(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物が含有された有機素材の原料を昇華させる昇華段階と；
前記有機素材の原料の昇華気体と、前記昇華気体を横切って流動するイオン性液体とを接触させて前記イオン性液体中に前記昇華気体を捕集する捕集段階と；
前記イオン性液体に溶解された前記昇華気体の有機素材で過飽和された溶液から再結晶化した有機素材を生成する再結晶化段階；を含むイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項２】
前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って配置された多数のブレードの表面に沿って流動することを特徴とする、請求項１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項３】
前記再結晶化段階では、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を前記多数のブレードの表面に沿って再循環させる再循環段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項４】
前記多数のブレードは、垂直軸を中心に等角度で配置され、前記イオン性液体が前記ブレードの表面に沿って下方に流動することを特徴とする、請求項２に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項５】
前記多数のブレードは、水平軸を中心に等角度で配置され、回転しながら前記イオン性液体を流動させることを特徴とする、請求項２に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項６】
前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って落下流動することを特徴とする、請求項１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項７】
前記再結晶化段階では、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を、前記昇華気体の飛散経路を横切って再循環させる再循環段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項８】
前記再循環段階では、前記再結晶化した有機素材を分離して回収し、前記混合液を循環させることを特徴とする、請求項３または７に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項９】
前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って配置された一つ以上の回転ロールの表面に塗布されて流動することを特徴とする、請求項１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項１０】
前記回転ロールの表面からドクターブレードを用いて、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を剥がす段階をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項１１】
不純物が含有された有機素材の原料を昇華させる昇華部と、
前記昇華部と連通するように配置され、前記有機素材の原料の昇華気体と、前記昇華気体を横切って流動するイオン性液体とを接触させて前記イオン性液体中に前記昇華気体を捕集する捕集部とを含み、
前記捕集部で前記イオン性液体に捕集された前記昇華気体の有機素材が前記イオン性液体に溶解されて、前記イオン性液体中に再結晶化された有機素材が生成されることを特徴とする、イオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１２】
前記捕集部は、
前記昇華部と連通するように連結されたハウジングと、
前記昇華気体の飛散経路を横切って前記ハウジング内に配置された多数のブレードと、
前記多数のブレードの表面に沿って流動するように前記イオン性液体を供給するイオン性液体供給手段と、
前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液、および前記再結晶化した有機素材を貯蔵する貯蔵手段とを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１３】
前記イオン性液体供給手段は、前記混合液を前記貯蔵手段から前記多数のブレードの表面に沿って再循環させる再循環手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１４】
前記多数のブレードは、前記ハウジング内の垂直軸を中心に等角度で配置されることを特徴とする、請求項１３に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１５】
前記多数のブレードは、前記ハウジング内の水平軸を中心に等角度で配置されて回転することを特徴とする、請求項１３に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１６】
前記捕集部は、
前記昇華部に連通するハウジングと、
前記昇華気体の飛散経路を横切って落下するように前記イオン性液体を供給するイオン性液体供給手段と、
前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液、および前記再結晶化した有機素材を貯蔵する貯蔵手段とを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１７】
前記イオン性液体供給手段は、前記混合液を前記貯蔵手段から再循環させ、前記昇華気体の飛散経路を横切って落下させる再循環手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１８】
前記再循環手段は、前記貯蔵手段内の前記混合液と前記再結晶化した有機素材を前記貯蔵手段の外部へ排出した後、前記再結晶化した有機素材を分離して回収し、前記混合液を再循環させる回収手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１３または１７に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項１９】
前記捕集部は、
前記昇華部と連通するように連結されたハウジングと、
前記昇華気体の飛散経路を横切って前記ハウジング内に配置された一つ以上の回転ロールと、
前記回転ロールの下部に配置され、前記イオン性液体を前記回転ロールの表面に供給するイオン性液体貯蔵部とを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【請求項２０】
前記回転ロールの一側部には、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を前記回転ロールの表面から剥がすドクターブレードが設置されていることを特徴とする、請求項１９に記載のイオン性液体を用いた有機素材精製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン性液体を用いた有機素材精製方法および精製装置に係り、さらに詳しくは、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子の発光体或いは輸送体として使用可能な低分子有機素材の高純度化のためのイオン性液体を用いた有機素材精製方法および精製装置に関する。また、本発明は、上述したような精製方法によって精製された有機素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、仕事関数の大きい透明な陽極と仕事関数の低い陰極金属との間に複数の薄い有機薄膜層で構成されており、発光原理は、素子に順方向に電圧を加えると、陽極電極では正孔が有機層に注入され、陰極では電子が注入されて発光層で再結合して光を出すディスプレイである。有機ＥＬは、情報化時代に要求される高品位パネル特性、たとえば低消費電力、広い広視野角、高速の応答速度、広い駆動温度範囲などをすべて持っており、また、比較的製作工程が単純であって既存のフラットパネルディスプレイを超える低価格化の実現を期待することができるという利点を持っている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の発光特性に影響を及ぼす要因として、有機素材の純度がある。有機素材中に不純物が混入している場合、その不純物がキャリアのトラップになったり消光の原因になったりして、発光強度および発光効率が低下する。よって、不純物を除去するために、有機素材を精製する必要がある。
【０００４】
有機素材は、素材の合成後、化学的な方法を用いた精製工程を経るが、このような化学的な精製工程としては、再結晶（ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、蒸留（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）およびカラムクロマトグラフィー（ｃｏｌｕｍｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）などを挙げることができる。このような化学的精製工程を経ると、目標とする化合物の純度を９９％以上に引き上げることができる。
【０００５】
有機素材の精製方法としては、一般に、溶媒を用いた再結晶または昇華による再結晶方式が使用される。溶媒を用いた再結晶は、有機素材を大量に精製することができるという利点があるが、溶媒を用いるため、溶媒が有機結晶中に入りやすいという欠点がある。すなわち、有機結晶中に入った溶媒が不純物として作用して発光特性を低下させるという問題点がある。
【０００６】
他の精製方法としては、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ：Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）などのクロマトグラフィー方式があるが、このようなクロマトグラフィー方式で精製を行う場合、単純な化学的精製工程に比べてより高い純度を達成することができる。ところが、このようなクロマトグラフィー方式は、ほとんどが分析用にのみ用いられているのが実情であり、大量生産の材料精製用に用いられるには不適な工程とされている。
【０００７】
有機発光材料は一般に昇華精製法を用いて精製される。昇華（ｓｕｂｌｉｍａｔｅ）は、相平衡図における３重点以下の温度と圧力で発生する固体−気体相間の転移現象を指す。常圧で加熱すると熱分解される物質であっても、３重点以下の低い圧力では、比較的高い温度でも分解されない状態が維持される。このような性質を利用して、温度勾配の制御が可能な昇華装置内で、合成された物質を加熱して物質が分解されていない状態で昇華点の異なる不純物と分離する操作を「真空昇華法（ｖａｃｕｕｍ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）」という。このような真空昇華法は、純粋な物理的方法であって、補助試薬の使用やそれ以外の化学的方法によらないため、試料の汚染がなく、高純度精製が可能であるという利点を持っており、有機ＥＬ素子用有機素材の精製に有用な方法として知られている。
【０００８】
現在までに最も広く使われる有機素材の超高純度精製方式としては、傾斜加熱式真空昇華精製法（ｖａｃｕｕｍ  ｔｒａｉｎ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ  ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）がある。この方式では、長い管状の真空に近い状態のチャンバーを多数の加熱領域に分け、各加熱領域に対して高温から低温へ傾くように加熱することにより、温度勾配を形成させる。このようなチャンバー内で昇華する材料の昇華点の差を用いて、一定の加熱領域で析出した材料のみを取る方式を採用している。
【０００９】
一般に、従来の真空昇華精製法では次の工程条件を適用している。
（１）加熱領域は、３〜９の領域に分けている。少ない数の領域分割の場合は、単に高温、中温、低温の方式を取っており、多数の領域分割の場合は、試料を取る領域以外に、各領域の温度勾配の範囲内で加熱温度を設定している。
【００１０】
（２）試料ローディング領域は真空ポンプの反対位置に設定する。
