CN108117648B - 硅化合物和硬涂膜以及包含其的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种硅化合物以及包含该硅化合物的硬涂膜、棱镜片和一种液晶显示装置。所述硅化合物具有经由二硒醚基团连接的相邻的硅氧烷基元，本公开的硅化合物能够利用自恢复特性以显著地改善诸如抗划痕特性和硬度特性的物理性质。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张于2016年11月28日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请第2016-0159330号的权益，其全部内容通过引用结合至本文中。
技术领域
本公开涉及一种硅化合物，更具体而言，涉及一种具有改善的物理性质(诸如抗划痕特性)的硅化合物，和包含该硅化合物的硬涂膜以及显示装置。
背景技术
用于处理和显示大量信息的显示领域已随着信息和通信技术的迅速发展而迅速进步。因此，诸如液晶显示装置(LCDs)、有机发光二极管(OLED)显示装置等之类的具有优异性能的平板显示装置正在取代传统的阴极射线管(CRTs)，所述平板显示装置可以很薄、轻量化以及用低功率消耗驱动等。
特别地，随着这些移动装置的技术发展，需要应用于诸如智能电话和平板PC之类的移动装置的显示装置用的薄膜和薄基底材料。作为具有优异机械性能的材料，诸如玻璃或者强化玻璃的保护玻璃已经广泛用于这些移动装置的显示视窗或者前表面。然而，玻璃具有如下缺点：由于玻璃自身的重量可能导致移动装置重量的增加，而且移动装置可能受外部冲击而受损。因此，已经提出了可适用于移动装置的显示装置，这种移动装置具有从中移除保护玻璃的结构。
然而，随着将触摸功能添加至显示装置，由于在具有保护玻璃结构的显示装置上的触摸动作会产生诸如划痕的表面损伤。为了防止这种损伤，已经提出由聚合物树脂组成的塑性材料作为能够取代玻璃的材料。由塑性材料制成的膜适合于较轻的移动装置，因为所述膜重量轻且也没有玻璃那么易碎。特别地，已经提出在其中树脂基底材料用硬涂膜涂覆的膜，以实现具有诸如高硬度和耐磨性之类特性的膜。
将硬涂膜引入进显示装置的最上层以防止对显示装置的表面损伤。然而，用于传统硬涂膜的树脂具有如下缺点：树脂由于低的抗划痕特性而被外部应力损伤。考虑过形成厚的硬涂膜，但是这种硬涂膜具有如下问题：该硬涂膜无法适应纤细、薄以及轻量的移动装置的趋势。除此之外，由于不断施加至移动装置的应力累积在硬涂膜上，硬涂膜的表面会受损。
为解决以上问题，已经提出向其中加入诸如聚酰亚胺之类的树脂的硬涂膜。然而，这种聚酰亚胺树脂具有如下缺点：聚酰亚胺树脂与用作硬涂膜主要成分的丙烯酸酯类树脂具有较差的相容性，透光率会降低。
在这种方式下，当减小硬涂膜的厚度以得到用于显示装置的薄且纤细的基底材料时，该硬涂膜的抗划痕特性和/或强度不能保持足够的程度，这使得难以确保硬涂膜的合适的物理性质。因此，需要发展即便是在硬涂膜具有小的厚度时也具有改善的物理性质(诸如强度和硬度)的硬涂膜。
发明内容
本公开的一个目的在于提供一种能够利用自恢复特性以显著地改善诸如抗划痕特性和硬度特性的物理性质的硅化合物。
本公开的另一目的在于提供一种具有改善的抗划痕特性和硬度特性的硬涂膜，以及一种棱镜片和一种显示装置。
根据本公开具有前述目的的一个方面，本公开提供了一种具有经由二硒醚(diselenide)基团连接的相邻硅氧烷基元的硅化合物。
例如，硅化合物可具有由以下化学式1表示的重复单元。
化学式1
A-(L1)m-Se-Se-(L2)n-B
其中，A和B各自独立地表示硅氧烷基元，L1和L2各自独立地表示C1-C10的烷撑基团、C3-C20的环烷撑基团、或者C5-C30的芳撑基团，以及m和n各自独立地为0或者1。
在这种情况下，经由二硒醚基团连接的相邻硅氧烷基元中的每一个，例如在化学式1中的A和B中的每一个，可以是倍半硅氧烷基元。
根据本公开的另一方面，本公开提供了一种包含粘合剂和分散在该粘合剂中的前述硅化合物的硬涂膜、或者一种包含粘合剂和分散在该粘合剂中的前述硅化合物且由多个棱镜图案组成的棱镜片。
根据本公开的又一方面，本公开提供了一种包含前述的硬涂膜和/或棱镜片的显示装置。
在下面的描述中将部分列出本公开的优点和特征，对于本领域的普通技术人员来说，这些优点和特征的一部分根据以下描述将变得显而易见或者通过本公开内容的实践领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本文各实施方式的其他优点和特征。
应当理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的，旨在对要求保护的实施方式提供进一步的解释。
附图说明
被包括以提供进一步理解公开内容且并入本申请文件并组成本申请文件一部分的附图图示本公开内容的实施方式，并与说明书一起用于解释本公开内容各实施方式的原理。
图1为示意性地示出根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物应用于其中的硬涂膜的截面图。
图2为示意性地示出根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物的自恢复机理的简图。
图3为示意性地示出包含有根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物应用于其中的硬涂膜的显示装置的截面图。
图4为示意性地示出作为显示面板的有机发光显示面板的截面图，该有机发光显示面板层叠有根据本公开的一个示例性实施方式的硬涂膜。
图5为示意性地示出作为显示面板的液晶面板的截面图，该液晶面板层叠有根据本公开的一个示例性实施方式的硬涂膜。
图6为示出组成液晶显示装置的元件之间偶联关系的分解透视图，所述液晶显示装置包括含有根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物的棱镜片。
图7A和图7B为分别示意性地示出根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物应用于其中的棱镜片的截面图和透视图。
图8为图示出根据本公开的一个示例性实施方式在硅氧烷基元经由二硒醚基团连接之前的倍半硅氧烷化合物(上面板)和在硅氧烷基元经由二硒醚基团连接之后的倍半硅氧烷化合物(下面板)的傅里叶变换红外光谱(FTIR)波谱分析结果的曲线图。
具体实施方式
现在将详细描述本公开的各实施方式，在附图中图示了这些实施方式的例子。在以下的描述中，当确定与本文件相关的已知功能或构造的详细描述会不必要地使本公开内容各实施方式的要点模糊不清时，将省略该详细描述。所描述的处理步骤和/或操作的进程是示例；然而，除了必须按一定顺序进行的步骤和/或操作之外，步骤和/或操作的顺序并不限于本文中所阐述的顺序，而是可以如在本领域中所已知的那样进行变更。在整个说明书中用相同的参考标记来指代相同的元件。以下解释中使用的相应元件的名称仅仅是为了便于书写本说明书而选择的，因此可以与在实际产品中所使用的元件的名称有所不同。
在下文中，必要时，本公开将参照附图进行描述。
