JP5694334B2 - 電気化学デバイス - Google Patents

Description

本発明は、電気化学デバイスに関わり、特に、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する、電気化学的活性素子を含んでなる電気化学デバイスに関わる。

印刷電子技術の分野には、エレクトロクロミック・ディスプレイ、及び、電気化学トランジスターなどの、多くの様々な応用分野を持つ電気化学デバイスがある。電気化学デバイスは、電気化学的活性材料、及び、電解質を含み、通常は、従来の印刷技術によって製造が可能である、横方向、又は、垂直方向構造を有する、層状構造に基づいている。これらの種類の電気化学デバイスの様々な応用分野は、例えば、光学的、電気的、及び／又は、容量に関わる、特性と効果に関連し、ここで、デバイス、及び、それの応用は、デバイスの電気化学状態を変えることにより、制御可能である。換言するならば、電気化学デバイス、及び、効果は、例えば、電気化学的活性材料と電解質の間に電位差を印加することにより、達成することが出来る、電気化学的スイッチングによって制御可能である。同様に、デバイスの効果を、さまざまな操作と応用を備えた、様々な電気化学デバイスを特徴づけるために、制御することが出来る。例えば、上述の電気化学デバイスは、センサーと単一画素デバイスから、論理回路とアクティブ・マトリクス・アドレス・ディスプレイ・システムに至る、印刷技術の分野に応用される。

特許文献１に、各コンポーネントが電気化学デバイスを含んでなる、２つのコンポーネントを含む、電気化学画素デバイスが記述されている。第一のコンポーネント、電気化学トランジスターは、第二のコンポーネント、エレクトロクロミック画素素子を制御するために配置されている、電気化学的画素デバイス内にある。そのデバイスの構成と応用は、電気化学トランジスター内電気化学反応を引き起こし、ここで、トランジスターのレドックス状態が、エレクトロクロミック・ディスプレイ素子の電気化学的着色、又は、脱色の進捗を制御する。さらに詳細には、ゲート電極とトランジスター・チャネルの間に電位差を印加することにより、トランジスターのトランジスター・チャネルの電気化学的レドックス状態は、制御された電気化学反応によって変えられる。トランジスター・チャネルのレドックス状態の変化は、さらに、トランジスター・チャネルの伝導度を変え、トランジスター・チャネルの伝導度を制御することにより、エレクトロクロミック画素素子における電気化学反応のレドックス状態と進捗は、制御可能であり、これにより、画素の着色、又は、脱色操作が可能になる。それ故に、トランジスター・チャネルの電気化学的スイッチングを制御することにより、それを、着色と非着色状態の間にスイッチするように、画素素子の電気化学的スイッチングが制御され、達成される。トランジスター・チャネル内の、及び、画素素子内の、スイッチ時間、及び、遅延時間などの、一般的特性は、デバイスと最終製品の性能を決定する。述べられたように、電気化学デバイスの電気化学的スイッチングは、電気化学反応を引き起こし、ここで、電気化学反応はイオン電荷の輸送を含む。電気化学的スイッチングの上述の特性によって、電気化学デバイスの典型的なスイッチングの特徴が、スイッチ時間に関して、不都合であること、及び、電気化学デバイスは、電気化学反応に関連して変色しやすいということが生じる。さらにその上、電気化学デバイスは、デバイスが低反応状態から高反応状態にスイッチされるかどうかによって決まる、スイッチング特性を示すことが出来、逆も真であり、このことが、さらに、デバイスの性能に負担となる。

ＵＳ ６，６４２、０６９

本発明の目的は、上述の欠点を除去、又は、少なくとも、軽減すること、及び、改善されたスイッチング特性を備え、印刷技術を用いて製造するのに適した、改善された電気化学デバイスを提供することである。

これらの、及び、他の目的は、独立クレームに提供された内容によって、満たされる。本発明の好適な実施態様が、従属クレームに提示されている。

その第一の態様によると、本発明は電解質の層、少なくとも、１つの電気化学的アクティブ層を含んでなる、電気化学デバイスに関わり、ここで、各アクティブ層は、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含み、少なくとも１つのアクティブ層の各１つが、固化電解質と直接接触、又は、イオン接触している接触部分を含む。なおその上、少なくとも１つのアクティブ層の１つが、さらに、接触部分から伸びている第一のカバー部分を有し、ここで、固化電解質が、カバー部分、及び、接触部分を覆う、又は、横切って伸びている。電気化学デバイスは、さらに、少なくとも１つのアクティブ層の、１つの第一の領域と電子接触、又は、直接電子接触している第一の電極、及び、少なくとも１つのアクティブ層の、１つの第一の領域と電子接触、又は、直接電子接触している第二の電極を含み、ここで、互いに隣接している、第二の電極の第一の部分、及び、第二の部分は、耐食性材料を含む。さらにその上、第二の電極の第一と第二の部分の第一の部分は、固化電解質と直接接触をし、第二の電極の第一の部分は、第一のカバー部分と固化電解質の間に配置されている。

本発明は、耐食性材料を含んでなる、電気化学デバイスのアクティブ層と接触している、電極の一部が、電解質とアクティブ層の間に配置されている、電極を提供することによって、電気化学的スイッチング特性の改善を、発明者が実現したことに基づいていて、ここで、電極の一部は、固化電解質とアクティブ層との間に位置している。本発明は、さらに、固化電解質の側面に起こる電気化学反応に起因する、電気化学デバイスの、望ましくない変色が減少するという点で、好都合である。これは、デバイスの様々な電気化学的スイッチング事象の間ずっと、及び、その事象の間に、達成されてもよい。換言するならば、デバイスの電気化学的スイッチングは、改善され、電気化学デバイスの着色、及び／又は、スイッチングに悪影響を与える望ましくない変色を最小限に抑えられる。また、より大きな伝導度を有する、アクティブ層と固化電解質の間に配置された、独自の耐食性、又は、不活性の電極は、デバイスの電気化学的スイッチングの間ずっと、又は、そのスイッチングの間、電気化学的アクティブ層の電解質カバー部分の外側での電気化学反応の拡がりを制約することが可能である。さらにその上、デバイスが第二の状態から第一の状態にスイッチされるかと比べると、電気化学デバイスが第一の状態から第二の状態にスイッチされるかどうかにはあまり依存しない、スイッチ特性を実現することが出来る。

本発明の例示的実施態様によると、固化電解質の層、固化電解質と直接接触している接触部分を含む、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでなる電気化学的アクティブ層、及び、接触部分から伸びる第一のカバー部分を含んでなる、電気化学デバイスが提供される。電気化学デバイスは、さらに、アクティブ層の第一の領域と電子接触、又は、直接電子接触をしている第一の電極、及び、上記アクティブ層の第二の領域と電子接触、又は、直接電子接触している第二の電極を含む。なおその上、第二の電極の第一の部分と第二の部分は耐食性材料を含み、ここで、第二の電極の第一と第二の部分の第一の部分のみが、固化電解質と接触していて、第一のカバー部分と固化電解質の間に配置されている。

本発明の別の例示的実施態様によると、固化電解質の層、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでなる、第一と第二の電気化学的アクティブ層を含んでなる、電気化学デバイスが提供される。なおその上、第一と第二のアクティブ層は、互いに空間的に離れていて、各々は、前記固化電解質と直接接触している、それぞれ、第一と第二の接触部分を含む。さらにその上、第二のアクティブ層は、さらに、第二の接触部分から伸びるカバー部分を含む。電気化学デバイスは、さらに、第一のアクティブ層の第一の領域と電子接触、又は、直接電子接触をしている、第一の電極と、第二のアクティブ層の第二の領域と電子接触、又は、直接電子接触をしている、第二の電極を含む。なおその上、第二の電極の第一の部分と第二の部分の双方は、耐食性材料を含み、ここで、第二の電極の第一と第二の部分の、第一の部分のみが、固化電解質と直接接触をし、第二の電極の第一の部分は、前記カバー部分と上記固化電解質との間に配置されている。

本発明の一つの実施態様によると、電気化学デバイスは、可撓性のある電気化学デバイスを可能にする、可撓性基板、又は、担体上に配置され、例えば、デバイスが、様々な曲げ、又は、伸長作用などの、外部応力をうける、様々な、有益な応用をもつ。なおその上、可撓性基板、又は、担体によって、電気化学デバイスの製造が容易になる。実施態様において、電気化学デバイスは、可撓性基板、又は、担体上に配置され、例えば、オープンリール（reel-to-reel）式の製造装置によって、従来の印刷技術によって製造するように配置される。

