製作印刷模板的方法和裝置的製作方法
2023-10-07 05:38:44
專利名稱：製作印刷模板的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製作印刷模板的方法和一種製作印刷模板的裝置，製作印刷模板的方法在權利要求1的前序部分中進行了說明，而製作印刷模板的裝置在權利要求15的前序部分中進行了說明。
在製作印刷模板的過程中，通常的方法是首先，根據圖案對模板基底上的光敏層進行曝光，然後進行顯影。在該方法中，採用了固定裝置、曝光裝置、驅動裝置和控制裝置，其中，固定裝置用於固定具有光敏層的模板基底，曝光裝置用於根據圖案對光敏層進行曝光，驅動裝置用於使固定裝置和曝光裝置之間產生相對運動，而控制裝置用於對曝光裝置和驅動裝置進行控制。
例如，在製作平面印刷模板的過程中，通常的方法是首先，把絲網置於由空心鋼梁構成的矩形框架上，然後再塗以光敏樹脂。在光敏樹脂乾燥完畢之後，在整個模板上再放上膠片，也就是說，用膠片蓋住了整個模板的表面，所製成的模板必須使得在印刷過程中油墨可以透過其中。膠片上具有要轉換至模板上的圖案。接下來，透過膠片進行曝光。可由太陽光線或光源的輻射對模板進行曝光，該光源的短波成份越多越好。這樣的光源可以是汞汽燈、氙燈、螢光燈管或滷化物汽燈。短波成份越多越好的要求符合現有的感光樹脂的光敏特性。過去的方法是由膠化物製作光敏光阻，在膠化物中加入百分之幾的重鉻酸鉀溶液。在被紫外線照射後，經過這種處理的膠化物就相互連接在一起。由於膠化物的相互連接，膠化物塗層就變得不溶於水，而沒有被輻射的模板的表面部位可以用熱水衝洗掉。在將來的印刷過程中，油墨就可以透過沒有被輻射的模板的表面部位。目前，膠化物可以很容易地由聚乙烯醇(PVA)代替。PVA是一種合成的熱塑料，在沒有連接在一起的情況下可溶於水。膠化物和聚乙烯醇的化學成份非常相似。這種方法的缺點是，每個模板都需要完整的膠片，並且需要大量的重鉻酸鉀，而重鉻酸鉀對環境是有害的。採用完整的膠片增加了製作模板的成本，另外，還需要進行顯影，而顯影也是有害於環境的。為了避免使用重鉻酸鉀，很快進行了一些嘗試，即由環氧樹脂、聚酯樹脂和聚丙烯樹脂來代替過去使用的感光樹脂，為了便於光聚合的作用，還可以加入光敏試劑。然而，包含這些樹脂的所述模板還可以在另外一個不同的方法中使用，該方法就是用數字控制的雷射作為光源。該方法不需要完整的膠片。雷射束由轉動的多角鏡進行反射，該多角鏡平行於模板的一個邊緣的整個寬度的方向，多角鏡慢慢地轉動，轉動方向垂直於所述邊緣的方向。雷射束穿過一個光學透鏡，該透鏡的焦距具有如下特點，就是可以把雷射束聚集在模板的曝光點上。因此，模板的光阻就以所需的方式相互連接在一起，或者說可以保留下來。然而，雷射是昂貴的，由於曝光時間短和熟知的短期效應，和曝光時間較長的情況相比，用雷射作光源需要強度大得多的光束能量才能達到保留所需光阻的目的。另外，發射短波或可見波長的光線的雷射的總體效率也很差。通常情況下，對於具有可見波長的光線的雷射，其總體效率不超過0.0001，即0.01％。每種傳統的光源(汞汽燈、氙輻射器、螢光燈管)的效率都在本質上要高得多。發射波長為388nm的雷射所需的電源功率大約為7kW，而其光線輸出的功率為30mW。
圖1和2示出了傳統的製作印刷模板的曝光方法。圖1示出了一種較早的方法，特別是，該方法是由氙燃燒器1進行曝光。氙燃燒器1由電源裝置2進行供電。透過完整的膠片3可以在平面模板4上進行曝光。平面模板4包括框架5，在框架5上固定有絲網，該絲網由一種上述的光敏樹脂密封，使之無法與油墨和水相接觸。
圖2示出了較新的方法，該方法用雷射器6進行曝光。雷射器6發射雷射束7，該光束7由轉動著的多角鏡8折射，並穿過光學系統9。光學系統9具有可變的焦距。雷射束7沿直線10橫向地照射在平面模板4的整個寬度上，從而對絲網處的光阻進行保留或破壞。該過程由計算機11進行控制。
