CN113631394A - 用于在掩模层上施加图案的方法和系统 - Google Patents

用于在掩模层上施加图案的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于在掩膜层上施加图案的方法，所述方法包括：获得表示像素的图像文件，该像素在平行于像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中第一和第二像素尺寸相同(p)或不同(p1、p2)；处理掩模层使得在掩模层上产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域(A)对应于图像文件的多个像素，其中进行处理以使得在所述第一和/或所述第二方向上看到的所述多个区域中的区域的第一和/或第二区域尺寸(h；h1、h2)分别小于第一和/或第二像素尺寸(p；p1、p2)。

Description

用于在掩模层上施加图案的方法和系统
技术领域
本发明的领域涉及用于在掩模层、特别是用于制造凸版前体的掩模层以及更特别是柔性版印刷板前体上施加图案的方法和系统。本发明还涉及获得的掩模和获得的凸版前体。
背景技术
柔性版印刷(Flexographic printing)或活版印刷(Letterpress printing)是常用于大批量印刷的技术。柔性版印刷板或活版印刷板是图像元素突出在非图像元素之上，以便在记录介质(例如纸、纸板、膜、箔、层压板等)上生成图像的凸板。此外，可以使用圆柱形印刷板或套筒。
存在用于制造柔性版印刷板前体的各种方法。根据常规方法，柔性版印刷板前体由包含背衬层和一个或多个光固化层的多层衬底制成。这些光固化层通过藉由包含图像信息的掩模层暴露于电磁辐射或通过直接和选择性暴露于光(例如，通过扫描板)来传递图像信息而成像以获得凸板。
在柔性版印刷中，油墨从柔性印刷板转移到印刷介质上。更具体地，油墨转移到板的凸部，而不是非凸部。在印刷过程中，凸部上的油墨被转移到印刷介质上。灰度图像通常使用半色调创建，例如使用筛选模式。灰度是指，对于特定颜色的板印刷，该颜色被复印的量。例如，印刷板可以包括不同的半色调点区域从而在这些区域中以不同的密度进行印刷。为了增加转移的油墨量并增加衬底上所谓的油墨密度，在印刷区域(即凸区域)的表面上施加了额外的非常精细的结构。这种表面加网(Surface screening)通常是通过将精细结构添加到图像文件中来获得的，然后转移到用于曝光的相应掩模上。
图1A至图1E中示出了用于制造凸板的现有方法的实施例。图1A示出了一个图像文件的内容，该图像文件的图像文件分辨率与像素尺寸p(例如6.35微米)相对应。示出的图像文件具有方形像素4，并且包含要印刷的大致圆形的图像区域1。图像文件分辨率可以为例如4000dpi(＝25400*1/p(以微米为单位))。接下来，使用图1B中所示的表面网屏图案来操纵图像文件。在图像区域1中施用表面网屏图案，产生了图1C所示的修改后的图像文件。如图1C所示，生成的图像区域1'包含较少的要印刷的像素4'，并且要印刷的像素4'彼此相距d。
基于图1C的修改后的图像文件，制备掩模。更具体地，对于每个要印刷的像素4’，在掩模中布置孔或透明区域5。这可以使用一束电磁辐射来完成。如图1D所示，这种光束会产生孔2，这里为圆孔2，该圆孔2比像素4'的尺寸略大。掩模上所得的图像如图1E所示。网屏图案分辨率定义为沿着使最近的网屏元素之间的距离最小的线计算的每英寸网屏元素(对应于掩模中的孔5的像素4')的数量，对于图1E的实施例可以是例如，1414lpi(＝1/(2*√2)*4000)。这示出于图1C中，该图示出了最近距离的值为d(以微米为单位)，其中以lpi为单位的网屏图案分辨率等于d(以微米为单位)的倒数乘以25400。
因此，根据图1A至图1E所示的方法，通过使用软件(通常是光栅图像处理技术)改变原始图像文件(例如tiff文件)来计算表面加网，其中通常由于操纵而生成具有更大尺寸的文件。
WO 2017/203034A1中公开了这种方法的一个实施例。WO 2017/203034A1公开了一种用于制造柔性印刷板或用于生产柔性印刷板的掩模的方法。该方法包括提供分辨率由相同尺寸的网点的基本图案(通常是高分辨率基本图案，参见图1A至图1E)定义的网屏，每个网点包括在网屏上表示的最小的暴露离散元素。优选地，基本图案中的每个网点包括孤立像素，该孤立像素包括被八个未曝光像素包围的曝光像素。通过在对应于板的非实心色调区域的板或掩模的至少一部分中，选择性地调制板或掩模上的对应于加网点的物理点的尺寸来创建板或掩模，这样使得基础图案中每组四个相邻的物理点都具有位于它们之间的中心的未曝光区域。这优选地通过用激光束对掩模成像来完成，其中相对于用于非孤立像素的激光束，该激光束的功率被增强以用于对每个孤立像素进行成像。进一步提到的是，可以使用任何可调谐的系统来产生所需的油墨转移特性，以选择性地调制板或掩模上对应于加网点的物理点的尺寸，这样使得基础图案中每组四个相邻的物理点都具有位于它们之间的中心的未曝光区域。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种用于在掩模层上更快施加图案的方法和系统，该方法和系统减少或消除了对操纵图像文件的需要，并且允许改进图像文件的实心和半色调区域的印刷。
根据本发明的第一方面，提供了一种在掩模层上施加图案的方法。该方法包括步骤：获得表示像素的图像文件，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同；以及处理该掩膜层，使得在该掩膜层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域对应于图像文件的多个像素。进行处理，使得在所述第一方向和所述第二方向上测量的所述多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸分别小于第一像素尺寸和第二像素尺寸。优选地，区域尺寸被测量为透射强度分布中两点之间的最长距离，其中透射强度等于最大透射强度的50％。
