(57)【要約】  本発明のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置は、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と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に再結晶化させる再結晶化手段と、昇華手段および再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含む。本発明は、微量の有機素材が昇華してもイオン性液体で再結晶化されることを確認することができるため、有機素材の精製可能性を微量の有機素材で容易に確認することができるという利点がある。
2016508977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材原料を収容する坩堝が設置された真空雰囲気の加熱チャンバーと、前記加熱チャンバー内に設置され、イオン性液体が塗布された基板とを含む有機素材簡易精製装置を用いた精製方法であって、
前記坩堝を前記有機素材原料の昇華点まで加熱する加熱段階と、
前記加熱段階で発生した前記有機素材原料の昇華気体が前記イオン性液体に蒸着される蒸着段階と、
前記昇華気体が前記イオン性液体で再結晶化される再結晶化段階とを含んでなることを特徴とする、イオン性液体を用いた有機素材簡易精製方法。
【請求項２】
前記再結晶化段階の後に、前記再結晶化された有機素材を前記イオン性液体から分離する分離段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製方法。
【請求項３】
前記再結晶化段階では、前記イオン性液体の溶解度を調節するために、前記イオン性液体の温度を調節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簡易精製方法。
【請求項４】
前記再結晶化段階では前記基板の温度を常温〜２００℃の範囲内で維持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簡易精製方法。
【請求項５】
不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材原料を加熱して昇華させる真空雰囲気の昇華手段と、
昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体の表面に蒸着させて前記イオン性液体で再結晶化させる真空雰囲気の再結晶化手段と、
前記昇華手段および前記再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする、イオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項６】
前記昇華手段は、前記有機素材原料を収容する坩堝と、前記坩堝が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバーと、前記加熱チャンバーの内部を真空状態に維持させる真空ポンプと、前記坩堝を加熱する第１ヒーターと、前記坩堝の上部側を選択的に開放または閉鎖するシャッター（ｓｈｕｔｔｅｒ）とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項７】
前記シャッターは、前記坩堝の上端を覆うか、或いは前記坩堝の上端から一定の離隔距離を置いて覆うように構成されることを特徴とする、請求項６に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項８】
前記再結晶化手段は、前記イオン性液体が塗布された基板と、前記基板を支持するマスクと、前記加熱チャンバーの上部に設置固定される第２ヒーターと、前記第２ヒーターの下部に設けられ、前記マスクを支持する支持部材とを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簡易精製装置。
【請求項９】
前記再結晶化手段は、前記支持部材に設置され、前記基板の温度を測定する熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）をさらに含み、
前記制御手段は、前記熱電対で測定された温度を用いて前記第２ヒーターの温度を制御することを特徴とする、請求項８に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項１０】
前記イオン性液体は基板上に液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形で塗布されることを特徴とする、請求項５に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項１１】
前記イオン性液体で再結晶化された精製素材を撮影して分析する分析手段をさらに含むことを特徴とする、請求項５〜１０のいずれか１項に記載のイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置。
【請求項１２】
前記分析手段は前記再結晶化された精製素材の厚さを測定する厚さ測定器（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｍｏｎｉｔｏｒ）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簡易精製装置。
【請求項１３】
不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材原料を収容する坩堝が設置された真空雰囲気の加熱チャンバーと、真空雰囲気の下でイオン性液体を収容した貯蔵槽とを含む有機素材精製装置を用いた精製方法であって、
前記坩堝を前記有機素材原料の昇華点まで加熱する加熱段階と、
前記加熱段階で発生した前記有機素材原料の昇華気体を前記貯蔵槽内のイオン性液体の中へ流動させる流動段階と、
前記イオン性液体内に混入した前記昇華気体を前記イオン性液体内で溶解させて再結晶化させる再結晶化段階とを含んでな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方法。
【請求項１４】
前記流動段階で、前記昇華気体は、前記加熱チャンバーの内部に供給される不活性気体により前記イオン性液体内へ流動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方法。
【請求項１５】
前記溶解段階の後に、前記溶解段階で溶解せずに前記貯蔵槽の上部に収集された前記不活性気体を前記貯蔵槽の外部へ排出する排出段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１４記載のイオン性液体を用いた有機素材精製方法。
【請求項１６】
前記再結晶化段階の後に、前記再結晶化された有機素材を前記イオン性液体から回収する回収段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１５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１７】
混合気体が前記イオン性液体内に混入する前に、前記昇華点以上に温度を維持するように前記混合気体を加熱する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１５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１８】
前記再結晶化段階では、前記イオン性液体の溶解度を調節するために、前記イオン性液体の温度を調節することを特徴とする、請求項１５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１９】
前記排出段階で排出された前記不活性気体は、混合段階で供給される不活性気体としてリサイクルされることを特徴とする、請求項１５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２０】
不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材原料を加熱して昇華させる真空雰囲気の昇華手段と、
昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に混入させて前記イオン性液体内で再結晶化させる真空雰囲気の再結晶化手段と、
前記昇華手段および前記再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含んでな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２１】
