詳細: LCD 光硬化 3D プリンター革命: 白黒画面

出典: 創比徳

光硬化型 3D プリンターの歴史は長くありませんが、連続層選択硬化という新しい技術を使用して 3 次元物体を印刷した最初のプリンターであり、表面形成の新たな用途を開拓しました。特に、複雑な構造と精緻で高度な技術を要する設計モデルにおいては、印刷精度とモデル完成度において飛躍的な向上が達成されました。

この技術は幅広い用途があり、歯科用型の製造、製品校正、型の開発、アニメフィギュア、建築模型、ジュエリーデザインなど、ほぼすべての分野のモデル印刷に適しています。印刷精度は非常に高いです。今日は、白黒画面とRGBカラー画面の違いについてお話ししましょう。

1. 印刷速度 印刷速度の向上は、実際には露光時間の短縮によって反映されます。従来のカラースクリーンと比較して、白黒スクリーンの透過率が大幅に向上し（カラーフィルターとバックライトが削除され、偏光板が最適化および調整され、開口率が最適化されます）、光源は樹脂の硬化に必要なエネルギーをより短時間で提供できます。たとえば、露光時間が7秒の機械は、白黒スクリーンにアップグレードすると、同じ印刷効果を得るために露光時間が2秒しか必要なくなる場合があります。（上昇速度と戻り速度はそれほど変わりません）
2. 耐用年数 メーカーは LCD プロセスと材料を最適化し、光透過率を向上させました。画面はもはや長期間の強い紫外線照射を必要としません。そのため、白黒画面の寿命はカラー画面と比べて質的に変化しました。一部のメーカーは、白黒画面の理論上の耐用年数は 2,000 時間以上であると明らかにしています。
3. 光源と樹脂のより高い互換性要件 白黒スクリーンは構造上の違いにより光源に対する要求が異なります。垂直で均一な光の方が白黒スクリーンによく作用します。そのため、一部の白黒スクリーンデバイスモデルの端は硬化しません。同時に、多くの従来の樹脂は白黒スクリーン上で完璧に機能せず、印刷品質の問題も発生します。すべての主要サプライヤーは継続的にテストと最適化を行っています。

LCD 生成ライン 市場に出回っている LCD 基板のほとんどは、BOE、Tianma Micro、Sharp、LGdisplay などの専門スクリーンメーカーによって製造されています。 LCD ディスプレイと OLED ディスプレイは、ほこりのない環境で大きなガラス片を使用して製造されており、時間の経過とともにサイズが大きくなっています。次の図は、各世代ラインに対応するガラス基板のサイズを示しています。
GEN (世代) は対応する世代ラインを表します。

小型デバイスの画面のほとんどは、最も人気のある 5.5 インチの Sharp 04 カラー画面や、現在の小型エントリーレベルの白黒画面など、第 4 世代から第 5 世代のラインに由来しています。ほとんどの LCD スクリーンの仕様については、Panelook で確認することもできます: https://www.panelook.com/

大型LCDは主にテレビ、モニター、ノートパソコンに使用されています。また、携帯電話、VR/ARなどの製品でも高解像度画面のアプリケーションを見ることができます。当社のデスクトップLCD光硬化3DプリンターはTFT-LCD技術を採用しています。 LCD 業界の有名メーカーからの注目が高まるにつれて、近い将来、LCD 3D プリンターの画面オプションがさらに増えると考えています。

BOE のさまざまな世代ライン http://research.stocke.com.cn

白黒ピクセル 下の写真は、顕微鏡で見た白黒画面のピクセルです。白黒画面のピクセルには、従来の RGB カラー画面のようなサブピクセルがなくなり、白い部分が光透過部分になっていることがわかります。

RGBピクセル

白黒の画面ピクセル

偏光子の光学特性には、偏光、透過率、色相という 3 つの主な指標があります。偏光度と透過率が高いほど、LCD ディスプレイデバイスの表示効率が高くなり、エネルギー消費量が低くなります。

偏光板の染色方法には、ヨウ素染色と染料染色の2つの方法があります。従来のヨウ素染色偏光子では、偏光度と透過率は相反する関係にあり、偏光度が高くなるほど透過率は低くなり、色相によって制限されます。（色調指数は主に人々の視覚習慣を満たすためのものであり、3Dプリントにおける白黒スクリーンの応用ではこの項目を考慮する必要はありません）、そのため、通常の偏光板の偏光度は90％〜99％、透過率は41％〜44％です。

偏光子技術についてさらに詳しく知りたい学生は、以下のリンクから愛学学ネットワークの関連文献を閲覧できます。
https://www.ixueshu.com/document ... 8947a18e7f9386.html

LCD開口率 開口率とは、画素（またはサブピクセル）の光透過部分の面積（実際の表示撮像面積）が画素（またはサブピクセル）の総面積に占める割合を指します。下の図の通りです。 TFT-LCDの開口率は約50%～80%です。一般的に、開口率が大きいほど、LCD ディスプレイの光利用率が高くなり、ディスプレイの明るさが高くなります。

RGBスクリーン開口率55%

RGB スクリーンの開口率 80% LCD の開口率は、設計とプロセスフローによって決まります。
製造工程では、アレイの位置合わせ精度とカラーフィルターが開口率に決定的な影響を与えます。

バックライトから発せられた光は、偏光板、ガラス、液晶、カラーフィルターなどを通過します。各部材の透過率は、偏光板 50% (一方向の偏光波しか通過させないため)、ガラス 95% (上下に分けて計算が必要)、液晶 95%、開口率 50% (有効光透過面積の半分のみ)、カラーフィルター 27% (材質自体の透過率は 80% と仮定しますが、フィルター自体に色が塗られているため、その色の光波しか通過させられません。RGB の 3 原色については、3 つのうち 1 つしか通過させないため、明るさは 3 分の 1 しか残りません。そのため、合計で 80%*33%=27% しか通過できません) とします。

上記の透過率に基づいて計算すると、バックライトパネルから出ていく光はわずか6％（50％x95％x95％x50％x27％）です。これは白色光の透過率です。光硬化型3Dプリンターでは、紫外線光源がバックライトとして機能します。通常のカラースクリーンの紫外線透過率はわずか1％です。これが、TFT LCDの設計で開口率を可能な限り高める必要がある理由です。開口率を上げれば明るさも上げられるし、光源の電力要件もそれほど高くないので、消費電力とコストを節約できる。一連のターゲット最適化を経て、白黒画面の光透過率はカラー画面の数倍に達し、全体的な速度も向上した。

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