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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6266910
(24)【登録日】2018年1月5日
(45)【発行日】2018年1月24日
(54)【発明の名称】イオン性素子および電子機器
(51)【国際特許分類】
H01G 11/00 20130101AFI20180115BHJP
H01G 11/56 20130101ALI20180115BHJP
H01G 9/20 20060101ALI20180115BHJP
H05B 33/02 20060101ALI20180115BHJP
B82Y 20/00 20110101ALI20180115BHJP
C09K 11/00 20060101ALI20180115BHJP
【ＦＩ】
H01G11/00
H01G11/56
H01G9/20 105
H05B33/02
B82Y20/00
C09K11/00 A
C09K11/00 F
【請求項の数】10
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2013-145691(P2013-145691)
(22)【出願日】2013年7月11日
(65)【公開番号】特開2015-18963(P2015-18963A)
(43)【公開日】2015年1月29日
【審査請求日】2016年6月14日
(73)【特許権者】
【識別番号】000173809
【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小野 新平
(72)【発明者】
【氏名】三輪 一元
【審査官】
田中 晃洋
(56)【参考文献】
【文献】
特表平１０−５０６７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０２１４４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１０５９１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０５９０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００９−５２３９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５２９７８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１２−５１６０３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−２５１５８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｇ １１／００
Ｂ８２Ｙ ２０／００
Ｃ０９Ｋ １１／００
Ｈ０１Ｇ ９／２０
Ｈ０１Ｇ １１／５６
Ｈ０５Ｂ ３３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔質材と、前記多孔質材内に分散された電解質とを含むイオン層と、
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と、
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と
を備え、
前記スタータ機構は、前記イオン層内で温度分布を形成することにより、前記ｐｎ接合の形成を部分的に開始させる
イオン性素子。
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と、
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と
を備え、
前記スタータ機構は、前記イオン層内で温度分布を形成することにより、前記ｐｎ接合の形成を部分的に開始させる
イオン性素子。
【請求項2】
前記スタータ機構は、前記イオン層内において、前記ｐｎ接合を複数個所で形成させる
請求項１に記載のイオン性素子。
請求項１に記載のイオン性素子。
【請求項3】
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
請求項１または請求項２に記載のイオン性素子。
請求項１または請求項２に記載のイオン性素子。
【請求項4】
前記スタータ機構が、前記イオン層に対して局所的な光照射を行うことにより前記温度分布を間接的に形成するための光源を用いて構成されている
請求項１または請求項２に記載のイオン性素子。
請求項１または請求項２に記載のイオン性素子。
【請求項5】
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
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のイオン性素子。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のイオン性素子。
【請求項6】
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５のいずれか１項に記載のイオン性素子。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のイオン性素子。
【請求項7】
前記分子が直鎖構造を有する
請求項６に記載のイオン性素子。
請求項６に記載のイオン性素子。
【請求項8】
前記電解質がイオン液体である
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。
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。
【請求項9】
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８のいずれか１項に記載のイオン性素子。
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。
【請求項10】
１または複数のイオン性素子を備え、
前記イオン性素子は、
多孔質材と、前記多孔質材内に分散された電解質とを含むイオン層と、
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と、
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と
を有しており、
前記スタータ機構は、前記イオン層内で温度分布を形成することにより、前記ｐｎ接合の形成を部分的に開始させる
電子機器。
前記イオン性素子は、
多孔質材と、前記多孔質材内に分散された電解質とを含むイオン層と、
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と、
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と
を有しており、
前記スタータ機構は、前記イオン層内で温度分布を形成することにより、前記ｐｎ接合の形成を部分的に開始させる
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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、およびそのようなイオン性素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
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）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Q.Pai, A.J.Heeger et al., Science（１９９６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記したイオン性素子では一般に、駆動電圧（動作電圧）を低く抑えることが求められている。したがって、そのような動作電圧の低減を可能とする手法の提案が望まれる。
【0005】
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、動作電圧を低く抑えることが可能なイオン性素子、およびそのようなイオン素子を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のイオン性素子は、多孔質材とこの多孔質材内に分散された電解質とを含むイオン層と、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と、この電圧が印加されているときに、イオン層内において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とを備えたものである。このスタータ機構は、イオン層内で温度分布を形成することにより、ｐｎ接合の形成を部分的に開始させるようになっている。【0007】
本発明の電子機器は、１または複数の上記本発明のイオン性素子を備えたものである。
【0008】
本発明のイオン性素子および電子機器では、上記スタータ機構が設けられていることにより、複数の電極からイオン層に電圧が印加されているときに、イオン層内において、ｐｎ接合の形成が部分的に開始される。つまり、この最初に部分的に形成されるｐｎ接合領域を核として、その周囲にｐｎ接合領域が拡がっていく形成態様となる。このため、イオン層全体で一様にｐｎ接合が形成される場合と比べ、電圧の印加時にｐｎ接合が形成され易くなる。また、上記スタータ機構は、イオン層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ため、相対的に高温の領域で最初に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、ｐｎ接合領域の形成態様を温度分布に応じて自在に制御可能となるため、イオン性素子の動作電圧も調整し易くなる。【0009】
本発明のイオン性素子では、上記スタータ機構が、イオン層内においてｐｎ接合を複数個所で形成させるようにするのが好ましい。このようにした場合、ｐｎ接合領域がイオン層全体に拡がり易くなるため、イオン性素子の動作電圧がより低く抑えられる。
【0013】
本発明のイオン性素子では、上記スタータ機構が、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の始動期間においてのみ、温度分布の形成を行うのが好ましい。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）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が実現される。【0014】
また、この場合におけるスタータ機構は、例えば、温度分布を直接的に形成する熱電素子を用いて構成したり、あるいは、イオン層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ための光源を用いて構成することが可能である。前者の場合、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、イオン性素子の動作電圧も調整し易くなる。一方、後者の場合、光源からの局所的な光照射で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。
【0015】
本発明のイオン性素子では、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。
【0016】
本発明のイオン性素子では、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。
【発明の効果】
【0017】
本発明のイオン性素子および電子機器によれば、電圧印加の際にイオン層内で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、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を低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】イオン性素子の他の構成例を表す模式断面図である。
【図15A】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。
【図15B】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。
【図16】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。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】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。