[硅化合物]
根据本公开的硅化合物具有如下结构：相邻的硅氧烷基元连接至二硒醚基团(-Se-Se-)。引发可逆的自恢复机理以释放外部应力，在自恢复机理中被外部应力切断的二硒醚基团随后通过光照射而连接。
在一个示例性的实施方式中，本公开的硅化合物具有由以下化学式1所示的结构。
化学式1
A-(L1)m-Se-Se-(L2)n-B
其中，A和B各自独立地表示硅氧烷基元，L1和L2各自独立地表示C1-C10的烷撑基团、C3-C20的环烷撑基团、或者C5-C30的芳撑基团，以及m和n各自独立地为0或者1。
在化学式1中，L1和L2可以优选地为C1-C10的烷撑基团。当作为硒醚和硅氧烷基元之间连接基团的烷撑基团的碳原子大于10时，连接基团的丙烯酸特性可增强，从而导致降低抗划痕特性。同时，连接至二硒醚基团的A和B是彼此相邻的硅氧烷基元。例如，根据本公开的硅化合物可以具有簇状结构，其中多个相邻的硅氧烷基元经由多个二硒醚基团连接。
取决于连接至硅原子的氧原子的数量以及取代基的数量，经由Si-O-Si键形成的硅氧烷的单元结构可以分类以及定义为Q型(Si(O)4)、T型(Si(O)3OR、或者Si(O)3R)、以及D型(Si(O)2(OR)2、或者Si(O)2(R)2)、M型(Si(O)(OR)3、Si(OR)4、Si(O)(R)3、或者Si(R)4)。在这种情况下，在化学式1中的A和B的每一个可以具有M型、T型、D型以及Q型硅氧烷基元结构，优选为T型硅氧烷基元结构。
含有这种硅氧烷基元的A和B可包含直链硅氧烷基团、环硅氧烷基团、或具有四面体结构的硅氧烷基团，或者可以是选自倍半硅氧烷类基团的任意一种。根据一个示例性实施方式，A和B可包含具有大体积特性(bulky characteristics)的环硅氧烷基元。在这种情况下，A和B可以包含具有优异硬度特性和/或阻热特性的环硅氧烷基元、具有四面体结构的硅氧烷基元、或者倍半硅氧烷基元作为这种硅氧烷基元。
例如，作为环硅氧烷基团的烷基取代的环硅氧烷可包括其中硅原子被两个烷基基团取代的聚二烷基硅氧烷，例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)类聚环硅氧烷。包含环硅氧烷基团的材料可以选自由甲基氢环硅氧烷；六甲基环三硅氧烷；六乙基环三硅氧烷；四甲基环四硅氧烷、五甲基环四硅氧烷、六甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷；四乙基环四硅氧烷；四辛基环四硅氧烷；四甲基环五硅氧烷、五甲基环五硅氧烷、六甲基环五硅氧烷、八甲基环五硅氧烷、以及十甲基环五硅氧烷；四甲基环六硅氧烷、五甲基环六硅氧烷、六甲基环六硅氧烷、八甲基环六硅氧烷、以及十二甲基环六硅氧烷；十四甲基环七硅氧烷；十六甲基环八硅氧烷；四苯基环四硅氧烷；以及其组合所组成的群组。
另外，含有四面体硅氧烷基团的材料的非限制性实例可包括四(二甲基硅氧基)硅烷、四(二苯基硅氧基)硅烷、四(二乙基硅氧基)硅烷、及其混合物。
根据优选的实施方式，A和B的每一个可包含倍半硅氧烷基元作为具有T型单元结构的硅氧烷基元。倍半硅氧烷可定义为由(RSiO3/2)n所示的T型硅氧烷(其中R为氢、C1-C10的烷基基团或烷撑基团、或者C2-C10的烯丙基基团或芳撑基团，n为6、8、10、12或16)。在这种情况下，倍半硅氧烷可使用三烷氧基硅烷(RSi(OR)3)或者三氯硅烷(RSiCl3)通过水解-聚合方法进行合成。
取决于它的交联结构和形状，倍半硅氧烷可具有梯状结构、笼状结构和随机结构。在这种情况下，笼状结构可分为完整笼状结构和其中笼的一部分是开口的不完整笼状结构(部分笼状结构/开口笼状结构)。特别地，具有笼状结构的倍半硅氧烷是指多面体寡聚倍半硅氧烷(POSS)。在完整笼状结构中，n为6、8、10、12或16，硅醇基在不完整笼状结构的情况下布置在笼状结构的外部。
根据一个示例性实施方式，当在化学式1中的A和B表示具有笼状结构的倍半硅氧烷基元时，根据本公开的硅化合物可以由以下化学式2表示。
化学式2
其中，R1表示硒醇基团(-SeH)或者二硒醚基团(-Se-Se-)，L1、L2、m和n如在化学式1中所限定的一样。
当经由二硒醚基团连接的相邻硅氧烷基元中的每一个(即，A和B)包含倍半硅氧烷基元时，具有诸如随机结构、梯状结构、不完整笼状结构以及完整笼状结构的所有结构的倍半硅氧烷都是可行的。经由二硒醚基团连接的倍半硅氧烷基元的结构稳定性按照随机结构、梯状结构、不完整笼状结构以及完整笼状结构的顺序增加。这是由于形成了与六面体结构类似的结构，而这种结构稳定性是按随机结构、梯状结构、不完整笼状结构以及完整笼状结构的顺序实现的。因此，在化学式1的A和B的至少一个可优选为具有诸如完整笼状结构或者不完整笼状结构的高结构稳定性的笼状结构的倍半硅氧烷。
这就是说，当使用其中由插置其间的二硒醚基团连接两个相邻的倍半硅氧烷基元的结构时，即，当在经由二硒醚基团连接的倍半硅氧烷基元之一中特别使用具有大体积特性的笼状结构时，倍半硅氧烷基元可具有优异的结构稳定性或者硬度特性。例如，在化学式1中的A可以是具有随机结构或者笼状结构的倍半硅氧烷基元，而B可以是具有笼状结构的倍半硅氧烷基元。
当经由二硒醚基团连接的硅氧烷基元为倍半硅氧烷基元时，可以获得在结构稳定性和硬度上的改善。然而，由于与晶体相更为接近的结构所致的过度的结构稳定性，可能抑制在可形成二硒醚基团的硒醇(-SeH)基团之间的键合。当将硒醇(-SeH)基团引入至粘合剂时，相容性可能降低。因此，根据一个示例性实施方式，可以优选将合适的连接子(化学式1和化学式2中的L1和L2)引入至在倍半硅氧烷基元中用二硒醚基团连接的位点，以在硅化合物中赋予结构的柔性。
如化学式2所示，当二硒醚基团结合庞大的倍半硅氧烷基元时，二硒醚基团可被倍半硅氧烷基元在结构上掩蔽。因此，由于二硒醚基团即使在例如使用根据本公开的硅化合物形成硬涂膜20(参见图1)之后仍可保留，因此二硒醚基团在保持自恢复特性方面也可是有利的。
在这种方式下，根据本公开的硅化合物包含具有自恢复特性的二硒醚(-Se-Se-)基元，以及连接至二硒醚基团两侧的硅氧烷(-Si-O-Si-)基元。即，相邻的硅氧烷基元是经由二硒醚基团连接。
因此，如将在以下所述，当应力施加至包含本公开的硅化合物的硬涂膜20(参见图1)或者棱镜片400(参见图7A和图7B)时，二硒醚基团发生解离，从而在硬涂膜或者棱镜片中暂时地出现缺陷。然而，当已被外部应力解离的二硒醚基团被光照射时，二硒醚基团重新形成以修复缺陷，由此防止了对硬涂膜或者棱镜片的损伤。由于低的光强度即可实现二硒醚基团的重新形成，因而根据本公开的硅化合物的自恢复特性可以半永久性地维持。另外，当倍半硅氧烷基元用作硅氧烷基元时，硅化合物具有的优势在于可确保足够的硬度。
随后，将描述根据本公开具有经由二硒醚基团连接的相邻硅氧烷基元的硅化合物的合成方法。如将在以下所述，将主要地描述包含倍半硅氧烷基元作为硅氧烷基元的硅化合物，且所述硅化合物具有如下的结构：其中连接子(L)被连接在二硒醚基团和组成倍半硅氧烷的硅原子之间。
