JP4393466B2 - 発光素子 - Google Patents

Description

本発明は発光素子に関するものである。

電気化学反応を利用した発光素子は３０年以上前から知られている。電解質中の発光材料は、一部がプラス（＋）極上で酸化され、他の一部がマイナス（―）極上で還元される。この酸化反応で生成した酸化体と、還元反応で生成した還元体とが電解質層において衝突し、光を発生させるとともに、それぞれが元の基底状態の発光材料に戻る。この原理を利用し、デバイス中に多孔質層を導入することにより発光効率を向上させたデバイスが２００４年度電気化学会において発表されている。

非特許文献１に記載された電気化学発光素子では、陰極としてＳｎＯ₂／Ｆ透明導電膜を形成したガラス基板上にナノチタニア層を形成したものを使用している。デバイスの陰極側のガラス基板外側表面にアルミニウムを蒸着させ、得られたアルミニウム層を反射膜として使用している。対極には、ＳｎＯ₂／Ｆ透明導ガラスが使用されている。電解液には、アセトニトリルにルテニウム錯体を溶解したものを用いている。このような電気化学発光素子によると、ナノチタニア結晶を用いない場合に比較して発光輝度が大きく向上すると記載されている。

しかしながら、非特許文献１に記載された電気化学発光素子では、光強度の半減期が短い、すなわち寿命が短いという問題点があった。

一方、特許文献１には、ルテニウム錯体含有素子などのイオン性遷移金属錯体含有素子は低電圧駆動が可能であるものの、発光輝度が低い、応答速度が遅い、耐久性が悪い等の問題点を有していると記載されている。特許文献１では、一対の電極間に介在された有機化合物層にイオン性遷移金属錯体の他に電解質を添加することにより、これら問題点の改善を図っている。電解質として用いられているのは、溶融塩などである。また、特許文献１には、この発光素子の駆動電圧が４Ｖ〜５Ｖであることが記載されている。
特開２００２−２０３６８１号公報 ２００４年度電気化学会要旨集（平成１６年３月２４日）の３１０頁に掲載された九州工業大学大学院・生命体工学研究科の岡本清一らによるチタニアナノ結晶集合体を電極に用いることによる電気化学発光の増大

本発明は、長寿命な発光素子を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の発光素子は、第１の面を有する第１の電極と、
第２の面を有する第２の電極と、
前記第１の電極の第１の面または前記第２の電極の第２の面に積層され、ｎ型半導体から形成された多孔質層と、
前記第１の電極の第１の面と前記第２の電極の第２の面の間に介在され、前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、下記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩を含有する溶媒と、前記溶媒に溶解され、Ｒｕを含む発光色素とを含有する電解質と
を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る第１の発光素子は、第１の電極と、
前記第１の電極と電気的に絶縁されている第２の電極と、
前記第１の電極または前記第２の電極に積層され、ｎ型半導体から形成された多孔質層と、
前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、下記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩を含有する溶媒と、前記溶媒に溶解され、Ｒｕを含む発光色素とを含有する電解質と
を具備することを特徴とするものである。

上述した本発明に係る第１の発光素子において、第１の電極と第２の電極は互いに間隔を隔てて対向していても良いが、第１の電極を絶縁性基板に配置し、この絶縁性基板上に第２の電極を第１の電極から離して配置しても良い。

本発明に係る第３の発光素子は、フィルム製容器と、
前記容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
第２の面を有する第２の電極と、
前記第１の電極の第１の面と前記第２の電極の第２の面の間に介在され、前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、前記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩と発光色素とを含有する電解質と
を具備することを特徴とする。

さらに、本発明に係る第３の発光素子は、フィルム製容器と、
前記容器内に収納される第１の電極と、
前記第１の電極と電気的に絶縁されている第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、前記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩と発光色素とを含有する電解質と
を具備することを特徴とするものである。

上述した本発明に係る第３の発光素子において、第１の電極と第２の電極は互いに間隔を隔てて対向していても良いが、第１の電極を絶縁性基板に配置し、この絶縁性基板上に第２の電極を第１の電極から離して配置しても良い。

本発明に係る第４の発光素子は、フィルム製容器と、
前記フィルム製容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の第１の面上に配置された多孔質層と、
前記フィルム製容器内に収納され、前記多孔質層と対向する第２の面を有する第２の電極と、
前記多孔質層と前記第２の電極の第２の面との間に介在されて前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、かつ発光色素を含有する電解質とを具備する発光素子であって、
前記第１の電極もしくは前記第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る第４の発光素子は、フィルム製容器と、
前記フィルム製容器内に収納される第１の電極と、
前記第１の電極上に配置された多孔質層と、
前記フィルム製容器内に収納され、前記多孔質層と対向する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、かつ発光色素を含有する電解質とを具備する発光素子であって、
前記第１の電極もしくは前記第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、長寿命な発光素子と、発光強度が向上された発光素子を提供することができる。

まず、本発明に係る第１の発光素子について説明する。

本発明に係る第１の発光素子によれば、低電圧を印加しても色素の酸化還元反応が生じ、電解質の分解を抑制することができるため、色素の酸化還元反応の可逆性を向上することができ、発光素子の寿命が向上される。

本発明に係る第１の発光素子は、少なくとも２つの電極、すなわち第１の電極と第２の電極を具備する。第１の電極と第２の電極は、１つのセル内に配置され、かつ互いに電気的に絶縁されている。例えば、第１の電極と第２の電極は、絶縁性の取れた同一基板上に配置されていても良いが、第１の電極に第２の電極を所望の距離を開けて対向させてもよい。

また、第１の電極と第２の電極には多孔質層を設けなくても良いが、第１の電極及び第２の電極のうち少なくとも一方に多孔質層を形成すると、発光強度をさらに高くすることができる。多孔質層は、第１の電極の第１の面か、第２の電極の第２の面、あるいは第１の面と第２の面の双方に形成することができる。

以下、第１の電極、第２の電極、多孔質層、及び電解質について説明する。

（第１の電極及び第２の電極）
まず1番目の方法を説明する。第１の電極及び第２の電極としては、それぞれに透明電極を用いるか、あるいは一方をカーボンシート、金属基板もしくは合金基板から形成し、他方を透明電極から形成することが可能である。カーボンシートとしては、炭素材料が導電性成分として機能するものであれば、特に限定されない。金属基板および合金基板としては、後述する第２の発光素子において説明するものを使用することが可能である。これにより発光強度を向上することができる。

透明電極は、可視光領域の吸収が少なく、かつ導電性を有する透明導電膜を備えることが好ましい。この透明導電膜には、フッ素あるいはインジウムなどがドープされた酸化スズ膜、フッ素あるいはインジウムなどがドープされた酸化亜鉛膜などが好ましい。また、伝導性を向上させて抵抗の上昇を防ぐ観点から、透明電極と併用して低抵抗な金属マトリクスを配線することが望ましい。

もうひとつの方法としては第１の電極および第２の電極を絶縁された同一の基板上に配置する方法がある。このとき、配線は1番目と同様の基板を使用することが可能である。電極は第１の電極と第２の電極を互い違いに櫛形に配置する方法がある。第一の電極と第２の電極の間隔絶縁基板に対向する基板は導電性を具備しない通常の透明基板でかまわない。

