京東方介入3D打印領(lǐng)域，“光固化3D打印裝置和光固化3D打印方法”發(fā)明專利獲授權(quán)

導(dǎo)讀：京東方Ａ（000725）是全球顯示行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，京東方在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、顯示器、電視等的顯示屏出貨量均位列全球第一，特別是在柔性屏方面的市占率位居國(guó)內(nèi)行業(yè)第一、全球第二。多年前，南極熊就了解到，京東方為光固化3D打印機(jī)定制光源屏幕的消息，但當(dāng)時(shí)僅僅算的上是3D打印行業(yè)的上游供應(yīng)商，但最近的消息顯示，京東方正在布局3D打印設(shè)備。

圖源：京東方官網(wǎng)

2024年1月19日，南極熊獲悉，本月16日京東方新獲得一項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，專利名為 " 光固化 3D 打印裝置和光固化 3D 打印方法 "，專利申請(qǐng)?zhí)枮?CN202110980234.7，授權(quán)日為 2024 年 1 月 16 日。這是不是意味著京東方即將推出自己的光固化3D打印機(jī)呢？

近幾年，大廠介入3D打印領(lǐng)域的案例不在少數(shù)，比如小米集團(tuán)也推出了光固化3D打印機(jī)，其他大廠請(qǐng)參考南極熊此前發(fā)布的文章：多極發(fā)力！中國(guó)大廠入局3D打印行業(yè)，消費(fèi)級(jí)和金屬3D打印占據(jù)重頭戲。

下面我們就來(lái)看一下，京東方申請(qǐng)的這項(xiàng)發(fā)明專利：

發(fā)明名稱：光固化3D打印裝置和光固化3D打印方法

摘要：本發(fā)明涉及一種光固化 3D 打印裝置，包括：光敏樹(shù)脂槽，用于容納液態(tài)的光敏樹(shù)脂；光源，位于所述光敏樹(shù)脂槽的下方，用于朝向所述光敏樹(shù)脂槽的底部提供預(yù)設(shè)圖形的固化光，該固化光穿過(guò)所述光敏樹(shù)脂槽以使得液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂固化；打印板，在固化時(shí)浸沒(méi)于液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂內(nèi)；提拉結(jié)構(gòu)，用于控制所述打印板在豎直方向移動(dòng)，以在所述打印板上逐層粘接固化的光敏樹(shù)脂，以形成三維實(shí)體。本發(fā)明還涉及一種光固化 3D 打印方法。

權(quán)利要求書(shū)：

1.一種光固化3D打印裝置,其特征在于,包括:
光敏樹(shù)脂槽,用于容納液態(tài)的光敏樹(shù)脂;
光源,位于所述光敏樹(shù)脂槽的下方,用于朝向所述光敏樹(shù)脂槽的底部提供預(yù)設(shè)圖形的固化光,該固化光穿過(guò)所述光敏樹(shù)脂槽以使得液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂固化;打印板，在固化時(shí)浸沒(méi)于液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂內(nèi);
提拉結(jié)構(gòu),用于控制所述打印板在豎直方向移動(dòng),以在所述打印板上逐層粘接固化的光敏樹(shù)脂,以形成三維實(shí)體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述光源包括微型LED陣列模組，所述微型LED陣列模組包括:
襯底基板;
陣列排布于所述襯底基板上的多個(gè)LED燈;
驅(qū)動(dòng)電路,用于獨(dú)立控制所述多個(gè)LED燈按照預(yù)設(shè)規(guī)則點(diǎn)亮或關(guān)閉,以形成所述預(yù)設(shè)圖形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述微型LED陣列模組和所述光敏樹(shù)脂槽之間設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述微型LED陣列模組為能夠發(fā)出可見(jiàn)光的可見(jiàn)光LED陣列模組,所述光源還包括上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),所述上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述LED陣列模組和所述光敏樹(shù)脂槽之間,用于將所述可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為紫外光。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板,以及通過(guò)封框膠密封于所述第一基板和所述第二基板之間的上轉(zhuǎn)換溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)劃分為與所述多個(gè)LED燈一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)上轉(zhuǎn)換單元,每個(gè)所述上轉(zhuǎn)換單元位于相應(yīng)的所述LED燈的出光面。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述可見(jiàn)光LED陣列模組發(fā)出的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為400nm-800nm,所述上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換發(fā)出的紫外光的波長(zhǎng)為200nm420nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述上轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的材料為基于三重態(tài)-三重態(tài)潭滅的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料包括光敏劑、能量受體和高分子聚合物;其中,所述光敏劑包括二(香豆素6)乙酷丙酮合,所述能量受體包括1,4-雙((三異天基甲硅烷基)乙快基)禁,所述高分子聚合物包括,四氯化碳，二硫化碳,環(huán)已烷,已烷，氯乙烷,甲苯,鄰二氯苯,二氧六環(huán)或四氫味喃。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光固化3D打印裝置,其特征在于,所述微型LED陣列模組為發(fā)出紫外光的紫外微型LED陣列模組。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光固化3D打印裝置，其特征在于,所述紫外LED陣列模組發(fā)出的紫外光的波長(zhǎng)為200nm-420nm。

