實施例中，對於一個列印層，某些微型發光二極體區域的微型發光二極體發射器可以通過脈衝寬度調變進行調變，而其他微型發光二極體區域中的微型發光二極體發射器可以通過脈衝頻率調變進行調變。在一些實施例中，對於一個列印層，在一個微型發光二極體區域內，所有微型發光二極體 發射器都可以通過脈衝寬度調變進行調變。在一些實施例中，對於一層列印層，在一個微型發光二極體區域內，所有微型發光二極體發射器都可以通過脈衝頻率調變進行調變。在一個實施例中，對於一個列印層，一個微型發光二極體區域中的某些微型發光二極體發射器可通過脈衝寬度調變進行調變，而同一微型發光二極體區域中的其他微型發光二極體發射器可通過脈衝頻率調變進行調變。可以有選擇地控制這種單獨和獨立的像素級調變，以達到各種列印品質要求，包括但不限於材料特性、表面紋理、皮膚效果，貫穿厚度效果，複雜列印結構(例如懸垂和彎曲)的要求，或類似物，或其任何組合。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域可以對應一個或多個微型發光二極體子面板。例如，可以基於一個以上(例如，兩個)微型發光二極體子面板確定一個微型發光二極體區域，即，微型發光二極體區域可以包括來自一個以上微型發光二極體子面板的微型發光二極體發射器。對於另一個示例，可以基於微型發光二極體子面板的至少一部分來確定微型發光二極體區域，即，微型發光二極體子面板上的微型發光二極體發射器的一部分可以被包括在微型發光二極體區域中，而剩下的一部分未包含在該微型發光二極體區域中。
包括在微型發光二極體面板610中的所有微型發光二極體發射器611可以形成微型發光二極體陣列。在一些實施例中，微型發光二極體陣列可以包括數十萬甚至數百萬個微型發光二極體發射器611。微型發光二極體陣列的間距(也稱為像素間距)P可以小於200微米。如本文所使用的，微型發光二極體陣列的像素間距是兩個相鄰的微型發光二極體發射器之間的距離，可以用微型發光二極體陣列中的微型發光二極體發射器的中心(也稱為第一像素)與其相鄰的微型發光二極體發射器的中心(即一個相鄰的像素)之間的距離表示。在一些實施例中，微型發光二極體陣列的像素間距可以小於200微米、180微米、150微米、 120微米、100微米、80微米、60微米、50微米、30微米、25微米、23微米、20微米、19微米、18微米、17微米、16微米、15微米、14微米、13微米、12微米、11微米、10微米、9微米、8微米、7微米、6微米、5微米、4微米、3微米、2微米、1微米、800奈米、700奈米、600奈米、500奈米、400奈米、300奈米、200奈米、100奈米、50奈米、20奈米、10奈米、5奈米、2奈米或類似物。為了便於描述，可以將微型發光二極體發射器抽象為直徑為D的圓形或長度為L且寬度為W的矩形。微型發光二極體陣列內的微型發光二極體發射器的尺寸(例如，直徑D、長度L或寬度W)可以是小於200微米的任何值。例如，微型發光二極體發射器的尺寸可以小於200微米、180微米、160微米、140微米、120微米、100微米、80微米、60微米、40微米、30微米、20微米、15微米、14微米、13微米、12微米、11微米、10微米、9微米、8微米、7微米、6微米、5微米、4微米、3微米、2微米、1微米、800奈米、700奈米、600奈米、500奈米、400奈米、300奈米、200奈米、100奈米、50奈米、20奈米、10奈米、5奈米、2奈米或類似物。
在一些實施例中，可以基於三維列印系統100的要求來確定微型發光二極體陣列中微型發光二極體發射器的大小和微型發光二極體陣列的像素間距。例如，列印的大小可以不小於50平方公分、100平方公分、150平方公分、300平方公分、500平方公分、1000平方公分、1500平方公分、2000平方公分、2500平方公分、3000平方公分或類似物。在一種實施例中，可以使用面積為900平方公分的30公分×30公分陣列。在另一實施例中，微型發光二極體陣列可以具有10微米的像素間距，相鄰的微型發光二極體發射器的間隔為0微米，並且每個微型發光二極體發射器的最大寬度為10微米。在另一實施例中，所述微型發光二極體陣列可以具有5微米的像素，相鄰的微型發光二極體發射器具有2微米的間隔，並且每個微型發光二極體發射器具有3微米的最大寬度。應當注意，本申請的實施例不限於上述尺寸，並且可以利用任何合適的尺寸。
在一些實施例中，微型發光二極體陣列可以包括一個或多個微型發光二極體子陣列。一個或多個微型發光二極體子陣列中的每個子陣列都可以佈置在微型發光二極體子面板上。不同的微型發光二極體子陣列(即一個或多個微型發光二極體子面板)可以具有相同或不同的配置。例如，一個微型發光二極體子陣列可以是由三種顏色(例如，R、G、B)微型發光二極體發射器組成的15公分×30公分陣列，另一個微型發光二極體子陣列可以是由單色(例如，紫外線)微型發光二極體發射器組成的5公分×30公分陣列。
微型發光二極體面板610可以具有最大解析度，並且可以輸出在零到最大解析度之間的可調整的列印解析度。如本文所使用的，最大解析度也可以被稱為固有解析度，其取決於陣列中包括的微型發光二極體發射器611的數量。微型發光二極體面板610的最大解析度在一個方向上可以是每英寸不少於10N個像素，其中N是任何整數(例如，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或類似物)，方向可以是對角線方向、寬度方向(也稱為水準方向)或高度方向(也稱為垂直方向)。在一些實施例中，微型發光二極體面板610的清晰度可以處於高清晰度(HD)、4K、8K或類似物水準。例如，微型發光二極體面板610在寬度方向上的最大解析度(也稱為最大水準解析度)可以不小於120、360、720、1440、1920、1998、2048、2560、3840、3996、4096、7680、7992、8192或類似物。又例如，微型發光二極體面板610在高度方向上的最大解析度(也稱為最大垂直解析度)可以不小於1080、1716、2160、3432、4320或類似物。列印解析度可以是列印流程中的期望解析度，其取決於在列印流程中實際使用的微型發光二極體發射器611的數量以滿足特定的列印要求。最大解析度和列印解析度的概念也可以應用在一個或多個微型發光二極體區域。在列印的流程中，一個或多個微型發光二極體區域中的每個微型發光二極體區域的解析度都可以調整。例如，特定的微型發光二極體區域可以為物件的第一列印層輸出第一列印解 析度，並為物件的第二列印層輸出與第一列印解析度不同的第二列印解析度。又例如，特定的微型發光二極體區域可以為物件的相同的列印層在不同的時間輸出第一列印解析度和第二列印解析度。