（支持基板）
透明電極は、透明導電膜を担持するための支持基板をさらに備えることが望ましい。支持基板の透明導電膜が形成された面と反対側の面を発光面として機能させるため、支持基板には、ガラス基板、プラスチック基板などの可視光領域の吸収が少ない透明基板を用いるのが好ましい。

（多孔質層）
多孔質層は、例えば、金属や合金などの導体、半導体、絶縁体から形成することが可能である。中でもチタニアなどのｎ型半導体がもっとも好ましい。チタニアなどのｎ型半導体によると、色素は第１，第２の電極だけでなく多孔質層とも電子のやり取りが可能になるため、アルミナのような絶縁体を使用する場合に比して発光強度を高くすることが可能になるからである。

金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、白金、銀等を挙げることができる。また、合金としては、上記種類の金属を含むものを挙げることができる。

半導体としては、例えば、可視光領域の吸収が少ない透明な半導体から構成することが望ましい。かかる半導体としては、金属酸化物半導体が好ましい。具体的には、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデンあるいはタングステンなどの遷移金属の酸化物、ＳｒＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃、ＳｒＮｂ₂Ｏ₆のようなペロブスカイト、あるいはこれら複合酸化物または酸化物の混合物、ＧａＮなどを挙げることができる。

絶縁体には、例えば、アルミナ、シリカなどを用いることができる。

（電解質）
電解質は、第１の電極と第２の電極と電気的に接触している。また、電解質は、下記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩と、可逆的な酸化還元体構造をとる発光色素とを含有する。

発光色素は特に限定されないが、りん光色素であることが望ましい。りん光色素は重金属の錯体であることが望ましい。用いられる重金属はＩｒ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅなどが用いられる。錯体中の重金属の種類は１種類または２種類以上にすることができる。配位子はピリジン誘導体、ビピリジル誘導体、ターピリジル誘導体、フェナントロリン誘導体キノリン誘導体、アセチルアセトン誘導体、ジカルボニル化合物誘導体などが用いられる。中でも、中心金属にＲｕをもつ錯体が望ましい。これにより高い発光強度を得ることができる。

前述した式（Ａ）で表されるカチオン成分を有する溶融塩は、室温で蒸気圧を持たない室温溶融塩であることが望ましい。構造は特に限定されないが、カチオン種にはイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、４級アンモニウム塩などを用いることができる。その中でもイミダゾリウム塩が長寿命を得られるために望ましい。

カチオンは、以下の化１１〜化１６に示す６種類のカチオンのうちの少なくとも１種類を用いることが望ましい。中でも、化１２が好ましい。化１２の化合物は粘度が低く、色素の拡散がしやすいため電気化学反応が速やかに行われるために好ましい。

前述した化１１に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

前述した化１１に示すカチオンを構成するＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄については、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基にすることができる。中でも、アルキル基、フェニル基、ベンジル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄のうち少なくとも一つの置換基がフェニル基もしくはベンジル基であることが望ましい。また、炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、１〜４である。

（１）Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄が、炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラメチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルイソブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルイソペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルネオペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−ｔｅｒｔ−ペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−（２−メチルブチル）アンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヘプチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルオクチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルイソブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−イソプロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチル−Ｎ−メチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルイソブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルペンチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルイソブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルイソブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラエチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチル−ｓｅｃ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチル−ｔｅｒｔ−ブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−イソプロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラブチルアンモニウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄が、炭素数が８以下のフェニル基であるカチオンとして、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアニリニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−イソプロピルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルアニリニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアニリニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアニリニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルアニリニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルアニリニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−イソプロピルアニリニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ペンチルアニリニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルアニリニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−イソプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルトルイジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルトルイジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルトルイジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−イソプロピルトルイジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジニウムイオンが挙げられる。

（３）Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄が、炭素数が８以下のベンジル基であるカチオンとして、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−イソプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−イソプロピルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ペンチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。

（４）Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄が、炭素数が８以下で炭素、水素及び酸素を含む置換基であるカチオンとして、例えば、２−メトキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−エトキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−プロポキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−イソプロポキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−メトキシ−Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルペンチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルヘプチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアンモニウムイオン、２−エトキシ−Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、２−プロポキシ−Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、２−イソプロポキシ−Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアニシジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−イソプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチルアニシジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアニシジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル−Ｎ−イソプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−イソプロピルアニシジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ペンチルアニシジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニシジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニシジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルアニシジニウムイオンが挙げられる。

中でも、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオンが好ましい。

前述した化１２に示すカチオンを構成するＲ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈については、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、ＣとＨとＯを含む置換基もしくは水素原子にすることができる。中でも、アルキル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、Ｒ₅及びＲ₇においては１〜４であり、Ｒ₆及びＲ₈においては０〜２である。炭素数が０の場合とは、水素の場合である。

前述した化１２に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

（１）Ｒ₅及びＲ₇が、炭素数が８以下のアルキル基、Ｒ₆及びＲ₈が、水素であるカチオンとして、例えば、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ｓｅｃ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ネオペンチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−イソペンチルイミダゾリウムイオン、１−（２−メチルブチル）−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ｔｅｒｔ−ペンチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−フェニルイミダゾリウムイオン、１−ベンジル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−ｓｅｃ−ブチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ブチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−ペンチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−ネオペンチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−イソペンチルイミダゾリウムイオン、１−（２−メチルブチル）−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−ｔｅｒｔ−ペンチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−ヘキシルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−ヘプチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−オクチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジ−プロピルイミダゾリウムイオン、１−プロピル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ｓｅｃ−ブチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ブチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ペンチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ネオペンチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−イソペンチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−（２−メチルブチル）−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ペンチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１，３−ジイソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ｓｅｃ−ブチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ブチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ペンチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ネオペンチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−イソペンチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−（２−メチルブチル）−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−ｔｅｒｔ−ペンチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１，３−ジブチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−イソブチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−ｓｅｃ−ブチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジイソブチルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−ｓｅｃ−ブチルイミダゾリウムイオン、１−イソブチル−３−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジーｓｅｃ−ブチルイミダゾリウムイオン、１−ｓｅｃ−ブチル−３−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈が、炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、３−エチル−１，２−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、２−エチル−１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、２−エチル−１−メチル−３−イソプロピルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジエチル−４−メチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

（３）Ｒ₅及びＲ₇が、炭素数が８以下のアルキル基、Ｒ₆及びＲ₈が、炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基であるカチオンとして、例えば、２−（２−メトキシエチル）ー１−エチルー３−メチルイミダゾリウムイオン、２−（２−メトキシエチル）−１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、２−（２−メトキシエチル）ー１，３−ジエチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

