用于显示二维和三维电影的投影银幕及其使用方法

摘要

本公开内容揭示了反射性前投影银幕，其被设计为如实地和精确地显示来自如在大型公共电影院、家庭影院、办公室中发现的和供用于消费者和商业应用的便携式投影系统使用的现代(SOTA)和下一代2D和3D电影放映机的图像。特别地，公开具有前表面微观结构和在90度至120度范围内的水平观看角度的影院尺寸的光成形3D投影银幕。

说明书

本申请是申请号为201080062836.4的中国发明专利申请(申请日： 2010年12月1日；发明名称：用于显示二维和三维电影的投影银幕及其 使用方法)的分案申请。

技术领域

本公开内容涉及光学领域。更具体地，本公开内容关注前投影银幕。

背景技术

影院工业指南规定，当正在投射电影时，从为银幕的高度1至1.5倍 的观看距离开始，组装的银幕接缝对肉眼应当是不可见的(称为“不可见性” 要求)。为了满足“不可见性”要求，每个接合部处的接缝间隙可以为从约 50微米至约70微米一样地大，以便看电影的人在电影正在放映时不容易 看到接缝，提供不分心的内容传送和观看体验。

在用于电影应用的大幅面反射性前投影银幕的制造中，最小化或消除 最终制成的银幕材料中的固有变化是有挑战性的工艺-银幕的光学完整 性以及视觉非均匀性的缺失是重要的。同样，由于银幕的重量，银幕中的 接缝应当能够承受恒定的拉伸载荷，以满足前投影银幕的最低工业标准。

当前生产的商用影院尺寸的(10′×20′，20′×40′和40′×85′(IMA×)是常 见尺寸)大幅面前投影银幕是利用诸如到背部支撑材料的超声波焊接、热焊 接或层压之类的常见接缝技术制成的。这种背衬辅助装置是不希望的，因 为它们带来重量并且使得声音穿孔的匹配变得困难。

投影银幕被垂直地悬挂，以将观看表面呈现给体育场座椅上的观众。 虽然本领域技术人员可以根据其需要改变随动方向，但说明性实施例描述 涉及垂直悬挂的、尺寸稳定的观看表面的结构和工艺。对于剧院中的商业 使用，所描述的垂直悬挂的观看表面在其有用寿命(10年以上)内在4-6磅 每英寸的恒定垂直和水平拉伸载荷的影响可以保持平直，而不卷曲、变形 或起皱。特别地，以这些大规格保持结构完整性，根据本发明的一个方面， 可以最小化电影图像的扭曲，该扭曲否则将在观看银幕分段之间的接合部 的接缝处出现。

发明内容

本公开内容披露了反射性前投影银幕，其被设计为如实地和精确地显 示来自如在大型公共电影院、家庭影院、办公室中发现的和供用于消费者 和商业应用的便携式投影系统使用的现代(SOTA)和下一代(NG)2D和3D电 影放映机的图像。特别地，它公开了具有前表面微观结构和80～130度范 围内的水平观看角度的影院尺寸的、光学偏振保持光成形3D投影银幕。

本公开内容的前投影银幕包括以多种组合一起使用的-或者专用地， 或者不排外地-数个子系统。这些子系统为：用于形成光学微观结构的“原 形”的无缝母版制作(mastering)和加工；提供具有前投影银幕光学微观 结构的基底；用来大量生产光学微观结构的压纹工艺；应用于大量生产 的光学微观结构以增强反射性和保持投射光的偏振的金属化工艺；避免由 诸如氧化之类的环境条件和诸如清洗之类的处理损坏引起的磨损的硬涂 层工艺；以及最终产品的最终组装所必需的多个“银幕制造”工艺：适合 银幕在大型影院(或其它相关地点)中展开而不造成对前投影银幕的损坏或 以其它方式损坏其光学、机械或声学性能的缝合、穿孔、框架和组装。

附图说明

图1为示出主题发明的投影银幕的图形；

图2为图1的一部分的横截面；

图3为具有光学微观结构的顶层的连续卷的俯视图；

图4示出将用树脂缝合在一起的两个条带；

图5示出被缝合并经受拉伸的两个条带；

图6示出被穿孔的银幕材料；

图7、8、9和10为声音透射度的曲线图；

图11示出设置在真空台上的银幕材料；

图12为电子胶带输送装置；

图13为不同缝合技术的结果比较；

图14A和14B为银幕材料条带的子组件的示意图；

图15为本发明的接缝的爆炸图；

图16示出剧院中的组装工作表面；

图17为本发明的Ω形通道的横截面；

图18示出将树脂灌输在银幕材料部分上的方式；

图19为主题发明的通道的顶视图；以及

图20为用于在本发明的银幕的制造中将微观结构放置在聚合物基底 上的热压纹机的示意图。

具体实施方式

虽然本发明容许多种形式的实施例，附图中显示并且将在其后描述当 前优选实施例，应理解，本公开内容被视为本发明的示例，而不是要将本 发明限制到所图示的具体实施例。

进一步将理解是，说明书本部分的标题，即“具体实施方式”，涉及 美国专利商标局的规则，并且不是意图、不是暗示、也不应当被推断为限 制在此公开的主题或本发明的范围。

所公开的实施例用作示例，并且本领域技术人员将理解的是，所公开 的所提出的前投影系统可以被修改和添加，用于多种应用。因此，将理解 的是，本发明的范围将不限于这些实施例。