（３）材料の特性によって偏差を示すものの、キャリアガスを流す前の初期チャンバー圧力は１０−２〜１０−６ｔｏｒｒ（１３３×１０−２〜１３３×１０−６Ｐａ）の範囲であり、キャリアガスを流す側の圧力は０．１〜数ｔｏｒｒ（数百Ｐａ）の範囲を維持するように調節する。キャリアガスは反応性のない高純度の窒素ガスまたはアルゴンガスを使用する。
【００１１】
（４）試料のローディングは、キャリアガスの移動ができるように、なるべく管径の１／２を超えないようにする。この際、ボート状のローディング機構を使用することもある。
【００１２】
従来の真空昇華精製法でキャリアガスを使用する目的は、真空昇華状態の試料の流れを良くすることにある。すなわち、真空に近い状態でキャリアガスがない場合には、昇華した試料分子の流れが良くないため、試料ローディング領域からあまり近い領域の壁面に固体粒子が析出する現象を示す。したがって、従来の真空昇華精製工程では、キャリアガスの使用が基本工程条件となっている。
【００１３】
しかし、このような従来の真空昇華精製法は、幾つかの欠点を示している。従来の真空昇華精製法の最も大きい問題点は、キャリアガスにより超高純度物質の結ばれた一定の領域が汚染することである。つまり、キャリアガスは、試料がロードされた領域にロードされている原試料を飛散させ、実際に形成された超高純度物質が析出する領域の汚染を引き起こす傾向がある。また、既に形成された超高純度物質の析出領域を漸進的に第３領域へ移動させる現象も起こしている。
【００１４】
キャリアガスは、このような工程上良くない役割だけでなく、大量に試料をロードした場合には、装備にも無理を与え、昇華した試料の一部が真空ポンプを汚染させる現象を引き起こす。このような現象を防止するためのトラップ装置を高容量の構造で設置しても、依然として真空ポンプの性能を低下させたりする。
【００１５】
従来の真空昇華精製法の他の欠点は、真空ベンチング（ｖｅｎｔｉｎｇ）時の飛散現象である。真空ベンチング時には窒素ガスをチャンバー内に入れることにより圧力を常圧にするが、この場合、チャンバー内で精製工程済みの各試料間の飛散現象が起こることがある。このような現象は、精製用ガラス管（または、水晶管）の両方が開いている場合にさらに加重されるが、これにより、既に精製しておいた物質さえも汚染することが頻繁である。
【００１６】
まとめると、昇華精製法の場合、有機素材の昇華点の差を用いて原料物質を純度の高い有機素材に精製することができる利点があるものの、次のように様々な問題点を引き起こした。
【００１７】
（１）精製過程が昇華−逆昇華を繰り返す過程中に有機物質の相当量がキャリアガスと一緒に排気として消失するので、出発物質に比べて最終精製物質の収率が非常に低いだけでなく、真空ポンプを汚染させる問題点が生じる。
【００１８】
（２）高真空下でキャリアガスを注入する過程で、精製されていない原始試料を飛散させて汚染させるだけでなく、精製後に精製された有機素材を回収するために真空をベンチングする過程で、精製済みの各試料間で飛散現象が発生するおそれがあって、得ようとする有機素材の最終純度を低下させる問題点がある。
【００１９】
（３）精製工程が完了した後、精製物質を回収するために、全体システムの真空雰囲気を常圧に回復させた後、全体システムを停止させなければならないので、自動化が難しい。
【００２０】
（４）このため、反復的な精製工程が必要であるから、消費エネルギーが多く、これは最終的に有機素材のコストが上昇する問題点として作用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、不純物の含まれている有機素材を昇華点まで加熱して有機素材の昇華ガスを形成した後、前記有機素材の昇華ガスを、流動するイオン性液体に接触、捕集および溶解させて再結晶化させることにより、不純物と高純度の有機素材を簡単に大量に分離精製生産することができる、イオン性液体を用いた有機素材精製方法および精製装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、上述したような精製方法によって精製された有機素材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法は、不純物の含有された有機素材を昇華させる昇華段階と、前記有機素材の昇華気体と流動するイオン性液体とを接触させて前記昇華気体を捕集する捕集段階と、前記イオン性液体に捕集されて溶解する前記昇華気体のうち、精製対象の有機素材を先ず過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成する再結晶化段階とを含む。
【００２４】
また、本発明によれば、前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って配置された多数のブレードの表面に沿って流動することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記再結晶化段階では、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を前記多数のブレードの表面に沿って再循環させる再循環段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明によれば、前記多数のブレードは、垂直軸を中心に等角度で配置され、前記イオン性液体が前記ブレードの表面に沿って下方に流動することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記多数のブレードは、水平軸を中心に等角度で配置され、回転しながら前記イオン性液体を流動させることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明によれば、前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って落下流動することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記再結晶化段階では、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を、前記昇華気体の飛散経路を横切って再循環させる再循環段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明によれば、前記再循環段階では、前記再結晶化した有機素材を分離して回収し、前記混合液を循環させることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記捕集段階で、前記イオン性液体は、前記昇華気体の飛散経路を横切って配置された一つ以上の回転ロールの表面に塗布されて流動することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明によれば、前記回転ロールの表面からドクターブレードを用いて、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を剥がす段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置は、不純物の含有された有機素材を昇華させる昇華部と、前記昇華部に連通するように配置され、前記有機素材の昇華気体と流動するイオン性液体とを接触させて前記昇華気体を捕集する捕集部とを含み、前記捕集部では、前記イオン性液体に捕集されて溶解する前記昇華気体のうち、精製対象の有機素材を先ず過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明によれば、前記捕集部は、前記昇華部に連通するように連結されたハウジングと、前記昇華気体の飛散経路を横切って前記ハウジング内に配置された多数のブレードと、前記ブレードの表面に沿って流動するように前記イオン性液体を供給するイオン性液体供給手段と、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液、および前記再結晶化した有機素材を貯蔵する貯蔵手段とを含むことを特徴とする。
【００３１】
また、本発明によれば、前記イオン性液体供給手段は、前記混合液を前記貯蔵手段から前記多数のブレードの表面に沿って再循環させる再循環手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明によれば、前記多数のブレードは、前記ハウジング内の垂直軸を中心に等角度で配置されることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記多数のブレードは、前記ハウジング内の水平軸を中心に等角度で配置されて回転することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明によれば、前記捕集部は、前記昇華部に連通するハウジングと、前記昇華気体の飛散経路を横切って落下するように前記イオン性液体を供給するイオン性液体供給手段と、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液および前記再結晶化した有機素材を貯蔵する貯蔵手段とを含むことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明によれば、前記イオン性液体供給手段は、前記混合液を前記貯蔵手段から再循環させ、前記昇華気体の飛散経路を横切って落下させる再循環手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明によれば、前記再循環手段は、前記貯蔵手段内の前記混合液と前記再結晶化した有機素材を前記貯蔵手段の外部へ排出した後、前記再結晶化した有機素材を分離して回収し、前記混合液を再循環させる回収手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明によれば、前記捕集部は、前記昇華部に連通するように連結されたハウジングと、前記昇華気体の飛散経路を横切って前記ハウジング内に配置された一つ以上の回転ロールと、前記回転ロールの下部に配置され、前記イオン性液体を前記回転ロールの表面に供給するイオン性液体貯蔵部とを含むことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明によれば、前記回転ロールの一側部には、前記イオン性液体に前記昇華気体が溶解して生成した混合液を前記回転ロールの表面から剥がすドクターブレードが設置されていることを特徴とする。
【００３８】
また、上記目的を達成するために、本発明の有機素材は、上述したような精製方法によって精製された有機素材であって、前記有機素材の表面が、前記イオン性液体に起因する成分によって保護されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、昇華段階で発生した昇華気体を運搬させて逆昇華させる工程が不要である。よって、従来の昇華精製法で使用していた不活性キャリアガスによる精製試料の汚染問題を根本的に封鎖するという利点がある。
【００４０】
また、本発明は、昇華段階で発生した昇華気体を失うことなく、全てのイオン性液体に接触させて捕集し溶解させるので、精製過程で有機素材を外部に亡失することなく全て精製させることができるため、精製収率を９５％以上に高めることができる。
【００４１】
また、本発明は、不純物が過飽和して再結晶化するまでは、対象の有機素材のみがイオン性液体に優先的に再結晶化して析出するので、精製される有機素材の純度を一気に９９．９５％以上に画期的に高めることができる。
【００４２】
また、本発明は、不純物と一緒に有機素材が溶解したイオン性液体を回収した後、別途精製工程を経て、本発明のイオン性液体に再利用することにより、イオン性液体を環境にやさしい溶媒として使用するのは勿論のこと、精製コストを低減させることができる。
【００４３】
また、本発明は、装置の容量を調節して大量のイオン性液体を用いてイオン性液体中に過飽和度の限界まで有機素材を投入することにより、有機素材を大量に精製することができるため、精製コストを大幅節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施例に係るイオン性液体を用いた垂直型有機素材精製装置の構成関係を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るイオン性液体を用いた垂直型有機素材精製装置の構成関係を示す結合斜視図である。
【図３】図２に示した有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図である。
【図４】図３に示したブレードの構成関係を具体的に示す詳細図である。
【図５】図１に示した昇華手段の結合関係を具体的に示す詳細図である。