（４）Ｒ₅及びＲ₇が、炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基、Ｒ₆及びＲ₈が水素であるカチオンとして、例えば、１−（２−メトキシエチル）−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジ（２−メトキシエチル）イミダゾリウムイオン、１−（２−エトキシエチル）−３−メチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

（５）Ｒ₅及びＲ₇が、炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基、Ｒ₆及びＲ₈が、炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、１−（２−メトキシエチル）−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジ（２−メトキシエチル）−２−メチルイミダゾリウムイオン、１−（２−エトキシエチル）−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

（６）Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈が、炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基であるカチオンとして、例えば、１，２−ジ（２−メトキシエチル）−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジ（２−メトキシエチル）−３−エチルイミダゾリウムイオンが挙げられる。

中でも、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−（２−メトキシエチル）−３−メチルイミダゾリウムイオンが好ましい。

前述した化１３に示すカチオンを構成するＲ₉については、アルキル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、１〜４である。

前述した化１３に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

（１）Ｒ₉が炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、Ｎ−メチルピリジニウムイオン、Ｎ−エチルピリジニウムイオン、Ｎ−プロピルピリジニウムイオン、Ｎ−イソプロピルピリジニウムイオン、Ｎ−ブチルピリジニウムイオン、Ｎ−イソブチルピリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルピリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルピリジニウムイオン、Ｎ−ペンチルピリジニウムイオン、Ｎ−ネオペンチルピリジニウムイオン、Ｎ−イソペンチルピリジニウムイオン、Ｎ−（２−メチルブチル）ピリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ペンチルピリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシルピリジニウムイオン、Ｎ−へプチルピリジニウムイオン、Ｎ−オクチルピリジニウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₉が炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基のカチオンとして、例えば、Ｎ−（２−メトキシエチル）ピリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）ピリジニウムイオンが挙げられる。

中でも、Ｎ−ブチルピリジニウムイオンが好ましい。

前述した化１４に示すカチオンを構成するＲ₁₀及びＲ₁₁については、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基にすることができる。中でも、アルキル基、フェニル基、ベンジル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。また、炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、１〜４である。

前述した化１４に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

（１）Ｒ₁₀及びＲ₁₁が炭素数が８以下のアルキル基のカチオンとして、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ヘキシルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ヘプチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−プロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−イソプロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₁₀及びＲ₁₁が炭素数が８以下のフェニル基のカチオンとして、例えば、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−フェニル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−フェニル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−フェニルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−プロピル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−トリル−ピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオンが挙げられる。

（３）Ｒ₁₀及びＲ₁₁が炭素数が８以下のベンジル基のカチオンとして、例えば、Ｎ−ベンジル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ブチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ヘキシルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ヘプチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−オクチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−プロピル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−トリルピロリジニウムイオンが挙げられる。

（４）Ｒ₁₀及びＲ₁₁が炭素数が８以下で、炭素、水素及び酸素を含む置換基のカチオンとして、例えば、Ｎ−（２−メトキシエチル）ーＮ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）ーＮ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチルーＮ−（２−メトキシフェニル）ピロリジニウムイオン、Ｎ−メチルーＮ−（４−メトキシフェニル）ピロリジニウムイオン、Ｎ−エチルーＮ−（２−メトキシフェニル）ピロリジニウムイオン、Ｎ−エチルーＮ−（４−メトキシフェニル）ピロリジニウムイオンが挙げられる。

中でも、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオンが好ましい。

前述した化１５に示すカチオンを構成するＲ₁₂及びＲ₁₃については、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基にすることができる。中でも、アルキル基、フェニル基、ベンジル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。また、炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、１〜４である。

前述した化１５に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

（１）Ｒ₁₂及びＲ₁₃が炭素数が８以下のアルキル基のカチオンとして、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−イソプロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ヘキシルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ヘプチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−プロポキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−イソプロポキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₁₂及びＲ₁₃が炭素数が８以下のフェニル基のカチオンとして、例えば、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−フェニル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−フェニル−Ｎ−イソプロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−フェニルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−プロピル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオンが挙げられる。

（３）Ｒ₁₂及びＲ₁₃が炭素数が８以下のベンジル基のカチオンとして、例えば、Ｎ−ベンジル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−イソプロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ブチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ヘキシルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−ヘプチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ベンジル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−プロピル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−トリル−ピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ペンチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘプチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオン、Ｎ−オクチル−Ｎ−トリルピペリジニウムイオンが挙げられる。

（４）Ｒ₁₂及びＲ₁₃が炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基のカチオンとして、例えば、Ｎ−（２−メトキシエチル）ーＮ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）ーＮ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチルーＮ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−メチルーＮ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−エチルーＮ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−エチルーＮ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオンが挙げられる。

中でも、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−イソブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンが好ましい。

前述した化１６に示すＲ₁₄、Ｒ₁₅、及びＲ₁₆については、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基にすることができる。中でも、アルキル基が好ましい。また、炭素、水素及び酸素を含む置換基の中では、アルキル基が好ましい。炭素数を８以下に限定するのは、炭素数が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。炭素数のより好ましい範囲は、Ｒ₁₄及びＲ₁₆においては１〜４であり、Ｒ₁₅においては１〜２である。

前述した化１６に示すカチオンの具体例を以下に挙げる。

（１）Ｒ₁₄、Ｒ₁₅、及びＲ₁₆が、炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウムイオン、３−エチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１，２−ジメチル−３−イソプロピルイミダゾリニウムイオン、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、２−エチル−１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、２−エチル−１−メチル−３−イソプロピルイミダゾリニウムイオンが挙げられる。

（２）Ｒ₁₄及びＲ₁₆が、炭素数が８以下の炭素、水素及び酸素を含む置換基、Ｒ₁₅が炭素数が８以下のアルキル基であるカチオンとして、例えば、１−（２−メトキシエチル）−２，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１，３−ジ（２−メトキシエチル）−２−メチルイミダゾリニウムイオン、１−（２−エトキシエチル）−２，３−ジメチルイミダゾリニウムイオンが挙げられる。

中でも、３−エチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウムイオンが好ましい。

また、溶融塩を構成するアニオン成分は特に限定されないが、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、Ｂ（Ｃ₂Ｏ₄）₂ ^-、あるいは下記（化学式Ａ）〜（化学式Ｄ）に示すアニオンのうちの少なくとも１種類を含有することが望ましい。

（Ｃ_mＦ_2m+1ＳＯ₃）^- （化学式Ａ）
但し、前記（化学式Ａ）式におけるｍは１以上、８以下である。

（Ｃ_nＦ_2n+1ＳＯ₂）（Ｃ_pＦ_2p+1ＳＯ₂）Ｎ^- （化学式Ｂ）
但し、前記（化学式Ｂ）式において、ｎ及びｐはそれぞれ１以上、８以下の範囲内で、かつ互いに同じ値でも異なっていても良い。

（Ｃ_qＦ_2q+1ＳＯ₂）（ＣＮ）Ｎ^- （化学式Ｃ）
Ｎ^-(ＣＮ)₂ （化学式Ｄ）
但し、前記（化学式Ｃ）式において、ｑは１以上、８以下の範囲内である。上記化学式Ａ〜Ｃにおけるｍ、ｎ、ｐ及びｑそれぞれの値を８以下にするのは、それぞれの値が８を超えると、溶融塩の粘度が増大して電解質のイオン拡散性が低下する恐れがあるからである。