12.一種光固化3D打印方法,其特征在于,應(yīng)用于權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的光固化3D打印裝置,包括以下步驟:
將打印板浸沒(méi)于液態(tài)的光敏樹(shù)脂內(nèi);
所述光源提供具有預(yù)設(shè)圖形的固化光,該固化光穿過(guò)所述光敏樹(shù)脂槽以將液態(tài)的光敏樹(shù)脂進(jìn)行固化,形成粘接于打印板上的樹(shù)脂層;
通過(guò)提拉結(jié)構(gòu)將打印板提升預(yù)設(shè)高度,所述預(yù)設(shè)高度與所述樹(shù)脂層的厚度相同:
重復(fù)上述步驟,逐層形成粘接于所述打印板上的樹(shù)脂層,以生成三維物體。

根據(jù)“具體實(shí)施方式”中的描述，該項(xiàng)發(fā)明專利的核心在于采用LED陣列模組光源。

[0038]目前3D打印方法一般有以下幾種:SLA立體光固化成型法、數(shù)字光處理(Digital Light Processing,縮寫(xiě):DLP)技術(shù)和LCD 3D打印技術(shù)。其中,SLA立體光固化成型法成本較高，同時(shí)單條激光移動(dòng)掃描在打印速度上不占優(yōu)勢(shì)。DLP三維打印可以實(shí)現(xiàn)整面固化成型但是受到DLP投影芯片分辨率限制不能實(shí)現(xiàn)大面積打印,打印面積小于300*300mm。LCD 3D打印技術(shù)采用液晶屏作為紫外光掩膜,進(jìn)行固化成型。可以實(shí)現(xiàn)整面固化成型,但是液晶屏慕中的液晶材料及其封裝材料在強(qiáng)紫外光照射下容易分解失效，造成液晶光掩膜只能作為耗材使用。另外液晶屏作為光掩模難以避免漏光問(wèn)題,造成光面樹(shù)脂非必要位置固化。

[0039]參考圖1-圖5,針對(duì)上述問(wèn)題,本實(shí)施例提供一種光固化3D打印裝置,包括:

[0040]光敏樹(shù)脂槽1,用于容納液態(tài)的光敏樹(shù)脂100;

[0041]光源,位于所述光敏樹(shù)脂槽1的下方,用于朝向所述光敏樹(shù)脂槽1的底部提供預(yù)設(shè)圖形的固化光,該固化光穿過(guò)所述光敏樹(shù)脂槽1以使得液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂固化;

[0042]打印板2,在固化時(shí)浸沒(méi)于液態(tài)的所述光敏樹(shù)脂100內(nèi);

[0043]提拉結(jié)構(gòu),用于控制所述打印板2在豎直方向移動(dòng),以在所述打印板2上逐層粘接固化的光敏樹(shù)脂,以形成三維實(shí)體；

[0044] 本實(shí)施例中,通過(guò)光源提供具有預(yù)設(shè)圖形的固化光,以使得液態(tài)的光敏樹(shù)脂100固化,并通過(guò)所述提拉結(jié)構(gòu)的配合,在所述打印板2上逐層粘接固化的光敏樹(shù)脂,以形成三維實(shí)體。相比SLA立體光固化成型法中采用單條激光掃描的方式提升打印速度,提高了效率，相比DLP打印方式可以實(shí)現(xiàn)大面積的打印,并不受限,且相對(duì)于LCD 3D打印方式,可以避免紫外光不耐受和漏光問(wèn)題。