至於圓形的模板，其透過完整的膠片進行曝光的方法已經公開了，舉例來說，在專利DE-A2902902中就披露了這種方法。另一方面，由雷射光束進行曝光的方法也已經公開了，舉例來說，在專利DD241567中就披露了這種方法。然而，在該文獻中，光敏樹脂層被完全破壞了。在專利EP0728578A1中，公開了由雷射束對圓形模板的光阻層進行曝光及隨後進行顯影的方法。
本發明的目的是提供一種在本說明書的開始部分提及的方法，這是簡單而經濟的製作印刷模板的方法。為此，也提供了一種適當的裝置。
本發明的目的是這樣實現的，就是由液晶顯示器對光敏層進行曝光。根據本發明，製作印刷模板的裝置還具有曝光裝置，該曝光裝置包括液晶顯示器，該液晶顯示器由控制裝置進行驅動。
由液晶顯示器對光敏層進行曝光的優點是，不需要完整的膠片進行曝光，不需再進行複雜的膠片製作，也不需再把完整的膠片固定在印刷模板上。另外一方面，與由雷射束對光敏層進行曝光的方法相比，本發明還具有一個優點，就是不再需要昂貴的雷射器，在曝光過程中所需的能量也減少了。由於液晶顯示器的尺寸可以較大，每次曝光的圖案的面積可以較大，因此，用雷射束對整個模板進行曝光所需的時間和用液晶顯示器進行曝光所需的時間大約在同一個數量級上。
通常情況下，光敏層可以是一層，也可以是幾層，例如，可以是兩層，在這種情況下，光敏性強的層應該位於光敏性弱的層的上面。例如，光敏性強的層可以是滷化銀。這種滷化銀最好是用於增強具有低對比度的LCD顯示器的對比度。在滷化銀層的下面，還可以設有傳統的光阻層(如正片光阻或負片光阻)。因此，LCD顯示器首先對滷化銀層進行曝光，然後對經過曝光的滷化銀層進行顯影。然後，模板可在較大的表面內進行曝光，從而對光敏層的相關部位進行曝光，位於滷化銀層下面的光阻光敏性較差。然後進行進一步的顯影操作。
根據本發明的一個實施例，液晶顯示器和模板基底之間可以相對移動，從而可以在更大的範圍內對光敏層進行曝光。因此，包括液晶顯示器的曝光裝置可以步進式地移動，或者說，模板基底上可以依次產生並列的圖案。還可以想像出，可以採用多於一個的曝光裝置，以對模板基底上的光敏層進行曝光，每個曝光裝置包括一個液晶顯示器，以轉換較大的圖案。在這種情況下，各曝光裝置的光出面和光敏層之間的間隙可以保留。
為了能夠把液晶顯示器顯示的圖象儘可能清晰地轉換至光敏層上，以儘可能地減少能量損失，根據本發明的一個進一步的實施例，在光敏層曝光時，液晶顯示器的光出面和光敏層之間可以相互接觸。
然而，根據本發明的另外一個實施例，也可以用投影裝置把液晶顯示器上顯示的圖象投射在光敏層上，為了把圖象更有效地轉換至光敏層上，在光敏層曝光時，投影裝置的光出面和光敏層之間可以相互接觸。在這種情況下，投影裝置的光出面可以是聚焦光學系統的光出面或平行玻璃板的光出面。
雖然由液晶顯示器產生的圖象通常是平面的圖象，然而，由液晶顯示器產生的圖象也可以投射在曲面的光敏層上，投射裝置的光出面沒有必要必須與光敏層相互接觸。如果投射的圖象的尺寸不太大，光敏層的曲率就不是特別重要。在這種情況下，圖象可以在本質上沒有扭曲地轉換至光敏層上。由於投射裝置和光敏層之間不再需要相互接觸，兩者之間不再需要沿垂直於光敏層表面的方向相對移動，可以看出的優點是，在光敏層上可以更快地產生圖案。
本發明的方法可以用於對模板基底進行曝光，舉例來說，模板基底可以是平面模板基底，也可以是圓筒形的柔性的模板基底。模板可以是塑料模板，也可以是金屬模板。
然而，也可以採用由柔性的金屬薄膜製成的模板基底，該平面的或圓筒形的金屬薄膜上沒有孔。此時的情況是，舉例來說，如果用電化學的方法在金屬薄膜上形成孔，該孔處的金屬隨後會被除去。
然而，也可以用厚的剛性金屬體作為模板基底，該平面的或圓筒形的金屬體上沒有孔。舉例來說，這種方法可以用來製作照相製版的模板，在這種情況下，要產生圖案在其上的光敏層置於金屬體上。然而，所述光敏層也可以置於柔性的塑料層上，而該塑料層置於金屬體上。
因此，在上述的各種情況下，光敏層都置於模板基底上，該光敏層可以是一層，也可以是幾層，該光敏層在曝光之後，曝光的部位在後序的顯影過程中被除去，從而可以進行進一步的步驟。