如以下反应式1所示，使用向其中引入有硒醇基团的三烷氧基硅烷(其中反应式1中的每一个R2为氢、或者C1-C10的烷基基团，L表示在化学式1中定义的L1或者L2)作为前驱体材料来合成硒醇基团被引入其中的倍半硅氧烷。可选地，可以使用硒醇基团被引入其中的三氯硅烷替代硒醇基团被引入其中的三烷氧基硅烷作为前驱体材料。将盐酸和可选的溴化镁加入至包含有硒醇基团被引入其中的三烷氧基硅烷或者三氯硅烷和合适溶剂(例如甲醇)的混合物中，然后在高温(例如70至110℃，优选80至100℃，例如90℃)下搅拌，以合成硒醇基团被引入其中的倍半硅氧烷。在这种情况下，可以使用诸如溴化镁的金属卤化物作为促进硒醇和组成倍半硅氧烷的硅原子之间反应的催化剂。在这种情况下，倍半硅氧烷的硅原子可以优先地与溴化镁结合，三烷氧基硅烷硒醇的硒化物可在盐酸的存在下被结合到倍半硅氧烷的硅原子上的溴化镁所取代，以得到其中硒醇结合至组成倍半硅氧烷的硅原子上的中间体产物，如反应式1所示。
反应式1
根据反应式1，可以得到具有其中硒醇基团被引入至硅原子的随机结构或者笼状结构的倍半硅氧烷中间体产物。在这种情况下，具有组合的随机结构和笼状结构的倍半硅氧烷-硒醇中间体产物可以通过重结晶进行分离。例如，由于笼状结构具有独特的晶体相，当将中间体产物加入至合适的溶剂例如四氢呋喃(THF)中时，在反应式1中得到的中间体产物因溶解性的差异可被分离。可选地，中间体产物可以与贫溶剂(例如乙腈)进行混合，然后冷冻储存以仅仅分离出硒醇基团被引入其中的且具有晶体相笼状结构的倍半硅氧烷。根据如以下将要描述的反应式2，可使用具有分离的笼状结构的倍半硅氧烷-硒醇中间体产物以合成硅化合物，在所述硅化合物中相邻的倍半硅氧烷基元经由二硒醚基团连接。
同时，除了作为用于合成倍半硅氧烷的前驱体材料的三氯硅烷或者三烷氧基硅烷之外，具有薄层状结构的耦合剂可用于合成具有沿预定纵向方向排列的梯状结构的倍半硅氧烷。1,4-二氯苯二胺或者1,2-二氯乙二胺可以用作耦合剂。在这种情况下，可以进行三氯硅烷和耦合剂之间的预耦合反应，反应中间体可以水解并进行自组装以形成硅醇反应中间产物，且这种产物可利用诸如三乙胺或者三异丁胺之类的弱碱作为催化剂而经历缩合聚合反应以合成具有梯状结构的倍半硅氧烷。
当硒醇被引入其中的倍半硅氧烷中间产物在约60至100℃，优选70至90℃例如80℃的温度下反应时，如以下反应式2所示，通过连接被引入至倍半硅氧烷的相邻的硒醇基团以形成二硒醚键可合成根据本公开的硅化合物。在反应式2中，出于方便的考量，描述了其中在一个倍半硅氧烷基元中的一个硒醇基团与另一个相邻的倍半硅氧烷基元的一个硒醇基团反应以形成二硒醚键的组态，但是被引入至倍半硅氧烷基元的另一个硒醇基团也可与被引入至相邻的倍半硅氧烷基元的硒醇基团进行反应以形成二硒醚键。
反应式2
如上所述，根据本公开的硅化合物通过半永久的自恢复机理可修复由应力所致的缺陷。根据本公开的硅化合物可应用于在组成显示装置的组件中由应力导致发生缺陷的那些部件，以改善诸如抗划痕特性和硬度特性之类的物理性质。
[硬涂膜和显示装置]
根据用于应用本公开的硅化合物的第一实施方式，本公开的硅化合物可应用于组成显示装置最外层的硬涂膜。图1为示意性地示出根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物应用于其中的硬涂膜的截面图。如图1所示，硬涂膜20包括粘合剂22和分散在粘合剂22中的本公开的硅化合物24。
粘合剂22可以是光反应性的(可光固化的)化合物，例如，(甲基)丙烯酸酯类树脂。在本说明书中，术语“(甲基)丙烯酸酯”一般是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。例如，粘合剂22可以包括通过UV射线固化的粘合剂。在这种情况下，粘合剂22可以包括选自聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、以及硅氧烷改性的(甲基)丙烯酸酯中的任意一种，但本公开不限于此。
硅化合物24具有如下的结构：在其中相邻的硅氧烷基元例如倍半硅氧烷(SSQ)基元经由二硒醚基元连接。根据一个示例性实施方式，硅化合物24可以0.1至10重量份，优选1至10重量份的比例分散在粘合剂22中。在本说明书中，术语“重量份”是指在待混合的各单独组分之间的重量比。当硅化合物24的含量少于0.1重量份时，在硬涂膜20中自恢复机理几乎无法发生，使得难以预见到修复硬涂膜20的缺陷以防止对硬涂膜20损伤的效果。另一方面，当硅化合物24的含量大于10重量份时，硬涂膜20的光学特性会劣化。
硬涂膜20可由用来形成粘合剂22的用于形成硬涂层的液体组合物来制备。用于形成硬涂膜20的液体组合物可包括诸如(甲基)丙烯酸酯类单体和/或寡聚物的前驱体、光聚合引发剂、溶剂、以及根据本公开的硅化合物24。
能够形成粘合剂22的(甲基)丙烯酸酯类反应性组分可以包括具有烯双键的单体和/或寡聚物。这种(甲基)丙烯酸酯类反应性组分可以选自由被C1-C20的烷基基团、C2-C20的烯基基团、C2-C20的炔基基团、C1-C20的烷氧基基团、C1-C20的烷氧基烷基基团、C1-C20烷氧基烯丙基基团、环氧基团等取代的脂肪族(甲基)丙烯酸酯类反应性组分、(甲基)丙烯酸C5-C8环烷基酯类反应性组分、(甲基)丙烯酸C5-C20芳基酯类反应性组分、具有C1-C20的烷氧基基团的烯丙基烷氧基化物类反应性组分、以及其组合所组成的群组。
例如，(甲基)丙烯酸酯类反应性组分可以包括季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、或者三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，但本公开不限于此。例如，在用于形成硬涂层的液体组合物中可以30至70重量份、优选40至60重量份的比例包括(甲基)丙烯酸酯类寡聚物，可以5至20重量份的比例包括(甲基)丙烯酸酯类单体。
可包含在用于形成硬涂层的液体组合物中的光聚合引发剂没有特别的限制，所述光聚合引发剂包括苯乙酮类的光聚合引发剂、苯甲酮类的光聚合引发剂、噻吨酮的光聚合引发剂、安息香类的光聚合引发剂、三嗪类的光聚合引发剂。例如，可以使用可由Irgacure184、Irgacure 819、及其组合组成的市售可得的光聚合引发剂。在用于形成硬涂层的液体组合物中可以约0.1至10重量份的比例包括光聚合引发剂。
在用于形成硬涂层的液体组合物中所包括的溶剂没有特别的限制，所述溶剂可以是例如选自由丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇乙醚乙酸酯(PGEEA)、丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇丙醚(PGPE)、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙基乙二醇甲基乙酸酯(diethyl glycol methylacetate)、二丙二醇甲醚、乙氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮、二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、及其组合组成的群组。在用于形成硬涂层的液体组合物中，可以60至90重量份的比例混合溶剂。