制造本发明以满足电影工业的需求是由数种多学科制造工艺和技术 促进的。本公开内容涵盖已经明确地开发或调整以制造所公开的前投影银 幕的工艺和技术，前投影银幕(front-projection screen)在电影工业中经 常称为电影银幕(movie screen)或影院银幕(cinema screen)。对于本公 开内容，沿着重力的线且在投影银幕的平面中的垂直悬挂银幕的轴线为Y 轴，大致垂直于重力且在银幕的平面中的轴线为×轴，并且垂直于银幕的 平面和重力的轴线为Z轴。同样，为了相对定位，术语前、后、上、下是 从反射性银幕的观看者的角度来说的。

参照图1，本发明的投影银幕100的优选实施例包括一组光学银幕材 料片101，该组光学银幕材料片被涂覆有连续的光学微观结构阵列103。 多个缝合片102一起形成连续的前投影影院(电影)投影银幕。本公开内容 的示例性银幕可以用于满足电影工业的高标准的2D和3D投影两者。可以 采用与为影院投影银幕所描述的技术不同的几种制造技术制造小型家庭 影院和办公室投影2D/3D银幕。

位置103的横截面的视图在图2的显微照片200中示出。显微照片200 被定位为使得Z轴指向上，×轴和Y轴进出图像的表面或并排。显微照片 示出透明聚合物薄膜基底201，环氧树脂层202位于向观众示出的投影表 面。单独的微观结构203形成在环氧树脂中。在金属化之前，图2中的微 观结构203在前表面金属化之前使光以14度的角度(在透射模式中按半最 大值全宽(full-width at half-maximum，FWHM)测量的角度)从银幕的前面 扩散到银幕的背面，前表面金属化将光学微观结构从透射性的转换成反射 性的，形成用于本发明的可操作的微观结构。本公开内容不限于14度的 扩散角，并且也可以在8度至22度FWHM的范围内，优选在12度至17 度的范围内。光学微观结构203将由在具体观看区域中的电影放映机或类 似设备发射的光反射至观看者。在显微照片200的示例性结构中，环氧树 脂202在界面区域205中结束。界面区域205具有双层207，双层207太 薄而不能在显微照片中分辨出。与大量微观结构203接触的第一层包括非 常薄的(从约700埃至约1200埃)反射层，该反射层贴合地涂覆至环氧树脂 层。该层可以包括铝、银、或银/金合金。所述双层的第一层包括界面区 域205的几乎全部可见波形线。第二层是贴合地涂敷的非常薄的用于保护 反射性光学微观结构免受损坏的保护材料层(有时已知为硬涂层)。它可以 具有不同的厚度，这取决于是否仅希望保护，或者是否希望转动观看角度。 一个或多个保护层的厚度可以从25埃至250埃变化。在图2中，该硬涂 层可以包括SiO₂，SiO_x、TiO₂或TiN。区域208是已经被添加至该结构的铝 以使该区域能够进行显微照片研究。

参照图3，一旦制成连续卷，则以直角303切掉卷的边缘(为了比较， 示出了典型的、不希望的斜切面304)，以为光学微观结构302提供最大的 支撑和最小的损坏。参照图4，一旦对准400，通过涂敷用来形成光学微 观结构401的相同环氧树脂402，在与光学微观结构401相对的一侧上将 两个条带405缝合(接合)在一起。也可以采用化学焊接工艺。随后采用压 力、热和UV辐射404将裸露聚合物薄膜基底403的条带涂敷至环氧树脂， 以将两个条带405接合在一起。

一旦接合(缝合)在一起，子组件500在点504和505处经受拉伸，目 标是测试片501和502之间的间隙是否由于接合(即，胶带粘合)区域503 的变形(伸长)而延伸。理想地，该间隙不应当从其原型增加(约50微米至 约70微米，60微米是优选的)。

本公开内容的上下文中的术语“无缝(seamless)”涉及在传统辊对辊 制造工艺过程中形成的短的水平的“重复接缝”的缺失，短的水平的“重 复接缝”可能损坏制造银幕的材料卷-并且不是在银幕材料的单独接合的 多个部分之间发现的长的垂直“接缝”。

在反射银幕的平面中的微观结构的特征尺寸可以为约1微米至约30 微米，和垂直于银幕小于约5微米的调整。所述特征可以具有20～60微米 的平均特征间距、从10微米至15微米的特征高度、以及20～30微米的平 均特征长度和宽度。

用于银幕的微观重复的和金属化的聚合物基底薄膜的表面从在提供 良好的观看体现时的精确重复中得到好处。其上最初形成激光斑产生的光 学微观结构的无缝母版(master)滚筒的形成是采用在美国专利申请No. 11/879,327中公开的设备和方法实现的，通过参考以好像在本公开内容中 完全提出一样的方式将其整体结合于此。

如在显微照片中示出，光学微观结构203的形状是平滑地变化的，并 且具有不规则尺寸和布局。以与受控激光斑相同的方式，成像的微观结构 203的形状、尺寸和布局可以是任意的。美国专利No.5,365,354讨论了 这种光斑的形状尺寸和布局、以及用于这种光斑的特性的方法，通过参考 以好像完全在此提出一样的方式将其结合于此。光学微观结构可以为多种 类型，本公开内容的详细示例采用光成形扩散结构。虽然接下来的具体示 例性实施例以特定光成形扩散微观结构(40～60微米的平均特征间距， 10～15微米的特征高度，以及20～30微米的平均特征长度/宽度)为基础， 但存在可以使用的其它微观结构，其将具有与本公开内容的微观结构的优 点不同的优点。

在本公开内容中，基底将作为连续材料卷出现。然而，基底可以以多 种形式提供，还包括，但不限于平板。

光学银幕材料片可以包括从约10密耳至约20密耳聚碳酸酯(PC)膜的 基底。在示例性的具体实施例中，使用15密耳的膜，产生可以避免笨重 的银幕。可替换的基底材料为透明或不透明PET、PETG、PVC、PVDF和聚 酰亚胺，如Dupont的牌聚酰亚胺膜。