中でも、置換基にフッ素原子が存在するものが望ましい。これにより、電解質層の粘度を低下させて電解質層のイオン拡散性を向上することができるため、発光強度を高くすることができる。特に（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ^-が好ましい。

溶融塩添加による十分な寿命改善効果を得るには、電解質中の溶融塩の含有量は、体積比で８０％以上であることが好ましい。さらに好ましい範囲は体積比で９０％以上である。

また、電解質には、非イオン性の有機溶媒を添加してもよい。有機溶媒を添加することにより粘度が低下し、さらに発光強度を向上させることが可能になるからである。この有機溶媒はリチウム二次電池に用いられる有機溶媒を用いることができ、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、メチルプロピルカーボネートなどの炭酸エステル類や、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなどのエステル類、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類、及びこれら化合物にフッ素などの置換基を導入した各種溶媒からなる群より選択される溶媒を用いることができる。有機溶媒の種類は１種類もしくは２種類以上にすることができるが、中でも、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートまたはビニレンカーボネートが好ましい。

但し、有機溶媒の多量添加は、酸化還元反応の可逆性を損なう恐れがあることから、有機溶媒の添加量としては、電解質の２０体積％以下とすることが望ましい。

上述した第１，第２の電極として平板電極を使用し、第１の電極と第２の電極を対向させ、これら第１，第２の電極をスペーサで隔て、第１，第２の電極とスペーサによって設けられた空間内に電解質を収容し、エポキシ樹脂のような封止材で封止しても良いが、第１，第２の電極、多孔質層及び電解質を備えたセルをフィルム製容器に封入しても良い。これにより、封止材が不要となるため、封止材が電解質へ溶出して色素の発光が阻害されるのを回避することができる。また、製造工程の簡素化を図ることが可能となる。

本発明に係る第３の発光素子は、フィルム製容器と、
前記容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
第２の面を有する第２の電極と、
前記第１の電極の第１の面と前記第２の電極の第２の面の間に介在され、前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、前記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩と発光色素とを含有する電解質と
を具備することを特徴とするものである。

この第３の発光素子によれば、発光素子のセル全体をフィルム製容器内に封入することができるため、第１の電極と第２の電極間に電解質を封入するための封止材を不要にすることができる。その結果、電解質に封止材が溶出するのを防止することができるため、電解質中の発光色素の劣化を抑制することができ、発光強度が高く、かつ長寿命な発光素子を実現することができる。

発光素子においては、第１の電極及び第２の電極のうち少なくとも一方は、光の取り出しのために透明電極が使用される。この透明電極の電解質と電気的に接する面と反対側の面は、発光面（光取り出し面）として機能する。よって、フィルム製容器の発光面と対向する面は、透明な熱可塑性樹脂から形成することが望ましく、この面以外の箇所は、酸素透過による色素の失活を抑制するために、Ａｌ層もしくはＡｌ合金層を含むラミネートフィルムから形成することが望ましい。

透明な熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンが使用できる。

Ａｌ層もしくはＡｌ合金層を含むラミネートフィルムとしては、特に限定されないが、例えば、容器内面を構成する熱可塑性樹脂層と、容器外表面を構成する樹脂層と、熱可塑性樹脂層と樹脂層との間に配置されたＡｌ層もしくはＡｌ合金層とを備えるラミネートフィルムを挙げることができる。

熱可塑性樹脂層は、容器を封止するためのシーラント層として機能するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンから形成することができる。

樹脂層は、Ａｌ層及びＡｌ合金層を補強するためのものであり、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子から形成することができる。

フィルム製容器を構成するフィルムの厚さは、０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下にすることが望ましい。これにより、発光素子セルの薄型化を図ることが可能になるからである。また、容器の機械的強度を確保するため、フィルム厚さの下限値は０．０１ｍｍにすることが望ましい。

発光素子中の発光色素は、外部から印加される電圧によって第１の電極及び第２の電極で酸化還元反応が行なわれた結果、酸化体および還元体となる。Ruビピリジル錯体の場合、２価のRuが1価に還元される電位と２価のRuが3価に酸化される電位との差は、アセトニトリルなどの有機溶剤中では約２．２Vである。この電位差は、溶融塩（イオン性液体）中では１．３Vと減少する。これは、2価から3価への酸化電位はほとんど変わらないが、２価から１価への還元電位が正電位方向にシフトするからである。

ｎ型半導体から形成された多孔質層は、色素に効率よく電位を注入することが可能な電極である。ｎ型半導体としてはチタニアが望ましい。アセトニトリルなどの有機溶剤を電解質に使用する場合、Ｒｕを含む発光色素の還元電位が、ｎ型半導体のコンダクションバンド（conduction band）より負電位側にある。このため、発光色素を還元するために、ｎ型半導体から形成された多孔質層に電子を注入し、ｎ型半導体電極の電位をより負電位側に移動させる必要がある。その結果、駆動電圧が高くなる。

本実施形態のように電解質に溶融塩（イオン性液体）を使用すると、Ｒｕを含む発光色素の還元電位が正電位にシフトするため、多孔質層への電子の注入を不要にすることができる。その結果、必要な電圧は酸化側の電位に依存するため、低電圧駆動が可能となる。本実施形態に係る発光素子は、発光開始電圧を１．５Ｖ以上、２．０Ｖ以下にすることができる。なお、発光開始電圧は、トプコン社製ＢＭ−８輝度計またはこれと同等の機能を有する輝度計を使用した際の最低表示単位である１ｃｄ／ｍ²を示した電圧である。

ところで、第１の電極及び第２の電極にITO電極が用いられる発光素子に外部から電圧を印加する際、この電圧を与える電位を一定に定めることができない。よって、この発光素子では、駆動中に電位がずれるため、要求する酸化体と還元体が得られなくなることがある。その結果、溶融塩の分解反応が生じやすいため、寿命が低下する。本実施形態のように、ｎ型半導体から形成された多孔質層を使用することによって、電圧を印加する際の電位を一定に定めることができるため、絶対電位の変化による溶融塩の分解反応を防ぐことができる。これにより、発光素子の寿命を向上することができる。

次いで、本発明に係る第２，４の発光素子について説明する。

この第２の発光素子は、第１の面を有する第１の電極と、第１の電極の第１の面上に配置された多孔質層と、多孔質層と対向する第２の面を有する第２の電極と、多孔質層と第２の面との間に介在されて第１の電極と第２の電極と電気的に接触しており、かつ発光色素を含有する電解質層とを具備する発光素子であって、第１の電極もしくは第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る第２の発光素子によれば、多孔質層が形成される第１の電極か、あるいは多孔質層と対向する第２の電極が金属もしくは合金から構成されているため、発光素子の内部抵抗を低下させて発光効率を向上させることができ、発光強度を向上することができる。