在平面模板的情況下，最好採用液晶顯示器或投影裝置，它們具有平面的光出面，因此，在該光出面和要被顯影的光敏層之間可以在儘可能大的區域內產生良好的接觸。
相反，如果模板基底是柔性的圓筒形的基底，也可以採用液晶顯示器或投影裝置，它們具有平面的光出面，由於光敏層置於柔性的模板基底上，因此，在該光出面和要被顯影的光敏層之間也可以在儘可能大的區域內產生良好的接觸。無論如何，如上文所述，在空心的圓筒形的模板基底的情況下，也可以用非接觸的方式進行曝光。
然而，在另外一方面，在柔性的或剛性的圓筒形的模板基底的情況下，也可以採用液晶顯示器或投影裝置，它們具有曲面的光出面，該光出面的曲率與圓筒的曲率相匹配。在這種情況下，在光出面和光敏層之間可以產生接觸，同時，柔性的圓筒形的模板基底不會發生變形。當然，在剛性的圓筒形的模板基底的情況下，也可以實現液晶顯示器或投影裝置的光出面和光敏層之間的完全接觸。
特別是，在柔性的圓筒形的模板基底的情況下，本發明的顯影操作是在光敏層和液晶顯示器或投影裝置的光出面之間所產生的真空環境下進行的，從而，在光敏層和光出面之間可以產生更好的接觸。在該過程中，柔性的模板基底被吸附在光出面上。然而，在另外一方面，在剛性的模板基底的情況下，也可以保證曝光裝置是柔性的，因此，在所述的真空環境下，剛性模板基底上的光敏層也可以被吸附在曝光裝置上。
根據本發明的裝置的一個有利的實施例，在液晶顯示器的光線輸出的一側，可以設置光導板，該光導板使得光線垂直於光出面。因此，液晶顯示器的光線發射的特性得到了進一步的改善，從而可以得到更清晰的圖象。
根據本發明的另外一個實施例，曝光裝置可以設置有慮光器，液晶顯示器可以由雷射束進行大範圍的曝光操作，該雷射束具有所需的波長。該波長可以這樣選擇，當光線透過液晶顯示器的屏幕時，在該屏幕的光傳遞區域和光吸收區域之間可以產生最大的灰度比。因此，可以得到最好的對比度。
根據本發明的一個進一步的實施例，固定裝置可以是平面的框架，該框架可沿垂直於其表面的方向移動。因此，模板基底可以很容易地接近或遠離曝光裝置，因此，曝光裝置及其驅動機構沒有必要再發生移動。
在本發明的顯影過程中，固定裝置也可以是長條的支承面，該支承面具有一個平面，模板基底可沿垂直於該支承面的縱向方向移動。特別是，這種支承面可以用於模板基底為空心的圓筒形的情況。在這種情況下，該支承面可以從空心圓筒的一端插入至空心的圓筒內。根據本發明的進一步的實施例，在支承面的兩側可以設置齒輪，該齒輪用於移動模板的基底，齒輪的齒嚙合在模板基底的兩側的孔內，以沿垂直於支承面的縱向的方向移動模板基底。在曝光過程中，模板基底由曝光裝置壓靠在該支承面的平面上。
附圖中示出了本發明的和現有技術中的實施例，特別是圖1示出了透過完整的膠片在平面模板上進行曝光的傳統的裝置；圖2示出了由可折射的雷射束在平面模板上進行曝光的進一步的傳統的裝置；圖3示出了根據本發明第一實施例的在平面模板上進行曝光的裝置；圖4示出了如圖3所示的裝置的曝光裝置部分的縱向截面；圖5示出了曝光裝置的液晶顯示器的結構的橫截面；圖6示出了如圖3所示的裝置的另外一種曝光裝置部分的縱向截面；
圖7示出了如圖3所示的裝置的另外一種曝光裝置部分的縱向截面；圖8示出了根據本發明的在圓筒形的模板上進行曝光的進一步的實施例，其中示出了曝光裝置部分的橫截面；圖9示出了如圖8所示的裝置的縱向截面，為了清楚起見，沒有示出曝光裝置；圖10示出了如圖8所示的裝置的端面；圖11示出了本發明的裝置的另外一個實施例，用於在柔性的或剛性的圓筒形的模板上進行非接觸式曝光；和圖12示出了具有曲面屏幕的LCD顯示器的實施例。