无缝母版滚筒上的微观结构在连续薄膜基底上的辊对辊复制 (roll-to-roll replication)采用在美国专利申请No.11/649,428中公开的设备 和方法实现，通过参考将其整体地结合至本公开内容。

作为对热压纹方法的替换，环氧树脂层可以铺在基底上，用于光学材 料片和被成形为图2中示出的微观结构203。在美国专利5,365,354中， 通过在诸如玻璃之类的稳定基底上设置诸如重铬酸盐明胶(DCG)之类的记 录介质或另一种体积记录材料，可以形成母版图案。掩模扩散孔随后可以 放置在记录介质和相干光源之间。随后，通过以记录介质不保留相位信息 的方式将由掩模扩散器散射的相关光照射在记录介质的表面，以非全息摄 影方式将任意的、混乱的、非平坦的光斑记录在记录介质上。任意的、混 乱的、非平坦的光斑的区域构成记录在记录介质上的、在图2中示出的类 型的图案。随后根据这种记录介质附带的程序处理记录介质。在记录期间， 光被控制，使得光斑在记录介质上限定非间断的、平滑改变的变化，以提 供从第一表面传播至第二表面的光的带有非间断反射的散射。记录下的光 斑的统计平均尺寸与从扩散器的中心观看的孔的角尺寸成反比。

与美国专利6,158,245中一样，可以从母版形成子母版。框架紧固至 母版的边缘。母版应当具有稍微升高到母版的顶表面上方的边缘。硅橡胶 随后可以越过光致抗蚀剂层灌注到框架中并被允许固化。硅橡胶构成随后 从光致抗蚀剂/玻璃母版上分离的反型子母版。硅橡胶的使用允许在不损 坏母版的情况下分离子母版。随后通过采用由聚丙烯板或其它期望的薄膜 介质支撑的环氧树脂，可以根据反型子母版形成匹配母版的后续薄膜。

图2的结构示出聚碳酸酯之上的环氧树脂层。美国专利6,110,401公 开了用于将光成形表面结构复制到相对坚硬的基底的层压表面上的简单、 快速和可靠的方法和设备。在将基底安装在工作台上和将环氧树脂层沉积 在基底和反型子母版之间以形成分层结构之后，分层结构被自动压入形成 在工作台和旋转压印辊的外表面之间的辊隙中，从而将表面结构复制到环 氧树脂层中。子母版可以为具有结合在其中的图案化表面的反型的聚碳酸 酯板或其它材料。随后固化环氧树脂，并将子母版从基底上分离，以留下 层压结构，该层压结构具有位于其表面上的微透镜阵列结构。可操作地， 子母版可以围绕压印辊缠绕，并且压印辊在工作台线性地往复运动时旋转， 以将分层结构压入辊隙。为了防止子母版和基底之间的滑动，在压入操作 期间，压印辊的旋转速度与工作台的移动速度相匹配-优选地通过采用子 母版作为用于在工作台移动时驱动压印辊的传动皮带。复制装置还优选在 压入操作之后自动固化环氧树脂，并且随后自动将子母版从基底上分离。

将基底形成为合适的光学材料板的一种方法采用也称为热压纹的直 接热复制。引入聚合物的热压纹以改善产品质量，以及通过去除将树脂基 涂层添加至基底以形成LSD微观结构的需求而简化银幕的分层结构。在热 压纹工艺期间，聚合物经历塑性变形。在考虑这些聚合物在稍微高于玻璃 态转变温度T_g的温度下的固体/液体状流动行为的情况下，理解该区域中 的流动行为可以促进成功的制造工艺。

为了理解微观结构的形成的动态特性，有限元法(FEM)可以用来关于 产品质量分析现有热压印技术的压纹步骤、冷却步骤和脱模步骤。本领域 技术人员可以通过诸如模内流动性分析之类的多种方法进行聚合物流动 的有限元分析。轮廓精度受到压纹步骤期间模具的拓扑结构的极大影响。 不充分的保持时间将导致低的图案保真度。不合适的脱模温度会在微图案 的底部处引起大的热应力，而在冷却步骤期间保持压印压力将加重这种现 场。当改造高纵横比图案时，破裂、缩颈和图案扭曲会容易地由聚合物和 模具之间的粘附力引起。有限元分析的结果将根据所讨论的产品和由技术 人员选择的设备的工作参数而变化。

在本领域技术人员公知的热压纹方法中，具有图案化表面的镍垫片可 以用作模具或工具。在热复制期间，在升高的温度(大于释放膜的玻璃态转 变温度)和均匀的压力下，镍表面上的图案可以转移至合适材料的薄膜的表 面。

通过使用有限元分析建模，已经验证了具有高纵横比(如，2∶1)的精 细图案的成功制造。热压纹是用于通过室温下的压印光刻和光致抗蚀剂回 路形成的LSD微观结构的大量生产的有效方法。随后应用电镀以制造用于 母版的Ni模具插入物，之后是用于复制微透镜阵列的气体辅助式热压纹。 抵靠Ni模具的塑料膜上的各向同性气体压力产生具有高的质量和均匀性 的塑料微透镜阵列。研究了包括处理温度、压力和时间的处理参数对微透 镜阵列的复制质量的影响。试验结果显示，模制扩散器的填充明显地随着 处理温度和压力的增加而增加。复制微透镜的拓扑相对于模具的拓扑的偏 差小于0.25％。与常规热压纹工艺相比，这种新的复制方法提供了更均匀 的压纹压力分布。热压纹对于以高的生产率和低的成本在大的塑料膜上复 制LSD阵列具有大的潜力。