【図６】図５に示した昇華手段のローディングボートの交替方式を示す詳細図である。
【図７】図１に示した駆動モーターの駆動方式およびハウジングの上端の結合関係を示す詳細図である。
【図８】図３に示した回収手段に集積部材をさらに備えた状態を示す概念図である。
【図９】図１に示した捕集手段の変形例を有する有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図である。
【図１０】図１に示した捕集手段の他の変形例を有する有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係るイオン性液体を用いた水平型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図１２】本発明の第３実施例に係るイオン性液体を用いたスプレー型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図１３】本発明の第４実施例に係るイオン性液体を用いたロール型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図１４】本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法のフローチャートである。
【図１５】水平型有機素材精製装置を製作するための設計図である。
【図１６】図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＲａｍａｎ  ＰＬ特性の変化を測定して示すグラフである。
【図１７】図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＰＬ特性の変化を測定して示すグラフである。
【図１８】図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間による表面形状の変化を撮影して示すＳＥＭ（×１ｋ）の写真である。
【図１９】図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いて精製された有機素材の特徴を示すＸＰＳのグラフである。
【図２０】精製された有機素材を１２０℃で１分間熱処理した後、ＸＰＳで表面組成を分析して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法および精製装置の好適な実施例を詳細に説明する。
イオン性液体（ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ）は、陽イオンと陰イオンのイオン結合からなる塩などの物質であって、１００℃以下で液体状態として存在し、高温でも安定的に液体として存在し、蒸気圧がほぼ０に近いため、「Ｇｒｅｅｎ  ｓｏｌｖｅｎｔ」と呼ばれながら環境にやさしい溶媒として多くの関心を集めている。また、イオン性液体は、様々な無機物、有機物、高分子物質を溶解させることができ、疎水性、溶解性、粘度、密度などの物理化学的特性を容易に変化させることができるため、「Ｄｅｓｉｇｎｅｒ  Ｓｏｌｖｅｎｔ」とも呼ばれ、理論的には１０１８種以上の合成が可能であって溶媒としての無限の潜在力を持っている。すなわち、イオン性液体は、既存の有機溶媒が持たない様々な特性を示すだけでなく、ユーザーの目的に合う溶媒を選択して合成することができるという大きな利点を持つ。（イオン性液体の最新の研究動向１−Ｏｖｅｒｖｉｅｗ、仁荷大学超精密生物分離技術研究所、イサンヒョン、ハソンホ）
一方、イオン性液体は、陽イオンと陰イオンの構造変化を介して、不揮発性、不燃性、熱的安定性、高いイオン伝導度、電気化学的安定性、高い沸点などの物理化学的特性を容易に変化させることができるため、多機能性の「デザイナー溶媒」として脚光を浴びている。このようなイオン性液体は、酵素の活性と安定性を増大させることができ、分離過程も容易に実現することができ、環境的／経済的な面でも好ましいしため、今後、イオン性液体は多くの分野にわたって広く使用できるのである。（Ｔｈｉ  Ｐｈｕｏｎｇ  Ｔｈｕｙ  Ｐｈａｍ、Ｃｈｕｌ−Ｗｏｏｎｇ  Ｃｈｏ、Ｙｅｏｕｎｇ−Ｓａｎｇ  Ｙｕｎ、「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｆａｔｅ  ａｎｄ  ｔｏｘｉｃｉｔｙ  ｏｆ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ：Ａ  ｒｅｖｉｅｗ」、Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、４４、２０１０、ｐｐ．３５２〜３７２）
この実施例に係るイオン性液体としては、化学式１の１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（１−Ｂｕｔｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）（ＢＭＩＭ  ＴＦＳＩ）を用いるか、或いは化学式２の１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（１−Ｏｃｔｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）（ＯＭＩＭ  ＴＦＳＩ）を用いることができる。または、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（１−Ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）（ＥＭＩＭ  ＴＦＳＩ）を用いることもできる。
【００４６】
【化１】
0006470298.tif 000002
【００４７】
【化２】
0006470298.tif 000003
【００４８】
前述したようなイオン性液体（ＢＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＯＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＥＭＩＭ  ＴＦＳＩ）は、不揮発性有機溶媒であって、イオン性液体中で有機（ｏｒｇａｎｉｃ）物質と不純物が溶解−再結晶化を数多く繰り返す過程で、過飽和度にさらに速く到達する有機素材が優先再結晶化するメカニズムにより、様々な有機素材の精製および再結晶化に使用可能である。
【００４９】
一方、ＢＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＯＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＥＭＩＭ  ＴＦＳＩは、低融点（ｌｏｗ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）、低蒸気圧（ｌｏｗ  ｖａｐｏｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、不燃性（ｎｏｎｆｌａｍｍａｂｌｅ）、有機分子イオンの構成（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｏｆ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｏｎｓ）、陰−陽イオン間の組み合わせ割合の調節性質（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｂｙ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ａｎｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｃａｔｉｏｎｓ）などの特性を持っている。
【００５０】
この実施例に係るイオン性液体は、有機素材の精製および再結晶化に使用されるものであって、１００〜１２０℃、１０−７Ｔｏｒｒ（１３３×１０−７Ｐａ）においても液相で安定して真空工程でも溶媒として利用可能である。
【００５１】
一方、ＯＬＥＤを構成する核心材料としては、電荷輸送用素材（正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層）と発光用素材（蛍光材料、リン光材料およびそれぞれのドーパント）に大別することができる。このようなＯＬＥＤは、その総厚さが１００〜２００ｎｍ程度であって非常に極超薄膜で構成される。一方、電荷輸送用素材の中でも、正孔伝達物質としては、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎ）、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｂｅｎｚｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＣｕＰｃ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４’’−ｔｒｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）などのものがあり、電子伝達物質としては、Ａｌｑ３（Ｔｒｉ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙ−ｃｈｉｎｏｌｉｎａｔｏ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、ＤＴＶＢｉ（４，４−Ｂｉｓ（２，２−ｄｉｐｈｅｎｙｅｔｈｅｎ−１−ｙｌ）−ｄｉｐｈｅｎｙｌ）などの化合物があり、また、発光用物質としては、Ａｌｑ３やクマリン（ｃｏｕｍａｒｉｎｅ）誘導体、キナクリドン（ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）誘導体、ルブレン（ｒｕｂｒｅｎｅ）などがある。
【００５２】
したがって、この実施例に係る有機素材原料としてはＮＰＢ素材を用いることができる。ここで、ＮＰＢは昇華点が１８０℃以上である。したがって、有機素材原料を収容するローディングボートを２００℃以上に加熱すると、昇華する。
【００５３】
一方、ＯＬＥＤ素子の製作のために使用される蒸着物質（有機素材原料）は、前記のような物質以外にも様々なものが存在する。つまり、本発明は、ＯＬＥＤの電荷輸送用素材または発光用素材を構成する様々な種類の有機素材を原料として用いることができる。
【００５４】
ところが、有機素材としては、前述したようなＯＬＥＤ素子の製作のための低分子有機発光素材以外にも、有機ＴＦＴ素材、有機太陽電池素材、有機半導体素材などがある。よって、本発明は、前述した様々な分野に適用される有機素材の精製に全て利用可能であるが、以下では、ＯＬＥＤ用有機素材を一例にして説明する。
【００５５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置の好適な実施例を詳細に説明する。
＜第１実施例＞
図１および図２は本発明の第１実施例に係るイオン性液体を用いた垂直型有機素材精製装置の構成関係を示す分解斜視図および結合斜視図、図３は図２に示した有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図、図４は図３に示したブレードの構成関係を具体的に示す詳細図、図５は図１に示した昇華手段の結合関係を具体的に示す詳細図、図６は図５に示した昇華手段のローディングボートの交替方式を示す詳細図、図７は図１に示した駆動モーターの駆動方式およびハウジングの上端の結合関係を示す詳細図、図８は図３に示した回収手段に集積部材をさらに備えた状態を示す概念図である。
【００５６】
図１に示すように、この実施例の有機素材精製装置１００は、大きく、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材を昇華させる昇華部と、昇華部に連通するように配置され、有機素材の昇華気体と流動するイオン性液体とを接触させて昇華気体を捕集する捕集部とを含んで構成される。ここで、捕集部では、イオン性液体に捕集されて溶解する昇華気体のうち、組成構成の主成分である精製対象の有機素材を先ず過飽和させ、再結晶化した高純度の有機素材を生成する役割を果たす。
【００５７】
図１〜図４に示すように、前記捕集部は、一定の内部容積を有する真空雰囲気のハウジング１１０と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体と接触させて昇華気体を捕集する捕集手段１３０と、捕集手段１３０によってイオン性液体に捕集されて溶解する昇華気体のうち、組成構成の主成分である精製対象の有機素材を先ず過飽和させ、再結晶化した高純度の有機素材を生成する再結晶化手段１４０とを含んで構成される。
【００５８】
