[发明专利]一种钙钛矿纳米晶溶胶、色转换膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种钙钛矿纳米晶溶胶、色转换膜及其制备方法，该钙钛矿纳米晶溶胶由乙烯基硅氧烷、正硅酸酯、氨基硅氧烷复合包覆剂包覆的化学式为Cs(Pb_1‑a,Zn_a)X₃纳米晶、ZnX₂、丙烯酸酯溶剂组成。采用ZnX₂提供卤源，直接在丙烯酸酯封装基质中合成钙钛矿纳米晶，并且用复合包覆剂包覆在纳米晶体周围，形成稳定性极佳的溶胶；溶胶中加入交联剂和光引发剂后，涂布在基板上，采用紫外固化形成钙钛矿色转换膜。本发明提出的纳米晶溶胶以及色转换膜光、热稳定性高，其制备方法简单，易于操作，成本低，适合各种尺寸钙钛矿色转换膜的批量化制作等优点，在全彩显示中具有巨大潜力。

技术领域

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种钙钛矿溶胶和色转换膜及其制备方法。

背景技术

金属卤化物钙钛矿材料因其具有较高的光致发光量子产率(PLQY)和鲜艳的色彩等这些优异的光学性能而被广泛研究，相较其他领域的应用，钙钛矿材料在显示技术领域的应用稍晚，从2015年开始，相关的研究才逐渐兴起。这些材料的一个潜在应用是将它们结合蓝光LED或OLED用作颜色转换层(CCLs)，此处的能量转移是经由钙钛矿色转换层后，蓝光需要完全转化成相对应的绿光或红光，进而达到全彩显示的目的。如中国发明专利公开号CN110854167A公开了一种显示面板及其制作方法，色转换层中的第一水氧阻挡层可以有效的将钙钛矿色转换功能层密封在像素开口中，避免钙钛矿材料与水分和氧气接触，从而提高了色转换层的稳定性。此方法只是单一从物理角度对色转换膜进行密封，稳定性并不能很好的保持。如中国发明专利公开号CN111016478A公开了一种钙钛矿色转换膜的制作方法，采用丝网印刷的方式将所述网板上的钙钛矿浆料图案化印刷在基板上并固化，相比于现有的光刻或喷墨打印制作工艺，极大的简化了钙钛矿色转换膜的制作流程，但此方法所用的钙钛矿浆料需要烘烤，这就要求原材料具有较好的稳定性。

目前制备的色转换micro-LED全彩显示器仍然采用常规的量子点材料作为光色转换层，基于钙钛矿的光色转换层目前仍未成功开发，与传统的量子点材料相比，钙钛矿材料的半峰宽较窄，因此其色转换效果与传统量子点色转换膜相当甚至更好，所以，开发钙钛矿光色转换层材料尤为重要。另外，钙钛矿需要有较高的耐光、耐湿热性能，其组成和制备工艺也需要优化，以提高其稳定性。如文献[Adv.Mater.Technol,2020.5(6)：2000251]报道了一种采用蓝光micro-LEDs 背光源与CsPbBr₃钙钛矿和CdSe量子点分别作为绿光和绿光色转换层的全彩显示样机，虽然显示器的色域较高，但红光色转换膜采用的是传统量子点材料。

在之前的工作里，如中国发明专利公开号CN108165259A，以丙烯酸酯单体为溶剂，在室温下用一种简便的原位合成法制备了CsPbBr₃纳米晶，并引入3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)来提高纳米晶的稳定性。但仍存在以下问题： 1.APTES中-NH₂基团与CsPbBr₃纳米晶相连接，但是另一端的乙氧基随着水解缩合反应不断进行而形成与丙烯酸酯不相容的Si-O-Si和Si-OH，从而在长期储存时纳米晶发生沉降；2.包覆层薄且水解缩合不完全时使包覆层不致密，具有阴离子、水汽、氧气的出入孔道，造成不能阻止离子交换的缺陷，导致纳米晶稳定性不高。

发明内容

为解决钙钛矿溶胶中纳米晶长期储存发生沉降且不能阻止离子交换的缺陷以及色转换膜稳定性差，工艺复杂，不易于大规模批量生产的问题，本发明提出一种钙钛矿纳米晶溶胶、色转换膜及其制备方法，所述的钙钛矿纳米晶溶胶由乙烯基硅氧烷、正硅酸酯、氨基硅氧烷共同预水解得到的复合包覆剂包覆的化学式为Cs(Pb_1-a,Zn_a)X₃钙钛矿纳米晶、ZnX₂、丙烯酸酯溶剂组成，其中：

X＝Cl、Br、I，0≦a≦0.1；