前記昇華手段は、前記有機素材原料を収容する坩堝と、前記坩堝が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバーと、前記加熱チャンバーの内部を真空状態にする真空ポンプと、前記坩堝を加熱する第１ヒーターと、前記加熱チャンバーの一側に連結されて不活性気体を供給する不活性気体供給源とを含むことを特徴とする、請求項２０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２２】
前記再結晶化手段は、前記イオン性液体を収容した貯蔵槽と、一側が前記加熱チャンバーの内部と連通し、他側が前記貯蔵槽のイオン性液体に浸漬される連結導管と、前記貯蔵槽の内部を真空状態にする真空ポンプと、前記貯蔵槽のイオン性液体上に収集された気体を前記貯蔵槽の外に排出する排出ポンプとを含むことを特徴とする、請求項２１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２３】
前記有機素材の昇華点を維持するように前記連結導管の外部を加熱する第２ヒーターをさらに含むことを特徴とする、請求項２２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２４】
前記有機素材の溶解度を調節するように、前記イオン性液体入りの前記貯蔵槽の下部を加熱する第３ヒーターをさらに含むことを特徴とする、請求項２２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２５】
前記貯蔵槽の上部に設置され、前記有機素材の精製に使用された前記イオン性液体を真空中で一定の温度以上に加熱し、蒸発させ、不純物および溶解した有機素材との分離精製工程を経てリサイクルすることができるように収集するイオン性液体収集部をさらに含むことを特徴とする、請求項２４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２６】
前記イオン性液体収集部は、前記貯蔵槽の内側面に固定される収集板と、前記貯蔵槽の内側面に固定され、前記収集板によって収集されるイオン性液体を集める収集筒とを含むことを特徴とする、請求項２５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２７】
前記収集筒に収集されたイオン性液体をリサイクルするために前記貯蔵槽にリターンさせるイオン性液体リターン手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２６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２８】
前記貯蔵槽と選択的に連通し、かつ前記貯蔵槽に対して結合及び分離可能に構成され、前記再結晶化された有機素材を別途回収する回収筒をさらに含むことを特徴とする、請求項２２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２９】
混合気体が前記貯蔵槽のイオン性液体内に混入することにより生成される気泡の容積を小さくする気泡微細化手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２２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３０】
前記排出ポンプを介して排出された不活性気体をリサイクルするために前記不活性気体供給源にリターンさせる不活性気体リターン手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２２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、イオン性液体工程ベースの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、様々なイオン性液体（Ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ）と精製対象の有機素材との最適な精製組み合わせをスクリーンするための装置であって、微量のＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材を使用しても、どんな種類のイオン性液体が対象有機素材の再結晶化に最も適するかを実験的に迅速に確認することが可能な有機素材簡易精製方法および精製装置に関する。また、本発明は、イオン性液体をフィルターとして活用してＯＬＥＤ用有機素材を大量に精製することが可能な有機素材精製方法および精製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＯＬＥＤ表示装置が次世代の表示装置として脚光を浴びている。その理由は、無機ＬＥＤが要求する高い駆動電圧を必要としないうえ、自己発光、薄膜、速い応答速度、広視野角などの利点、および様々な有機化合物により多色性の実現が容易である利点があるからである。このようなＯＬＥＤは、正孔と電子が発光層で再結合して励起状態にある励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成し、生成された励起子からのエネルギーによって特定の波長の光を発光する素子をいう。
【０００３】
図１はＯＬＥＤの構造を示す概念図である。図１に示すように、ＯＬＥＤは、ガラスなどの透明基板（Ｇｌａｓｓ）１１０上に陽極（Ａｎｏｄｅ）１２０、正孔注入層（Ｈｏｌｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）１３０、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）１４０、有機発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）１５０、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）１６０、電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）１７０および陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）１８０が順次形成された積層構造を持つ。
【０００４】
前述したような積層構造を持つＯＬＥＤを製作するにあたっては、発光および電荷輸送のための有機物が必要である。ところが、このような有機物は、電子と正孔の注入だけでなく、注入された正孔と電子の再結合に直接関与するため、有機物の純度は、ＯＬＥＤのカラー、発光効率および寿命を左右する非常に重要な要素として作用している。すなわち、有機物内の少量の不純物は、注入された電荷の消滅確率を増大させ、正孔と電子の再結合確率を低めて発光効率の低下をもたらすうえ、不純物の添加による新エネルギーレベルが形成されて発光色の純度低下の要因となる。
【０００５】
したがって、高輝度、高効率および長寿命の電界発光素子を実現するためには、電界発光素子の構造最適化と正孔（または電子）の注入及び輸送特性に優れた新材料の開発、有機発光層用新規材料の開発、並びにＯＬＥＤ用有機物の純度向上が求められている。
【０００６】
一方、ＯＬＥＤ用有機物を精製する際には、一般に、溶媒を用いた再結晶方法または昇華による再結晶方法が使用されている。昇華による再結晶方法は、真空の下で有機材料が昇華して再結晶されるので、不純物が入らない特性を持つ。よって、通常の有機電界発光素子用有機材料の精製方法としては昇華精製法が一般に使われている。
【０００７】
ここで、昇華は、相平衡図における３重点以下の温度と圧力で発生する気体−固体の相転移現象を指し示す。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、混合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、補助試薬の使用またはそれ以外の化学的方法によらないため、試料の汚染がなく分離率が大きいという利点を持っており、ＯＬＥＤ用有機素材の精製に有用な方法である。
【０００８】
現在、通常使われているＯＬＥＤ用有機素材の精製方法は、連続昇華（ｔｒａｉｎ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）精製法である。この方法は、中空型の長い管の端部に精製対象素材を位置させ、真空ポンプを用いて管の内部を真空にした状態でヒーターによって管を加熱して管全体にわたって温度勾配を作ることである。こうすることにより、分離しようとする素材と不純物の昇華点の差に起因した再結晶位置の差を利用して素材を分離することができる。場合によっては、温度が高い方から低い方へ、真空度が大きく低下しない範囲内で、精製装置を構成する素材とは反応しない窒素または不活性気体を流動させ、有機素材の気体を運搬するキャリアガスとして使用している。このようなキャリアガスは、有機素材の気体を円滑に流動させる役割をする。