圖3更加詳細地說明了本發明的曝光方法和進行曝光的裝置。平面模板4的邊緣置於四個起升裝置12上。起升裝置12可以是電磁缸、氣動缸或液壓缸。平面模板4全範圍地置於起升裝置12上，這是相對於在印刷過程中的使用位置而言的，其結果是，在這種情況下，可以看見該平面模板4的將與要印製凸起點陣的薄膜產品相接觸的一面，也就是說，在圖3中可以看見的一面。這有助於印製出清晰的輪廓。平面模板4的結構是熟知的，舉例來說，包括框架5，框架5通常由四段空心鋼梁製成，該鋼梁的橫截面大致呈矩形。各段鋼梁在平面模板4的拐角處相互焊接在一起。在平面模板4的上方設有曝光罩13，根據本發明，在曝光罩1 3的下端安裝有尺寸足夠大的LCD顯示器16(液晶顯示器)。眾所周知，這種液晶顯示器16包括兩塊玻璃板，這兩塊玻璃板都被設計成電極，並且相互之間相隔一段距離。在兩塊玻璃板之間設有電解液。該電解液是很薄的液體層，其中溶解了有機分子。兩塊玻璃板的內側，即面向液體的一側，設有很薄的汽鍍的金屬塗層。兩個電極由有機溶液隔開，相互面對地進行設置，如果在兩個電極上施加不同的電勢，在兩個電極之間就會形成靜電場，有機分子就會呈空間的定向排列。從而，液體薄層的光特性就發生了變化，光線或強或弱地被吸收。目前，LCD顯示器16的對角線尺寸可達17英寸，即431.8mm。這樣的LCD顯示器16可以儘可能地接近平面模板4的光敏光阻層。在LCD顯示器16和平面模板4的表面之間可以產生真空，以有助於這種操作。其中的空氣是通過真空泵14和拖曳線15吸出的。在曝光罩13的上部設有光源17，光源17可輻射出紫外線，最好是輻射出藍色的可見光譜。曝光罩13與外界是光密封的，因而，只有LCD顯示器16可以把光照射在平面模板4上。這就避免了平面模板4的由散射光造成的提前曝光。
曝光罩13總是以相同的步長在x方向和y方向上移動。步長的大小對應於LCD顯示器16的有效表面的尺寸。懸臂支座18用於使曝光罩13沿y方向移動。在懸臂支座18內，設有主軸19，主軸19由定位電機20通過皮帶跨輪21進行驅動。在各種情況下，LCD顯示器16必須根據x，y坐標進行電驅動，從而，在平面模板4上形成的圖案是清晰的，在曝光罩13的各個移動位置之間不會出現交界誤差。在熟知的進片機構中，整個膠片的進片都採用一個步長，與熟知的進片機構相比，本發明的方法具有一個優點，就是不需要對步長進行設定，這是因為，每次進片的步長都是不同的。曝光罩13在x方向和y方向的位移量總是相同的。設置的縱嚮導向梁22和小車23使得曝光罩13可以沿x方向移動。兩個導軌25和一個調節主軸24用於對小車23進行導向，並且使得小車23可以移動。調節主軸24由電機26通過皮帶跨輪27進行驅動。縱嚮導向梁22通過兩個立柱28支承在基礎面29上。
在開始曝光之前，平面模板4置於起升裝置12上，該平面模板4的邊緣分別平行於懸臂支座18和縱嚮導向梁22。起升裝置12處於降下的位置上。接下來，起升裝置12上升，在上升過程中，平面模板4置於該起升裝置12上，從而使平面模板4的具有絲網的表面儘可能地接近LCD顯示器16。另外，通過在平面模板4和LCD顯示器16之間產生真空，平面模板4可以在外界大氣壓的作用下密貼在LCD顯示器16上。現在開始第一次曝光操作。首先，計算機30通過功率放大器31對起升裝置12進行操作，使平面模板4上升；接下來，將準確的圖案數據提供給顯示器16，最後，打開光源17。根據所採用的光源17的光輻射功率的大小，光輻射的時間可以是幾秒，也可以是幾分鐘。在曝光之後，光源17關閉，真空消失，平面模板4隨起升裝置12下落，如果LCD顯示器16在y方向上移動，曝光罩13就隨之在y方向上準確地移動，如果LCD顯示器16在x方向上移動，曝光罩13就隨之在x方向上準確地移動。現在開始重複所述的工作循環，當然，要根據適當的圖案數據進行工作循環，也就是說，圖案數據可以發生變化，其最終的結果是產生一幅均勻完整的圖案。
通過串行數據線32，計算機30可對功率放大器進行驅動，功率放大器可以通過多芯電源線33對各個負載(驅動器、電燈、起升磁鐵)進行打開或關閉，其依據是工序的需要。
