JP6266909B2 - Method for manufacturing ionic element - Google Patents

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Description

本発明は、イオン層に形成されるpn接合を利用して機能性を発揮するイオン性素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ionic element that exhibits functionality by using a pn junction formed in an ionic layer.

イオン液体等の電解質を用いたデバイス(イオン性素子)として、各種機能を有するものが提案されている。例えば、電解質を一対の電極で挟み込むようにした構造の電気二重層キャパシタが挙げられる。また、電解質と導電性ポリマー(発光性ポリマー)との混合物に対して複数の電極から電圧を印加できるようにした構造の電気化学発光セル(LEC:Light-emitting Electrochemical Cells)も挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。   Devices having various functions have been proposed as devices (ionic elements) using an electrolyte such as an ionic liquid. An example is an electric double layer capacitor having a structure in which an electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes. In addition, an electrochemiluminescence cell (LEC: Light-emitting Electrochemical Cells) having a structure in which a voltage can be applied from a plurality of electrodes to a mixture of an electrolyte and a conductive polymer (light-emitting polymer) (for example, Non-patent document 1).

Q.Pai, A.J.Heeger et al., Science(1996)Q.Pai, A.J.Heeger et al., Science (1996)

ところで、上記したイオン性素子では一般に、面内でのばらつき(例えば、膜厚のばらつきや、特性のばらつき、組成ばらつき等)を低減することが求められている。したがって、そのような面内でのばらつきを抑えることを可能とする手法の提案が望まれる。   By the way, in the ionic element described above, it is generally required to reduce in-plane variation (for example, variation in film thickness, variation in characteristics, variation in composition, etc.). Therefore, it is desired to propose a technique that can suppress such in-plane variation.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、素子における面内ばらつきを抑えることが可能なイオン性素子の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ionic element capable of suppressing in-plane variation in the element.

本発明の第1のイオン性素子の製造方法は、多孔質材、電解質および両親媒性物質を溶媒中で混合することにより混合体を作製する工程と、この混合体を薄膜状にする工程と、薄膜状の混合体を乾燥させてこの混合体から溶媒を蒸発させることにより、多孔質材内に電解質が分散されてなるイオン層を形成する工程と、このイオン層に対して電圧を印加するための複数の電極を取り付ける工程とを含むと共に、上記電圧が印加されているときにイオン層内において温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設けるようにしたものである。
The first method for producing an ionic element of the present invention includes a step of producing a mixture by mixing a porous material, an electrolyte and an amphiphilic substance in a solvent, and a step of forming the mixture into a thin film. A step of forming an ionic layer in which the electrolyte is dispersed in the porous material by drying the thin film-like mixture and evaporating the solvent from the mixture, and applying a voltage to the ionic layer to together and a step of mounting a plurality of electrodes for, providing a starting mechanism for starting the formation of the pn junction partly by forming a temperature distribution in the ion layer when said voltage is applied It is a thing.

本発明の第1のイオン性素子の製造方法では、混合体を作製する際に、多孔質材および電解質とともに両親媒性物質が溶媒中で混合される。これにより、この混合体を薄膜状にする際に、混合体の表面張力が低下して混合体が均一に拡がり易くなる。   In the manufacturing method of the 1st ionic element of this invention, when producing a mixture, an amphiphilic substance is mixed in a solvent with a porous material and electrolyte. Thereby, when making this mixture into a thin film form, the surface tension of a mixture falls and it becomes easy to spread a mixture uniformly.

本発明の第1のイオン性素子の製造方法では、上記溶媒として高沸点溶媒を用いるのが好ましい。このようにした場合、薄膜状の混合体を乾燥させる際に溶媒が蒸発しにくくなり、混合体がゆっくりと乾燥する。このため、両親媒性物質による表面張力の低減作用がより効果的に機能し、混合体が膜内で均等に乾燥し易くなる結果、イオン層内の膜厚ばらつきが更に抑えられる。また、上記混合体における両親媒性物質の含有量は、1000ppm以下とするのが好ましい。このようにした場合、混合体への両親媒性物質の過剰な含有が防止され、両親媒性物質がより効果的に機能する。   In the manufacturing method of the 1st ionic element of this invention, it is preferable to use a high boiling-point solvent as said solvent. When it does in this way, when drying a thin film-like mixture, a solvent will become difficult to evaporate and a mixture will dry slowly. For this reason, the effect of reducing the surface tension by the amphiphilic substance functions more effectively, and the mixture is easily dried evenly in the film. As a result, the film thickness variation in the ion layer is further suppressed. Moreover, it is preferable that content of the amphiphile in the said mixture shall be 1000 ppm or less. In such a case, excessive inclusion of the amphiphilic substance in the mixture is prevented, and the amphiphilic substance functions more effectively.

本発明の第1のイオン性素子の製造方法では、多孔質材、電解質および両親媒性物質を混合する際に、超音波を用いた撹拌を行うのが好ましい。このようにした場合、多孔質材と電解質とが均一に混ざり易くなり、混合体を薄膜状にする際に膜内での組成ばらつきが抑えられる結果、イオン性素子における面内での特性ばらつきが抑えられる。この場合において、超音波を用いた撹拌を、下限時間以上かつ上限時間以下の所定の期間行うのがより好ましい。このようにした場合、撹拌効率を高めつつ、動作時のイオン性素子の耐久性を確保できる(イオン性素子が壊れてしまうのを回避できる)ようになる。   In the first method for producing an ionic element of the present invention, it is preferable to perform stirring using ultrasonic waves when mixing the porous material, the electrolyte, and the amphiphilic substance. In this case, the porous material and the electrolyte are easily mixed uniformly, and when the mixture is made into a thin film, variation in composition within the film can be suppressed. It can be suppressed. In this case, it is more preferable to perform the stirring using the ultrasonic wave for a predetermined period of time that is not less than the lower limit time and not more than the upper limit time. In this case, the durability of the ionic element during operation can be ensured while improving the stirring efficiency (the ionic element can be prevented from being broken).

本発明の第2のイオン性素子の製造方法は、多孔質材および電解質を溶媒中で混合することにより混合体を作製する工程と、この混合体を薄膜状にする工程と、薄膜状の混合体を乾燥させてこの混合体から溶媒を蒸発させることにより、多孔質材内に電解質が分散されてなるイオン層を形成する工程と、イオン層に対して電圧を印加するための複数の電極を取り付ける工程とを含むと共に、上記電圧が印加されているときにイオン層内において温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設け、多孔質材および電解質を混合する際に、超音波を用いた撹拌を行うようにしたものである。
The second method for producing an ionic element of the present invention comprises a step of producing a mixture by mixing a porous material and an electrolyte in a solvent, a step of making the mixture into a thin film, and mixing of the thin film By drying the body and evaporating the solvent from the mixture to form an ion layer in which the electrolyte is dispersed in the porous material, and a plurality of electrodes for applying a voltage to the ion layer attaching step and the containing Mutotomoni, provided the starter mechanism for initiating the formation of the pn junction partly by forming a temperature distribution in the ion layer when said voltage is applied, the porous material and electrolyte When mixing these, stirring using ultrasonic waves is performed.

本発明の第2のイオン性素子の製造方法では、多孔質材および電解質を混合する際に、超音波を用いた撹拌が行われる。これにより、多孔質材と電解質とが均一に混ざり易くなり、混合体を薄膜状にする際に、膜内での組成ばらつきが抑えられる。   In the second method for producing an ionic element of the present invention, stirring using ultrasonic waves is performed when the porous material and the electrolyte are mixed. Thereby, the porous material and the electrolyte are easily mixed uniformly, and the composition variation in the film can be suppressed when the mixture is made into a thin film.

なお、本発明の第2のイオン性素子の製造方法においても、上記した理由により、超音波を用いた撹拌を、下限時間以上かつ上限時間以下の所定の期間行うのが好ましい。   In the second method for producing an ionic element of the present invention, it is preferable to carry out stirring using ultrasonic waves for a predetermined period of time not less than the lower limit time and not more than the upper limit time for the reasons described above.

本発明の第1および第2のイオン性素子の製造方法では、上記混合体を薄膜状に形成する工程において、例えば印刷技術を用いることが可能である。   In the first and second ionic element manufacturing methods of the present invention, for example, a printing technique can be used in the step of forming the mixture into a thin film.

本発明の第1および第2のイオン性素子の製造方法では、上記電解質を、イオンの移動度の抑制構造を有する分子を用いて構成するのが好ましい。このようにした場合、例えば、上記複数の電極からイオン層に対して電圧が印加されることによってイオン層内に形成されたpn接合が、電圧の無印加状態への移行後も消滅しにくくなる(ある程度の時間、pn接合が維持されるようになる)。したがって、このような特性を有するpn接合を利用して、イオン性素子における機能性を向上させることが可能となる。なお、この場合において、例えば、上記分子が直鎖構造を有するように構成することが可能である。   In the first and second ionic element manufacturing methods of the present invention, it is preferable that the electrolyte is configured using molecules having a structure for suppressing ion mobility. In this case, for example, a pn junction formed in the ion layer by applying a voltage to the ion layer from the plurality of electrodes is less likely to disappear even after the transition to the voltage non-application state. (The pn junction will be maintained for some time). Therefore, it is possible to improve the functionality of the ionic element by using a pn junction having such characteristics. In this case, for example, the molecule can be configured to have a linear structure.

本発明の第1および第2のイオン性素子の製造方法では、上記電解質として、例えばイオン液体を用いることが可能である。また、上記多孔質材としては、例えば導電性ポリマー(発光性ポリマー)を用いることが可能である。   In the first and second ionic element manufacturing methods of the present invention, for example, an ionic liquid can be used as the electrolyte. Moreover, as said porous material, it is possible to use a conductive polymer (light emitting polymer), for example.

本発明の第1のイオン性素子の製造方法によれば、混合体を作製する際に、多孔質材および電解質とともに両親媒性物質を溶媒中で混合するようにしたので、この混合体を薄膜状にする際に、混合体の表面張力を低下させて混合体を均一に拡がり易くすることができる。よって、イオン性素子における面内ばらつき(イオン層内の膜厚ばらつき)を抑えることが可能となる。   According to the first method for producing an ionic element of the present invention, the amphiphile is mixed in the solvent together with the porous material and the electrolyte when the mixture is produced. When making it into a shape, it is possible to reduce the surface tension of the mixture to facilitate the uniform spreading of the mixture. Therefore, it is possible to suppress in-plane variation (film thickness variation in the ion layer) in the ionic element.

本発明の第2のイオン性素子の製造方法によれば、多孔質材および電解質を混合する際に超音波を用いた撹拌を行うようにしたので、混合体を薄膜状にする際に膜内での組成ばらつきを抑えることができる。よって、イオン性素子における面内ばらつき(面内での特性ばらつき)を抑えることが可能となる。   According to the second method for producing an ionic element of the present invention, since stirring is performed using ultrasonic waves when the porous material and the electrolyte are mixed, when the mixture is made into a thin film, Variation in composition can be suppressed. Therefore, in-plane variation (in-plane characteristic variation) in the ionic element can be suppressed.

本発明の第1の実施の形態に係るイオン性素子の構成例を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing an example of composition of an ionic element concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示したイオン層の状態を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the state of the ion layer shown in FIG. 第1の実施の形態に係るイオン性素子の製造方法の一例を工程順に表す流れ図である。It is a flowchart showing an example of the manufacturing method of the ionic element which concerns on 1st Embodiment in process order. 電圧印加時に形成される電荷二重層の状態を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state of the charge double layer formed at the time of voltage application. 図4に示した電荷二重層の態様を拡大して表す模式図である。It is the schematic diagram which expands and represents the aspect of the charge double layer shown in FIG. 電圧印加時におけるpn接合の形成原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the formation principle of a pn junction at the time of a voltage application. pn接合およびそれを利用した蓄電機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a pn junction and the electrical storage function using it. pn接合を利用した発光機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the light emission function using a pn junction. pn接合を利用した発電機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the electric power generation function using a pn junction. 蓄電機能、発光機能および発電機能同士の関係の一例について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the relationship between an electrical storage function, a light emission function, and an electric power generation function. イオン性素子の他の構成例を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the other structural example of an ionic element. 図11に示したイオン性素子における電圧無印加状態への移行後のイオン層の状態を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state of the ion layer after transfer to the voltage non-application state in the ionic element shown in FIG. 図1に示したイオン性素子における電圧無印加状態への移行後のイオン層の状態を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state of the ion layer after transfer to the voltage non-application state in the ionic element shown in FIG. 図1に示したイオン性素子における電圧無印加状態への移行後のイオン層での各機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating each function in the ion layer after transfer to the voltage non-application state in the ionic element shown in FIG. 比較例1に係るイオン層の膜厚ばらつきを表す図である。6 is a diagram illustrating film thickness variation of an ion layer according to Comparative Example 1. FIG. 実施例1に係るイオン層の膜厚ばらつきを表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating film thickness variation of an ion layer according to Example 1. 実施例2−1,2−2に係る溶媒と膜厚等との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the solvent concerning Example 2-1, 2-2, a film thickness, etc. 実施例3に係る超音波撹拌と発光特性との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the ultrasonic stirring which concerns on Example 3, and a light emission characteristic. 実施例4に係る印加電圧と各種電流との関係を表す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied voltage and various currents according to Example 4; 実施例4に係る印加電圧遮断後の経過時間と各種電流との関係を表す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the elapsed time after the applied voltage interruption | blocking which concerns on Example 4, and various electric currents. 実施例4に係る印加電圧遮断後の経過時間と各種電流との関係を温度変化と併せて示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the elapsed time after the applied voltage interruption | blocking which concerns on Example 4, and various electric currents with a temperature change. 第2の実施の形態に係るイオン性素子の構成例を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the example of composition of the ionic element concerning a 2nd embodiment. 図21に示したイオン層の平面構成例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the example of a plane structure of the ion layer shown in FIG. 図22に示した微粒子の作用について説明するための模式平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the effect | action of the microparticles | fine-particles shown in FIG. 図22に示した微粒子の作用について説明するための他の模式平面図である。It is another schematic plan view for demonstrating the effect | action of the microparticles | fine-particles shown in FIG. 変形例1に係るイオン性素子の構成例を表す模式断面図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of an ionic element according to Modification 1. FIG. 図25に示したイオン層の平面構成例を表す模式図である。FIG. 26 is a schematic diagram illustrating a planar configuration example of the ion layer illustrated in FIG. 25. 変形例2に係るイオン性素子におけるイオン層の平面構成例を表す模式図である。10 is a schematic diagram illustrating a planar configuration example of an ion layer in an ionic element according to Modification Example 2. FIG. 変形例3に係るイオン性素子におけるイオン層の平面構成例を表す模式図である。10 is a schematic diagram illustrating a planar configuration example of an ion layer in an ionic element according to Modification 3. FIG. 変形例2,3に係るイオン性素子における温度分布の形成期間の一例について説明するためのタイミング図である。12 is a timing chart for explaining an example of a temperature distribution formation period in ionic elements according to Modifications 2 and 3. FIG. 第3の実施の形態に係るイオン性素子モジュールの構成例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structural example of the ionic element module which concerns on 3rd Embodiment. 図30に示した駆動電圧の波形の一例を表すタイミング波形図である。FIG. 31 is a timing waveform diagram illustrating an example of a waveform of a drive voltage illustrated in FIG. 30. 図30に示した駆動電圧の波形の他の例を表すタイミング波形図である。FIG. 31 is a timing waveform diagram illustrating another example of the waveform of the drive voltage illustrated in FIG. 30. 第3の実施の形態に係る駆動方法の切換例を表すタイミング図である。It is a timing diagram showing the example of a switching of the drive method which concerns on 3rd Embodiment. 図30に示したイオン性素子モジュールの作用について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an effect | action of the ionic element module shown in FIG. 図30に示したイオン性素子モジュールの作用について説明するための他の模式図である。It is another schematic diagram for demonstrating the effect | action of the ionic element module shown in FIG. 実施例4に係る駆動期間と発光特性との関係を表す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a driving period and light emission characteristics according to Example 4. 図36Aの一部を拡大して駆動電圧とともに示す特性図である。FIG. 36B is an enlarged characteristic diagram illustrating a part of FIG. 36A together with a driving voltage. 実施例5に係る駆動期間と発光特性との関係を表す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a driving period and light emission characteristics according to Example 5. 図37Aの一部を拡大して駆動電圧とともに示す特性図である。FIG. 37B is a characteristic diagram illustrating a part of FIG. 37A with an enlarged drive voltage. 変形例4に係るイオン性素子の構成例を表す模式断面図である。10 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of an ionic element according to Modification 4. FIG. 図38に示したイオン層の状態を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the state of the ion layer shown in FIG. 図38に示したイオン性素子における電圧印加時のイオン層での各機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating each function in the ion layer at the time of the voltage application in the ionic element shown in FIG. 図38に示したイオン性素子における電圧無印加状態への移行後のイオン層での各機能について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating each function in the ion layer after transfer to the voltage non-application state in the ionic element shown in FIG. イオン性素子およびイオン性素子モジュールの適用例1に係る電子機器の構成例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structural example of the electronic device which concerns on the application example 1 of an ionic element and an ionic element module. イオン性素子およびイオン性素子モジュールの適用例2に係る電子機器の構成例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structural example of the electronic device which concerns on the application example 2 of an ionic element and an ionic element module.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(イオン性素子の製造時に両親媒性物質や超音波撹拌等を用いた例)
2.第2の実施の形態(微粒子からなるpn接合のスタータ機構を設けた例)
3.第2の実施の形態の変形例
変形例1(凹凸構造からなるスタータ機構の例)
変形例2(熱電素子により温度分布を形成するスタータ機構の例)
変形例3(光源からの局所的光照射により温度分布を形成するスタータ機構の例)
4.第3の実施の形態(間欠的に電圧を低下させるイオン性素子の駆動方法の例)
5.第1〜第3の実施の形態に共通の変形例
変形例4(複数の電極の他の配置構成例)
6.適用例(イオン性素子およびイオン性素子モジュールの電子機器への適用例)
7.その他の変形例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (an example in which an amphiphile or ultrasonic agitation is used when manufacturing an ionic element)
2. Second embodiment (example in which a pn junction starter mechanism made of fine particles is provided)
3. Modification Example of Second Embodiment Modification Example 1 (Example of Starter Mechanism Consisting of Irregular Structure)
Modified example 2 (example of a starter mechanism for forming a temperature distribution by a thermoelectric element)
Modified example 3 (example of a starter mechanism that forms a temperature distribution by local light irradiation from a light source)
4). Third Embodiment (Example of Driving Method of Ionic Element That Reduces Voltage Intermittently)
5. Modification common to the first to third embodiments Modification 4 (another arrangement configuration example of a plurality of electrodes)
6). Application examples (application examples of ionic elements and ionic element modules to electronic devices)
7). Other variations

<1.第1の実施の形態>
[構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るイオン性素子(イオン性素子1)の断面構成例(Z−X断面構成例)を模式的に表したものである。このイオン性素子1は、一対の電極111,112とイオン層12(機能層)とからなる積層構造を有し、後述する各種の機能(多機能性)を発揮することが可能な素子である。
<1. First Embodiment>
[Constitution]
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration example (ZX cross-sectional configuration example) of the ionic element (ionic element 1) according to the first embodiment of the present invention. This ionic element 1 has a laminated structure composed of a pair of electrodes 111 and 112 and an ion layer 12 (functional layer), and is an element capable of exhibiting various functions (multifunctionality) described later. .

