JP5197534B2 - 低分子型発光材料の分散液の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、低分子型発光材料の分散液の製造方法及び低分子型発光材料の分散液の製造装置に関する。

電界が印加されるのに伴って発光するＥＬ（ElectroLuminescence）材料の１つとして、発光材料が有機物である有機ＥＬ材料が知られている。有機ＥＬ材料は、発光材料がポリマー状の分子からなる高分子有機ＥＬ材料とそれ以外の分子からなる低分子有機ＥＬ材料（蛍光性発光材料、リン光性発光材料）とに大別される。低分子有機ＥＬ材料は、高分子有機ＥＬ材料と比較して、発光効率が高く、且つ、発光寿命が長いことから、有機ＥＬディスプレイ基板等の基板上に形成する発光膜の構成材料として広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

低分子有機ＥＬ材料は、真空雰囲気内で原料を加熱，蒸発させる蒸着法を利用して基板上に蒸着させることにより成膜される。しかしながら、蒸着法を利用して成膜する場合、大面積基板に発光膜を均一な膜厚で成膜することは難しい。なおこのような問題を解決するために、原料を溶かした溶媒を塗布する塗布法を利用して基板上に低分子有機ＥＬ材料を成膜する方法が考えられる。ところが、低分子有機ＥＬ材料はその化学構造を変化（溶媒可溶化）させない限り溶媒に溶けない。このためこの方法を用いた場合、化学構造が変化することにより低分子有機ＥＬ材料の発光効率や発光寿命等の特性が損なわれる。

特開２００２−１２１６０６号公報

本発明の目的は、特性を変化させることなく低分子型発光材料を基板上に塗布することができる低分子型発光材料の分散液の製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明の第一の態様として、液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に真空雰囲気内に導入する工程と、真空雰囲気内において、低分子型発光材料を加熱し気化させて、コート剤と低分子型発光材料の混合ガスを得る工程と、混合ガスを冷却して低分子型発光材料を含む液相のコート剤を得る工程と、液相のコート剤を回収し、回収された液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る工程とを有する低分子型発光材料の分散液の製造方法が提供される。

本発明の第二の態様として、真空チャンバーと、真空チャンバー内を真空雰囲気に減圧するガス排気ユニットと、液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に真空チャンバー内に導入するガス供給ユニットと、真空チャンバー内において低分子型発光材料を加熱、気化させるユニットと、真空チャンバー内においてコート剤と低分子型発光材料の混合ガスを冷却する冷却ユニットと、混合ガスを冷却することにより得られる低分子型発光材料を含む液相のコート剤を回収し、回収された液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る材料回収ユニットとを備える低分子型発光材料の分散液の製造装置が提供される。

本発明によれば、特性を変化させることなく低分子型発光材料を基板上に塗布することができる低分子型発光材料の分散液の製造方法及び製造装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態となる低分子型発光材料の分散液の製造装置の構成を示す模式図である。

以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。

〔低分子型発光材料の分散液の製造装置〕
図１に示すように、本発明の実施形態となる低分子型発光材料の分散液の製造装置１は、真空チャンバーＡと、真空チャンバー内を真空雰囲気に減圧するガス排気ユニットＥと、液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に真空チャンバー内に導入するガス供給ユニットＤと、真空チャンバー内において低分子型発光材料を加熱、気化させるユニットＢと、真空チャンバー内においてコート剤と低分子型発光材料の混合ガスを冷却する冷却ユニットＣと、混合ガスを冷却することにより得られる低分子型発光材料を含む液相のコート剤を回収し、回収された液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る材料回収ユニットＦとを備える。

〔真空チャンバー〕
真空チャンバーＡは、真空チャンバー本体２ａと、着脱可能な状態で真空チャンバー本体２ａの上部に気密装着される蓋体２ｂとを有する。

〔加熱気化ユニット〕
加熱気化ユニットＢは、坩堝４ａ，４ｂと、加熱ヒータ７ａ，７ｂとを備える。真空チャンバー本体２ａの内底面には、低分子型発光材料３が充填される坩堝４ａと、ドーパント（色度を調整するための色素材料）５が充填される坩堝４ｂとが載置されている。坩堝４ａ，４ｂにはそれぞれ、坩堝を加熱して充填された材料を加熱，蒸発させるための加熱ヒータ７ａ，７ｂが接続されている。