本発明に係る第４の発光素子は、フィルム製容器と、
前記フィルム製容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の第１の面上に配置された多孔質層と、
前記フィルム製容器内に収納され、前記多孔質層と対向する第２の面を有する第２の電極と、
前記多孔質層と前記第２の電極の第２の面との間に介在されて前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、かつ発光色素を含有する電解質とを具備する発光素子であって、
前記第１の電極もしくは前記第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とするものである。

この第４の発光素子によれば、発光素子のセル全体をフィルム製容器内に封入することができるため、第１の電極と第２の電極間に電解質を封入するための封止材を不要にすることができる。その結果、電解質に封止材が溶出するのを防止することができるため、電解質中の発光色素の劣化を抑制することができ、発光強度が高く、かつ長寿命な発光素子を実現することができる。

金属は特に限定されないが、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などを用いることができる。合金としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル及び鉄よりなる群から選択される少なくとも１種類の金属を含有するものを挙げることができる。中でも、ニッケル、ニッケル合金が好ましい。これにより、発光強度を更に向上することが可能である。

金属基板及び合金基板の厚さは、０．０２〜１０ｍｍにすることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。厚さを０．０２ｍｍ未満にすると、発光素子の機械的強度が低下する恐れがある。一方、厚さが１０ｍｍを超えると、発光素子の薄型化を図ることが困難になる恐れがある。厚さのより好ましい範囲は、０．２〜２ｍｍである。

第１の電極及び第２の電極のうち一方を金属もしくは合金から形成する。他方は、発光面（光の取り出し面）を確保するために透明電極を使用することが望ましい。透明電極としては、前述した第１の発光素子で説明したのと同様なものを挙げることができる。透明電極の抵抗を下げるために金属を配線として入れることがのぞましい。

多孔質層からの発光強度が、第２の電極からの発光強度に比して高いため、第２の電極を透明電極から形成して発光面として機能させることが望ましい。

多孔質層には、前述した第１の発光素子で説明したのと同様なものを使用することが可能である。多孔質層を金属から形成する場合、金属基板と同一の材料を用いることもできる。金属基板の表面を陽極酸化によって多孔質化することにより多孔質層を形成することが可能である。

電解質には、前述した第１の発光素子で説明したのと同様なものを使用することが可能であるが、これの代わりに、有機溶媒に色素を溶解させたもの、あるいは前述した第１の発光素子で説明したのとは異なる種類の溶融塩と色素を含有するものを使用することができる。

第１，第２の発光素子においては、直流、交流のいずれを印加して発光を行っても良いが、前述した式（Ａ）で表される構造のカチオン成分を含む溶融塩を含有する電解質を使用する場合には、交流を印加することが望ましい。これにより、酸化体と還元体の衝突機会を多くすることができるため、発光強度を高くすることが可能である。

以下、第１，第２の発光素子を図１〜図５を参照して説明する。

図１は本発明に係る第１，第２の発光素子についての一実施形態を示す模式的な斜視図である。図２は、図１の発光素子のII−II線に沿う断面図である。図３は、本発明の発光素子の別な実施形態を示す模式的な断面図である。図４は、図３の発光素子に組み込まれている櫛形電極を示す模式的な平面図である。図５は、本発明の発光素子の別な実施形態を示す模式的な断面図である。

図１に示すように、発光素子セルは、フィルム製容器１内に収納されている。発光素子セルは、第１の面２ａを有する平板型の第１の電極２と、第１の電極２の第１の面２ａに形成された多孔質層３と、第２の面４ａを有する平板型の第２の電極４と、第１の電極２の周縁と第２の電極４の周縁の間に配置された矩形枠状の絶縁性スペーサ５と、電解質６とを備えるものである。多孔質層３は、第２の電極４の第２の面４ａと対向している。

多孔質層３は、導体、半導体もしくは絶縁体の粒子の集合体から形成されたものである。また、電解質６は、第１の電極２と第２の電極４とスペーサ５とで囲まれた空間内に収容されており、大部分が多孔質層３に保持されている。このように電解質６を第１の電極２の第１の面２ａと第２の電極４の第２の面４ａの間に介在させることによって、電解質６を第１の電極２と第２の電極４双方と電気的に接触させることが可能になる。

光の取り出し面（発光面）を確保するために第１の電極２及び第２の電極４のうち少なくとも一方を透明電極とする。例えば図２では、第２の電極４を透明電極とする。フィルム製容器１は、この第２の電極４と対向する面が透明な熱可塑性樹脂フィルム７から形成されており、かつこの面と反対側に位置する面がＡｌ層もしくはＡｌ合金層を含むラミネートフィルム８から形成されている。透明な熱可塑性樹脂フィルム７とラミネートフィルム８の両端部９は、ヒートシールにより貼り合わされている。

第１の電極用リード１０は、一端が第１の電極２と電気的に接続されており、かつ他端がフィルム製容器１のヒートシール部９から引き出されている。一方、第２の電極用リード１１は、一端が第２の電極４と電気的に接続されており、かつ他端がフィルム製容器１のヒートシール部９から引き出されている。

前述した図１，２では、第１の電極と第２の電極を互いに距離を隔てて対向させた例を説明したが、第１の電極と第２の電極を同一絶縁基板に配置することも可能である。この例を図３〜図５に示す。図３〜図５においては、図１において説明したのと同様な部材については同符号を付して説明を省略する。

１対の櫛形電極１２ａ，１２ｂは、絶縁性の支持基板１３に配置されている。第２の電極としての櫛形電極１２ａは、間隔を隔てて配置された２本のバンド電極１４₁，１４₂を有するものである。第１の電極としての櫛形電極１２ｂは、間隔を隔てて配置された２本のバンド電極１４₃，１４₄を有するものである。櫛形電極１２ａ，１２ｂは、互いのバンド電極を向かい合わせ、一方の櫛形電極のバンド電極の隣に他方の櫛形電極のバンド電極が位置するように噛み合わされている。

図３の発光素子では、櫛形電極１２ａのバンド電極１４₁，１４₂の第２の面１４ｂと、櫛形電極１２ｂのバンド電極１４₃，１４₄の第１の面１４ａに多孔質層３が形成されている。また、多孔質層３は、バンド電極１４₃，１４₄の第１の面１４ａとバンド電極１４₁，１４₂の第２の面１４ｂとの間にも介在されている。このように図３の発光素子は、第１の電極及び第２の電極の双方に多孔質層が形成された実施形態に該当する。このような構成の発光素子は、交流駆動に有利である。絶縁性基板１５は、支持基板１３の多孔質層３が形成されている面と対向している。支持基板１３及び絶縁性基板１５には、例えば、ガラス基板、プラスチック基板などの可視光領域の吸収が少ない透明基板を用いることが可能である。また、櫛形電極１２ａ，１２ｂは、前述した透明導電膜、金属基板あるいは合金基板から形成することが可能である。

電解質６は、支持基板１３と絶縁性基板１５とスペーサ５とで囲まれた空間内に収容されており、大部分が多孔質層３に保持されている。このため、電解質６は、櫛形電極１２ｂ（第１の電極）の第１の面１４ａと櫛形電極１２ａ（第２の電極）の第２の面１４ｂとの間に介在されている。これにより、電解質６を第１の電極と第２の電極双方と電気的に接触させることが可能となる。