(電極111,112)
電極111,112はそれぞれ、イオン層12に対して電圧を印加するための電極である。本実施の形態では、これらの電極111,112は、イオン層12を挟み込むように配置されている。
(Electrodes 111, 112)
Each of the electrodes 111 and 112 is an electrode for applying a voltage to the ion layer 12. In the present embodiment, these electrodes 111 and 112 are arranged so as to sandwich the ion layer 12.

電極111,112の厚みはそれぞれ、例えば30nmである。また、電極111,112はそれぞれ、例えば、金(Au),白金(Pt),アルミニウム(Al),ニッケル(Ni),チタン(Ti)などの各種金属の他、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)などの導電性酸化物、導電性高分子、カーボンナノチューブ、グラファイト等の導電性材料からなる。なお、このイオン性素子1では、一般的な有機EL(Electro-Luminescence)素子等とは異なり、電極111,112とイオン層12との間の仕事関数の値の差を考慮せずに、電極111,112の材料を選定することができる。このため、電極111,112としては種々の導電性材料を使用することが可能となっている。   Each of the electrodes 111 and 112 has a thickness of, for example, 30 nm. The electrodes 111 and 112 are made of various metals such as gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), and indium tin oxide (ITO). Oxide) and other conductive materials such as conductive oxides, conductive polymers, carbon nanotubes, and graphite. In this ionic element 1, unlike a general organic EL (Electro-Luminescence) element or the like, an electrode is used without considering the difference in work function values between the electrodes 111 and 112 and the ionic layer 12. 111 and 112 materials can be selected. For this reason, various conductive materials can be used as the electrodes 111 and 112.

(イオン層12)
イオン層12は、上記したように一対の電極111,112の間に挿設されており、後述する各種の機能(この例では、蓄電機能、発光機能および発電機能)が発揮される層である。このイオン層12は、例えば図1中の符号P1で示した拡大模式図のように、多数の細孔121hを有する多孔質材121と、この多孔質材121内(具体的には、細孔121h内)に分散された電解質(電解質の分子)122とを含んでいる。換言すると、イオン層12は、電解質122と多孔質材121とが所定の混合比(例えば、混合重量比または混合体積比など)にて混合されたものとなっている。なお、このようなイオン層12の厚みは、例えば200nmである。
(Ion layer 12)
The ionic layer 12 is inserted between the pair of electrodes 111 and 112 as described above, and is a layer that exhibits various functions to be described later (in this example, a power storage function, a light emitting function, and a power generation function). . The ionic layer 12 includes, for example, a porous material 121 having a large number of pores 121h and the inside of the porous material 121 (specifically, the pores as shown in the enlarged schematic diagram indicated by P1 in FIG. 1). 121h) and an electrolyte (electrolyte molecule) 122 dispersed therein. In other words, the ionic layer 12 is obtained by mixing the electrolyte 122 and the porous material 121 at a predetermined mixing ratio (for example, a mixing weight ratio or a mixing volume ratio). In addition, the thickness of such an ion layer 12 is 200 nm, for example.

ここで、イオン層12における電解質122と多孔質材121との混合比は、例えば、電解質122:多孔質材121=1:n(例えばn≧3程度)であることが望ましい。これは、電解質122の混合率(例えば、混合重量比率または混合体積比率)が相対的に小さ過ぎると(電解質122の含有量が少な過ぎると)、後述するpn接合が形成されにくくなり、発光動作等が困難になってしまうと予想されるためである。換言すると、電解質122と多孔質材121との混合比には、後述する電圧無印加状態への移行後においてもpn接合の形成状態(発光動作および発電動作)が維持されるための好適な範囲が存在すると予想される。   Here, the mixing ratio of the electrolyte 122 and the porous material 121 in the ion layer 12 is preferably, for example, electrolyte 122: porous material 121 = 1: n (for example, n ≧ 3). This is because, when the mixing ratio (for example, the mixing weight ratio or the mixing volume ratio) of the electrolyte 122 is relatively small (when the content of the electrolyte 122 is too small), a pn junction described later is hardly formed, and the light emitting operation is performed. This is because it is expected to become difficult. In other words, the mixing ratio of the electrolyte 122 and the porous material 121 is a suitable range for maintaining the pn junction formation state (light emission operation and power generation operation) even after the transition to the voltage non-application state described later. Is expected to exist.

多孔質材121は、イオン層12の母材(基材)として機能するものである。この多孔質材121における細孔121hの大きさ(径)は、電解質122の分子よりも大きければよく、例えば1nmである。多孔質材121は、例えば、導電性ポリマー(発光性ポリマー)等の有機材料や、カーボンナノチューブ等の無機材料からなる。具体的には、導電性ポリマーとしては、例えば、F8T2(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithio-phene))等の材料が挙げられる。このように、多孔質材121としては有機材料および無機材料のいずれも使用可能であるが、導電性ポリマー等の有機材料を用いるのが望ましい。分子量が大きくなるため、イオン層12を形成し易くなるからである。また、この多孔質材121は、以下説明する電解質122との兼ね合い(相性)から、疎水性を示すものであることが望ましい。   The porous material 121 functions as a base material (base material) of the ion layer 12. The size (diameter) of the pore 121h in the porous material 121 may be larger than the molecule of the electrolyte 122, and is, for example, 1 nm. The porous material 121 is made of, for example, an organic material such as a conductive polymer (light-emitting polymer) or an inorganic material such as a carbon nanotube. Specifically, examples of the conductive polymer include materials such as F8T2 (poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithio-phene)). As described above, both an organic material and an inorganic material can be used as the porous material 121, but it is desirable to use an organic material such as a conductive polymer. This is because the molecular weight is increased, so that the ion layer 12 is easily formed. In addition, the porous material 121 desirably exhibits hydrophobicity in view of the balance (compatibility) with the electrolyte 122 described below.

電解質122は、上記したように、その分子が多孔質材121の細孔121h内に分散された状態となっている。換言すると、電解質122は、多孔質材121中に含浸されている(浸み込むようにして配置されている)。   As described above, the electrolyte 122 is in a state where its molecules are dispersed in the pores 121 h of the porous material 121. In other words, the electrolyte 122 is impregnated in the porous material 121 (arranged so as to penetrate).

また、例えば図2中に模式的に示したように、この電解質122は、実際にはイオン層12内において、主にイオン状態となって分散している。すなわち、電解質122の分子には、陽イオン122cと陰イオン122aとに電離した状態となっているものが存在する。これは、多孔質材121が電解質122の溶媒として機能するからである。   For example, as schematically shown in FIG. 2, the electrolyte 122 is actually dispersed mainly in an ionic state in the ion layer 12. That is, some molecules of the electrolyte 122 are ionized into the cation 122c and the anion 122a. This is because the porous material 121 functions as a solvent for the electrolyte 122.

ここで、このような電解質122は、詳細は後述するが、例えば、自身の移動度を抑制する構造(イオンの移動度の抑制構造)を有する分子(イオン)を用いて構成されている。このようなイオンの移動度の抑制構造を有する分子としては、例えば、極性を有する分子などが挙げられる。また、この極性を有する分子の一具体例としては、図1中の符号P1で示した拡大模式図中の電解質122のように、異方性形状(細長い形状)を有する分子、例えば直鎖構造を有する分子が挙げられる。この直鎖構造としては、例えば、アルキル基(一般式:Cn2n+2)、アリール基等が挙げられる。 Here, the electrolyte 122 is configured by using molecules (ions) having a structure that suppresses its own mobility (a structure for suppressing ion mobility), for example, as will be described in detail later. Examples of such a molecule having an ion mobility suppressing structure include a molecule having polarity. As a specific example of a molecule having this polarity, a molecule having an anisotropic shape (elongated shape), for example, a straight chain structure, like the electrolyte 122 in the enlarged schematic diagram indicated by reference numeral P1 in FIG. The molecule | numerator which has is mentioned. As the straight chain structure, for example, an alkyl group (general formula: C n H 2n + 2) , and an aryl group.

ここで、上記したイオンの移動度の抑制構造の長さ(例えば、直鎖構造の長さ)は、例えば2nm以上である(分子量が大きい構造である)ことが望ましい。また、別の観点からみると、このイオンの移動度の抑制構造は、多孔質材121における細孔121hの径に対して、2倍以上の長さであることが望ましい。これらの長さの範囲内であれば、後述するイオン移動度の抑制作用が効果的になされるからである。   Here, the length of the ion mobility suppressing structure (for example, the length of the linear structure) is desirably 2 nm or more (a structure having a large molecular weight), for example. From another point of view, it is desirable that the ion mobility suppressing structure has a length that is at least twice as long as the diameter of the pore 121 h in the porous material 121. This is because, within these length ranges, the ion mobility suppressing action described later is effectively performed.

このような電解質122としては、イオン液体を用いるのが望ましい。イオン層12内に後述する電気二重層が形成され易くなるからである。このようなイオン液体としては、例えば以下の(1)式で表わされる化合物(tetradecyltrihexylphosphonium(tri- fluoromethylsulfonyl)amide [P66614][TFSA])のように、直鎖構造(この例では、アルキル基)を有する分子構造のものが挙げられる。この(1)式で表わされるイオン液体は、上記したようにイオンの移動度の抑制構造を有する分子であると共に、陽イオンと陰イオンとの間での強い分極が生じる(極性を有する)分子構造となっている。   As such an electrolyte 122, it is desirable to use an ionic liquid. This is because an electric double layer to be described later is easily formed in the ion layer 12. As such an ionic liquid, for example, a linear structure (in this example, an alkyl group) such as a compound represented by the following formula (1) (tetradecyltrihexylphosphonium (tri-fluoromethylsulfonyl) amide [P66614] [TFSA]) is used. The thing of the molecular structure which has is mentioned. The ionic liquid represented by the formula (1) is a molecule having a structure for suppressing ion mobility as described above, and a molecule in which strong polarization occurs between the cation and the anion (has polarity). It has a structure.

Figure 0006266909
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なお、このようなイオン液体としては、(1)式で表わされるものには限られず、イオンの移動度の抑制構造を有する分子(例えば、極性を有する分子)のものであれば、他のイオン液体を用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、以下の陽イオンと陰イオンとを組み合わせてなるイオン液体を用いるようにしてもよい。   Such an ionic liquid is not limited to that represented by the formula (1), and any other ion may be used as long as it is a molecule having a structure for suppressing ion mobility (for example, a molecule having polarity). A liquid may be used. Specifically, for example, an ionic liquid formed by combining the following cations and anions may be used.

(A)陽イオン
・イミダゾリウム系陽イオン:
1-methyl-3-methylimidazolium(MMI),
1-ethyl-3-methylimidazolium(EMI),
1-propyl-3-methylimidazolium(PMI),
1-butyl-3-methylimidazolium(BMI),
1-pentyl-3-methylimidazolium(PeMI),
1-hexyll-3-methylimidazolium(HMI),
1-Octyl-3-methylimidazolium,
1-oxyl-3-methylimidazolium(OMI),
1-hexadecyl-3-methylimidazolium,
1-Butyl-2,3-dimethulimidazolium,
1,2-dimethyl-3-propylimidazolium(DMPI);
・ピリジニウム系陽イオン:
1-methl-1-propylpiprodonium(PP13),
1-methyl-1-propylpyrrolidinium(P13),
1-methyl-1-butylpyrrolidinium(P14),
1-butyl-1-methylpyrrolidinium(BMP);
・アンモニウム系陽イオン:
trimethylpropylammonium(TMPA),
trimethyloctylammonium(TMOA),
trimethylhexylammonium(TMHA),
trimethylpentylammonium(TMPeA),
trimethylbutylammonium(TMBA);
・ピラゾリウム系陽イオン:
1-ethyl-2,3,5-trimethylpyrazolium(ETMP),
1-butyl-2,3,5-trimethylpyrazolium(BTMP),
1-propyl-2,3,5-trimethylpyrazolium(PTMP),
1-hexyl-2,3,5-trimethylpyrazolium(HTMP),
1-Buthylpyridium,
1-Hexylpyridium;
(B)陰イオン
bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(TFSI),
bis(fluorosulfonyl)imide(FSI),
bis(perfluoroethylsulfonyl)imide(BETI),
tetrafluoroborate(BF4),
hexafluorophosphate(PF6);
(A) Cations and imidazolium cations:
1-methyl-3-methylimidazolium (MMI),
1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI),
1-propyl-3-methylimidazolium (PMI),
1-butyl-3-methylimidazolium (BMI),
1-pentyl-3-methylimidazolium (PeMI),
1-hexyll-3-methylimidazolium (HMI),
1-Octyl-3-methylimidazolium,
1-oxyl-3-methylimidazolium (OMI),
1-hexadecyl-3-methylimidazolium,
1-Butyl-2,3-dimethulimidazolium,
1,2-dimethyl-3-propylimidazolium (DMPI);
・ Pyridinium cations:
1-methl-1-propylpiprodonium (PP13),
1-methyl-1-propylpyrrolidinium (P13),
1-methyl-1-butylpyrrolidinium (P14),
1-butyl-1-methylpyrrolidinium (BMP);
・ Ammonium cation:
trimethylpropylammonium (TMPA),
trimethyloctylammonium (TMOA),
trimethylhexylammonium (TMHA),
trimethylpentylammonium (TMPeA),
trimethylbutylammonium (TMBA);
・ Pyrazolium cations:
1-ethyl-2,3,5-trimethylpyrazolium (ETMP),
1-butyl-2,3,5-trimethylpyrazolium (BTMP),
1-propyl-2,3,5-trimethylpyrazolium (PTMP),
1-hexyl-2,3,5-trimethylpyrazolium (HTMP),
1-Buthylpyridium,
1-Hexylpyridium;
(B) Anion
bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI),
bis (fluorosulfonyl) imide (FSI),
bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (BETI),
tetrafluoroborate (BF4),
hexafluorophosphate (PF6);

このような電解質122は、前述した多孔質材121との相性から、疎水性を示すものであることが望ましい。つまり、多孔質材121および電解質122がいずれも疎水性を示すものとなっているのが望ましい。これにより、イオン層12を形成する際に、多孔質材121と電解質122とが均一に混ざり易くなるからである。   Such an electrolyte 122 is desirably hydrophobic because of its compatibility with the porous material 121 described above. That is, it is desirable that the porous material 121 and the electrolyte 122 are both hydrophobic. This is because when the ion layer 12 is formed, the porous material 121 and the electrolyte 122 are easily mixed uniformly.

[製造方法]
このイオン性素子1は、例えば、図3に示したようにして製造することができる。この図3は、イオン性素子1の製造方法の一例を工程順に流れ図で表わしたものである。
[Production method]
The ionic element 1 can be manufactured, for example, as shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the manufacturing method of the ionic element 1 in the order of steps.