図５および図６に示すように、昇華部は、ハウジング１１０の下部側にそれぞれ連通し、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材原料を加熱して昇華させる多数の昇華手段１２０を含んで構成される。
【００５９】
一方、この実施例の有機素材精製装置１００は、昇華手段１２０、捕集手段１３０および再結晶化手段１４０の作動を制御する制御手段（図示せず）をさらに含むことが好ましい。
【００６０】
ハウジング１１０は、外部と密閉される一定の内部容積を有するものであって、上部側を構成する上部ハウジング１１１と、上部ハウジング１１１の下側に結合する下部ハウジング１１２と、ハウジング１１０の内部を真空状態にするメイン真空ポンプ１１３と、ハウジング１１０の内部の真空度を微調整する補助真空ポンプ１１４とを含んで構成される。
【００６１】
昇華手段１２０は、下部ハウジング１１２に結合する昇華チャンバー１２１と、昇華チャンバー１２１の内部に配置され、有機素材原料を収容するローディングボート１２２と、ローディングボート１２２を加熱するヒーター（図示せず）とを含んで構成される。
【００６２】
捕集手段１３０は、ハウジング１１０の中心軸に沿って設置される中空形状のシャフト１３１と、シャフト１３１の周面に沿ってスクリュー状に設置されるブレード１３２と、シャフト１３１の上端に結合して動力を提供する駆動モーター１３３と、シャフト１３１の内部にイオン性液体を供給するポンプ１３４と、ブレード１３２の上面と下面に沿ってイオン性液体を供給するようにシャフト１３１に形成される多数の供給孔１３５とを含んで構成される。
【００６３】
以下、図１〜図４を参照して、ハウジング１１０の構成関係についてより具体的に説明する。
上部ハウジング１１１は円錐形の形状を有することが好ましい。つまり、上部ハウジング１１１は、上部から下部側へ行くほどその内径が益々大きくなる円錐形の形状を有することが好ましい。これは、下部ハウジング１１２の側面に結合する多数の昇華手段１２０で昇華する有機素材の昇華気体との接触面積を下部側で大きく持つことにより、昇華気体の再結晶化効率を高めるためである。しかし、上部ハウジング１１１を円錐形の形状に限定する必要はなく、一定の内部容積を有する円筒形や多角筒形などに構成してもよい。一方、上部ハウジング１１１は、その内部で行われる再結晶化過程などを外部から確認することが可能な多数の透明窓１１５を有するように構成することが好ましい。つまり、上部ハウジング１１１は、全体的にステンレス鋼で製作するが、途中に透明窓１１５を有するように構成すればよい。このとき、透明窓１１５はガラス材質で構成すればよい。一方、上部ハウジング１１１は透明なガラス材質で全体的に構成しても構わない。
【００６４】
上部ハウジング１１１は、上部ハウジング１１１の内部温度を調節するヒーター（図示せず）をさらに有するように構成される。このとき、ヒーターは、上部ハウジング１１１を構成するステンレス鋼の表面に設置するが、例えば、面状発熱体を設置して構成すればよい。ところが、上部ハウジング１１１を透明なガラス材質で全体的に構成する場合には、ヒーターを上部ハウジング１１１の周面に沿って一定の上下間隔を置いて帯状に設置することが好ましい。これは、ヒーターを上部ハウジング１１１に設置しても、一定の間隔をおいてハウジング１１０の内部を観察することができるようにするためである。このように配置されるヒーターは、イオン性液体を加熱し、上部ハウジング１１１の内部の温度雰囲気を調節して、有機素材の昇華気体がイオン性液体に溶解する溶解度を調節する役割を果たす。
【００６５】
一方、この実施例の有機素材精製装置１００は、上部ハウジング１１１の外側に設置され、透明窓１１５を介して赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒａｙ）を照射してシャフト１３１およびブレード１３２を加熱することにより、上部ハウジング１１１の内部温度を調節することが好ましい。または、シャフト１３１およびブレード１３２の内部に熱線を設置して上部ハウジング１１１の内部温度を調節することもできる。
【００６６】
下部ハウジング１１２は、上部ハウジング１１１の下側に結合するものであって、円筒形の形状に構成される。一方、下部ハウジング１１２は、その下部側に、有機素材の再結晶化に用いられたイオン性液体、昇華気体が溶解したイオン性液体（混合液）および再結晶化した有機素材を収集する貯蔵槽（貯蔵手段）１４１を有するように構成される。ここで、貯蔵槽１４１は、再結晶化手段１４０の一部の構成要素を構成するように下部ハウジング１１２の下部の一部分によって形成されるものであって、一定の容積を有するように構成すればよい。一方、貯蔵槽１４１は、イオン性液体および再結晶化した有機素材がより便利に一箇所に集まるように中心側に向って下方向にテーパーが付いていることが好ましい。
【００６７】
下部ハウジング１１２は、下部ハウジング１１２の内部温度および貯蔵槽１４１などに貯蔵されたイオン性液体および再結晶化した有機素材の温度を調節するヒーター（図示せず）をさらに有するように構成される。このとき、ヒーターは下部ハウジング１１２を構成するステンレス鋼の表面（下面を含む）に設置するが、例えば、面状発熱体を設置して構成すればよい。
【００６８】
メイン真空ポンプ１１３は、ハウジング１１０の内部を真空状態にする役割を果たすものであって、真空配管を介して下部ハウジング１１２の一側に連通する。補助真空ポンプ１１４は、ハウジング１１０の内部の真空度を微調整する役割を果たすものであって、真空配管を介して上部ハウジング１１１を密閉させる密閉部材１１７の一側に連通する。各真空ポンプ１１３、１１４の真空配管にはスロットルバルブ（ｔｈｒｏｔｔｌｅ  ｖａｌｖｅ）２１８、２１９がそれぞれ設置される。
【００６９】
以下、図５〜図６を参照して、昇華手段１２０の構成関係についてより具体的に説明する。
昇華チャンバー１２１は、下部ハウジング１１２の内部に連通して結合するものであって、その内部にローディングボート１２２を収容することが可能な大きさと、有機素材の昇華気体が下部ハウジング１１２側へスムーズに流動することが可能な構造で構成される。つまり、昇華チャンバー１２１は、ローディングボート１２２が位置する下部側は広く、下部ハウジング１１２の内部に連通する上部側は狭く構成される。
【００７０】
一方、昇華チャンバー１２１の内部には、ローディングボート１２２で昇華した有機素材の昇華気体を集めて、一度に下部ハウジング１１２側へ流動させるシャッター（図示せず）をさらに有するように構成することもできる。また、昇華チャンバー１２１の外側面には、昇華チャンバー１２１の内部を加熱してローディングボート１２２内の有機素材原料をより効果的に昇華させ、昇華した有機素材の昇華気体が昇華チャンバー１２１の内側面に再結晶化することを予防する面状発熱体などのヒーター（図示せず）をさらに設置することが好ましい。
【００７１】
ローディングボート１２２は、昇華チャンバー１２１の下部側に位置するものであって、下部側にヒーター（加熱手段、図示せず）を有するように構成される。また、ローディングボート１２２は、その上部に精製対象の有機素材原料を入れることが可能な形状を有するように構成される。一方、ローディングボート１２２は、有機素材原料が均一に加熱されるように、すなわち接触面積が増大するように、多数の突起形状（くし形）や波形状に有機素材原料の収容部を構成してもよい。
【００７２】
ヒーター（加熱手段）は、ローディングボート１２２内の有機素材原料を昇華させる熱源の役割を果たすものであって、電気的加熱、電磁加熱および電子ビーム加熱方式を含む。例えば、熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、レーザービーム（ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ）、マイクロ波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）または磁気性加熱（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式などを代わりに適用して構成することもできる。上述したようなヒーターとそれ以外の方式を用いて有機素材原料を昇華させるにあたっては、低い温度で昇華点の直前まで加熱した後、１〜５分間の間隔を置いて、昇華点以上に加熱して昇華させることが好ましい。
【００７３】
以下、図１〜図４、図７および図８を参照して、捕集手段１３０の構成関係についてより具体的に説明する。
シャフト１３１は、ハウジング１１０の中心軸に沿って設置されるものであって、中空形状を有する。このとき、シャフト１３１の上端および下端部分がハウジング１１０の上部および下部側に回転可能に支持結合される。つまり、シャフト１３１の上端は、上部ハウジング１１１の上部を密閉させる密閉部材１１７に回転可能に支持結合され、シャフト１３１の下端は、下部ハウジング１１２の内側面に固定される支持部材１３６に回転可能に支持結合される。このとき、支持部材１３６は、有機素材の昇華気体との接触がほとんど発生しないように昇華チャンバー１２１との連通部分よりも下部側に位置するように設置することが好ましい。
【００７４】
ブレード１３２は、シャフト１３１の周面に沿ってスクリュー状に設置されるものであって、ハウジング１１０が円錐形の形状を有することにより、それに対応して上部から下部側へ行くほどその幅が益々大きくなる形で構成される。つまり、ブレード１３２は、昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング１１０内に配置されるが、ハウジング１１０内の垂直軸を中心に等角度で配置される。一方、ハウジング１１０を円筒状に構成する場合には、ブレード１３２の幅が同じサイズを有するように構成すればよい。一方、ブレード１３２は、その端部がハウジング１１０の内側面にほぼ密着できる大きさに形成することが好ましい。つまり、ブレード１３２が回転時にハウジング１１０の内側面と接触しながら回転するように構成することが好ましい。これは、ブレード１３２に沿って流動するイオン性液体をハウジング１１０の内側面に全体的に塗布させ、かつ、ハウジング１１０の内側面に再結晶化する有機素材をより効率よく分離回収するためである。
【００７５】
一方、ブレード１３２は、上部から下部側へ時計回りのスクリュー状を有する。これは、有機素材の昇華気体をハウジング１１０の下部から上部側へスムーズに流動させるためである。したがって、ブレード１３２は、有機素材の昇華気体を流動させる流動媒体の役割も果たす。ところが、ブレード１３２が上述のように構成されることにより、ブレード１３２の上面および下面に沿って流動するイオン性液体がハウジング１１０の上部側へ流動しようとする力を受けることができる。しかし、ブレード１３２の回転に伴う回転力が昇華気体を流動させるには適するが、イオン性液体を流動させるには適さないため、イオン性液体がハウジング１１０の上部側へ流動するおそれはない。
【００７６】
また、ブレード１３２は、イオン性液体がハウジング１１０の上部側へ流動しようとする力をより少なく受けさせるだけでなく、イオン性液体が下部側へ流動することが可能な通路の役割を果たす多数のホール１３２ａをさらに有することができる。また、ブレード１３２は、イオン性液体がハウジング１１０の下部側へスムーズに流動するように案内する多数の曲線状溝１３２ｂをさらに有することもできる（図４参照）。
【００７７】
一方、ブレード１３２は、前述した連続的なスクリュータイプの代わりに、上下の間隔をおいてシャフト１３１に固定される多数のタービンブレードから構成してもよい。つまり、ブレード１３２を不連続的なタイプに構成することにより、それらの間の空間を介してイオン性液体を下部方向に流動させることができる。このようにブレード１３２を不連続的なタイプに構成する場合には、イオン性液体の下部側への流動のための前述した多数のホール１３２ａまたは多数の曲線状溝１３２ｂを備える必要がない。
【００７８】
駆動モーター１３３は、シャフト１３１の上端に結合して動力を提供するものであって、一般なモーターから構成される。ここで、駆動モーター１３３は、ギア噛み合い構造でシャフト１３１の上端に結合する（図７参照）。
【００７９】