合适的基底材料可以用上述用于形成硬涂层的液体组合物进行涂布(例如，通过辊式涂布、旋转涂布、浸渍涂布、流动涂布、以及喷雾涂布)，并用UV射线进行固化以制备其中硅化合物24分散在粘合剂22中的硬涂膜20。对于UV固化，可使用合适的光源(例如，UV灯或者LED灯)。作为光反应性组分，(甲基)丙烯酸酯类反应性组分因此被固化。例如，UV固化可以通过用具有大约3,000至5,000J/cm2的强度的光照射进行，并且可以持续数秒钟。
同时，图2为示意性地示出根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物的自恢复机理的示意图。如图2所示，通过在包含根据本公开的硅化合物24的硬涂膜20中可见光的吸收可发生自恢复反应。特别地，当具有大体积特性的倍半硅氧烷基元用作硅氧烷基元时，构成硅化合物24的二硒醚基团被倍半硅氧烷基元在结构上埋藏，由于二硒醚基元在通过诸如UV固化等的处理而形成硬涂膜20之后仍然保留，因而硬涂膜20具有自恢复特性。
当二硒醚基团结合相邻的倍半硅氧烷基元时，二硒醚基团被倍半硅氧烷基元在结构上埋藏，在UV固化过程中对于二硒醚基团的进攻被阻碍。因此，即使当应力施加至硬涂膜20而导致临时缺陷时，但因为二硒醚基团仍保留在硬涂膜20中，所以这些缺陷可以借助于二硒醚基团自恢复机理而得以修复从而释放应力。
具体而言，如图1和图2所示，当应力施加至硬涂膜20时(参见图1)，硅化合物24的二硒醚基团发生解离(或者分离)，由此在硬涂膜20中导致了临时缺陷。这就是说，具有相对低键焓的二硒醚基团因为外部应力而发生解离。当这种缺陷未被修复时，缺陷继续生长，这会在硬涂膜20中导致诸如划痕的损伤。
然而，在本公开中，由于二硒醚基团通过可见光而重新形成，因而可防止由应力累积所导致的缺陷的生长和累积。这就是说，因为本公开的硬涂膜20通过由光引发的可逆反应而具有自恢复特性，所以防止了由诸如用户触摸之类的应力所致对硬涂膜20的损伤。特别地，将已解离的二硒醚化合物由硒醇重新形成所需要的辐射强度(即，光能量的等级)是非常低的。因此，在包含根据本公开的硅化合物24的硬涂膜20中，仅仅通过向显示装置施加诸如室内或室外光之类具有低照射强度的光，即可通过二硒醚基团的重新形成迅速地发生自恢复机理，因此有效地防止对硬涂膜20的损伤。
随后，将描述涂覆有根据本公开的硬涂膜的显示装置。图3为示意性地示出包含硬涂膜的显示装置的截面图，所述硬涂膜应用有根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物。如图3所示，根据本公开一个示例性实施方式的显示装置100包括显示面板110和置于显示面板110一侧的硬涂膜120。
硬涂膜120朝向显示面板110的显示表面，并形成了显示装置100的最外层。硬涂膜120包括粘合剂122和分散在粘合剂122中的硅化合物124，硅化合物124包含用于自恢复特性的二硒醚基团(-Se-Se-)和连接至二硒醚基团两侧的硅氧烷基元(-Si-O-Si-)。这就是说，在硅化合物124中相邻的硅氧烷基元经由二硒醚基团连接。
如上所述，当在显示装置100的操作期间应力施加至硬涂膜120时，二硒醚基团发生解离，从而在硬涂膜120中出现临时缺陷。然后，当这种缺陷生长并被保持时，造成对硬涂膜120的表面损伤。然而，在本公开中，当已被应力解离的二硒醚基团用光照射时，二硒醚基团重新形成，从而立刻修复缺陷，由此防止了对硬涂膜120的损伤。
特别地，由于二硒醚基团的解离和重新形成是反复进行的，二硒醚基团的自恢复特性得以半永久性地持续，因此改善了硬涂膜120的耐受性。另外，当引入倍半硅氧烷基元作为硅氧烷基元时，硬涂膜120可具有足够的硬度。因此，本公开的硬涂膜120适用于作为显示装置100的最外层的应用。
这就是说，根据本公开，提供了具有优异硬度特性且能够因自身的自恢复特性而防止对显示装置100的表面损伤的硬涂膜120。因此，当硬涂膜120用作显示装置100的最外层时，可无需任何保护玻璃而制作出轻量、薄的显示装置100。薄的、轻量且纤细的显示装置100可通过具有改善的抗划痕特性和硬度特性的硬涂膜120的使用而得以制造。
同时，显示装置100可以具有触摸功能。在这种情况下，显示装置100可包括被称作触摸屏面板的触摸面板(未示出)。根据一个示例性实施方式，触摸面板(未示出)可以是将触摸面板置于显示面板110和硬涂膜120之间的外挂式。根据另一个示例性实施方式，触摸面板(未示出)可以是将触摸面板置于显示面板110的与硬涂膜120相对的另一侧的内嵌式，例如，置于显示面板110的内部。
图4和图5为分别示意性地示出示例性的显示面板的截面图。如图4所示，显示面板110可以是有机发光二极管显示面板。这就是说，显示面板110可包括基板112、用作驱动置于基板112上的元件的薄膜晶体管Tr、置于基板112上且连接至薄膜晶体管Tr的发光二极管D、以及配置为覆盖发光二极管D的封装膜180。
基板112可以是玻璃基板、薄柔性基板、或者聚合物塑性基板。例如，柔性基板可以是由选自聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及聚碳酸酯(PC)中的一种而形成。
由于基板112并不适于形成诸如薄膜晶体管Tr之类的组件的工序，因此形成诸如薄膜晶体管Tr之类的组件的工序在基板112贴附至诸如玻璃基板的载体基板(未示出)的状态下进行。在此之后，通过将基板112与载体基板分离可得到显示面板110。
缓冲层142形成在基板112上，用作驱动元件的薄膜晶体管Tr形成在缓冲层142上。缓冲层142可以由诸如氧化硅或者氮化硅的无机绝缘材料形成。缓冲层142可以省略。
半导体层144形成在缓冲层142上。半导体层144可以由氧化物半导体材料形成、或者由多晶硅形成。当半导体层144由氧化物半导体材料形成时，遮光图案(未示出)可以形成在半导体层144下方，遮光图案防止光入射在半导体层144上，由此防止半导体层144被光降解。另一方面，半导体层144可以由多晶硅形成。在这种情况下，半导体层144的两侧边缘可以用杂质进行掺杂。
由绝缘材料形成的栅极绝缘膜146形成在半导体层144上。栅极绝缘膜146可以由诸如氧化硅或者氮化硅的无机绝缘材料形成。由诸如金属的导电材料形成的栅极150形成在栅极绝缘膜146上以对应半导体层144的中心。在图4中，栅极绝缘膜146形成在基板112的整个表面上。然而，栅极绝缘膜146可以进行图案化以具有与栅极150相同的形状。
由绝缘材料形成的层间绝缘膜152形成在栅极150上。层间绝缘膜152可以由诸如氧化硅或氮化硅的无机绝缘材料形成、或者由诸如苯并环丁烯或光亚克力(photo-acryl)的有机绝缘材料形成。
层间绝缘膜152包括配置为暴露半导体层144的两侧的第一接触孔154和第二接触孔156。第一接触孔154和第二接触孔156置于栅极150的两侧以与栅极150分隔开来。在这里，第一接触孔154和第二接触孔156也形成在栅极绝缘膜146的内部。另一方面，当栅极绝缘膜146进行图案化以具有与栅极150相同的形状时，第一接触孔154和第二接触孔156也可以仅形成在层间绝缘膜152的内部。