【０００９】
図２は連続昇華精製法を行うための従来の技術による昇華精製装置の構成関係を概略的に示す構成図である。図２に示すように、有機素材原料は坩堝２４０内に充填され、坩堝２４０は第２石英ガラス管２１０内の一側に配置される。一方、第２石英ガラス管２１０の外側は第１石英ガラス管２２０が覆っている構造を持つ。ここで、坩堝２４０は、図示していないが、両端部の開放された中空の円筒石英管の両端部に嵌合され、ステンレス鋼材で構成され、一対の孔付き蓋を有する。
ヒーター２５０は、第１石英ガラス管２２０の一側を取り囲むように設置される。このとき、ヒーター２５０は、坩堝２４０が位置する対応位置に設置される。真空ポンプ２３０は、第２石英ガラス管２１０の他側に配置され、第２石英ガラス管２１０の内部を真空状態に維持させる役割をする。
【００１０】
前述したような構造を持つ昇華精製装置２００は、まず、真空ポンプ２３０を用いて第２石英ガラス管２１０の内部を真空状態にし、少量のキャリアガスを真空ポンプ２３０の設けられた第２石英ガラス管２１０全体に流して微細な圧力勾配を形成する。そして、ヒーター２５０によって温度を徐々に上げると、第２石英ガラス管２１０全体にわたって温度勾配が形成されるが、このときに形成される温度分布は正規分布曲線の形状を示す。
【００１１】
一方、坩堝２４０の温度が、その中に充填された精製対象たる有機素材原料の昇華点よりも高くなると、素材は昇華し始める。このとき、形成された気体分子は、坩堝２４０の外部に出てきた後、圧力勾配によって真空ポンプ２３０の設置方向に移動し始める。このとき、有機素材原料よりも昇華点が高い不純物は坩堝２４０の内部に残留する。
【００１２】
真空ポンプ２３０の設置方向に移動する気体分子は、昇華点以下の温度を持つ第２石英ガラス管２１０の区間で再び固体相に転移され、第２石英ガラス管２１０の内側表面に結晶として結ばれる。図面符号２６０は、第２石英ガラス管２１０の内側表面に結晶として結ばれた精製素材を示す。一方、一定の時間が経過すると、加熱を止め、徐々に冷却させて常温と同一になると、第２石英ガラス管２１０を解体して結晶状態の精製素材２６０を掻き出して回収する。
【００１３】
ところが、ＯＬＥＤに使用される有機素材（精製素材）は、不純物の含有量が極めて少ない高純度状態でなければならないので、只一回の精製では必要な純度の素材を得ることが難しい。したがって、図２に示した装置を用いる精製方法は、昇華精製過程を数回繰り返し行って純度の高い素材を得なければならないので、精製工程の繰り返しによる作業所要時間が長くかかって量産に不向きである。
【００１４】
また、多段階の昇華精製工程を経るので、初期投入された有機素材の７０％未満の精製量を得るしかないため、その単価が高く、消費電力が多くなるという問題点がある。
言い換えれば、昇華精製法の場合、有機素材の昇華点の差を利用して原料物質を純度の高い有機物質に精製することができるという利点はあるが、精製過程が昇華−凝縮を繰り返す過程で有機物質の相当量が不活性気体と共に排気により消失するので、出発物質に比べて最終精製物質の収率が非常に低いという問題点がある。また、有機素材別に精製装備を最適化するのに莫大な時間および費用がかかるという問題点がある。
【００１５】
これを解決するために、本発明者は、真空中での使用も可能なイオン性液体を溶媒として用いて、有機素材の精製温度、最適なイオン性液体の選定などを介してイオン性液体工程ベースの精製工程の変数を迅速に最適化することにより、ＯＬＥＤ用有機素材の大量精製を可能にするイオン性液体工程ベースの新しい有機素材精製工程を提案しようとする。
【００１６】
ところが、ＯＬＥＤ用有機素材は、原料が非常に高価であるため、イオン性液体工程ベースの大量精製工程を実験するには費用などの現実的な障害があった。したがって、実験室レベルで各種イオン性液体を対象として目的の有機素材の昇華気体が再結晶化されるか否かを迅速に確認し、そのような再結晶化のためのイオン性液体の温度、圧力条件および温度による溶解度の変化などを研究することにより、新精製工程の可否を探索し且つ工程条件を最適化す簡易精製装備が必要であった。これにより、イオン性液体工程ベースの大量新精製工程の工程費用節減や工程最適化のための時間節減などの効果を期待することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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、真空中でも安定したイオン性液体を用いて少量の有機素材を再結晶化させて有機素材精製工程を実験的に確認することができる、イオン性液体を用いた有機素材簡易精製方法および精製装置を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、真空中でも安定したイオン性液体をフィルターとして活用してＯＬＥＤ用有機素材を簡便かつ大量に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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材簡易精製方法は、不純物の含有されたＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）用有機素材原料を収容する坩堝が設置された真空雰囲気の加熱チャンバーと、前記加熱チャンバー内に設置され、イオン性液体が塗布された基板とを含む有機素材簡易精製装置を用いた精製方法であって、前記坩堝を前記有機素材原料の昇華点まで加熱する加熱段階と、前記加熱段階で発生した前記有機素材原料の昇華気体が前記イオン性液体に蒸着される蒸着段階と、前記昇華気体が前記イオン性液体で再結晶化される再結晶化段階とを含んでなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明によれば、前記再結晶化段階の後に、前記再結晶化された有機素材を前記イオン性液体から分離する分離段階をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によれば、前記再結晶化段階では、前記イオン性液体の溶解度を調節するために、前記イオン性液体の温度を調節することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明によれば、前記再結晶化段階では前記基板の温度を常温〜２００℃の範囲内で維持することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明に係るイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置は、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真空雰囲気の昇華手段と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体の表面に蒸着させて前記イオン性液体で再結晶化させる真空雰囲気の再結晶化手段と、前記昇華手段および前記再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明によれば、前記昇華手段は、前記有機素材原料を収容する坩堝と、前記坩堝が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバーと、前記加熱チャンバーの内部を真空状態に維持させる真空ポンプと、前記坩堝を加熱する第１ヒーターと、前記坩堝の上部側を選択的に開放または閉鎖するシャッター（ｓｈｕｔｔｅｒ）とを含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明によれば、前記シャッターは、前記坩堝の上端を覆うか、或いは前記坩堝の上端から一定の離隔距離を置いて覆うように構成されることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記再結晶化手段は、前記イオン性液体が塗布された基板と、前記基板を支持するマスクと、前記加熱チャンバーの上部に設置固定される第２ヒーターと、前記第２ヒーターの下部に設けられ、前記マスクを支持する支持部材とを含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明によれば、前記再結晶化手段は、前記支持部材に設置され、前記基板の温度を測定する熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）をさらに含み、前記制御手段は、前記熱電対で測定された温度を用いて前記第２ヒーターの温度を制御することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明によれば、前記イオン性液体は前記基板上に液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形で塗布されることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記イオン性液体で再結晶化された精製素材を撮影して分析する分析手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明によれば、前記分析手段は、前記再結晶化された精製素材の厚さを測定する厚さ測定器（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｍｏｎｉｔｏｒ）を含むことを特徴とする。