圖4示出了曝光罩13和位於該曝光罩13下方的平面模板4的截面圖。框架5包括空心的鋼梁，該鋼梁的橫截面呈矩形。要被製版的薄膜35(具有感光樹脂的模板基底)可以很薄，其厚度大約為0.1mm。因此，薄膜35可以包裹並密貼在框架5的鋼梁的周圍。因為薄膜35的厚度很小，儘管在x方向和y方向上也會有應力存在，但由於薄膜35是很柔軟的，所以，薄膜35可以很理想地密貼在LCD顯示器16的表面上，此時，LCD顯示器16的屏幕面對著薄膜35。在薄膜35和LCD顯示器16之間形成的真空有助於產生上述的密貼效果。為了在該區域內產生真空，要通過吸管37從真空通道36內把該區域內的空氣吸走，真空通道36設置在LCD顯示器16的周圍。
圖5對LCD顯示器16和位於其下方的薄膜35的橫截面進行了充分放大。這裡示出的位於薄膜35和LCD顯示器16之間的間隙40僅僅存在於產生真空之前；在開始產生真空之後，空氣被吸走了，該間隙40就完全消失了。如上所述，LCD顯示器16包括兩塊平行的玻璃板38，在兩塊玻璃板38之間具有間隙39。該間隙39內充滿了有機分子的電絕緣溶液。面向間隙39的玻璃板38的表面上具有很薄的、汽鍍的導電金屬層，特別是，舉例來說，該金屬層可以是很小的正方形電極，兩塊玻璃板上的這些正方形的電極象棋盤似地相互面對著。如果在恰好面對的兩個電極施加不同的電勢，此處的玻璃板表面上的和位於兩塊玻璃板之間的液體的光反射和光傳遞行為就發生了變化，其結果是，此處就變黑了。光傳遞受到了極大的阻礙，很少有光線可以達到光敏薄膜35處，根據所採用的光阻不同，此處的光阻就不被保留，或者說將被破壞。然而，在本裝置中，真正產生圖象的間隙39與薄膜35之間的距離可大可小，該間隙39的大小取決於下側玻璃板38的厚度。由於該間隙39的大小可使得光輻射不準和邊緣不清晰，所以，圖象的清晰度可能會不好。傾斜的光束43也可以使圖案的圖象發生扭曲。
然而，在該圖中也可以看出薄膜35的結構。該薄膜35舉例來說包括絲網41和光阻42，光阻42把絲網41包含在其中。根據一種常用的分類方法，光阻42可以是正片光阻(positive resist)或負片光阻(negative resist)。一旦發生曝光，正片光阻就破壞了，在隨後的顯影過程中，曝光處的光阻就被衝洗掉。正片光阻包括所謂的重氮樹脂。一旦發生曝光，負片光阻就得到了保護，在顯影過程中，沒有曝光的光阻會被衝洗掉。負片光阻包括丙烯酸樹脂和環氧樹脂等。另外，在光敏層42的表面上還可以附著一層厚的光敏層42a，光敏層42a舉例來說可以是滷化銀塗層，LCD顯示器16首先使該光敏層42a曝光，從而為隨後的舉例來說大面積的對光敏層42的曝光提供了條件。
為了儘可能清晰地把圖象轉換至薄膜35上，還可以把兩個玻璃板38中的下方的玻璃板更換成光導板，這對清晰地轉換圖象是有利的，所述的下方的玻璃板就是密貼在薄膜35上的玻璃板。熟知的光導板包括直徑小並且長度短的玻璃纖維，玻璃纖維的直徑通常為6-20μm，舉例來說，玻璃纖維之間可以由環氧樹脂或丙烯酸樹脂相互粘接在一起。這樣的光導板使得光線只能垂直於光導板的平面。這裡的玻璃纖維的直徑可以與要製版(如模板)的最精細的模板的網格尺寸相匹配，也就是說，光導板可以採用直徑較大的纖維，採用這樣的光導板更加經濟。
在圖6中，光源17的光線穿過了聚光器44，該聚光器44位於光源17和LCD顯示器16之間，並且恰好在LCD顯示器16的上方。這裡的聚光器44是弗雷內爾(Fresnel)透鏡。光源17大致位於該弗雷內爾透鏡的焦點上。通過這種方法，還可以避免對圖象輪廓的不適當的輻射，不適當的輻射尤其是嚴重地破壞了由線條構成的圖象的主題。
圖7所示的實施例示出了曝光罩13，其中的LCD顯示器16通過透鏡45清晰地把圖象傳遞至薄膜35或平面模板4的表面上。的確，在這樣的光線傳遞過程中，由光源17輻射出的絕大部分能量都損失了，然而，LCD顯示器16卻以充分小的誤差把圖象轉換在平面模板4上。該誤差事實上只包括透鏡45的投影誤差，如果適當地選擇高質量的光學系統，該投影誤差是微不足道的。另外，這種結構的優點是，LCD顯示器16的解析度可以按需要較大幅度地下降，大約可以下降至每毫米3.5個點。曝光罩13由玻璃板46封住，從而在該實施例中可以把LCD顯示器16的由透鏡產生的圖象準確地傳遞至薄膜35的表面上。另外，這裡也可藉助於真空使薄膜35密貼在玻璃板46上，為此，在玻璃板46的周圍設置了真空通道36。