〔冷却ユニット〕
冷却ユニットＣは、円筒形状のトラップ板８と、トラップ板８に接続されたチラー１８を備える。真空チャンバー本体２ａに装着された際に真空チャンバー本体２ａの内底面に対向する蓋体２ｂの裏面側には円筒形状のトラップ板８が設けられている。真空チャンバー本体２ａの内底面に対向するトラップ板８表面には円錐形状の凹部が形成され、凹部表面８ａを伝って流れ落ちてきた液体は真空チャンバー本体２ａの内側面に形成された樋部９に流れ落ちるようになっている。チラー１８は、トラップ板８内部に冷媒を循環させることによりトラップ板８を冷却する。チラー１８には冷媒の種類によって空冷式や水冷式等の種々のものがあるが、本発明は冷媒の種類に限定されることはなく、本実施形態ではトラップ板８を−２０℃程度に冷却可能なものであればどのようなものであっても構わない。

〔ガス供給ユニット〕
ガス供給ユニットＤは、揮発性が高い液体状態のコート剤１０ａを内部に収容する容器１１ａと、揮発性が高い液体状態のコート剤１０ｂを収容する容器１１ｂと、容器１１ａ，１１ｂ内のコート剤１０ａ，１０ｂ中に不活性ガスを供給（バブリング）するガス供給路１２ａ，１２ｂと、ガス供給口１３を介して容器１１ａ，１１ｂ内のガスを真空チャンバーの内部に供給するガス供給路１４ａ，１４ｂとを有する。図示しないが、容器１１ａ，１１ｂには内部のコート剤１０ａ，１０ｂの気化を促進するための加熱ヒータが設けられている。詳細な説明は省略するが、ガス供給路１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂには開閉弁が設けられ、２系統あるガス供給路間でガス供給量やガス種を変更できるように構成されている。

〔ガス排気ユニット〕
ガス排気ユニットＥは、ガス排気路１５，１６を介して真空チャンバー内部及び捕集室２０（詳しくは後述）内のガスを排気して減圧するための真空ポンプ１７を備える。真空ポンプ１７には種々の形態があるが、本実施形態では真空チャンバー内を７０Ｐａ程度に減圧可能なものであればどのようなものであっても構わない。

〔回収ユニット〕
回収ユニットＦは、樋部９に流れ落ちてきた液体を回収する液体回収路１９と、内部に主溶媒を収容する捕集室２０とを有する。液体回収路１９により回収された液体は、捕集室２０内に収容された主溶媒に添加される。なお図示しないが、捕集室２０に攪拌機構を設け、主溶媒に液体が添加された際に主溶媒を攪拌させるようにしてもよい。

〔低分子型発光材料の分散液の製造方法〕
次に、図１の低分子型発光材料の分散液の製造装置１を利用した低分子型発光材料の分散液の製造方法について説明する。

（イ）まず、図１の低分子型発光材料の分散液の製造装置１を用意する。次に、真空チャンバー本体２ａから蓋体２ｂを取り外し、坩堝４ａ，４ｂの内部にそれぞれ、例えば低分子型発光材料の１つであるトリス（8-ヒドロキシキノリネート）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum /Alq 3) 及びドーパンドを充填した後、真空チャンバー本体２ａの上部に蓋体２ｂを気密装着する。次に、ガス排気路１５及びガス排気路１６に設けられた開閉弁２１，２２の開閉状態をそれぞれ開状態及び閉状態に制御した後に真空ポンプ１７を駆動することにより、真空チャンバー内部を−７０Ｐａ程度の真空度まで減圧する。また、捕集室２０内に主溶媒としてのテトラデカン２５を導入し、容器１１ａ，１１ｂ内にコート剤１０ａ，１０ｂとしてのテトラデカン２５との親和性が高いオクチルアミンを導入する。

（ロ）液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に真空チャンバーＡ（真空雰囲気）内に導入する。具体的には、容器１１ａ，１１ｂ内のオクチルアミンを加熱し、ガス供給路１２ａ，１２ｂを介してオクチルアミンにＨｅガスを導入する。これにより、ガス供給路１４ａ，１４ｂ及びガス供給口１３を介して真空チャンバーＡ内に気化したオクチルアミンを含む不活性ガスが導入される。

（ハ）真空チャンバーＡ（真空雰囲気）内において、低分子型発光材料を加熱し気化させて、コート剤と低分子型発光材料の混合ガスを得る。具体的には、加熱ヒータ７ａ，７ｂを駆動することにより、Ａｌｑ3及びドーパンドを４００℃程度に加熱，蒸発させる。

