TWI275471B - Non-birefringent optical resin material and manufacturing method of the same - Google Patents

Description

1275471 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係關於作為透鏡等種種光學元件材料之非複屈 折性光學樹脂材料及其製造方法，尤其有關於適用在注重 偏光特性之光學元件材料之南分子樹脂材料，以及該材料 之製造方法。而本說明書中「非複屈折性光學樹脂材料」 意指「因外來作用（例如作用於射出成形時、擠出成形時 等之應力）高分子結合鏈產生定向時整體複屈折性之出現 壓低至非常小之光學樹脂材料」。 [先前技術] 近年來，眼鏡鏡片、透明板等一般光學零件，光電用 光學零件，尤以用於記錄如聲音、影像、文字資訊等光碟 裝置之雷射相關機器所使用的光學零件之材料，大多傾向 採用南分子樹脂。此乃由面分子樹脂所構成之光學材料 (以下亦稱「高分子光學材料」。）比一般其它光學材料 (光學玻璃等）輕，價廉而加工性、量產性優。尤以高分子 樹脂材料具有易於採用如射出成形、擠出成形之成形技術 之一大優點。 但是，目前通常所用之高分子光學材料係得自此等技 術之製品而大多有複屈折性之特性。此一事實本身及其原 因已廣為人知。 第1圖係其一簡單說明圖。如圖所示，經成形過程之 高分子光學材料，一般，形成聚合物結合鏈之多數單元 (單體）1，係在容積内具有定向方向之結合狀態。並且， 幾乎所有通常用作光學材料之高分子材料，各單元（符號1

314495.ptd 第7頁 1275471 五、發明說明（2) 所示者）於屈折率上具有光學各向異性。亦即，平行於定 向方向之偏波成分之屈折率n pr，與垂直於定向方向之偏 波成分之屈折率n vt不同。 如所週知，如此之光學各向異性，可用屈折率橢圓體 呈現。第1圖中，附記於各結合單元1之橢圓記號2即依該 呈示者。例如，聚甲基丙烯酸曱酯（PMMA)，各單元1 (甲基 丙烯酸甲酯）之屈折率於定向方向相對較小，垂直於定向 方向相對較大。因此，巨觀下屈折率橢圓體3即如圖示之 縱向長。 亦即，於聚甲基丙烯酸曱酯時，n p r < n v t。二者 之差△n^npr - nvt，稱為「定向複屈折值」。實際 上聚合物材料之定向複屈折值△ η係隨聚合物材料結合鏈 (主鏈）之定向程度而異。當結合鏈（主鏈）延伸至理想狀態 而定向時△ η之值稱為「固有複屈折值」。代表性光學樹 脂之固有複屈折值列於表1。 如此，固有複屈折值因係最理想定向條件下之△ η 值，實際聚合物材料之△ η值以△ n ( r e a 1 )表之，0 < | △ η (real ) | 〈固有複屈折值之關係則成立。 例如，第1圖所示之聚甲基丙烯酸曱酯固有複屈折率 值 =-0.0043，實際聚合物之定向複屈折率值△n(real) 則為-0.0043 <△!! (real) < 0。在此，Δη (real)二-0 · 0 0 4 3 (理想定向狀態之值），及 △n(real)二0(完全無定 向狀態之值）均難以實現。同樣，聚苯乙烯係-0. 1 0 0 < △ n (real) < 0。又，聚乙稀之 △ η為正值，0 〈Δη

314495.ptd 第8頁 1275471 五、發明說明（3) (real) < + 0.044〇 以下，取決於高分子定向之複屈折稱作定向複屈折， 屈折率橢圓體之長軸方向稱作定向複屈折方向。又，「定 向複屈折率值△ n( real )之符號」或與其相同之「固有定 向複屈折率值之符號」為正（△ η > 0 )者以「複屈折性之 符號為正」表之，同樣，為負（△ η < 0)者以「複屈折性 之符號為負」等表之。 物質名稱 固有複屈折率值； Δ n = n pr - n vt 聚苯乙烯 -0. 100 聚苯醚 + 0. 210 聚碳酸酯 + 0.106 聚亂乙稀 + 0.027 聚甲基丙烯酸甲酯 -0.0043 聚對苯二甲酸乙二醇酯 + 0. 105 聚乙烯 + 0.044 如此之複屈折性呈現方式，亦適用於棒狀、橢圓狀等 形狀之無機微粒（晶粒）。此時，以平行於微粒長軸方向之 偏波成分之屈折率為n pr，垂直於同長轴方向之偏波成分 之屈折率為n vt。並於An = n pr - n vt為正值時以 「複屈折性符號為正」，為負值時以「複屈折性符號為 負」等表之。 但是有關垂直於長轴方向之偏波成分，因屈折率一般 並非均等，取對應於結晶構造之三轴（a軸、b軸、c軸；長 軸為c# )，以a軸方向偏波成分之屈折率為n a，b軸方向