一方、図５の発光素子では、第１の電極である櫛形電極１２ｂのバンド電極１４₃、１４₄の第１の面１４ａのみに多孔質層３が形成されている。電解質６は、支持基板１３と絶縁性基板１５とスペーサ５とで囲まれた空間内に収容されており、多孔質層３にも保持されている。このため、電解質６は、櫛形電極１２ｂ（第１の電極）の第１の面１４ａと櫛形電極１２ａ（第２の電極）の第２の面１４ｂとの間に介在されており、電解質６を第１の電極と第２の電極双方と電気的に接触させることが可能となる。このような構成の発光素子は、直流駆動に有利である。直流駆動では、第２の電極４である櫛形電極１２ａに多孔質層３が存在していると、発光しない恐れがあるからである。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

[実施例]
以下、図面を参照して、具体例をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
＜第１の電極と多孔質層の作製＞
厚さ１０００μｍのガラス基板上に厚さ約１μｍのふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成したものを透明電極として用意した。この透明電極のふっ素ドープ酸化スズ薄膜上に、スイスソラロニクス社製のチタニアペースト、Nanoxide D を50ミクロンギャップで塗布した。乾燥後、450度で30分焼成し、この工程を4回繰り返し、20ミクロン厚のポーラスチタニア膜を多孔質層として得た。

＜第２の電極の作製＞
ガラス基板上にふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成したものを、対向基板（第２の電極）として用意した。

第１の電極の多孔質層側の面に第２の電極のふっ素ドープ酸化スズ薄膜を対向させ、その間にスペーサとしてアイオノマー樹脂ハイミラン1702（膜厚約50μm）を介在させることにより、第１の電極と第２の電極をその間に50ミクロンのギャップを設けた状態で対向させた。この第１の電極と第２の電極の間に電解液を注入した。電解液には、室温溶融塩としての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１．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用した。この室温溶融塩のカチオン成分である１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオンは、前述した化１２に示す構造を有するものである。また、アニオン成分であるビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドイオンは、前述の化学式Ｂに示す構造を有するものである。

電解液の注入口をエポキシ樹脂で封止した。次いで、第１の電極側をマイナス、第２の電極側をプラスにして３Ｖの電圧を印加し、電流を流したところ、４００ｃｄ／ｍ²の光量で発光した。

（実施例２）
電解液として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムＰＦ₆１．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表１に示す。

（実施例３）
電解液として、ジメチルエチルブチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド１．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表１に示す。なお、室温溶融塩のカチオン成分であるジメチルエチルブチルアンモニウムイオンは、前述した化１１に示す構造を有するものである。

（実施例４〜１０及び参照例１１）
下記表１に示す組成の室温溶融塩と発光色素を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表１に示す。

（実施例１２）
多孔質層として、日本アエロジル社製P25（チタニア）のポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表２に示す。

（参照例１３）
多孔質層としてＳｉＯ₂（粒径は約１０ｎｍ）のポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表２に示す。

（参照例１４）
第１の電極として透明電極の代わりに厚さ１ｍｍのＡｌ板を使用すると共に、多孔質層としてＡｌ（粒径約１０ｎｍ）のポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表２に示す。

（参照例１５）
第１の電極として透明電極の代わりに厚さ１ｍｍのＮｉ板を使用すると共に、多孔質層としてＡｌ₂Ｏ₃（粒径約１０ｎｍ）のポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表２に示す。

（比較例１）
電解液として、アセトニトリル１．１ｇに発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表２に示す。

得られた実施例１〜１０，１２、参照例１１，１３〜１５及び比較例１の発光素子について、以下に説明する方法で発光強度が初期の１／２になる半減期を測定し、比較例１の半減期を１００として下記表１，表２に示す。

輝度の測定はトプコン社製ＢＭ−８を使用した。素子の中心部、直径約1ｍｍの範囲の輝度を半減期測定に用いた。

表１，表２から明らかなように、溶融塩を含む電解質を備えた実施例１〜１０，１２の発光素子は、溶融塩の代わりに有機溶媒を使用した比較例１の発光素子に比して半減期が長いことが理解できる。

実施例１〜１０と参照例１１を比較することにより、中心金属にＲｕを有する錯体を含む発光色素を使用した実施例１〜１０は、中心金属にＩｒを有する錯体を含む参照例１１に比して発光強度が高く、半減期が長いことがわかる。

実施例８〜１０の比較により、溶融塩のカチオン成分としては、実施例８で使用した化１２で表されるものが望ましいことが理解できる。

また、実施例１，２，７，８の比較により、溶融塩のアニオン成分としては、実施例１で使用した化学式Ｂで表されるものが望ましいことが理解できる。

さらに、実施例１と１２を比較することにより、ＴｉＯ₂の多孔質膜としては、商品名P25という微粒子を用いた酸無添加の実施例１２の方が、発光強度及び半減期の点で望ましいことがわかる。

実施例１２と参照例１３〜１５との比較により、ＴｉＯ₂粒子から形成された多孔質膜を備えた実施例１２は、ＳｉＯ₂粒子から形成された多孔質膜を備えた参照例１３、Ａｌ粒子から形成された多孔質膜を備えた参照例１４、Ａｌ₂Ｏ₃粒子から形成された多孔質膜を備えた参照例１５に比して、発光強度及び半減期の双方が優れていることがわかった。

(実施例１６)
実施例１のセルとして、電解液の注入が済んでおり、注入口をエポキシ樹脂で封止していないものを用意し、これをグローブボックス中で厚さ０．２ｍｍのポリエチレン製フィルムで覆い、開封部を200度でヒートシールにより接着した。得られた発光素子と注入口をエポキシ樹脂で封止した実施例１のセルとを80度の恒温槽で500時間加熱し、発光強度を測定したところ、実施例１の発光強度は150ｃｄ／ｍ²に低下したが、実施例１６のセルは400ｃｄ／ｍ²のままであった。

（実施例１７）
実施例１のセルとして、電解液の注入が済んでおり、注入口をエポキシ樹脂で封止していないものを用意した。グローブボックス中で実施例１のセルの第２の電極表面を厚さ０．２ｍｍのポリエチレン製フィルムで覆い、かつ第１の電極表面を厚さ０．２ｍｍのラミネートフィルムで被覆し、開封部を200度でヒートシールにより接着し、前述した図１〜図２に示す構造の発光素子を得た。使用したラミネートフィルムは、ポリエチレンフィルムとＡｌ層とＰＥＴフィルムとのラミネートフィルムであり、ポリエチレンフィルムが内側に位置してシーラント層として機能するように第１の電極を被覆した。得られた発光素子と注入口をエポキシ樹脂で封止した実施例１のセルとを80度の恒温槽で500時間加熱し、発光強度を測定したところ、実施例１の発光強度は150ｃｄ／ｍ²に低下したが、実施例１７のセルは４００ｃｄ／ｍ²のままであった。