また、上記目的を達成するための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用有機素材原料を収容する坩堝が設置された真空雰囲気の加熱チャンバーと、真空雰囲気の下でイオン性液体を収容した貯蔵槽とを含む有機素材精製装置を用いた精製方法であって、前記坩堝を前記有機素材原料の昇華点まで加熱する加熱段階と、前記加熱段階で発生した前記有機素材原料の昇華気体を前記貯蔵槽のイオン性液体内へ流動させる流動段階と、前記イオン性液体内に混入した前記昇華気体を前記イオン性液体内で溶解させて再結晶化させる再結晶化段階とを含んでなることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明によれば、前記流動段階で、前記昇華気体は、前記加熱チャンバーの内部に供給される不活性気体により前記イオン性液体内へ流動することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記溶解段階の後、前記溶解段階で溶解せずに前記貯蔵槽の上部に収集された前記不活性気体を前記貯蔵槽の外部へ排出する排出段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明によれば、前記再結晶化段階の後に、前記再結晶化された有機素材を前記イオン性液体から回収する回収段階をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によれば、前記混合気体が前記イオン性液体内に混入する前に、前記昇華点以上に温度を維持するように前記混合気体を加熱する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明によれば、前記再結晶化段階では、前記イオン性液体の溶解度を調節するために、前記イオン性液体の温度を調節することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記排出段階で排出された前記不活性気体は、前記混合段階で供給される不活性気体としてリサイクルされることを特徴とする。
【００３０】
また、上記目的を達成するための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ＯＬＥＤ用有機素材原料を加熱して昇華させる真空雰囲気の昇華手段と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に混入させて前記イオン性液体内で再結晶化させる真空雰囲気の再結晶化手段と、前記昇華手段および前記再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含んでなることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明によれば、前記昇華手段は、前記有機素材原料を収容する坩堝と、前記坩堝が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバーと、前記加熱チャンバーの内部を真空状態にする真空ポンプと、前記坩堝を加熱する第１ヒーターと、前記加熱チャンバーの一側に連結されて不活性気体を供給する不活性気体供給源とを含むことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明によれば、前記再結晶化手段は、前記イオン性液体を収容した貯蔵槽と、一側が前記加熱チャンバーの内部と連通し、他側が前記貯蔵槽のイオン性液体に浸漬される連結導管と、前記貯蔵槽の内部を真空状態にする真空ポンプと、前記貯蔵槽のイオン性液体上に収集された気体を前記貯蔵槽の外に排出する排出ポンプとを含むことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明によれば、前記有機素材の昇華点を維持するように前記連結導管の外部を加熱する第２ヒーターをさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によれば、前記有機素材の溶解度を調節するように、前記イオン性液体入りの前記貯蔵槽の下部を加熱する第３ヒーターをさらに含むことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明によれば、前記貯蔵槽の上部に設置され、前記有機素材の精製に使用された前記イオン性液体を真空中で一定の温度以上に加熱し、蒸発させ、不純物および溶解した有機素材との分離精製工程を経てリサイクルすることができるように収集するイオン性液体収集部をさらに含むことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明によれば、前記イオン性液体収集部は、前記貯蔵槽の内側面に固定される収集板と、前記貯蔵槽の内側面に固定され、前記収集板によって収集されるイオン性液体を集める収集筒とを含むことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明によれば、前記収集筒に収集されたイオン性液体をリサイクルするために前記貯蔵槽にリターンさせるイオン性液体リターン手段をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によれば、前記貯蔵槽と選択的に連通し、かつ前記貯蔵槽に対して結合及び分離可能に構成され、前記再結晶化された有機素材を別途回収する回収筒をさらに含むことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明によれば、前記混合気体が前記貯蔵槽のイオン性液体内に混入することにより生成される気泡の容積を小さくする気泡微細化手段をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によれば、前記排出ポンプを介して排出された不活性気体をリサイクルするために前記不活性気体供給源にリターンさせる不活性気体リターン手段をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、微量の有機素材が昇華してもイオン性液体で再結晶化されることを確認することができるので、有機素材の精製可能性を微量の有機素材で容易に確認することができるという利点がある。
【００３９】
また、本発明は、イオン性液体の不揮発性特性により微量のイオン性液体にも有機素材の昇華気体が容易に過飽和するので、有機素材の再結晶化工程を短時間で確認することができるという利点がある。
【００４０】
また、本発明は、装置の構成が非常に簡単であって、有機素材が変わっても最適なイオン性液体を探索し工程条件を最適化するのに費用および時間を節約することができるという利点がある。
【００４１】
また、本発明は、有機素材の昇華精製工程で発生した昇華気体を、真空中でも安定したイオン性液体に混入して、イオン性液体を昇華気体の液体フィルターとして活用することにより、有機素材の精製収率を画期的に向上させることができるという利点がある。
【００４２】
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内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ので、有機素材の低コスト化が可能であるという利点がある。
【００４３】
また、本発明は、イオン性液体の再精製工程を経てリサイクルが可能なので、製造工程のグリーン化を実現することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ＯＬＥＤの構造を示す概念図である。