314495.ptd 第9頁 1275471 五、發明說明（4) 偏波成分之屈折率為n b，c轴方向偏波成分之屈折率為η c。於是 n pr = n c， n vt = (n a + n b)/2。具體如後 敘。 如上說明，定向複屈折在應用偏光特性並不重要之光 學零件時，大多不成問題。而在例如近年來所開發之寫入 /抹除型光磁碟，因讀取光束或寫入光束係採用偏光光 束，光徑中若有複屈折性光學元件（碟片本身、透鏡等）， 則會於讀取或寫入精度有不良影響。 又，不限於該等例，一般而言，對於具非所欲複屈折 性之多數光學元件來說並不佳。 在此狀況之背景下，目前為止對降低、去除高分子光 學材料所具之複屈折性已有若干嘗試。列舉其要如下·· (1 )美國專利第4，3 7 3，0 6 5號說明書所記載之方法；係 以定向複屈折符號相反，且完全相溶之二高分子樹脂混 摻，以得非複屈折性光學樹脂材料； (2 )日本專利特開昭6 1 - 1 9 6 5 6號公報所記載之方法： 係將芳族聚碳酸酯及特定之苯乙烯系共聚物以特定範圍之 比例混合，得芳族聚碳酸酯系樹脂組成物加以利用之方 法； (3 )特開昭6 2 - 2 4 0 9 0 1號公報所記載之方法··係由芳族 乙烯單體單元為主體之聚合物與聚苯醚之混合物，二者聚 合物部份構成之嵌段共聚物，或由該等之混合物所得之非 複屈折性光學樹脂材料之方法； (4 )特開昭6 1 - 1 0 8 6 1 7號公報所記載之方法：係以形成

314495.ptd 第10頁 1275471 五、發明說明（6) ~~-- 其次’上述（2)以下之方、本 —;%尸私一八$抖0匕I 去$中，以隨機共聚製作低 原係期待可得原理上大致透明 性高之％學材#。但是这u因 高分子樹脂之基礎單體，使之PH M :¾以上J邗乃 性比須近於i，咖足如此广，該等單體之反應 M条件之材料組合極其稀少之 問遞。 上述（5 )之提議中，雖含古 曱基丙烯酸曱酯（MMA)及三氟ψ = = I，但其中所使用之 體混合物之方*，其後者特古酸乙酉旨（3FMA)之單 又，甲基丙烯酸甲醋（心A】FMm極其昂貴之缺點。 (3FMA)單體混合物之共聚方隻一鼠曱基丙烯酸乙酯 甲基丙稀酸苯甲酷（BzMA)單^、i I基丙烯酸曱醋（MMA)及 丙烯酸甲醋若非三氟甲基丙合物之共聚，均係對甲基 苯甲醋（BzMA)之混合比夠大烯^乙醋（3FMA)或甲基丙烯酸 之出現。 否則無法抑制定向複屈折性 抵消定向複屈折所需之昆 MMA/3FMA40/50(重量％/重量％) 月』者為 MMA/BzMA:8 0/ 2 0 (tt%/^#G/、笑有马 得等同於PMMA之特性，僅得機° 。因此，所製作之材料不

之材料。 僅付機械特性、透明性等劣於PMMA 又再，上述（4)之方法中 單體組合，難以預先定量預測·=接枝入共聚者所採用之 屈折，若非實際試行合成反應二制，、5成樹脂之定向複 屈折充分抵消之製品。因此了難热法判知是否可得定向複 難Μ在工業上製造品質穩定

314495.ptd 第12頁 1275471 五、發明說明（7) 之製品。 最後，上 多問題之優良 複屈折性符號 究，如後敘， 時樹脂材料及 利用此時之射 見探討。 [發明内容] 因而，本 同之樹脂材料 述（6 )之方法 方法，但樹脂 相反之組合。 在如射出成形 無機微粒材料 出成形程序能 料。另 製造方 本 材料’ 含流動 脂中之 上述無 向方向 性，上 的外力 與上述 折性」 在 一目的 法。 發明中 係提議 後固化 多數無 機微粒 平行即 述南分 對應之 結合鏈 此 發明之一目的 及無機微粒材 在提供，如此 雖係消除上述（1 )至（5 )中諸 材料及無機微粒材料僅能採用 又，根據本發明人之後續研 私序之流動條件下，亦可知有 並不定向於同一方向。但是， 否製得非複屈折性材料，卻未 f k供’組合複屈折性符號相 料之非複屈折性光學樹脂材 之非複屈折性光學樹脂材料之 ，實現 「一種 之透明 機微粒 其長軸 相互加 子樹脂 定向方 之定向 上述技 上述非 高分子 之非複 方向若 強’若 之結合 向，上 方向大 術課題 複屈折 樹脂， 屈折性 與上述 正交則 鏈，定 述多數 致正交 之非複屈 性光學樹 及分散於 光學樹脂 高分子樹 互相抵消 向於與上 無機微粒 之方向， 折性光 脂材料 上述高 材料， 脂結合 之定向 述流動 ，因已 可賦予 學樹脂 ，係包 分子樹 其中， 鏈之定 複屈折 時作用 定向於 非複屈 上述流動係以 δ上述燦融狀態之上述高分子