。。。。省略

[0049]參考圖4和圖5,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述光源包括微型LED陣列模組31，所述微型LED陣列模組31包括:

[0050]襯底基板311;

[0051]陣列排布于所述襯底基板上的多個(gè)LED燈312:

[0052]驅(qū)動(dòng)電路,用于獨(dú)立控制所述多個(gè)LED燈312按照預(yù)設(shè)規(guī)則點(diǎn)亮或關(guān)閉,以形成所述預(yù)設(shè)圖形。

[0053] 通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng),可以獨(dú)立控制所述多個(gè)LED燈312按照預(yù)設(shè)規(guī)則點(diǎn)亮或關(guān)閉,可以點(diǎn)亮一個(gè)或多個(gè)LED燈312,對(duì)每個(gè)LED燈312單獨(dú)進(jìn)行控制,可以靈活的形成各種所需圖形,通過(guò)具有所述預(yù)設(shè)圖形的固化光的照射,使得液態(tài)的光敏樹(shù)脂100固化成預(yù)設(shè)形狀。

[0054]本實(shí)施例中,所述驅(qū)動(dòng)電路還用于控制所述多個(gè)LED燈312的亮度,以提高固化效率。

[0055]參考圖2,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述微型LED列模組31和所述光敏樹(shù)脂槽1之間設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡34結(jié)構(gòu)。

[0056] 所述準(zhǔn)直透鏡34結(jié)構(gòu)的設(shè)置使得所述光源出射的光準(zhǔn)直出射,以便于照射于所述光敏樹(shù)脂槽1的光線形成大小合適的光斑。

[0057] 參考圖2,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述準(zhǔn)直透鏡34和所述微型LED陣列模組31之間還設(shè)置有聚光透鏡33,所述聚光透鏡33的設(shè)置使得所述微型LED陣列模組31出射的光進(jìn)行收斂,保證所述微型LED陣列模組31的光全部進(jìn)入所述準(zhǔn)直透鏡34,提高光效。

[0058] 本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述微型LED陣列模組31為能夠發(fā)出可見(jiàn)光的可見(jiàn)光LED陣列模組,所述光源還包括上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32設(shè)置于所述LED陣列模組和所述光敏樹(shù)脂槽1之間，用于將所述可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換為紫外光。

[0059] 本實(shí)施例中,為了提供固化效率,所述光面樹(shù)脂選取可被特定波長(zhǎng)的紫外光照射[0059]后可固化的材料,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述可見(jiàn)光LED陣列模組發(fā)出的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為400nm-800nm,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32轉(zhuǎn)換發(fā)出的紫外光的波長(zhǎng)為200nm-420nm。

[0060] 參考圖4,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32包括相對(duì)設(shè)置的第一基板321和第二基板322,以及通過(guò)封框膠324密封于所述第一基板321和所述第二基板322之間的上轉(zhuǎn)換溶液323。

[0061] 所述上轉(zhuǎn)換溶液323填充封裝過(guò)程是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的。所述封裝膠根據(jù)所述上轉(zhuǎn)換溶液323包含的有機(jī)溶劑類型選擇不與有機(jī)溶劑相容或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的膠材。

[0062]需要說(shuō)明的是,所述封裝膠不能有空隙,避免空氣通過(guò),保證密封環(huán)境。

[0063]參考圖5,本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32劃分為與所述多個(gè)LED燈312一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)上轉(zhuǎn)換單元320,每個(gè)所述上轉(zhuǎn)換單元320位于相應(yīng)的所述LED燈312的出光面。

[0064] 參考圖4,在一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32可以為一體結(jié)構(gòu),整體覆蓋于所述微型LED陣列模組31的出光側(cè),降低工藝難度。參考圖5,在一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)劃分為與所述多個(gè)LED燈312一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)上轉(zhuǎn)換單元320,直接形成于相應(yīng)的所述LED燈312的出光面,節(jié)省材料,降低成本。

[0065] 本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)32的材料為基于三重態(tài)-三重態(tài)湮滅的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料；

[0066] 本實(shí)施例的一些實(shí)施方式中,所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料包括光敏劑、能量受體和高分子聚合物;

。。。。。省略
詳細(xì)的信息可查看該發(fā)明專利原文

發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)CN202110980234.7.pdf (672.33 KB, 下載次數(shù): 73)

2024-1-19 17:55 上傳

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