在一些實施例中，一個或多個輔助光學元件可以與微型發光二極體陣列耦合以實現特定的光效應。在一些實施例中，一個或多個輔助光學元件可以被配置為進行光對準並減少光源重疊的影響。例如，可以通過輔助光學元件選擇性地控制微型發光二極體陣列的對準和廣角投影，以優化整個陣列的輻射效果。又例如，可以通過輔助光學元件選擇性地控制微型發光二極體陣列的對準和廣角投影，以實現預定的輻射圖(例如，強度分佈圖)。關於一個或多個輔助光學元件的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見例如圖15-17及其相關描述。
驅動器620可以被配置為驅動微型發光二極體面板610。驅動器620可以是電壓驅動電路、電流驅動電路、被動矩陣驅動電路或類似物，或其組合。例如，在被動矩陣驅動電路中，可以將微型發光二極體發射器(例如，微型發光二極體發射器934)的P電極連接到資料線910，並且可以將微型發光二極體發射器的N電極連接到掃描線920。在一些實施例中，每個微型發光二極體發射器都可以單獨和獨立定址。例如，當第X行掃描線和第Y列資料線被選通時，連接到第X行掃描線和第Y列資料線的微型發光二極體發射器(即，交點(X，Y)上的微型發光二極體發射器)可以被選擇來發光。
驅動器620可以單獨且獨立地定址微型發光二極體面板610的每個微型發光二極體發射器611，使得驅動器620可以獨立地控制每個微型發光二極體發射器的工作狀態。在這種情況下，微型發光二極體發射器611也可以被稱為單獨可定址的微型發光二極體發射器。在一些實施例中，驅動器620可採用兩電晶體一電容器(2T1C)結構、四電晶體兩電容器(4T2C)結構或類似物，或 其組合。關於兩電晶體一電容器結構的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖9及其相關描述。
關於光照射裝置530的以上描述僅是示例性的，而不是限制本申請的範圍。許多替代、修改和變化對本領域具有通常知識者將是顯而易見的。本文描述的示例性實施方式的特徵、結構、方法和其它特徵可以以各種方式組合以獲取另外的及/或替代的示例性實施例。例如，光照射裝置530可以包括一個或多個附加部件。附加地或替代地，可以省略上述光照射裝置530的一個或多個部件。例如，光照射裝置530可以進一步包括用於確定驅動器620的驅動信號的控制器。
圖7係根據本申請的一些實施例的示例性微型發光二極體面板的截面側視圖。在一些實施例中，微型發光二極體面板610可以包括一個或多個微型發光二極體子面板615(例如，615a、615b)。微型發光二極體子面板615可以通過複數個連接器617連接到一個或多個底板618(例如，618a、618b)。微型發光二極體子面板615的數量可以是任意正整數，此處不做限定。
在一些實施例中，不同的微型發光二極體子面板615可以具有相同或不同的形狀。例如，微型發光二極體子面板615a可以具有正方形的形狀，微型發光二極體子面板615b可以具有矩形的形狀。在一些實施例中，每個微型發光二極體子面板615可以支援包括一個或多個微型發光二極體發射器的微型發光二極體發射器子陣列。關於微型發光二極體發射器的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖6及其相關描述。
在一些實施例中，底板618可以包括複數個互補金屬氧化物半導體(CMOS)單元。每個CMOS單元可以對應於一個或多個微型發光二極體子面板615中的一個微型發光二極體發射器，以單獨地驅動微型發光二極體發射器。複數個微型發光二極體發射器611可以通過複數個連接器617電連接到對應的COMS單元。在一些實施例中，複數個微型發光二極體發射器611可以佈置成面 對CMOS單元。
在一些實施例中，每個微型發光二極體子面板615都可以對應一個獨特的底板。例如，微型發光二極體子面板615a可以連接到底板618a，微型發光二極體子面板615b可以連接到底板618b，並且底板618a和底板618b可以通過連接器619相互連接。底板618a、618b和連接器619可以包括相同的材料或不同的材料。底板或連接器的材料可以包括剛性材料或柔性材料。在一些替代實施例中，一個以上的微型發光二極體子面板615可以共用具有合適尺寸的相同底板。
圖8A和8B是根據本申請的一些實施例所示的微型發光二極體子面板的示例性旋轉及/或移位機制的示意圖。
需要注意的是，每個微型發光二極體陣列或子陣列中的微型發光二極體發射器的使用頻率可以不同。這可能導致以較高頻率使用其微型發光二極體發射器的微型發光二極體區域更容易受到損壞。
如圖8A-8B所示，區域810中的微型發光二極體發射器可能以比其他區域更高的頻率使用。區域810可以包括在微型發光二極體子面板615a中的微型發光二極體區域811和在微型發光二極體子面板615b中的微型發光二極體區域812。也就是說，在微型發光二極體區域811中的第一組微型發光二極體發射器和在區域812中的第二組微型發光二極體發射器可能遭受更高的損壞風險。通過將微型發光二極體子面板615a及/或微型發光二極體子面板615b旋轉適當的角度(例如90°)，區域810可以與發光二極體子面板615a和615b上的其他微型發光二極體區域(不同於微型發光二極體區域811及/或微型發光二極體微型區域812)重疊。這樣，可以將不同的微型發光二極體發射器交替移動到更頻繁使用微型發光二極體發射器的區域，從而避免僅過度使用陣列或子陣列中的一些微型發光二極體發射器。結果，可以調整在微型發光二極體面板610中的微型發光二極體發射器的位置，並且可以延長在微型發光二極體面板610中的微型發光二極體發 射器的壽命。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體子面板可以旋轉一定角度或移動一定距離。例如，與圖8A相比，圖8B中的微型發光二極體子面板615a和615b沿垂直於微型發光二極體面板610的軸線順時針旋轉90°。結果，微型發光二極體區域811和812可能不會與區域810重疊。在一些實施例中，微型發光二極體子面板的旋轉角度和方向，及/或移動距離可以由操作員確定，或者可以基於處理裝置140執行的演算法來確定。在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體子面板可以單獨更換。