均由诸如金属的导电材料形成的源极160和漏极162形成在层间绝缘膜152上。源极160和漏极162相对于栅极150彼此间隔设置，并分别通过第一接触孔154和第二接触孔156与半导体层144的两侧接触。
半导体层144、栅极150、源极160和漏极162构成了薄膜晶体管Tr，薄膜晶体管Tr用作驱动元件。在图4中，薄膜晶体管Tr具有其中栅极150、源极160和漏极162置于半导体层144上的共平面结构。另一方面，薄膜晶体管Tr可具有其中栅极置于半导体层下方、源极和漏极置于半导体层上的倒置交错式结构。在这种情况下，半导体层可以由无定形硅形成。
尽管未示出，栅极线和数据线彼此交叉以界定像素区域，并进一步形成连接至栅极线和数据线的开关元件。开关元件连接至用作驱动元件的薄膜晶体管Tr。另外，电源线与栅极线或者数据线平行地形成以与栅极线或者数据线间隔开来，并可进一步形成存储电容器，所述存储电容器配置为维持用作一个帧间隔的驱动元件的薄膜晶体管Tr的栅极的恒定电压。
形成保护层164以覆盖薄膜晶体管Tr，所述保护层164包括配置为暴露薄膜晶体管Tr的漏极162的漏极接触孔166。通过漏极接触孔166连接至薄膜晶体管Tr的漏极162的第一电极170形成在保护层164上以在每一个像素区域中分离。第一电极170可以是阳极，而且可以由具有相对高的功函数值的导电材料形成。例如，第一电极170可以由诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)的透明导电材料形成。
同时，当本公开的显示面板110为顶部发光型时，反射电极或者反射层可以进一步形成在第一电极170下方。例如，反射电极或者反射层可以由铝-钯-铜(APC)合金形成。
另外，配置为覆盖第一电极170边缘的堤坝层176形成在保护层164上。堤坝层176对应像素区域以暴露第一电极170的中心。
有机发射层172形成在第一电极170上。有机发射层172可具有单层结构的由发光材料形成的发射材料层。为了改善发光效率，有机发射层172也可以具有多层结构，其中空穴注入层、空穴传输层、发光材料层、电子传输层、以及电子注入层顺序堆叠在第一电极170上。
第二电极174形成在有机发射层172形成于其上的基板140的上方。第二电极174置于显示区域的整个表面上，并可用作由具有相对低的功函数值的导电材料形成的阴极。例如，第二电极174可以由选自铝(Al)、镁(Mg)、以及铝-镁合金(AlMg)中的任意一种形成。第一电极170、有机发射层172和第二电极174构成发光二极管D。
封装膜180形成在第二电极174上以防止封装膜180外部的水汽渗透进入发光二极管D。封装膜180可以具有第一无机绝缘层182、有机绝缘层184和第二无机绝缘层186的堆叠结构，但本公开不限于此。
另外，偏光板118可贴附至封装膜180上以降低背景光的反射。例如，偏光板118可以是圆偏光板。然而，当不存在背景光所致的对比度下降的问题时，可以省略偏光板118。在这种情况下，偏光板118可以用硬涂膜120(参见图3)进行涂布、或者硬涂膜120可以单独的膜的形式贴附至偏光板118上。
同时，如图5所示，液晶面板210可以用作显示面板110。液晶面板210包括相对的第一基板212和第二基板214，以及插置在第一基板212和第二基板214之间且包括液晶分子262的液晶层260。
第一缓冲层220形成在第一基板212上，薄膜晶体管Tr形成在第一缓冲层220上。第一缓冲层220可以省略。栅极222形成在第一缓冲层220上，栅极绝缘膜224形成为覆盖栅极222。另外，连接至栅极222的栅极线(未示出)形成在第一缓冲层220上。
半导体层226形成在栅极绝缘膜224上以对应栅极222。半导体层226可以由氧化物半导体材料形成。同时，半导体层226可包括由无定形硅形成的活性层和由杂质掺杂的无定形硅形成的欧姆接触层。
源极230和漏极232形成在半导体层226上以彼此分隔开来。另外，连接至源极230的数据线(未示出)形成为与栅极线交叉以界定像素区域。栅极222、半导体层226、源极230、以及漏极232构成薄膜晶体管Tr。
保护层234形成在薄膜晶体管Tr上，所述保护层234具有配置为暴露漏极232的漏极接触孔236。通过漏极接触孔236连接至漏极232的像素电极240和与像素电极240交替排列的共用电极242形成在保护层234上。
第二缓冲层252形成在第二基板214上，配置为覆盖诸如薄膜晶体管Tr、栅极线、数据线等的非显示区域的黑矩阵254形成在第二缓冲层252上。另外，色滤层256形成为对应像素区域。第二缓冲层252和黑矩阵254可以省略。
第一基板212和第二基板214与插置其间的液晶层260层叠在一起，通过在像素电极240和共用电极242之间产生的电场驱动液晶层260的液晶分子262。
具有彼此垂直的透射轴的第一偏光板216和第二偏光板218分别贴附至第一基板212和第二基板214的外部。尽管未示出，取向膜也可在第一基板212和第二基板214中的每一个上形成为与液晶层260相邻，配置为提供光的背光单元例如柔性类型背光单元可置于第一基板212下方。第二偏光板218可以用硬涂膜120(参见图3)进行涂布，或者硬涂膜120可以单独的膜的形式贴附至第二偏光板218上。
本公开的硬涂膜120(参见图3)包括粘合剂122(参见图3)和分散在粘合剂中的硅化合物124(参见图3)，硅化合物包含能够实现自恢复机理的二硒醚基团和连接至二硒醚基团两侧的硅氧烷基元。即使当应力施加至包括含二硒醚基团的硅化合物124(参见图3)在内的硬涂膜120(参见图3)，以使二硒醚基团解离并产生临时缺陷时，二硒醚基团可通过具有低辐射强度的光而重新形成以迅速地修复缺陷。因此，硬涂膜120的物理性质(即，抗划痕特性)可以得到改善。另外，当倍半硅氧烷基元用作经由二硒醚基团连接的硅氧烷基元时，改善了硅化合物124(参见图3)的结构稳定性和硬度，并且也改善了包括硅化合物在内的硬涂膜120(参见图3)的硬度特性。因此，由于在显示装置中不需要使用保护玻璃，因而可以制造薄且轻量的显示装置。
[棱镜片、背光单元和液晶显示装置]
根据本公开的第二示例性实施方式，将具有经由二硒醚基团连接的相邻硅氧烷基元的硅化合物施加至棱镜片。图6为示出组成液晶显示装置的元件之间偶联关系的分解透视图，在所述液晶显示装置中，根据本公开的一个示例性实施方式的硅化合物可应用于棱镜片。
如图6所示，液晶显示装置300包括液晶面板310和背光单元320，背光单元320包括棱镜片(未示出)。另外，液晶显示装置300可进一步包括主框架330、顶部框架340、以及底部框架350。
液晶面板310是被配置为在显示图像中起到关键作用的单元，液晶面板310包括第一基板312和第二基板314，两者彼此面对地层叠在一起，其间插置有液晶层(未示出)。液晶面板310可具有与图5中示出的液晶面板210实质上相同的结构，因而省略了对其的详细描述。
栅极和数据印制电路板317借助于诸如柔性印制电路板的偶联元件316沿着液晶面板310的至少一个边缘进行偶联，从而栅极和数据印制电路板317在模块化工序期间紧紧地粘附至主框架330。另外，沿着第一基板312和第二基板314的边缘形成密封图案(未示出)以防止液晶层的泄露。