（ニ）混合ガスを冷却して低分子型発光材料を含む液相のコート剤を得る。具体的には、チラー１８を駆動することによりトラップ板８を−２０℃に冷却する。この一連の処理により、不活性ガスに含まれるオクチルアミンとＡｌｑ3はトラップ板８の凹部表面８ａ上でそれぞれ液化及び固化し、固化したＡｌｑ3を含む液体状態のオクチルアミンが樋部９に流れ込む。なおこの時、液体回収路１９に設けられている開閉弁２３の開閉状態は閉状態に制御する。

（ホ）液相のコート剤を回収し、回収された液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る。具体的には、真空チャンバー内への不活性ガスの導入とチラー１８の駆動とを停止した後、真空ポンプ１７の駆動を停止して真空チャンバー内の圧力を大気圧に戻す。次に、開閉弁２１，２２の開閉状態をそれぞれ開状態及び閉状態に制御した後に真空ポンプ１７を駆動することにより、捕集室２０内を減圧する。次に、液体回収路１９に設けられた開閉弁２３の開閉状態を閉状態から開状態に切り換える。これにより、樋部９に流れ込んだＡｌｑ3を含むオクチルアミンが捕集室２０側に吸い込まれてテトラデカンに添加される。既に述べたようにオクチルアミンは主溶媒であるテトラデカンとの親和性が高い。これにより、この一連の処理により、Ａｌｑ3を分散させた低分子型発光材料の分散液が製造される。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる低分子型発光材料の分散液の製造装置及びその製造方法によれば、たとえばＡｌｑ3の場合、これをテトラデカン内に分散させることができる。そのため、Ａｌｑ3の特性を変化させることなくＡｌｑ3を基板上に塗布することができる。また一般に、溶媒にＡｌｑ3を溶かす場合は飽和濃度以上のＡｌｑ3低分子型発光材料を溶かすことができないが、本発明の実施形態となる低分子型発光材料の分散液の製造装置及びその製造方法によれば、Ａｌｑ3を分散させるので、高濃度のＡｌｑ3分散液を製造でき、結果として高濃度の分散液を用いることにより効率よく塗布作業を行うことができる。

なおＡｌｑ3はオクチルアミンによりコーティングされた状態でテトラデカン内に分散していると考えられる。従って、インクジェット装置を用いて基板上に分散液を塗布した後、基板を加熱，乾燥させることによりオクチルアミンとテトラデカンを除去することができる。これにより、通常は蒸着法でしか形成することができないＡｌｑ3からなる発光膜を特性を損なうことなく塗布法により形成することができる。またこの結果、Ａｌｑ3からなる発光膜を大面積の基板上に形成することが可能となる。

（その他の実施形態）
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。

例えば、本実施形態では、コート剤１０ａ，１０ｂとしてオクチルアミンを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、ブチルアミン，ドデシルアミン，ヘクサドデシルアミン，オクタデシルアミン，ココアミン，タロウアミン，水素化タロウアミン，オレイルアミン，ラウリルアミン，ステアリルアミン，シクロヘキシルアミン等のその他の１級アミン、換言すれば主溶媒との溶媒親和性が高い低沸点有機物を用いることもできる。また本実施形態では、主溶媒としてテトラデカンを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、デカン，ドデカン等のテトラデカン以外の直鎖非極性溶媒を用いることもできる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

本実施形態では、低分子型発光材料としてＡｌｑ3を用いたが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、電子注入層（発光層）として利用可能な低分子型発光材料であれば用いることができる。

例えば、低分子型発光材料には、主として、蛍光性発光材料とリン光性発光材料とがある。蛍光性発光材料の例としては、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ＢｅＢｑ２）、ビス(８−キノリノラト)亜鉛(II)水和物（Ｚｎｑ２）、(1,10-フェナントロリン)トリス[4,4,4-トリフルオロ-1-(2-チエニル)-1,3-ブタンジオナト]ユウロピウム(III)（Ｅｕ(ＴＴＡ)３(Phen)）、ペリレン、キナクリドン、クマリン、ルブレン、及び４−ジシアノメチレンー２−ｔ−ブチル−6−(1,1,7,7-メチルジュロリジル-9―エニル)−４Ｈ-ピラン（ＤＣＪＴＢ）のようなものが一例として挙げられる。