参照图20，本发明的一个方面是改进的热压纹机2000，该热压纹机 2000包括处理工作台2001，处理工作台2001支撑辊对辊安装的聚合物基 底，使得它可以在压纹滚筒的下面(沿由箭头2009指示的方向)经过，压纹 滚筒具有金刚石类碳(DLC)涂层2005，涂层2005的表面形态包括光成形扩 散器(LSD)或其它微观结构阵列的负片。当移动的聚合物基底靠近由热元件 2008加热的压纹滚筒时，其顶表面由在受控深度2007的区域中的微波能 量加热元件2003预加热至稍微高于聚合物基底的玻璃态转变温度T_g。这 种预加热帮助控制仅被加热至稍微高于T_g的区域的精确温度，便于实质上 没有扭曲的微观结构2006仅在所述预加热区域中的压纹，留下未被预加 热的、保持原状的区域。模具释放由经由根据需要在20Hz～200kHz的范 围内振动的压电换能器元件2004传递的机械冲击加强。

已经被压纹有微观结构的基底随后可以具体涂覆的反射层。薄的(约 700-1200nm；OD为2，最小值)金属反射涂层的受控沉积促进在涂覆之后 维持微观结构的保真度。

可以在整体上对包括银幕的所有条带进行层厚度调节，或者对形成从 N到S和从W到E方向的定制位置-具体图案以形成″实质上弯曲的″银幕的 单独的条带进行有差别的层厚度调节。这通过在单独的条带行进通过用于 N/S(即，上下(垂直))定制的涂布机时改变顶部透明(透亮)涂层的沉积速率 或通过改变用于E/W(即，左右(水平))定制的条带之间的涂层沉积速度而 实现。对沉积工艺的控制灵活性和高精确度使得能够制造沿水平和垂直方 向具有近似连续可变的反射特性的大型物件(如，电影银幕的分段)。

目前，两种技术-物理汽相沉积(PVD)和低挥发有机保形涂敷(LVOC)- 用来将保护涂层涂敷至本发明的LSD支承膜的偏转-保持前金属化层。同样， 产生最终的可用银幕可以得益于保护硬涂层(如，二氧化硅)，具有预定的 (优选地，非常好地受控的)沉积速率，以保持微观结构并通过较强的反射 增强图像的增益。在不改变母版扩散器角度的情况下控制反射角的能力将 通过提供具有平坦几何形状的弯曲银幕性能而帮助避免将来的弯曲银幕 结构的必要性(构建弯曲银幕框架同时是困难的和/或昂贵的)。

在物理汽相沉积(PVD)的情况中，可以通过沉积速率控制SiO₂或其它 透明保护涂层的厚度。通过增加或减小透明保护涂层的厚度，可以根据终 端用户对投影系统的亮度、观看角度和具体波长或结构的要求调整、调节 和优化源自影院的电影放映机的反射光的角度，以最大化光子保存。本公 开内容的光成形银幕除了其根据其微观结构设计控制观看角度的能力之 外，还可以通过改变如用铝金属化的层的顶部上的透明涂层的厚度提供对 观看角度的附加控制。仅非常薄的金属层(约25埃)对“硬涂层”刮痕和磨 损保护是必要的。添加附加厚度提供了用于在已经由下面的反射性LSD微 观结构设定底角之后微调观看角度的能力。

接下来是证明与顶部涂层厚度成比例的观看角度变化的支持实验数 据。如人们可以在表的第三行看到的那样，通过添加(埃)二氧化硅， 角度增加-16％。同时，增益和对比度仍然令人惊奇地大于用于这种银幕的 最低工业规格(即，1.5的增益和200∶1的对比度系数)。

表1-保护涂层厚度对观看参数的影响

样品 增益 对比度 角度(度) 样品C(控制，无SiO₂) 1.74 610 82 样品A(50埃SiO₂) 1.68(-3.2％) 546(-10.6％) 96(+16.0％) 样品B(100埃SiO₂) 1.66(-4.6％) 479(-21.6％) 98(+19.5％)

如上所述，用于影院的电影银幕是大的，通常为10′×20′，20′×40′ 或40′×85′。除了由一件非常大的材料制成之外，可能实际的是制造或获 得尺寸较小的银幕分段，并且然后如联系图1讨论的那样组装它们。在制 成银幕材料的连续卷之后，它们可以被切成单独的条带并对准以为银幕材 料上的光学微观结构提供最大的支撑和最小的损坏。一旦对准，通过将用 来形成光学微观结构的相同或相似环氧树脂涂敷至邻近抵接边缘的区域， 可以从与光学微观结构相对的一侧将条带对缝合(接合)在一起。随后可以 由缝合装置采用压力、热和UV辐射中的一种或多种将聚合物薄膜基底的 条带涂覆至环氧树脂，以将相邻的条带接合在一起。

之前连同图4讨论工艺的概况。将光学银幕材料的两个条带放置成彼 此间隔开的关系。每块光学银幕材料具有包括光学微观结构的第一面、第 二面和接合端。虽然关于用于布置在典型的电影院中的银幕讨论60密耳 接缝，本领域技术人员可以计算将适合特定应用的观看质量要求的接缝尺 寸。本公开内容的允许范围不限于特定尺寸的接缝。