一つの実施態様によると、デバイスの第二の電極は、第一の方向に、細長く、伸びている。従って、細長い第二の電極は、第一の方向に沿った第一の長さと、第二の実質的に直交方向に沿った、第二の長さを含み、ここで、第一の長さは、第二の長さより長い。細長い、又は、帯状の第二の電極により、製造中のデバイスの位置合わせの要求度が低いという点で好都合である、電気化学デバイスの簡単な、構造構成が可能になる。例えば、連続製造の間、又は、従来の印刷による製造の間の、容易な適用によって、細長い電極によって、製造も容易になり、ここで、部分が、第一のカバー部分を含むアクティブ層と電解質との間に配置されているので、電極をデバイスに適用するのが容易である。細長い第二の電極を含んでなる実施態様によると、第二の電極は帯状であり、アクティブ層のカバー部分、又は、第一の突出部分の外側の、又は、越えた、少なくとも、一方向に伸び、ここで、帯形状は、長方形、又は、細線のような、うすいストリップ（strip）形状を含んでよい。さらにその上、細長い、又は、帯状の第二の電極は、デバイスが回路装置の他の電気的、又は、電気化学的コンポーネントとの構成に、又は、他の電極、若しくは、電極ノード（node）との構成、及び、接続に、好適であるという点で、好都合である。

本発明の一つの実施態様によると、第二の電極の幅は、第二の方向に沿って取られた、電気化学デバイスの横断面における、第一のカバー部分を含む、アクティブ層の幅の、少なくとも１％、又は、少なくとも５％であり、ここで、第二の電極の伸長によって画成され、上に説明されたように、第二の方向は、第一の方向に直交している。第二の電極は、約１％から約９５％までのように、アクティブ層に対して、様々な幅であってもよく、又は、あるいは、アクティブ層の幅より大きい幅である。第二の電極は、電気化学デバイスのより速いスイッチングを可能にする、電気化学的アクティブ層と比較して、改善された伝導度を、有利なことに、提供する。また、より大きな伝導度を有する、アクティブ層と固化電解質の間に配置された、独自の耐食性、又は、不活性の第二の電極は、デバイスの電気化学的スイッチングの間ずっと、又は、そのスイッチングの間、電気化学的アクティブ層の電解質カバー部分の外側での電気化学反応の拡がりを制約することが可能である。アクティブ層と比較して、第二の電極のより大きい伝導度によって、アクティブ層への電位差印加の改善も可能となる。

一般に、アクティブ層のカバー部分にて、アクティブ層に対して第二の電極の幅を増やすことによって、電気化学デバイスのスイッチ時間がより短くなる。アクティブ層のカバー部分にて、アクティブ層に対して第二の電極の幅を減らすことによって、電気化学デバイスのレドックス状態を改善し、これにより、例えば、電気化学デバイスに基づいたトランジスター・デバイスのオフ電流が減る、又は、電気化学デバイスに基づいたエレクトロクロミック画素素子の色コントラストが増えることがもたらされる。それ故に、望ましい、電気化学デバイスの望ましい効果を、第一のカバー部分を含む電気化学的アクティブ層に対して、例えば、スイッチ時間とオフ電流との間の最良バランスを提供する、第二の電極の幅を選択することにより、実現することが出来る。通常は、第二の電極の幅は、使用される製造、又は、印刷技術によって制約される可能性があるが、任意の小さな幅が与えられてもよい。

別の実施態様によると、上述の横断面において、第二の電極の幅は、固化電解質の幅の、少なくとも１％、少なくとも５％、又は、約９５％である。それ故に、固化電解質は、固化電解質と第二の電極の応用を促進する、横断面における、第二の電極を覆う。あるいは、第二の電極の幅は、固化電解質の幅の１００％より大きい。別の実施態様において、横断面において、固化電解質の幅は、前記第二の電極の幅より小さい。それ故に、第二の電極を、低精度で、適用、又は、印刷することが出来る。なおその上、第二の電極上の位置合わせの要求度は、従って、第二の方向において低い。

その結果、デバイスの第一の素子が、アクティブ層、第二の電極、電解質などの、第二の素子に対して、第二の方向に幅がより小さいとき、幅の狭い第一の素子は、それが第二の素子の外側に出ないように、配置されてもよい。あるいは、第一の素子と第二の素子は、第一の素子の一部が、第二の方向に、第二の素子の外側に出るように、配置、又は、印刷されてもよい。換言するならば、印刷技術の解像度が可能とするよりも小さな、電気化学的活性領域の目的とするエリア、又は、電気的接触エリアを実現するために、電気化学デバイスの２つの素子の、整列されていない、又は、オフセット（off-set）の相対的配置が提供されてもよい。

本発明の別の実施態様において、第二の電極の細長い形状によって画成されるように、第一の方向に直交の、第二の方向に沿って取られた、上述の横断面は、第二の電極の第二の部分を含む。さらに、横断面は、第二の電極の第一と第二の部分との間の接触面に隣接して、取られてよく、ここで、第二の電極の第一の部分と第二の部分は隣接しており、第一の部分は第二の部分から伸びていて、又は、第一の部分は第二の電極の第二の部分のすぐ近くに配置される。このようにして、横断面は、第二の電極の第二の部分内で、第二の電極の第一と第二の部分の接触面のすぐ近くに取られる。換言するならば、横断面は、第二の電極の第一の部分の極近い部分にある、第二の電極の第二の部分内にとられる。好都合なことに、上記の別の実施態様に記述されているように、デバイスの電気化学的スイッチングの間ずっと、又は、その間、電気化学的活性に隣接した領域において、アクティブ層、又は、固化電解質に対しての幅が与えられ、これにより、異なったレドックス状態間の、電気化学デバイスのスイッチ時間の改善と、電気化学デバイスの耐久性の改善が可能となり、電気化学的活性領域から、望ましくない領域へのイオン電荷の輸送の部分的制約が達成される。例えば、１つのかかる望ましくない領域は、アクティブ層内において、接触部分の外側、又は、アクティブ層と固化電解質とのと間の接触面であってよい。上述の実施態様は、デバイスの簡単な、構造設計が、例えば、印刷製造に適しているものが、実現されるという点で、さらに、好都合である。

一つの実施態様において、第一のカバー部分、又は、単に覆われたアクティブ層を含む、アクティブ層は、さらに、上記第一のカバー部分から伸びている、及び／又は、固化電解質の外側に伸びている、第一の突出部分を含む。カバー部分は、接触部分と第一の突出部分との間に、それらと直接接触をして、配置され、第二の電極の第二の部分は、少なくとも、部分的に、第一の突出部分を覆う。アクティブ層の突出部分は、固化電解質の層に垂直な突出であって、固化電解質の外側に、又は、越えて伸びている。第一の突出部分は、伸長されたアクティブ層を提供し、第二の電極は、第一の突出部分を部分的に覆うため、塗布、又は、印刷されてよく、これにより、製造における位置合わせの必要性をさらに減らすことが可能な、第二の電極の層状構造の製造が容易になる。換言するならば、実施態様において、覆われたアクティブ層は、第二の電極により部分的に覆われている、伸長部分、第一の突出部分を含む。従って、第二の電極は、アクティブ層の側部に、それと重なり合う配置で配置され、ここで、第二の電極の第二の部分は、覆われたアクティブ層の伸長部分と、即ち、第一の突出部分と、重なり合い、第二の電極の第一の部分は、さらに、覆われたアクティブ層のカバー部分と重なり合い、固化電解質と覆われたアクティブ層との間に、配置される、又は、入れられる。