314495.ptd 第13頁 1275471 五、發明說明（8) 樹脂及分散於上述高分子樹脂中之多數無機微粒之材料， 從截面積相對較小之開口送入截面積相對較大之流動空間 時而引起者為佳。 又，本發明中，實現上述技術課題之非複屈折性光學 樹脂材料之製造方法，係提議「一種上述複屈浙性光學樹 脂材料之製造方法，其中，包含流動後固化之透明高分子 樹脂，及分散於上述高分子樹脂中之多數無機微粒之非複 屈折性光學樹脂材料之製造方法，其中，上述無機微粒具 有其長轴方向若與上述高分子樹脂結合鍵之定向方向平行 即加強，若正交則互相抵消之定向複屈折性；且該製造方 法包括：使多數無機微粒分散共存於流動狀態之透明高分 子樹脂中，使上述高分子樹脂結合鏈定向於上述流動方向 之對應方向，同時使上述多數無機微粒定向於與上述流動 方向大致正交之方向之步驟；及藉固化固定上述高分子樹 脂之結合鏈之定向與上述無機微粒之定向之關係之步 驟」。 在此，上述流動狀態係以藉由使包含上述、溶融狀態之 上述高分子樹脂及分散而共存於上述高分子樹脂中之多數 無機微粒之材料，從截面積相對較小之開口送入截面積相 對較大之流動空間内，而於上述流動空間内引起者為佳。 本發明人於上述（6 )之技術得知，以高分子樹脂材料 中添加發揮定向複屈折性符號相反作用之無機微粒之組 成，使二者間定向複屈折性之抵消關係成立，可得非複屈 折性光學樹脂材料，而本發明即係根據乍見之下與此矛盾

314495.ptd 第14頁 1275471 五、發明說明（10) 維）包括直進成分S、及其正交成分P、R。在此，可知樹脂 材料結合鏈係大致定向於速度向量之方向。而考量等相面 7上相距一定距離之2點A、B，則點A附近之樹脂材料結合 鏈係大致定向於連結澆口 5出口與點A之方向，點B附近之 樹脂材料結合鏈係大致定向於連結澆口 5出口與點B之方 向。 此亦同樣發生於熔融樹脂材料中分散有棒狀、橢圓狀 等之具長軸形狀之無機微粒時，除非無機微粒濃度一直不 提高，否則同樣發生。另一方面，具長轴形狀之無機微 粒，其大小在約光之波長（數百奈米）至數十微米左右時， 隨圍繞各無機微粒之樹脂材料之流動而定向。在此，微觀 檢視樹脂材料之流動時，結合鏈可視為係以某程度之協調 形成移動單元（塊）。 但是，該單元之大小推測至多應僅十埃左右。 因此，以遠大於此之數百奈米至數十微米左右尺度， 或以上之尺度觀察時，抵達模具内之材料係以不同速度向 量（3維）流動。微粒周圍有速度梯度存在，尤以長軸方向 之二端隨長軸方向之指向有外力作用，結果產生力矩。 該力矩應係具有使微粒定向成作用在微粒長轴方向二 端之外力其垂直於長軸方向之成分概略相等之功能（如此 定向則力矩抵消）。因此，微粒應係定向成其長轴方向大 致平行於等相面6至9。 而因樹脂材料結合鏈之定向方向係大致垂直於等相面 6至9，結果產生樹脂材料結合鏈之定向方向與微粒長軸方

314495.ptd 第16頁 1275471 五、發明說明（11) 向之定向方向大致正交之傾向，二者定向複屈折性同符號 時，整體材料定向複屈折性互相抵消，可得具非複屈折性 之材料。 本說明書中，有關結合鏈或多數無機微粒之「定向」 於某方向者，非指所有結合鏈或多數無機微粒全都準確地 指向其方向，而係指從統計之觀點，大致指向其方向之結 合鏈或無機微粒佔其多數。 [實施方式] 如上述，本發明係利用「具複屈折性之無機微粒」， 達到與透明樹脂間質之複屈折性相抵消以致減低之效果， 並已舉例說明無機微粒之複屈折性。 如所週知，一般無機結晶隨其構成單元格子之對稱性 可分為正方晶系、斜方晶系等晶系。廣為所知之物質亦有 就其晶系逐一賦予慣用名者。 無機微粒係由若干個單元之無機結晶集合而成。須注 意，實際集合結晶構成無機微粒時其外形為何，並非僅取 決於晶系而已。亦即，取決於構成結晶之單元在累積成長 過程中之環境條件，出現種種外形。但是，多數物質在通 常之結晶成長條件下有其易於取得之形態，稱為「結晶 癖」。 例如碳酸鈣，其晶系有方解石、球霰石、霰石三種。 其中常溫常壓下通常係得方解石，而結晶在某種雜質（或 觸媒）存在下成長時，則知霰石優先形成。 霰石有形成棒狀之結晶癖，得如第3圖之顯微相片所