【図２】従来の技術に係る昇華精製装置の構成関係を概略的に示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図４】図３に示したイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置を利用した精製方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図６】図５に示したイオン性液体を用いた有機素材精製装置を利用した精製方法のフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。
【図８】イオン性液体を用いた有機素材簡易精製実験装置の構成関係を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８に示した有機素材簡易精製実験装置におけるセラミックヒーターの設定温度による基板の温度変化を示すグラフである。
【図１０】図８に示した有機素材簡易精製実験装置における結晶化温度（基板温度）別の有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。
【図１１】図８に示した有機素材簡易精製実験装置における結晶化温度（基板温度）別の有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。
【図１２】図８に示した有機素材簡易精製実験装置における結晶化温度（基板温度）別の有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。
【図１３】図８に示した有機素材簡易精製実験装置における有機素材の蒸発温度および基板の温度に応じてイオン性液体内でＮＰＢ有機素材の結晶化過程を光学顕微鏡を介して分析した写真である。
【図１４】図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって製造されたＮＰＢ有機素材の結晶化度イメージ（ＳＥＭ分析）である。
【図１５】図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって再結晶化されたＮＰＢ有機素材の結晶相と精製される前のＮＰＢ有機素材の結晶相をラマン（Ｒａｍａｎ）分析によって分析したグラフである。
【図１６】図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって再結晶化されたＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズと精製される前のＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズを光学顕微鏡を介して分析した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に添付図面を参照しながら、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。
【実施例１】
【００４６】
図３は本発明の第１実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置の構成関係を示す斜視図である。図３に示すように、この実施例に係る有機素材簡易精製装置３００は、大きく、有機素材原料を昇華させる昇華手段と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に再結晶化させる再結晶化手段と、イオン性液体内に再結晶化された精製素材を撮影して分析する分析手段と、昇華手段、再結晶化手段および分析手段の作動を全体的に制御する制御手段とから構成される。
【００４７】
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−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｒｉｕｍ  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−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｒｉｕｍ  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−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｒｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ）（ＥＭＩＭ  ＴＦＳＩ）を用いることもできる。
【００４８】
【化１】
2016508977.tif 000003
【００４９】
【化２】
2016508977.tif 000004
前記イオン性液体（ＢＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＯＭＩＭ  ＴＦＳＩ、ＥＭＩＭ  ＴＦＳＩ）は、非揮発性有機溶媒であって、イオン性液体内で有機（ｏｒｇａｎｉｃ）物質と不純物が溶解−再結晶化を数多く繰り返し行う過程で過飽和度にさらに速く到達する有機素材が優先的に再結晶化され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。
【００５０】
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比率の調節性質（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｂｙ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ａｎｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｃａｔｉｏｎｓ）などの特性を持っている。
【００５１】
この実施例に係るイオン性液体は、有機素材を精製および再結晶化するために使用されるものであって、１００〜１２０℃、１０−７Ｔｏｒｒ（約１．３×１０−５Ｐａ）でも液体相に安定して真空工程でも溶媒として利用可能である。
【００５２】
一方、この実施例に係る有機素材原料には、正孔輸送層（ＨＴＬ）の材料として使われるＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）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。よって、昇華手段を構成する加熱チャンバー内の坩堝を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、前述の物質以外にも、様々なものが存在する。従って、本発明は、このような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】
以下、この実施例に係る有機素材簡易精製装置３００の構成要素間の結合関係をより詳細に考察する。
昇華手段は、不純物の含有された有機素材原料３２１を収容する坩堝３２０と、坩堝３２０が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバー３１０と、加熱チャンバー３１０の内部を真空状態に維持させる真空ポンプ（図示せず）と、坩堝３２０を加熱する第１ヒーター３２２と、坩堝３２０の上部側を選択的に開放または閉鎖するシャッター（ｓｈｕｔｔｅｒ）３４０とから構成される。
【００５５】
ここで、シャッター３４０は、坩堝３２０の上端を覆うように構成することもできるが、坩堝３２０の上端から一定の離隔距離を置いて覆うように構成することが好ましい。このようなシャッター３４０は、坩堝３２０を加熱することにより昇華する有機素材の昇華気体が一挙に再結晶化手段へ移動するように制御する役割をする。
【００５６】
再結晶化手段は、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に再結晶化させるものであって、イオン性液体３３１が塗布されたシリコン基板３３０と、シリコン基板３３０を支持するマスク３３３と、加熱チャンバー３１０の上部に設置固定される第２ヒーター３３２と、第２ヒーター３３２の下部に設けられ、マスク３３３を支持する支持部材３３４と、支持部材３３４に設置され、シリコン基板３３０の温度を測定する熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）３３５とから構成される。
【００５７】
ここで、イオン性液体３３１は、シリコン基板３３０上に小滴（液滴、ｄｒｏｐｌｅｔ）の形で塗布される。一方、熱電対３３５は、シリコン基板３３０の実際温度を測定するものであって、第２ヒーター３３２に加えられる温度によるシリコン基板３３０の実際温度を測定して制御手段を介して第２ヒーター３３２の温度を調節するために用いられる。
【００５８】
分析手段は、イオン性液体３３１内に再結晶化された精製素材を撮影して分析するものであって、厚さ測定器（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｍｏｎｉｔｏｒ）３５０などを持つように構成される。