好都合なことに、本発明の実施態様において、第二の電極は、第二の電極の第一の部分が、電解質と、前記覆われたアクティブ層、即ち、第一のカバー部分を含むアクティブ層との間の接触面を画成する、オープン・エリア、又は、接触エリアを囲むように、配置されている。従って、第二の電極は、アクティブ層に適用することが出来、アクティブ層を覆わない、オープン・エリアを含み、アクティブ層の接触部分を、少なくとも、部分的に囲む、形状を有して良い。これにより、固化電解質は、第二の電極の第一の部分によって囲まれた接触エリアによって、少なくとも部分的に画成された領域内の、アクティブ層とイオン接触していることが可能である。それ故、１つ、又は、それ以上の方向に、第二の電極によって備えられた、囲まれたエリア、又は、接触エリアは、固化電解質とアクティブ層との間のインターフェースエリアの伸長を画成する。それ故に、第二の電極を、アクティブ層と電解質のインターフェースエリアの適切な形状を実現するために、有利に形成し、形づくることが出来る。例えば、第二の電極とインターフェースエリアの様々な設計を備えた、電気化学デバイスの実施態様を含んでなる電気化学的に活性な画素素子を実現することが出来る。

本発明の１つの実施態様によると、第二の電極は、容易な、効率的な製造を可能にする、単純なデバイス構造を可能にする層として配置される。例えば、第二の電極が層として配置され、位置合わせの必要性が、第二の電極の幅と長さにのみ、通常は左右されるならば、第二の電極の印刷アプリケーションが容易になる。電気化学デバイスは、さらに、垂直、又は、横方向層状配置に配置されてもよい。

一般に、デバイスの垂直方向配置は、少なくとも２つの分離したアクティブ層の電解質インターフェースエリアは互いに向き合う方向にあるように、通常は配置される。例えば、固化電解質層は、第一のアクティブ層と第二のアクティブ層との間に入れられても、又は、第一のアクティブ層と第一の、又は、第３電極との間に入れられてもよく、ここで、第一のアクティブ層と第二のアクティブ層、又は、第一のアクティブ層と第一の、又は、第３電極は、それぞれ、積み重ねられる。それ故に、デバイスの横方向配置において、分離された第一と第二のアクティブ層は、通常、隣り合わせの配置に配置され、ここで、電解質は、電解質インターフェースエリアが同一の方向を向くように、デバイス上に配置される。換言するならば、例えば、第一と第二のアクティブ層の電解質インターフェースエリアは、垂直方向配置において、電解質の異なった側面上に置かれ、横方向配置において、電解質の同一側面上に置かれる。

本発明によって、第二の電極を提供することによって、及び、上述の実施態様において述べたように、電気化学デバイスは、スイッチングの改善が実現するという点において、好都合であり、ここで、少なくとも１つのアクティブ層の１つが、異なったレドックス状態の間をスイッチングする。通常は、より早いスイッチ時間などのスイッチングの改善がもたらされる。１つの例によると、多数の電極が備えられた電気化学デバイスにおいて、耐食性、又は、不活性な材料の、及び、カバー部分と固化電解質との間に配置された部分を有する、１つの電極のみが提供される。換言するならば、電気化学デバイスの１つの電極のみが、本発明による、第二の電極として配置される。特に、これは、電気化学デバイスのスイッチング特性が、電気化学デバイスが、第一の状態から第二の状態にスイッチされるかどうかに、又は、その逆であることに、無関係である、応答時間、又は、スイッチング時間に関して、改善されると言う点において、好都合である。それ故に、第二の電極として配置された、１つの電極のみを有することにより、電気化学デバイスが、例えば、酸化状態から還元状態に、又は、還元状態から酸化状態にスイッチされるとき、等しい、又は、類似のスイッチ特性を有する最適な電気化学デバイスが可能となる。電気化学デバイスは、レドックス中間状態にスイッチされてもよい。

別の実施態様によると、電気化学デバイスには、本発明による第二の電極として配置された、２つ、又は、それ以上の電極が備えられてもよい。即ち、電気化学デバイスには、耐食性材料を含んだ、固化電解質と電気化学的アクティブ層との間のそれぞれの部分に配置された、２つ、又は、それ以上の分離した電極が備えられる。

それ故に、電気化学デバイスが提供され、ここで、少なくとも１つの電気化学的アクティブ層の１つが、少なくとも１つの電気化学的アクティブ層の１つの接触部分から伸びている、第二のカバー部分を含む。なおその上、第一の電極の第一の部分と第二の部分は、耐食性材料を含み、ここで、第一の電極の第一と第二の部分の第一の部分のみが、固化電解質と接触、又は、直接接触していて、第一の電極の第一の部分が第二のカバー部分と固化電解質との間に配置されている。上述の第一の電極を提供することは、少なくとも１つのアクティブ層の１つの第一の領域への電位差の印加が容易になると言う点において、及び、電気化学デバイスのスイッチ特性が、さらに、代替することが出来ると言う点において、好都合と成り得る。実施態様において、電気化学デバイスは、固化電解質と、分離している、第一と第二の電極とが備えられた、１つのアクティブ層を含み、ここで、第一と第二の電極の双方が、それぞれ、第一と第二の部分を備えて配置され、第一と第二の電極の各第一の部分が、アクティブ層と固化電解質の接触部分の間に配置されている。あるいは、電気化学デバイスは、２つの分離したアクティブ層を、即ち、第一の電極を備えて配置されている第一のアクティブ層、及び、第二の電極を備えて配置されている第二のアクティブ層であり、アクティブ層の各々が固化電解質と直接接触しているアクティブ層を、含んでよい。

好都合なことに、例えば、電気化学デバイスの第二の電極の、少なくとも、部分に使用される、耐食性材料は、電気的に伝導性である適切な材料を含んでなるグループから選択される。実施態様において、耐食性材料は、電気的に伝導性であるが、イオン的に非導電性であり、電気化学的には非活性である材料、又は、材料の組み合わせを含み、及び／又は、アクティブ層と比較して、及び、電解質に関連して、異なった電気化学的電位を有する。例えば、耐食性材料は、炭素、金、チタン、白金、導電性形態の炭素、グラファイト、グラフェン、貴金属、又は、不活性金属を含んでなるグループから選択される。

本発明の実施態様において、有機材料は、ポリマーをベースとした電気化学デバイスの実現を可能にする導電性ポリマーを含む。導電性ポリマーは、電気化学デバイスの製造中の析出技術と共に、従来のポリマー印刷技術を、さらに、もたらし、ここで、設計と技術は、低費用で、容易にスケールアップし、利用することが出来る。デバイス自体を、電極部分として、利用できるので、導電性ポリマーによって、さらに、電気化学デバイスに、電圧、又は、電位差を容易に印加できる。特に、アクティブ層と第一の電極は、固化電解質と接触しているポリマー材料からなっていてよく、ここで、アクティブ層と第一の電極は、連続素子を形成してよく、ここで、第一の電極は、固化電解質と接触していない、又は、覆われている、アクティブ層の一部として画成される。

本発明の実施態様において、第一のカバー部分を、又は、簡素化の理由により、おおわれたアクティブ層を含むアクティブ層は、さらに、そのレドックス状態の変化を通じて、それの電気伝導度を、電気化学的に変える能力を有する材料を含む。覆われたアクティブ層のレドックス状態を変えることにより、材料の電気抵抗が変えられ、これにより、電気化学デバイスの様々な分野での応用が可能になる。レドックス状態は、固化電解質と組み合わせて、覆われたアクティブ層内に電気化学反応が生じるように、デバイスの第一の、第二の、又は、それ以上の電極の間に電位差を印加することにより、変えることができる。次に、電気化学反応は、覆われたアクティブ層の伝導度を変える。例えば、伝導度機能性を変化させることにより、Adv. Mater .2002, 14, No 1, January 4に発表された、記事Bi-stable and Dynamic Current Modulation in Electrochemical Organic Transistors, by D.Nilsson, et al.に記述されているように、電気化学デバイスを、トランジスター、又は、レジスターなどの、電気化学をベースとした電気的デバイスとして使用することが可能となる。