背光单元320置于液晶面板310下面以提供光。在这种情况下，允许液晶显示装置通过表现如上所述驱动液晶层的液晶分子时引起的透光度的差异来实现图像。背光单元320包括导光板323、反射板325、光学片321、以及光源329。
导光板323置于液晶面板310下面，反射板325置于导光板323的背面处。这就是说，导光板323置于液晶面板310和反射板325之间。另外，光学片321置于导光板323上方，即，置于液晶面板310和导光板323之间。
光源329可以是发光二极管(LED；下文中称作“LED”)组件。在这种情况下，光源329可以是LED组件。作为LED组件，光源329包括与导光板323平行布置的LED印制电路板329a、和安装在LED印制电路板329a上且配置为通过LED印制电路板329a的侧表面发光的多个LED329b。可选地，冷阴极荧光灯(CCFL)或者外部电极荧光灯可用作光源329。
光源329布置在导光板323的一侧以朝向导光板323提供光。这就是说，从光源329发射的光入射在导光板323上，然后通过全反射均匀地散射进导光板323中。在这种情况下，穿过光学片321的散射光变成均匀的面光源以被提供给液晶面板310。
为了提供均匀的面光源，导光板323可包括具有形成在导光板323背面、具有特定形状的图案(未示出)。例如，图案可以是椭圆形图案、多边形图案、或者全息图案。
反射板325将光反射在导光板323的背面上以提高光效率。如下将述，光学片321可包括棱镜片，并且可进一步包括至少一个扩散片。
主框架330配置为包围液晶面板310和背光单元320的侧表面，底部框架350配置为覆盖背光单元320的背面。另外，顶部框架340配置为覆盖液晶面板310的前方边缘，并与主框架330和底部框架350相结合以组成液晶显示装置300。
同时，参照图6已描述侧光式背光单元，所述侧光式背光单元包括导光板323和置于导光板323一侧处的光源329。另一方面，光源可以是直下式背光单元，其中多个光源排列在光学片321下方而无需任何导光板323，以直接用光照射光学片321。
这就是说，本公开涉及一种背光单元320，其中光源329可置于含棱镜片的光学片321下方，以经由棱镜片将从光源329的光提供至液晶面板310；和本公开涉及一种液晶显示装置300；以及本公开涉及一种在背光单元320和液晶显示装置300中使用的棱镜片。在这些之中，根据本公开的硅化合物应用于其中的棱镜片将进一步详细地描述。图7A和图7B分别为示意性地示出根据本公开的棱镜片的截面图和透视图。
如图7A和图7B所示，本公开的棱镜片400包括基底膜410和排列于基底膜410的一个表面上的多个棱镜图案420。多个棱镜图案420可沿相同的方向排列。
基底膜410可以由具有大约1.5至1.6折射率的材料形成。例如，基底膜410可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚碳酸酯(PC)形成。
棱镜图案420包括粘合剂422和分散在粘合剂中的硅化合物424，硅化合物424包含二硒醚基团(-Se-Se-)和连接至二硒醚基团两侧的硅氧烷基元。例如，硅氧烷基元可以是倍半硅氧烷基元。在传统棱镜片中，光均匀性可能因棱镜图案易受损伤而下降，或者透光度可能被棱镜图案所劣化，造成了液晶显示装置300亮度的下降。然而，根据本公开，棱镜图案420具有如下优势：在棱镜图案420中导致的缺陷可利用二硒醚基团通过自恢复机理而被迅速地修复，并且因为棱镜图案420包括诸如倍半硅氧烷之类具有优异硬度的硅氧烷基元，棱镜图案420的强度也可以得到改善。
同时，如同在硬涂膜20(参见图1)中使用的粘合剂，在棱镜图案420中包含的粘合剂422可以是光反应性化合物，例如，可以是(甲基)丙烯酸酯类化合物。例如，粘合剂422包括通过UV射线固化的粘合剂。例如，粘合剂422可以是选自聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、以及硅氧烷改性的(甲基)丙烯酸酯中的任意一种。
如同使用用于形成硬涂层的液体组合物以形成硬涂膜20(参见图1)，该液体组合物包括粘合剂前驱体(即，单体/寡聚物)、溶剂、光聚合引发剂和硅化合物，用于形成硬涂层的液体组合物可以用来形成棱镜图案420。在用于形成棱镜图案的液体组合物中所包括的单体/寡聚物、溶剂、光聚合引发剂和硅化合物的类型和含量与用于形成硬涂层的液体组合物实质上相同。
当应力施加至本公开的棱镜片400时，构成硅化合物424的二硒醚基团暂时地解离，从而在棱镜片400中出现临时缺陷。然而，当用光照射已被应力解离的二硒醚基团时，二硒醚基团重新形成以立即修复缺陷，由此防止对棱镜片400的损伤。特别地，由于二硒醚基团的解离和重新形成是反复进行的，二硒醚基团的自恢复特性得以半永久性地持续，结果改善了棱镜片400的耐受性。另外，当倍半硅氧烷基元用作经由二硒醚基团连接的硅氧烷基元时，可改善棱镜图案420和包含其的棱镜片400的刚度和硬度。
这就是说，对于棱镜图案420的损伤可通过在本公开的硅化合物424中包含的二硒醚基团而得以迅速地修复，可使用具有优异硬度特性的倍半硅氧烷基元以改善棱镜图案420的刚度，由此防止对棱镜图案420的损伤。对棱镜图案420的损伤可因二硒醚基团的自恢复特性而迅速地修复，由此解决了关于光均匀性下降的问题。
在下文中，将参照本公开示例性实施方式对本公开进行进一步地描述。然而，应当理解的是，以下在本文中公开的详细描述是仅仅出于图示的目的而给出的，并非意在限制或限定本公开的范围。
合成实施例1：倍半硅氧烷硒醇的合成
组成倍半硅氧烷的硅原子直接结合至硒醇的倍半硅氧烷硒醇按如下方法合成。将20mL盐酸加入至含有10mL的3-三甲氧基硅烷-1-硒醇和240mL的甲醇的混合物中作为起始前驱体。将反应混合物放入至500mL的圆底烧瓶中，并在90℃下搅拌3h。将留在烧瓶底部的白色粘稠状析出物用甲醇洗涤三次以去除残留的反应物。将析出物溶解在3mL的THF中，然后将溶解的析出物溶液滴加至200mL的乙腈中。混合物在-20℃下进行重结晶过夜。作为所得产物，具有笼状结构且硒醇引入其中的倍半硅氧烷中间体产物用丙酮洗涤，然后以真空泵在室温下干燥12h以分离出具有笼状结构的倍半硅氧烷硒醇，以待将来使用。在结晶相中未被分离的具有随机结构的倍半硅氧烷硒醇也存储以待将来使用。
合成实施例2：倍半硅氧烷硒醇的合成
重复与合成实施例1相同的程序，只是使用3-三甲氧基硅烷甲烷-1-硒醇替代3-三甲氧基硅烷-1-硒醇作为起始前驱体。合成了在组成倍半硅氧烷的硅原子和硒醇之间连接有亚甲基基团的、具有随机结构和笼状结构的倍半硅氧烷硒醇。
合成实施例3：倍半硅氧烷硒醇的合成
重复与合成实施例1相同的程序，只是使用3-三甲氧基硅烷甲烷-1-硒醇替代3-三甲氧基硅烷-1-硒醇作为起始前驱体，并且加入1,4-二氯苯二胺作为偶联剂。合成了在组成倍半硅氧烷的硅原子和硒醇之间连接有亚甲基基团的、具有梯状结构的倍半硅氧烷硒醇。
合成实施例4：倍半硅氧烷硒醇的合成
重复与合成实施例1相同的程序，只是使用3-三甲氧基硅烷乙烷-1-硒醇替代3-三甲氧基硅烷-1-硒醇作为起始前驱体。合成了在组成倍半硅氧烷的硅原子和硒醇之间连接有亚乙基基团的、具有随机结构和笼状结构的倍半硅氧烷硒醇。
