[发明专利]低或零双折射光学薄膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学薄膜及其制造方法，且特别涉及一种低或零双折射光学薄膜及其制造方法。

背景技术

高分子材料具有质轻、种类多样等特性，近年来在影像纪录、光学读取头等传统使用玻璃素材做为材料的应用层面，已逐渐因高分子材料具质轻、耐冲击等特性而渐渐被取代，且高分子除了上述的特性外，尚具备有易加工成形的特性，常用的加工技术如挤压或射出成型(Extrusion or injectionmolding)等成形技术，均可应用于高分子素材的产品加工上。对于目前的液晶显示器而言，由于构成液晶显示器的主要构成要件均为玻璃素材，随着液晶显示器广泛的被应用在各种工作环境中，液晶显示器的构成要件也被要求具备有更轻、更薄，同时也需要提高耐冲击性等性能，若能有效发挥高分子材料上述的特性必能达到液晶显示器的应用要求。

高分子材料虽然具备有上述的优越特性，且有应用在光学零件的潜力，但事实上到目前为止未能被充分运用在各种光学零件上，主要原因是因应用于光学零件的光学级高分子材料在使用上述成形加工技术所得的制品大部分均具有双折射性(Birefringence)，此双折射性会在光学零件实际应用上产生重大影响，进而影响光学零件的功能性。

高分子材料的双折射性及其形成原因早已广为人知，换言之，通常几乎所有作为光学材料所使用的高分子材料，其形成高分子聚合物的单体(monomer)具有折射率的光学各向异性(Optically anisotropic)，此单体的光学各向异性以一定方向排列于聚合物上，也就是说因配向而使高分子材料产生双折射性。这种配向双折射性在偏光性的应用上会有特别严重的问题，例如近年所开发的写入与擦除型的光碟的光学零件应用。在写入与擦除光碟的读取光束或写入光束使用偏光光束时，会因为此光路(光碟本身、读取镜头等)中存在有双折射性的光学特性，而影响读取或写入的精度。在液晶显示器产品的应用端上，液晶显示元件的构造如众所周知作为偏光镜或平行偏光镜的偏光镜与检偏镜之间，利用液晶层使偏光的偏振波面旋转，控制透光或不透光，因此液晶显示元件中构成上述的各构件的双折射性会造成重大影响，此问题会阻碍高分子光学材料广泛使用于液晶显示元件。

所谓的“光学各向同性(Optically isotropic)”意指对于某物质的光学特性如折射率与光的吸收度，在物质的任何方向上均具有相同性质，与方向无关。相对于光学各向同性，“光学各向异性”则是光学特性会随物质的不同方向而改变，故此类物质具有双折射(Birefringence)的特性。严格来说，仅非常少部分的材料是属于光学各向同性的，甚至透明或是部分透明的高分子材料如聚乙烯(Polyethylene)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)皆非完全光学各向同性，其双折射率并不等于零。此外，即使某高分子材料具有完全的光学各向同性，但经过加工挤压或射出成型等程序之后，仍会对高分子在其流动的方向产生应力(stress)，或是由于拉伸而产生的形变，因而导致分子排列具有顺向性，造成材料的双折射性。

以往所做各种方式以降低或抵消如上所述的顺向双折射性，如国际申请号PCT/JP95/01635(国际公开号WO96/06370)，是以透明的高分子树脂(如PMMA、PC等)为基材，添加可随此高分子基材经过加工挤压或射出成型(Extrusion or injection molding)等程序顺向的低分子有机物，此低分子有机物所具有的双折射特性必须与高分子基材的双折射特性相异，通过此低分子有机物所具有的双折射特性降低或抵消高分子基材因顺向所产生的双折射特性，而得到低或零双折射的光学级高分子树脂材料。但采用此手段所制得的零双折射高分子基材，会因低分子有机物的添加而产生高分子材料的可塑效应，造成高分子基材耐热性降低、气体阻隔性变差等问题点。

如美国专利第4,785,053号，为共聚合(co-polymerize)具备正、负双折射单体如甲基丙烯酸酯(methyl methacrylate)、苯乙烯(Styrene)等材料，此共聚合高分子经由加工射出成型(Injection molding)等程序，而得到低双折射的光学级高分子树脂材料。但采用此手段的工艺所制得的低双折射高分子材料，其物理性质如玻璃转变温度(Glass transition temperature，简称Tg)不易掌控。