圖9係根據本申請的一些實施例所示的示例性微型發光二極體陣列驅動電路的示意圖。
微型發光二極體陣列驅動電路900可以包括一個或多個資料線910、一個或多個掃描線920以及一個或多個像素電路930。所述像素電路930以矩陣形式佈置，並且每個像素電路930可以包括微型發光二極體發射器。
如圖9所示，該像素電路930可以包括開關電晶體931、驅動電晶體933和儲存電容器932。當開關電晶體931被掃描線920導通時，資料線910的值可以儲存在儲存電容器932中，儲存電容器932設置驅動電晶體933的VGS偏置。然後，儲存電容器932的電壓可以被驅動電晶體933轉換為流向微型發光二極體發射器934的電流量，其因此發光。即使在開關電晶體931截止之後，也可以通過儲存在儲存電容器932處的電荷來保持微型發光二極體發射器934的電流水準。為了獲取發射器934的一致的光強度，可能需要在給定幀時間內具有穩定電荷的像素電路930。
關於微型發光二極體陣列驅動電路900的以上描述僅是示例性的，而不是限制本申請的範圍。許多替代、修改和變化對本領域具有通常知識者將是顯而易見的。本文描述的示例性實施方式的特徵、結構、方法和其它特徵可 以以各種方式組合以獲取另外的及/或替代的示例性實施例。例如，微型發光二極體陣列驅動電路900可以是共陽極電路，並且儲存電容器932可以連接至驅動電晶體933，並且儲存電容器932和驅動電晶體933都可以接地。微型發光二極體發射器934可以連接到電源和驅動電晶體933。
圖10係根據本申請的一些實施例的列印三維物件的示例性流程的流程圖。在一些實施例中，圖10所示的流程1000中一個或多個的操作可以在圖1所示的三維列印系統100中實現。例如，圖10所示的流程1000可以以指令的形式儲存在儲存裝置150中，並由處理裝置140(例如，計算裝置的處理器)調用及/或執行。又例如，流程1000的一部分可以在三維列印裝置110上實現。
在1010中，可以經由網路從使用者終端(例如，終端130)獲取與物件相對應的列印請求。在一些實施例中，步驟1010可以由處理裝置140的獲取模組410來實現。列印請求可以包括列印物件的標識資訊和一個或多個列印設置參數或類似物或其任意組合。關於列印請求的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖4及其相關描述。
在1020中，可以確定與物件相對應的三維列印模型。在一些實施例中，步驟1020可以由處理裝置140的模型處理模組420來實現。三維列印模型可以由模型處理模組420產生或從儲存裝置(例如，儲存裝置150)中獲取。關於列印請求的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖4及其相關描述。
在1030中，可以基於三維列印模型和列印請求來確定對應於物件的複數個列印層。在一些實施例中，步驟1030可以由處理裝置140的模型處理模組420來實現。
複數個列印層的數量可以自動或半自動或手動確定。在自動方式中，可以基於演算法確定複數個列印層的數量。例如，可以根據Nlayer=To/Td確定 複數個列印層Nlayer的數量，其中To表示列印物體的厚度，Td表示列印層的厚度。在手動方式中，複數個列印層的數量可以根據使用者提供的指令確定。例如，使用者可以通過列印的請求輸入複數個列印層的數量。在半自動方式中，複數個列印層的數量可以通過具有使用者干預的計算裝置(例如，如圖2所示的計算裝置200)進行調整。例如，可以基於演算法和使用者通過列印請求輸入的資訊(例如列印精度)來確定複數個列印層的數量，並且使用者可以進一步調整所確定的數量。
複數個列印層的厚度可以相同或不同。在一些實施例中，列印層的厚度可以為0.001毫米至2.0毫米。在一些實施例中，列印層的厚度可以不大於0.001毫米、0.005毫米、0.008毫米、0.01毫米、0.05毫米、0.10毫米、0.15毫米、0.20毫米、0.25毫米、0.30毫米、0.35毫米、0.40毫米、0.50毫米、1.0毫米、2.0毫米或類似物。在一些實施例中，可以基於演算法或使用者需求確定的列印精度來確定複數個列印層中的每一層的厚度。例如，更佳的列印精度可以對應於更小的厚度。
在一些實施例中，複數個列印層中的每一層可以包含一個或多個列印圖像。列印層中的一個或多個列印圖像可以被不同的微型發光二極體區域所產生的光輻射。例如，在列印桌子的橫截面時，可以在列印層中確定對應於四個桌子腿的四個列印範圍。四個列印範圍可以顯示在一個或多個圖像中(例如，四個圖像)，並分別用於確定四個或更多微型發光二極體區域。又例如，在列印具有不同屬性(例如，材料、密度)的不同結構的所需物件時，不同的列印圖像(例如，與第一列印材料相對應的第一列印圖像和與第二列印材料相對應的第二列印圖像)可以被確定。
在1040，變數i可以被定義為等於1。變數i可以用來表示列印層的序號。在一些實施例中，步驟1040可以由處理裝置140的列印控制模組430實現。
在1050中，處理裝置140的列印控制模組430可以將變數i與值K進行比較。如果變數i等於或小於K，則可以執行流程1060；如果i大於K，則流程1000可以結束。在一些實施例中，值K可以表示要列印的列印層的總數。
在1060，可以列印複數個列印層中的第i個列印層。在一些實施例中，流程1060可以由三維列印裝置110實現。關於列印第i個列印層的流程的更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖11及其相關描述。