(混合体の作製工程)
まず、前述した材料からなる多孔質材121および電解質122と、両親媒性物質(両親媒性分子を有する物質;レベリング剤)とを、所定の溶媒(例えば、クロロベンゼン,ジクロロベンゼン等の高沸点溶剤など)中で混合することにより、混合体を作製する(工程S11)。なお、両親媒性物質としては、例えば界面活性剤が挙げられる。また、この界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。フッ素系界面活性剤の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。この際、多孔質材121と電解質122とは、例えば、前述した所定の混合比にて混合するようにする。また、この混合体における両親媒性物質の含有量は、例えば1000ppm以下程度とするのが望ましく、例えば10ppm程度とするのがより望ましい。混合体への両親媒性物質の過剰な含有が防止され、後述する両親媒性物質の機能がより効果的に発揮されるからである。
・ペルフルオロアルキルスルホン酸(CF3(CF2nSO3H)
・ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS;perfluorooctanesulfonate)
・ペルフルオロアルキルカルボン酸(CF3(CF2nCOOH)
・ペルフルオロオクタン酸(PFOA;perfluorooctanoate)
・フッ素テロマーアルコール(F(CF2nCH2CH2OH)
(Mixture production process)
First, a porous material 121 and an electrolyte 122 made of the materials described above and an amphiphilic substance (a substance having an amphiphilic molecule; a leveling agent) are mixed with a predetermined solvent (for example, chlorobenzene, dichlorobenzene, or the like). Etc.) to produce a mixture (step S11). In addition, as an amphiphilic substance, surfactant is mentioned, for example. Moreover, as this surfactant, a fluorine-type surfactant etc. are mentioned, for example. Specific examples of the fluorosurfactant include the following. At this time, the porous material 121 and the electrolyte 122 are mixed at the predetermined mixing ratio described above, for example. In addition, the content of the amphiphilic substance in the mixture is preferably about 1000 ppm or less, and more preferably about 10 ppm, for example. This is because excessive inclusion of the amphiphilic substance in the mixture is prevented, and the function of the amphiphilic substance described later is more effectively exhibited.
・ Perfluoroalkylsulfonic acid (CF 3 (CF 2 ) n SO 3 H)
・ Perfluorooctanesulfonate (PFOS)
・ Perfluoroalkylcarboxylic acid (CF 3 (CF 2 ) n COOH)
・ Perfluorooctanoate (PFOA)
・ Fluorotelomer alcohol (F (CF 2 ) n CH 2 CH 2 OH)

ここで、このようにして多孔質材121、電解質122および両親媒性物質を混合する際には、これらの材料について、事前に超音波(例えば、50kHz,100W程度の超音波)を用いた撹拌を行っておくのが望ましい。これらの材料同士(例えば、多孔質材121および電解質122同士)が均一に混ざり易くなるからである。なお、このような超音波を用いた撹拌は、例えば、下限時間以上かつ上限時間以下の所定の期間(撹拌時間)で行うのが望ましい。詳細は後述するが、撹拌効率を高めつつ、動作時のイオン性素子1の耐久性を確保できる(イオン性素子1が壊れてしまうのを回避できる)ようになるからである。ここで、上記した上限時間および下限時間としてはそれぞれ、例えば、3分,10分が挙げられる。つまり、例えば、超音波を用いた撹拌を3分以上かつ10分以下の期間で行うようにする。ただし、これらの上限値および下限値(適切な撹拌時間)はそれぞれ、多孔質材121や電解質122の種類、超音波の出力値等に応じて変化する。そのため、超音波を用いた撹拌を行う場合は、上記したように、撹拌効率が高く、かつイオン性素子1が壊れない程度の出力および撹拌時間で行うのが好ましい。   Here, when the porous material 121, the electrolyte 122, and the amphiphilic substance are mixed in this way, the materials are agitated using ultrasonic waves (for example, ultrasonic waves of about 50 kHz and about 100 W) in advance. It is desirable to keep This is because these materials (for example, the porous material 121 and the electrolyte 122) are easily mixed uniformly. In addition, it is desirable to perform the stirring using such an ultrasonic wave for a predetermined period (stirring time) that is, for example, a lower limit time or more and an upper limit time or less. Although details will be described later, the durability of the ionic element 1 during operation can be ensured while improving the stirring efficiency (the ionic element 1 can be prevented from being broken). Here, examples of the above upper limit time and lower limit time include 3 minutes and 10 minutes, respectively. That is, for example, stirring using ultrasonic waves is performed in a period of 3 minutes to 10 minutes. However, the upper limit value and the lower limit value (appropriate stirring time) vary depending on the type of the porous material 121 and the electrolyte 122, the output value of ultrasonic waves, and the like. Therefore, when performing stirring using ultrasonic waves, as described above, it is preferable that the stirring efficiency is high and the output and stirring time are such that the ionic element 1 is not broken.

(混合体の薄膜化工程)
次いで、例えばスピンコートやインクジェット等を用いて、上記した混合体を薄膜状に成形する(工程S12)。換言すると、工程S11において得られた混合体を、薄膜化させる。この際、スピンコートを用いる場合には、例えば、空気中において、500rpm(回転/分)程度の回転率にて1分間程度のスピンコートを行うようにする。なお、このようにして混合体を薄膜状にする手法としては、上記したスピンコートおよびインクジェットには限られず、他の印刷技術を用いることも可能である。具体的には、例えば、ナノインプリント法、誘導プラズマエッチング法、ドライエッチング法といったプリント技術、エッチング技術などの印刷技術を用いることが可能である。
(Mixture thinning process)
Next, the above-described mixture is formed into a thin film using, for example, spin coating or inkjet (step S12). In other words, the mixture obtained in step S11 is thinned. At this time, when spin coating is used, for example, in air, spin coating is performed for about 1 minute at a rotation rate of about 500 rpm (rotation / minute). In addition, the method for making the mixture into a thin film in this way is not limited to the above-described spin coating and inkjet, and other printing techniques can also be used. Specifically, for example, printing techniques such as nanoimprinting, induction plasma etching, and dry etching, and printing techniques such as etching techniques can be used.

(乾燥工程)
続いて、このようにして得られた薄膜状の混合体を乾燥させることにより、この混合体から上記した溶媒を蒸発させる(工程S13)。これにより、図1中の符号P1で示した拡大模式図のような、多数の細孔121hを有する多孔質材121と、この細孔121h内に分散された電解質122とからなるイオン層12が形成される。なお、乾燥させる際には、例えば、窒素(N2)雰囲気中において乾燥を行うようにする。
(Drying process)
Subsequently, the above-described solvent is evaporated from the mixture by drying the thin film mixture thus obtained (step S13). As a result, an ionic layer 12 composed of a porous material 121 having a large number of pores 121h and an electrolyte 122 dispersed in the pores 121h, as shown in the enlarged schematic diagram indicated by reference numeral P1 in FIG. It is formed. Incidentally, when drying is performed, for example, in a dry in a nitrogen (N 2) atmosphere.

(電極の取付工程)
そののち、このようして得られたイオン層12に対して、複数の電極111,112を取り付ける(工程S14)。具体的には、工程S13において得られたイオン層12を、例えば真空蒸着法や塗布法等を用いて別途形成した一対の電極111,112の間に挟み込むようにする。以上により、図1に示したイオン性素子1が完成する。このように、真空プロセス等の複雑な工程が不要であると共に、室温環境下にて作製可能であることから、イオン性素子1は比較的簡易なプロセスにて製造することが可能である。
(Electrode mounting process)
After that, a plurality of electrodes 111 and 112 are attached to the ion layer 12 thus obtained (step S14). Specifically, the ion layer 12 obtained in step S13 is sandwiched between a pair of electrodes 111 and 112 separately formed using, for example, a vacuum deposition method or a coating method. Thus, the ionic element 1 shown in FIG. 1 is completed. Thus, complicated steps such as a vacuum process are not necessary, and the ionic element 1 can be manufactured by a relatively simple process because it can be manufactured in a room temperature environment.

[作用・効果]
(A−1.pn接合の形成)
このイオン性素子1では、電極111,112を用いてイオン層12に対して電圧が印加されると、以下の原理にてイオン層12内にpn接合が形成される。
[Action / Effect]
(A-1. Formation of pn junction)
In this ionic element 1, when a voltage is applied to the ion layer 12 using the electrodes 111 and 112, a pn junction is formed in the ion layer 12 according to the following principle.

すなわち、まず図4に示したように、電極111を電圧供給源PSの正(+)側、電極112を電圧供給源PSの負(−)側とそれぞれ電気的に接続し、この電圧供給源PSから電極111,112を介してイオン層12に所定の電圧が印加されるようにする。すると、例えば図2に示したように陽イオン122cおよび陰イオン122aがそれぞれイオン層12内で分散した状態から、陽イオン122cおよび陰イオン122aがそれぞれ選択的に移動し、イオン層12内に電荷二重層が形成される。具体的には、図4に示したように、イオン層12内の陽イオン122cが、電極112の表面(イオン層12側の表面)と所定の間隔をおいて整列するようになる。一方、イオン層12内の陰イオン122aは、電極111の表面と所定の間隔をおいて整列するようになる。なお、図4中において、「h」は正孔(ホール)を表すと共に「e」は電子を表し、以降の図においても同様である。   That is, first, as shown in FIG. 4, the electrode 111 is electrically connected to the positive (+) side of the voltage supply source PS, and the electrode 112 is electrically connected to the negative (−) side of the voltage supply source PS. A predetermined voltage is applied from the PS to the ion layer 12 through the electrodes 111 and 112. Then, for example, as shown in FIG. 2, the positive ions 122 c and the negative ions 122 a are selectively moved from the state where the positive ions 122 c and the negative ions 122 a are dispersed in the ion layer 12, respectively. A double layer is formed. Specifically, as shown in FIG. 4, the cations 122c in the ion layer 12 are aligned with the surface of the electrode 112 (surface on the ion layer 12 side) at a predetermined interval. On the other hand, the anions 122a in the ion layer 12 are aligned with the surface of the electrode 111 at a predetermined interval. In FIG. 4, “h” represents a hole and “e” represents an electron, and the same applies to the following drawings.

このとき、例えば図5に拡大して示したように、電極111側の電気二重層および電極112側の電気二重層はそれぞれ、間隔g=1nm程度の微小な距離を用いて形成される。このため、これらの電気二重層ではそれぞれ、例えば10(μF/cm2)程度の非常に大きな静電容量が形成されると共に、例えば3(MV/cm)程度の非常に大きな電界が生じることになる。 At this time, for example, as shown in an enlarged view in FIG. 5, the electric double layer on the electrode 111 side and the electric double layer on the electrode 112 side are each formed using a minute distance of about g = 1 nm. Therefore, in each of these electric double layers, a very large capacitance of, for example, about 10 (μF / cm 2 ) is formed, and a very large electric field of, for example, about 3 (MV / cm) is generated. Become.

このようにして電気二重層に大電界が発生すると、例えば図6に示したように、電極111から電子eがイオン層12内に注入されるようになり、イオン層12内の電極111側に電気伝導領域A1が形成される。また、電極112から正孔hがイオン層12内に注入されるようになり、イオン層12内の電極112側に電気伝導領域A2が形成される。すると、今度は、電気伝導領域A1内と陽イオン122cとの間で電荷二重層が形成されると共に、電気伝導領域A2内と陰イオン122aとの間で電荷二重層が形成されるようになる。   When a large electric field is generated in the electric double layer in this way, for example, as shown in FIG. 6, electrons e are injected from the electrode 111 into the ion layer 12, and on the electrode 111 side in the ion layer 12. An electrically conductive region A1 is formed. In addition, holes h are injected from the electrode 112 into the ion layer 12, and the electrically conductive region A <b> 2 is formed on the electrode 112 side in the ion layer 12. This time, a charge double layer is formed between the electric conduction region A1 and the cation 122c, and a charge double layer is formed between the electric conduction region A2 and the anion 122a. .

そして、このようにして電荷二重層および電気伝導領域が繰り返し形成されていくことで、最終的には例えば図7に示したように、イオン層12内にpn接合が形成される。具体的には、イオン層12内では、pn接合の接合面Sjよりも電極111側に、電子eと陽イオン122cとが混在して分散されたn型領域12nが形成される。また、接合面Sjよりも電極112側に、正孔hと陰イオン122aとが混在して分散されたp型領域12pが形成される。これらのp型領域12pとn型領域12nとによって、pn接合が構成される。以上のような原理にて、イオン層12内では電圧が印加されると自己組織的にpn接合が形成される。   Then, the charge double layer and the electric conduction region are repeatedly formed in this way, and finally a pn junction is formed in the ion layer 12 as shown in FIG. 7, for example. Specifically, in the ion layer 12, an n-type region 12n in which electrons e and cations 122c are mixed and dispersed is formed closer to the electrode 111 side than the pn junction surface Sj. In addition, a p-type region 12p in which holes h and anions 122a are mixed and formed is formed closer to the electrode 112 than the bonding surface Sj. These p-type region 12p and n-type region 12n form a pn junction. Based on the above principle, a pn junction is formed in a self-organized manner when a voltage is applied in the ion layer 12.

(A−2.蓄電機能)
ここで、このpn接合(p型領域12pおよびn型領域12n)では、前述したように電気二重層を利用して非常に大きな静電容量が形成されることから、換言すると、大容量の電荷を蓄えている状態(蓄電状態)であると言える。つまり、イオン性素子1では、イオン層12内に形成される電気二重層を利用して、イオン層12において蓄電機能が発揮される。
(A-2. Power storage function)
Here, in this pn junction (p-type region 12p and n-type region 12n), a very large capacitance is formed using the electric double layer as described above. It can be said that it is the state (electric storage state) which is storing. That is, in the ionic element 1, the power storage function is exhibited in the ionic layer 12 using the electric double layer formed in the ionic layer 12.

(A−3.発光機能)
また、イオン性素子1では、例えば図8に示したように、このイオン層12内に形成されたpn接合を利用して、発光機能も発揮される。具体的には、このpn接合の接合面Sj付近において、p型領域12p内の正孔hとn型領域12n内の電子eとが再結合し(キャリアの再結合が生じ)、その結果、この接合面Sj付近から外部へ発光光Lout(出射光)が出射する。このような原理にて、イオン性素子1において発光動作がなされる。なお、図8では、便宜上、発光光Loutが電極111,112の方向へそれぞれ出射される態様で図示されているが、実際には発光光Loutは全ての方向に出射可能となっている。
(A-3. Light emission function)
Moreover, in the ionic element 1, for example, as shown in FIG. 8, the light emitting function is exhibited by using a pn junction formed in the ion layer 12. Specifically, in the vicinity of the junction surface Sj of the pn junction, the holes h in the p-type region 12p and the electrons e in the n-type region 12n are recombined (carrier recombination occurs), and as a result, The emitted light Lout (emitted light) is emitted from the vicinity of the joint surface Sj to the outside. Based on this principle, the ionic element 1 performs a light emission operation. In FIG. 8, for the sake of convenience, the emitted light Lout is shown as being emitted in the directions of the electrodes 111 and 112, but in actuality, the emitted light Lout can be emitted in all directions.

(A−4.発電機能)
更に、イオン性素子1では、例えば図9に示したように、このイオン層12内に形成されたpn接合を利用して、発電機能(光電変換機能)も発揮される。具体的には、このpn接合の接合面Sj付近に外部から入射光Linが入射すると、この接合面Sj付近で光電変換がなされ、正孔hと電子eとのキャリア対が生成される。このようにして生成されたキャリア対を利用して(pn接合における光電変換を利用して)、イオン層12内に電荷が蓄積されることにより、イオン性素子1において発電動作がなされる。なお、図9においても、便宜上、入射光Linが電極111,112の方向からそれぞれ入射する態様で図示されているが、実際には入射光Linも全ての方向から入射可能となっている。
(A-4. Power generation function)
Furthermore, in the ionic element 1, for example, as shown in FIG. 9, a power generation function (photoelectric conversion function) is exhibited by using a pn junction formed in the ion layer 12. Specifically, when incident light Lin is incident from the outside near the junction surface Sj of the pn junction, photoelectric conversion is performed near the junction surface Sj, and a carrier pair of holes h and electrons e is generated. Using the carrier pair generated in this manner (using photoelectric conversion at the pn junction), charges are accumulated in the ionic layer 12, whereby the ionic element 1 performs a power generation operation. In FIG. 9, for convenience, the incident light Lin is illustrated as being incident from the directions of the electrodes 111 and 112, but the incident light Lin can actually be incident from all directions.

このように、本実施の形態のイオン性素子1では、イオン層12内に形成されるpn接合を利用して、このイオン層12において多機能性(蓄電機能、発光機能および発電機能)が発揮される。   Thus, in the ionic element 1 of the present embodiment, the ionic layer 12 exhibits multi-functionality (power storage function, light emitting function, and power generation function) by using the pn junction formed in the ionic layer 12. Is done.

すなわち、例えば図10に示したように、まず、電極111,112を利用してイオン層12に対して電圧が印加されると、イオン層12内にpn接合が形成されると共に、このpn接合では前述した電気二重層を利用して蓄電状態となる(図10中の状態S1)。すると、次に図10中の破線の矢印で示したように、このようにして形成されたpn接合を利用して、上記した原理にて、発光動作(状態S2)および発電動作(状態S3)がそれぞれなされるようになる。なお、このような発光動作および発電動作はそれぞれ、図10中の破線の矢印で示したように、相補的に実現することも可能である。つまり、例えば、蓄電によって得られたキャリア(正孔hおよび電子e)に加え、発電動作によって得られたキャリアをも利用して、発光動作を行うことも可能である。また、蓄電動作および発電動作もそれぞれ、図10中の破線の矢印で示したように、相補的に実現することが可能である。つまり、例えば、発電動作によって得られたキャリアを蓄電することも可能である。   That is, for example, as shown in FIG. 10, when a voltage is first applied to the ion layer 12 using the electrodes 111 and 112, a pn junction is formed in the ion layer 12, and this pn junction is formed. Then, it will be in the electrical storage state using the electric double layer mentioned above (state S1 in FIG. 10). Then, as indicated by the broken line arrow in FIG. 10, the light emitting operation (state S2) and the power generation operation (state S3) are performed based on the above-described principle using the pn junction formed in this way. Will be made respectively. Note that such light emission operation and power generation operation can be complementarily realized as indicated by the broken-line arrows in FIG. That is, for example, in addition to carriers (holes h and electrons e) obtained by power storage, it is also possible to perform a light emission operation using carriers obtained by a power generation operation. In addition, each of the power storage operation and the power generation operation can be complementarily realized as indicated by the dashed arrows in FIG. That is, for example, it is possible to store a carrier obtained by a power generation operation.

(B.製造方法における作用)
次に、本実施の形態のイオン性素子1の製造方法における作用について説明する。
(B. Action in production method)
Next, the effect | action in the manufacturing method of the ionic element 1 of this Embodiment is demonstrated.

