塑膠材料因為有優異特性與價格便宜的優點，使得射出成型或熱 壓技術產生的塑膠元件取代了不少玻璃材質的光學元件。在塑膠表面 上產生的抗反射塗層或減少反射效果，均扮演著重要的角色。抗反射 性質著重部分有增加光線穿透率、增進顯示對比，並且在成像和清晰 系統中，避免眩光及鬼影的形成。抗反射（anti-reflection；AR）塗層 應用在玻璃光學上已經有多年的成效。而在塑膠材料上的塗層是目前 迅速發展的領域，應用層面包括：眼鏡的塑膠鏡片和光學透鏡、行動 電話的攝影鏡頭、以及用在保護顯示器或螢幕表面的護目裝置等。
對於熱塑性材料在光學上的一些重要特性[8]，如表 1.1 所示。當 使用電漿或化學製品時，不同化學成份會產生不同的反應。塗佈在塑 膠材料上對於長期穩定性的考量，最顯著的環境威脅因素如紫外光照 射和多變的濕度環境，將導致聚合物塗層產生體積形狀變化和結合面 的影響。另外對於塗佈製程的容許溫度考量方面，塑膠基材在乾式製 程上使用蒸鍍方式是困難的，而濕式製程則需考慮高溫硬化過程。因 此，已制定於玻璃的塗佈技術並不能用在聚合物上，而且不同的聚合
物需要不同的製程參數。
表1.1 熱塑性材料的性質[8]
1.2.1 製程技術的種類
（1）真空式鍍膜：
以物理機制的蒸鍍（evaporation）或是濺鍍（sputtering）的方法，
將一些金屬氧化物如:SiO2、TiO2…等材料，附著在基板上，利用折射 率的差異，加以設計並精確的控制厚度，可以得到較佳的抗反射效 果。上述方式是常見的抗反射鍍膜（anti-reflection coating）技術，是 屬於乾式製程。製程溫度必需低於塑膠基材的熱變形溫度，其大部分 塑膠材料的熱變形溫度在120℃左右，可參照表1.1的說明。
現今塗層技術基於離子輔助於蒸鍍的應用處理或冷電漿式（cold plasma）的化學氣相沉積（CVD）製程[9-10]，使得製程溫度可以控 制在低溫。有關離子輔助製程的例子簡單介紹如下：電漿離子助鍍
（plasma ion assisted deposition）技術，當充以氬氣則產生輝光放電，
形成電漿，於是電子在強力磁場作用下環繞行進，離子跟著被吸向基 板上，產生沉積效果；離子能源通常是在60到180 eV之間，但是對薄 層 塑 膠 製 品 只 要 在120 eV 以 下 就 可 完 成 [11] 。 另 外 磁 控 濺 鍍
（magnetron sputtering deposition）製程也是一種在塑膠基材上做鍍膜 的方式。因為它有較高的能量和濺射率，使得在熱塑性材料上也有很 好的薄膜品質，其密閉的反應室亦為低溫製程。電漿輔助化學氣相沉 積 法 （PECVD ） 在 塑 膠 基 材 上 沉 積 薄 膜 ， 其 優 點 為 使 用 微 波
（microwave）或射頻（radio frequency）式電漿提供能量，所以成長 溫度可以較一般的CVD系統更低，但缺點是容易有微粒的污染以及薄 層的均勻性不易控制[12]。
（2）濕式化學塗佈（溶膠-凝膠法；sol-gel）：
所謂溶膠–凝膠法製程（sol-gel process）係利用次微米膠體懸浮 物（submicron colloidal particles suspension）來製備粉末或薄膜材料 的方法。利用溶膠-凝膠法來製備奈米級材料是一種具有前瞻性的製 備方法。它具有在低溫合成可大幅降低製造成本、有機與無機物的比
例可依材質所需而自由調整、薄膜容易達成均一性等等，因此可廣泛 的應用在塑膠材料上。但因溶膠-凝膠法製程須控制的變因甚多且過 程較複雜，使得對產物的微結構大小皆有不同程度的影響。
1.2.2 塑膠膜片塗佈技術問題
（1）塗層黏著之間的影響：
在真空式鍍膜製程中，通常不能避免塑膠會與電漿之間產生互相 影響，因為電漿的放射物會影響塗層黏著性質、表面能與表面粗糙 度、塗層介面之間的共價鍵組合。目前已經有一些處理黏著效果的方 法，如表面交叉結合法及介面擴散法，來加強分界層的抗壓能力與黏 著力。而波長能量也會對黏著性質產生影響，當低於波長200nm 時，
磁性輻射物有足夠的能量去破壞結合力；相對的低於波長 120nm 時，
光子能量可解離有機物分子。不過可藉由選擇不同的塑膠材料，來減 少輻射能產生的化學反應；而且輻射的穿透深度取決於材料本身的吸 收係數[13]。
另外在分界層中若加入鉻和矽的氧化物，可增進塗層之間的黏著 效果。對於塑膠材料的原子架構中，如果能讓材料本身的原子和一個 金屬原子之間產生共價鍵結時，在分界層中就能形成高的黏著力。
（2）機械性質與熱效應問題：
由於薄膜與基材之間有不協調的熱能與應力成長，使得塗層會產
生殘留應力的問題。在塑膠基材上沉積薄膜時，因為基材與薄膜兩者 之間的熱膨脹差別，更產生了熱應力的起源。在相關的研究指出 [14]，殘留應力的產生取決於真空鍍膜製程的參數，可透過調整製程 參數範圍，來降低問題的嚴重性。而控制製程溫度將是影響整個問題 的所在。
因為有殘留應力的產生，使得成長的薄膜會有脫落與裂痕的情形 發生，如圖 1.6 所示，為在 PMMA 基材上塗上 1μm 的 SiO2 所觀察 到的破壞裂痕。因為在高溫的沉積過程中，溫度所引發的熱張力大於 薄膜的抗拉應力，使得裂痕成長。而不足的黏著也是另一種塗層產生 的問題之一，如圖1.7 所示。彎曲的痕跡是塗層壓力不均勻所產生。
塗層壓力可透過限制薄膜厚度和沉積參數來達到最佳化的控制，以防 範脫落的情形發生[15]。
圖1.6 成長薄膜之間所引起的熱膨脹破裂
圖 1.7 塗層壓力不均勻產生蠕蟲狀的痕跡