在1070，可以通過將值i加1來更新變數i。在一些實施例中，步驟1070可以由處理裝置140的列印控制模組430實現。
關於列印物件的流程的以上描述僅出於說明的目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者而言，可以在本申請的教導下進行多種變化和修改。例如，流程1000可以進一步包括檢測微型發光二極體面板中一個或多個微型發光二極體發射器的狀態的操作。又例如，流程1000可以進一步包括輸出複數個列印層以供使用者確認的操作。這樣的變化與修改不脫離本申請的範圍。
圖11係根據本申請的一些實施例所示的列印列印層的示例性流程的流程圖。在一些實施例中，圖11所示的流程1100中一個或多個的操作可以在圖1所示的三維列印系統100中實現。例如，圖11所示的流程1100可以以指令的形式儲存在儲存裝置150中，並由處理裝置140(例如，計算裝置的處理器)調用及/或執行。又例如，流程1100的一部分可以在三維列印裝置110上實現。
在1110中，可以獲取與列印層相對應的列印資訊。在一些實施例中，步驟1110可以由處理裝置140的列印控制模組430來實現。列印資訊可以包括圖像資訊(例如，平鋪圖像)、厚度資訊及/或與列印層相對應的列印材料資訊。在一些實施例中，列印資訊還可包括可用於為列印層發光的微型發光二極體陣列資訊。
在1120中，可以基於列印資訊動態地確定對應於列印層的一個或多個微型發光二極體區域。在一些實施例中，步驟1120可以由處理裝置140的列印控制模組430來實現。一個或多個微型發光二極體區域可以具有任何形狀，例如正方形、矩形、圓形及/或不規則形狀。每個微型發光二極體區域上可以包含一個或多個微型發光二極體發射器。對應於列印層的一個或多個發光二極體區域的動態確定可以包括對於一個列印層確定相同或不同的微型發光二極體區域及/或對於不同列印層確定相同或不同的微型發光二極體區域。在一些實施例中，一個或多個發光二極體區域的動態確定可以適於列印具有任何特定結構的物體(例如，條形物體、不規則形狀的物體)，且浪費的空間最少。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域(例如，微型發光二極體區域1820)可以具有矩形的形狀，具有特定的長寬比(例如，Dlong/Dhigh)，如圖18所示。可以根據列印的要求動態地調整微型發光二極體區域的縱橫比。例如，在列印的帶狀物件中，可以確定具有矩形形狀的一個或多個微型發光二極體區域，並且可以根據帶狀物件的形狀及/或大小動態地設置一個或多個微型發光二極體區域的縱橫比。例如，一個或多個微型發光二極體區域的縱橫比可以是1.1、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0或類似物。在一個實施例中，一個或兩個以上的微型發光二極體區域可以組合成一個組合的微型發光二極體區域(即，每個列印層對應一個組合的微型發光二極體區域)，並且還可以按列印要求動態地調整組合的微型發光二極體區域的縱橫比。
在一些實施例中，不同的微型發光二極體區域中包含的微型發光二極體發射器的數量可以相同或不同。被驅動以發光的微型發光二極體發射器可以被稱為區域像素(Regional Pixel,RP)。因此，微型發光二極體區域中的區域像素的數量可以等於或小於該微型發光二極體區域中的微型發光二極體發射器的數量。在三維列印處理中，不同的微型發光二極體區域的區域像素可以相同 或不同。替代地或另外地，一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的區域像素可以逐層變化。就是說，在列印不同的列印層中，同一微型發光二極體區域中可以使用不同的微型發光二極體發射器來發光。在一些實施例中，可以由處理裝置140通過例如圖9中描述的微型發光二極體陣列驅動電路900來動態地調整微型發光二極體區域中的區域像素的數量。
在一些實施例中，對應於相同列印層的不同的微型發光二極體區域可以具有相同或不同類型的微型發光二極體發射器。例如，對於一個列印層，第一個微型發光二極體區域可以是帶有複數個RGB發射器的微型發光二極體區域，而第二微型發光二極體區域可以是帶有複數個紫外線發射器的微型發光二極體區域。
在一些實施例中，一個或多個微型發光二極體區域對於不同的列印層可以相同也可以不同。在一些實施例中，在確定一個或多個微型發光二極體區域之前，可以確定為當前列印層提供足夠的光能和解析度的微型發光二極體區域的數量。對應於不同的列印層的發光二極體區域的數量可以相同或不同。在一些實施例中，當前列印層的列印處理完成時，處理裝置140可以根據實際需要確定下一層列印層的微型發光二極體區域的新的數量。
在1130中，可以為一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數。在一些實施例中，步驟1130可以由處理裝置140的列印控制模組430來實現。一個或多個區域的列印參數可以包括每個微型發光二極體區域中實際使用的微型發光二極體發射器的數量，每個微型發光二極體區域中實際使用的微型發光二極體發射器的位置，與每個微型發光二極體區域中的每個微型發光二極體發射器相對應的參數，例如顯示狀態、強度、曝光時間、波長或調變模式。在一些實施例中，對應於不同的微型發光二極體區域的一個或多個區域列印參數可以被獨立地控制和改變。以這種方式，可以創建不同的強度 分佈圖(例如，輻射圖)以提供不同的區域效果。
在1140中，可以基於一個或多個區域列印參數來確定用於控制微型發光二極體陣列的控制信號。在一些實施例中，步驟1140可以由處理裝置140的列印控制模組430來實現。控制信號可以被發送到微型發光二極體陣列中的每個微型發光二極體區域，並且進一步發送到每個微型發光二極體區域的微型發光二極體發射器(例如，光照射裝置530)以產生光。在一些實施例中，控制信號可通過例如圖9中描述的微型發光二極體陣列驅動電路900來控制微型發光二極體陣列。