まず、例えば図3中の工程S11では、多孔質材121および電解質122とともに両親媒性物質が溶媒中で混合されることにより、混合体が作製される。このように両親媒性物質もが混合されることで、この両親媒性物質がレベリング剤(表面張力調整剤)として機能する。その結果、その後の工程12においてこの混合体を薄膜状にする際に、混合体の表面張力が低下し、混合体が薄く均一に拡がり易くなる(イオン層12内での膜厚ばらつきが抑えられる)。   First, for example, in step S <b> 11 in FIG. 3, an amphiphile is mixed in a solvent together with the porous material 121 and the electrolyte 122 to produce a mixture. Thus, the amphiphilic substance is also mixed, so that the amphiphilic substance functions as a leveling agent (surface tension adjusting agent). As a result, when the mixture is made into a thin film in the subsequent step 12, the surface tension of the mixture decreases, and the mixture becomes thin and spreads easily (thickness variation in the ion layer 12 can be suppressed). ).

また、このときの溶媒として、例えば前述した材料等からなる高沸点溶媒(例えば、沸点が80℃程度以上の溶媒)を用いているため、その後の工程S13において薄膜状の混合体を乾燥させる際に、溶媒が蒸発しにくくなり、混合体がゆっくりと乾燥するようになる。したがって、上記した両親媒性物質による表面張力の低減作用がより効果的に機能し、混合体が膜内で均等に乾燥し易くなる結果、イオン層12内での膜厚ばらつきが更に抑えられる。なお、混合体を乾燥させる際に、例えばホットプレート(50℃程度の温度)を用いた場合には、混合体が急激に乾燥するため、両親媒性物質の機能発揮が不十分になってしまうおそれがある。加えて、この場合には高温での乾燥となることから、多孔質材121(導電性ポリマー等)が壊れてしまうおそれもある。   Moreover, since the high boiling point solvent (For example, solvent whose boiling point is about 80 degreeC or more) which consists of the material etc. which were mentioned above is used as a solvent at this time, when drying a thin film-like mixture in subsequent process S13, for example. In addition, the solvent is less likely to evaporate and the mixture dries slowly. Therefore, the effect of reducing the surface tension by the above-described amphiphile functions more effectively, and the mixture is easily dried evenly in the film. As a result, the film thickness variation in the ion layer 12 is further suppressed. In addition, when a mixture is dried, for example, when a hot plate (a temperature of about 50 ° C.) is used, the mixture is dried rapidly, so that the function of the amphiphilic substance is insufficient. There is a fear. In addition, in this case, since the drying is performed at a high temperature, the porous material 121 (conductive polymer or the like) may be broken.

更に、工程S11において多孔質材121、電解質122および両親媒性物質を混合する際には、これらの材料について、事前に超音波を用いた撹拌が行われる。これにより、多孔質材121と電解質122とが均一に混ざり易くなり、工程S12において混合体を薄膜状にする際に、膜内での組成ばらつきが抑えられる。その結果、イオン性素子1における面内での特性ばらつき(前述した発光機能等の特性のばらつき)が抑えられる。   Furthermore, when mixing the porous material 121, the electrolyte 122, and the amphiphile in step S11, these materials are preliminarily stirred using ultrasonic waves. Thereby, the porous material 121 and the electrolyte 122 are easily mixed uniformly, and the composition variation in the film is suppressed when the mixture is made into a thin film in step S12. As a result, in-plane characteristic variations in the ionic element 1 (characteristic variations such as the light emitting function described above) can be suppressed.

(C.イオンの移動度の抑制構造を有する分子による作用)
続いて、本実施の形態の電解質122が、イオンの移動度の抑制構造を有する分子を用いて構成されている場合における作用について説明する。
(C. Action by molecules having a structure for suppressing ion mobility)
Subsequently, an operation in the case where the electrolyte 122 of the present embodiment is configured using molecules having an ion mobility suppressing structure will be described.

(他の構成例)
図11は、他の構成例に係るイオン性素子(イオン性素子101)の断面構成例(Z−X断面構成例)を、模式的に表したものである。この他の構成例のイオン性素子101は、本実施の形態のイオン性素子1においてイオン層12の代わりにイオン層102を設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
(Other configuration examples)
FIG. 11 schematically shows a cross-sectional configuration example (ZX cross-sectional configuration example) of an ionic element (ionic element 101) according to another configuration example. The ionic element 101 of this other configuration example corresponds to the ionic element 1 of the present embodiment in which the ionic layer 102 is provided instead of the ionic layer 12, and the other configuration is the same.

このイオン層102では、例えば図11中の符号P101で示した拡大模式図のように、多孔質材121の細孔121h内に分散された電解質103が、等方的形状を有する分子(イオン)を用いて構成されている。すなわち、イオン層102内の電解質103は、図1中の符号P1で示した本実施の形態の電解質122とは異なり、異方性形状を有する分子(イオンの移動度の抑制構造を有する分子)とはなっていない。   In this ion layer 102, for example, as shown in the enlarged schematic diagram indicated by reference numeral P101 in FIG. 11, the electrolyte 103 dispersed in the pores 121h of the porous material 121 is a molecule (ion) having an isotropic shape. It is comprised using. That is, the electrolyte 103 in the ionic layer 102 is different from the electrolyte 122 of the present embodiment indicated by the symbol P1 in FIG. 1 in that the molecule has an anisotropic shape (a molecule having a structure for suppressing ion mobility). It is not.

このため、イオン性素子101では、例えば図12に示したように、イオン層102内にイオン層12と同様の原理にてpn接合が形成された後に、電圧供給源PSからの電圧供給が遮断されると(電圧印加状態から電圧無印加状態へ移行すると)、以下のようになる。すなわち、電圧無印加状態へ移行してイオン層12に電圧が印加されなくなると、例えば図12中の矢印で示したように、イオン層12内の陽イオン122cおよび陰イオン122aがそれぞれ移動して分散し、すぐに再び図2に示した状態に戻ってしまう。   Therefore, in the ionic element 101, for example, as shown in FIG. 12, after the pn junction is formed in the ion layer 102 on the same principle as the ion layer 12, the voltage supply from the voltage supply source PS is cut off. When it is done (from the voltage application state to the voltage non-application state), it becomes as follows. That is, when the voltage is no longer applied to the ion layer 12 when the voltage is not applied, the positive ions 122c and the negative ions 122a in the ion layer 12 move, for example, as indicated by arrows in FIG. It is dispersed and immediately returns to the state shown in FIG.

すると、このような陽イオン122cおよび陰イオン122aの移動に伴って、イオン層12(pn接合)内の正孔hおよび電子eもそれぞれ移動して分散する結果、イオン層12内からpn接合が消滅してしまう。このようにして電圧無印加状態へ移行した後にすぐにpn接合が消滅してしまうのは、以下の理由による。すなわち、以下説明する本実施の形態とは異なり、電解質103の分子が等方的形状となっていることから、陽イオン122cおよび陰イオン122aがそれぞれ動き易い(イオン移動度が大きい)ためである。換言すると、電解質103の分子は、本実施の形態の電解質122の分子とは異なり、イオンの移動度の抑制構造を有していないためである。   Then, as the positive ions 122c and the negative ions 122a move, holes h and electrons e in the ion layer 12 (pn junction) also move and disperse, respectively. As a result, a pn junction is formed from within the ion layer 12. It will disappear. The reason why the pn junction disappears immediately after the transition to the no-voltage application state is as follows. That is, unlike the present embodiment described below, the molecules of the electrolyte 103 have an isotropic shape, so that the cation 122c and the anion 122a are easy to move (high ion mobility). . In other words, the molecule of the electrolyte 103 is different from the molecule of the electrolyte 122 of the present embodiment because it does not have a structure for suppressing ion mobility.

このようにしてイオン性素子101では、電圧無印加状態への移行後にすぐにpn接合が消滅してしまうため、電圧無印加状態への移行後には発光機能および発電機能がそれぞれ発揮できなくなる。よって、このイオン性素子101では、その機能性が不十分となってしまう(多機能性が実現できないことになる)。   In this way, in the ionic element 101, the pn junction disappears immediately after the transition to the no-voltage application state, and thus the light emitting function and the power generation function cannot be exhibited after the transition to the no-voltage application state. Therefore, the functionality of the ionic element 101 is insufficient (multifunctionality cannot be realized).

(本実施の形態)
これに対して本実施の形態のイオン性素子1では、イオン層12内の電解質122が、例えば、イオンの移動度の抑制構造を有する分子(例えば、極性を有する分子)を用いて構成されている。具体的には、例えば図1中に示した電解質122のように、異方性形状(例えば直鎖構造)を有する分子を用いて構成されている。
(This embodiment)
On the other hand, in the ionic element 1 of the present embodiment, the electrolyte 122 in the ionic layer 12 is configured using, for example, a molecule having a structure for suppressing ion mobility (for example, a molecule having polarity). Yes. Specifically, for example, like the electrolyte 122 shown in FIG. 1, it is configured using molecules having an anisotropic shape (for example, a linear structure).

これによりイオン性素子1では、イオン層12におけるイオン(陽イオン122cおよび陰イオン122a)の移動度が抑制される。具体的には、この例では異方性形状を有することから、そのような形状のイオンおよび多孔質材121の細孔121h同士、あるいは、イオン同士が互いに絡み合い易くなり、その結果、イオンが動きにくくなるものと予想される。このように、イオン層12内の陽イオン122cおよび陰イオン122aがそれぞれ動きにくくなると、それに伴って、イオン層12内のpn接合が保持され易くなる。なお、pn接合の形成時には、前述したように電荷二重層において大電界が生じるため、この大電界を利用して強制的にイオンおよびキャリアを移動させ、pn接合を形成している。   Thereby, in the ionic element 1, the mobility of the ions (the positive ions 122c and the negative ions 122a) in the ion layer 12 is suppressed. Specifically, in this example, since it has an anisotropic shape, ions of such shape and the pores 121h of the porous material 121 or ions easily become entangled with each other, and as a result, the ions move. Expected to be difficult. As described above, when the cation 122c and the anion 122a in the ion layer 12 become difficult to move, the pn junction in the ion layer 12 is easily maintained. When the pn junction is formed, since a large electric field is generated in the charge double layer as described above, ions and carriers are forcibly moved using the large electric field to form the pn junction.

このような理由から、例えば図13に示したように、イオン性素子1では上記他の構成例に係るイオン性素子101と比べ、イオン層12内に形成されたpn接合が、電圧無印加状態への移行後も消滅しにくくなる。換言すると、イオン性素子1ではイオン性素子101とは異なり、電圧無印加状態への移行後も、ある程度の時間(例えば、後述するように1000秒(約17分)程度)、pn接合の形成状態が維持されるようになる。   For this reason, for example, as shown in FIG. 13, in the ionic element 1, the pn junction formed in the ionic layer 12 is in a state in which no voltage is applied, as compared with the ionic element 101 according to the other configuration example. It becomes difficult to disappear even after the transition to. In other words, unlike the ionic device 101, the ionic device 1 forms a pn junction for a certain period of time (for example, about 1000 seconds (about 17 minutes as will be described later)) even after the transition to the no-voltage application state. State will be maintained.

その結果、例えば図14に示したように、イオン性素子1ではイオン性素子101とは異なり、電圧無印加状態への移行後においても、このpn接合を利用して引き続き多機能性が実現される。すなわち、pn接合を利用して、発光機能(発光光Loutの出射動作)および発電動作(入射光Linの光電変換動作)がそれぞれ発揮されることになる。   As a result, for example, as shown in FIG. 14, unlike the ionic element 101, the ionic element 1 continues to realize multi-functionality by using this pn junction even after the transition to the no-voltage application state. The That is, using the pn junction, the light emission function (the emission operation of the emitted light Lout) and the power generation operation (the photoelectric conversion operation of the incident light Lin) are exhibited.

以上のように本実施の形態では、混合体を作製する際に、多孔質材121および電解質122とともに両親媒性物質を溶媒中で混合するようにしたので、その後に例えばスピンコート等を用いてこの混合体を薄膜状にする際に、混合体の表面張力を低下させて混合体を均一に拡がり易くすることができる。よって、例えばスピンコートのみを用いて混合体を薄膜状にする場合と比べて、イオン性素子1における面内ばらつき(イオン層12内の膜厚ばらつき)を抑えることが可能となる。これは、スピンコートを用いただけでは、溶媒の対流による膜厚むらが生じ易いためである。   As described above, in the present embodiment, when the mixture is prepared, the amphiphile is mixed with the porous material 121 and the electrolyte 122 in the solvent. When the mixture is made into a thin film, the surface tension of the mixture can be reduced to facilitate the uniform expansion of the mixture. Therefore, for example, in-plane variation in the ionic element 1 (thickness variation in the ion layer 12) can be suppressed as compared with the case where the mixture is made into a thin film using only spin coating. This is because film thickness unevenness due to convection of the solvent is likely to occur only by using spin coating.

また、このようにして多孔質材121および電解質122等を混合する際に、超音波を用いた撹拌を行うようにしたので、その後に混合体を薄膜状にする際に、膜内での組成ばらつきを抑えることができる。よって、イオン性素子1における面内ばらつき(面内での特性ばらつき)を抑えることが可能となる。   In addition, when the porous material 121, the electrolyte 122, and the like are mixed in this way, stirring is performed using ultrasonic waves. Therefore, when the mixture is subsequently made into a thin film, the composition in the film Variation can be suppressed. Therefore, in-plane variation (in-plane characteristic variation) in the ionic element 1 can be suppressed.

このようにして本実施の形態の製造方法では、イオン性素子1における面内ばらつき(膜厚や特性等の面内ばらつき)を低減することが可能となる結果、例えば以下の効果が得られる。
・低電圧駆動化(例えば、従来の2〜3V程度から、1.5V程度への低電圧化が可能)
・素子の長寿命化(例えば、従来の1時間程度から、3時間以上への長寿命化が可能)
・素子の大面積化(例えば、1cm×1cm程度の面積が実現可能)
・発光動作時の高輝度化(例えば、従来の1000cd/m2以下から、2500cd/m2以上への高輝度化が可能)
As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, in-plane variations (in-plane variations in film thickness, characteristics, etc.) in the ionic element 1 can be reduced. For example, the following effects can be obtained.
・ Low voltage drive (for example, it is possible to reduce the voltage from about 2-3V to 1.5V)
・ Longer device life (for example, from about 1 hour to 3 hours or more)
・ Large element area (for example, an area of about 1 cm × 1 cm can be realized)
- emission operation at a high luminance (e.g., from a conventional 1000 cd / m 2 or less, enables high brightness to 2500 cd / m 2 or more)

なお、本実施の形態のイオン性素子1の製造方法では、上記したように、両親媒性物質の混合および超音波を用いた撹拌の双方を行っているが、これには限られず、例えばこれらのうちのいずれか一方を行わないようにしてもよい。   In the method of manufacturing the ionic element 1 of the present embodiment, as described above, both the mixing of the amphiphile and the stirring using the ultrasonic wave are performed. Any one of the above may not be performed.

加えて、本実施の形態では、電解質122がイオンの移動度の抑制構造を有する分子(例えば極性を有する分子)を用いて構成されているようにした場合には、イオン層12内に形成されるpn接合を、電圧無印加状態への移行後においてもある程度維持することができるようになる。よって、このような特性を有するpn接合を利用して、機能性を向上させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることも可能となる。   In addition, in the present embodiment, when the electrolyte 122 is configured using molecules having a structure for suppressing ion mobility (for example, molecules having polarity), the electrolyte 122 is formed in the ion layer 12. The pn junction can be maintained to some extent even after the transition to the no-voltage application state. Therefore, it is possible to improve functionality by using a pn junction having such characteristics, and it is also possible to improve user convenience.

具体的には、イオン層12内に形成されるpn接合を利用して、多機能性(蓄電機能および発光機能や、発電機能等)を実現することが可能となる。   Specifically, using a pn junction formed in the ion layer 12, it is possible to realize multi-functionality (such as a power storage function, a light emitting function, and a power generation function).

また、電圧無印加状態への移行後もpn接合がある程度維持されるため、電圧無印加状態においても、pn接合を利用した各機能(蓄電機能および発光機能や、発電機能等)を実現することが可能となる。   In addition, since the pn junction is maintained to some extent even after the transition to the no-voltage applied state, each function (storage function, light emitting function, power generation function, etc.) using the pn junction is realized even when no voltage is applied. Is possible.

更に、特に本実施の形態に係るイオン性素子1の素子構造では、後述する変形例4に係るイオン性素子(イオン性素子1E)の素子構造と比べ、以下の利点も得られる。すなわち、まず、本実施の形態では変形例4と比べ、イオン性素子の応答速度を向上させることが可能となる。また、本実施の形態では変形例4と比べ、界面(例えば、後述する基板10とイオン層12との間の界面)の影響を受けにくくなり、各機能の機能性を更に向上させることも可能となる。   Furthermore, in particular, the element structure of the ionic element 1 according to the present embodiment also provides the following advantages compared to the element structure of the ionic element (ionic element 1E) according to Modification Example 4 described later. That is, first, the response speed of the ionic element can be improved in the present embodiment as compared with the fourth modification. Further, in the present embodiment, compared with the fourth modification, it is less affected by an interface (for example, an interface between a substrate 10 and an ion layer 12 described later), and the functionality of each function can be further improved. It becomes.

[実施例]
次いで、本実施の形態における具体的な実施例(実施例1〜4)について詳細に説明する。
[Example]
Next, specific examples (Examples 1 to 4) in this embodiment will be described in detail.

(実施例1)
図15A,図15Bはそれぞれ、比較例1および実施例1に係るイオン層の膜厚ばらつきを表したものである。なお、これらの膜厚のばらつきは、段差計で測定した。図15Aに示した比較例1では、前述した混合体を作製する際に、両親媒性物質を混合させていない。このため、この比較例1では、600nm程度の大きな膜厚ばらつきが生じていることが分かる。一方、図15Bに示した実施例1では、前述した混合体を作製する際に、両親媒性物質(この例では界面活性剤)を混合させている。したがって、この実施例1では、膜厚ばらつきが35nm程度と非常に小さなものとなり、上記比較例1と比べて膜厚ばらつきが1桁以上も低減していることが分かる。
Example 1
FIG. 15A and FIG. 15B represent film thickness variations of the ion layers according to Comparative Example 1 and Example 1, respectively. These film thickness variations were measured with a step gauge. In Comparative Example 1 shown in FIG. 15A, an amphiphile is not mixed when the above-described mixture is manufactured. For this reason, in this comparative example 1, it turns out that the big film thickness dispersion | variation about 600 nm has arisen. On the other hand, in Example 1 shown in FIG. 15B, an amphiphile (a surfactant in this example) is mixed when the above-described mixture is produced. Therefore, in Example 1, the film thickness variation is as small as about 35 nm, and it can be seen that the film thickness variation is reduced by one digit or more as compared with Comparative Example 1 described above.