（実施例１８）
＜第１の電極と多孔質層の作製＞
厚さ１０００μｍのガラス基板上に厚さ１μｍのふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成したものを透明電極として用意した。この透明電極のふっ素ドープ酸化スズ薄膜上に、スイスソラロニクス社製のチタニアペースト、Nanoxide D を50ミクロンギャップで塗布した。乾燥後、450度で30分焼成し、この工程を4回繰り返し、20ミクロン厚のポーラスチタニア膜を多孔質層として得た。

＜第２の電極の作製＞
厚さ１ｍｍのニッケル板を、対向基板（第２の電極）として用意した。

第１の電極の多孔質層側の面に第２の電極を対向させ、その間にスペーサとしてアイオノマー樹脂ハイミラン1702（膜厚約50μm）を介在させることにより、第１の電極と第２の電極をその間に50ミクロンのギャップを設けた状態で対向させた。この第１の電極と第２の電極の間に電解液を注入した。電解液には、アセトニトリル１．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用した。

電解液の注入口をエポキシ樹脂で封止した。次いで、第１の電極側をマイナス、第２の電極側をプラスにして３Ｖの電圧を印加し、電流を流したところ、４５０ｃｄ／ｍ²の光量で発光した。

（実施例１９）
＜第１の電極と多孔質層の作製＞
厚さ１ｍｍのニッケル板を第１の電極として用意した。この第１の電極上に、スイスソラロニクス社製のチタニアペースト、Nanoxide D を50ミクロンギャップで塗布した。乾燥後、450度で30分焼成し、この工程を4回繰り返し、20ミクロン厚のポーラスチタニア膜を多孔質層として得た。

＜第２の電極の作製＞
ガラス基板にふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成し、厚さ１ｍｍの対向基板（第２の電極）を用意した。

第１の電極の多孔質層側の面に第２の電極のふっ素ドープ酸化スズ薄膜を対向させ、その間にスペーサとしてアイオノマー樹脂ハイミラン1702（膜厚約50μm）を介在させることにより、第１の電極と第２の電極をその間に50ミクロンのギャップを設けた状態で対向させた。この第１の電極と第２の電極の間に実施例１８で説明したのと同様な電解液を注入した。

電解液の注入口をエポキシ樹脂で封止した。次いで、第１の電極側をマイナス、第２の電極側をプラスにして３Ｖの電圧を印加し、電流を流したところ、下記表３に示す光量で発光した。

（実施例２０）
第１の電極として厚さ１ｍｍのＡｌ板を使用すること以外は、前述した実施例１８で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１８で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表３に示す。

（実施例２１）
第１の電極として厚さ１ｍｍのＡｌ板を用意し、このＡｌ板の表面を陽極酸化することにより多孔質層を形成すること以外は、前述した実施例１８で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１８で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表３に示す。

（実施例２２〜２７）
第１の電極として下記表１に示す厚さと組成の基板を使用すること以外は、前述した実施例１８で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１８で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表３に示す。

なお、実施例２６のＮｉ合金の組成は、Ｎｉ４０％及びＣｕ６０％で、実施例２７のＡｌ合金の組成は、Ａｌ９３．５％、Ｃｕ５％、Ｍｎ１％及びＭｇ０．５％であった。

（比較例２）
第１の電極として、ガラス基板にふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成した厚さ１ｍｍの透明電極を使用すること以外は、前述した実施例１８で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１８で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表３に示す。

表３から明らかなように、第１の電極もしくは第２の電極に金属基板あるいは合金基板を使用した実施例１８〜２７の発光素子は、第１，第２の電極に透明電極を使用した比較例２の発光素子に比して発光強度が高いことが理解できる。

実施例２０，２１の比較により、ＴｉＯ₂粒子からなる多孔質層を備えた実施例２０によると、Ａｌ₂Ｏ₃粒子からなる多孔質層を備えた実施例２１に比して発光強度が高くなることがわかった。

また、ＴｉＯ₂粒子からなる多孔質層を備えた実施例１９、２０，２２〜２７の中でも、Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ、Ｎｉ合金あるいはＡｌ合金から形成された第１の電極を備えた実施例１９，２０，２２，２４〜２７によると、４００ｃｄ／ｍ²以上の高い発光強度を得ることができた。

(実施例２８)
実施例１９のセルとして、電解液の注入が済んでおり、注入口をエポキシ樹脂で封止していないものを用意し、これをグローブボックス中で厚さ０．２ｍｍのポリエチレン製フィルムで覆い、開封部を200度でヒートシールにより接着した。得られた発光素子と注入口をエポキシ樹脂で封止した実施例１９のセルとを80度の恒温槽で500時間加熱し、発光強度を測定したところ、実施例１９の発光強度は150ｃｄ／ｍ²に低下したが、実施例２８のセルは４２０ｃｄ／ｍ²のままであった。

（実施例２９）
実施例１９のセルとして、電解液の注入が済んでおり、注入口をエポキシ樹脂で封止していないものを用意した。グローブボックス中でこのセルの第２の電極表面を厚さ０．２ｍｍのポリエチレン製フィルムで覆い、かつ第１の電極表面を厚さ０．２ｍｍのラミネートフィルムで被覆し、開封部を200度でヒートシールにより接着した。使用したラミネートフィルムは、ポリエチレンフィルムとＡｌ層とＰＥＴフィルムとのラミネートフィルムであり、ポリエチレンフィルムが内側に位置するように第１の電極を被覆した。得られた発光素子と注入口をエポキシ樹脂で封止した実施例１９のセルとを80度の恒温槽で500時間加熱し、発光強度を測定したところ、実施例１９の発光強度は150ｃｄ／ｍ²に低下したが、実施例２９のセルは４２０ｃｄ／ｍ²のままであった。

（実施例３０）
ガラス基板に第１，第２の電極を図４に示すように互い違いに配置した。第１の電極及び第２の電極ともにＡｕ電極を使用し、各電極（配線）の幅を100μｍ、電極（配線）間隔を10μｍ、各電極（配線）の厚さを10μｍとした。第１，第２の電極上にチタニアペーストであるソラロニクス社製ナノキサイドHTペーストを塗布し、厚さが約１２μｍのチタニア膜を形成した。この基板にガラス基板を間隔を開けて対向させ、電解液を注入した。電解液は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１．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用した。その後、封止し、前述した図３に示す構造を有する発光素子を得た。得られた発光素子に交流で３V印加したところ、４３０ｃｄ／ｍ²で発光した。

（実施例３１）
第１，第２の電極をカーボンシートから形成すること以外は前述した実施例３０で説明したのと同様な構成のセルを作製した。得られた発光素子に交流３Vを印加したところ３８０ｃｄ／ｍ²で発光した。

（参照例３２）
厚さ１０００μｍのガラス基板上に厚さ約１μｍのふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成したものを透明電極（第１の電極）として用意した。