在1150中，可以基於控制信號由微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域產生光。
在一些實施例中，對應於一個列印層的不同的微型發光二極體區域可以輸出相同或不同的列印解析度。在一些替代實施例中，對於不同的列印層，特定的微型發光二極體區域可以包括相同或不同的列印解析度。如本文所述，微型發光二極體區域的列印解析度可以由實際上被驅動以發射光的微型發光二極體發射器(也稱為區域像素)和微型發光二極體區域的尺寸來確定。具體地，微型發光二極體區域的列印解析度可以與微型發光二極體區域中的區域像素的數量成正比，而與微型發光二極體區域的面積成反比。對於特定的微型發光二極體區域，微型發光二極體發射器的數量可以是固定值，但是可以單獨且獨立地控制哪個微型發光二極體發射器發光。也就是說，每個微型發光二極體區域的區域像素(即實際上被驅動發光的微型發光二極體發射器)的數量可以不是恒定的，可以獨立控制。在一些實施例中，區域像素可以根據處理裝置140和列印解析度的要求而有所不同。微型發光二極體區域的列印解析度可以是不超過微型發光二極體區域的固有解析度的任何值，該固有解析度可以通過點亮微型發光二極體陣列中的所有微型發光二極體發射器來實現。有關區域像素和解析度的 更多描述可以在本申請的其他地方找到。參見，例如，圖6及其相關描述。
在一些實施例中，每個微型發光二極體區域產生的光的波長可以單獨控制。例如，特定的微型發光二極體區域可以為不同的列印層產生相同或不同波長的光。又例如，對應於相同的列印層的不同的微型發光二極體區域也可以產生相同或不同波長的光。這種單獨且獨立的波長控制可用於固化同一缸(例如，物料缸510)中的不同可聚合材料及/或在指定的區域和厚度中抑制聚合。在一些實施例中，可以使用這種單獨和獨立的波長控制來固化同一分子鏈上的各種分子基團。
以這種方式，可以列印具有各種屬性的三維物件。例如，一個具有剛性和柔性部件的大型三維物件可以在單個列印流程中通過使用三個波長來列印。第一波長和第二波長可以用於聚合具有不同特性的材料(例如，用於聚合剛性部件的第一波長和用於聚合柔性部件的第二波長)。第三波長可以用於光抑制劑。第三波長可以抑制投影視窗表面的聚合，從而產生死區(投影視窗表面的不粘區域)，該死區的厚度由發射調節光抑制劑的化學性質的第三波長的每個微型發光二極體發射器的光強度限定。在一些實施例中，調節光抑制劑化學性質的微型發光二極體區域的波長與微型發光二極體尺寸一致，並為小到大的盲區提供基礎。可以通過構建區域上的微型發光二極體區域的光強度控制輕鬆地控制死區體積(例如，與三維列印物件560的各個部分相對應)。例如，基於每個微型發光二極體區域發出的光抑制劑波長的光強度，死區可以具有均勻或不均勻的高度。在一些實施例中，控制厚度可以使帶有高粘度樹脂的大面積建築更容易流動，從而增加潛在的列印速度或獨特的內部或表面效果。在一些實施例中，上述三個波長可以分別由單個微型發光二極體區域或兩個或更多的微型發光二極體區域產生。
在一些實施例中，可以在光固化的一層(L1)中創建一定數量 (N1)的微型發光二極體區域。在每個微型發光二極體區域內，只有一定數量的微型發光二極體發射器可以顯示「開」狀態，而其他的則可以顯示「關」狀態。在下一層(L2)的光固化流程中，可以創建另一個微型發光二極體區域的數量(N2)。N1可以等於或不等於N2。在L2層的聚合流程中，在每個微型發光二極體區域內，在列印層L1中顯示「開」狀態的微型發光二極體發射器可以顯示「開」或「關」狀態。
在一些實施例中，每個微型發光二極體發射器的顯示狀態可以通過處理裝置140進行動態控制，以使微型發光二極體區域或微型發光二極體陣列中的微型發光二極體發射器交替顯示在「開」狀態(例如，結合圖式8A和8B描述的旋轉或移位機制)。在一些實施例中，在整個光固化的流程中，每個微型發光二極體發射器都可以在相等的時間內顯示「開」或「關」狀態。例如，在整個光固化的流程中，顯示「開」狀態的一個微型發光二極體發射器的總時間可以與另一個微型發光二極體發射器顯示「開」狀態的總時間相同或基本相同。一個微型發光二極體發射器顯示「關閉」狀態的總時間也可以與另一個微型發光二極體發射器顯示「關閉」狀態的總時間相同或基本相同。這樣，每個微型發光二極體發射器都有相等的冷卻機會，而其他微型發光二極體發射器則顯示「開」狀態，以滿足每個列印層光固化的光能和解析度的要求。因此，整個微型發光二極體陣列的使用壽命可能更長。
在1160，可以基於光線來列印列印層。在一些實施例中，步驟1130可以由三維列印裝置110實現。
在上面對列印至列印層的流程的描述僅是為了說明目的，而無意於限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者而言，可以在本申請的教導下進行多種變化和修改。例如，流程1060可以進一步包括確定微型發光二極體區域中或整個微型發光二極體陣列中發生故障的微型發光二極體發射器的操作。又 例如，流程1060可以進一步包括對準由微型發光二極體陣列產生的光束的操作。這樣的變化與修改不脫離本申請的範圍。
圖12A至圖12D是示出根據本申請的一些實施方式的示例性像素配置(或光色配置)的示意圖。
如圖所示在圖12A至圖12D中，可以將微型發光二極體區域中的一個或多個微型發光二極體發射器表示為一個或多個像素，並且以特定格式(例如，棋盤格式)佈置。也就是說，每個微型發光二極體區域可以包括一個或多個像素，並且一個或多個像素可以聚整合一個或多個像素組(例如1215、1225、1235、1245)。每個像素組1215、1225、1235和1245可以包括一個以上對應於一個以上微型發光二極體發射器的像素。一個以上的微型發光二極體發射器可以具有例如圓形、帶狀、正方形、矩形或類似物形狀。在特定的像素組中，一個以上的微型發光二極體發射器可以具有相同或不同的顏色。換句話說，特定像素組中的一個以上的微型發光二極體發射器可以被配置為產生相同或不同波長的光。在一些實施例中，一個或多個像素組中的至少一部分可以形成微型發光二極體區域，如本申請中其他地方所述。