合成实施例5：包含具有随机-随机结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例1中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有硅原子直接连接至硒醇的随机结构，对其在80℃下进行热处理以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元分别连接至二硒醚基团两侧的硅化合物。
合成实施例6：包含具有随机-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
如在合成实施例1中合成的，将具有硅原子直接连接至硒醇的随机结构的倍半硅氧烷硒醇和具有硅原子直接连接至硒醇的笼状结构的倍半硅氧烷硒醇的混合物在80℃下进行热处理，以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元和具有笼状结构的倍半硅氧烷基元中的每一个都连接至二硒醚基团的硅化合物。
合成实施例7：包含具有笼状-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例1中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有硅原子直接连接至硒醇的笼状结构，对其在80℃下进行热处理以合成具有笼状结构的倍半硅氧烷基元分别连接至二硒醚基团两侧的硅化合物。
合成实施例8：包含具有随机-随机结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例2中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的随机结构，对其在80℃下进行热处理以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元连接至二硒醚基团两侧的硅化合物。
合成实施例9：包含具有随机-梯状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例2中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的随机结构；以及在合成实施例3中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的梯状结构，对两者在80℃下进行热处理以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元和具有梯状结构的倍半硅氧烷基元中的每一个都连接至二硒醚基团的硅化合物。
合成实施例10：包含具有梯状-梯状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例3中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的梯状结构，对其在80℃下进行热处理以合成具有梯状结构的倍半硅氧烷基元连接至二硒醚基团两侧的硅化合物。
合成实施例11：包含具有梯状-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例2中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的笼状结构；以及在合成实施例3中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的梯状结构，对两者在80℃下进行热处理以合成具有笼状结构的倍半硅氧烷基元和具有梯状结构的倍半硅氧烷基元中的每一个都连接至二硒醚基团的硅化合物。
合成实施例12：包含具有随机-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的随机结构的倍半硅氧烷硒醇，以及具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的笼状结构的倍半硅氧烷硒醇，如在合成实施例2中所合成的，对两者在80℃下进行热处理以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元和具有笼状结构的倍半硅氧烷基元中的每一个都连接至二硒醚基团的硅化合物。
合成实施例13：包含具有随机-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
具有在硒醇和硅原子之间连接有亚乙基基团的随机结构的倍半硅氧烷硒醇，以及具有在硒醇和硅原子之间连接有亚乙基基团的笼状结构的倍半硅氧烷硒醇，如在合成实施例4中所合成的，对两者在80℃下进行热处理以合成具有随机结构的倍半硅氧烷基元和具有笼状结构的倍半硅氧烷基元中的每一个都连接至二硒醚基团的硅化合物。
合成实施例14：包含具有笼状-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物的合成
在合成实施例2中合成的倍半硅氧烷硒醇，其具有在硒醇和硅原子之间连接有亚甲基基团的笼状结构，对其在80℃下进行热处理以合成具有笼状结构的倍半硅氧烷基元连接至二硒醚基团两侧的硅化合物。
实验实施例1：二硒醚键的确定
对在合成实施例7中合成的、包含具有笼状-笼状结构的倍半硅氧烷基元的硅化合物进行FT-IR测试。图8示出了在这一实验实施例中的谱图分析结果。因为与将硒醚引入进倍半硅氧烷之前的硅化合物(上面板)相比，观察到在将硒醚引入进倍半硅氧烷中之后的硅化合物(下面板)的新峰，所以可以确定已合成其中多个倍半硅氧烷基元经由二硒醚键形成簇状结构的硅化合物。
实施例1：硬涂膜的制备
制备了包含在合成实施例5中合成的硅化合物的硬涂膜。利用用于形成硬涂层的液体组合物涂布基底材料并且在80℃下干燥10分钟，所述用于形成硬涂层的液体组合物包括相对于作为粘合剂材料的氨基甲酸酯丙烯酸酯的100重量％季戊四醇三丙烯酸酯、10重量％Iragacure 184、1重量％合成实施例5的硅化合物和600重量％溶剂MEK。在此之后，液体组合物通过用UV射线照射(350nm，100s)而固化以制备硬涂膜。
实施例2：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例6中合成的硅化合物。
实施例3：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例7中合成的硅化合物。
实施例4：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例8中合成的硅化合物。
实施例5：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例9中合成的硅化合物。
实施例6：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例10中合成的硅化合物。