由于如果Z台阶较大接缝对看电影的人将变得可见的事实，缝合接合 处的Z轴台阶差可以小于或等于5微米。这种不连续性将由人眼检测到， 因为它或者由靠近看电影的人大于5微米的表面引起的投射阴影(引起黑 线出现)，或者明显的镜面反射将出现在向着看电影的人突出大于5微米的 表面的激光修整边缘的远方(引起亮线出现)。在实验上，已经发现用于影 院(电影)尺寸银幕的15密耳聚碳酸酯(PC)膜的基底适合用于电影院的投影 银幕。较厚的柔性基底(20～30密耳)产生可能相当重的银幕。可替换的基 底材料是透明的或非透明的PET、PETG、PVC、PVDF和聚酰亚胺，如Dupont 的牌聚酰亚胺膜。由聚碳酸酯条带膜制成的两种主流银幕尺寸20′ ×40′和40′×80′经历来自处理和布置以及在它们的安装框架上的拉 伸的结构载荷。平均起来，银幕将经受5lbs/in的连续静载荷，以维持必 要的拉紧。

15密耳厚接缝、40英尺长的聚碳酸酯条带受益充分的加工。采用焊 接，如对标准银幕进行的那样，对于具有微观结构的薄片的接缝制造，带 来两个问题：对微观结构的损坏和宽(＞200微米)接缝。

涉及形成本公开内容的示例性实施例的处理的稍微更详细的公开内 容如下。该工艺的一部分可以通过真空工作台和激光切割实现。下文描述 真空工作台与用于多片银幕材料的操作和处理的门架安装式激光切割头 一起的使用。

真空工作台应当足够大，使整个银幕平铺在工作台上，留有用于材料 处理的为一个条带的宽度的1.5倍的足够的边缘。采用″Gerber″型蜂窝板 作为顶部的真空工作台是合适的，并且可以从世界许多其它厂商中之一的 具有位于USA的California州Irvine市1791Deere Avenue处的全球总部的 Newport公司定制。工作台的支撑结构/底座由标准的结构挤压型材制成。 工作台的面/顶部具有带有微穿孔图案的阳极氧化处理过的铝片。由连接 至真空通道的真空泵通过微穿孔形成真空。真空通道连接至工作台的背侧。 工作台结构允许采用带有连接的敷抹器头的门架系统。真空工作台还具有 下述能力，即提供从该面到气垫上的浮动材料的流出气流，使得它们可以 在不接触工作台面的情况下移动。工作台的尺寸将取决于将在工作台上制 造的最大的银幕的尺寸。例如，50′×80′工作台可以用于IMAX尺寸的银 幕的制造。由带有除精确门架导轨之外的激光导向平移台的激光头进行精 确的激光切割，用于质量控制目的。根据所需要的速度和基底厚度，可以 采用具有从2KW到20KW功率的CO2激光器。Alpharex提供通过多个分 配器被门架式安装的大型精确切割激光切割头。其它公司也制造这种系统。 通常，所有的材料都需要在干净的环境中进行处理，以实现高品质结果。 合适的预防措施对本领域技术人员来说是已知的。

第一步骤是在所述真空工作台的激光切割部中展开长(如，20～40英寸) 段微观结构支承光学材料片，微观结构向下面向大真空工作台。第二步骤 是以(部分)真空吸引固定该段在真空工作台上的位置。合适的设置将随着 每种真空工作台以及微观结构的每种类型和成分而变化。在对设置存在疑 问的情况中，应当测试微观结构的小的样品，以确保在进行大件处理时不 会损坏微观结构。第三步骤是通过以沿着薄膜条带的长度的直(+/-5-10微 米)线移动启动的激光器切割头而激光切开(即，激光切割)第一奇数段的右 手侧边缘。这准备用于与第一偶数薄膜条带接合的右手侧边缘。注意到， 在第一和最后一个条带上，人们可以切割一个边缘，而不是两个。将形成 组装银幕的外边缘的边缘不需要采用激光器精确地切割。所有其它条带应 当具有两次精确切割。一旦一段上的所有切割都完成，则该段称为精确切 割段。

第四步骤是第一偶数精确切割段的激光穿孔。激光穿孔工艺的目的是 允许从位于全安装式银幕后面的扬声器发射的在20Hz至20kHz范围内的 空气传播的声波(声音)以可接受的衰减和失真等级到达看电影的人。参照 图6，在制成2D/3D前投影银幕材料的合适卷之后，通过精确冲孔对它们 进行穿孔(任选地)，用于透过声音，经由激光打孔，去除2-7％的银幕材料， 在银幕材料601中形成孔602，这允许声音相对无干扰地传递通过完成的 银幕。同样，高速激光穿孔技术可以保持银幕的光学性能，并为声音透过 银幕做准备，同时材料在真空工作台上。银幕的穿孔可以通过在正切割条 带时在条带中形成切割激光蒸发孔而实现。这可以通过沿着连续卷的长度 形成从卷的末端至卷的本体的长的切口进行，用于形成第一长边缘。随后， 在回程中，在光栅化(rasterizing)激光时对条带进行穿孔，随后在第二次 切割时，形成第二长边缘，并形成末端切口以释放条带。

根据本公开内容制造和穿孔的银幕在经受从20Hz至20kHz范围内的 平均60dBA的声压时具有与现有2D银幕相似的声音透过性。该银幕的反 射比相对于标准银幕材料维持反射比优势。

表1：反射比测试

参照图7，8，9和10，人们可以看到，在经受从20Hz至20kHz范围 内的平均60dBA的声压700时，本发明的声音透过性800与现有2D银幕 900，1000相似。

银幕材料的薄片1101可以在大幅面真空工作台1100上对准，如图11 所示。在采用基于激光的光学对准技术的精确对准之后，通过如图12中 所示的电子胶带输送装置1200将所有薄片都缝合/接合在一起。电子胶带 输送装置1200从卷轴1202供给裸“胶带”基底缝合带1201和环氧树脂， 以便可以以近似线性2英寸每分钟的速度由敷抹头1203涂敷接缝。参照 图13，接缝技术的比较1300清楚地示出了由本发明的“一体化”缝合装 置进行的环氧树脂(粘合剂)、压力和辐射的精确应用促进了均匀的、图像 保留接缝1301。