為了說明的目的，可以將微型發光二極體區域的像素1210、1220和1230配置為產生紫外線。紫外線的波長可以在任何範圍內，例如100奈米至405奈米。如圖12A所示，像素組中的像素以矩陣形式排列。像素1211可以對應於中波紫外線(UVB)微型發光二極體發射器，像素1212可以對應於長波紫外線(UVA)微型發光二極體發射器，而像素1213可以對應於短波紫外線(UVC)微型發光二極體發射器。在一些實施例中，長波紫外線微型發光二極體發射器可以產生波長在100奈米至280奈米之間的光，中波紫外線微型發光二極體發射器可以產生波長在280奈米至315奈米之間的光，而短波紫外線微型發光二極體發射器可以產生波長在315奈米至405奈米之間的光。如圖12B所示，像素條1222可以 對應於中波紫外線微型發光二極體發射器，像素條1222可以對應於長波紫外線微型發光二極體發射器，並且像素條1223可以對應於短波紫外線微型發光二極體發射器。如圖12C所示，像素1231可以對應於中波紫外線微型發光二極體發射器，像素1232可以對應於長波紫外線微型發光二極體發射器，並且像素1233可以對應於短波紫外線微型發光二極體發射器。
微型發光二極體區域的像素1240可被配置為產生可見光。可見光的波長可以在任何範圍內，例如405奈米至700奈米。如圖12D所示，像素1241可以對應於紅色的微型發光二極體發射器，像素1242可以對應於綠色的微型發光二極體發射器，並且像素1243可以對應於藍色的微型發光二極體發射器。需要說明的是，不同顏色的像素的排列方式，例如，特定顏色的像素的數量，不同顏色的像素的空間分佈，本申請中並不限定，可以根據實際需要進行調整。
圖12E是根據本申請的一些實施例所示的示例性相對光譜功率密度的示意圖。如圖12E所示，水準的x軸代表光的波長(奈米)，垂直的y軸代表相對光譜功率密度。曲線1251、1252、1253和1254表示由不同的紫外線微型發光二極體發射器(例如長波紫外線微型發光二極體發射器，中波紫外線微型發光二極體發射器，短波紫外線微型發光二極體發射器)產生的光的相對光譜功率密度的分佈。具體地，曲線1251具有在365奈米處的峰值波長，在該峰值波長處，相對光譜功率密度達到最大值。曲線1252的峰值波長為385奈米，曲線1253的峰值波長為395奈米，曲線1254的峰值波長為405奈米。
圖13係根據本申請的一些實施例所示的表示微型發光二極體的相對發光強度的示例性曲線的示意圖。
如圖13所示，水準的x軸表示發光二極體順向電流(以毫安培為單位)，垂直的y軸表示光的相對發光強度。區間(a，b)可以表示用於微型發光二極體發射器的範圍，其中發光強度相對於順向電流線性地變化。在區間(a， b)中，可以通過調節微型發光二極體發射器的順向電流來控制微型發光二極體發射器的發光強度。在一些實施例中，對於具有複數個微型發光二極體發射器的微型發光二極體區域，通過控制不同位置的不同的微型發光二極體發射器的發光強度，可以控制微型發光二極體區域的所需強度分佈，即控制由微型發光二極體區域或微型發光二極體陣列產生的光強的空間分佈。
圖14係根據本申請的一些實施例所示的示例性頻率控制的示意圖。
如圖14所示，可以採用方波信號1410來執行照射裝置(例如，微型發光二極體發射器)的脈衝寬度調變控制。例如，照射裝置可以由方波信號1410以固定頻率f(週期T=1/f)驅動以發光。照射裝置的輸出光的亮度(或強度)可以取決於一個週期中方波的持續時間T1。具體地，可以基於每個週期的工作週期(即，T1/(T-T1))來確定照射裝置的輸出光的亮度(或強度)。一個週期中方波的持續時間T1越短，微型發光二極體發射器發出的光就越暗。在一些實施例中，對於具有一個或多個微型發光二極體發射器的特定微型發光二極體區域，可以單獨且獨立地調整每個微型發光二極體發射器的工作週期，以實現由微型發光二極體區域提供的所需強度的光。
圖15係根據本申請的一些實施例所示的用於對準光束的示例性光學元件的示意圖。可以使用透鏡陣列來產生平行光1510。透鏡陣列可以包括一個或多個透鏡1520，其可以放置在與微型發光二極體陣列相對應的位置處，以進行逐個像素的光對準，也就是說，每個微型發光二極體發射器發出的光可以由透鏡陣列中相應的透鏡對準。在一些替代實施例中，兩個或多個微型發光二極體發射器可以使用透鏡陣列中的相同透鏡來對準。
透鏡1520可以包括凸透鏡。傳統的凸透鏡可以在一側接收入射的平行光線，然後在相反的一側折射使它們會聚成單個點來工作。該點可以被稱為 焦點，到該焦點的距離是焦距。相反，可以通過透鏡1520對準從微型發光二極體發射器611(可以粗略地認為是點光源)發射的光以形成平行光線。
圖16係根據本申請的一些實施例所示的用於對準光束的示例性光學元件的示意圖。
微型發光二極體面板610可以將光發射到菲涅耳透鏡1650以產生平行光1610。菲涅耳透鏡1650可包括一系列同心環。每個環可具有略微不同的橫截面曲率，其對應於具有相等直徑的凸透鏡的曲率。可以將微型發光二極體發射器放置在菲涅耳透鏡1650的焦點處，由微型發光二極體發射器發射的光可以被對準為平行光1610。
圖17係根據本申請的一些實施例所示的用於對準光束的示例性光學元件的示意圖。
在一些實施例中，微型發光二極體發射器發出的光可以被抛物面鏡對準。完美的抛物線鏡可以使平行光線聚焦在單個點上。相反，抛物面鏡焦點處的點光源(例如微型發光二極體發射器)可以產生一束對準光束。
一個或多個擋邊結構1710可以用於基於抛物面鏡的相同原理產生對準光束。一個或多個擋邊結構1710可以形成抛物線結構，並且可以將微型發光二極體發射器放置在抛物線結構的焦點處。然後，可以將由微型發光二極體發射器發射的光整形為平行光。
圖18係根據本申請的一些實施例所示的用於列印層的示例性微型發光二極體區域的示意圖。對於列印的物件的特定層，可以在微型發光二極體陣列1810(也稱為微型發光二極體面板1810)中確定微型發光二極體區域1820。微型發光二極體區域1820可以包括一個或多個微型發光二極體發射器。可以驅動與模式「LuxCreo」相對應的微型發光二極體發射器發光，而其他微型發光二極體發射器可以顯示「關」狀態。微型發光二極體區域1820的長寬比可以是 Dlong/Dhigh，其可以基於圖案「LuxCreo」來確定。