(実施例2)
次いで、図16は、実施例2−1,2−2に係る溶媒と膜厚等との関係を表したものである。具体的には、溶媒の材料、イオン層12の膜厚、乾燥工程(工程S13)に要する乾燥時間、およびイオン層12の表面粗さ(膜厚ばらつき)の各々について、実施例2−1,2−2ごとにまとめて示している。
(Example 2)
Next, FIG. 16 shows the relationship between the solvent and the film thickness according to Examples 2-1 and 2-2. Specifically, for each of the solvent material, the film thickness of the ionic layer 12, the drying time required for the drying step (step S13), and the surface roughness (film thickness variation) of the ionic layer 12, Example 2-1 It is shown together for each 2-2.

実施例2−1では、溶媒としてクロロベンゼン(沸点=約130℃)を用いている。したがって、混合体を薄膜状にする際に、溶媒としてのクロロベンゼンが比較的揮発(蒸発)し易いことから、乾燥時間が比較的短くなる(18分)。よって、この混合体の表面張力が比較的高くなって混合体が均一に拡がりにくくなり、イオン層12の膜厚ばらつきが比較的大きくなっている(130〜300nm程度)ことが分かる。   In Example 2-1, chlorobenzene (boiling point = about 130 ° C.) is used as a solvent. Therefore, when the mixture is made into a thin film, chlorobenzene as a solvent is relatively easily volatilized (evaporated), and thus the drying time is relatively short (18 minutes). Therefore, it can be seen that the surface tension of the mixture is relatively high, the mixture is difficult to spread uniformly, and the film thickness variation of the ion layer 12 is relatively large (about 130 to 300 nm).

一方、実施例2−2では、溶媒としてジクロロベンゼン(沸点=約180℃)を用いている。したがって、薄膜状の混合体を乾燥させる際に、溶媒としてのジクロロベンゼンがクロロベンゼンと比べて揮発しにくいことから、乾燥時間が実施例2−1と比べて遥かに長くなり(85分)、混合体がゆっくりと乾燥する。このため、両親媒性物質による表面張力の低減作用が、より効果的に機能する。よって、この混合体が膜内で均等に乾燥し易くなる結果、イオン層12内での膜厚ばらつきが、実施例2−1と比べて非常に小さくなっている(20〜28nm程度)ことが分かる。   On the other hand, in Example 2-2, dichlorobenzene (boiling point = about 180 ° C.) is used as a solvent. Therefore, when the thin film-like mixture is dried, dichlorobenzene as a solvent is less likely to evaporate than chlorobenzene, so that the drying time is much longer than that of Example 2-1 (85 minutes), and mixing is performed. Your body dries slowly. For this reason, the effect of reducing the surface tension by the amphiphile functions more effectively. Therefore, as a result of the mixture being easily dried uniformly in the film, the film thickness variation in the ion layer 12 is very small (about 20 to 28 nm) as compared with Example 2-1. I understand.

これらの実施例2−1,2−2により、混合体の作製工程(工程S11)において使用する溶媒としては、できるだけ沸点が高いもの(高沸点溶媒)を用いるのが望ましいこと、また、この高沸点溶媒の中でもより沸点が高いものを用いるのが更に望ましいことが分かる。   According to these Examples 2-1 and 2-2, it is desirable to use a solvent having a boiling point as high as possible (high boiling solvent) as the solvent used in the production step of the mixture (step S11). It can be seen that it is more desirable to use a solvent having a higher boiling point among the boiling point solvents.

(実施例3)
続いて、図17は、実施例3に係る超音波撹拌と、イオン性素子における発光特性との関係を表したものである。この実施例3の条件は、以下の通りである。
・電解質…前述した(1)式で表わされるイオン液体
・多孔質材…発光性ポリマー
・両親媒性物質…界面活性剤(含有量=10ppm)
・電解質と多孔質材との混合比…電解質:多孔質材=1:5
・発光動作時の駆動電圧(動作電圧)…2.5V,3.0Vの各々で実施
・超音波撹拌…50kHz,100Wの超音波を、0分間(超音波撹拌:無し)、3分間,10分間,20分間,30分間の各々で実施
(Example 3)
Next, FIG. 17 shows the relationship between the ultrasonic agitation according to Example 3 and the light emission characteristics of the ionic element. The conditions of Example 3 are as follows.
-Electrolyte: ionic liquid represented by the above-mentioned formula (1)-Porous material-Luminescent polymer-Amphiphile-Surfactant (content = 10 ppm)
-Mixing ratio of electrolyte and porous material ... electrolyte: porous material = 1: 5
-Driving voltage (operating voltage) at the time of light emission operation: Implemented at 2.5 V and 3.0 V, respectively-Ultrasonic stirring: 50 kHz, 100 W ultrasonic wave, 0 minutes (no ultrasonic stirring: none), 3 minutes, 10 For 20 minutes, 20 minutes, 30 minutes

この図17により、超音波撹拌が無しの場合と比べ、超音波撹拌が有りの場合では混合体において材料が均一に混ざり易くなる結果、発光特性の面内ばらつきが抑えられていることが分かる。また、超音波撹拌の時間が10分間以上の場合に、十分な撹拌効果が得られていることが分かる。ただし、動作電圧=3.0Vの場合には、超音波撹拌の時間が長くなり過ぎるとイオン性素子の耐久性が悪化(イオン性素子が劣化)し、30分間の場合には発光しなくなってしまうことが分かる。これらのことから、前述したように、超音波を用いた撹拌は、例えば、3分以上かつ10分以下程度の期間で行うのが望ましいと言える。撹拌効果を高めつつ(発光特性等の面内ばらつきを抑えつつ)、動作時のイオン性素子の耐久性を確保できる(イオン性素子の劣化を抑えることができる)ためである。   From FIG. 17, it can be seen that in the presence of ultrasonic agitation, in the presence of ultrasonic agitation, the material is easily mixed uniformly in the mixture, and as a result, in-plane variation in light emission characteristics is suppressed. It can also be seen that a sufficient stirring effect is obtained when the ultrasonic stirring time is 10 minutes or longer. However, when the operating voltage is 3.0 V, the durability of the ionic element deteriorates (the ionic element deteriorates) if the ultrasonic stirring time becomes too long, and no light is emitted after 30 minutes. I understand that. From these facts, as described above, it can be said that the stirring using the ultrasonic wave is desirably performed in a period of, for example, about 3 minutes to 10 minutes. This is because the durability of the ionic element during operation can be ensured (deterioration of the ionic element can be suppressed) while enhancing the stirring effect (while suppressing in-plane variation of the light emission characteristics and the like).

(実施例4)
続いて、実施例4の条件は、以下の通りである。
・電解質…前述した(1)式で表わされるイオン液体
・多孔質材…発光性ポリマー
・電解質と多孔質材との混合比…電解質:多孔質材=1:5
Example 4
Subsequently, the conditions of Example 4 are as follows.
Electrolyte: ionic liquid represented by the above-mentioned formula (1) Porous material ... Luminescent polymer- Mixing ratio of electrolyte and porous material ... Electrolyte: Porous material = 1: 5

この実施例4のイオン性素子は、電解質としてのイオン液体が、前述した(1)式で表わされるものであるため、イオンの移動度の抑制構造を有する分子(この例では、極性を有する分子であると共に異方性形状を有する分子)となっている。また、それとともに、この実施例4のイオン性素子では、電解質としてのイオン液体の混合率が相対的に小さいため、イオンの移動度が小さくなっている。   In the ionic element of Example 4, since the ionic liquid as the electrolyte is represented by the above-described formula (1), the molecule having a structure for suppressing ion mobility (in this example, a molecule having polarity) And an anisotropic molecule). At the same time, in the ionic element of Example 4, the ion mobility is small because the mixing ratio of the ionic liquid as the electrolyte is relatively small.

このため、例えば図18中の破線の矢印で示したように、イオン層への印加電圧を増加させていくと2V程度以上にてpn接合が形成されて発光動作が行われると共に、上記比較例1とは異なり、その後印加電圧を減少させていっても、発光動作が継続している。具体的には、印加電圧が0V(電圧無印加状態)まで低下しても、pn接合の形成状態が維持され、発光動作も維持されている。なお、図18中の一方の縦軸に示した「発光光による受光電流」とは、イオン性素子の近傍に配置したフォトダイオードにおける受光電流のことであり、発光光の強度(発光強度)に相当する値である。この点は、以下も同様である。   For this reason, for example, as shown by the broken line arrow in FIG. 18, when the voltage applied to the ion layer is increased, a pn junction is formed at about 2 V or more, and the light emitting operation is performed. Unlike 1, the light emission operation continues even if the applied voltage is decreased thereafter. Specifically, even when the applied voltage is reduced to 0 V (no voltage applied state), the pn junction formation state is maintained and the light emitting operation is also maintained. Note that “light-receiving current due to emitted light” shown on one vertical axis in FIG. 18 is a light-receiving current in a photodiode arranged in the vicinity of the ionic element, and represents the intensity of the emitted light (emission intensity). Corresponding value. This also applies to the following.

また、例えば図19に示したように、この実施例4では、印加電圧が遮断しても(電圧無印加状態へ移行しても)、素子に流れる電流および発光光による受光電流がそれぞれ、約1000秒(約17分)程度はある程度大きい値で流れ続けている。つまり、印加電圧が遮断しても、ある程度の時間はpn接合の形成状態が維持されていることが分かる。   Further, for example, as shown in FIG. 19, in this Example 4, even when the applied voltage is cut off (even when the voltage is not applied), the current flowing through the element and the light receiving current due to the emitted light are about It continues to flow at a somewhat large value for about 1000 seconds (about 17 minutes). That is, it can be seen that even when the applied voltage is cut off, the pn junction formation state is maintained for some time.

ちなみに、例えば図20に示したように、実施例4において、環境温度を250K,300K,350Kと変化させたところ、以下のような温度特性を示すことが分かった。すなわち、素子に流れる電流は、環境温度が低下するのに従って、印加電圧の遮断後により長時間流れることが分かった。これは、低温になるのに従ってイオンの移動度が小さくなり、放電動作により多くの時間を要するためである。つまり、この素子に流れる電流については、一般的な電気二重層キャパシタと同様の振る舞いを示すと言える。一方、発光光による受光電流(発光強度)については、環境温度にはほとんど依存せず、いずれの環境温度の場合においても上記のように約1000秒程度は流れ続けることが分かった。   Incidentally, for example, as shown in FIG. 20, when the environmental temperature was changed to 250K, 300K, and 350K in Example 4, it was found that the following temperature characteristics were exhibited. That is, it has been found that the current flowing through the element flows for a longer time after the applied voltage is cut off as the environmental temperature decreases. This is because the ion mobility decreases as the temperature decreases, and more time is required for the discharge operation. That is, it can be said that the current flowing through this element exhibits the same behavior as a general electric double layer capacitor. On the other hand, it was found that the received current (emission intensity) by the emitted light hardly depends on the environmental temperature, and continues to flow for about 1000 seconds as described above at any environmental temperature.

以下、本発明の他の実施の形態(第2,第3の実施の形態)等について説明する。これらの実施の形態等のイオン性素子においても、基本的には、第1の実施の形態のイオン性素子1と同様にして製造することが可能である。ただし、前述した両親媒性物質の混合や高沸点溶媒の使用、超音波を用いた撹拌等を行わないようにしてもよい。なお、以下では、第1の実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, other embodiments (second and third embodiments) of the present invention will be described. The ionic elements of these embodiments and the like can be basically manufactured in the same manner as the ionic element 1 of the first embodiment. However, mixing of the above-mentioned amphiphile, use of a high boiling point solvent, stirring using ultrasonic waves, etc. may not be performed. In the following, the same components as those in the first embodiment and the like are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

<2.第2の実施の形態>
[構成]
図21は、第2の実施の形態に係るイオン性素子(イオン性素子1A)の断面構成例(Z−X断面構成例)を模式的に表したものである。また、図22は、このイオン性素子1Aにおけるイオン層12の平面構成例(X−Y平面構成例)を模式的に表したものである。
<2. Second Embodiment>
[Constitution]
FIG. 21 schematically shows a cross-sectional configuration example (ZX cross-sectional configuration example) of the ionic element (ionic element 1A) according to the second embodiment. FIG. 22 schematically illustrates a planar configuration example (XY planar configuration example) of the ion layer 12 in the ionic element 1A.

本実施の形態のイオン性素子1Aは、第1の実施の形態のイオン性素子1において、微細構造(微粒子14A)からなるpn接合のスタータ機構を設けたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。このスタータ機構とは、電極111,112を介してイオン層12へ駆動電圧が印加されているときに、このイオン層12内において前述したpn接合の形成を部分的(局所的)に開始させるためのものである。   The ionic element 1A of the present embodiment corresponds to the ionic element 1 of the first embodiment provided with a pn junction starter mechanism having a fine structure (fine particles 14A). Is basically the same. The starter mechanism is for partially (locally) starting the formation of the pn junction described above in the ion layer 12 when a driving voltage is applied to the ion layer 12 via the electrodes 111 and 112. belongs to.

図21および図22に示したように、このようなスタータ機構として機能する微細構造(微粒子14A)は、イオン層12内で分散配置されている。また、このイオン層12内(X−Y平面内)においてpn接合が略等方的(望ましくは等方的)に複数個所で形成されるように、これらの微粒子14Aもまた、イオン層12内で略等方的(望ましくは等方的)に配置されている。この微粒子14Aは、以下詳述するように、イオン層12内で局所的な電界集中を生じさせることによって、pn接合の形成を部分的に開始させるようになっている。このような微粒子14Aは、例えばナノスケールの微粒子、具体的には、酸化シリコン(SiO2),酸化アルミニウム(Al23)等からなるナノパーティクル等からなる。 As shown in FIGS. 21 and 22, the fine structure (fine particles 14 </ b> A) functioning as such a starter mechanism is dispersedly arranged in the ion layer 12. Further, these fine particles 14A are also formed in the ion layer 12 so that pn junctions are formed at a plurality of positions in a substantially isotropic (preferably isotropic) manner in the ion layer 12 (in the XY plane). And is isotropically arranged (preferably isotropic). As will be described in detail below, the fine particles 14A partially start formation of a pn junction by causing local electric field concentration in the ion layer 12. Such fine particles 14A are made of, for example, nano-scale fine particles, specifically, nanoparticles made of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like.

[作用・効果]
本実施の形態のイオン性素子1Aでは、微細構造(微粒子14A)からなるスタータ機構が設けられていることにより、電極111,112からイオン層12へ駆動電圧が印加されているときに、このイオン層12内において、pn接合の形成が部分的に開始される。
[Action / Effect]
In the ionic element 1A of the present embodiment, since the starter mechanism having a fine structure (fine particles 14A) is provided, when a driving voltage is applied from the electrodes 111 and 112 to the ion layer 12, this ion Within layer 12, formation of the pn junction is partially initiated.

具体的には、まず例えば図23中の破線で示したように、イオン層12内では微粒子14Aの近傍(周辺領域)に、pn接合(p型領域12pおよびn型領域12n)が部分的(局所的)に形成される。次いで、例えば図24中の矢印で示したように、この最初に部分的に形成されるpn接合領域(微粒子14Aの周辺領域)を核として、その周囲にpn接合領域が徐々に拡がっていく形成態様となる。   Specifically, first, as indicated by a broken line in FIG. 23, for example, a pn junction (p-type region 12p and n-type region 12n) is partially (near the peripheral region) in the ion layer 12 (peripheral region) ( Locally). Next, for example, as indicated by an arrow in FIG. 24, the pn junction region (peripheral region of the fine particle 14A) that is partially formed first is used as a nucleus, and the pn junction region gradually expands around the pn junction region. It becomes an aspect.

このように、イオン層12内で部分的に形成されてから徐々に拡がっていくというpn接合の形成態様となるため、本実施の形態のイオン性素子1Aでは、イオン層12全体で一様にpn接合が形成される場合と比べ、駆動電圧の印加時にpn接合が形成され易くなる。   As described above, since the pn junction is formed such that it is partially formed in the ionic layer 12 and then gradually expands, the ionic element 1A of the present embodiment is uniform throughout the ionic layer 12. Compared with the case where the pn junction is formed, the pn junction is easily formed when the drive voltage is applied.

以上のように本実施の形態では、電圧印加の際にイオン層12内でpn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設けるようにしたので、駆動電圧の印加時にpn接合を形成し易くすることができる。よって、イオン性素子の動作電圧(駆動電圧)を低く抑える(例えば、1.0V〜1.5V程度)ことが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since the starter mechanism for partially starting the formation of the pn junction in the ion layer 12 when the voltage is applied is provided, the pn junction is formed when the driving voltage is applied. Can be made easier. Therefore, it becomes possible to keep the operating voltage (driving voltage) of the ionic element low (for example, about 1.0 V to 1.5 V).

また、このスタータ機構が、イオン層12内においてpn接合を略等方的に複数個所で形成させるようにしたので、pn接合領域をイオン層12全体に拡がり易くすることができる。よって、イオン性素子1Aの動作電圧をより低く抑えることが可能となる。   In addition, since this starter mechanism forms pn junctions at a plurality of locations in the ion layer 12 in a substantially isotropic manner, the pn junction region can be easily extended to the entire ion layer 12. Therefore, the operating voltage of the ionic element 1A can be kept lower.