314495.ptd 第17頁 1275471 五、發明說明（12) 示之棒狀微粒群。該形態亦稱「針狀」或「晶鬚狀」。如 專利第2 6 8 4 1 1 2號公報等所記載，棒狀霰石系碳酸鈣微粒 可於工業上大量生產。具形成如此棒狀微粒之結晶癖之物 質，除碳酸鈣以外尚有其它。 第4圖係第3圖中之一棒狀微粒之示意描圖。粒子大小 係例如長1 0微米至3 0微米，粗0 . 1微米至2微米左右。棒之 長軸方向大致與晶系之c轴一致。a軸及b軸係與c軸正交之 短軸。 霰石係具複屈折性之結晶，其複屈折性可由如第5圖 (a)、（b)、（c)所示之屈折率橢圓體表示。如所週知，具 複屈折性乃指屈折率具各向異性，屈折率橢圓體即以3維 表現出其各向異性。第5圖（a )、（ b )、（ c )各圖中，附有符 號n a、n b、n c之箭頭（座標轴）各對應於結晶之a軸、b軸、 c軸方向。 屈折率橢圓體（3維）與各軸之交點（共3個）距原點之距 離表屈折率之各軸成分。方便上，na、nb、n c各表其值並 兼作其代號。係霰石時，na = 1.681，nb =1.685、 nc=1.530。因此，表複屈折性之上述指標 Δη = n pr -η ν t = nc-(na + nb)/2 = l. 530-(1. 681 + 1. 685)/2二;L 530-1. 683 = -Ο .147° 而第5圖（a )、（ b )、（ c )中，有效作用於光之各傳播 方向之屈折率係以橢圓（橢圓體之截面）表示。圖中光由左 往右，即沿nc軸（對應於c軸方向）之+方向傳播之第5圖

314495.ptd 第18頁 1275471 五、發明說明（14) 動成分平行於橢圓Ca所表之平面。考慮直線偏光日士 (31 ) nc方向之電場振動偏光，（32) na方向之♦日:，有 光，（33) nc及na方向間之方向之電場振動电場振動偏 可視為（3 1 )與（3 2 )之加成。所謂自缺光〜 ’而（3 3 ) (3 2 )、( 3 3 )。 ....../也有 C 3 1 )、 霞石之複屈折性之概要如上’其△n值為 值）。如此之具長軸之微粒而呈顯複屈折性 ^147(負 :尚有多種存在，亦有△ n > 〇者。根 Ί:以 些微粒以抵消樹脂間質之複屈折率時，' 使用這 與無機微粒之△ η為相同符號之組合。7、、 細脂之△ η 如上述，為以如此之組合互相. 定向複屈折性，而為賦予非複屈折忡 3舁無機微粒之 定向方向與長轴之定向方向所表。機==合鍵之 固定於大致正交之狀態。因此，將八 ^疋向方向’係 材料，從截面積相對較小之開口适二…機U粒之樹脂 動空間，流動後使之固&。以該面積相對較大之流 之材料，已如上述。 予去即可得具非複屈折性 以下用具體例實施例1至實施例4作 [實施例1 ] ” ° 鹼性硫酸鎂 MgS04· 5Mg(0I〇 2. Λ ^!八丁£1?1人1^(股）製，^1〇8^16£(註冊商^^；針狀結晶/(；宇部 用雙軸擠出機混練於透明樹脂ART_ :)，長7至10微米， 製）中，製成粒料。 1⑽G主冊商標，JSR(股）