実施態様によると、電気化学デバイスは電気化学トランジスター・デバイスを形成し、ここで、第一の領域と第二の領域は、覆われたアクティブ層の、即ち、第一のカバー部分を含んだアクティブ層の、２つの分離している領域である。トランジスター実施態様において、電気化学デバイスは、さらに、固化電解質とイオン接触している、覆われたアクティブ層から分離した、第３電極を含み、覆われたアクティブ層は、第一と第二の電極を電気的に接続する。覆われたアクティブ層は、さらに、レドックス状態の変化を通じて、それの電気伝導度を、電気化学的に変える能力を有する材料を含む。それ故に、覆われたアクティブ層は、覆われたアクティブ層のレドックス状態を変えることにより、第一と第二の電極間の電気抵抗が制御可能であるように、第一と第二の電極を接続する。例えば、第３電極は電解質と接触していて、トランジスター・デバイスにおいて、ゲート電極として作動する。例えば、実施態様において、第３電極、又は、ゲート電極と、第一と第二の電極の少なくとも１つとの間に印加された電位差が、アクティブ層内の電気化学反応を制御する。次に、電気化学反応が、覆われたアクティブ層のレドックス状態と伝導度を変える。それ故に、第一と第二の電極間の電流は、第３ゲート電極に印加された電位差によって、制御することが出来る。換言するならば、第一の電極と第二の電極間の電子の流れは、第３ゲート電極に電位差を印加することにより、制御可能である。

耐食性電極の構成は、電位差の印加が容易になるという点で好都合である。例えば、電極配置の抵抗が低減され、これは、エネルギー効率のより高いデバイスがもたらす。それ故に、スイッチ特性、トランジスター・デバイスのスイッチ時間は著しく改善される。同様に、耐食性の電極材料は、例えば、アクティブ層の電気化学的分解を弱めるので、デバイスの可使時間と耐久性が改善される。通常は、適切な電位差、又は、電圧が、デバイスの運転中に使用され、ここで、大き過ぎる電位差により、例えば、アクティブ層が損傷することがある。それ故に、電気化学デバイスに、適切な、運転上の電位差の範囲内で、耐食性電極の配置は、電気化学デバイスの寿命をより長くし、構造上の安定性改善をもたらす。本発明の実施態様による、電気化学トランジスター・デバイスは、さらに、スイッチング特性の改善をもたらし、ここで、電気化学反応の移動、又は、トランジスター・デバイスのスイッチングに悪影響を及ぼす、ドリフト（drift）は最小となる。電気化学反応のドリフトを減らすことにより、イオンは、電気化学的アクティブ層の、カバー部分を含む、活性領域の外側への移動が抑えられる。活性領域の外側へのドリフトは、スイッチングを遅くする。なおその上、ドリフトは、戻るのが遅い、又は、潜在的に不可能な、電気化学トランジスター・デバイス内の電気化学的レドックス状態を引き起こす。かかるスイッチングが遅い電気化学状態は、イオンが、活性電気化学反応エリアから、移動、又は、ドリフトするとき、起こり、それ故、電気化学トランジスター・デバイスに印加された、いかなる電位差によっても、悪影響を受けることが少ない。それ故に、本発明の実施態様によると、トランジスター・デバイスのスイッチ時間が、デバイスが電導性から、非電導性状態に、又は、非電導性から電導性状態にスイッチされるかどうかに、依存することが少ないように、トランジスター時間のスイッチ時間は改善され、トランジスター・スイッチ特性は、バランスをとることが出来る。

電気化学デバイス、又は、電気化学トランジスター・デバイスは、実施態様において、回路装置内で、１つのコンポーネントとして配置されてよく、ここで、回路装置は、さらに、電源を含んでよい。この場合、電気化学デバイスの、少なくとも第一と第二の電極が、電極間に電位差を印加するために使用することが出来る、上記電源に電気的に接続される。

別の実施態様によると、電気化学デバイスの、少なくとも１つのアクティブ層の１つは、エレクトロクロミック材料を含む。エレクトロクロミック材料は、エレクトロクロミック材料のレドックス状態の変化を通じて、それの色を電気化学的に変える能力を有してよい。それ故に、アクティブ層の色は、例えば、電気化学反応を生成するアクティブ層に電位差を印加することによって、アクティブ層のレドックス状態を変えることにより、制御することが出来る。実施態様によると、電気化学デバイスは、エレクトロクロミック画素素子を形成してよい。電解質は、第一と第二のアクティブ層の間に配置されてよく、ここで、この場合、第一と第二のアクティブ層の少なくとも１つは、エレクトロクロミックである。もう１つのアクティブ層、又は、例えば、第一の電極は、対電極として作用する。エレクトロクロミック画素デバイスは、本発明によって、第二の電極により、画素デバイスの望ましくない変色がかなり減少する、及び、画素素子の着色と脱色を制御する電気化学反応フロントの、望ましくない移動、又は、ドリフトがかなり減少すると言う点において、好都合である。

本発明による第二の電極の配置なしでは、画素素子の変色が起きる可能性があり、ここで、アクティブ層内の電気化学反応フロント、又は、イオン電荷は、電気化学反応エリアから離れ、次に、エレクトロクロミック材料のレドックス状態と着色に影響を及ぼす。また、移動した反応フロントは、移動した反応フロントは移動性が低く、戻るのが、遅い、又は、潜在的に不可能であるので、異なったレドックス状態間の画素デバイスのスイッチングを妨げる可能性がある。ある場合には、移動した電気化学フロントは、それがスイッチング出来なくなるように、電気化学的材料を完全に破壊する可能性がある。それ故、本発明の実施態様によって、変色が減少し、スイッチ時間が改善され、及び、可使時間が延長された、画素デバイスの改善を提供することが可能である。

〔定義〕
電気化学的活性：本発明に記載の「電気化学的活性」層は、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する、一つの材料である。レドックス状態の変化は、例えば、電解質とイオン接触している部分を有する電気化学的活性材料に電位差を印加することにより、酸化、又は、還元反応により達成される。例えば、電気化学的活性材料は、そのレドックス状態の変化を通じて、それの電気伝導度を、電気化学的に変える能力を有する材料であってよい。電気化学的活性材料は、そのレドックス状態の変化を通じて、それの色を電気化学的に変える能力を有する、エレクトロクロミック材料であってもよく、それ故、その材料は、電気化学反応に対する反応として、色が変化する。電気化学的材料は、検出装置、光電子デバイス、アクチュエータ、ぬれ性スイッチング（wettability switching）、及び、マイクロ流体素子に関わる能力を含んで良い。電気化学的アクティブ層は、なおその上、同一の、又は、異なった材料からなる電極と並べられてもよい。

エレクトロクロミック：本発明との関連で「エレクトロクロミック」層は、様々な形状に模様をつける、及び／又は、印刷することが出来る、１つの材料、又は、材料の組合せからなる、連続した、幾何学的物体である。１つ、又は、複数の材料は、有機、又は、無機の、分子、又は、重合体であってよい。かかるエレクトロクロミック素子は、１つの材料から成っていようが、１つより多くの材料の組合せから成っていようが、以下の特性を兼ね備えている：少なくとも１つの材料は、少なくとも１つの酸化状態において、電気的に伝導性であり、少なくとも１つの材料はエレクトロクロミックである、即ち、材料内部の電気化学的レドックス反応の結果として、色変化を示す。場合により、エレクトロクロミック素子は、電気化学的活性物質を含んでよい。

接触部分：本出願書に使用されているように、電気化学的アクティブ層の接触部分は、その層の少なくとも片側の表面が、電極と直接接触をしている、即ち、電解質と共通接触面を共有する層の部分である。

カバー部分：本出願書に使用されているように、電気化学的アクティブ層のカバー部分は、耐食材料で作られた電極と、少なくとも、部分的に直接電子接触をし、次に電界質に覆われている部分である。換言するならば、電極は、電気化学的アクティブ層のカバー部分と電解質層との間に配置される。カバー部分は、電解質と直接接触している部分を含んでもよい。

突出部分：本出願書に使用されているように、電気化学的アクティブ層の突出部分は、耐食材料で作られた電極と、少なくとも、部分的に直接電子接触をしていて、電界質によって、覆われていない部分である。換言するならば、電極は、電気化学的アクティブ層の突出部分と接触をし、電気化学的アクティブ層突出部分を覆っている。

エレクトロクロミック・ディスプレイ：「エレクトロクロミック・ディスプレイ」は、本発明との関連で、エレクトロクロミック素子の色変化が、反射、又は、透過において、視覚的に検出可能であるように、画素素子が配置されている、少なくとも１つのエレクトロクロミック画素素子を含んでなるデバイスである。エレクトロクロミック画素素子において、アクティブ層は、電解質とイオン接触をしているエレクトロクロミック物質、及び、対電極として機能する電解質と接触している電極を含む。例えば、エレクトロクロミック・ディスプレイ素子は、アクティブ層と電極との間に電位差を印加することにより、動作してよく、ここで電位差は、電気化学反応を制御する。次に、電気化学反応は、画素素子の着色、又は、脱色を制御する、又は、もたらす。