特に本実施形態では、上記スタータ機構を微細構造(微粒子14A)を用いて構成したので、素子構造によってスタータ機構が実現され、その機能を発揮する際に動的な制御が不要となる。よって、簡易な手法で低動作電圧化を実現することができる。   In particular, in the present embodiment, the starter mechanism is configured by using a fine structure (fine particles 14A). Therefore, the starter mechanism is realized by the element structure, and dynamic control is not required when performing its function. Therefore, a low operating voltage can be realized by a simple method.

また、この微粒子14Aはイオン層12内で分散配置されていることから、pn接合の形成開始領域が等方的に配置され易くなる。よって、イオン性素子1Aの動作電圧が更に低く抑えられ易くなると言える。   Further, since the fine particles 14A are dispersedly arranged in the ion layer 12, the formation start region of the pn junction is easily arranged isotropically. Therefore, it can be said that the operating voltage of the ionic element 1A can be easily suppressed to a lower level.

<3.第2の実施の形態の変形例>
続いて、上記第2の実施の形態の変形例(変形例1〜3)について説明する。なお、第2の実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<3. Modification of Second Embodiment>
Subsequently, modified examples (modified examples 1 to 3) of the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 2nd Embodiment etc., and description is abbreviate | omitted suitably.

[変形例1]
図25は、変形例1に係るイオン性素子(イオン性素子1B)の断面構成例(Z−X断面構成例)を模式的に表したものである。また、図26は、このイオン性素子1Bにおけるイオン層12の平面構成例(X−Y平面構成例)を模式的に表したものである。
[Modification 1]
FIG. 25 schematically illustrates a cross-sectional configuration example (ZX cross-sectional configuration example) of an ionic element (ionic element 1B) according to Modification 1. FIG. 26 schematically shows a planar configuration example (XY plane configuration example) of the ion layer 12 in the ionic element 1B.

本変形例のイオン性素子1Bは、第2の実施の形態のイオン性素子1Aにおいて、微細構造(微粒子14A)からなるスタータ機構の代わりに、微細構造(凹凸構造141)からなるスタータ機構を設けたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。   The ionic element 1B of this modification is provided with a starter mechanism having a fine structure (concave / convex structure 141) instead of the starter mechanism having a fine structure (fine particles 14A) in the ionic element 1A of the second embodiment. The other configurations are basically the same.

図25および図26に示したように、このようなスタータ機構として機能する微細構造(凹凸構造141)は、電極111上(電極111とイオン層12との界面付近)に複数の突起部14Bが分散配置されることにより形成されている。また、本変形例においても、イオン層12内(X−Y平面内)においてpn接合が略等方的(望ましくは等方的)に複数個所で形成されるように、これらの突起部14Bもイオン層12内で略等方的(望ましくは等方的)に配置されている。この凹凸構造141(突起部14B)も微粒子14Aと同様に、イオン層12内で局所的な電界集中を生じさせることによって、pn接合の形成を部分的に開始させるようになっている。このような突起部14Bは、例えば、金(Au),白金(Pt),アルミニウム(Al),ニッケル(Ni),チタン(Ti)などの各種金属の他、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)などの導電性酸化物、導電性高分子、カーボンナノチューブ、グラファイト等の導電性材料、ナノスケールの微粒子、具体的には、酸化シリコン(SiO2),酸化アルミニウム(Al23)等からなるナノパーティクル等の材料からなる。なお、図25においては、便宜上、凹凸構造141の断面形状を三角形状としているが、これには限られず、凹凸構造141が他の立体的形状(例えば、断面形状が矩形状からなる立体的形状等)を有するようにしてもよい。 As shown in FIGS. 25 and 26, the fine structure (uneven structure 141) functioning as such a starter mechanism has a plurality of protrusions 14B on the electrode 111 (near the interface between the electrode 111 and the ion layer 12). It is formed by being distributed. Also in the present modification, these protrusions 14B are also formed so that pn junctions are formed at a plurality of locations in the ion layer 12 (in the XY plane) in a substantially isotropic (preferably isotropic) manner. They are arranged approximately isotropic (preferably isotropic) in the ion layer 12. This concavo-convex structure 141 (protrusion 14B) is also configured to partially initiate the formation of a pn junction by causing local electric field concentration in the ion layer 12 as in the case of the fine particles 14A. Such a protrusion 14B includes, for example, various metals such as gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), and indium tin oxide (ITO). ) And other conductive oxides, conductive polymers, carbon nanotubes, graphite and other conductive materials, nanoscale fine particles, specifically silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), etc. It consists of materials such as nanoparticles. In FIG. 25, for convenience, the concavo-convex structure 141 has a triangular cross-sectional shape. However, the concavo-convex structure 141 is not limited to this, and the concavo-convex structure 141 has another three-dimensional shape (for example, a three-dimensional shape having a rectangular cross-sectional shape). Etc.).

本変形例においても、このような微細構造(凹凸構造141)からなるスタータ機構が設けられていることにより、基本的には第2の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。   Also in this modified example, by providing the starter mechanism having such a fine structure (uneven structure 141), basically the same effect can be obtained by the same operation as in the second embodiment. Is possible.

特に本変形例では、上記スタータ機構として、電極111とイオン層12との界面付近に形成された凹凸構造141を用いるようにしたので、この凹凸構造141の形状設計に応じて、pn接合の形成開始領域を自在に制御可能となる。よって、イオン性素子1Bの動作電圧も調整し易くすることができる。   In particular, in the present modification, the concavo-convex structure 141 formed in the vicinity of the interface between the electrode 111 and the ion layer 12 is used as the starter mechanism, so that a pn junction is formed according to the shape design of the concavo-convex structure 141. The starting area can be freely controlled. Therefore, the operating voltage of the ionic element 1B can be easily adjusted.

[変形例2,3]
図27は、変形例2に係るイオン性素子(イオン性素子1C)におけるイオン層12の平面構成例(X−Y平面構成例)を模式的に表したものである。また、図28は、変形例3に係るイオン性素子(イオン性素子1D)におけるイオン層12の平面構成例(X−Y平面構成例)を模式的に表したものである。
[Modifications 2 and 3]
FIG. 27 schematically illustrates a planar configuration example (XY planar configuration example) of the ion layer 12 in the ionic element (ionic element 1C) according to Modification 2. FIG. 28 schematically shows a planar configuration example (XY planar configuration example) of the ion layer 12 in the ionic element (ionic element 1D) according to Modification 3.

これら変形例2,3のイオン性素子1C,1Dではそれぞれ、第2の実施の形態のイオン性素子1Aにおいて、微細構造(微粒子14A)からなるスタータ機構の代わりに、以下のスタータ機構を設けたものに対応している。すなわち、イオン層12内で温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるスタータ機構を設けたものに対応しており、他の構成は基本的にはイオン性素子1Aと同様となっている。   In the ionic elements 1C and 1D of the modified examples 2 and 3, in the ionic element 1A of the second embodiment, the following starter mechanism is provided instead of the starter mechanism having a fine structure (fine particles 14A). It corresponds to the thing. That is, it corresponds to the one provided with a starter mechanism that partially starts the formation of the pn junction by forming a temperature distribution in the ion layer 12, and the other configuration is basically the same as that of the ionic element 1A. It has become.

具体的には、図27に示した変形例2のイオン性素子1Cでは、温度分布を直接的に形成する熱電素子14Cを用いて、スタータ機構が構成されている。この熱電素子14Cは、図示しない電源から電圧が供給されることで発熱し、イオン層12における熱電素子14Cの周辺領域を相対的に高温に設定することが可能となっている。また、本変形例においても、イオン層12内(X−Y平面内)においてpn接合が略等方的(望ましくは等方的)に複数個所で形成されるように、複数の熱電素子14Cがイオン層12上に略等方的(望ましくは等方的)に2次元配置されている。   Specifically, in the ionic element 1C of Modification 2 shown in FIG. 27, a starter mechanism is configured using a thermoelectric element 14C that directly forms a temperature distribution. The thermoelectric element 14C generates heat when a voltage is supplied from a power source (not shown), and the peripheral region of the thermoelectric element 14C in the ion layer 12 can be set to a relatively high temperature. Also in this modification, the plurality of thermoelectric elements 14C are formed so that pn junctions are formed at a plurality of locations in the ion layer 12 (in the XY plane) substantially isotropically (preferably isotropically). Two-dimensionally arranged substantially isotropic (preferably isotropic) on the ion layer 12.

一方、図28に示した変形例3のイオン性素子1Dでは、イオン層12に対して局所的な光照射を行うことによって温度分布を間接的に形成する光源15を用いて、スタータ機構が構成されている。この光源15は、図示しない電源によって駆動されることで、照射光L1をイオン層12に対して局所的に照射し、その照射領域を相対的に高温に設定する(高温領域Ahtを形成する)ことが可能となっている。また、本変形例においても、イオン層12内(X−Y平面内)においてpn接合が略等方的(望ましくは等方的)に複数個所で形成されるように、このような高温領域Ahtがイオン層12上に略等方的(望ましくは等方的)に形成されるようになっている。   On the other hand, in the ionic element 1D of Modification 3 shown in FIG. 28, the starter mechanism is configured by using the light source 15 that indirectly forms a temperature distribution by locally irradiating the ion layer 12 with light. Has been. The light source 15 is driven by a power source (not shown) to locally irradiate the irradiation light L1 to the ion layer 12, and set the irradiation region to a relatively high temperature (forms a high temperature region Aht). It is possible. Also in the present modified example, such a high temperature region Aht is formed so that pn junctions are formed at a plurality of locations in a substantially isotropic (preferably isotropic) manner in the ion layer 12 (in the XY plane). Are formed approximately isotropic (preferably isotropic) on the ion layer 12.

このようして変形例2,3では、イオン層12内で温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるスタータ機構が設けられている。これにより、相対的に高温の領域(高温領域Aht等)で最初にpn接合領域が形成され、この領域を核としてその周囲にpn接合領域が拡がっていく形成態様となる。したがって、基本的には第2の実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。   Thus, in the second and third modifications, a starter mechanism is provided that partially starts the formation of a pn junction by forming a temperature distribution in the ion layer 12. As a result, a pn junction region is first formed in a relatively high temperature region (such as the high temperature region Aht), and the pn junction region expands around this region as a nucleus. Therefore, basically the same effect can be obtained by the same operation as that of the second embodiment.

また、これら変形例2,3では、pn接合領域の形成態様が温度分布に応じて自在に制御可能となるため、イオン性素子1C,1Dの動作電圧も調整し易くすることができる。   Moreover, in these modified examples 2 and 3, since the formation mode of the pn junction region can be freely controlled according to the temperature distribution, the operating voltage of the ionic elements 1C and 1D can be easily adjusted.

更に、特に変形例2のイオン性素子1Cでは、熱電素子14Cによって温度分布を直接的に形成することから、温度分布の調整がし易くなり、イオン性素子1Cの動作電圧も更に調整し易くすることができる。一方、変形例3のイオン性素子1Dでは、光源15からの局所的な光照射でスタータ機構が実現されることから、素子構造自体の変更は不要となり、簡易な構成で実現可能となる。   Furthermore, in particular, in the ionic element 1C of the modification 2, the temperature distribution is directly formed by the thermoelectric element 14C, so that the temperature distribution is easily adjusted, and the operating voltage of the ionic element 1C is further easily adjusted. be able to. On the other hand, in the ionic element 1D of Modification 3, since the starter mechanism is realized by local light irradiation from the light source 15, it is not necessary to change the element structure itself and can be realized with a simple configuration.

なお、例えば図29に示したように、これらの変形例2,3ではそれぞれ、スタータ機構(熱電素子14Cまたは光源15)が、イオン性素子1C,1Dの始動期間T1およびその後の定常動作期間T2のうちの始動期間T1においてのみ、上記した温度分布の形成を行うのが望ましい。このようにした場合、pn接合の形成が主に行われる期間(始動期間T1)において、温度分布の形成によるスタータ機能が選択的に発揮されることから、より効果的なスタータ機能を実現することが可能となる。   For example, as shown in FIG. 29, in these modifications 2 and 3, the starter mechanism (thermoelectric element 14C or light source 15) is operated by the starting period T1 of the ionic elements 1C and 1D and the subsequent steady operation period T2 respectively. It is desirable to form the above temperature distribution only during the starting period T1. In this case, since the starter function by the formation of the temperature distribution is selectively exhibited during the period in which the pn junction is mainly formed (starting period T1), a more effective starter function is realized. Is possible.

<4.第3の実施の形態>
[構成]
図30は、第3の実施の形態に係るイオン性素子モジュール(イオン性素子モジュール2)の断面構成例(Z−X断面構成例)を、以下説明する駆動部21のブロック構成とともに模式的に表したものである。本実施の形態のイオン性素子モジュール2は、これまでに説明したイオン性素子1,1A〜1Dのいずれかと、そのイオン性素子を駆動する駆動部21とを備えている。なお、本実施の形態に係るイオン性素子の駆動方法は、本実施の形態のイオン性素子モジュール2において具現化されるため、以下併せて説明する。
<4. Third Embodiment>
[Constitution]
FIG. 30 schematically shows a cross-sectional configuration example (ZX cross-sectional configuration example) of the ionic element module (ionic element module 2) according to the third embodiment, together with a block configuration of the drive unit 21 described below. It is a representation. The ionic element module 2 of the present embodiment includes any one of the ionic elements 1 and 1A to 1D described so far, and a drive unit 21 that drives the ionic element. In addition, since the driving method of the ionic element according to the present embodiment is embodied in the ionic element module 2 of the present embodiment, it will be described together below.

(駆動部21)
駆動部21は、電極111,112を介してイオン層12へ駆動電圧Vdを印加することにより、イオン性素子1(1A〜1D)を駆動するものである。この駆動部21は、本実施の形態では、このイオン性素子1(1A〜1D)を駆動する際に、駆動電圧Vdを間欠的(例えば周期的)に低下させる間欠駆動を行うようになっている。
(Driver 21)
The drive unit 21 drives the ionic element 1 (1A to 1D) by applying a drive voltage Vd to the ion layer 12 through the electrodes 111 and 112. In the present embodiment, when the ionic element 1 (1A to 1D) is driven, the driving unit 21 performs intermittent driving that lowers the driving voltage Vd intermittently (for example, periodically). Yes.

具体的には、駆動部21は、例えば図31に示した駆動電圧Vdのタイミング波形のように、パルス波形を用いて駆動電圧Vdを間欠的に低下させる。詳細には、この場合、駆動電圧Vd=高電圧VHである高電圧期間TH(通常の駆動期間)と、駆動電圧Vd=低電圧VLである低電圧期間TL(後述するリフレッシュ動作期間)とが、時間軸に沿って交互に繰り返されるパルス波形となっている。つまりこの場合、駆動部21は、駆動電圧Vd=VHからVd=VLに間欠的に低下させることで、間欠駆動を行っている。   Specifically, the drive unit 21 intermittently decreases the drive voltage Vd using a pulse waveform, for example, like the timing waveform of the drive voltage Vd shown in FIG. Specifically, in this case, there are a high voltage period TH (normal drive period) in which the drive voltage Vd = high voltage VH and a low voltage period TL (refresh operation period to be described later) in which the drive voltage Vd = low voltage VL. The pulse waveform is alternately repeated along the time axis. That is, in this case, the drive unit 21 performs intermittent drive by intermittently reducing the drive voltage Vd = VH to Vd = VL.

あるいは、駆動部21は、例えば図32に示した駆動電圧Vdのタイミング波形のように、所定の直流電圧Vdcに対して交流電圧(この例では、正弦波からなる交流電圧)を重畳させてなる交流波形を用いて、駆動電圧Vdを間欠的に低下させるようにしてもよい。詳細には、この場合、駆動電圧Vd≧直流電圧Vdcである高電圧期間VHと、駆動電圧Vd<直流電圧Vdcである低電圧期間VLとが、時間軸に沿って交互に繰り返される交流波形となっている。つまりこの場合、駆動部21は、駆動電圧Vd≧VdcからVd<Vdcに間欠的に低下させることで、間欠駆動を行っている。   Alternatively, the drive unit 21 superimposes an AC voltage (in this example, an AC voltage made up of a sine wave) on a predetermined DC voltage Vdc, as in the timing waveform of the drive voltage Vd shown in FIG. 32, for example. The drive voltage Vd may be lowered intermittently using an AC waveform. Specifically, in this case, an AC waveform in which a high voltage period VH in which drive voltage Vd ≧ DC voltage Vdc and a low voltage period VL in which drive voltage Vd <DC voltage Vdc are alternately repeated along the time axis It has become. That is, in this case, the drive unit 21 performs intermittent drive by intermittently reducing the drive voltage Vd ≧ Vdc to Vd <Vdc.

ここで、駆動部21は、このような駆動電圧Vdの低下およびその後の復帰を瞬間的(瞬時)に行うのが望ましい。換言すると、駆動電圧Vdの低下期間(低電圧期間TL)が、それ以外の期間(駆動電圧Vdの非低下期間,高電圧期間VH)と比べて相対的に短期間(微小期間)であるのが好ましい(例えば、10ms程度)。   Here, it is preferable that the drive unit 21 instantaneously (instantaneously) perform such a decrease in the drive voltage Vd and subsequent recovery. In other words, the decrease period (low voltage period TL) of the drive voltage Vd is a relatively short period (minute period) compared to other periods (non-decrease period of the drive voltage Vd, high voltage period VH). Is preferable (for example, about 10 ms).

また、駆動部21は、この駆動電圧Vdを間欠的に0Vまで低下させるのが望ましい。これにより、駆動電圧Vdの印加が間欠的に停止されることから、後述するリフレッシュ動作がより効果的に行われ、イオン性素子1(1A〜1D)の更なる長寿命化が図られるからである。   Further, it is desirable that the drive unit 21 intermittently lowers the drive voltage Vd to 0V. Thereby, since the application of the drive voltage Vd is intermittently stopped, the refresh operation described later is performed more effectively, and the lifetime of the ionic element 1 (1A to 1D) is further increased. is there.