ポンプ１３４は、シャフト１３１の内部にイオン性液体を供給する役割を果たすものであって、外部から供給されるイオン性液体および／または有機素材の再結晶化に用いられたイオン性液体（混合液）を供給する役割を果たす。したがって、ポンプ１３４には、新しいイオン性液体が流入する流入配管（図示せず）と、イオン性液体を循環させる循環配管と、シャフト１３１に新しいイオン性液体および／または再利用するイオン性液体を供給する供給配管がそれぞれ接続される。ここで、ポンプ１３４をはじめとする配管は、イオン性液体をシャフト１３１の内部を経て、ブレードの表面に沿って流動させるイオン性液体供給手段の役割を果たす。また、ポンプ１３４などは、貯蔵槽１４１に収集された混合液を捕集手段１３０側へ再循環させる再循環手段であって、混合液を昇華気体に繰り返し接触させて、有機素材がイオン性液体中で過飽和して再結晶化するようにする再結晶化手段１４０の構成要素としても利用される。このとき、供給配管はシャフト１３１の一側と連通し、循環配管はハウジング１１０の貯蔵槽１４１と連通する。一方、再循環手段は、この実施例でのように、ポンプ１３４をハウジング１１０の外部に配置した状態で外部を経由して再循環させたが、ポンプなどをハウジング１１０の内部に配置した状態でシャフト１３１などを経由して再循環させることもできる。このように内部循環構造で構成する場合には、真空条件を別途考慮する必要がないので、その構成関係を単純化することができるという長所がある。
【００８０】
再循環手段は、貯蔵槽１４１内の混合液と再結晶化した有機素材を貯蔵槽１４１の外部へ排出した後、再結晶化した有機素材を分離して回収し、混合液を再循環させる回収手段をさらに含むことができる。このような回収手段は、ポンプ１３４によって供給配管に沿って供給される混合液の中から再結晶化した有機素材を分離して貯蔵する回収容器１３７と、回収容器１３７で分離された混合液を捕集手段１３０側へ再循環させる循環ポンプ１３８とを備えて構成される。ここで、回収容器１３７は、再結晶化した有機素材を濾過や遠心分離などで分離する装置を含んで構成される。上述したような回収手段は、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿せずイオン性液体の表面に浮上する或いはイオン性液体中に混合される場合に利用することが適する。
【００８１】
一方、シャフト１３１には、イオン性液体をブレード１３２の上面および下面に沿って供給する多数の供給孔１３５が形成される（図４参照）。このとき、多数の供給孔１３５は、ブレード１３２に沿って一定の間隔を置いて形成されるが、ブレード１３２の上面および下面に沿ってイオン性液体が供給されるようにブレード１３２の上面および下面に多数形成される。このような多数の供給孔１３５は、イオン性液体に圧力が加えられることによりイオン性液体を噴射するノズルの役割を果たす。このとき、供給孔１３５は、拡散ノズルのようにイオン性液体をスプレー式で噴射することができるように構成することが好ましい。
【００８２】
この実施例に係る捕集手段１３０は、ポンプ１３４によってイオン性液体がシャフト１３１の内部に一定の圧力で供給され、駆動モーター１３３の駆動力によってシャフト１３１が回転しながらイオン性液体がブレード１３２の上面および下面に供給されてブレード１３２の上面および下面とハウジング１１０の内側面が全体的にイオン性液体で塗布されるようにする。つまり、この実施例の捕集手段１３０は、イオン性液体を駆動モーター１３３の駆動力による強制流動方式で供給するように構成したものである。
【００８３】
ところが、捕集手段１３０を強制流動方式ではなく、重力による非強制流動方式で構成しても構わない。一般に、イオン性液体は一定の大きさの粘性を有する。したがって、このようなイオン性液体の特性を用いて、ブレード１３２の上面および／または下面に沿ってイオン性液体が流動するようにイオン性液体を供給すればよい。
【００８４】
また、この実施例の有機素材精製装置１００は、メイン真空ポンプ１１３および／または補助真空ポンプ１１４を介してハウジング１１０の内部真空度の差を利用し、或いは別個の不活性気体のようなキャリアガスを利用して、昇華気体が上部側へスムーズに移動するように制御することもできる。もしキャリアガスを利用する場合には、ハウジング１１０の一側および他側にキャリアガス供給源及び排出ポンプをそれぞれ設置すればよい。
【００８５】
一方、この実施例の有機素材精製装置１００は、精製されて貯留槽１４１の下部に析出して沈殿した有機素材を回収する回収手段１５０と、有機素材原料の収容された新しいローディングボートと有機素材原料の昇華した空のローディングボートとを交替する交替手段１６０とをさらに有するように構成することができる。
【００８６】
回収手段１５０は、貯蔵槽１４１の下端に設けられた連結ライン１５２に連結される回収筒１５１と、貯蔵槽１４１と回収筒１５１との連結ライン１５２に一定の間隔を置いて設置され、イオン性液体などが移動しないように制御する２つのバルブ１５３と、２つのバルブ１５３の間に設置され、連結ライン１５２に真空を与える真空ポンプ１５４とを含んで構成される。このとき、回収筒１５１は、連結ライン１５２に対して分離および結合可能に構成される。
【００８７】
したがって、回収筒１５１には、精製されて析出した有機素材が益々蓄積される。また、回収筒１５１内に有機素材が一定量たまると、２つのバルブ１５３を閉鎖し、回収筒１５１を連結ライン１５２から分離して有機素材を回収することができる。一方、新しい回収筒１５１を連結ライン１５２に連結するにあたっては、まず、新しい回収筒１５１を連結ライン１５２に締結した後、回収筒１５１に隣接したバルブ１５３を開放させる。次に、真空ポンプ１５４で連結ライン１５２に真空を与えた後、残りのバルブ１５３を開放させればよい。
【００８８】
また、回収手段１５０は、貯蔵槽１４１の下部に、再結晶化して沈殿した有機素材を回収筒１５１に集める集積部材１５５をさらに有するように構成することができる（図８参照）。ここで、集積部材１５５は、シャフト１３１の下端に結合してシャフト１３１の動力によって回転する。一方、集積部材１５５としてはスクレイパー（ｓｃｒａｐｅｒ）を用いることができる。前述したような回収手段１５０は、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿する場合に利用することが適する。
【００８９】
交替手段１６０は、昇華チャンバー１２１の一側および大気状態の外部に対して選択的に開閉され、新しいローディングボートは投入し、空のローディングボートは回収するチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）２６１と、チャンバー１６１の内部を真空させる真空ポンプ１６２と、ハウジング１１０の一側および大気状態の外部に対して選択的に開閉させるそれぞれの開閉装置１６３、１６４とを有するように構成される。
【００９０】
一方、交替手段１６０は、チャンバー１６１をＬＣＤ装備で一般に採用しているロードロックチャンバー（Ｌｏａｄ  Ｌｏｃｋ  Ｃｈａｍｂｅｒ）で構成し、ロードロックチャンバー内に設置され、ローディングボートをハウジング１１０、ロードロックチャンバーまたは大気状態の外部へ移動させる移動ロボット（図示せず）を含んでローディングボートを自動的に交替させることもできる。
【００９１】
図９は図１に示した捕集手段の変形例を有する有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図である。図９に示すように、変形例の捕集手段１３０Ａはシャフト１３１の周面に沿って設置される複数のブレード１３２Ａを有するが、それ以外の構成要素は捕集手段１３０と同様に構成される。ここで、ブレード１３２Ａは、垂直方向に配列され、上部から下部側へ時計回りの旋回角を有する。つまり、ブレード１３２Ａは、一側端部から他側端部までの位相差が例えば１２０°程度の旋回角を持つように構成される。したがって、複数のブレード１３２Ａは、昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング１１０内に配置されるが、ハウジング１１０内の垂直軸を中心に等角度で配置される。
【００９２】
図１０は図１に示した捕集手段の他の変形例を有する有機素材精製装置の一部を切り取った結合斜視図である。図１０に示すように、他の変形例の捕集手段１３０Ｂは、シャフト１３１の長さ方向に周面に沿って等間隔で設置される多数のブレード１３２Ｂと、多数の供給孔１３５に連通連結され、シャフト１３１の内部へ供給されるイオン性液体をブレード１３２Ｂの表面および上部ハウジング１１１の内側面に向かって噴射する多数の噴射パイプ１３９とを有するが、それ以外の構成要素は捕集手段１３０と同様に構成される。ここで、ブレード１３２Ｂは、シャフト１３１の長さ方向に周面に沿って等間隔で設置され、かつ、昇華気体の飛散経路上に配置されて回転する。つまり、多数のブレード１３２Ｂは、昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング１１０内に配置されるが、ハウジング１１０内の垂直軸を中心に等角度で配置される。
【００９３】
噴射パイプ１３９は、イオン性液体をブレード１３２Ｂの表面および上部ハウジング１１１の内側面に均一に噴射するように三角形の形状にブレード１３２Ｂ同士の間に上下に配置される。このような噴射パイプ１３９には、イオン性液体を噴射する多数の噴射孔１３９ａがそれぞれ形成される。このとき、噴射孔１３９ａは、ブレード１３２Ｂの表面および上部ハウジング１１１の内側面に向くが、拡散ノズルのようにイオン性液体をスプレー式で噴射することができるように構成することが好ましい。
【００９４】
以下、前述のように構成されたこの実施例の有機素材精製装置を用いて有機素材を精製する方法について説明する。
まず、昇華チャンバー１２１の内部に有機素材原料入りのローディングボート１２２を設置し、ポンプ１３４および駆動モーター１３３を駆動させて、ブレード１３２の上面および下面とハウジング１１０の内側面を全体的にイオン性液体で塗布する。その後、メイン真空ポンプ１１３を用いてハウジング１１０および昇華チャンバー１２１の内部を真空化させる。
【００９５】
次に、ヒーターを用いてローディングボート１２２を有機素材原料の昇華点直前まで加熱した後、１〜５分間の間隔を置いて、昇華点以上に加熱する。すると、有機素材と一部の不純物とが混合した有機素材の昇華気体となる。一方、有機素材の昇華気体が形成される時点からブレード１３２の上面および下面に沿ってイオン性液体が流動するようにする。つまり、ポンプ１３４によってイオン性液体がシャフト１３１の内部に一定の圧力で供給され、駆動モーター１３３の駆動力によってシャフト１３１が回転しながらイオン性液体がブレード１３２の上面および下面に沿って流動するようにする。また、ハウジング１１０の外側面に設置されたヒーターによって、ハウジング１１０の内部を有機素材の再結晶化が容易な温度雰囲気に造成する。
【００９６】
このように、イオン性液体はブレード１３２の上面および下面に沿って流動し、有機素材の昇華気体は、シャッターが開放されると同時に、ハウジング１１０の内部へ流動してブレード１３２を経由してハウジング１１０の上部側へ自然に飛散しながら、イオン性液体と昇華気体とがブレード１３２の上面及び下面などで接触する。このような接触により、昇華気体は、イオン性液体に捕集された後、益々溶解して再結晶化しながらハウジング１１０の下部の貯蔵槽４１に集まることになる。つまり、イオン性液体に昇華気体が溶解するとき、不純物に比べて精製対象の有機素材の含有量が絶対的に高いため、有機素材が先ず過飽和状態に至って再結晶化が先に始まり、高純度の有機素材として析出する。
【００９７】
一方、上部ハウジング１１１および下部ハウジング１１２の外側面に設置されるヒーターを用いて、昇華気体がイオン性液体に溶解する溶解度を調節することができる。それにより、昇華気体に対するイオン性液体の溶解度を調節して、イオン性液体中での有機素材の過飽和度および有機素材の再結晶化速度などの制御が可能である。これにより、再結晶化する過程で不純物の混入を最小限に抑えることができ、このようにイオン性液体中に析出する高純度の有機素材はハウジング１１０の貯蔵槽１４１から適切に回収すればよい。
【００９８】
例えば、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿する場合には、貯蔵槽１４１に連結された回収手段１５０の回収筒１５１を介して、精製された有機素材を回収すればよい。ところが、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿せずにイオン性液体の表面に浮上する或いはイオン性液体中に混合される場合には、貯蔵槽１４１内の混合液と再結晶化した有機素材を貯留槽１４１の外部へ排出した後、再結晶化した有機素材を濾過や遠心分離などの方式で分離して回収容器１３７で回収した後、混合液を循環ポンプ１３８を用いて捕集手段１３０側へ再循環させればよい。
【００９９】
一方、ローディングボート１２２内の有機素材原料がすべて昇華する時点で交替手段１６０を介して有機素材原料入りの新しいローディングボートで交替し、上述した同一過程を経て有機素材を連続的に精製すればよい。
【０１００】