圖8示出了本發明的曝光方法用於圓形的模板47的方式。通常情況下，圓形的模板總是由很薄的空心的圓筒41製成，這種圓筒形的模板是很薄的，在沒曝光之前可以進行電鍍。然而，通過在圓筒的表面的局部略微施加壓力，就可以把該局部處壓平，在薄膜的金屬側面上不會出現不允許的應力，在薄膜的金屬層和光阻之間也不會出現不允許的應力。具有光阻層42的圓筒41可以置於很窄的支承平面48上，並在此處被壓平，在曝光罩13的作用下得以曝光，曝光罩1 3可以採用在圖7中已經示出的形式。在這種情況下，曝光罩13可以沿圓筒的軸線方向移動，這和上述的製作平面模板的情況是一樣的。如果圓筒的橫向的部位49經過了處理，也就是說，在模板的整個長度上被曝光之後，模板的周面就會向前轉動一個角度，該角度對應於輻射圖象的高度，並且對下一個部位進行曝光。在該過程中，可以使經過輻射的部位定影，如果經過了定影，該部位就完整地保存在模板的周面上，也可以不使經過曝光的部位定影，此時，在圓筒的側面上保存下來的只是那些沒有經過曝光的部位。
圖9示出了圓形模板的曝光裝置的下部的縱向截面，而圖10示出了圓形模板的曝光裝置的下部的橫截面。為了使圓形模板47能夠準確地前進，最好在圓形模板47的兩側各設置一列很準確的孔，該孔可以呈矩形。矩形孔之間的間距對應於與之協調動作的齒輪50的齒距，該齒輪50可在驅動器53(如步進電機)的驅動下轉動。剛性軸51連接著兩個同步的齒輪50，在各種情況下，當圓形模板47在其整個長度上都進行了曝光之後，剛性軸51可使得圓形模板47的兩側同步前進。剛性軸51至支承平面48的距離可以這樣設定，就是同步齒輪50和剛性軸51總是以如下方式接近圓形模板47，即同步齒輪50的齒52可以嚙合在模板的矩形孔內，而不會在所述矩形孔內滑動。在驅動器53的一側，前進驅動裝置54以懸臂的方式固定在立柱55上。整個裝置由長腳56支承。
本發明並不局限於上述的實施例。因此，也可以由波長達2μm的輻射光線進行曝光。另外，可以採用任何可得到的光阻或感光性樹脂。在光源和LCD顯示器之間，還可以設有慮光器，從而只有波長滿足如下條件的光線才能通過LCD顯示器16，就是LCD顯示器16的光線傳遞區域和光線吸收區域要達到最大的強度比。採用固有單色光源(雷射)也可以達到同樣的效果。在後一種情況下，在雷射光源和LCD顯示器16之間設置散光器或散光透鏡是有利的。
在圖11和圖8中，相同的代碼具有相同的含義。圖11示出了厚壁模板58的曝光方法，該厚壁模板58塗有很薄(最好為5-30μm)的光阻42。其目的是用電化學方法製成圓筒形的模板。首先，分別對每個部位59進行輻射。根據光阻的類型不同，曝光的部位可以被保存下來(在負片光阻的情況下)，也可以被破壞掉(在正片光阻的情況下)。根據需要可進行多次曝光，以使厚壁模板58的整個表面都得到曝光。如果部位59的寬度不太大，厚壁模板58的曲率是不重要的。本發明還具有進一步的優點。由於有可能完全自由地選擇LCD圖象的尺寸，總可以把部位59選擇得足夠小，沒有必要考慮前進步長的大小。
接下來的步驟是顯影，被破壞的光阻部位(在正片光阻的情況下)被衝洗掉，或者不被保留的光阻部位被衝洗掉(在負片光阻的情況下)。在光阻塗層上留下的是離散的點陣，圖象的主題得到了製版，該圖象由許多很小的網格點組成。這些網格點的尺寸可以不同，但都離散在模板上。當然，其假定條件只能是，由LCD顯示器16在模板表面上形成的圖象足夠細緻，並且都能得到適當的控制。然而，如果由光學元件使得LCD顯示器16在模板上投射圖象，通過適當縮小圖象的尺寸，總可以實現這樣的操作。在模板的有關部位上，光阻42在顯影過程中被完全去掉了，因此，模板58的金屬表面就暴露出來了。當然，也可以完全除去大面積的光阻。在最後一個處理步驟中，經過預處理的模板懸置於電鍍池中，在沒有光阻的部位處電鍍上金屬。該金屬最好是鎳，所述電鍍池是瓦茨(Watts)型鍍鎳池或氨基磺酸鹽(sulphamate)鍍鎳池。也可以用同樣的原理電鍍其它的金屬，如電鍍銅。因此，在最後的步驟中，用電鍍的方法製成了模板，該模板的版面對應於圖象的主題。另外，模板的除去了光阻的部位的尺寸可以不同，從而在模板上產生了連續的主題。模板上保留光阻的部位就是沒有除去光阻的部位。在用電鍍的方法(用有機溶液)製版的過程中，如果在金屬塗層內產生壓應力，就很容易實現上述的效果，舉例來說，可以用熟知的方法在金屬塗層內產生壓應力。