係對ARTON 此時鹼性硫酸鎂針狀結晶之添加潫产，

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第20頁 1275471 五、發明說明（15) 1 0 0為0 . 5之重量比例。將該粒料用射出成形機（日精樹脂 工業（股）製，HM-7型），射出成形為如第6圖所示之平板 (3 5毫米X 3 5毫米X 2毫米）。亦即，從澆口往對應於第6圖 所示形狀之模具内，射出（注入）分散有上述無機微粒之熔 融狀態之上述樹脂，冷卻固化後開模取出板狀試樣。 射出成形條件係，喷嘴温度2 8 0°C，筒體溫度2 8 0°C， 模具溫度9 0°C。所得板狀試樣之阻滯（複屈折值△ η乘以光 徑長）大小及方向之面内分布（大小及方向），用複屈折測 定裝置（UNIOPT (股）製，自動複屈折測定裝置ABR-10A-EX) 測定。 其結果如第7圖（b)及第8圖（b)所示。又，第7圖（a)及 第8圖（a)呈示同樣測定比較試樣之結果。 比較試樣係以不添加驗性硫酸鎮針狀結晶之A R Τ Ο N (註 冊商標）在相同條件下射出成形，與第6圖所示者同一形 狀、大小之樹脂板。 測定係於板狀試樣及比較試樣之厚度方向用穿透雷射 光進行。因此，第7圖（a )、（ b )之阻滯圖係將邊長3 5毫米 所圍成之平面承受幾乎垂直之穿透光時之阻滯值，以1毫 米見方區段表示者。 測定範圍係，為避免周圍部份光之屈折、繞射等所致 誤差，排除如第9圖之網目所示距周圍約5毫米之邊緣部 份。 各區段内之阻滯係，對各區段垂直入射之偏光屈折率 最小之方向定義為「進相軸」，其正交方向之偏光屈折率

3]4495.ptd 第21頁 1275471 五、發明說明（16) 最大之方向定義為「遲相轴」，由各方向偏光間之相位差 求出阻滯。第8圖（a )、（ b )之進相軸圖各區段内之直線表 進相軸之方向，其正交方向為遲相軸。 阻滯之大小係於各阻滯圖以分階濃淡表示。 第7圖（a )、（ b )之阻滯圖右端中央附近，係相當於所 用模具之澆口位置所對應之最近部份。也就是說，熔融聚 合物從阻滯圖右側流入模具，往左側前進。而當然澆口之 截面積係遠小於沿樹脂流動之模具截面積（大致等於板狀 試樣之截面積）。 參照第8圖（a )之進相軸圖，澆口對應位置附近，從澆 口對應位置考量同心圓時，進相軸即指向沿其周圍之方向 (屈折率小之方向）。遲相軸（屈折率大之方向）因與進相軸 垂直，從洗口位置作放射狀指向。因ART ON之定向複屈折 為正（亦即聚合物主鏈定向方向之屈折率大於正交方向）， ART0N聚合物主鏈即從澆口對應位置定向於放射方向。 同樣做法，可知試樣各部份ART0N之定向方向。惟此 乃各區段厚度方向全區之平均值，表面附近之薄層仍有定 向方向與内部不同之部位。但是，表層以外幾乎全部可視 為定向於統計上之方向。 而比較第7圖（a )及第7圖（b )時，可知添加鹼性硫酸鎂 針狀結晶之ART0N，試樣全體之阻滯變小。比較第8圖（a) 及第8圖（b )時，可知於距澆口對應位置最遠處進相軸之方 向相差9 0度。以光學顯微鏡觀察射出成形品内部針狀結晶 之定向情況時，可確認洗口對應位置附近係定向於沿上述

314495.ptd 第22頁 1275471 五、發明說明（18) 比較試樣係以不添加無機微粒之ARTON (註冊商標）在 相同條件下射出成形，與第6圖所示者同一形狀大小之樹 脂板。 測定係用穿透板狀試樣厚度方向之雷射光進行。第10 圖（a )、（ b )之阻滯圖係將邊長3 5毫米所圍成之平面承受幾 乎垂直之穿透光時之阻滯值，以1毫米見方區段表示者。 而測定範圍係如同實施例1，為避免周圍部份光之屈折、 繞射等所致誤差，乃如第9圖之網目所示距周圍約5毫米内 側之區域。 各區段内之阻滞係，對各區段垂直入射之偏光屈折率 最小之方向定義為「進相轴」，與其正交之屈折率最大之 方向定義為「遲相軸」，由各方向偏光間之相位差求出阻 滯。 第1 1圖（a )、（ b )之進相軸圖各區段内之直線表進相轴 之方向，其正交方向為遲相軸。阻滯之大小係於各阻滯圖 以分階濃淡表示。 阻滯圖之右端中央附近，係相當於所用模具之澆口位 置所對應之最近部份。本例亦係，熔融聚合物從阻滯圖右 側流入模具，往左側前進。而當然澆口之截面積係遠小於 沿樹脂流動之模具截面積（大致同於板狀試樣之截面積）。 參照第10圖（a)、（b)之阻滯圖及第11圖（a)、（b)之進 相轴圖，可確認同於實施例1之傾向。 亦即可知，添加硬矽鈣石針狀結晶之試樣全體阻滯圖 變小。以光學顯微鏡觀察射出成形品内部針狀結晶之定向