また、リン光性発光材料の例としては、白金（II）オクタエチルポリフィリン（ＰｔＯＥＰ）、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナート−Ｎ，Ｃ３’）（アセチルアセトナート）イリジウム（III）（Ir(btp)2(acac)）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）（Ｉｒ(ppy)３）、イリジウム（III）ビス（２−（４，６−ジフルオレフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２）ピコリネート（ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（４´,６´-ジフルオロフェニルピリジネート）テトラキス（１−ピラゾリル）ボレート（ＦＩｒ６）、イリジウム（III）ビス（２−（４，６−ジフルオレフェニル）ピリジナト−N，Ｃ２）ピコリネート（ＦＩｒ(pic)３）、イリジウム（III）トリス（２−（４−トチル） ピリジナト−Ｎ，Ｃ２（Ｉｒ(M-ppy)３）、イリジウム（III）トリス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３（Ｉｒ(btp)３）、ビス（ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン）イリジウム（III）（Ｉｒ(DBQ)２ acac）、イリジウム（III）ビス（２’−パラ−トール−イルピリドネート−Ｎ，Ｃ２’）ジエチルビス（1−ピラゾリル）ボラート（Ｉｒ(tpy)２(pz2BEt2)）、イリジウム（III）ビス（２’−パラ−トール−イルピリドネート−Ｎ，Ｃ２’）ジフェニルビス（１−ピラゾリル）ボラート（Ｉｒ(tpy)２(pz2BPh2)）、ビス（１−フェニルイソキノリン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（Ｉｒ(piq)２(acac)）、ビス（２−［４’−フルオロフェニル］イソキノリン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（Ｉｒ(piq-F)２(acac)）、ビス（５−（４’−フルオロフェニル）−（３，４−ベンゾキノリン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（Ｉｒ(pbq-F)２ (acac)）、トリス（２−（４’−フルオロフェニル）イソキノリン）イリジウム（III）（Ｉｒ(piq-F)３）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（III）（Ｉｒ(piq)３）、及びトリス（５−（４’−フルオロフェニル）−（３，４−ベンゾキノリン））イリジウム（III）（Ｉｒ(pbq-F)３）のようなものが一例として挙げられる。

Ａ…真空チャンバー、Ｂ…加熱気化ユニット、Ｃ…冷却ユニット、Ｄ…ガス供給ユニット、Ｅ…ガス排気ユニット、Ｆ…回収ユニット、
２ａ…真空チャンバー本体、２ｂ…蓋体、４ａ，４ｂ…坩堝、７ａ，７ｂ…加熱ヒータ、３…低分子型発光材料、５…ドーパント、８…トラップ板、９…樋部、１０ａ，１０ｂ…コート剤、１１ａ，１１ｂ…容器、１２ａ，１２ｂ…ガス供給路、１３…ガス供給口、１４ａ，１４ｂ…ガス供給路、１５，１６…ガス排気路、１７…真空ポンプ、１８…チラー、１９…液体回収路、２０…捕集室

Claims (6)

1. 液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に真空雰囲気内に導入する工程と、
   前記真空雰囲気内において、低分子型発光材料を加熱し気化させて、前記コート剤と前記低分子型発光材料の混合ガスを得る工程と、
   前記混合ガスを冷却して前記低分子型発光材料を含む液相のコート剤を得る工程と、
   前記液相のコート剤を回収し、回収された前記液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る工程と
   を有することを特徴とする低分子型発光材料の分散液の製造方法。
2. 前記低分子型発光材料は蛍光性発光材料またはリン光性発光材料であり、前記コート剤はアルキルアミンであり、前記溶媒は直鎖非極性溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の低分子型発光材料の分散液の製造方法。
3. 前記低分子型発光材料はトリス（8-ヒドロキシキノリネート）アルミニウム（Ａｌｑ3）であり、前記コート剤はアルキルアミンであり、前記溶媒は直鎖非極性溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の低分子型発光材料の分散液の製造方法。
4. 前記アルキルアミンは、オクチルアミンであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の低分子型発光材料の分散液の製造方法。
5. 前記直鎖非極性溶媒は、テトラデカン、デカン、及びドデカンからなる群から選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の低分子型発光材料の分散液の製造方法。
6. 真空チャンバーと、
   真空チャンバー内を真空雰囲気に減圧するガス排気ユニットと、
   液相において溶媒との親和性が高い気相のコート剤を不活性ガスと共に前記真空チャンバー内に導入するガス供給ユニットと、
   前記真空チャンバー内において低分子型発光材料を加熱、気化させるユニットと、
   前記真空チャンバー内において前記コート剤と前記低分子型発光材料の混合ガスを冷却する冷却ユニットと、
   前記混合ガスを冷却することにより得られる前記低分子型発光材料を含む液相のコート剤を回収し、回収された液相のコート剤を溶媒に添加して低分子型発光材料の分散液を得る材料回収ユニットと
   を備えることを特徴とする低分子型発光材料の分散液の製造装置。

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