上述のようにイオン性液体中に析出する高純度の有機素材が回収されると、イオン性液体内には、昇華気体内に含まれていた過飽和度に至るまで溶解した有機素材と少量の不純物が一部残留することになる。また、精製工程が進むにつれてイオン性液体内の不純物の含有量が増加し、一定の時点では不純物成分も過飽和度に至ることになり、再結晶化した有機素材内への不純物の混入が発生することになる。この時点で、精製工程のためのイオン性液体を高純度のイオン性液体で交換することが好ましい。
【０１０１】
＜第２実施例＞
図１１は本発明の第２実施例に係るイオン性液体を用いた水平型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。図１１に示すように、この実施例の有機素材精製装置２００は、多数のブレードがハウジング内の水平軸を中心に等角度で配置されて回転するように構成したこと以外は、第１実施例の有機素材精製装置１００と同様の概念で構成したものである。したがって、この実施例では第１実施例と重複する部分についての説明を省略する。
【０１０２】
ハウジング２１０は、外部と密閉される一定の内部容積を有するものであって、ハウジング２１０の内部を真空状態にする真空ポンプ２１１を含んで構成される。昇華手段２２０は、有機素材原料を収容するローディングボート２２１と、ローディングボート２２１を加熱するヒーター（図示せず）とを含んで構成される。そして、捕集手段２３０は、ハウジング２１０の水平中心軸に沿って設置されるシャフト２３１と、シャフト２３１の周面に沿って設置される複数のブレード２３２と、シャフト２３１の一側端部に結合して動力を提供する駆動モーター２３３とを含んで構成される。
【０１０３】
以下、ハウジング２１０の構成関係についてより具体的に説明する。
ハウジング２１０は、外部と密閉される一定の内部容積を有するが、一定の長さを有する円筒状に構成することが好ましい。一方、ハウジング２１０は、その内部にイオン性液体２１２を貯蔵することが可能な貯蔵槽（貯蔵手段）２４１の役割を行えるように仕切り板２１３を有する。したがって、ハウジング２１０の内部には、ローディングボート２２１が設置される空間、およびイオン性液体２１２が貯蔵される貯蔵槽２４１の空間を持つ。
【０１０４】
一方、ハウジング２１０は、その内部で行われる再結晶化過程などを外部から確認することが可能な多数の透明窓（図示せず）を有するように構成することが好ましい。つまり、ハウジング２１０は、全体的にステンレス鋼で製作するが、途中に透明窓（図示せず）を有するように構成すればよい。このとき、透明窓はガラス材質で構成すればよい。一方、ハウジング２１０は透明なガラス材質で全体的に構成しても構わない。
【０１０５】
ハウジング２１０は、ハウジング２１０の内部温度を調節するヒーター２１５をさらに有するように構成される。このとき、ヒーター２１５は、ハウジング２１０を構成するステンレス鋼の表面に設置するが、例えば面状発熱体を設置して構成すればよい。ところが、ハウジング２１０を透明なガラス材質で全体的に構成する場合には、ヒーター２１５をハウジング２１０の周面に沿って一定の間隔を置いて帯状に設置することが好ましい。これは、ヒーター２１５をハウジング２１０に設置しても、一定の間隔をおいてハウジング２１０の内部を観察することができるようにするためである。
【０１０６】
このように配置されるヒーター２１５は、イオン性液体を加熱し、ハウジング２１０の内部の温度雰囲気を調節して、有機素材の昇華気体がイオン性液体に溶解する溶解度を調節する役割を果たす。また、ヒーター２１５は、貯蔵槽２４１に収集された昇華気体が溶解したイオン性液体（混合液）の温度を調節して、よりスムーズに有機素材が析出して再結晶化するようにする役割も果たす。このようなヒーター２１５は、多数個に分割構成してそれぞれの温度を制御することもできる。
【０１０７】
一方、この実施例の有機素材精製装置２００は、ハウジング２１０の外側に設置され、透明窓を介して赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒａｙ）を照射してシャフト２３１及びブレード２３２を加熱することによりハウジング２１０の内部温度を調節することが好ましい。
【０１０８】
また、ハウジング２１０は、その下部側に仕切り２１３によって形成され、イオン性液体２１２を貯蔵する貯蔵槽２４１を有するように構成される。ここで、貯蔵槽２４１は、再結晶化手段２４０の一部の構成要素を構成するように、新規なイオン性液体２１２および有機素材の再結晶化に用いられたイオン性液体を貯蔵する役割と、昇華気体が溶解したイオン性液体（混合液）と再結晶化した有機素材を収集する収集槽の役割なども果たす。このとき、貯蔵槽２４１は、ハウジング２１０の下部の一部分によって形成されるものであって、一定の容積を有するように構成すればよい。一方、貯蔵槽２４１は、昇華気体が溶解したイオン性液体と再結晶化した有機素材がより便利に一箇所に集まるように中心側に向かって下方向にテーパーが付いていることが好ましい。
【０１０９】
真空ポンプ２１１は、ハウジング２１０の内部を真空状態にする役割を果たすものであって、真空配管を介してハウジング２１０の一側と連通する。一方、真空ポンプ２１１の真空配管にはスロットルバルブ（ｔｈｒｏｔｔｌｅ  ｖａｌｖｅ）がさらに設置されることが好ましい。
【０１１０】
以下、昇華手段２２０の構成関係についてより具体的に説明する。
昇華手段２２０は、ハウジング２１０の一側に配置され、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材原料を加熱して昇華させるものであって、ハウジング２１０の外側面に設置され、ローディングボート２２１内の有機素材原料をより効果的に昇華させ、昇華した有機素材の昇華気体がハウジング２１０の内側面に再結晶化することを予防する面状発熱体などのヒーター２２２をさらに設置することが好ましい。
【０１１１】
ローディングボート２２１は、ハウジング２１０の一側の下部側に位置するものであって、下部側にヒーター（加熱手段、図示せず）を有するように構成される。また、ローディングボート２２１は、その上部に精製対象の有機素材原料を入れることが可能な形態を持つように構成される。一方、ローディングボート２２１は、有機素材原料が均一に加熱されるように、すなわち接触面積が増大するように、多数の突起形状（くし形）や波形状に有機素材原料の収容部を構成してもよい。
【０１１２】
ヒーター（加熱手段）は、ローディングボート２２１内の有機素材原料を昇華させる熱源の役割を果たすものであって、電気的加熱、電磁加熱および電子ビーム加熱方式を含む。例えば、熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、レーザービーム（ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ）、マイクロ波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）または磁気性加熱（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式などを代わりに適用して構成することもできる。前述したようなヒーターとそれ以外の方式を用いて有機素材原料を昇華させるにあたっては、低い温度で昇華点直前まで加熱した後、１〜５分間の間隔を置いて、昇華点以上に加熱して昇華させることが好ましい。
【０１１３】
以下、捕集手段２３０の構成関係についてより具体的に説明する。
シャフト２３１は、ハウジング２１０の水平中心軸に沿って設置されるものであって、一側は仕切り２１３に回転可能に支持され、他側はハウジング２１０に回転可能に支持される。
【０１１４】
ブレード２３２は水平方向にシャフト２３１の周面に沿って設置される。このとき、ブレード２３２は、一側端部から他側端部までの位相差が例えば１２０°程度の旋回角を持つように構成される。したがって、多数のブレード２３２は、昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング２１０内に配置されるが、ハウジング２１０内の水平軸を中心に等角度で配置される。一方、ブレード２３２は、その端部がハウジング２１０の下部の一部区間を除いては、ハウジング２１０の内側面にほぼ密着できる大きさに形成することが好ましい。つまり、ブレード２３２が回転時にハウジング２１０の内側面と接触しながら回転するように構成することが好ましい。これは、ブレード２３２に沿って流動するイオン性液体をハウジング２１０の内側面に全体的に塗布させ、かつ、ハウジング２１０の内側面に再結晶化する有機素材をより効率よく分離回収するためである。
【０１１５】
駆動モーター２３３は、シャフト２３１の一側端部に結合して動力を提供するものであって、一般なモーターで構成される。
一方、この実施例の有機素材精製装置２００は、昇華気体が流動する側方経路に向かって下部側にイオン性液体を噴射する噴射手段２５０と、精製されてハウジング２１０の貯蔵槽２４１の下部に再結晶化して沈殿した有機素材を回収する回収手段２６０と、有機素材原料の収容された新しいローディングボートと有機素材原料の昇華した空のローディングボートとを交替する交替手段２７０とをさらに有するように構成することができる。ここで、噴射手段２５０は、昇華気体の飛散経路を横切って落下するようにイオン性液体を供給するイオン性液体供給手段の役割を果たす。
【０１１６】
噴射手段２５０は、ハウジング２１０の上部外側面との間に一定の収容空間を有する収容部２５１と、収容部２５１の内部とハウジング２１０の内部とを互いに連通させる多数の連通孔２５２と、収容部２５１と貯蔵槽２４１とを互いに連結する連結管２５３と、連結管２５３に設置され、貯蔵槽２４１内のイオン性液体２１２を収容部２５１を経て多数の連通孔２５２を介して昇華気体が流動する側方経路に向かって下部側に噴射するようにするポンプ２５４とを含んで構成される。ここで、ポンプ２５４は、貯蔵槽２４１に収集された混合液を捕集手段２３０へ再循環させる再循環手段であって、混合液を昇華気体に繰り返し接触させ、有機素材がイオン性液体中で過飽和して再結晶化するようにする再結晶化手段２４０の構成要素としても利用される。そして、連通孔２５２は、ポンプ２５４によってイオン性液体に加えられる圧力に応じてイオン性液体を噴射するノズルの役割を果たす。このとき、連通孔２５２は、拡散ノズルのようにイオン性液体をスプレー式で噴射することができるように構成することが好ましい。
【０１１７】
再循環手段は、貯蔵槽２４１内の混合液と再結晶化した有機素材を貯蔵槽２４１の外部へ排出した後、再結晶化した有機素材を分離して回収し、混合液を再循環させる回収手段をさらに含むことができる。このような回収手段は、ポンプ２５４によって連結管２５３に沿って供給される混合液の中から再結晶化した有機素材を分離して貯蔵する回収容器２５５と、回収容器２５５で分離された混合液を捕集手段２３０側へ再循環させる循環ポンプ２５６とを備えて構成される。ここで、回収容器２５５は、再結晶化した有機素材を濾過や遠心分離などで分離する装置を含んで構成される。前述したような回収手段は、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿せずにイオン性液体の表面に浮上する或いはイオン性液体中に混合される場合に利用することが適する。
【０１１８】
一方、他の回収手段２６０は、貯蔵槽２４１の下端に形成された連結ライン２６２に連結される回収筒２６１と、貯蔵槽２４１と回収筒２６１との間の連結ライン２６２に一定の間隔を置いて設置され、イオン性液体などが移動しないように制御する２つのバルブ２６３と、２つのバルブ２６３の間に設置され、連結ライン２６２に真空を与える真空ポンプ２６４とを含んで構成される。このとき、回収筒２６１は、連結ライン２６２に対して分離および結合可能に構成される。
【０１１９】
したがって、回収筒２６１には、精製されて析出した有機素材が益々蓄積される。また、回収筒２６１内に有機素材が一定量たまると、２つのバルブ２６３を閉鎖し、回収筒２６１を連結ライン２６２から分離して有機素材を回収することができる。一方、新しい回収筒２６１を連結ライン２６２に連結するにあたっては、まず、新しい回収筒２６１を連結ライン２６２に締結した後、回収筒２６１に隣接したバルブ２６３を開放させる。次に、真空ポンプ２６４で連結ライン２６２に真空を与えた後、残りのバルブ２６３を開放させればよい。前述したような回収手段２６０は、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿する場合に利用することが適する。
【０１２０】