314495.ptd 第24頁 1275471 、_ 五、發明說明（19) ^ 兄日寸，可確s忍洗口對應位 、 之圓周方向’而距洗口對應詈=，'於沿上述同心圓 (b)中進相軸之方向。 立置取遂處則定向於沿第 此乃意味著，藉長軸方. 一 之硬矽鈣石針狀結晶之定向於=厶物；短軸方向屈拆率 正交方向，與ARTON聚合物之、4^口 鍵（結合鏈）之幾乎 消。 之正定向稷屈折得以互相抵卞 [實施例3 ] 霰石系碳酸鈣CaCO之針肤 ^ 出機混練於透明樹脂甲基心大西“曰曰^ :1至：二)用雙車由轉 ACRYPET(註冊商標）VH)，製成粒料。' 製， 二添墙’係對甲基丙烯酸…〇。為晶 〆列。 王里I：匕 將該粒料用射出成形機（日精樹脂工業（股）製， 型）’射出成形為平板狀（3 5毫米X 3 5毫米X 2毫米）。亦 即，從澆口往對應於第6圖所示形狀之模具内，射出 入）分散有上述無機微粒之熔融狀態之上述樹脂，冷卻固 化後開模取出板狀試樣。射出成形條件係，喷嘴溫度2 5 〇 °C，筒體溫度2 5 (TC，模具溫度8 0°C。 所得板狀試樣之阻滯（複屈折值△ η乘以光徑長）大小 及方向之面内分布（大小及方向），用複屈折測定裝置 (1^10卞1[(股）製，自動複屈折測定裝置人61^1(^41)測定。 其結果如第12圖（b)及第13圖（b)所示。第12圖（a)及第13 圖（a )呈示同樣測定比較試樣之結果。比較試樣係以不添

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«III Ι«"

314495.ptd 第25頁 1275471 五、發明說明（20) 加無機微粒之甲基丙烯酸曱酯在相同條件下射出成形，與 第6圖所示者同一形狀大小之樹脂板。 測定係用穿透板狀試樣厚度方向之雷射光進行。第12 圖（a )、（ b )之阻滯圖係將邊長3 5毫米所圍成之平面承受幾 乎垂直之穿透光時之阻滯值，以1毫米見方區段表示者。 測定範圍係如同實施例1，為避免周圍部份光之屈 折、繞射等所致誤差，乃如第9圖之網目所示距周圍約5毫 米内側之區域。 各區段内之阻滯係，對各區段垂直入射之偏光屈折率 最小之方向定義為「進相軸」，與其正交之屈折率最大之 方向定義為「遲相軸」，由各方向偏光間之相位差求出阻 滯。第1 3圖（a )、（ b )之進相軸圖各區段内之直線表進相軸 之方向，其正交方向為遲相轴。 阻滯之大小係於各阻滯圖以分階濃淡表示。 阻滞圖之右端中央附近，係相當於所用模具之澆口位 置所對應之最近部份。本例亦係，熔融聚合物從阻滯圖右 側流入模具，往左側前進。而當然澆口之截面積係遠小於 沿樹脂流動之模具截面積（大致同於板狀試樣之截面積）。 參照第1 3圖（a )，則澆口對應位置附近進相轴（屈折率 小之方向）係從洗口對應位置成放射性指向。遲相軸（屈折 率大之方向）因與進相軸垂直，考量以澆口對應位置為中 心之同心圓時，係指向沿其圓周之方向。因聚曱基丙烯酸 曱酯之定向複屈折為負（聚合物主鏈定向方向之屈折率小 於其正交方向），可知聚曱基丙烯酸曱酯之主鏈係從澆口

314495.ptd 第26頁 1275471 五、發明說明（21) 定向於放射方向。 同樣做法，可知試樣各部份聚甲基丙烯酸甲酯之定向 方向。惟此乃各區段厚度方向全區之平均值，表面附近之 薄層仍有定向方向與内部不同之部位。但是，表層以外幾 乎全部可視為定向於統計上之方向。 比較第12圖（a)及第12圖（b)時，可知添加碳酸鈣針狀 結晶之聚甲基丙烯酸曱酯，試樣全體之阻滯變小。 以光學顯微鏡觀察射出成形品内部針狀結晶之定向情 況時，可確認澆口對應位置附近係定向於沿上述同心圓之 圓周方向，而距澆口對應位置最遠處則定向於沿第1 2圖 (b)中進相軸之方向。 此乃意味著可以確認，藉長軸方向屈折率小於短軸方 向屈折率之碳酸鈣針狀結晶之定向於聚合物主鏈（結合鏈） 之幾乎正交方向，與聚甲基丙烯酸甲酯之負定向複屈折可 互相抵消。 [實施例4 ] 碳酸勰SrC0表針狀結晶（長〇. 6至1微米）用雙轴擠出機 混練於透明樹脂曱基丙烯酸甲酯（三菱RAYON (股）製， ACRYPET (註冊商標）VH)，製成粒料。此時碳酸勰針狀結晶 之添加濃度，係對甲基丙烯酸曱酯 1 0 0為0 . 0 2之重量比 例。將該粒料用射出成形機（日精樹脂工業（股）製，HM-7 型），射出成形為平板狀（3 5毫米X 3 5毫米X 2毫米）。 亦即，從澆口往對應於第6圖所示形狀之模具内，射 出（注入）分散有上述無機微粒之熔融狀態之上述樹脂，冷