第五步骤涉及在薄膜处理正压力的情况下将第一奇数精确切割段重 新布置到真空工作台区域的缝合/接合工艺部。正气流快速地释放至真空 支架并允许薄膜围绕真空工作台“浮动”(在很大程度上以与在空气-冰球 台上浮动的冰球相同的方式)，这帮助保护薄膜的具有光成形扩散器结构的 正面免受由处理引起的损坏，这种损坏可能在必须剥离和滑动或以它方式 物理地处理薄膜以在环境大气压力下围绕真空工作台移动薄膜条带时发 生。移动的条带和工作台的表面之间的摩擦力可能损坏光学片材或段的光 学/带涂层表面。

第六步骤涉及切开第一偶数薄膜条带，与上述第三步骤中一样，除了 左手侧和右手侧边缘都被切开和穿孔，如在上述第四步骤中一样。

第七步骤如在上述第五步骤一样，将第一偶数条带重新布置至缝合/ 接合工作台部，其中由激光引导的机器人定位系统将第一对奇数和偶数条 带沿水平和垂直方向彼此相对对准。进行垂直对准以匹配激光穿孔的位置。 进行水平对准以确保该对薄膜条带之间的间隙＜60微米。一旦该对条带已 经彼此相对对准，则经由部分真空压力临时固定它们，如在上述第二步骤 中一样。

第八步骤包括通过沿着接合区域的长度将支承条带化学焊接(或类似 工艺)至接合区域而接合两个薄膜条带。

重复步骤1-8(上文)，从而添加条带，直到银幕已经获得希望的水平 宽度(如，40～80英寸)。注意到最后一个条带(无论是奇数还是偶数)的右手 侧边缘未被激光切割。

对于标准尺寸的观看银幕，在制成的接缝中不具有观看者可见的接缝 的一种方式是使制成的接缝可以具有小于70微米的接缝间隙，如在1至 1.5倍银幕高度的观看距离处。可以通过光学伪装技术，如非反射性背衬 胶带、具有类似于银幕的前表面的光学特性的光学特性的反射性背衬胶带、 伪装图案在银幕上的印刷或非线性接缝线，进一步伪装银幕。

涂覆液态溶剂/粘合剂溶液的精确工艺以由真空作用力将薄膜条带保 持在精确真空工作台中的合适位置开始。在操作上希望的是促进在高的静 载荷下的结构完整性和尺寸稳定性，以及维持最终完成的银幕的织物状性 质。为了这样做，可以采用化学焊接工艺。用于示例性实施例的化学焊接 工艺采用15密耳的背衬/缝合胶带的条带接合15密耳的银幕材料。在条 带对准之后，在示例性实施例中以约50密耳至约70密耳的间距对准，60 密耳的间距是有利地可操作的。在正确地定位之后，由真空工作台将两个 条带保持在合适的位置，根据将被涂敷的胶带的尺寸，可以以约1/8″至约 1″的宽度在正被缝合至两个条带之间的线的每一侧的每个条带上涂敷化 学焊接溶剂溶液(如可以从Home Depot购买到的Weld-On 16)。随后采用 胶带敷抹器涂敷背衬胶带。背衬胶带可以为与条带本身相同的材料，根据 银幕的尺寸和在步骤时将施加的作用力，可以具有约1/4″至约2″的宽度。 溶液散布和胶带涂敷之间的时间间隔应当小于5秒。通过分配喷嘴将受控 量的粘合剂涂敷至薄膜的背侧，分配喷嘴控制粘合剂/溶剂的量，以便它 不会渗透得比结构完整性开始妥协和银幕的前表面的扭曲可能出现的水 平深。这可以采用具有位于(2～20密耳厚)背侧胶带的流量控制喷嘴的胶水 /敷抹器进行。

用施加约0.3psi至约1.5psi的压力的压力辊将胶带涂覆在在两个条带 之间的线上对中的溶剂上。随后可以允许溶剂在室温下固化。作为示例， 缝线包括1.5英寸宽的用来制造银幕的相同材料(PC或其它类似材料)的条 带。化学焊接基本上将缝合胶带条带和银幕的基底″熔合″在一起，当溶剂 蒸发时，留下它们作为基本上一个单体件。随后经由圆柱形辊施加压力以 完成将背衬胶带接合至银幕基底的条带的精确工艺。这种背衬和缝合胶带 具有三个主要功能：A)作为用于维持合适的间隙(50～70微米，特别是小 于60微米)的缝合材料，B)作为用于促进整个银幕区域的尺寸稳定性的结 构元件，以及C)作为用来进一步将间隙“隐藏”在接合的条带之间的光 学伪装。自动胶带敷抹器可以使用，利用用于特定银幕/背侧条带的合适 的粘合剂/溶剂。粘合剂或溶剂可以由精确分配喷嘴提供，该精确分配喷 嘴控制溶剂的精确量以及所分配的粘合剂或溶剂的条带的具有等于缝合 胶带的宽度±约10微米的宽度的路径。涂敷液体溶剂/粘合剂溶液的精确 工艺以及仔细控制的固化时间可以实现希望水平的溶剂渗透和足以用于 合适的粘合，而不存在下文描述的对前表面的任何扭曲。

也可以利用具有完全UV/热可固化的粘合剂的特别设计的胶带。

银幕的框架可以通过放置围绕缝合的银幕材料薄片的边缘(对于矩形 银幕为4个)、层压至未完成的组装银幕材料的两侧的3英寸的聚合物膜边 框完成。随后可以将索眼放置为离边框的周边几英寸远，以允许根据工业 标准技术悬挂银幕。框架不限于所使用的这种布置。“拉链锁”类型的Ω 形槽也可以用来代替银幕的边框区域中的和银幕的框架上的索眼，以将银 幕维持为平直状态，用于使用。