色変化：「色変化」について述べるとき、これは、光学濃度、又は、反射率の変化をも含むことになっているので、「色変化」は、例えば、青から赤、青から無色、無色から青、ダークブルーからライトブルー、グレーから白、又は、ダークグレーからライトグレーへなどの変化を考慮にいれている。

固化電解質：本発明の目的のため、「固化電解質」は、固形化した、又は、半固形化した、使用される温度で、その内部のバルク（bulk）内の粒子／薄片が電解質の高い粘性／剛性によって、実質的に固定化されていて、それが、流れる、又は、漏れることがない電解質を意味する。例えば、かかる電解質は、例えば、従来の印刷方法によって、この材料を、一体シートの、又は、型紙の、サポート上に塗布することが出来る、適切なレオロジー特性を有す。沈着後、電解質配合物は、溶剤が蒸発すると、又は、付加的化学試薬、若しくは、紫外線の、赤外線の、又は、マイクロ波の放射による照射、冷却、又は、その他の物理的影響によってもたらされる、化学的架橋反応のために、固化する。固化電解質は、例えば、ゼラチン、又は、高分子ゲルなどの、水性、若しくは、有機溶剤含有ゲルを含んでよい。しかしながら、固形高分子電解質も検討され、本発明の範囲内である。なおその上、定義は、紙、繊維、若しくは、多孔質ポリマーなどの、適切なマトリクス材内に浸された、又は、他の方法で構成された、液体電解質溶液をも包含する。本発明のある実施態様においては、実際に、この材料は、サポートが電気化学デバイスの一体部分を形成するように、電気化学デバイスが、その上に配置されるサポートである。

電極：本発明に記載のデバイスにおける「電極」は、電気伝導性材料から成り、例えば、次に電解質と直接接触している、電気化学的アクティブ層の部分に接続される構造である。デバイスの電極は、通常は、デバイスを電源に接続するために使用され、又は、電気回路内の、若しくは、他の回路構成素子と接続している、構成素子として、デバイスを接続するためにも使用されてよい、電極は、デバイスの活性アドレス・マトリックス構成などの、複数のデバイスのマトリックス構成を、促進するために使用されてもよい。さらに、電極は、アクティブ層と同一の、又は、類似の物質からなっていてもよく、それ故、電気伝導性がある、連続した、又は、単一の一材料を形成し、固化電解質と直接接触している部分を含んでよい。それ故に、電気化学的活性材料、又は、層は、少なくとも部分的に電極を形成してもよく；又は、電気化学的活性材料の一部は、デバイスの電気化学的活性領域への導電性パスを、それによって形成する、電極の一部を形成してよい。例えば、デバイスの第一の電極などの、デバイスの電極に第一の電位を印加し、及び、デバイスの第二の電極に異なった電位を印加することにより、デバイス内に電位差が与えられ、電気化学デバイスのレドックス状態を制御し、スイッチすることができる。

耐食性材料：本発明によると、耐食性材料は、電気化学的活性材料と組み合わせて使用するのに適切である材料を含んでよく、実質的に不活性であってよい。例えば、耐食性材料は、炭素、金、チタン、白金、導電性形態の炭素、グラファイト、グラフェン、貴金属、又は、不活性金属を含んでなるグループから選択されてよい。例えば、電気化学デバイスにおいて、例えば、電気化学的活性材料よりも、高い電気導電性を有する耐食性材料を含んでなる材質の電極を形成することにより、プリント電子システムなどの、回路システムにおける電気化学デバイスの構成を容易にすることが可能である。例えば、電気化学デバイスの電気伝導性と性能は高められ、ここで、電気化学デバイスの電極抵抗と好ましくない電力損失は減少する。さらにその上、耐食性材料により、電気化学ポリマーなどの電気化学的材料の分解を減らすことが可能になり、印加される電位差が電気化学デバイスの適切な作動限界以内に保たれるならば、このことが、電気化学デバイスの耐久性の延長と可使時間の延長をもたらす。

層：いくつかの実施態様によると、電気化学デバイスは、積層構造を有し、様々な材料の「複数の層」からなる。これらの層は、連続であっても、又は、パターンとなしていてもよく、互いに（セルフ・サポート・デバイス）、又は、可撓性であってよいサポート、若しくは、キャリアー（サポート付きデバイス）に貼り付けられてよい。さらにその上、この材料が、平面内に不連続な「島」を形成する様な方法で、パターンとなしている、又は、割り込まれているかどうかに関わらずに、術語、層は、同一平面内の同一材料のすべての素子を包含してよい。

直接電気接触：接触面を通じて、電荷の交換を可能にする、２相（例えば、アクティブ層と電極）間の直接物理的接触（共通接触面）。接触面を通じての電荷の交換は、例えば、アクティブ層と電解質の、又は、電解質とエレクトロクロミック素子の間の接触面での電気化学による、電気伝導相の間の電子の移動、イオン伝導相間のイオンの移動、又は、電子電流とイオン電流との間の転換を含むことが出来る。

直接電子接触：接触面を通じて、電子の交換を可能にする、２相（例えば、アクティブ層と電極）間の直接物理的接触（共通接触面）。接触面を通じての電荷の交換は、電気伝導相間の電子交換を含むことが出来る。

直接イオン接触：レドックス反応、即ち、還元、又は、酸化反応、などの電気化学反応を可能にする２相間の直接的物理接触（共通接触面）

〔材料〕
１つの例によると、固化電解質はバインダーを含む。例えば、バインダーは、ゲル化特性を有し、例えば、ゼラチン、ゼラチン誘導体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（ポリビニルピロリドン）、多糖類、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリ（スチレンスルホン酸）、及び、それらの塩、並びに、共重合体からなる基から選択され；場合により、架橋されてもよい。イミダゾリウム基を有するポリマーなどの第４級アンモニウム基を有するポリマー。例としては、ＢＡＳＦにより供給されるLuviquat Excellenceなどの、ポリクオタニウムグレード（polyquaternium grade）の、好ましくは、四級化ビニルイミダゾール単位を有する共重合体。固化電解質はさらに、イオン性塩を、例えば、使用されるバインダーがゼラチンならば、硫酸マグネシウムを含んでよい。固化電解質はさらに、内部に水分を維持するために、塩化マグネシウムなどの吸湿性の塩を含有してよい。

実施態様において、電気化学デバイスは、電気化学的活性材料として、電気伝導性である、及び／又は、少なくとも１つの酸化状態において、エレクトロクロミックであるポリマーを含み、場合により、ポリアニオン化合物をも含む。