【００５９】
制御手段は、昇華手段の第１ヒーター３２２の温度、シャッター３４０の作動、再結晶化手段の第２ヒーター３３２の温度、および分析手段の作動などを全体的に制御する役割をする。
【００６０】
次に、前述のように構成されたこの実施例の有機素材簡易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４は図３に示したイオン性液体を用いた有機素材簡易精製装置を利用した精製方法を示すフローチャートである。図３及び図４に示すように、まず、加熱チャンバー３１０の内部に有機素材原料３２１入りの坩堝３２０を設置するが、坩堝３２０の上部をシャッター３４０で閉鎖させた状態で設置し、真空ポンプを用いて加熱チャンバー３１０の内部を真空化させる（Ｓ４１０）。
【００６１】
その後、第１ヒーター３２２を用いて坩堝３２０を有機素材の昇華点まで加熱する（Ｓ４２０）。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になる。このように昇華した有機素材の昇華気体は、坩堝３２０の上部を塞いでいるシャッター３４０によって益々集まる。
【００６２】
その後、一定の時間が経過してシャッター３４０を開放させると、有機素材の昇華気体は、自体の推進力でシリコン基板３３０側へ移動して有機素材の昇華気体がイオン性液体３３１に蒸着される（Ｓ４３０）。次に、シリコン基板３３０に塗布されたイオン性液体３３１と接触し、有機素材の昇華気体がイオン性液体３３１に溶解して再結晶化される（Ｓ４４０）。すなわち、イオン性液体３３１に溶解した有機素材の昇華気体は、過飽和状態に達すると、再結晶化されて高純度の精製素材として析出する。
【００６３】
このとき、シリコン基板３３０の温度を常温〜２００℃の範囲内で維持することが好ましい。その理由は、イオン性液体の場合、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｎ、Ｏの元素からなる高分子物質がイオンの形で存在する物質であるため、高温では分子構造が破壊されて本来の特性を維持することができなくなる特性を持つ。すなわち、イオン性液体別に若干の違いはあるが、略２００℃前後に特性が変化するため、イオン性液体の使用温度の範囲を常温〜２００℃に制限するのである。つまり、イオン性液体の特性が変化しない範囲内で有機素材を過飽和させるために、シリコン基板３３０を介してイオン性液体の温度を上げるのであり、常温未満の場合には、十分な量の有機素材を溶解させることができないため、有機素材を再結晶化することができない。
【００６４】
一方、イオン性液体３３１に析出した精製素材に関する情報は、厚さ測定器３５０を介して確認することができる。また、析出した高純度の精製素材は加熱チャンバー３１０から適切に回収できる。
【００６５】
したがって、本発明は、微量の有機素材を昇華させても、イオン性液体３３１に溶解して再結晶化されることを容易に実験することができるため、イオン性液体を用いた有機素材大量精製装置への活用が可能である。
【実施例２】
【００６６】
図５は本発明の第２実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。図５に示すように、この実施例の有機素材精製装置５００は、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真空雰囲気の昇華手段と、昇華した有機素材の昇華気体をイオン性液体内に混入させてイオン性液体内で再結晶化させる真空雰囲気の再結晶化手段と、昇華手段および再結晶化手段の作動を制御する制御手段とを含んで構成される。
【００６７】
ここで、昇華手段は、有機素材原料５１１を収容する坩堝５１０と、坩堝５１０が設置され、一定の内部容積を有する加熱チャンバー５２０と、加熱チャンバー５２０の内部を真空状態にする真空ポンプ５５０と、坩堝５１０を加熱する第１ヒーター５１２と、加熱チャンバー５２０の一側に連結されて不活性気体を供給する不活性気体供給源５６０とを含んで構成される。
【００６８】
再結晶化手段は、イオン性液体５４１を収容した貯蔵槽５４０と、一側が加熱チャンバー５２０の内部と連通し、他側が貯蔵槽５４０内のイオン性液体５４１に浸漬される連結導管５３０と、貯蔵槽５４０の内部を真空状態にする前記真空ポンプ５５０と、貯蔵槽５４０のイオン性液体５４１上に収集された気体を貯蔵槽５４０の外へ排出する排出ポンプ５５３とを含んで構成される。
【００６９】
一方、加熱チャンバー５２０と貯蔵槽５４０は上側で互いに連結され、その連結部位に真空ポンプ５５０が設置される。そして、真空ポンプ５５０の連結ラインには、加熱チャンバー５２０および貯蔵槽５４０に選択的に連通させるバルブ５５１、５５２がそれぞれ設置される。
【００７０】
貯蔵槽５４０の上部側には、有機素材の精製に使用されたイオン性液体５４１を精製工程を経てリサイクルすることができるように収集するイオン性液体収集部５７０をさらに備えるように構成することができる。
【００７１】
この実施例に係るイオン性液体５４１および有機素材原料５１１は、第１実施例と同様のものを使用すればよい。
坩堝５１０は、加熱チャンバー５２０の底部側に設置されるものであって、下部側に第１ヒーター５１２を備えるように構成される。また、坩堝５１０は、その内部に精製対象の有機素材原料５１１を入れることが可能な形態を持つように構成される。
【００７２】
一方、連結導管５３０は、その一側が加熱チャンバー５２０の上部に連結され、他側が貯蔵槽５４０の上部を介して延びてイオン性液体５４１の内部に浸漬される形で配置される。このような連結導管５３０の周囲には、連結導管５３０を加熱する第２ヒーター５３１がさらに設置できる。ここで、第２ヒーター５３１は、後述する混合気体が連結導管５３０を介してイオン性液体５４１の中に混入する過程で、混合昇華気体５１３が昇華点を維持することができるように連結導管５３０の周りを加熱する役割をする。
【００７３】
貯蔵槽５４０の下部には、第３ヒーター５４２がさらに設置できる。ここで、第３ヒーター５４２は、イオン性液体５４１を加熱して、混合昇華気体５１３がイオン性液体５４１に溶解する溶解度を調節する役割をする。また、貯蔵槽５４０の上部側には排出ポンプ５５３がさらに設置できる。このとき、排出ポンプ５５３の設置ラインにはバルブ５５４がさらに設置されることが好ましい。
【００７４】
また、貯蔵槽５４０の上部側にはイオン性液体収集部５７０がさらに設置できる。ここで、イオン性液体収集部５７０は、有機素材の精製に使用されたイオン性液体５４１を蒸発させ、不純物および溶解した有機素材との分離精製工程を経てリサイクルすることができるように収集する役割をするものであって、貯蔵槽５４０の内側面に固定され、曲面形状を有する収集板５７１と、貯蔵槽５４０の内側面に固定され、収集板５７１によって収集されたイオン性液体を集める収集筒５７２とを持つように構成される。
【００７５】
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。
図６は図５に示したイオン性液体を用いた有機素材精製装置を利用した精製方法を示すフローチャートである。図５及び図６に示すように、まず、加熱チャンバー５２０の内部に有機素材原料５１１入りの坩堝５１０を設置し、貯蔵槽５４０にイオン性液体５４１を適量注入した後、真空ポンプ５５０を用いて加熱チャンバー５２０と貯蔵槽５４０を真空化させる。その後、第１ヒーター５１２を用いて坩堝５１０を有機素材の昇華点まで加熱する。すると、有機素材原料と一部の不純物とが混合された有機素材の混合昇華気体５１３になる（Ｓ６１０）。
【００７６】
この状態で不活性気体供給源５６０から加熱チャンバー５２０の内部へ不活性気体を供給する。このとき、不活性気体としては、真空度が大きく低下しない範囲内で、有機素材精製装置５００を構成する素材と反応しない窒素またはアルゴンガスなどを使用する。このような不活性気体は、混合昇華気体５１３を貯蔵槽５４０内のイオン性液体５４１の中へ流動させる役割をするものであって、混合昇華気体５１３と混合されて混合気体になる（Ｓ６２０）。
【００７７】
このように形成された混合気体は、加熱チャンバー５２０の内部での圧力が上昇するにつれて、連結導管５３０を介してイオン性液体５４１の中に混入して気泡を形成する（Ｓ６３０）。一方、混合気体が連結導管５３０を介してイオン性液体５４１の中に混入する過程で、連結導管５３０の周りに設置された第２ヒーター５３１が連結導管５３０の周りを加熱することにより、混合昇華気体５１３が昇華点を維持した状態でイオン性液体５４１の中に混入できる。
【００７８】