与现有技术的解决方案相比，根据本发明的实施方式，处理区域具有分别小于第一和/或第二像素尺寸的第一和/或第二区域尺寸，而不是处理掩模层使得与像素对应的处理区域大于像素尺寸(参见上文背景技术部分中讨论的图1D)。以这种方式，可以在掩模上创建表面网屏图案而无需操纵图像文件。需要注意的是，仍然可能因其他原操纵图像文件，但这不是获得掩模上的表面网屏图案所必需的。由于不必操纵或仅在有限程度上操纵图像文件，与修改的现有技术图像文件相比，要使用的图像文件将更小，从而导致更快的数据传输。此外，通过使处理区域的第一和/或第二区域尺寸分别小于第一和/或第二像素尺寸，表面加网图案的更精细的渐变变得可能。
在WO 2017/203034A中，与第一方面相反，使用具有由基本图案定义的高分辨率的网屏来操纵图像文件。
应当注意，当不需要表面加网时，本发明的实施方式也可以是有用的。实际上，通过具有比现有技术的处理区域更小的处理区域，处理可以更快，因为需要处理的材料更少。此外，处理将需要更少的电力。
优选地，进行处理以使得在所第一方向和/或所述第二方向上看到的所述多个区域中的区域的区域尺寸分别小于第一像素尺寸和第二像素尺寸。第一方向优选垂直于第二方向。优选地，第一方向平行于像素的第一边延伸，以及第二方向平行于像素的垂直于第一边的第二边延伸。更优选地，如在掩模层的顶表面中测量的，所述多个区域的区域的表面积小于像素的表面积。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于在掩模层上施加图案的方法。该方法包括步骤：获得表示像素的图像文件，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同；以及处理该掩膜层，使得在该掩膜层中产生物理性质改变的多个区域。多个区域至少包括对应于图像文件的直接相邻的第一和第二像素的第一和第二区域。进行处理使得第一和第二区域在第一方向和/或第二方向上不重叠。
在WO 2017/203034A中，与第二方面相反，网屏使用孤立像素并且不存在具有尺寸如上定义的对应处理区域(即暴露区域/物理点)的直接相邻像素。
表述“直接相邻的第一和第二像素”意味着第一和第二像素之间的距离等于第一方向上的第一像素尺寸或第二方向上的第二像素尺寸。上述第一方面的技术优势同样适用于第二方面。由于与相邻像素对应的相邻区域在第一和/或第二区域中不重叠，因此可以在不需要操纵图像文件的情况下在掩模上实现表面网屏图案。需要注意的是，由于第一区域和第二区域在第一方向和第二方向中的至少一个方向上不重叠，因此第一区域和第二区域之间存在未处理的掩模材料。因此，可获得表面网屏图案。
优选地，进行处理使得第一区域和第二区域在第一方向和第二方向上不重叠，并且更优选地使得它们在任何方向上都不重叠。第一方向优选垂直于第二方向。优选地，第一方向平行于像素的第一边延伸，以及第二方向平行于像素的垂直于第一边的第二边延伸。
根据优选的实施方式，多个处理区域对应于透明度不同于未处理的掩模材料的透明度的多个孔或多个区域。换句话说，掩膜层的处理可以由去除掩膜层材料组成以产生孔，或者可以由增加掩膜层在多个区域中的透明度的对掩膜层的处理组成。这种处理可以是例如染料的变色或漂白、颜色变化、折射率变化、极化变化或其组合。
根据优选的实施方式，第一区域尺寸和/或第二区域尺寸分别在第一像素尺寸和/或第二像素尺寸的20％至99％的范围内、更优选在30％至90％的范围内、甚至更优选在40％至80％的范围内。这种第一和/或第二区域尺寸将允许生成合适的表面图案网屏，而无需操纵图像文件。
根据优选的实施方式，使用第一电磁辐射的光束来进行处理掩模层的步骤。第一电磁辐射的波长可以在200nm至2000nm的范围内，优选在200nm至400nm或800nm至1500nm的范围内。
优选地，光束具有在第一和第二方向上测量的第一和/或第二光束尺寸，该第一和/或第二光束尺寸分别小于第一和/或第二像素尺寸。优选地，第一和第二光束尺寸分别测量为光束在所述第一和第二方向上的横截面的强度分布中强度等于该横截面中最大强度的50％的两点之间的强度分布的最长距离。这种第一和/或第二光束尺寸将允许获得小于第一和/或第二像素尺寸的第一和/或第二区域尺寸。例如，第一光束尺寸和/或第二光束尺寸在第一像素尺寸和/或第二像素尺寸的20％至95％的范围内、优选在40％至80％的范围内。应注意，第一和第二光束尺寸不是将影响第一和第二区域尺寸的光束的唯一参数。此外，光束的波长、光束功率和光束的持续时间可能影响第一和第二区域尺寸。然而，通常，第一和第二光束尺寸将是影响第一和第二区域尺寸的主要参数。
根据示例性实施方式，选择光束以具有波长、第一和第二光束尺寸、光束功率和持续时间，其中波长和/或光束功率和/或第一和/或第二光束尺寸和/或持续时间是基于对所获得的图像文件的分析来设置的。例如，可以基于图像文件中的信息来调整第一和/或第二光束尺寸。例如，当需要印刷灰度图像区域，即半色调区域时，可以根据图像区域的灰度值(也称为色调值)来调整第一和/或第二光束尺寸。
在示例性实施方式中，用于生成对应于图像文件的第一区域的像素的区域的光束可以与用于生成对应于图像文件的第二区域的像素的区域的光束不同。例如，第一区域可以是具有第一灰度值的灰度区域，以及第二区域可以是实心区域。在这种实施例中，用于第一区域的光束组可以具有比用于第二区域的光束组更小的第一和/或第二光束尺寸。需要注意的是，用于实心区域和/或某些灰度区域的第一和/或第二光束尺寸也可以分别等于或大于第一和/或第二像素尺寸。