314495.ptd 第27頁 1275471 五、發明說明（22) 卻固化後開模取出板狀試樣。射出成形條件係，喷嘴溫度 2 5 (TC ，筒體溫度2 5 0°C，模具溫度8 0°C。 所得板狀試樣之阻滯（複屈折值△ η乘以光徑長）大小 及方向之面内分布，用複屈折測定裝置（UNI OPTO (股）製， 自動複屈折測定裝置A B R - 1 0 A - E X )測定。 其結果如第1 4圖（b )及第1 5圖（b )所示。第1 4圖（a )及 第1 5圖（a )呈示同樣測定比較試樣之結果。比較試樣係以 不添加無機微粒之曱基丙烯酸甲酯在相同條件下射出成 形，與第6圖所示者同一形狀大小之樹脂板。 測定係用穿透板狀試樣厚度方向之雷射光進行。第1 4 圖（a )、（ b )之阻滯圖係將邊長3 5毫米所圍成之平面承受幾 乎垂直之穿透光時之阻滯值，以1毫米見方區段表示者。 測定範圍係如同實施例1之其他相同，為避免周圍部份光 之屈折、繞射等所致誤差，乃如第9圖之網目所示距周圍 約5毫米内側之區域。 各區段内之阻滯係，對各區段垂直入射之偏光屈折率 最小之方向定義為「進相軸」，與其正交之屈折率最大之 方向定義為「遲相轴」’由各方向偏光間之相位差求出阻 滯。 第1 5圖（a )、（ b )之進相軸M A P各區段内之直線表進相 軸之方向，其正交方向為遲相軸。 阻滯之大小係於各阻滯圖以分階濃淡表示。阻滯圖之 右側中央附近，係相當於所用模具之澆口位置所對應之最 近部份。

314495.ptd 第28頁 1275471 五、發明說明（24)

苯乙烯 (3 )正之針狀結晶（長鉦 孕由方向屈折峯 率之針狀結晶）：鹼性硫酸 千大於短軸方向屈折 、夭活·]*狀^結晶、 晶、硼酸銘針狀結晶等 更矽鈣石針狀結 (4)負之針狀結晶（長輛方向屈折率 … ，7 ·〜如讲半川、士人 率之針狀結晶）：碳酸鈣針壯 A翅軸方向屈折 丁狀結晶、碳酸4田义丄 而目丽無法確認正負但可饮 ^針狀結晶等 , J王有用之針狀社曰 碳酸鎮等。 ° _ ’有欽酸钟 根據本 性，樹脂材 任何用途之 第16圖 作夾於液晶 視圖。該圖 間。於基板 偏光板單元 造。該樹脂 材料。樹脂 光線分離而 發明所得之 料特有之容 光學零件材 係根據本發 層及偏光板 中符號1 0係 1 1 a、1 1 b二 1 2 a、1 2 b各 板1 4可使用 板1 4保護偏 使光穿透。 易成形 料。其— 明而得之 間的樹脂 液晶層， 側設有一 具偏光板 例如上述 光板1 3， u樹脂 適於量 例係液 非複屈 板之液 係封入 對偏光 1 3夾於 實施例 同時不 #料’其非複屈折 產者等而可採用於 晶顯示元件。 折性樹脂材料，用 晶顯示元件例之剖 於基板11a、11 b之 板單元1 2 a、1 2 b。 樹脂板1 4間之構 1至實施例3所得之 致因複屈折所致之 第1 7圖係以根據本發明所得之非複屈折性樹脂材料用 作夾於液晶層及偏光板間的樹脂板之液晶顯示元件另一例 之剖視圖。該圖中符號1 〇係液晶層，係封入於基板1 5 a、 1 5 b之間。於基板1 5 a、1 5 b二側設有一對偏光板單元1 6 a、 1 6 b。偏光板單元1 6 a、1 6 b各具偏光板1 3夾於樹脂板1 4間

314495.ptd 第30頁 1275471 五、發明說明（25) 之構造。該樹脂板1 4可使用例如上述實施例1至實施例3所 得之材料。樹脂板1 4保護偏光板1 3，同時不致因複屈折所 致之光線分離而使光穿透。 I务明之效果 根據本發明可提供，組合複屈折性符號相同之樹脂材 料與無機微粒材料之非複屈折性光學樹脂材料，及其簡便 製造方法。又，該材料具有非複屈折性、樹脂材料特有之 容易成形，適於量產等，可採用作任何用途之光學零件材 料。