一方、イオン性液体５４１に混入した混合気体は、気泡を形成しながら気泡内の混合昇華気体５１３がイオン性液体５４１に溶解し、不活性気体は、イオン性液体５４１に溶解していないままイオン性液体５４１の外に浮かんで貯蔵槽５４０の上部に収集される。このように貯蔵槽５４０の上部に収集された不活性気体は、排出ポンプ５５３によって貯蔵槽５４０の外に排出されて回収される（Ｓ６４０）。一方、貯蔵槽５４０の外に排出されて回収された不活性気体は、不活性気体リターン手段を介して不活性気体供給源５６０へリターンさせてリサイクルすることもできる。ここで、不活性気体リターン手段は、一般なポンプなどを用いて構成すればよい。
【００７９】
イオン性液体５４１に混合昇華気体５１３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量が絶対的に高いため、有機素材が優先的に過飽和状態に至って再結晶化が先に始まり、高純度の精製素材５４３として析出する（Ｓ６５０）。このとき、貯蔵槽５４０の下部に設置される第３ヒーター５４２を用いて、混合昇華気体５１３がイオン性液体５４１に溶解する溶解度を調節することができる。そのため、混合昇華気体５１３に対するイオン性液体５４１の溶解度を調節することにより、イオン性液体５４１内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、再結晶化される過程で不純物の混入を最小化することができ、このようにイオン性液体５４１内に析出する高純度の精製素材５４３は加熱チャンバー５２０から適切に回収すればよい。たとえば、貯蔵槽５４０の一側に開閉口を設け、該開閉口を介して精製素材５４３を回収すればよい。
【００８０】
前述のようにイオン性液体５４１内に析出する高純度の精製素材５４３が回収されると、イオン性液体５４１内には、混合気体内に含まれていた、過飽和度に達す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５４１内の不純物の含量が増加し、一定の時点では不純物成分も過飽和度に達することになり、再結晶化された有機素材内への不純物の混入が発生する。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。
【００８１】
一方、溶解した有機素材および不純物は、イオン性液体と比較してその蒸発温度が互いに異なる。すなわち、イオン性液体の蒸発温度が有機素材および不純物に比べて低い。このような特性を利用すれば、イオン性液体成分を別々に分離精製することが可能である。このため、第３ヒーター５４２をイオン性液体の蒸発温度に設定して加熱させると、イオン性液体は蒸発してイオン性液体収集部５７０の収集板５７１を介して収集筒５７２に回収され、高濃縮された有機素材および不純物のみ残留する。このように残留する高濃縮有機素材および不純物は、別途収去した後、一般的な溶媒を用いた再処理を介して有機素材と不純物の分離工程を経る。その後、一定レベルの純度を持つ有機素材はさらに再結晶化のための原料として利用することができる。また、収集筒５７２に回収されたイオン性液体は、イオン性液体リターン手段を介して貯蔵槽５４０の内部にリターンさせてリサイクルすることができる。ここで、イオン性液体リターン手段は一般的なポンプなどを用いて構成すればよい。
【００８２】
一方、この実施例の有機素材精製装置５００は、混合気体が貯蔵槽５４０のイオン性液体５４１内に混入してから、気泡内の混合昇華気体５１３がイオン性液体５４１と接触して溶解し易いように、気泡の容積を小さくする気泡微細化手段を含むこともできる。
【００８３】
また、この実施例の有機素材精製装置５００は、混合昇華気体５１３がイオン性液体５４１に接触し易いように接触拡大手段をさらに含むこともできる。たとえば、混合昇華気体５１３が不活性気体と混合された状態で、イオン性液体５４１の中を一定の時間通過するように誘導することにより、昇華気体の溶解を促進することもできる。
【実施例３】
【００８４】
図７は本発明の第３実施例に係るイオン性液体を用いた有機素材精製装置の構成関係を示す概念図である。図７に示すように、この実施例に係る有機素材精製装置５００Ａは、精製素材５４３Ａの円滑な回収ができるように貯蔵槽５４０Ａの形態と第３ヒーター５４２Ａの配置を一部変形させた以外は第２実施例の有機素材精製装置５００と同様にして構成される。したがって、この実施例では、同一の構成要素については同じ図面符号を付し、それについての説明を省略する。
【００８５】
この実施例の貯蔵槽５４０Ａは、その下部側が漏斗状に形成され、下部側に精製素材５４３Ａの回収筒５４４を別途備えるように構成される。このとき、回収筒５４４は、貯蔵槽５４０Ａの下端に対して分離および結合可能に構成される。したがって、回収筒５４４には、上述したような工程を介して析出した精製素材５４３Ａが益々積もる。一方、貯蔵槽５４０Ａの下部には、回収筒５４４へイオン性液体が移動しないように制御するバルブ５４５がさらに設置される。よって、回収筒５４４内に精製素材５４３Ａが一定量積もると、バルブ５４５を閉鎖し、回収筒５４４を貯蔵槽５４０Ａから分離して精製素材５４３Ａを回収すればよい。
【００８６】
一方、この実施例の第３ヒーター５４２Ａは、貯蔵槽５４０Ａの下部に回収筒５４４を備えるように構成することにより、貯蔵槽５４０Ａの側面に設置して間接加熱方式で精製素材５４３Ａがスムーズに析出するように加熱すればよい。
【００８７】
以下、上述したようなイオン性液体を用いた有機素材の精製有無および精製効果を実験した過程および結果などについて説明する。
（１．有機素材簡易精製実験装置）
図８はイオン性液体を用いた有機素材簡易精製実験装置の構成関係を概略的に示す斜視図である。図８に示すように、有機素材簡易精製実験装置は、大きく、有機素材原料を昇華させる昇華部と、昇華した有機素材（精製素材）をイオン性液体内に再結晶化させる再結晶化部と、再結晶化された有機素材（精製素材）を分析する分析部とに区分される。一方、再結晶化部および分析部はセラミックヒーター、厚さ測定器（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｍｏｎｉｔｏｒ）、熱電対（ｔｈｅｒｍｏ−ｃｏｕｐｌｅ）、マスク（ｍａｓｋ）から構成され、昇華部はシャッター（ｓｈｕｔｔｅｒ）、坩堝および加熱ヒーターから構成される。再結晶化部では、Ｓｉウエハー（ｗａｆｅｒ）上にイオン性液体を小滴（液滴、ｄｒｏｐｌｅｔ）の形で塗布させた後、マスクに固定してセラミックヒーターで固定し、昇華部では、精製対象の有機素材原料を坩堝に積載する。
【００８８】
前述のように構成された有機素材簡易精製実験装置を用いて実験するにあたっては、昇華部内にある有機素材原料の蒸発量を昇華部の温度を介して制御し、昇華部から供給される有機素材をイオン性液体内で結晶化させるためにセラミックヒーターの温度を調節して最適な結晶化温度を探索した。
（２．有機素材精製実験準備段階（昇華部））
精製しようとする有機素材原料を、計量（ｗｅｉｇｈｉｎｇ）した後、坩堝に投入して昇華部の内部に安着させた。このとき、有機素材原料としては、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）を使用した。
（３．有機素材精製実験準備段階（再結晶化部および分析部））
Ｓｉウェハー（５０×５０ｍｍ２）にイオン性液体を液滴の形で塗布させた後、マスクに装着させる。その後、マスクをセラミックヒーターに連結された支持部材に固定させた後、熱電対と厚さ測定器を介して有機素材の結晶化温度および昇華部からの有機素材の量を確認し、最適の有機素材精製条件を探索した。このとき、イオン性液体としてはＯＭＩＭ  ＴＦＳＩを使用した。
（４．セラミックヒーター−熱電対の温度）
図９は図８に示した有機素材簡易精製実験装置におけるセラミックヒーターの設定温度による基板の温度変化を示すグラフである。図９から分かるように、この実験装置に装着されたセラミックヒーターの設定温度を３００〜５００℃まで昇温させた後、実際の再結晶化部に伝達される温度を熱電対を介して確認した結果、図９のような温度勾配が現れることを確認した。
【００８９】
このような温度変化実験は、Ｓｉウエハー（ｗａｆｅｒ）に塗布されたイオン性液体の結晶化温度を確認するために先立って行ったものである。この実験結果に基づいて、実際の結晶化温度はセラミックヒーターの温度ではなく、熱電対で測定した温度を基にして、精製実験を行った。
（５．昇華部の有機素材昇華温度による蒸着率の変化（結晶化温度：Ｒ．Ｔ））
図１０は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置での結晶化温度（基板温度）が常温であるとき、ＮＰＢ有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。この実験は、結晶化温度が常温であるときに昇華部の昇華温度を変化させながらＮＰＢ有機素材の蒸着率および全厚を厚さ測定器によって分析したのである。その実験の結果、図１０から分かるように、有機素材の昇華温度が増加するほど、蒸着率は０．１〜９Å／ｓｅｃに増加し、全体有機物の厚さは０．０１１〜１．６４μｍに変化することを確認した。