在进一步发展的实施方式中，根据图像文件的半色调区域的像素的色调值可以选择光束，并且特别是其第一和/或第二光束尺寸和/或光束功率。优选地，选择光束以使得针对较低的色调值比针对较高的色调值产生更小的第一和/或第二区域尺寸。在本发明的上下文中，术语“灰度区域”用作术语“半色调区域”的同义词。类似地，术语“色调值”用作术语“灰度值”的同义词。
光束的横截面可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形形状。当光束尺寸为圆形或正方形时，第一和第二光束尺寸相同。当光束形状为椭圆形或矩形时，第一和第二光束尺寸不同。此外，光束的强度分布可以为高斯形、梯形或矩形。优选地，设置光束以使得光束的中心位于对应像素的中心附近或位于对应像素的中心处。
在再进一步发展的实施方式中，光束的形状和/或光束的强度分布也可以根据图像文件的内容而变化。
根据示例性实施方式，掩模层最初对于光束的第一电磁辐射基本上是不透明的。优选地，掩模层吸收光束超过80％的第一电磁辐射。优选地，当暴露于第一电磁辐射时，掩模层由于烧蚀、漂白、颜色变化和/或极化变化而经历透明度变化。在最优选的实施方式中，掩模层可被第一电磁辐射烧蚀，从而在掩模层中产生孔。在之后的实施方式中，处理区域对应于孔。
在进一步发展的实施方式中，可以控制处理掩模层的步骤，使得对于包含在图像文件中的图像的图像区域，对应于至少一个图像区域的多个区域形成图案。优选地，图案为以下中的任一种图案：规则或周期性图案、随机图案。例如，图像区域可以是半色调区域，图案可以是方格图案、线条图案(其中线条由不重叠的相邻处理区域形成)等。此外，可以根据图像区域的类型来选择图案。例如，与实心区域的图案相比，半色调区域的图案可能是不同的。需要注意的是，还可能操纵图像文件，而非控制对掩模层的处理。换句话说，可以在硬件和/或软件中引入图案。
应注意，当掩模区域(例如对应于半色调区域)具有第一和/或第二区域尺寸分别小于第一和/或第二像素尺寸的处理区域时，可以在不去除像素的情况下获得表面加网效果。然而，除了使用较小的第一和/或第二像素尺寸之外，还可以“移除”像素以降低掩模区域中处理区域的密度。这可以在软件中或通过适当控制处理来完成，例如通过根据人们希望实现的所需图案打开和关闭激光束。
另外或替代地，控制处理掩模层的步骤和/或操纵图像文件，使得对于包含在图像文件中的图像的图像区域，第一区域尺寸和/或所述第二区域尺寸和/或区域的分布与靠近图像区域的中心的区域和靠近图像区域的边缘的区域相同或不同。例如，中心的第一和/或第二区域尺寸可以分别小于第一和/或第二像素尺寸，而靠近图像区域的边缘的区域尺寸可以等于或大于第一和/或第二像素尺寸。以这种方式，创建图像区域的封闭边缘变成可能。可以逐步或连续改变尺寸。这可能有利于将油墨保持在与图像区域对应的凸区域上。
另外或替代地，可以控制处理掩模层的步骤和/或可以操纵图像文件，使得：
-对于包含在图像文件中的图像的图像区域，根据图像区域的表面积来设置区域的密度；和/或
-对于包含在图像文件中的图像的图像区域，区域的密度从图像区域的中心到图像区域的边缘增加或减少。
换句话说，表面图案分辨率可以根据图像区域的表面积而变化。例如，对于色调值相对较高的图像区域，区域的密度可能高于色调值相对较低的图像区域。
在上述实施例中，图像区域可以对应于半色调区域或实心区域。
优选地，图像文件的像素为正方形或矩形。如果像素是正方形，则第一个像素尺寸等于第二个像素尺寸。如果像素为矩形，则第一像素尺寸可以对应于矩形像素的宽度和长度中的最小者，而第二像素尺寸可以对应于宽度和长度中的最大者，反之亦然。优选地，第一和第二像素尺寸在80μm至1μm的范围内，优选为25μm至2μm，并且更优选为25μm至5μm。图像文件分辨率是沿使最近像素之间距离最小的线计算的每英寸的像素数量。因此，当像素为具有第一像素尺寸和大于第一像素尺寸的第二像素尺寸的矩形时，使用第一像素尺寸计算图像文件分辨率。换句话说，优选地，图像文件分辨率在300dpi至20000dpi的范围内，优选地1000dpi至10000dpi，更优选地1000dpi至5500dpi。
掩模层可以包含在印刷板前体中。更具体地，掩模层可以作为印刷板前体的外层提供，但是掩模层也可以作为印刷板前体内的中间层提供。印刷板前体可以包括一个或多个层，优选以下层中的一个或多个：支撑层、光敏层、保护层、阻挡层、衍射层、漫射层、粘合层或其组合。
根据本发明的另一个方面，提供了一种形成成像的层组合物的方法。该方法包括步骤：结合掩膜层和衬底层以形成层组合物，并根据以上公开的方法中的任一实施方式向掩模层施加图案。该方法包括另外的步骤：处理该层组合物，使得衬底层在与图案掩模层中产生的多个区域相对应的多个衬底区域中经历性质变化，从而形成成像的层组合物。
处理层组合物的步骤可以用第二电磁辐射来进行。第二电磁辐射的波长可以在200nm至2000nm的范围内，优选在200nm至400nm的范围内。
该方法还包括至少一个步骤：处理层组合物以利用性质变化来获得进一步处理的层组合物。例如，可以去除衬底层的未处理部分以产生凸版。
可以在结合掩膜层和衬底层的步骤之后或之前，进行向掩模层施加图案的步骤。换句话说，掩模层可以在将其附着到衬底层之前首先被图案化，或者其可以在附着到衬底层的同时被图案化。掩膜层与衬底层的结合可以包括将掩膜层附着到衬底层或将掩膜层与衬底层作为衬底的一体层。
衬底层可以包括支撑层、光敏层、保护层、粘合层、阻挡层、滑动层、粗化层、改变电磁波极化的层或其组合。