在圖12和圖11中，相同的代碼具有相同的含義。圖12示出了剛性模板58的曝光方法，該剛性的模板58也製成空心的圓筒，以減輕重量和便於操作。此時也是對空間的曲面進行曝光，但曝光的範圍是如此之大，以致於由圖象投影所產生的誤差不能再忽略了。為此，LCD顯示器16也設計成圓筒形。LCD顯示器16的後方是螢光燈管60，該螢光燈管60通過LCD顯示器16的非陰影區域對光阻42進行曝光。隔板61平行於剛性模板58的表面的法線方向，因此，光線不會過於傾斜地進行投射。這就避免了輪廓在後方受到輻射。隔板61和螢光燈管60都置於光密封的殼體62內，因此，光阻42不會事先曝光。
根據本發明，圖案的曝光步長可以自由選擇，與LCD顯示器16的尺寸完全無關。例如，曝光步長可以在本質上大於LCD顯示器16的尺寸，可以大於在模板上形成的圖象的尺寸，該曝光步長可以是LCD顯示器16或其在模板上形成的圖象的尺寸的偶數倍或奇數倍。在這種情況下，LCD顯示器16的前進步長在兩個連續的光線投射操作之間可以改變，特別是，這可以滿足在模板上形成的整個圖象的誤差儘可能小的需要。在LCD顯示器16或者說在其屏幕上由電學方法形成的圖象必須對應於各個設定的前進步長，這樣可不會產生交界處的誤差。因此，LCD顯示器16的每次光線投射操作沒有必要都保持固定的步長，這是因為圖象本身的大小可進行適當的改變。
權利要求
1.製作印刷模板的方法，其中，置於模板基底(41)上的光敏層(42)根據圖案進行曝光，其特徵在於，曝光操作是由液晶顯示器(16)進行的。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，具有光敏層(42)的模板基底(41)和液晶顯示器(16)之間可以相對移動，以在更大的區域內進行曝光。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，當光敏層(42)曝光時，液晶顯示器(16)的光出面與光敏層(42)相接觸。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，液晶顯示器(16)所產生的圖案的圖象由投影裝置(45，46)投射在光敏層(42)上。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，當光敏層(42)曝光時，投影裝置(45，46)的光出面(46)與光敏層(42)相接觸。
6.如權利要求1至5其中之一所述的方法，其特徵在於，採用了平面的模板基底(41)和液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)，液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)具有平面的光出面。
7.如權利要求1至5其中之一所述的方法，其特徵在於，採用了柔性的空心的圓筒形的模板基底(41)和液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)，液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)具有平面的光出面。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，當光敏層(42)曝光時，空心的圓筒形的模板基底(41)壓靠在平面的支承(48)上。