如此描述了基本概念，對於本領域具有通常知識者而言，在閱讀了該詳細申請之後，可以很明顯地認識到，上述詳細申請僅旨在通過示例的方式進行描述，而並非是限制性的。儘管這裡沒有明確說明，但是可以發生各種改變，改進和修改，並且它們是本領域具有通常知識者想要的。這些改變，改進和修改旨在由本申請提出，並且在本申請的示例性實施方式的精神和範圍內。
而且，某些術語已經被用來描述本申請的實施例。例如，術語「一個實施例」，「一個實施例」及/或「一些實施例」表示結合該實施例描述的特定特徵，結構或特性包括在本申請的至少一個實施例中。因此，應當強調並且應當理解，在本說明書的各個部分中對「一個實施例」或「一個實施例」或「替代實施例」的兩次或更多次引用不一定都指同一實施例。此外，可以在本申請的一個或多個實施例中適當地組合特定特徵、結構或特性。
此外，本領域具有通常知識者將意識到，本文中的揭露內容的各個態樣可以以許多可授予專利的類別或環境中的任何一種進行說明和描述，包括任何新的和有用的流程，機器，製造或物質組成，或其任何新的有用的改進。因此，本申請的各個態樣可以全部以硬體，全部軟體(包括韌體、駐留軟體、微代碼或類似物)實施，或者將軟體和硬體的實施方式結合在一起，在此通常將其統稱為「裝置」、「裝置」、「器材」、「區塊」、「模組」、「引擎」、「單元」、「元件」或「系統」。此外，本申請的各態樣可以採用體現在一個或多個電腦可讀取媒體中的電腦程式產品的形式，其中電腦可讀取程式碼包含在其中。
電腦可讀取信號媒體可以包括例如在基帶中或作為載波的一部分的傳播的資料信號，該傳播的資料信號具有體現在其中的電腦可讀取程式碼。這樣的傳播信號可以採取多種形式中的任何一種，包括電磁、光學或類似物，或其任何合適的組合。電腦可讀取信號媒體可以是不是電腦可讀取儲存媒體的任 何電腦可讀取媒體，並且可以通訊，傳播或傳輸供指令執行系統，裝置或裝置使用或與其結合使用的程式。包含在電腦可讀取信號媒體上的程式碼可以使用任何適當的媒體來傳輸，包括無線、有線、光纖纜線、RF或類似媒體，或前述的任何適當組合。
本申請各個態樣操作所需的電腦程式碼可以用一種或多種程式語言的任意組合編寫，包括物件導向程式設計語言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python或類似物，常規程式化程式設計語言如「C」語言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，動態程式設計語言如Python、Ruby和Groovy，或其他程式設計語言或類似物。該程式碼可以完全在操作員電腦上執行，部分在操作員電腦上執行，作為獨立軟體套件，部分在操作員電腦上並且部分在遠端電腦上執行，或者完全在遠端電腦或伺服器上執行。在後種情況下，遠端電腦可以通過任何網路形式與操作員的電腦連接，比如區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)，或連接至外部電腦(例如通過網際網路)，或在雲端計算環境中，或作為服務使用如軟體即服務(SaaS)。
此外，所陳述的處理組件或序列的順序，或者因此使用數字，字母或其他名稱，並不旨在將所要求保護的流程和方法限制為任何順序，除非可以在申請專利範圍中指定。儘管以上揭露內容通過各種示例討論了當前被認為是本申請內容的各種有用實施例，但是應當理解，這種細節僅是出於該目的，並且所附申請專利範圍不限於所揭露的實施例，但是，相反，其旨在覆蓋在所揭露的實施例的精神和範圍內的修改和等同佈置。例如，儘管上述各種元件的實現可以體現在硬體裝置中，但是它也可以實現為僅軟體的解決方案，例如，在現有伺服器或行動裝置上的安裝。
同理，應當注意的是，為了簡化本申請揭露的表述，從而幫助對 一個或多個申請實施例的理解，前文對本申請的實施例的描述中，有時會將多種特徵歸併至一個實施例、圖式或對其的描述中。然而，本申請的方法不應被解釋為反映了這樣一種意圖，即所要求保護的主題需要比每個申請專利範圍中明確敘述的特徵更多的特徵。相反，申請的主體應具備比上述單一實施例更少的特徵。
一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數目，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞「大約」、「近似」或「大體上」來修飾。除非另外說明，「大約」、「近似」或「大體上」表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和申請專利範圍中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中，應該根據報告的有效位數的數量並通過應用普通的捨去技術來解釋數值參數。儘管本申請一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。
本文中提及的所有專利、專利申請案、專利申請案的公開本和其它材料(如論文、書籍、說明書、出版物、文件、事物或類似物)均在此通過引用的方式全部併入本文以達到所有目的，與上述文件相關的任何申請文件記錄、與本文不一致或衝突的任何上述文件或對遲早與本文相關的申請專利範圍的最廣範圍有限定作用的任何上述文件除外。舉例來說，如果在描述、定義及/或與任何所結合的材料相關的術語的使用和與本文相關的術語之間存在任何不一致或衝突，則描述、定義及/或在本文中使用的術語以本文為準。
最後，應當理解的是，本申請中所述實施例僅用以說明本申請實施例的原則。可以採用的其他修改可以在本申請的範圍內。因此，作為示例而非限制，本申請實施例的替代配置可視為與本申請的教導一致。相應地，本申請的實施例不僅限於本申請明確介紹和描述的實施例。
1060:流程
1110:步驟
1120:步驟
1130:步驟
1140:步驟
1150:步驟
1160:步驟

Claims (15)