由层组合物的处理引起的性质变化可以通过固化、溶解度变化、颜色变化、折射率变化、透射变化、极化变化，或其组合来实现。溶解度的改变可以通过聚合、交联、解聚、聚合物链的断裂、保护基的断裂或其组合来实现。优选地，溶解度的变化通过聚合和/或交联，最优选通过自由基聚合和/或交联来实现。
使用这种方法，所得的成像的层组合物可以形成凸版前体。例如，衬底层的处理区域可以对应于凸版前体的凸区域。更特别地，进一步处理的层组合物可以是印刷板，例如胶印板、柔性印刷板、活版印刷板、棉塞印刷板或凹版印刷板。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有掩膜层的掩膜，该掩膜层具有根据以上公开的任一实施方式的方法施加的图案。
本发明还涉及掩膜与计算机存储介质的组合或组件。计算机可读存储介质存储具有表示像素的图像文件，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同。该掩模包括具有物理性质改变的多个区域的掩模层。该多个区域对应于图像文件的多个像素。在第一方向和/或第二方向上测量的所述多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸分别小于第一像素尺寸和/或第二像素尺寸。可以如上所述测量第一区域尺寸和第二区域尺寸。另外或替代地，多个区域至少包括与图像文件的相邻的第一和第二像素对应的第一和第二区域，其中第一和第二区域在第一和/或第二方向上不重叠。
该方法的上述技术优点，加上必要的修改就适用于掩模与计算机可读存储介质的组合或组件。
本发明还涉及一种凸版前体，该凸版前体包含根据以上公开的用于形成成像的层组合物的方法的任一实施方式获得的成像的层组合物。
根据本发明的另一个方面，提供一种凸版前体与计算机可读存储介质的组件或组合，该计算机可读存储介质存储表示像素的图像文件，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同。所述凸版前体包括具有多个凸区域的衬底层，所述多个凸区域对应于图像文件的多个像素。在第一方向和/或第二方向上测量的所述多个凸区域中的凸区域的第一凸区域尺寸和/或第二凸区域尺寸分别小于第一像素尺寸和/或第二像素尺寸。第一凸区域尺寸和第二凸区域尺寸可以在凸区域的顶表面处测量。另外或替代地，多个凸区域至少包括对应于图像文件的直接相邻的第一和第二像素的第一和第二区域。第一和第二凸区域在第一和/或第二方向上不重叠。
此外，本发明涉及这种凸版前体用于印刷包含在表示像素的图像文件中的图像的用途，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同。
根据本发明的再又一个方面，提供了一种用于在掩模层上施加图案的系统。该系统包括控制模块和处理装置。该控制模块配置用于获得表示像素的图像文件，该像素在第一方向上具有第一像素尺寸以及在第二方向上具有第二像素尺寸，其中第一像素尺寸和第二像素尺寸相同或不同。处理装置配置用于处理掩模层，使得在掩模层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域对应于图像文件的多个像素。控制模块还配置为控制处理，使得在第一方向和第二方向上测量的多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸小于第一像素尺寸和/或第二像素尺寸。另外或替代地，处理装置可以配置用于处理掩模层，使得在掩模层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域至少包括与图像文件的直接相邻的第一像素和第二像素对应的第一区域和第二区域。控制模块可以进一步配置为控制处理装置使得第一区域和第二区域在第一方向和/或第二方向上不重叠。
处理装置可以包括用于产生第一电磁辐射的光束的光束产生装置。优选地，光束具有第一和第二光束尺寸。在第一和/或第二方向上所看到的第一和/或第二光束尺寸可以分别小于第一和/或第二像素尺寸，并且更优选地在像素尺寸的20％至95％的范围内，优选地在40％至80％的范围内。
控制模块可以配置为控制光束产生装置，并且更具体为控制波长、第一和/或第二光束尺寸、光束功率和光束的持续时间，其中所述光束功率和/或所述第一和/或所述第二光束尺寸和/或所述持续时间可以基于对所获得的图像文件的分析来控制。
控制模块可以配置为根据以上描述的方法步骤中的任一个结合该方法来控制光束产生装置。进一步注意，与上述方法特征对应的设备特征可以包括在系统中。
附图说明
附图用于说明本发明的方法和系统的目前的优选的、非限制性的示例性实施方式。当结合附图阅读时，根据以下的详细说明，本发明的特征和目的的上述和其它优点将变得更加明显，本发明将被更好地理解，其中：
图1A至图1E示意性地说明了现有技术的一个实施方式；
图2A至图2C示出了根据本发明的方法的示例性实施方式；
图3A至图3D示出了四个示例性实施方式，对于每个实施方式示出了多个像素及其对应的处理区域；
图4A和图4B示出了现有技术的两个实施例，图像文件、所使用的激光束和曝光图像；
图4C示出了在图像文件中施加表面加网的现有技术的实施例，其中每个图分别示出了图像文件、施加的表面图案、修改的图像文件、使用的激光束和掩模层上的曝光图像；
图5A和图5B示出了本发明的两个示例性实施方式，其中每个图分别示出了使用的图像文件、使用的激光束和掩模上的曝光图像；
图6A是掩模的示例性实施方式的俯视图；
图6B是处于着墨状态的印刷板的示例性实施方式的俯视图；
图6C是使用图6B的印刷板的印刷介质的俯视图；
图7A和图7B分别比较了使用根据图4A的现有技术实施例制造的凸板印刷的印刷样品和根据图5B的本发明的示例性实施方式制造的凸板印刷的印刷样品。