更に、例えば図33に示したように、駆動部21は、イオン性素子1(1A〜1D)の始動期間T1では、駆動電圧Vdを一定とした定電圧駆動を行うと共に、この始動期間T1の後の定常動作期間T2において、上記した間欠駆動(駆動電圧Vdを間欠的に低下させる駆動)を行うのが望ましい。   Further, for example, as shown in FIG. 33, the driving unit 21 performs constant voltage driving with the driving voltage Vd constant during the starting period T1 of the ionic element 1 (1A to 1D), and also during the starting period T1. In the subsequent steady operation period T2, it is desirable to perform the above-described intermittent drive (drive that intermittently lowers the drive voltage Vd).

[作用・効果]
本実施の形態のイオン性素子モジュール2では、イオン性素子1(1A〜1D)を駆動する際に、電極111,112を介してイオン層12へ印加する駆動電圧Vdが、間欠的に低下するようになされる(上記した間欠駆動が行われる)。これによりこのイオン性素子1(1A〜1D)では、以下の原理にて、イオン層12内の電解質122(イオン液体等)の定期的(例えば周期的)なリフレッシュ動作が実現される。
[Action / Effect]
In the ionic element module 2 of the present embodiment, when driving the ionic element 1 (1A to 1D), the driving voltage Vd applied to the ionic layer 12 via the electrodes 111 and 112 is intermittently reduced. (Intermittent driving described above is performed). Thereby, in this ionic element 1 (1A-1D), the regular (for example, periodic) refresh operation | movement of the electrolyte 122 (ionic liquid etc.) in the ion layer 12 is implement | achieved on the following principles.

具体的には、まず、例えば図34に示したように、低電圧期間VL(リフレッシュ動作期間)では、駆動電圧Vdが低下(この例ではVd=VLへ低下)するため、イオン層12内のpn接合(p型領域12pおよびn型領域12n)において、以下のような作用が生じる。すなわち、陽イオン122cおよび陰イオン122aの一部が移動し、それに伴ってイオン層12(pn接合)内の正孔hおよび電子eの一部もそれぞれ移動して分散する結果、正孔hおよび電子eの一部同士が再結合し、イオン層12内から消滅してしまう。   Specifically, first, as shown in FIG. 34, for example, in the low voltage period VL (refresh operation period), the drive voltage Vd decreases (in this example, Vd = VL). The following actions occur at the pn junction (p-type region 12p and n-type region 12n). That is, a part of the cation 122c and the anion 122a moves, and as a result, a part of the hole h and the part of the electron e in the ion layer 12 (pn junction) move and disperse, respectively. Some of the electrons e recombine and disappear from the ion layer 12.

次いで、例えば図35に示したように、その後の高電圧期間VH(通常の駆動期間)では、駆動電圧Vdが復帰(この例では、Vd=VLからVd=VHへ復帰)するため、イオン層12内のpn接合において、以下のような作用が生じる。すなわち、電極111,112からn型領域12nおよびp型領域12pへそれぞれ、新たな陽イオン122cおよび陰イオン122がそれぞれ供給(注入)される結果、イオン層12内の電解質122のリフレッシュ動作が行われ、イオン性素子1(1A〜1D)の長寿命化が図られる。   Next, for example, as shown in FIG. 35, in the subsequent high voltage period VH (normal drive period), the drive voltage Vd recovers (in this example, Vd = VL returns to Vd = VH). The following effects occur in the pn junction within 12. That is, as a result of supplying (implanting) new cations 122c and anions 122 from the electrodes 111 and 112 to the n-type region 12n and the p-type region 12p, respectively, the refresh operation of the electrolyte 122 in the ion layer 12 is performed. Thus, the lifetime of the ionic element 1 (1A to 1D) is extended.

(実施例4)
ここで、図36Aは、実施例4に係る駆動期間と発光特性との関係を表したものである。また、図36Bは、この図36Aの一部(符号P2で示した部分)を拡大して、駆動電圧Vdとともに示したものである。
Example 4
Here, FIG. 36A shows the relationship between the drive period and the light emission characteristics according to Example 4. FIG. FIG. 36B is an enlarged view of a part of FIG. 36A (part indicated by reference numeral P2) together with the drive voltage Vd.

この実施例4では、前述した図31の例のように、パルス波形を用いて駆動電圧Vdを間欠的に低下させている。具体的には、50秒間の高電圧期間VH(高電圧VH=3.0V)ごとに、0.001秒間の低電圧期間VL(低電圧VL=0V)を設けている。図36A,図36Bにより、この実施例4では、駆動時間が5000秒間にも達しても、発光光による受光電流がほとんど低下せず(ほぼ一定の値に収束しており)、イオン性素子の長寿命化が実現されていることが分かる。   In the fourth embodiment, as in the example of FIG. 31 described above, the drive voltage Vd is intermittently reduced using a pulse waveform. Specifically, a low voltage period VL (low voltage VL = 0 V) of 0.001 seconds is provided every high voltage period VH (high voltage VH = 3.0 V) of 50 seconds. 36A and 36B, in Example 4, even when the driving time reaches 5000 seconds, the light receiving current due to the emitted light hardly decreases (converges to a substantially constant value), and the ionic element It can be seen that a long service life has been realized.

(実施例5)
一方、図37Aは、実施例5に係る駆動期間と発光特性との関係を表したものである。また、図37Bは、この図37Aの一部(符号P3で示した部分)を拡大して、駆動電圧Vdとともに示したものである。
(Example 5)
On the other hand, FIG. 37A shows the relationship between the drive period and the light emission characteristics according to Example 5. FIG. 37B is an enlarged view of a part of FIG. 37A (part indicated by reference numeral P3) together with the drive voltage Vd.

この実施例5では、前述した図32の例のように、所定の直流電圧Vdcに対して交流電圧を重畳させてなる交流波形を用いて、駆動電圧Vdを間欠的に低下させている。具体的には、直流電圧Vdc=2.9Vに対して、Peak-to-Peakで0.2Vの交流波形を重畳することにより、2.8V〜3.0Vの間で時間軸に沿って周期的に変化する交流波形を生成および使用している。図37A,図37Bにより、この実施例5においても、駆動時間が5000秒間にも達しても、発光光による受光電流がほとんど低下せず(ほぼ一定の値に収束しており)、イオン性素子の長寿命化が実現されていることが分かる。   In the fifth embodiment, as in the example of FIG. 32 described above, the drive voltage Vd is intermittently decreased using an AC waveform in which an AC voltage is superimposed on a predetermined DC voltage Vdc. Specifically, a cycle along the time axis between 2.8 V and 3.0 V is obtained by superimposing a 0.2 V AC waveform with Peak-to-Peak on DC voltage Vdc = 2.9 V. Generating and using a changing alternating waveform. 37A and 37B, even in this Example 5, even when the driving time reaches 5000 seconds, the light receiving current due to the emitted light hardly decreases (converges to a substantially constant value), and the ionic element It can be seen that a longer life is realized.

以上のように本実施の形態では、イオン性素子1(1A〜1D)を駆動する際に駆動電圧Vdを間欠的に低下させる(間欠駆動を行う)ようにしたので、イオン層12内の電解質122の定期的なリフレッシュ動作を実現することができる。よって、イオン性素子1(1A〜1D)の長寿命化を図ることが可能となる。具体的には、このような間欠駆動を行わない場合(定電圧駆動の場合)には、約1000〜2000秒程度の素子寿命であるのに対し、本実施の形態(間欠駆動を行う場合)では、約10000秒以上もの素子寿命を達成することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, when the ionic element 1 (1A to 1D) is driven, the drive voltage Vd is intermittently decreased (intermittent drive is performed), so the electrolyte in the ionic layer 12 122 regular refresh operations can be realized. Therefore, the lifetime of the ionic element 1 (1A to 1D) can be increased. Specifically, when such intermittent driving is not performed (in the case of constant voltage driving), the element life is about 1000 to 2000 seconds, whereas this embodiment (when intermittent driving is performed). Then, it becomes possible to achieve the element lifetime of about 10,000 seconds or more.

また、このような駆動電圧Vdの低下およびその後の復帰を瞬間的に行うようにしたので、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、駆動電圧Vdの低下期間が非常に短くなるため、そのような駆動電圧Vdの低下によるイオン性素子1(1A〜1D)の動作変化(例えば、発光機能の停止等)が、ユーザによって認識(判別)しにくくなる(望ましくは、認識されないようになる)。つまり、ユーザの利便性の低下を、低減もしくは回避する(望ましくは回避する)ことが可能となる。   In addition, since the drive voltage Vd is lowered and then returned instantaneously, the following effects can be obtained. That is, since the decrease period of the drive voltage Vd becomes very short, the change in the operation of the ionic element 1 (1A to 1D) due to such a decrease in the drive voltage Vd (for example, stop of the light emitting function) is recognized by the user. (Distinguishing) is difficult (desirably, it is not recognized). That is, it is possible to reduce or avoid (preferably avoid) a decrease in user convenience.

更に、イオン性素子1(1A〜1D)の始動期間T1では前述した定電圧駆動を行うと共に、その後の定常動作期間T2においてそのような間欠駆動を行うようにしたので、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、pn接合が形成される始動期間T1では、定電圧駆動によってpn接合の形成を促進させる一方で、その後の定常動作期間T2では、間欠的な電圧低下駆動によって上記したリフレッシュ動作を行うといった、動作状況に適合したより効果的な駆動動作を実現することが可能となる。   Furthermore, since the constant voltage driving described above is performed in the starting period T1 of the ionic element 1 (1A to 1D) and such intermittent driving is performed in the subsequent steady operation period T2, the following effects can also be obtained. Is possible. That is, in the starting period T1 in which the pn junction is formed, the formation of the pn junction is promoted by constant voltage driving, while in the subsequent steady operation period T2, the refresh operation described above is performed by intermittent voltage drop driving. It becomes possible to realize a more effective driving operation adapted to the operating situation.

加えて、例えば図31および実施例4のように、そのような間欠駆動の際にパルス波形を用いた場合には、特に効果的にリフレッシュ動作を行うことが可能となる。一方、例えば図32および実施例5のように、そのような間欠駆動の際に、所定の直流電圧Vdcに対して交流電圧を重畳させてなる交流波形を用いた場合には、発光動作の際の光のちらつきを抑えることも可能となる。   In addition, for example, as shown in FIG. 31 and the fourth embodiment, when a pulse waveform is used in such intermittent driving, a refresh operation can be performed particularly effectively. On the other hand, for example, as shown in FIG. 32 and Example 5, when an AC waveform in which an AC voltage is superimposed on a predetermined DC voltage Vdc is used during such intermittent driving, a light emitting operation is performed. It is also possible to suppress flickering of light.

なお、本実施の形態においても、第2の実施の形態およびその変形例1〜3において説明した、pn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設けるようにしてもよい。   Also in this embodiment, a starter mechanism for partially starting the formation of the pn junction described in the second embodiment and its modifications 1 to 3 may be provided.

<5.第1〜第3の実施の形態に共通の変形例>
続いて、上記第1〜第3の実施の形態に共通の変形例(変形例4)について説明する。なお、これらの実施の形態等における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<5. Modification Common to First to Third Embodiments>
Subsequently, a modification (modification 4) common to the first to third embodiments will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as the component in these embodiment etc., and description is abbreviate | omitted suitably.

[構成]
図38は、変形例4に係るイオン性素子(イオン性素子1E)の断面構成例を模式的に表したものである。このイオン性素子1Eは、基板10上に、一対の電極111,112、イオン層12および保護層13からなる積層構造を有している。
[Constitution]
FIG. 38 schematically illustrates a cross-sectional configuration example of an ionic element (ionic element 1E) according to Modification 4. The ionic element 1 </ b> E has a laminated structure including a pair of electrodes 111 and 112, an ionic layer 12 and a protective layer 13 on a substrate 10.

基板10は、イオン素子1Eの素子構造を保持するための基板である。この基板10は、例えば、ガラス基板やプラスチック基板、シリコン基板等からなる。   The substrate 10 is a substrate for holding the element structure of the ion element 1E. The substrate 10 is made of, for example, a glass substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, or the like.

ここで、このイオン性素子1Eでは、これまでに説明したイオン性素子1,1A〜1Dとは異なり、この基板10上に、一対の電極111,112が所定の間隔をおいて並設されている。そして、これらの基板10および電極111,112の上を、イオン層12が一様に覆う素子構造となっている。   Here, in this ionic element 1E, unlike the ionic elements 1 and 1A to 1D described so far, a pair of electrodes 111 and 112 are arranged in parallel on the substrate 10 at a predetermined interval. Yes. The device structure is such that the ion layer 12 uniformly covers the substrate 10 and the electrodes 111 and 112.

ただし、本変形例においてもイオン層12は、例えば、前述した第1の実施の形態(図1)等と同様の構成となっている。すなわち、イオン層12は、多数の細孔121hを有する多孔質材121と、この多孔質材121の細孔121h内に分散された電解質122とを含んでいる。また、例えば図39中に模式的に示したように、電解質122の分子には、実際には陽イオン122cと陰イオン122aとに電離した状態(イオン状態)となっているものが存在する。そして電解質122は、前述したように、イオンの移動度の抑制構造を有する分子(例えば分極を有する分子)を用いて構成されている。   However, also in this modification, the ion layer 12 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1) described above, for example. That is, the ionic layer 12 includes a porous material 121 having a large number of pores 121 h and an electrolyte 122 dispersed in the pores 121 h of the porous material 121. Further, for example, as schematically shown in FIG. 39, some molecules of the electrolyte 122 are actually ionized into a cation 122 c and an anion 122 a (ionic state). As described above, the electrolyte 122 is configured using a molecule having a structure for suppressing ion mobility (for example, a molecule having polarization).

保護層13は、イオン層12を外部から保護するための層(パッシベーション層)である。保護層13は、例えばポリマーや酸化物等の材料からなり、その厚みは、例えば10nm〜100nm程度である。なお、この保護層13は、場合によっては設けられていなくてもよい。   The protective layer 13 is a layer (passivation layer) for protecting the ion layer 12 from the outside. The protective layer 13 consists of materials, such as a polymer and an oxide, for example, and the thickness is about 10 nm-100 nm, for example. The protective layer 13 may not be provided depending on circumstances.

なお、本変形例のイオン性素子1Eも、基本的には、前述した第1の実施の形態のイオン性素子1等と同様にして製造することが可能である。ただし、前述した両親媒性物質の混合や高沸点溶媒の使用、超音波を用いた撹拌等を行わないようにしてもよい。   Note that the ionic element 1E of the present modification can also be manufactured basically in the same manner as the ionic element 1 of the first embodiment described above. However, mixing of the above-mentioned amphiphile, use of a high boiling point solvent, stirring using ultrasonic waves, etc. may not be performed.

[作用・効果]
本変形例のイオン性素子1Eにおいても、基本的には、第1の実施の形態等と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。具体的には、イオン性素子1Eでは以下のように作用する。
[Action / Effect]
Also in the ionic element 1E of the present modification, basically, the same effect can be obtained by the same operation as in the first embodiment and the like. Specifically, the ionic element 1E operates as follows.

すなわち、まず例えば図40に示したように、電極111,112を利用してイオン層12に対して電圧が印加されると、イオン層12内にpn接合が形成されると共に、このpn接合では前述した電気二重層を利用して蓄電状態となる。すると、次にこのようにして形成されたpn接合を利用して、前述した原理にて、発光動作(発光光Loutの出射動作)および発電動作(入射光Linの光電変換動作)がそれぞれなされるようになる。つまり、イオン層12内に形成されるpn接合を利用して、多機能性(蓄電機能、発光機能および発電機能)を実現される。なお、この図40および以下の図41では、便宜上、発光光Loutおよび入射光Linがそれぞれ、イオン層12の延在方向に沿って出射または入射する態様で図示されている。ただし、実際には、発光光Loutは全ての方向に出射可能となっていると共に、入射光Linは全ての方向から入射可能となっている。   That is, as shown in FIG. 40, for example, when a voltage is applied to the ion layer 12 using the electrodes 111 and 112, a pn junction is formed in the ion layer 12, and in this pn junction, A storage state is established using the electric double layer described above. Then, using the pn junction thus formed, a light emission operation (emission operation of the emitted light Lout) and a power generation operation (photoelectric conversion operation of the incident light Lin) are performed according to the principle described above. It becomes like this. That is, multifunctionality (a power storage function, a light emission function, and a power generation function) is realized by using a pn junction formed in the ion layer 12. In FIG. 40 and FIG. 41 below, for convenience, the emitted light Lout and the incident light Lin are illustrated as being emitted or incident along the extending direction of the ion layer 12. However, actually, the emitted light Lout can be emitted in all directions, and the incident light Lin can be incident from all directions.

また、イオン性素子1Eにおいても、電解質122がイオンの移動度の抑制構造を有する分子(例えば極性を有する分子)を用いて構成されているため、第1の実施の形態等と同様の原理にて、電圧無印加状態への移行後もpn接合の形成状態がある程度維持される。   Also in the ionic element 1E, since the electrolyte 122 is configured using molecules having a structure for suppressing ion mobility (for example, molecules having polarity), the principle is the same as in the first embodiment. Thus, the pn junction formation state is maintained to some extent even after the transition to the no-voltage application state.

したがって、例えば図41に示したように、電圧無印加状態への移行後においても、このpn接合を利用して引き続き多機能性が実現される。すなわち、pn接合を利用して、発光機能(発光光Loutの出射動作)および発電動作(入射光Linの光電変換動作)がそれぞれ発揮されることになる。   Therefore, for example, as shown in FIG. 41, even after the transition to the no-voltage application state, the multi-function is continuously realized by using this pn junction. That is, using the pn junction, the light emission function (the emission operation of the emitted light Lout) and the power generation operation (the photoelectric conversion operation of the incident light Lin) are exhibited.