9.如權利要求1至5其中之一所述的方法，其特徵在於，採用了柔性的或剛性的空心的圓筒形的模板基底(41)和液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)，液晶顯示器(16)或投影裝置(45，46)具有適當曲面的光出面。
10.如權利要求6至9其中之一所述的方法，其特徵在於，在採用了柔性的模板基底(41)的情況下，在光敏層(42)和液晶顯示器(16)的光出面之間或在光敏層(42)和投影裝置(45，46)的光出面之間產生了真空。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，採用了平面的或圓筒形的柔性的模板作為模板基底(41)。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所採用的模板為金屬的模板。
13.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，採用了由柔性的金屬薄膜製成的模板基底(41)，該金屬薄膜呈平面或圓筒形的形狀，具有連續的表面。
14.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，採用了由剛性的金屬體製成的模板基底，該金屬體呈平面或圓筒形的形狀，具有連續的表面。
15.製作印刷模板的裝置，包括固定裝置(5，48)、曝光裝置(13)、驅動裝置(18-27，50-53)和控制裝置(30)，其中，固定裝置(5，48)用於固定模板基底(41)，在該模板基底上至少具有一層光敏層(42)；曝光裝置(13)用於根據圖案對光敏層(42)進行曝光；驅動裝置(18-27，50-53)用於使得固定裝置(5，48)和曝光裝置(13)之間可以相對移動；控制裝置(30)用於控制曝光裝置和驅動裝置，其特徵在於，曝光裝置(13)包括液晶顯示器(16)，該液晶顯示器(16)由控制裝置(30)進行控制。
16.如權利要求15所述的裝置，其特徵在於，液晶顯示器(16)是這樣設計的，就是控制裝置(30)使該液晶顯示器(16)的較大的各個部位上都能產生圖案，整個圖案都轉換至光敏層(42)上。
17.如權利要求15或16所述的裝置，其特徵在於，曝光裝置(13)包括投影裝置(45，46)，該投影裝置(45，46)設置在液晶顯示器(16)的光線輸出的一側。
18.如權利要求15、16或17所述的裝置，其特徵在於，在液晶顯示器(16)的光線輸出的一側，設有使光線垂直於所述光出面的光導板(38)。
19.如權利要求15至18其中之一所述的裝置，其特徵在於，曝光裝置(13)具有慮光器。
20.如權利要求15至18其中之一所述的裝置，其特徵在於，液晶顯示器(16)由大範圍的雷射束進行曝光。
21.如權利要求15至20其中之一所述的裝置，其特徵在於，該裝置具有元件(14，15，36，37)，以在曝光裝置(13)的光線輸出的一側和模板基底(41)的光敏層(42)之間產生真空。
22.如權利要求15至21其中之一所述的裝置，其特徵在於，固定裝置為平面的框架(5)，該框架(5)可沿垂直於其表面的方向移動。
23.如權利要求15至21其中之一所述的裝置，其特徵在於，固定裝置為長條的支承面(48)，該支承面(48)具有一個平面，模板基底(41)可沿垂直於該支承面的縱向方向移動。
24.如權利要求23所述的裝置，其特徵在於，在支承面(48)的兩側設有用於移動模板基底的齒輪(50)，該齒輪(50)的齒(52)嚙合在位於模板基底(41)的兩側的孔(49)內。
全文摘要
本發明涉及製作印刷模板的方法和裝置。置於模板基底(41)上的光敏層(42)根據圖案進行曝光。根據本發明,曝光操作是由液晶顯示器(16)進行的。
文檔編號G03F7/20GK1184266SQ9712219
公開日1998年6月10日 申請日期1997年11月28日 優先權日1996年11月29日
發明者拉爾夫·胡貝爾 申請人:庫夫施泰因模板技術股份公司