具体实施方式
图2A至图2C以及图3A示出了根据本发明的方法的示例性实施方式。在图2A所示的第一步中，获得具有对应于像素尺寸p(参见图3A中所示的细节)的图像文件分辨率的图像文件。图示的图像文件具有正方形像素4，使得在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上看到的第一和第二像素尺寸相同并且等于p。图示的图像文件包含要印刷的大致圆形的图像区域1。与像素尺寸p对应的图像文件分辨率可以是例如4000dpi。接着用第一电磁辐射的光束处理掩模层。光束适于产生处理区域A，这里是孔2。生成的孔2在图2B中示出并且具有小于像素尺寸p的面积尺寸h，也参见图3A。使用这种光束，在掩模层中产生多个孔5，所述多个区域对应于图像文件的多个像素4。掩模层的俯视图如图2C所示。图3A示出了图2C的四个像素的细节。
选择光束，特别是光束尺寸，使得多个孔5中的孔5的面积尺寸h小于像素尺寸p。多个孔5至少包括第一和第二区域A1、A2，这里为对应于图像文件的直接相邻的第一和第二像素4a、4b的第一和第二孔5a、5b，其中通过光束进行处理使得第一和第二孔5a、5b不重叠。当提及直接相邻的像素时，意味着像素具有共同的边缘，即第一方向上的边缘或第二方向上的边缘。换句话说，在图2A至图2C以及3A的实施例中，直接相邻的像素具有长度对应于像素尺寸p的共同的边缘。
图3B至图3D示出了其他可能的像素尺寸和区域尺寸。在图3B的实施方式中，像素是正方形的并且具有像素尺寸p。第一和第二区域尺寸h1、h2是不同的。在所示实施例中，该区域基本上是椭圆形的，并且具有在第一方向上延伸的第一最小区域尺寸h1以及在垂直于第一方向的第二方向上延伸的第二较大区域尺寸h2，该第一最小区域尺寸h1小于像素尺寸p，该第二较大区域尺寸h2大于像素尺寸p(h1＜p，h2＞p)。这样，可形成第一多个区域A1，所述区域A1在第二方向上但不在第一方向上重叠，以及可形成在第二方向上但不在第一方向上重叠的第二多个区域A2，其中第二多个不与第一多个重叠。这样，表面网屏图案将或多或少看起来像线图案。
在另一个未示出的实施例中，该区域基本上是椭圆形的，并且具有在第一方向上延伸的第一最小区域尺寸h1以及在垂直于第一方向的第二方向上延伸的第二较大区域尺寸h2，该第一最小区域尺寸h1小于像素尺寸p，该第二较大区域尺寸h2也小于像素尺寸p(h1＜p，h2＜p)。这样，可形成在第一和第二方向上不重叠的多个区域A1、A2。
在图3C的实施方式中，像素是矩形的并且在第一方向上具有第一像素尺寸p1以及在与第一方向垂直的第二方向上具有第二像素尺寸p2。此外，第一和第二区域尺寸h1、h2是不同的。在图示的实施例中，该区域基本上是椭圆形的，并且具有在第一方向上延伸的第一最小区域尺寸h1以及在第二方向上延伸的第二较大区域尺寸h2，该第一最小区域尺寸h1小于第一像素尺寸p1，该第二较大区域尺寸h2小于第二个像素尺寸p2(h1＜p1,h2＜p2)。这样，可形成在第一和第二方向上不重叠的多个区域A1、A2。
在图3D的实施方式中，像素也是矩形的并且在第一方向上具有第一像素尺寸p1以及在与第一方向垂直的第二方向上具有第二像素尺寸p2。第一和第二区域尺寸h1、h2可以相同或不同。在图示的实施例中，该区域基本上是圆形的，并且具有在第一方向上延伸的第一区域尺寸h1以及在第二方向上延伸的第二区域尺寸h2，该第一区域尺寸h1大于第一像素尺寸p1，该第二区域尺寸h2小于第二像素尺寸p(h1＞p1,h2＜p2)。这样，可形成在第一方向上但不在第二方向上重叠的第一多个区域A1，以及可形成在第一方向上但不在第二方向上重叠的第二多个区域A2，其中第二多个不与第一多个重叠。这样，表面网屏图案将或多或少看起来像线图案。
图4A和4B示出了现有技术的两个实施例，图像文件(左侧)、使用的激光束(底部图像)和曝光图像(右侧)。没有施加表面加网。在曝光的图像中，相邻区域重叠，因为使用的光束尺寸大于像素尺寸。图4C示出了在图像文件中施加表面加网的现有技术的另一个示例，其中该图分别示出了图像文件(左上)、施加的表面图案(左下)、修改的图像文件(中上)、使用的激光束(右下)和掩模层上的曝光图像(右上)。在图4C的曝光图像中，由于使用的光束尺寸大于像素尺寸，因此与直接相邻像素对应的相邻区域会重叠，但由于图像文件中进行了表面加网，因此没有对应于直接相邻的像素的相邻区域。
图5A和5B示出了本发明的两个示例性实施方式，其中每个图分别示出了使用的图像文件(左上)、使用的激光束(下)和掩模上的曝光图像(右上)。如上文结合图2A至图2C以及图3A所述，像素具有在第一和第二方向上像素尺寸相同的正方形形状。使用的光束是圆形的，并且光束尺寸小于像素尺寸，以及图像文件中没有进行表面加网。
图6A是具有与多个半色调图像区域对应的多个掩模区域6的掩模的示例性实施方式的俯视图。每个掩模区域6包括多个孔5。在该实施例中，掩模区域包括与直接相邻的像素对应的相邻的孔5a、5b。图6B是在着墨状态下使用图6A的掩模制成的印刷板的示例性实施方式的俯视图。图6C是使用图6B的印刷板的印刷介质的俯视图。
图7A和图7B分别比较了使用根据图4A的现有技术实施例制造的凸板印刷的印刷样品和根据图5B的本发明的示例性实施方式制造的凸板印刷的印刷样品。可以看出，与根据现有技术实施例获得的结果相比，使用本发明的实施方式获得的结果明显更好。
实施例：
在表1中，将现有技术的三个实施例(参考1至参考3)与本发明的两个实施例(实施例1至实施例2)进行比较。
将不同的方法和光束尺寸施用于包括一体掩模层的数字印刷板前体，其可以被IR激光束烧蚀。表1包含特定尺寸、光束形状和强度分布，以及印刷获得的结果(实心油墨密度)。
表1：