ガラス基板上にふっ素ドープ酸化スズ薄膜（シート抵抗6Ω/sq）を形成したものを、対向基板（第２の電極）として用意した。

第１の電極と第２の電極のふっ素ドープ酸化スズ薄膜を対向させ、その間にスペーサとしてアイオノマー樹脂ハイミラン1702（膜厚約50μm）を介在させることにより、第１の電極と第２の電極をその間に50ミクロンのギャップを設けた状態で対向させた。この第１の電極と第２の電極の間に電解液を注入した。電解液には、室温溶融塩としての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 １．１ｇに、発光色素としてのルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ₆ ^-）₂を０．２ｇ溶解させたものを使用した。この室温溶融塩のカチオン成分である１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオンは、前述した化１２に示す構造を有するものである。また、アニオン成分であるビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドイオンは、前述の化学式Ｂに示す構造を有するものである。

電解液の注入口をエポキシ樹脂で封止した。次いで、第１の電極側をマイナス、第２の電極側をプラスにして３Ｖの電圧を印加し、電流を流したところ、180ｃｄ／ｍ²の光量で発光した。しかしながら、比較例１の半減期を１００とした半減期は、１５０と、実施例１〜１０，１２に比して短かった。

前述の実施例１〜１０，１２と、参照例１１，１３〜１５と比較例１の発光素子について、発光開始電圧を測定し、その結果を下記表４に示す。発光開始電圧はトプコン社製BM-８輝度計を使用し、最低表示単位である1cd/m²を示した電圧とした。

表４から明らかな通り、ｎ型半導体多孔質層及びＲｕ含有発光色素を用いた実施例１〜１０，１２の発光素子の発光開始電圧は、１．５〜２．０Ｖの範囲内にあった。

これに対し、Ｒｕを含まない発光色素を使用した参照例１１の発光素子、多孔質層に絶縁体を使用した参照例１３，１５の発光素子、多孔質層に金属を使用した参照例１４の発光素子、比較例１の発光素子では、いずれも駆動電圧が２．０Ｖを超えていた。

（実施例３３）
多孔質層として、酸化スズのポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表５に示す。

（実施例３４）
多孔質層として、酸化亜鉛のポーラス膜を使用すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様な構成の発光素子を作製し、実施例１で説明したのと同様にして評価を行った。その結果を下記表５に示す。

本発明に係る第１，第２の発光素子についての一実施形態を示す模式的な斜視図。 図１の発光素子のII−II線に沿う断面図。 本発明の発光素子の別な実施形態を示す模式的な断面図。 図３の発光素子に組み込まれている櫛形電極を示す模式的な平面図。 本発明の発光素子の別な実施形態を示す模式的な断面図。

符号の説明

１…フィルム製容器、２，１２ｂ…第１の電極、２ａ，１４ａ…第１の面、３…多孔質層、４，１２ａ…第２の電極、４ａ，１４ｂ…第２の面、５…スペーサ、６…電解質、７…透明な熱可塑性樹脂フィルム、８…ラミネートフィルム、９…ヒートシール部、１０…第１の電極用リード、１１…第２の電極用リード、１３…絶縁性の支持基板、１４₁〜１４₄…バンド電極、１５…絶縁性基板。

Claims (18)

1. 第１の面を有する第１の電極と、
   第２の面を有する第２の電極と、
   前記第１の電極の第１の面または前記第２の電極の第２の面に積層され、ｎ型半導体から形成された多孔質層と、
   前記第１の電極の第１の面と前記第２の電極の第２の面の間に介在され、前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、下記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩を含有する溶媒と、前記溶媒に溶解され、Ｒｕを含む発光色素とを含有する電解質と
   を具備することを特徴とする発光素子。
   

   
2. 前記ｎ型半導体は、チタニアを含むことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
3. 前記第１の電極もしくは前記第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
4. 前記金属基板は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＮｉまたはＦｅから形成されており、前記合金基板は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の金属を含有する合金材料から形成されていることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
5. 前記カチオン成分は、下記化２〜化７に示す構造を有するカチオンの中から選択される少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１の発光素子。
   

   

   但し、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基である。
   

   

   但し、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈は、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、ＣとＨとＯを含む置換基もしくは水素原子である。
   

   

   但し、Ｒ₉は、アルキル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基である。
   

   

   但し、Ｒ₁₀及びＲ₁₁は、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基である。
   

   

   但し、Ｒ₁₂及びＲ₁₃は、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基である。
   

   

   但し、Ｒ₁₄、Ｒ₁₅及びＲ₁₆は、互いに同じでも異なっていても良く、アルキル基、もしくはＣとＨとＯを含む置換基である。
6. 前記アニオン成分は、ふっ素原子を含有することを特徴とする請求項１の発光素子。
7. 前記電解質中の前記溶融塩の含有量は、体積で８０％以上であることを特徴とする請求項１の発光素子。
8. 前記溶媒が前記溶融塩からなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
9. 前記第１の電極が前記金属基板もしくは前記合金基板から形成されており、前記第２の電極が透明電極であることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
10. 前記金属基板はＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＮｉまたはＦｅから形成されており、前記合金基板は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の金属を含有する合金材料から形成されていることを特徴とする請求項９記載の発光素子。
11. 前記金属基板及び前記合金基板の厚さは、それぞれ、０．０２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項９記載の発光素子。
12. フィルム製容器と、
    前記容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
    第２の面を有する第２の電極と、
    前記第１の電極の第１の面と前記第２の電極の第２の面の間に介在され、前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、下記式（Ａ）で表される構造を有するカチオン成分及びアニオン成分を含む溶融塩と発光色素とを含有する電解質と
    を具備することを特徴とする発光素子。
    

    
13. 前記容器は、前記第１の電極もしくは前記第２の電極と対向する面が透明な熱可塑性樹脂フィルムから形成されており、かつ前記熱可塑性樹脂フィルム面と反対側の面がＡｌ層もしくはＡｌ合金層を含むラミネートフィルムから形成されていることを特徴とする請求項１２記載の発光素子。
14. フィルム製容器と、
    前記フィルム製容器内に収納され、第１の面を有する第１の電極と、
    前記第１の電極の第１の面上に配置された多孔質層と、
    前記フィルム製容器内に収納され、前記多孔質層と対向する第２の面を有する第２の電極と、
    前記多孔質層と前記第２の電極の第２の面との間に介在されて前記第１の電極と前記第２の電極と電気的に接触しており、かつ発光色素を含有する電解質とを具備する発光素子であって、
    前記第１の電極もしくは前記第２の電極が金属もしくは合金の基板から形成されていることを特徴とする発光素子。
15. 前記第１の電極及び前記第２の電極のうち、一方が前記金属基板もしくは前記合金基板から形成されており、かつ他方が透明電極から形成されており、前記容器は、前記透明電極と対向する面が透明な熱可塑性樹脂フィルムから形成されており、かつ前記熱可塑性樹脂フィルム面と反対側の面がＡｌ層もしくはＡｌ合金層を含むラミネートフィルムから形成されていることを特徴とする請求項１４記載の発光素子。
16. 前記多孔質層は、ｎ型半導体粒子を含むことを特徴とする請求項１２〜１５いずれか１項記載の発光素子。
17. 前記発光色素はＲｕ元素を含有することを特徴とする請求項１２〜１６いずれか１項記載の発光素子。
18. 発光開始電圧の範囲が１．５Ｖ以上、２Ｖ以下であることを特徴とする請求項１〜１７いずれか１項記載の発光素子。

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