本発明の電気化学デバイスに使用される、電気化学的ポリマーは、J C Gustafsson et al in Solid State Ionics, 69, 145-152 (1994 ); Handbook of Oligo- and Polythiophenes, Ch 10.8, Ed D Fichou, Wiley-VCH, Weinhem (1999 ); by P Schottland et al in Macromolecules, 33, 7051-7061 (2000 ); by M Onoda in Journal of the Electrochemical Society, 141, 338-341 (1994 ); by M Chandrasekar in Conducting Polymers, Fundamentals and Applications, a Practical Approach, Kluwer Academic Publishers, Boston (1999 ); and by A J Epstein et al in Macromol Chem, Macromol Symp, 51, 217-234 (1991 )）によって述べられているような、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリイソチアナフタレン、ポリフェニレンビニレン、及び、それらの共重合体からなるグループから選択される。実施態様において、ポリマーは、前記２つのアルコキシ基が同一、若しくは、異なっている、又は、場合により置換されたオキシ−アルキレン−オキシ・ブリッジを共に示す、３，４ジアルコキシチオフェンの重合体、又は、共重合体である。別の実施態様において、ポリマーは、ポリ（３，４メチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−メチレンジオキシチオフェン）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）誘導体、ポリ（３，４プロピレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４プロピレンジオキシチオフェン）誘導体、ポリ（３，４ブチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４ブチレンジオキシチオフェン）誘導体、及び、それらとの共重合体からなるグループから選択された、３，４ジアルコキシチオフェンのポリマー、又は、共重合体である。ポリアニオン化合物は、このとき、好ましくは、ポリ（スチレン・スルホン酸塩）である。当業者には容易にわかるように、本発明の別の実施態様において、電気化学的材料は、少なくとも１つの酸化状態、並びに、エレクトロクロミック挙動を示し得る、如何なる非ポリマー材料、異なった、非ポリマー材料の組み合わせ、又は、ポリマーと非ポリマー材料との組み合わせを含む。例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、酸化ニッケル、ポリビニールフェロセンス、ポリビオロゲン、酸化タングステン、酸化イリジウム、酸化モリブデン、及び、プルシアンブルー（フェロシアン化鉄）などの、ポリマー、又は、非ポリマーのエレクトロクロミック材料を有する、酸化スズ、ＩＴＯ、又は、ＡＴＯ粒子などの電気伝導性粒子などの、電気伝導性材料とエレクトロクロミック材料の複合材料を使用することが出来る。本発明のデバイスに使用される、電気化学的活性材料の、非限定的例として、言及できるのは：電導性でもあり、エレクトロクロミックでもある、ＤＥＰＯＴ−ＰＳＳ素子；ＤＥＰＯＴ−ＰＳＳが電導性とエレクトロクロミックであり、Ｆｅ²⁺／ＳＣＮが付加的なエレクトロクロミック成分である、Ｆｅ²⁺／ＳＣＮを備えたＤＥＰＯＴ-ＰＳＳ素子；エレクトロクロミックなＷＯ３−コーティングと直接電気接触をしている、絶縁ポリマー・マトリックス内の、導電性ＩＴＯ粒子の連続網状組織からなる素子；電解質に溶けている、エレクトロクロミックな成分と接触をしている、絶縁ポマー・マトリックス内の、導電性ＩＴＯ粒子の連続網状組織からなる素子である。本発明の一つの実施態様によると、エレクトロクロミックな画素デバイスは、１つより多くのカラーを有するディスプレイの実現のため、さらなるエレクトロクロミックな材料を含んでよい。このさらなるエレクトロクロミックな材料を、次に、例えば、一方では無色のＦｅ²⁺とＳＣＮ−イオンの、及び他方では赤色Ｆｅ³⁺（ＳＣＮ）（Ｈ２Ｏ）５複合体の、レドックス対などの、エレクトロクロミック・レドックス・システムを含む、エレクトロクロミック画素素子、又は、固化電解質内部に供することが出来る。さらなる非限定的例として、かかる材料は、ＴＭＰＤ−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルフェニレンジアミン、ＴＭＢＺ−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルベンジジン、ＴＴＦ−テトラアフルバレン、フェナンスロリン−鉄複合体、エリオグラウシンＡ、ジフェニルアミン、ｐ−エトキシクリソイジン、メチレンブルー、種々のインディゴ、及び、フェノサフラニン、並びに、これらの混合物からの、ＤＭＰＡ−５、１０−ジヒドロ−５，１０−ジメチルフェナジン、ＤＥＰＡ−５，１０−ジヒドロ−５，１０−ジエチルフェナジン、及び、ＤＯＰＡ−５，１０−ジオクチルフェナジンなどの、種々のフェナジンから選択されてよい。

電気化学デバイスにおけるエレクトロクロミック材料の特性は、検出デバイス、光電子デバイス、アクチュエータ、ぬれ性スイッチング、及び、マイクロ流体デバイスに関わる能力を含んでよい。さらに、本発明による、電気化学デバイスは、例えば、センサー、及び、単一画素デバイスから論理回路、及び、大規模活性マトリックス・アドレス型ディスプレイ・システムの範囲にわたる、印刷電子技術の分野における種々の応用を見いだすことが可能である。

一般的に、本発明の、他の目的、特徴、及び、効果は、以下の詳細な開示によって、添付の独立請求項によって、並びに、図面によって明らかになる。

本発明の実施態様が、例を用いて、添付図面を参照して、ここに記述される。図面は、縮尺が正しくはないことに注意が必要であり、当業者には容易に理解されるように、図面に記されている以外の寸法も、本発明の範囲内で、同様に可能である。図面中のいくつかの詳細は、他の詳細と比較して、誇張されていることにも注意が必要である。

本発明によった、電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 本発明によった、電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 本発明によった、電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 本発明によった、電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 ａ、ｂは、電気化学デバイスの２つの実施態様の概略透視図である。 電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 図４に示す、電気化学デバイスの実施態様の上面図である。 電気化学デバイスの実施態様の上面図である。 耐食性材料である、２つの分離した電極を有する電気化学デバイスの実施態様の横断面図である。 電気化学トランジスター・デバイスの垂直方向の実施態様の横断面図であり、ここでデバイスは担体基材上に配置されている。 デバイスが例示的回路配置内にある、本発明によった、電気化学トランジスター・デバイスの垂直方向の実施態様の上面図である。 本発明によった、電気化学的ディスプレイ・デバイスの実施態様の概略的透視図である。 本発明によった、電気化学的ディスプレイ・デバイスの実施態様の横断面図である。 本発明によった耐食性材料の使用による効果を示すグラフである。 本発明によった耐食性材料の使用による効果を示すグラフである。 本発明によった耐食性材料の使用による効果を示すグラフである。 本発明によった耐食性材料の使用による効果を示すグラフである。

以下の詳細な記述において、特に記述されない限り、同一の、又は、対応する参照番号は、図番のために修正を伴って、類似の形態を示す。換言するならば、参照番号１０１、２０１、３０１、・・・、及び、１１０１は、それぞれ、図１ａ−ｄ、２ａ−ｂ、３、・・・、及び、１１において、この場合は固化電解質の、類似の形態を示す。

図１ａ−ｄは、本発明によった実施態様の横断面図である。図１ａにおいて、電気化学的にそのレドックス状態を変える能力を有する、アクティブ層１０５を含んでなる、電気化学デバイス１００ａが示されている。アクティブ層１０５は、有機材料、例えば、電気化学的活性ポリマー材料、から成り、固化電解質１０１の層と直接接触、及び／又は、イオン接触状態に配置されている。固化電解質は、アクティブ層１０５の接触部分１４０と直接接触しており、接触部分を覆っている。さらに詳細には、固化電解質１０１の層は、アクティブ層のインターフェースエリアが固化電解質のインターフェースエリアとイオン接触するように、アクティブ層１０５をとイオン接触している。それ故に、インターフェースエリアは、アクティブ層１０５の接触部分１４０に対応する、又は、接触部分を画成する。さらに、固化電解質１０１と電気化学的活性材料との間の接触面は、電解質がアクティブ層１０５の一部分のみを覆うので、通常は、電気化学デバイスの電気化学的活性領域、又は、アクティブ層１０５の活性部分を画成する。アクティブ層１０５は、さらに、アクティブ層１０５の接触部分１４０から伸びている第一のカバー部分１４１を含む。電解質とアクティブ層は、電極１１０によって、互いに、分離されているので、固化電解質１０１はカバー部分１４１と接触をしないで、第一のカバー部分１４１は、固化電解質１０１の層によって覆われているか、又は、固化電解質は、アクティブ層１０５のカバー部分１４１を横切って伸びている。第一の電極１０９は、概略的に示されており、この第一の電極１０９は、アクティブ層１０５の第一の領域１４３内のアクティブ層１０５と、電子接触、又は、直接電子接触している。

第一の電極は、例えば、金属ワイヤー、又は、伝導経路などの、電極で形成されるか、又は、導電性ポリマー材料など、アクティブ層と同一、又は、類似の材料で形成されてよい。電気化学デバイス１００ａは、さらに、アクティブ層１０５の第一の領域１４４と電子接触、又は、直接電子接触をしている、第二の電極１１０と共に配置され、ここで、アクティブ層１０５の第一の、及び、第二の領域（１４３，１４４）は、互いに、分離、又は、空間的に分離されている。第二の電極１１０は、図示のように、固化電解質の外側に伸びていて、耐食性材料、例えば、炭素を含んでなる材料を、双方が含む、第一の部分１１０と第二の部分１１２を含む。第二の電極１１０の、第一の１１、及び、第二の部分１１２は、さらに、互いに隣接して配置され、第一の部分１１１は第二の部分１１２から伸びている。示されているように、第二の電極１１１の第一と第二の部分１１１，１１２の第一の部分１１１のみが、固化電解質１０１と直接接触をし、第二の電極１１０の第一の部分１１１は、アクティブ層１０５の第一のカバー部分１４０と固化電解質１０１の層との間に配置される。換言するならば、アクティブ層１０５のカバー部分１４１が固化電解質１０１と接触しないように、第二の電極１１０の第一の部分１１１は、固化電解質１０１の層とアクティブ層との間に配置される。第二の電極は、少なくとも部分的に、炭素などの耐食性材料を含み、概略的に図示されているように、図示の電極を経由して、回路装置、コントローラ、又は、電源１３０に接続される。