このようにして本変形例においても、イオン層12内に形成されるpn接合を利用して機能性を向上させることができ、ユーザの利便性を向上させることも可能となる。また、特に本変形例では上記実施の形態と比べ、イオン性素子の応答速度が低下するものの、電圧無印加状態への移行後におけるpn接合の維持時間(pn接合状態の寿命時間)をより長くすることが可能となる。   Thus, also in this modification, functionality can be improved using the pn junction formed in the ion layer 12, and convenience for the user can also be improved. In particular, in this modified example, the response speed of the ionic element is reduced as compared with the above embodiment, but the pn junction maintenance time (life time in the pn junction state) after the transition to the no-voltage application state is longer. It becomes possible to do.

<6.適用例>
続いて、上記第1〜第3の実施の形態および変形例1〜4に係るイオン性素子(イオン性素子1,1A〜1E)およびイオン性素子モジュール2の電子機器への適用例について説明する。
<6. Application example>
Subsequently, application examples of the ionic elements (ionic elements 1 and 1A to 1E) and the ionic element module 2 according to the first to third embodiments and the first to fourth modifications will be described. .

[適用例1]
図42は、適用例1に係る電子機器(携帯型照明器具3)の構成例を、模式的に斜視図で表したものである。この携帯型照明器具3は、筺体内に、1または複数のイオン性素子1(またはイオン性素子1A〜1E)、あるいは、1または複数のイオン性素子モジュール2を内蔵したものであり、光出射口30から発光光Loutを出射する機能を有している。
[Application Example 1]
FIG. 42 is a perspective view schematically illustrating a configuration example of the electronic apparatus (portable lighting device 3) according to Application Example 1. The portable lighting device 3 includes one or a plurality of ionic elements 1 (or ionic elements 1A to 1E) or one or a plurality of ionic element modules 2 in a housing, and emits light. It has a function of emitting emitted light Lout from the mouth 30.

具体的には、前述した蓄電機能およびpn接合の形成を利用して、電圧無印加状態への移行後もある程度の時間は、発光光Loutの発光動作を行うことが可能となっている。このようにして携帯型照明器具3では、例えば非常用の懐中電灯のような機能が、非常に小型かつ簡易な構成で実現可能となっている。   Specifically, using the power storage function and the formation of the pn junction described above, it is possible to perform the emission operation of the emission light Lout for a certain period of time after the transition to the no-voltage application state. In this way, in the portable lighting device 3, a function such as an emergency flashlight can be realized with a very small and simple configuration.

なお、図42は、筐体の側面に光出射口30が設けられている場合の例であるが、これには限られず、例えば筐体の上面または下面に光出射口30が設けられているようにしてもよい。この場合、電極111や電極112をITO等からなる透明電極とすればよい。   FIG. 42 shows an example in which the light emission port 30 is provided on the side surface of the housing. However, the present invention is not limited to this. For example, the light emission port 30 is provided on the upper surface or the lower surface of the housing. You may do it. In this case, the electrodes 111 and 112 may be transparent electrodes made of ITO or the like.

[適用例2]
図43は、適用例2に係る電子機器(携帯型充電器4)の構成例を、模式的に表したものである。この携帯型充電器4もまた、筺体内に、1または複数のイオン性素子1(またはイオン性素子1A〜1E)、あるいは、1または複数のイオン性素子モジュール2を内蔵したものである。そして、携帯型充電器4は、光入射口40から入射光Linを入射すると共にこの入射光Linの光電変換により得られた電力Poutを外部へ出力する機能を有している。
[Application Example 2]
FIG. 43 schematically illustrates a configuration example of an electronic apparatus (portable charger 4) according to Application Example 2. The portable charger 4 also includes one or a plurality of ionic elements 1 (or ionic elements 1A to 1E) or one or a plurality of ionic element modules 2 in a housing. The portable charger 4 has a function of entering the incident light Lin from the light incident port 40 and outputting the power Pout obtained by photoelectric conversion of the incident light Lin to the outside.

具体的には、前述した蓄電機能およびpn接合の形成を利用して、電圧無印加状態への移行後もある程度の時間は、入射光Linの光電変換を利用した発電動作を行うことが可能となっている。したがって、例えば図43に示したように、この光電変換により得られた電力Poutをコネクタ41を介して各種のモバイル機器5に充電するといった用途が実現可能となる。なお、ここでは、コネクタ41を介した電力供給(有線による電力供給)の場合を例に挙げて説明したが、例えば、磁界等を用いた非接触給電(ワイヤレス給電)を行うようにしてもよい。このようにして携帯型充電器4では、例えば非常用の充電器のような機能が、非常に小型かつ簡易な構成で実現可能となっている。   Specifically, it is possible to perform a power generation operation using photoelectric conversion of incident light Lin for a certain period of time after the transition to the no-voltage application state using the above-described power storage function and formation of a pn junction. It has become. Therefore, for example, as shown in FIG. 43, it is possible to realize a use in which various mobile devices 5 are charged via the connector 41 with the electric power Pout obtained by the photoelectric conversion. Here, the case of power supply via the connector 41 (wired power supply) has been described as an example. However, for example, non-contact power supply (wireless power supply) using a magnetic field or the like may be performed. . Thus, in the portable charger 4, for example, a function like an emergency charger can be realized with a very small and simple configuration.

<7.その他の変形例>
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例等を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
<7. Other variations>
Although the present invention has been described above with reference to some embodiments, modifications, and application examples, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態等において説明した各層および各部材の材料等は限定されるものではなく、他の材料としてもよい。具体的には、例えば電解質を構成する分子については、イオンの移動度の抑制構造を有するものであればよく、上記実施の形態等で説明した分子には限られない。また、場合によっては、電解質を構成する分子が、イオンの移動度の抑制構造を有さないようにしてもよい。更に、例えばイオン層における電解質と多孔質材との混合比についても、上記実施の形態等で説明した混合比には限られない。   For example, the materials and the like of each layer and each member described in the above embodiments are not limited, and other materials may be used. Specifically, for example, the molecules constituting the electrolyte are not limited to the molecules described in the above embodiments and the like as long as they have an ion mobility suppressing structure. In some cases, the molecules constituting the electrolyte may not have an ion mobility suppressing structure. Furthermore, for example, the mixing ratio of the electrolyte and the porous material in the ionic layer is not limited to the mixing ratio described in the above embodiment.

また、上記実施の形態等では、イオン性素子の素子構造を具体的に挙げて説明したが、これらの構造には限られず、他の素子構造としてもよい。具体的には、例えば、電極の数は2つには限られず、複数(2以上)であれば任意の数の電極を設けるようにしてもよい。また、第2の実施の形態およびその変形例において説明したスタータ機構の構成についても、これらで説明したものには限られず、他の構成でスタータ機構を実現するようにしてもよい。更に、このようなスタータ機構の配置位置についても、第2の実施の形態およびその変形例において説明した配置位置には限られず、他の配置位置(例えば、略等方的または等方的ではない局所的な配置位置)であってもよい。加えて、場合によっては、図11に示した他の構成例に係るイオン性素子を、本発明に適用するようにしてもよい。   In the above-described embodiment and the like, the element structure of the ionic element has been specifically described. However, the structure is not limited to these structures, and other element structures may be used. Specifically, for example, the number of electrodes is not limited to two, and any number of electrodes (two or more) may be provided. In addition, the configuration of the starter mechanism described in the second embodiment and the modifications thereof is not limited to that described above, and the starter mechanism may be realized by another configuration. Further, the arrangement position of such a starter mechanism is not limited to the arrangement position described in the second embodiment and the modifications thereof, and other arrangement positions (for example, not substantially isotropic or isotropic). It may be a local arrangement position). In addition, in some cases, an ionic element according to another configuration example shown in FIG. 11 may be applied to the present invention.

更に、上記実施の形態等では、イオン性素子の製造方法および駆動方法について具体的に挙げて説明したが、これらの製造方法や駆動方法には限られず、他の手法を用いるようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiments and the like, the manufacturing method and driving method of the ionic element have been specifically described, but the manufacturing method and driving method are not limited to these, and other methods may be used. .

加えて、上記実施の形態等では、イオン性素子(イオン層)が、蓄電機能、発光機能および発電機能の各機能を有する場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、蓄電機能および発光機能を少なくとも有するようにすればよく、例えば、発電機能については場合によっては有さないようにしてもよい。   In addition, in the above-described embodiment and the like, the case where the ionic element (ion layer) has each of the power storage function, the light emission function, and the power generation function has been described, but the present invention is not limited thereto. That is, what is necessary is just to have an electrical storage function and a light emission function, for example, you may make it not have a power generation function depending on the case.

また、上記実施の形態等では、本発明のイオン性素子の適用例に係る電子機器として、携帯型照明器具および携帯型充電器を例に挙げて説明したが、電子機器の例としてはこれらには限られない。すなわち、本発明のイオン性素子は、他の様々な電子機器(蓄電機能および発光機能を少なくとも利用した電子機器)にも適用することが可能である。   In the above-described embodiments and the like, the portable lighting fixture and the portable charger have been described as examples of the electronic device according to the application example of the ionic element of the present invention. Is not limited. That is, the ionic element of the present invention can also be applied to various other electronic devices (electronic devices using at least the power storage function and the light emitting function).

更に、本発明では、これまでに説明した内容を、任意の組み合わせで適用することも可能である。   Furthermore, in the present invention, the contents described so far can be applied in any combination.

1,1A〜1E…イオン性素子、10…基板、111,112…電極、12…イオン層、12p…p型領域、12n…n型領域、121…多孔質体、121h…細孔、122…電解質(分子)、122c…陽イオン、122a…陰イオン、13…保護層、14A…微粒子、14B…突起部、14C…熱電素子、141…凹凸構造、15…光源、2…イオン性素子モジュール、21…駆動部、3…携帯型照明器具、30…光出射口、4…携帯型充電器、40…光入射口、41…コネクタ、5…モバイル機器、PS…電圧供給源、h…ホール、e…電子、g…間隔、A1,A2…電気伝導領域、Aht…高温領域、Sj…接合面、Lin…入射光、Lout…発光光(出射光)、L1…照射光、T1…始動期間、T2…定常動作期間、TH…高電圧期間(駆動期間)、TL…低電圧期間(リフレッシュ動作期間)、Vd…駆動電圧、VH…高電圧、VL…低電圧、Vdc…直流電圧。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A-1E ... ionic element, 10 ... board | substrate, 111,112 ... electrode, 12 ... ion layer, 12p ... p-type area | region, 12n ... n-type area | region, 121 ... porous body, 121h ... pore, 122 ... Electrolyte (molecule), 122c ... cation, 122a ... anion, 13 ... protective layer, 14A ... microparticle, 14B ... projection, 14C ... thermoelectric element, 141 ... concave structure, 15 ... light source, 2 ... ionic device module, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Drive part, 3 ... Portable lighting fixture, 30 ... Light exit port, 4 ... Portable charger, 40 ... Light entrance port, 41 ... Connector, 5 ... Mobile device, PS ... Voltage supply source, h ... Hall, e ... electron, g ... interval, A1, A2 ... electric conduction region, Aht ... high temperature region, Sj ... bonding surface, Lin ... incident light, Lout ... emission light (emission light), L1 ... irradiation light, T1 ... starting period, T2: Steady operation period, TH: High voltage period Driving period), TL ... low-voltage period (refresh operation period), Vd ... driving voltage, VH ... high voltage, VL ... low-voltage, Vdc ... DC voltage.

Claims (15)

多孔質材、電解質および両親媒性物質を溶媒中で混合することにより、混合体を作製する工程と、
前記混合体を薄膜状にする工程と、
薄膜状の前記混合体を乾燥させてこの混合体から前記溶媒を蒸発させることにより、前記多孔質材内に前記電解質が分散されてなるイオン層を形成する工程と、
前記イオン層に対して電圧を印加するための複数の電極を取り付ける工程と
を含むと共に、
前記電圧が印加されているときに前記イオン層内において温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設ける
イオン性素子の製造方法。
Producing a mixture by mixing a porous material, an electrolyte and an amphiphile in a solvent;
Forming the mixture into a thin film; and
Drying the thin film-like mixture and evaporating the solvent from the mixture to form an ion layer in which the electrolyte is dispersed in the porous material;
Attaching a plurality of electrodes for applying a voltage to the ion layer , and
A method for manufacturing an ionic element, wherein a starter mechanism is provided for partially starting the formation of a pn junction by forming a temperature distribution in the ion layer when the voltage is applied .
前記溶媒として高沸点溶媒を用いる
請求項1に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic device according to claim 1, wherein a high boiling point solvent is used as the solvent.
前記混合体における前記両親媒性物質の含有量が、1000ppm以下である
請求項1または請求項2に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic element according to claim 1 or 2, wherein a content of the amphiphile in the mixture is 1000 ppm or less.
前記多孔質材、前記電解質および前記両親媒性物質を混合する際に、超音波を用いた撹拌を行う
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic element according to any one of claims 1 to 3, wherein stirring is performed using ultrasonic waves when mixing the porous material, the electrolyte, and the amphiphilic substance.
前記超音波を用いた撹拌を、下限時間以上かつ上限時間以下の所定の期間行う
請求項4に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic element according to claim 4, wherein the stirring using the ultrasonic wave is performed for a predetermined period not less than a lower limit time and not more than an upper limit time.
多孔質材および電解質を溶媒中で混合することにより、混合体を作製する工程と、
前記混合体を薄膜状にする工程と、
薄膜状の前記混合体を乾燥させてこの混合体から前記溶媒を蒸発させることにより、前記多孔質材内に前記電解質が分散されてなるイオン層を形成する工程と、
前記イオン層に対して電圧を印加するための複数の電極を取り付ける工程と
を含むと共に、
前記電圧が印加されているときに前記イオン層内において温度分布を形成することによってpn接合の形成を部分的に開始させるためのスタータ機構を設け、
前記多孔質材および前記電解質を混合する際に、超音波を用いた撹拌を行う
イオン性素子の製造方法。
A step of producing a mixture by mixing a porous material and an electrolyte in a solvent;
Forming the mixture into a thin film; and
Drying the thin film-like mixture and evaporating the solvent from the mixture to form an ion layer in which the electrolyte is dispersed in the porous material;
The ionic layer attached a plurality of electrodes for applying a voltage to the process and the containing Mutotomoni,
Providing a starter mechanism for partially starting the formation of a pn junction by forming a temperature distribution in the ion layer when the voltage is applied;
A method for producing an ionic element, in which stirring is performed using ultrasonic waves when mixing the porous material and the electrolyte.
前記超音波を用いた撹拌を、下限時間以上かつ上限時間以下の所定の期間行う
請求項6に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic element according to claim 6, wherein the stirring using the ultrasonic wave is performed for a predetermined period of time not less than a lower limit time and not more than an upper limit time.
前記混合体を薄膜状に形成する工程において、印刷技術を用いる
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for manufacturing an ionic element according to any one of claims 1 to 7, wherein a printing technique is used in the step of forming the mixture into a thin film.
前記スタータ機構が、前記温度分布を直接的に形成する熱電素子を用いて構成されているThe starter mechanism is configured using a thermoelectric element that directly forms the temperature distribution.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。The manufacturing method of the ionic element of any one of Claim 1 thru | or 8.
前記温度分布を間接的に形成するための光源を用いて、前記イオン層に対して局所的な光照射を行うことによって、前記スタータ機構を形成するThe starter mechanism is formed by locally irradiating the ion layer with a light source for indirectly forming the temperature distribution.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。The manufacturing method of the ionic element of any one of Claim 1 thru | or 8.
前記スタータ機構は、前記イオン性素子の始動期間およびその後の定常動作期間のうち、前記始動期間においてのみ、前記温度分布の形成を行うThe starter mechanism forms the temperature distribution only in the starting period of the starting period of the ionic element and the subsequent steady operation period.
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。The manufacturing method of the ionic element of any one of Claim 1 thru | or 10.
前記電解質が、イオンの移動度の抑制構造を有する分子を用いて構成されている
請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for manufacturing an ionic device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the electrolyte is configured using a molecule having a structure for suppressing ion mobility.
前記分子が直鎖構造を有する
請求項12に記載のイオン性素子の製造方法。
The method for producing an ionic device according to claim 12 , wherein the molecule has a linear structure.
前記電解質がイオン液体である
請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。
Production method of the ionic element according to any one of the electrolyte claims 1 to 1 3 is an ionic liquid.
前記多孔質材が導電性ポリマーである
請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のイオン性素子の製造方法。
Production method of the ionic element according to any one of the porous material according to claim 1 or claims 1 to 4 which is a conductive polymer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5682043A (en) * 1994-06-28 1997-10-28 Uniax Corporation Electrochemical light-emitting devices
WO2005116161A1 (en) * 2004-04-19 2005-12-08 Lg Chem, Ltd. Gel polymer electrolyte comprising ionic liquid and electrochromic device using the same
US20090032394A1 (en) * 2006-01-23 2009-02-05 Hitachi Chemical Co., Ltd. Ionic polymer devices and methods of fabricating the same
JP2009021449A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Kaneka Corp Novel energy storage device utilizing electrolytic solution for electric storage
JP5995396B2 (en) * 2008-08-08 2016-09-21 キヤノン株式会社 Ink set, ink jet recording method, and ink jet recording apparatus
KR20100028356A (en) * 2008-09-04 2010-03-12 한국과학기술연구원 Transition metal oxides/multi-walled carbon nanotube nanocomposite and method for manufacturing the same
JP2012516033A (en) * 2009-01-21 2012-07-12 ルナベイション・エービー Luminescent electrochemical cells and systems, their use and methods for their operation
JP5109054B2 (en) * 2009-04-17 2012-12-26 株式会社デンソー Organic electroluminescence device

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