交替手段２７０は、ハウジング２１０の一側及び大気状態の外部に対して選択的に開閉され、新しいローディングボートは投入し、空のローディングボートは回収するチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）２７１と、チャンバー２７１の内部を真空させる真空ポンプ（図示せず）と、ハウジング２１０の一側および大気状態の外部に対して選択的に開閉させるそれぞれの開閉装置（図示せず）を有するように構成される。
【０１２１】
一方、交替手段２７０は、チャンバー２７１をＬＣＤ装置で一般的に採用しているロードロックチャンバー（Ｌｏａｄ  Ｌｏｃｋ  Ｃｈａｍｂｅｒ）で構成し、ロードロックチャンバー内に設置され、ローディングボートをハウジング２１０、ロードロックチャンバーまたは大気状態の外部へ移動させる移動ロボット（図示せず）を含んでローディングボートを自動的に交替させることもできる。
【０１２２】
以下、前述のように構成されたこの実施例の有機素材精製装置を用いて有機素材を精製する方法について説明する。
まず、ハウジング２１０の内部に有機素材原料入りのローディングボート２２１を設置し、ポンプ２５４、循環ポンプ２５６および駆動モーター２３３を駆動させ、ブレード２３２の表面とハウジング２１０の内側面を全体的にイオン性液体で塗布する。その後、真空ポンプ２１１を用いてハウジング２１０の内部を真空化させる。
【０１２３】
次に、ヒーターを用いてローディングボート２２１を有機素材原料の昇華点直前まで加熱した後、１〜５分間の間隔を置いて、昇華点以上に加熱する。すると、有機素材と一部の不純物とが混合された有機素材の昇華気体となる。一方、有機素材の昇華気体が形成される時点からポンプ２５４および循環ポンプ２５６を作動させて連通孔２５２を介してイオン性液体を噴射し、かつ、駆動モーター２３３を作動させてブレード２３２を回転させて昇華気体をハウジング２１０の他側方向に流動させる。また、ハウジング２１０の外側面に設置されたヒーター２１５を介して、ハウジング２１０の内部を、有機素材の再結晶化が容易な温度雰囲気に造成する。
【０１２４】
このように昇華気体がハウジング２１０の他側方向に流動しながらブレード２３２の表面がイオン性液体と接触し、かつ、連通孔２５２を介して噴射されるイオン性液体と接触する。このような接触によって、昇華気体は、イオン性液体に捕集された後、益々溶解して再結晶化しながらハウジング２１０の下部の貯槽２４１に集まることになる。つまり、イオン性液体に昇華気体が溶解するとき、不純物に比べて精製対象の有機素材の含有量が絶対的に高いため、有機素材が先ず過飽和状態に至って再結晶化が先に始まり、高純度の有機素材として析出する。
【０１２５】
一方、ハウジング２１０の外側面に設置されるヒーター２１５を用いて、昇華気体がイオン性液体に溶解する溶解度を調節することができる。それにより、昇華気体に対するイオン性液体の溶解度を調節して、イオン性液体中での有機素材の過飽和度および有機素材の再結晶化速度などの制御が可能である。これにより、再結晶化する過程で不純物の混入を最小限に抑えることができ、このようにイオン性液体中に析出する高純度の有機素材はハウジング２１０の貯蔵槽２４１から適切に回収すればよい。
【０１２６】
例えば、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿する場合には、貯蔵槽２４１に連結された回収手段２６０の回収筒２６１を介して、精製された有機素材を回収すればよい。ところが、再結晶化した有機素材がイオン性液体の下部に沈殿せずにイオン性液体の表面に浮上する或いはイオン性液体中に混合される場合には、貯蔵槽２４１内の混合液と再結晶化した有機素材を貯留槽２４１の外部へ排出した後、再結晶化した有機素材を濾過や遠心分離などの方式で分離して回収容器２５５で回収した後、混合液を循環ポンプ２５６を用いて捕集手段２３０側へ再循環させればよい。
【０１２７】
そして、ローディングボート２２１内の有機素材原料が全て昇華する時点で、交替手段２７０を介して有機素材原料入りの新しいローディングボートで交替し、上述したような同じ過程を経て有機素材を連続的に精製すればよい。
【０１２８】
前述したようにイオン性液体中に析出する高純度の有機素材が回収されると、イオン性液体には、昇華気体中に含まれていた過飽和度に至るまで溶解した有機素材と少量の不純物が一部残留することになる。また、精製工程が進むにつれてイオン性液体内の不純物含有量が増加することにより、一定の時点では不純物成分も過飽和度に至ることになり、再結晶化した有機素材内への不純物の混入が発生することになる。この時点で、精製工程のためのイオン性液体を高純度のイオン性液体と交換することが好ましい。
【０１２９】
＜第３実施例＞
図１２は本発明の第３実施例に係るイオン性液体を用いたスプレー型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。図１２に示すように、この実施例の有機素材精製装置３００は、一定の内部容積を有する真空雰囲気のハウジング３１０と、ハウジング３１０の一側に配置され、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材原料を加熱して昇華させる昇華手段３２０と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体と接触させて昇華気体を捕集する捕集手段３３０と、捕集手段３３０によってイオン性液体に捕集されて溶解する昇華気体を過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成する再結晶化手段３４０とを含んで構成される。一方、この実施例の有機素材精製装置３００は、昇華手段３２０、捕集手段３３０および再結晶化手段３４０の作動を制御する制御手段（図示せず）をさらに含むことが好ましい。
【０１３０】
この実施例の有機素材精製装置３００は、前記捕集手段３３０が昇華気体の飛散経路を横切ってカーテン状または様々な形状にイオン性液体を噴射する噴射手段である。つまり、噴射手段が昇華気体の飛散経路を横切って落下するようにイオン性液体を供給するイオン性液体供給手段の役割を果たす。したがって、この実施例の有機素材精製装置３００は、捕集手段２３０が省略され、噴射手段２５０が一部変更されたこと以外は、第２実施例の有機素材精製装置２００と同様に構成される。したがって、この実施例では第２実施例と同様の構成要素についての説明を省略する。
【０１３１】
この実施例の捕集手段３３０は、イオン性液体を噴射する多数のノズルをそれぞれ有する多数の噴射配管３３１で構成される。このとき、多数の噴射配管３３１は、昇華気体の飛散経路方向に一定の間隔を置いて設置され、それぞれのノズルを介してカーテン状または様々な形状に上部から下部へ噴射されるイオン性液体が昇華気体と接触するように構成したものである。ここで、多数の噴射配管３３１は、多数のノズルがジグザグ状に配置され、飛散する昇華気体がイオン性液体にすべて接触して漸進的に捕集されるように構成することが好ましい。
【０１３２】
＜第４実施例＞
図１３は本発明の第４実施例に係るイオン性液体を用いたロール型有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。図１３に示すように、この実施例の有機素材精製装置４００は、一定の内部容積を有する真空雰囲気のハウジング４１０と、ハウジング４１０の一側に配置され、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材原料を加熱して昇華させる昇華手段４２０と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体と接触させて昇華気体を捕集する捕集手段４３０と、捕集手段４３０によってイオン性液体に捕集されて溶解する昇華気体を過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成する再結晶化手段４４０とを含んで構成される。
【０１３３】
この実施例の有機素材精製装置４００は、前記捕集手段４３０が昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング４１０内に配置される１つ以上の回転ロール４３１を備え、再結晶化手段４４０が回転ロール４３１の一側部に設置され、イオン性液体に昇華気体が溶解して生成した混合液を回転ロール４３１の表面から剥がすドクターブレード４４１を備えるように構成されたこと以外は、第２実施例の有機素材精製装置２００と同様の概念で構成したものである。したがって、この実施例では第２実施例と重複する部分についての説明を省略する。
【０１３４】
この実施例の捕集手段４３０は、昇華気体の飛散経路を横切ってハウジング４１０内に配置される１つ以上の回転ロール４３１と、回転ロール４３１の下部に配置され、イオン性液体を回転ロール４３１の表面に供給するイオン性液体貯蔵部４３２とを含む。ここで、回転ロール４３１は、その下部側がイオン性液体貯蔵部４３２に貯蔵されたイオン性液体に浸漬された状態で回転するように設置される。したがって、回転ロール４３１の表面にはイオン性液体が塗布され、このように塗布されたイオン性液体の表面に昇華気体が接触して捕集され、溶解する。それにより、回転ロール４３１の表面には、イオン性液体に昇華気体が溶解した混合液が生成する。一方、回転ロール４３１はハウジング４１０内に並列に多数配置してもよい。
【０１３５】
この実施例の再結晶化手段４４０は、回転ロール４３１の一側部に設置され、前記混合液を回転ロール４３１の表面から剥がすドクターブレード４４１と、ドクターブレード４４１によって回収された混合液を収集して有機素材を過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成する貯蔵槽４４２とを含む。一方、再結晶化した有機素材は、貯蔵槽４４２に連結された別の回収手段４５０を介して回収すればよい。ここで、回収手段４５０は第２実施例の回収手段２６０と同様に構成すればよい。
【０１３６】
以下、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法、およびこの実施例に示された有機素材精製装置を用いて有機素材を精製する方法について説明する。
図１４は本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法のフローチャートである。図１４に示すように、本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材精製方法は、不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材を昇華させる昇華段階（Ｓ５１０）と、有機素材の昇華気体と流動するイオン性液体とを接触させて昇華気体を捕集する捕集段階（Ｓ５２０）と、イオン性液体に捕集されて溶解する昇華気体を過飽和させ、再結晶化した有機素材を生成する再結晶化段階（Ｓ５３０）とを含んで構成される。ここで、昇華段階（Ｓ５１０）は、精製する有機素材を固体状態から気体に昇華させることや、固体状態からゲル状態、気体状態へ蒸発させることまで包括的に含む。
【０１３７】
一方、図１〜図１１に示すように、捕集段階（Ｓ５２０）で、イオン性液体は、昇華気体の飛散経路を横切って配置された多数のブレード１３２、１３２Ａ、１３２Ｂまたは２３２の表面に沿って流動することができる。さらに具体的には、イオン性液体は、図１〜図１０に示すように垂直軸を中心に等角度で配置される多数のブレード１３２、１３２Ａまたは１３２Ｂの表面に沿って下方に流動するか、或いは図１１に示すように水平軸を中心に等角度で配置されて回転する多数のブレード２３２によって流動するか、或いは図１２に示すように昇華気体の飛散経路を横切って落下流動することができる。
【０１３８】
再結晶化段階（Ｓ５３０）では、図１〜図１１に示すようにイオン性液体に昇華気体が溶解して生成した混合液を多数のブレード１３２、１３２Ａ、１３２Ｂまたは２３２の表面に沿って再循環させるか、或いは図１２に示すように前記混合液を昇華気体の飛散経路を横切って再循環させる再循環段階をさらに含むことができる。一方、再循環段階では、再結晶化した有機素材を回収容器１３７、２５５に分離して回収し、混合液を循環させることもできる。
【０１３９】
図１３に示すように、捕集段階Ｓ５２０で、イオン性液体は、昇華気体の飛散経路を横切って配置された一つ以上の回転ロール４３１の表面に塗布されて流動することができる。一方、イオン性液体に昇華気体が溶解して回転ロール４３１の表面に塗布される混合液を、回転ロール４３１の一側面に位置するドクターブレード４４１を用いて回転ロール４３１の表面から剥がして貯蔵槽４４２に回収する段階をさらに行うこともできる。
【０１４０】
以下、本発明で有機素材を連続的に結晶化させて精製する原理について説明する。