Figure BDA0003273092550000171
图像文件分辨率(dpi)是图像文件中每英寸的像素数，以一维计算并以dpi(每英寸点数)或ppi(每英寸像素数)表示。对于表格的实施例，像素是方形的。像素尺寸(以微米为单位且在该维度中)是分辨率(以dpi为单位)的倒数乘以25400。
光束直径(微米)是光束的任何横截面的强度分布中强度等于该截面中最大强度的50％的两点之间的最长测量距离。强度分布是由单个成像像素生成的光的强度分布。
强度分布是激光束的光强(W/mm2)的空间分布。典型的分布可仅仅是高斯形、仅仅是矩形(顶帽)或仅仅是梯形。强度分布是由单个成像像素生成的光的强度分布。
光束形状是特定强度值下强度分布的横截面的二维(2-D)形状。典型的光束形状是椭圆形的或圆形的，或者是多边形的(正方形的、矩形的、三角形的、六边形的……)。强度分布是由单个成像像素生成的光的强度分布。
具有额外的表面加网的经典网屏中的色调值的数量是全色调经典网屏元素中的表面图案元素的数量。它等于表面网屏lpi与经典屏幕lpi之比的平方。
以微米为单位的掩模中孔的尺寸是由单个成像像素生成的、曝光性光的强度分布产生的掩模中孔的尺寸。使用透射光显微镜对其进行分析并使用透射光强度分布图。它被测量为透射强度分布中透射强度等于最大透射强度的50％的两点之间的透射强度分布中的最长距离。
使用数字密度计在实心区域的印刷样品上以反射密度测量实心油墨密度。
表1中实施例1和实施例2的结果清楚地表明，在较短的时间内获得了高油墨密度并且无需对图像文件进行操纵。
上表显示出，通过图5A和图5B的实施方式可获得的表面图案加网分辨率高于现有技术的实施方式(图4A至图4C)可获得的表面图案加网分辨率，而文件大小可以保持为小的。
尽管上面已经结合具体实施方式阐述了本发明的原理，但是应当理解，该描述仅是示例性的，而不是对由所附权利要求确定的保护范围的限制。

Claims (45)

1.一种用于在掩膜层上施加图案的方法，所述方法包括：
获得表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同(p)或不同(p1、p2)；
处理所述掩膜层，使得在所述掩膜层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域(A)对应于所述图像文件的多个像素，其中进行所述处理以使得在所述第一方向和/或所述第二方向上看到的所述多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸(h；h1、h2)分别小于所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸(p；p1、p2)；
其中，在不操纵所述图像文件的情况下执行所述方法以获得所述掩模上的表面网屏图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述处理以使得在所述第一方向和/或所述第二方向上看到的所述多个区域中的区域的区域尺寸(h；h1、h2)分别小于所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸。
3.一种用于在掩膜层上施加图案的方法，所述方法包括：
获得表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同；
处理所述掩模层，使得在所述掩膜层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域至少包含对应于所述图像文件的直接相邻的第一像素和第二像素的第一区域和第二区域(A1、A2)，其中进行所述处理以使得所述第一区域和所述第二区域在所述第一方向和/或所述第二方向上不重叠。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个区域与电磁辐射的透明度不同于未处理的掩模材料的透明度的多个孔或多个区域对应。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一区域尺寸和/或所述第二区域尺寸分别在所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸的20％至99％的范围内、优选在30％至90％的范围内、更优选在40％至80％的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用第一电磁辐射的光束来进行处理所述掩模层的步骤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光束在所述第一方向和所述第二方向上具有第一光束尺寸和第二光束尺寸，其中所述第一光束尺寸和/或所述第二光束尺寸分别小于所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸，所述第一光束尺寸和所述第二光束尺寸分别是所述光束在所述第一方向和所述第二方向上的横截面的强度分布中强度等于所述横截面中最大强度的50％的两点之间的所述强度分布的最长距离。