換言するならば、図１ａは、固化電解質１０１の層と、そのレドックス状態を変える能力を有する有機材料を含む、１つの電気化学的アクティブ層１０５を含んでなる電気化学デバイス１００ａを示し、ここで、上記アクティブ層１０５は、２つの部分を含む。接触部分１４０は、固化電解質１０１と直接接触し、又はイオン接触していて；及び第一のカバー部分１４１は、接触部分１４０から伸びていて、ここで固化電解質１０１は、カバー部分１４１と接触部分１４０の双方を、覆うか、又はそれらに広がる。電気化学デバイスは、さらに、アクティブ層１０５の、１つの第一の領域１４３と直接電子接触をしている第一の電極１０９と、その層の第二の領域１４４と直接電子接触をしている第二の電極１１０を含む。さらにその上、前記第二の電極の第一の部分１１１と第二の部分１１２は、耐食性材料を含み、ここで、第二の電極の上記第一と第二の部分の第一の部分１１１のみ、固化電解質１０１と直接接触をしており、また、ここで、上記第二の電極１１０の第一の部分１１１は、第一のカバー部分１４１と固化電解質１０１との間に配置されている。

図１ｂにおいて、図１ａに示されている電気化学デバイス１００ａと、類似の特性を含み、同一の配置を有する、電気化学デバイス１００ｂが示されている。図１ｂの電気化学デバイス１００ｂは、電気化学デバイス１００ｂの電気化学的アクティブ層１０５が、さらに、第一の電極１０９の一部を形成する部分１０９を含み、さらに、その部分１０９は、第一の領域１４３で、アクティブ層１０５の接触部分と接触しているという点で、図１ａの電気化学デバイス１００ａとは異なっている。第一の電極部分１０９とアクティブ層１０５の接触部分１４０との間の接触面は点線にて示されている。それ故に、第一の電極１０９の一部とアクティブ層１０５は、１つの素子であり、ここで、アクティブ層１０５の活性部分、又は、接触部分１４０は、通常は、アクティブ層と固化電解質１０１との間のインターフェースエリアによって画成されている。概略的に示されているように、第一の電極１０９と第二の電極１１０は、図示の電極を経由して、例えば、回路装置１３０に接続されている。活性部分は、第一の電極部分１０９と、前記電気的アクティブ層のカバー部分１４１との間に、空間的に、電子的に配置されている。

図１ｃは、図１ｂにおいて、電気化学デバイス１００ａと１００ｂに関して記述されているのと、同一の特性と類似の配置を含む、電気化学デバイス１００ｃの実施態様を示す。図１ｃの電気化学デバイスは、電気化学デバイス１００ｃのアクティブ層１０５が、さらに、アクティブ層１０５のカバー部分１４１から伸びている、第一の突出部分１０６を含むという点において、図１ａと１ｂに示された実施態様と異なる。第一の突出部分１０６は、固化電解質１０１の外側に伸びている、即ち、電解質で覆われていない。さらに詳細には、固化電解質１０１の層に垂直方向への、デバイスの突出において、突出部分は、固化電解質１０１の外側に伸びている。さらに、示されているように、第一のカバー部分１４１は、接触部分１４０と第一の突出部分１０６との間に、直接接触をして、空間的に、電子的に配置されている。なおその上、第二の電極１１０の第二の部分１１２は、少なくとも、部分的に突出部分１０６を覆う。それ故に、アクティブ層１０５は、第二の電極１１０の第二の部分１１２によって、覆われた第一の突出部分、第二の電極１１０の第一の部分１１１と接触するように配置された第一のカバー部分１４１、固化電解質１０１と接触している電気化学的活性表面領域を含む接触部分１４０、及び、少なくとも、部分的に第一の電極１０９を形成する伸長部分を含む。

図１ｄにおいて、電気化学デバイスの別の実施態様が示されている。電気化学デバイス１００ｄは、横向きの構成に配置され、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する、有機材料を含む、第一の、及び、第二のアクティブ層，１０５ａと１０５ｂ、を含んでいる。第一の、及び、第二のアクティブ層，１０５ａと１０５ｂ、は空間的に分離され、共通平面内に配置され、固化電解質１０１の層と、直接接触、又は、直接イオン接触している。各アクティブ層は、それぞれ、第一の、及び、第二の接触部分、１４０ａと１４０ｂ、にて、固化電解質１０１に接触している。このようにして、各アクティブ層は、電解質と電気的に活性な素子との間の接触面電解質が、前図面に関連して記述されているように、前記接触部分の伸長を画成するように、直接、及び／又は、イオン接触している接触部分を含む。それ故に、２つの分離したアクティブ層、１０５ａと１０５ｂ、は互いに横方向に配置され、固化電解質１０１の層によって、イオン結合、又は、架橋される。アクティブ層の１つは、この場合第二のアクティブ層１０５ｂは、さらに、接触部分１４０ｂから伸びている第一のカバー部分１４１を含む。固化電解質１０１の層は、第一のカバー部分１４１を覆い、又は、横切って伸びているが、電解質とアクティブ層は、電極１１０によって分離されているので、固化電解質１０１とアクティブ層１０５ｂの第一のカバー部分１４１は、直接接触していない。同様に、図１ｂを参照して記述されているように、アクティブ層の１つの伸長部分は、この場合第一のアクティブ層１０５ａは、概略的に示されているように、電極などの伝導経路を経て、例えば、回路装置１３０に、さらに接続されている、第一の電極１０９を形成する。第一の電極１０９は、第一のアクティブ層１０５ａの第一の領域１４３と直接電子接触をしており、ここで第一の電極１０９部分と第一のアクティブ層１０５ａの接触部分１４０ａとの間の接触面は、第一の領域１４３を示す、点線で示されている。電気化学デバイス１００ｄは、さらに、第二のアクティブ層１０５ｂの第二の領域１４４と直接電子接触をしている第二の電極１１０を含む。なおその上、第二の電極１１０は、耐食性材料を含み、互いに隣接して、又は、すぐ隣に、配置されている、第一の、及び、第二の部分、１１１と１１２、を含む。図示されているように、第二の電極１１０の、第一と第二の部分（１１１、１１２）の第一の部分１１１のみが、固化電解質１０１と接触していて、第一の部分は、第一のカバー部分と固化電解質１０１との間に配置される。それ故に、第二の電極の第一の部分１１１である部分は、第二のアクティブ層１０５ｂと固化電解質１０１との間に入れられている。その結果、第二のアクティブ層１０５ｂには、本発明によった、適切な電極が備えられている。なおその上、第二の電極は、概略的に示されているように、例えば、導電性ポリマー、又は、導電性金属の伝導経路を含むことが出来る電極を経由して、例えば、回路装置１３０と接続状態に配置されてよい。

換言するならば、図１ｄは、固化電解質１０１の層と２つの電気化学的アクティブ層１０５ｂ、１０５ａを含んでなる、電気化学デバイス１００ｄを示しており、ここで、各アクティブ層１０５ａ、１０５ｂは、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含み、２つのアクティブ層１０５ａ、１０５ｂのそれぞれは、固化電解質１０１と直接接触、又は、イオン接触をしている接触部分１４０ａ、１４０ｂを含む。なおその上、２つのアクティブ層の１つ１０５ｂは、さらに、接触部分１４０ｂから伸びる第一のカバー部分１４１を含み、ここで固化電解質１０１は、カバー部分１４１と接触部分１４０ｂを覆って、又は、横切って伸びている。電気化学デバイスは、さらに、２つのアクティブ層の１つ１０５ａの第一の領域１４３と直接電子接触している、第一の電極１０９と、２つのアクティブ層の１つ１０５ｂの第二の接触領域１４４と直接電子接触をしている第二の電極１１０とを含む。さらにその上、前記第二の電極１１０の第一の部分１１１と第二の部分１１２は、耐食性材料を含み、第二の電極１１０の上記第一と第二の部分の第一の部分１１１のみが、固化電解質１０１と接触していて、ここで、上記第二の電極１１０の第一の部分１１１は、第一のカバー部分１４１と固化電解質１０１との間に配置されている。