有機素材の昇華気体がイオン性液体に捕集された後、溶解して混合液になった後、飽和状態に達すると、飽和溶液になる。このような飽和溶液の後に昇華気体が飽和溶液に捕集されて溶解しながら核が生成し、飽和溶液内の有機素材の分子が核に飛散して核の周りにくっ付いて結晶として成長する。このとき、結晶成長の周辺は他所に比べて濃度が低くなる。つまり、飽和溶液中の分子が結晶成長するにつれてその周辺の濃度が相対的に低くなり、それにより、飽和溶液が、昇華気体が接触溶解できる混合液の状態となる。
【０１４１】
一方、本発明の結晶成長の駆動力（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）は、常に濃度勾配を持つように維持することである。そのため、本発明では、前述したように２つの方式を利用することができる。
【０１４２】
一つ目は、イオン性液体を自体循環させることである。つまり、混合液状態（飽和溶液ではない状態）のイオン性液体を自体循環させ、イオン性液体内に混合液状態、飽和溶液状態および過飽和溶液状態が常に存在しながら、連続的に結晶が成長し得るようにする方式である。この方式は、核の成長速度が昇華気体の供給速度よりも大きいときに適用することができる方式である。
【０１４３】
二つ目は、新規イオン性液体を供給することである。つまり、新規イオン性液体を連続的に供給してイオン性液体内に混合液状態、飽和溶液状態および過飽和溶液状態が常に存在しながら、連続的に結晶が成長し得るようにする方式である。この方式は、核の成長速度よりも昇華気体の供給速度が大きいときに適用することが可能な方式である。すなわち、この方式は、過飽和が高まり、昇華気体がイオン性液体に溶解せずに直ちに固体に結晶化することを予防するための方式である。
【０１４４】
以下、上述したような本発明のイオン性液体を用いた有機素材精製装置および精製方法を用いた有機素材の精製有無だけでなく、精製された有機素材の特性などについて説明する。
【０１４５】
１．有機素材精製装置および精製方法
図１５は水平型有機素材精製装置を製作するための設計図である。図１５に示すように、水平型有機素材精製装置は、不純物の含有されたＯＬＥＤ用有機素材を昇華させる昇華部と、昇華部と連通するように配置され、有機素材の昇華気体と流動するイオン性液体とを接触させて昇華気体を捕集する捕集部とから構成される。ここで、昇華部は、図１１に示した昇華部と同様の概念で構成したものであり、捕集部は、図１１に示した捕集部と同様の概念で、ブレードがハウジング（チャンバー）内の水平軸を中心に回転しながら昇華気体がイオン性液体に接触して捕集および溶解して再結晶化するように構成したものである。
【０１４６】
前述したような水平型有機素材精製装置を用いて精製実験を行うプロセスは、次のとおりである。まず、大気圧状態で精製対象の有機素材を昇華部に装入し、捕集部にイオン性液体を注入した後、チャンバーを１×１０−６Ｔｏｒｒ（１３３×１０−６Ｐａ）でポンピングする。次に、イオン性液体を加熱し、捕集部のブレードを回転させ、精製対象の有機素材を昇華点に加熱するが、精製対象の有機素材が昇華するように一定の時間維持する。すると、有機素材の昇華気体が飛散してブレードに沿って流動するイオン性液体と接触し、捕集され、溶解して再結晶化する。このような精製工程が完了すると、精製された有機素材を回収し、精製された有機素材とイオン性液体を分離した後、精製された有機素材の表面に残留するイオン性液体を洗浄する過程を行う。
【０１４７】
２．有機素材精製装置の実験条件および実験結果
イオン性液体としてはＯＭＩN  ＴＦＳＩ（１−Ｏｃｔｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｒｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）１Ｋｇを使用し、有機素材としてはＨＴＬ素材（ＤＳ２２０）２０ｇを使用した。一方、精製実験を行うにあたっては、有機素材の昇華温度は２８０℃以上に設定し、イオン性液体の温度は１２０℃に設定した。そして、圧力を１×１０−６Ｔｏｒｒ（１３３×１０−６Ｐａ）まで減圧した後、昇華を開始し、工程時間を５時間にした。
【０１４８】
前述したような条件で精製実験を行う間に、昇華開始３０分後からイオン性液体の表面から浮遊物形態の有機素材の結晶が観察された。その後、このような結晶の量が増加することが観察された。つまり、再結晶化して精製された有機素材がイオン性液体の表面に浮遊物として存在することを確認した。これはイオン性液体を用いて有機素材に対する精製が可能であることを意味する。
【０１４９】
前述したような精製工程が終了した後、精製された有機素材とイオン性液体との混合物を回収し、精製された有機素材をイオン性液体から分離して洗浄した後、各種分析を行った。
【０１５０】
３．精製された有機素材の特性分析
表１のような分析機器を用いて、次の条件で精製された有機素材の特性を分析した。
【０１５１】
【表１】
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【０１５２】
４．Ｒａｍａｎ  ＰＬ測定
精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＲａｍａｎ  ＰＬ特性の変化を測定した。このようなＲａｍａｎ  ＰＬ測定は、ＨＴＬ素材の精製前後の大気暴露時間による有機素材の安定性を比較するためのことである。図１６は図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＲａｍａｎ  ＰＬ特性の変化を測定して示すグラフである。
【０１５３】
図１６から分かるように、精製前のＨＴＬ素材の場合、大気暴露時間が経過するにつれてピーク（ｐｅａｋ）の半値幅（ＦＷＨＭ）の変化幅が８ｃｍ−１に達したのに対し、精製後のＨＴＬ素材の場合、その数値が０．５ｃｍ−１程度と非常に安定的であることを確認した。これは、イオン性液体を用いて精製した有機素材の表面がイオン性液体の成分により保護（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）されていることを意味する。
【０１５４】
５．ＰＬ測定
精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＰＬ特性の変化を測定した。このようなＰＬ測定は、ＨＴＬ素材の精製前後の大気暴露時間による有機素材の安定性を比較するためのことである。図１７は図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間によるＰＬ特性の変化を測定して示すグラフである。
【０１５５】
図１７から分かるように、精製後のＨＴＬ素材の発光ピーク（ｐｅａｋ）の位置が短波長（４６０ｎｍ→４４０ｎｍ）側へ移動し、かつ、半値幅（ＦＷＨＭ）の値が７５ｎｍから５０ｎｍに低くなることが分かる。これは精製工程を介して物質の純度が向上したことを意味する。また、精製前のＨＴＬ素材の場合、大気暴露時間が経過するにつれて、ピーク位置の変化値が±５ｎｍに達し、半値幅（ＦＷＨＭ）の変化幅が１０ｎｍに達したのに対し、精製後のＨＴＬ素材の場合、ピーク位置の変化値が±１ｎｍ以下であり、半値幅（ＦＷＨＭ）の変化幅が５ｎｍ以下であることが分かる。これにより、イオン性液体を用いて精製した有機素材の場合、外部の水分および酸素による物質の特性変化が微々たるものである。これは、イオン性液体を用いて精製した有機素材の表面がイオン性液体の成分によって保護されていることを意味する。
【０１５６】
６．ＳＥＭ測定
精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間による表面形状の変化を測定した。このようなＰＬ測定はＨＴＬ素材の精製前後の大気暴露時間による有機素材の安定性を比較するためのことである。図１８は図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いた精製前後のＨＴＬ素材に対する大気暴露時間による表面形状の変化を撮影したＳＥＭ（×１ｋ）の写真である。
【０１５７】
精製前のＨＴＬ素材は、合成直後の物質であって、９８．６％程度の純度を有するものであって、図１８に示すように、表面形状から特異な特徴は観察されなかった。ところが、本発明の水平型有機素材精製装置で精製したＨＴＬ素材は球状の結晶粒が観察された。このような結晶粒の大きさは５μｍの非常に均一なサイズを持った。一方、時間経過に伴う表面形状の変化は大きく観察されなかった。
【０１５８】
７．ＸＰＳ測定
ＸＰＳ測定により、本発明の水平型有機素材精製装置を用いて精製された有機素材の特徴を調査した。図１９は図１５に示した水平型有機素材精製装置を用いて精製された有機素材の特徴を示すＸＰＳグラフである。
【０１５９】
図１９に示すように、有機素材の精製に使用されたイオン性液体の陰イオン成分に起因するＦ、Ｓの元素が検出された。これはイオン性液体を用いた有機素材精製方法の固有な結果であって、精製工程で再結晶化した有機素材の表面に陰イオンおよび陽イオンが分子レベルで化学的結合をしていることを示す。このように、精製された有機素材の表面がイオン性液体、イオン性液体に起因する成分（イオン性液体を構成する成分）、またはイオン性液体を構成するイオンによって保護されることが分かる。特に、精製された有機素材の表面が化学的に結合した単一分子層の陰イオンによって保護されることが分かる。結論として、精製された有機素材の表面が保護されることにより、上述したように大気暴露による精製された有機素材の特性が安定的に維持されることが分かることができる。このような特徴、すなわち、使用したイオン性液体に起因する特性成分の元素が極微量検出されることは、イオン性液体を用いた精製方法で精製された有機素材の固有の特徴であって、このような特徴を調査することにより、対象の有機素材がイオン性液体を利用した精製法で精製された対象物であるかを判明することができる。したがって、本発明は、このような精製物の特徴を有する有機素材を提供することを含む。
【０１６０】
ところが、ＯＬＥＤパネル製造工程において、イオン性液体に起因するＦ、Ｓ成分が素子工程に混入されると、素子の特性に悪影響を及ぼす可能性がある。よって、素子作製のための蒸着工程の直前に精製された有機素材の表面を保護するイオン性液体に起因するＦ、Ｓ成分を除去する必要がある。
【０１６１】
そこで、本発明者が実験してみた結果、有機素材の表面を保護するイオン性液体に起因する成分がアルゴンイオンエッチング（Ａｒ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）または１００℃以上の熱処理によって完全に除去されることを確認した。もし、このような不純物が有機素材の内部に存在する場合、このような熱処理や簡単なアルゴンイオンエッチングなどの方法で除去されないので、前述した結果は、イオン性液体に起因した成分は精製された有機素材の表面にのみ極微量存在することを証明する。
【０１６２】
図２０は精製された有機素材を１２０℃で１分間熱処理した後、ＸＰＳで表面組成を分析したグラフである。図２０から分かるように、Ｆ、Ｓ成分に起因する位置で非常に弱いピークが検出された。これは精製された有機素材の表面に存在するほとんどのＦ、Ｓ成分が熱処理によって除去されたことを意味する。これにより、精製された有機素材を素子工程に投入するまでの流通経路で精製された有機素材を安定的に処理することができることを確認し、素子工程の直前に、適切な前処理を介して、有機素材の表面を保護するイオン性液体に起因する成分を完全に除去することが可能であるから、素子工程で何の悪影響も及ぼさないことを確認した。
【０１６３】
以上で、本発明のイオン性液体を用いた有機素材精製方法および精製装置に関する技術事項を添付図面と一緒に述べたが、これは本発明の最も好適な実施例を例示的に説明したものである。したがって、本発明が上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱することなく様々な修正および変更を加え得るのは当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明なので、それらの変形例または変更例もまた本発明の特許請求の範囲に属するというべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
有機素材としては、ＯＬＥＤ素子制作のための低分子有機発光材料以外にも、有機ＴＦＴ素材、有機太陽電池素材、有機半導体素材などがある。したがって、本発明は、前述した様々な分野に適用される有機素材の精製にすべて利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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