314495.ptd 第31頁 1275471 圖式簡單說明 複屈折性樹脂板試樣，其阻滯大小之測定結果之阻滯圖。 第1 1圖（a )係有關實施例2，表示比較試樣之阻滯方向 (進相轴之方向）之測定結果之進相軸圖，第1 1圖（b )係表 示實施例2中所得非複屈折性樹脂板試樣，其阻滯方向（進 相軸之方向）之測定結果之進相轴圖。 第1 2圖（a )係有關實施例3，表示比較試樣之阻滯大小 之測定結果之阻滯圖，第1 2圖（b )係表示實施例3中所得非 複屈折性樹脂板試樣，其阻滯大小之測定結果之阻滯圖。 第1 3圖（a )係有關實施例3，表示比較試樣之阻滯方向 (進相轴之方向）之測定結果之進相軸圖，第1 3圖（b )係表 示實施例3中所得非複屈折性樹脂板試樣，其阻滯方向（進 相軸之方向）之測定結果之進相軸圖。 第1 4圖（a )係有關實施例4，表示比較試樣之阻滯大小 之測定結果之阻滯圖，第1 4圖（b )係表示實施例4中所得非 複屈折性樹脂板試樣，其阻滯大小之測定結果之阻滯圖。 第1 5圖（a )係有關實施例4，表示比較試樣之阻滯方向 (進相軸之方向）之測定結果之進相軸圖，第1 5圖（b )係表 示實施例4中所得非複屈折性樹脂板試樣，其阻滯方向（進 相軸之方向）之測定結果之進相軸圖。 第1 6圖係以根據本發明所得之非複屈折性樹脂材料用 作夹於液晶層及偏光板間之樹脂板之液晶顯不元件例之剖 視圖。 第1 7圖係以根據本發明所得之非複屈折性樹脂材料用 作夹於液晶層及偏光板間之樹脂板之液晶顯示元件另一例

314495.ptd 第33頁 1275471 圖式簡單說明 之剖視圖。 1 單體（結合鏈構成單元）

2 屈 折 率橢1 圓體（微觀尺度 ) 3 屈 折 率橢1 圓體（巨觀尺度 ) 4 模 具 (截面 積相對較大之 流動 空間 ) 5 洗 V (截面 積相對較小之 流入 口） 6至9 分 散 共存： 有無機微粒之熔融樹脂之流 動 等 相面 10 液 晶 層 11a、 lib、 15a、 15b 基 板 12a、 12b， 、1 6 a 、16b 偏 光 板 Χ3Ό 一 早兀 13 偏 光 板 14 樹 脂 板 314495.ptd 第34頁

Claims (1)

1. I27547I 六 __^案號 92105f)fiS 修正 、申請專利範圍 — 一種非複屈折性光學樹脂材料，係包八. 、、、〜 ，透明高分子樹脂，&分散於上丨：流動後固化 文無機微粒之非複屈折性光學樹脂材ς子樹月旨中之多 上述無機微粒具有，其長軸方向甚你其特徵為： ^脂之結合鏈之定向方向 >、上述高分 互相抵消，定向複屈折性，Ρ互相加強’若正交； 上述高分子樹脂之結合鏈， 時作用的外力對應之定向方向，並且向於與上述流動 ^述多數無機微粒，因已定向於蛊 2 致正交之方向，藉之可賦¥非Ϊ 鏈之 2.=申請專利範圍第㈣之非複屈折性非複屈折性。 中，上述潘細/各 , 予树月曰材料，甘 八私&動係，包含熔融狀態之上述高八之其 刀政於上述高分子嫩 。刀子樹脂及 截面積相對較小之門口曰、、，:數無機微粒之材料，從 間内時引起^開口达入截面積相對較大之流動； f非複屈折性光學樹脂 流動後固化之含读 I仏方去’係包含： 子樹脂中之多數益刀子樹脂，及分散於上述高分 之製造方法，粒之非複屈折性光學樹脂材料 桝ΡΪ二機微粒具^，其長轴方向若與上述古八 树月曰之結合鏈之定 干 一上迷鬲分子 互相抵消之定向複平行即互相加強’若正交則 使多數無機微粒 ^括· 分子樹脂中，你μ :二政而共存於流動狀態之透明高 述向分子樹脂之結合鏈定向於上述

   314495(修正版）.Pt 第35頁 修正 1275471 « 921〇5〇es 六、申請專利範圍 流動方向之對應方向，並且使上述多數無機微粒定向 於與上述流動方向大致正交之方向之步驟；以及 藉固化固定上述高分子樹脂結合鏈之定向與上述 無機微粒之定向之關係之步驟，並且 上述流動狀態係藉由，使包含熔融狀態之上述高 分子樹脂及分散而共存於上述高分子樹脂中之多數無 機微粒之材料，從截面積相對較小之開口送入截面積 相對較大之流動空間内，而於上述流動空間内引起 者0

   314495(修正版）.ptc 第36頁