参照图14，银幕材料条带的子组件1401由位于其四个边缘上的索眼 1404的边界围绕并放置在它的特别设计的筒1402中。在现场放置(如，在 电影院处)之后，通过将完成的银幕从它的筒(现在由支腿1403垂直地支撑) 中水平地1406拉出，并经由每个索眼1404处的钩状弹簧将它动态地连接 至拉紧的绳索1405而展开完成的银幕。安装后，可以在实际电影院条件 下测试银幕。这种测试的结果在表1中示出，表1显示在剧场的观看区域 中的反射光方面能够优于工业标准的仅2D的银幕的本发明的2D和3D (依靠其偏振保持顺从地金属化微观结构)银幕。这种能力由在完成的银幕 的整个表面(没有非插入的接缝和任选的穿孔)上形成窄角度(12～17度，+/- 1％FWHM)光成形扩散器阵列的光学微观结构提供。

世界上的大量电影院位于建筑物中，难以接近银幕区域，因为它们定 位在高楼的顶层上，或者定位在年代久的位置，如难以或不可能修改以适 于诸如本发明的光成形银幕之类的大幅面、完整制造的银幕的传送的砖块 建筑物。

由定制筒和具有特定半径(24″)的管芯形成的可重复使用的大型双组 份壳体可以形成用于完成的、准备输送的银幕的包装，其避免可能源于折 叠银幕的风险。

大多数现有制成的3-D银幕是可折叠至形状因素，其可以被以可以容 易地适合穿过现有的门并且可以经由升降机楼梯运送至最终安装位置的 相对小的包装输送至这种影院。

作为本发明的主题的光成形银幕的接缝和光学微观结构在折叠银幕 时可能受到损坏。如果将产品卷起并放入大的(＞24″)直径管中以保护银幕 正面上的光学结构，则可以避免折叠的风险。但这种预防措施对于包括具 有首先运输通道的多个位置中的布置来说可能不是充分紧凑的形状因素。

银幕在难以输送的位置中的安装可以通过“拉链锁”类型的银幕布置 系统进行。这种现场银幕组装工艺的第一步骤是现场制造平台在布置位置 的展开。第二步骤是以面朝下的方式在平台的顶部上展开预先制造的银幕 (其已经以上述运送声音的小型形式运送到位)的多段(薄膜条带)，并采用 连接至每一段的背侧的拉链锁系统将它们组装在一起成完整银幕形式。以 下述方式设计这些拉链锁(工厂放置的、预对准互锁槽结构的匹配对)：当 将它们拉在一起时，预张力的收缩和一组背侧引导板确保奇数和偶数薄膜 条带在张力下的精确安装，从而确保每个接合间隙的沿着其整个延伸长度 的宽度小于60微米。一旦在临时组装台架上组装整个银幕，则液态粘合 剂从沿着银幕的长度延伸的Ω形槽中释放，以将条带永久地粘合在一起， 从而形成完整的光成形银幕结构。

最终组装工艺中的最后一个步骤是将银幕拉链锁(经由预先放置的互 锁槽结构)或者包覆(经由预先放置的索眼)至安装框架，并使框架直立至所 要求的位置。在这种现场组装和布置过程期间，银幕的前部面朝下，并且 已经由保护衬里膜保护。一旦银幕直立并且所有其它安装步骤已经完整， 则可以去除保护衬里膜，使得2D/3D光成形银幕准备使用。

很多影院可能不具有可以容易地容纳未折叠的银幕的输送入口。但本 公开内容的银幕可以分开地输送并组装。银幕条带可以被缝合，如上所述， 以形成包括一个或多个条带的多段。参照图15，第一段1502靠近第二段 1504设置，第二段1504通过无粘性硅树脂胶带1503与工作表面1505隔 开。第一段1502具有设置在其上的第一梁1506，而第二段1504具有设置 在其上的第二梁1508，梁1506和1508沿着将被接合的段1502和1504 的长度设置。

第一梁1506和第二梁1508中的每一个可以由与条带的基底相同的材 料制成。进一步，每个梁可以为大致I形，如图15所示，但可以具有其它 形状，只要所述梁在合在一起时形成密封中央空腔。第一梁1506和第二 梁1508中的每一个都具有邻近相应的第一基底1502和第二基底1504的 对应第一底部1510和第二底部1512，靠近薄片的对应的第一长边缘1514 和第二长边缘1516。采用较早描述的化学焊接工艺和上述真空工作台，梁 1504和1506的底部1506和1508可以精确地定位在段1502和1504的长 边缘1514和1516处。梁可以被定位为在它们不是互锁时以25-35微米悬 挂在对应的长边缘上，在所述梁被构造为互锁时进行相应的调整。被预先 确定用于结合的两段可以设置有互补的第一梁和第二梁。

每一个还分别具有通过相应的第一中心部1522和第二中心部1504与 相应的第一基底1502和第二基底1502隔开的第一顶部1518和第二顶部 1520，第一中心部1522和第二中心部1504分别地将第一顶部1518连接 至第一底部1510，将第二顶部1520连接至第二底部1512。进一步地，第 一梁1502和第二梁1504分别地具有第一推压面1522和第二推压面1524， 第一推压面1522和第二推压面1524被设置为朝向接缝间隙1526挤压。 第一推压面1522和第二推压面1524可以分别具有形成在它们中的第一组 槽1528和第二组槽1530。第一顶部1518和第二顶部1520每一个具有对 应的和互锁相对的第一顶部密封面1532和第二顶部密封面1534。同样， 第一底部1510和第二底部1512每一个具有对应的和密封地相对的第一底 部密封面1536和第二底部密封面1538。第一梁1506和第二梁1508每一 个还分别限定对应的第一梁凹陷1540和第二梁凹陷1542。