（６．昇華部の有機素材昇華温度による蒸着率の変化（結晶化温度：１００℃））
図１１は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置での結晶化温度（基板温度）が１００℃であるときにＮＰＢ有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。この実験は、結晶化温度が１００℃であるとき、昇華部の昇華温度を変化させながらＮＰＢ有機素材の蒸着率および全厚を厚さ測定器によって分析したのである。その結果、図１１から分かるように、有機素材の昇華温度が増加するほど、蒸着率は０．１〜９．２Å／ｓｅｃに増加し、全体有機物の厚さは０．０１１〜１．５１μｍに変化することを確認した。
（７．昇華部の有機素材昇華温度による蒸着率の変化（結晶化温度：１１０℃））
図１２は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置での結晶化温度（基板温度）が１１０℃であるときにＮＰＢ有機素材の昇華温度による蒸着率および全体有機物の厚さ変化量を示すグラフである。この実験は、結晶化温度が１１０℃であるとき、昇華部の昇華温度を変化させながらＮＰＢ有機素材の蒸着率および全厚を厚さ測定器によって分析したのである。その結果、図１２から分かるように、有機素材の昇華温度が増加するほど、蒸着率は０．１〜１２．８Å／ｓｅｃに増加し、全体有機物の厚さは０．０１３〜２．３７μｍに変化することを確認した。
（８．光学顕微鏡を介したイオン性液体内のＮＰＢ有機素材の結晶化イメージ）
図１３は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置での有機素材昇華温度および基板温度に応じてイオン性液体内でＮＰＢ有機素材の結晶化過程を光学顕微鏡を介して分析した写真である。図１３から分かるように、昇華部の昇華温度（１８０℃）では、ＮＰＢ有機素材の昇華が行われないため、イオン性液体の形で素材の供給が行われなかった。ところが、ＮＰＢ有機素材の昇華温度が２００℃以上に増加するときから昇華過程が行われ、イオン性液体の結晶化温度（基板温度）が増加するほど、精製されたＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズが増加するものと確認された。
（９．ＳＥＭ分析を介したイオン性液体内のＮＰＢ有機素材の結晶化イメージ）
図１４は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって製造されたＮＰＢ有機素材の結晶化度イメージ（ＳＥＭ分析）である。すなわち、図１４は、光学顕微鏡でＮＰＢ有機素材の結晶化度を分析した結果を基に、有機素材の昇華温度（２００、２２０℃）、結晶化温度（Ｒ．Ｔ、１００、１１０℃）によるＮＰＢ有機素材の結晶化度をＳＥＭ表面分析したものである。図１４から分かるように、イオン性液体の結晶化温度がＲ．Ｔ、１００℃であるときにＮＰＢ有機素材の結晶化度が最も優れた特性を示し、結晶化温度（１１０℃）では結晶化度が低くなる現象を示した。
（１０．ラマン分析を介したＮＰＢ有機素材の結晶相の分析）
図１５は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって再結晶化されたＮＰＢ有機素材の結晶相と精製される前のＮＰＢ有機素材の結晶相をラマン分析で分析したグラフである。図１５から分かるように、ＮＰＢ有機素材の昇華温度（２２０℃）、結晶化温度（基板温度）（１１０℃）の精製条件の下で再結晶化されたＮＰＢ有機素材の結晶ピークは１１２５、１１９９、１２２２、１２８９、１３２８、１３７５、１５２９、１５７４、１６０９ｃｍ−１のラマンシフト（Ｒａｍａｎ  ｓｈｉｆｔ）値を示し、精製される前のＮＰＢ有機素材の結晶相とほぼ一致するラマンシフト（Ｒａｍａｎ  ｓｈｉｆｔ）値を示した。これは、イオン性液体を介して再結晶化されるとき、ｒａｗ  ＮＰＢ有機素材の結晶性を失わずに再結晶化されたことを示すものである。
（１１．光学顕微鏡分析を介したＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズの分析）
図１６は、図８に示した有機素材簡易精製実験装置によって再結晶化されたＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズ（ｂ）と精製される前のＮＰＢ有機素材の結晶粒サイズ（ａ）を光学顕微鏡を介して分析した写真である。図１６から分かるように、精製される前のＮＰＢ有機素材の場合、倍率（×５０、×１００、×２００）に応じて結晶粒の形状およびサイズを確認した結果、無作為方向性のパウダー状の結晶粒形状を示し、結晶粒サイズも一定のパターンを持たない様々な形態の粒子サイズを示した。ところが、イオン性液体内で再結晶化されたＮＰＢ有機素材の場合、デンドライト（ｄｅｎｄｒｉｔｅ、樹枝状）構造を持つ結晶粒形状を示した。結晶化されたＮＰＢ有機素材の直径も最大５０μｍのサイズを示すため、原料物質に比べて大きく向上したＮＰＢ有機素材の結晶性を確認した。
【００９０】
ラマン（Ｒａｍａｎ）データにおいて、原料物質と精製されたＮＰＢ有機素材の結晶相はほぼ一致する傾向を示すため、結晶性向上の面を正確に予測するのが難しかったが、光学顕微鏡分析を介して、原料物質が持つ結晶相を維持しながら結晶性および結晶粒サイズをイオン性液体精製法によって向上させることができることを確認した。
（１２．結論）
イオン性液体を用いて精製されたＮＰＢ有機素材物質と原料物質のデータを比較分析した結果、再結晶化されたＮＰＢ有機素材の著しい変化を確認した。多数にわたっての昇華−凝縮過程を繰り返しながら有機素材の精製を行う昇華精製法に比べて、イオン性液体内の有機素材物質の過飽和度を用いた再結晶方法は工程の単純化だけでなく、純粋な有機素材物質のみを再結晶化して物質の純度を向上させることができるという長所がある。
【００９１】
一方、この実験はその容量が小さい有機素材簡易精製実験装置を介して行われたが、前述の実験結果から分かるように、本発明でのような有機素材の簡易精製技術および大量精製技術にすべて適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
上述したような実施例および実験例から分かるように、本発明は、溶解度の差を利用した精製工程であるため、イオン性液体内で有機（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的に再結晶化されるメカニズムにより、１回の工程のみでも様々な有機素材に対する精製および再結晶化が可能である。
【００９３】
また、本発明は、真空状態の条件の下で有機素材を精製することにより、外部汚染源から供給される不純物の量を最小化することができるため、高純度の有機素材（精製素材）を得ることができる。
【００９４】
また、本発明は、イオン性液体をフィルターにしてイオン性液体内で精製過程が行われるので、キャリアガス（ｃａｒｒｉｅｒ  ｇａｓ）による損失がないうえ、再結晶化された有機素材を回収した後、イオン性液体を再使用して有機素材を精製することができるため、精製工程に費やされる原材料の損失および製造コストの節減効果を期待することができる。
【００９５】
以上、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共に述べたが、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。よって、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく様々な修正および変形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修正例も本発明の特許請求の範囲に属すると理解すべきである。
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図１】
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【図４】
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【図６】
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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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【国際調査報告】
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