实施例7：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例11中合成的硅化合物。
实施例8：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例12中合成的硅化合物。
实施例9：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例13中合成的硅化合物。
实施例10：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是使用在合成实施例14中合成的硅化合物。
实施例11：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是将1重量％的溶液替代硅化合物加入至用于形成硬涂层的液体组合物，所述溶液中二氯甲烷与单分子形式的的二苯基二硒醚粉末以1：9的比例进行混合。
比较例1：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是并未使用硅化合物。
比较例2：硬涂膜的制备
以与实施例1相同的方式制备硬涂膜，只是将溶液替代硅化合物加入至用于形成硬涂层的液体组合物，所述溶液中二氯甲烷与单分子形式的二甲氧基二硫醚粉末以1：9的比例进行混合。
实验实施例2：自恢复机理所需的辐射强度的确定
调节照射到硬涂膜的光强度以确定硬涂膜的自恢复特性得以改善的辐射强度，所述硬涂膜包括在实施例11和比较例2中分别以单分子形式添加的二苯基二硒醚和二甲氧基二硫醚。得以确定的是，在包含有比较例2中使用的二甲氧基二硫醚的硬涂膜的情况下，需要100mW/cm2的辐射强度，从而抗划痕特性通过自恢复机理得以改善。另一方面，可确定的是，在包含有实施例11中使用的二苯基二硒醚化合物的硬涂膜的情况下，即使在1mW/cm2的辐射强度下，抗划痕特性也可以通过自恢复机理得以改善。这些结果表明，由于硒醇结合能低于硫醇结合能，因此即使在低辐射强度下也可以实现自恢复机理。
实验实施例3：抗划痕特性的评价
评价了在实施例1至11和比较例1至2中制备的硬涂膜的抗划痕(A/S)特性。通过确定每一个硬涂膜变得磨损以使得用500g的钢丝球摩擦时出现划痕所需要的次数，以及以1mW/cm2(在比较例2的情况下为100mW/cm2)的辐射强度照射每一个硬涂膜以诱发由应力导致的损伤的恢复来评价抗划痕特性。评价结果列于下述表1中。
表1
从表1的结果中可以看出，当钢丝球摩擦1400次时，在不包含根据本公开的硅化合物的硬涂膜(比较例1)上出现了划痕；当钢丝球摩擦700次时，在包含单一的二硫醚分子的硬涂膜上出现了划痕。另一方面，可以看出，当钢丝球摩擦3000或者更多次时，在以1％重量的含量加入本公开的具有连接至二硒醚基团的倍半硅氧烷基元的硅化合物的硬涂膜上出现了划痕，表明抗划痕特性得到了极大地改善。
得以确定的是，当连接至二硒醚基团的倍半硅氧烷基元中的至少一个是具有笼状结构的倍半硅氧烷基元(实施例2、3、7、8、9和10)时，与当以单分子形式使用二硒醚化合物时相比，抗划痕特性得到进一步地改善。特别地，得以确定的是，当连接至具有二硒醚基团的倍半硅氧烷基元具有随机-笼状结构或者笼状-笼状结构时，抗划痕特性得到了极大地改善。
从实施例8和实施例9的结果中可以看出，也可得以确定的是，即使当连接至二硒醚基团的倍半硅氧烷基元具有相同的结构，也改善了组成倍半硅氧烷的硅原子与二硒醚基团之间的结合特性，并且当二硒醚基团与倍半硅氧烷基元之间的连接基团被高度柔性的连接基团所替换时，抗划痕特性得到了进一步地改善。
由于根据本公开合成的硅化合物包含经由二硒醚基团作为具有自恢复特性的基元藉由光照射而连接的硅氧烷基元，硅化合物能够防止由外部应力导致的表面损伤，从而改善了抗划痕特性。
这就是说，由于当二硒醚基团通过外部应力解离、然后用光照射时，重新形成了二硒醚基团，因此能够防止由外部应力的累积所导致的表面损伤。特别地，由于二硒醚基团的解离和重新形成是反复进行的，可以半永久性地防止表面损伤。
另外，当硅氧烷基元为倍半硅氧烷基团时，硬涂膜或者棱镜片的硬度也能得到增强。例如，当包含根据本公开的硅化合物的硬涂膜应用至显示装置时，硬涂膜能够用作缺少保护玻璃的显示装置的最外层以提供一种轻量且薄的显示装置，由此防止了对显示装置的损伤。
进一步地，由于在UV固化工序期间二硒醚基团被庞大的倍半硅氧烷充分地保护，因而硬涂膜和棱镜片的自恢复特性能够得到进一步改善。
以上已描述了多个实施例。尽管如此，应理解的是，可以做出多种改进。例如，如果以不同的顺序进行所述的技术和/或如果在所述的系统、体系、装置或者电路中的组分以不同的方式进行组合和/或被其他组分或者他们的等效物所替代或者补充，可得到合适的结果。因此，其他的实施也在以下的权利要求书范围内。
Claims (9)
1.一种硬涂膜，包括：
粘合剂；和
硅化合物，所述硅化合物分散在所述粘合剂中且具有经由二硒醚基团连接的相邻的倍半硅氧烷基元；
其中，所述硅化合物具有由化学式1表示的单元结构：
化学式1
A-(L1)m-Se-Se-(L2)n-B
其中，A和B各自独立地表示倍半硅氧烷基元，L1和L2各自独立地表示C1-C10的烷撑基团、C3-C20的环烷撑基团、或者C5-C30的芳撑基团，以及m和n各自独立地为0或者1；和
其中，A和B中的至少一个为具有笼状结构的倍半硅氧烷基元。
2.如权利要求1所述的硬涂膜，其中，A为具有随机结构或者笼状结构的倍半硅氧烷基元，B为具有笼状结构的倍半硅氧烷基元。
3.一种显示装置，包括：
显示面板；和
硬涂膜，所述硬涂膜置于所述显示面板一侧处且如在权利要求1或2所定义。
4.如权利要求3所述的显示装置，进一步包括：
触摸面板，所述触摸面板置于所述硬涂膜和所述显示面板之间，或者置于所述显示面板另一侧处。
5.一种棱镜片，包括：
基底；以及
多个棱镜图案，所述棱镜图案排列在所述基底上且包括粘合剂和具有经由二硒醚基团连接的相邻的倍半硅氧烷基元的硅化合物；
其中，所述硅化合物具有由化学式1表示的单元结构：
化学式1
A-(L1)m-Se-Se-(L2)n-B
其中，A和B各自独立地表示倍半硅氧烷基元，L1和L2各自独立地表示C1-C10的烷撑基团、C3-C20的环烷撑基团、或者C5-C30的芳撑基团，以及m和n各自独立地为0或者1；和
其中，A和B中的至少一个为具有笼状结构的倍半硅氧烷基元。
6.如权利要求5所述的棱镜片，其中，A为具有随机结构或者笼状结构的倍半硅氧烷基元，B为具有笼状结构的倍半硅氧烷基元。
7.一种背光单元，包括：
如权利要求5或6所述的棱镜片；和
置于所述棱镜片的下部处的光源。
8.如权利要求7所述的背光单元，进一步包括：置于所述棱镜片的下部处的导光板，
其中所述光源置于所述导光板的一侧。
9.一种液晶显示装置，包括：
液晶面板；和
背光单元，所述背光单元置于所述液晶面板的一侧处且如在权利要求7所定义，
其中所述棱镜片置于所述光源和所述液晶面板之间。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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