第一梁1506和第二梁1508被构造为当在各对第一底部密封面1536 和第二底部密封面1538以及第一顶部密封面1532和第二顶部密封面1534 处彼此紧密接触时形成沿着接缝的长度延伸的无泄漏通道。一种结构的示 例设置在第一顶部密封面1532和第二顶部密封面1534处。第一密封面 1532具有凹入凹陷1548，凹入凹陷1548由凸起区域1550补充。可替换 的密封结构被显示用于第一底部密封面1536和第二底部密封面1538。在 该情况中，第一底部密封面可以具有第一组齿。同样，第二底部密封面可 以具有与第一组齿互补的第二组齿。进一步，Ω形槽被构造为以它的第一 组推压槽接合(通过滑动)接合第一推压面，以它的第二组推压槽接合第二 推压面，并在Ω形槽同时地沿着第一梁和第二梁的长度滑动时将对应的密 封面推动到一起，以接合它们的整体。Ω形槽1544的意图行进方向由箭 头1546指示。

图19为槽1900的顶视图。Ω形槽1900具有直部1902和窄部1904。 窄部1904在Ω形槽1908的前端1906处最宽，并逐渐变窄以匹配直部1902。 因此，该Ω形槽在它沿着梁滑动时(如在图15中一样)将所述梁一起推动至 预定容差。

继续参照图15，第一梁1506和第二梁1508被定位为被放置为使第一 银幕1502和第二银幕1504彼此非常紧密地接触。将形成的接缝的宽度可 以在50微米至70微米的范围内。第一梁1506和第二梁508可以被足够 精确地定位，以在激光定位系统的辅助下实现此目标。在图示的实施例 1500中，凹入凹陷1548和凸起区域1550以及第一组齿1552和第二组齿 1554被构造为具有十六分之一英寸的覆盖。对应的第一梁1506和第二梁 1508的每一个在第二段1504和第一段1502上的延伸有助于保持第一薄片 1502和第二薄片1504彼此精确对准。

工作表面1602可以组装到如图16中所示的电影院1600中。影院1600 通常包括投影银幕区域1604、前台1606和具有多个座位1610的阶梯区域 1608。工作表面1602包括多个高度可调节的支腿1612和足以支撑将被组 装的银幕段1616的重量的平坦表面1614。工作表面1602可以为大量活动 台中的任一种，如可从美国的Minnesota州Minneapolis市7525Cahill  Road的SICO America公司买到的SICO折叠支腿台和升降系统，以及在该 部门的帮助下可以找到的其它国际部门。框架1616可以被预定位，使得 当所述多个段1618在段1618接合之后布置在工作表面1602上时，它们 可以被装框并抬升到投影银幕区域1604中。

任选地，在运输到工作地点或任何其它希望的地点之前，银幕段或条 带可以具有用于运输和安装保护的涂敷在它们上的保护性剥落涂层。

参照图17，多个段1702放置在工作表面1704上。Ω形槽被从段1702 的顶端1708和底端1710中的一个拉动到顶端1708和底端1710中的另一 个，以形成连接器1712。结果是连接器1712沿着从顶端1708到段1702 彼此会合的底端1710的整个长度延伸。树脂容器1714，可操作地尺寸为 约10加仑，连接至到达每个连接器1712的多个半英寸含氟聚合物(如， TEFLON)树脂管1716。连接器1712以不漏气的方式连接至树脂管1716。 在段1702的顶端1708或底端1710中的另一个处，泵送管1718从每个连 接器1712通向真空泵1720。用于泵送管1718的连接器将是不漏气的。 树脂容器1714可以填充有树脂，树脂管浸入树脂中。树脂可以为空气固 化的树脂或热固化的树脂，但可能有利的是选择材料使得可以使用和固化 UV-可固化树脂。随后可以启动真空泵1720，降低树脂管1716、泵送管 1718和连接器1712中的压力。当压力已经充分地降低时(取决于树脂和连 接器之间的高度差)，树脂将从树脂容器1714向真空泵1720流动，连续 地通过树脂管1716、连接器1712和泵送管1718。当树脂已经填充连接器 1712时，可以停止真空泵。任选地，树脂可以包含填料或加强材料，以进 一步增强所完成的连接器。在树脂固化之后，可以去除树脂管1716和泵 送管1718，制成用于悬挂的银幕，如较早公开的那样。

图18图示所完成的连接器1800的横截面。第一段1802和第二段1804 由这些段之间的平均为从约50微米至约70微米的接缝间隙1806隔开。 Ω形槽1806围绕第一梁1808和第二梁1810。密封的第一梁1808和第二 梁1810黏附地接合固化树脂1812。固化树脂1812(任选地，填充的或增 强的纤维)将梁1808和1810保持在合适的位置，使得Ω形槽1806、第一 梁1808、第二梁1810和固化树脂1812形成保持第一段1802和第二段1804 相对于彼此的位置的固体支撑件。同样，如图18，梁可以形成它们的空腔， 使得角度α1可以为约70度，角度α2可以为约88度。

虽然本发明及其使用方法的上述文本和图形描述可以允许本领域技 术人员形成和使用目前据信本质上是本发明的最佳模式的方案，但本领域 技术人员还将理解，将存在包含在本文中描述的具体方法、实施例和/或 示例中的元件的变形和组合。因此，本文中公开的本发明不应当由在上述 文本或附图中描述的具体实施例、示例或方法，并且所有这种变形和组合 都被本发明人预期在本发明的范围和精神之内。