8.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述第一光束尺寸和/或所述第二光束尺寸分别在所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸的20％至95％的范围内、优选在40％至80％的范围内。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，选择所述光束以具有波长、第一光束尺寸和第二光束尺寸、光束功率和持续时间，其中所述光束功率和/或所述第一光束尺寸和/或所述第二光束尺寸和/或所述持续时间是基于对所获得的图像文件的分析来设置的。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，用于生成与所述图像文件的第一区域的像素对应的区域的光束与用于生成与所述图像文件的第二区域的像素对应的区域的光束不同。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中，根据所述图像文件的半色调区域的像素的色调值来选择光束，特别是其所述第一光束尺寸和/或所述第二光束尺寸和/或所述光束功率。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，其中，所述光束的所述横截面为圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形，和/或其中所述光束的所述强度分布为高斯形、梯形或矩形。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的方法，其中，所述掩模层最初对于所述光束的第一电磁辐射基本上是不透明的；和/或其中所述掩模层在暴露于所述第一电磁辐射时由于烧蚀、和/或漂白、和/或颜色变化、和/或极化变化而经历透明度变化。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，控制处理所述掩膜层的步骤，使得对于包含在所述图像文件中的所述图像的图像区域，与至少一个图像区域对应的多个区域形成图案，其中优选地，所述图案是以下中的任一种：规则或周期性图案、随机图案或其组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，控制处理所述掩模层的步骤，使得对于包含在所述图像文件中的所述图像的图像区域，所述第一区域尺寸和/或所述第二区域尺寸和/或所述区域的分布与靠近所述图像区域的中心的区域和靠近所述图像区域的边缘的区域相同或不同。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，控制处理所述掩模层的步骤，使得对于包含在所述图像文件中的所述图像的图像区域，根据所述图像区域的尺寸来设置所述区域的密度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，控制处理所述掩模层的所述步骤，使得对于包含在所述图像文件中的所述图像的图像区域，所述区域的所述密度从所述图像区域的所述中心到所述图像区域的所述边缘增加或减少。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述图像区域对应于半色调区域或实心区域。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所获得的图像文件不是通过改变所述图像文件分辨率来操纵的和/或不是通过去除像素以在所述图像文件内生成所述多个区域来操纵的。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述图像文件分辨率在300dpi至20000dpi的范围内，优选地1000dpi至10000dpi，更优选地1000dpi至5500dpi。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掩模层包含在印刷板前体中；其中所述印刷板前体包括一个或多个层，优选以下层中的一个或多个：支撑层、光敏层、保护层、阻挡层、衍射层、漫射层、粘合层或其组合。
22.一种形成成像的层组合物的方法，所述方法包括步骤：
结合掩膜层和衬底层以形成层组合物，
根据任一前述权利要求的方法向所述掩模层施加图案，
处理所述层组合物，使得所述衬底层在与图案化掩模层中产生的多个区域对应的多个衬底区域中经历性质变化，从而形成成像的层组合物。
23.根据前述权利要求所述的方法，其中，处理所述层组合物的步骤用第二电磁辐射进行。
24.根据权利要求22或23所述的方法，还包括至少一个步骤：处理所述层组合物以利用性质变化来获得进一步处理的层组合物。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，在结合所述掩膜层和所述衬底层的步骤之后或之前，进行向所述掩模层施加图案的步骤。
26.根据权利要求22至25任一项所述的方法，其中，所述衬底层包括支撑层、光敏层、保护层、粘合层、阻挡层、滑动层、粗化层、改变电场极化的层或其组合。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法，其中，结合所述掩膜层与所述衬底层包括将所述掩膜层附着到所述衬底层或将所述掩膜层与所述衬底层作为衬底的一体层。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的方法，其中，所述第二电磁辐射的波长范围为200nm至2000nm，优选为200nm至400nm。
29.根据权利要求22至28中任一项所述的方法，其中，所述衬底层的性质变化为固化、溶解度变化、颜色变化、折射率变化、透射变化、极化变化，或其组合。
30.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述溶解度变化是通过聚合、交联、解聚、聚合物链的断裂、保护基的断裂或其组合来实现的，优选通过聚合和/或交联，最优选通过自由基聚合和/或交联来实现的。
31.根据权利要求22至30中任一项的方法，其中，所述成像的层组合物是凸版前体。