  1. 一種光固化三維列印系統，包括：處理裝置，被配置為確定物件的一或多層列印層；列印裝置，包括：微型發光二極體(microLED)陣列，被配置為向所述一或多層列印層中的每一層產生光，所述微型發光二極體陣列佈置在一個或多個微型發光二極體子面板上，且所述一個或多個微型發光二極體子面板可相對於彼此旋轉以交替照射到同一區域的微型發光二極體(microLED)，其中，為了向所述一或多層列印層中的每一層產生所述光，所述處理裝置被配置為：動態地確定所述微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域包括一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器，為所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數；以及基於所述一個或多個區域列印參數，確定所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的所述一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的一個或多個控制信號；以及物料缸，被配置為保存列印材料，所述列印材料被配置為在每一層列印層對應的光的照射下形成所述列印層。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：所述微型發光二極體陣列的像素間距小於50微米。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域對應於一個或多個微型發光二極體子面板。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：所述一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器中的至少一者的位置是可調整的。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：為不同的列印層確定的所述一個或多個微型發光二極體區域是相同的。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：為了動態地確定所述微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，所述處理裝置被配置為：確定第一列印層的第一微型發光二極體區域；以及確定第二列印層的第二微型發光二極體區域，其中所述第一微型發光二極體區域不同於所述第二微型發光二極體區域。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：不同的列印層具有不同數量的微型發光二極體區域。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：為第三列印層和第四列印層兩者確定第三微型發光二極體區域，其中：所述第三微型發光二極體區域為所述第三列印層產生具有第一波長的第一種光；所述第三微型發光二極體區域為所述第四列印層產生具有第二波長的第二種光；以及所述第一波長不同於所述第二波長。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：為第五列印層確定第四微型發光二極體區域，為第六列印層確定第五微型發光二極體區域，其中：所述第四微型發光二極體區域為所述第五列印層輸出第一列印解析度； 所述第五微型發光二極體區域為所述第六列印層輸出第二列印解析度；以及所述第一列印解析度不同於所述第二列印解析度。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：為第七列印層確定第六微型發光二極體區域，以及為第八列印層確定第七微型發光二極體區域，其中：所述第六微型發光二極體區域為所述第七列印層輸出第一強度的光；所述第七微型發光二極體區域為所述第八列印層輸出第二強度的光；以及所述第一強度不同於所述第二強度。
  11. 如申請專利範圍第1項之系統，其中所述一個或多個微型發光二極體區域包括不同的微型發光二極體區域，以及所述不同的微型發光二極體區域具有不同數量的微型發光二極體發射器。
  12. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：所述一個或多個微型發光二極體區域包括不同的微型發光二極體區域，以及所述不同的微型發光二極體區域具有相同數量的微型發光二極體發射器。
  13. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：不同的微型發光二極體區域的區域列印參數是不同的。
  14. 如申請專利範圍第1項之系統，其中：所述一個或多個控制信號被配置為控制一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域所包含的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的顯示狀態、曝光時間、波長或調變模式中的至少一者。
  15. 一種用於光固化三維列印的方法，包括： 確定物件的一或多層列印層；對於所述一或多層列印層中的每一層，動態地確定微型發光二極體陣列中的一個或多個微型發光二極體區域，所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域包括一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器，所述微型發光二極體陣列佈置在一個或多個微型發光二極體子面板上，且所述一個或多個微型發光二極體子面板可相對於彼此旋轉以交替照射到同一區域的微型發光二極體(microLED)；為所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域確定一個或多個區域列印參數；以及基於所述一個或多個區域列印參數，確定所述一個或多個微型發光二極體區域中的每個區域的一個或多個可單獨定址的微型發光二極體發射器的一個或多個控制信號；基於所述一個或多個控制信號產生光；以及列印所述一或多層列印層。
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