【図20】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。
【図21】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。
【図25】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。
【図27】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。
【図28】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。
【図29】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。
【図30】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。
【図33】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。
【図36A】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。
【図37A】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。
【図38】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。
【図42】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。
【図43】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。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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
【0020】
＜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。
【0021】
（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。
【0022】
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。
【0023】
（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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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）。
【0027】
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。
【0028】
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：ＣnＨ2n+2）、アリール基等が挙げられる。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
【化1】
【0032】
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。
【0033】
（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）；
【0034】
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。
【0036】
（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（ＣＦ2）nＳＯ3Ｈ）
・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（ＣＦ2）nＣＯＯＨ）
・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（ＣＦ2）nＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）
【0037】
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。
【0038】
（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。
【0039】
（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。
【0040】
（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。
【0041】
［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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
（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。
【0047】
（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。
【0048】
（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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
（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。
【0052】
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）。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
（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。
【0056】
（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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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）。
【0061】
（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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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）
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
［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。
【0074】
（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。
【0075】
（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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
（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
【0080】
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。
【0081】
（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
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
＜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。
【0088】
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。
【0089】
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（Ａｌ2Ｏ3）等からなるナノパーティクル等からなる。
【0090】
［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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
＜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。
【0098】
［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。
【0099】
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。
【0100】
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（Ａｌ2Ｏ3）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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
［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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
＜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。
【0112】
（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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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）。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
［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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
（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。
【0122】
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。
【0123】
（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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
＜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。
【0131】
［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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
［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。
【0138】
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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
＜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。
【0143】
［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。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
［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。
【0147】
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。
【0148】
＜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。
【0149】
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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【符号の説明】
【0155】
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。