32.根据权利要求24所述的方法，可选地结合权利要求25至31中任一项所述的方法，其中所述进一步处理的层组合物为印刷板，例如胶印板、柔性印刷板、活版印刷板、棉塞印刷板、凹版印刷板。
33.一种具有掩膜层的掩膜，所述掩膜层具有根据前述权利要求1至21中任一项所述的方法施加的图案。
34.一种掩模与计算机可读存储介质的组件，所述计算机可读存储介质存储表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同，所述掩模包括具有物理性质改变的多个区域的掩模层，所述多个区域对应于所述图像文件的多个像素，其中在所述第一方向和/或所述第二方向上测量的所述多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸(h；h1、h2)分别小于所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸，其中不操纵所述图像文件以获得所述掩模上的表面网屏图案。
35.一种掩模与计算机可读存储介质的组件，所述计算机可读存储介质存储表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同，所述掩模包括具有物理性质改变的多个区域的掩模层，所述多个区域至少包含与所述图像文件的相邻的第一像素和第二像素对应的第一区域和第二区域，其中所述第一区域和所述第二区域在所述第一方向和/或所述第二方向上不重叠。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的组件，其中，所述第一区域尺寸和/或所述第二区域尺寸分别在所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸的20％至99％的范围内、优选在30％至90％的范围内、更优选在40％至80％的范围内。
37.根据权利要求33至36中任一项所述的组件，其中，所述多个区域为多个孔，优选为多个圆孔。
38.根据权利要求33至37中任一项所述的组件，其中，所述掩模层设置有：第一图像区域，所述第一图像区域包含至少两个各具有第一表面积的第一相邻区域；和第二图像区域，所述第二图像区域包含至少两个各具有第二表面积的第二相邻区域，所述第一表面积与所述第二表面积不同，所述第一表面积优选地比所述第二表面积高至少5％。
39.根据权利要求27至29中任一项所述的掩模，其中，所述掩模层的至少一个图像区域中的所述第一区域尺寸和所述第二区域尺寸小于10μm，优选小于8μm。
40.一种凸版前体，包含根据权利要求22至32中任一项的方法获得的成像的层组合物。
41.一种凸版前体与计算机可读存储介质的组件，所述计算机可读存储介质存储表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同，所述凸版前体包括具有多个凸区域的衬底层，所述多个凸区域对应于所述图像文件的多个像素，其中在所述第一方向和/或所述第二方向上测量的所述多个凸区域中的凸区域的第一凸区域尺寸和/或第二凸区域尺寸小于所述第一像素尺寸和/或所述第二像素尺寸，所述第一凸区域尺寸和/或所述第二凸区域尺寸在凸区域的顶表面处测量，其中不操纵所述图像文件以获得所述掩模上的表面网屏图案。
42.一种凸版前体与计算机可读存储介质的组件，所述计算机可读存储介质存储表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同，所述凸版前体包括具有多个凸区域的衬底层，所述多个凸区域至少包含与所述图像文件的直接相邻的第一像素和第二像素对应的第一凸区域和第二凸区域，其中所述第一凸区域和所述第二凸区域在所述第一方向和/或所述第二方向上不重叠。
43.根据前述权利要求40至42中任一项的凸版前体用于印刷包含在表示像素的图像文件中的图像的用途，所述像素在第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同。
44.一种用于在掩膜层上施加图案的系统，所述系统包括：
控制模块，所述控制模块配置用于获得表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同；
处理装置，所述处理装置配置用于处理所述掩模层，使得在所述掩模层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域对应于所述图像文件的多个像素；
其中，所述控制模块还配置为控制所述处理，使得在所述第一方向和所述第二方向上测量的所述多个区域中的区域的第一区域尺寸和/或第二区域尺寸分别小于所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸；
其中，在不操纵所述图像文件的情况下执行所述控制以获得所述掩模上的表面网屏图案。
45.一种用于在掩膜层上施加图案的系统，所述系统包括：
控制模块，所述控制模块配置用于获得表示像素的图像文件，所述像素在平行于所述像素的边缘的第一方向上具有第一像素尺寸(p；p1)以及在垂直于所述第一方向的第二方向上具有第二像素尺寸(p；p2)，其中所述第一像素尺寸和所述第二像素尺寸相同或不同；
处理装置，所述处理装置配置用于处理所述掩模层，使得在所述掩模层中产生物理性质改变的多个区域，所述多个区域至少包括与所述图像文件的直接相邻的第一像素和第二像素对应的第一区域和第二区域；
其中所述控制模块进一步配置为控制所述处理装置使得所述第一区域和所述第二区域在所述第一方向和/或所述第二方向上不重叠。
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