図２ａ−ｂにおいて、電気化学デバイスの２つの実施態様の透視図が示されている。図２ａと図２ｂにおいて、デバイスは、図１ｃに関連して記述されたように、電気化学デバイス１００ｃと類似の特性と配置を基礎とし、有している。固化電解質２０１の層は、第一の突出部分２０６を有する、電気化学的活性材料を含んでなる、アクティブ層２０５を覆っている。図１ｃに関連して記述されたように、アクティブ層２０５は、固化電解質が、アクティブ層２０５と接触している場所である、接触部分を含む。さらにその上、第一のカバー部分２４１は、第一の突出部分２０６とアクティブ層の接触部分との間に配置されている。アクティブ層２０５の接触部分は、通常、活性領域を画成し、カバー部分２４１は、接触部分から伸びている。次に、第一の突出部分２０６は、アクティブ層２０５のカバー部分２４１から第一の方向に伸びている。第一の方向は、さらに、図２ａにおいて、一点鎖線で示され、ここで、第一の方向は、参照番号２０９から参照番号２１０の方向に画成される。その一点鎖線は、電気化学デバイス２００ａの横断面Ｉ−Ｉを示すのにも使用される。図２ａ、及び、図２ｂにおいて、電気化学デバイス２００ａと２００ｂは、図示されているように、第一の方向と反対方向に平行に、アクティブ層２０５の活性領域から伸びている、アクティブ層２０５の伸長部分からなる、第一の電極２０９を、さらに、含む。耐食性材料からなる、第一の部分２１１、及び、第二の部分２１２を含んでなる第二の電極２１０が備えられている。第二の電極２１０の第一の部分２１１、及び、第二の部分２１２は、アクティブ層２０５と直接接触するように配置され、ここでアクティブ層２０５の第一の突出部分２０６は、第二の電極２１０の第二の部分２１２によって覆われ、ここで、第二の電極２１０の第一の部分２１１は、固化電解質２０１とアクティブ層２０５との間に配置されている。

図２ｂに示すように、電気化学デバイス２００ｂは、デバイス２００ｂが、固化電解質２０１とイオン接触をしており、層状構造を有し、垂直方向の配置で、固化電解質２０１を覆っている、第３電極２１３を、さらに、含むことを除いては、図２ａに関連して記述されているように配置されている。示されているように、固化電解質２０１は、アクティブ層２０５と第３電極２１３との間に層状配置にて配置され、第３電極２１３は、アクティブ層２０５とは、幾何学的に、分離され、直接接触していない。実施態様において、電気化学デバイスは、可撓性材料を含むことが出来る、基材２３６、又は、担体上に配置される。アクティブ層２０５、及び、第二の電極２１０の部分は、基材２３６上に、接触して横方向に配置されている。さらに詳細には、図示されているように、第二の電極２１０は、部分的に、アクティブ層２０５の側部に、重なり合う配置で、基材２３６上に配置される。電気化学デバイス２００ｂは、基材、又は、担体と共に、様々な構成で、配置されてよく、本明細書に記述されたもの以外の配置が考えられる。例えば、基材２３６、は、あるいは、第３電極２１３、及び／又は、第二の電極２１０と接触して、配置されてもよい。同様に、絶縁層、又は、ラッカーが、基材、又は、担体上の電気化学デバイスの様々な構造設計、又は、配置を達成するために、利用されてもよい。

図１ａ−ｄ、及び、図２ａ−ｂに関連して、第二の電極１１０と２１０は、さらに伸び、回路装置と接続されても、又は、別の電極に接続されてもよい。電気化学的活性材料よりも、高い電導度を有する耐食性材料を含んでなる材料でつくられている、第二の電極、１１０と２１０、を形成することにより、印刷電子システムなどの、回路装置における、電気化学デバイスの構成が容易になり得る。例えば、電気化学デバイスの電導度と効率を高めることが可能であり、ここで、電気化学デバイスの電極の抵抗と、望ましくない電力ロスが減少する。なおその上、耐食性材料により、電気化学的ポリマーなどの、電気化学的材料の分解を少なくすることが可能となり、その結果、電気化学デバイスの耐久性の増加、及び、可使時間の延長がもたらされる。

図３は、図２ａの横断面Ｉ−Ｉに沿って取られた電気化学デバイス２００ａと同様の配置を備えた、図１ｃと図２ａに関連して述べたように配置された電気化学デバイス３００の実施態様の横断面図を示す。固化電解質３０１とは、アクティブ層３０５と接触して配置され、そのアクティブ層を覆っていて、ここで、第二の電極３１０の第一の部分３１１は、固化電解質３０１とアクティブ層３０５との間に配置されている。デバイス３００は、好ましくは、電源、環境発電アンテナ、又は、コントローラを含んでなる、図示の回路装置３３０と接触して配置される。回路３３０は、電極ライン３３５にて表わされている電極によって、第一と第二の電極３０９と３１０に接続されている。

図４に、本発明によった電気化学デバイス４００の横断面図が示されている。電気化学デバイス１００ｄと図１ｄに関連して述べたのと、類似の特性と配置が当てはまる。この実施態様において、第一のアクティブ層４０５ａと、離れた第二のアクティブ層４０５ｂは各々、固化電解質４０１の層と直接接触している、接触部分を有し、ここで、第一のアクティブ層４０５ａは、第一のアクティブ層４０５ａの伸長部分から形成されている第一の電極４０９を含む。固化電解質４０１の層は、固化電解質４０１が、第一のアクティブ層４０５ａと第二のアクティブ層４０５ｂをイオン的に接続するように、第一と第二のアクティブ層４０５ａ、４０５ｂの接触部分上に配置され、その部分を覆っている。換言するならば、固化電解質４０１は、第一のアクティブ層４０５ａと第二のアクティブ層４０５ｂとを、横方向配置に架橋する。しかし、固化電解質４０１は、第一のアクティブ層４０５ａと第二のアクティブ層４０５ｂを、垂直方向配置に、イオン的に接続してもよく、ここで、固化電解質４０１は、第一のアクティブ層と第二のアクティブ層４０５との間に入れられている。第一と第二のアクティブ層４０５ａ，４０５ｂは、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでよく、ここで、第一の電極４０９は、電気化学的アクティブ層と類似の、又は、同じ電気化学的材料を含んでよい。電気化学デバイス４００は、さらに、固化電解質の外側第一の方向に伸びる、第二のアクティブ層４０５ｂの第一の突出部分４０６を含む。第一の電極４０９は第二の方向に伸び、第一のアクティブ層４０５ａと直接電子接触をしていて、ここで、電気化学デバイス４００の構造は、横向きタイプである。第一の部分４１１と第二の部分４１２を有する第二の電極４１０が、電気化学デバイス４００に配置され、ここで、第二の部分４１２は第二のアクティブ層４０５ｂの第一の突出部分４０６を覆い、第一の部分は、固化電解質４０１と第二のアクティブ層４０５ｂとの間に、層状配置に、配置される、又は、入れられる。電気化学デバイス４００は、図３に関連して述べたように、回路装置に配置されて、又は、接続されてよく、ここで、電気化学デバイス３００に関連して、及び、図３を参照して述べたように、実施態様において、第一の電極４０９と第二の電極４１０は別の電極、又は、回路素子に接続されている。

図５は、図１ｄ、及び、図４を参照して述べたように、電気化学デバイス５００の実施態様の上面図を示し、ここでデバイス５００は、細長く、又は、帯状であり、長手方向に伸びている。長手方向は、図５の矢印で定義される。第一の電気化学的アクティブ層と第二の電気化学的アクティブ層５０５ｂが備えられ、ここで、第一と第二のアクティブ層は互いに分離されていて、第一の電極５０９は第一のアクティブ層の伸長部分から形成されている。固化電解質は、前記第一のアクティブ層の接触部分と、前記第二のアクティブ層の接触部分５０５ｂとに接触している。さらに、固化電解質５０１は、第二のアクティブ層５０５ｂの接触部分と、第二のアクティブ層５０５ｂの第一のカバー部分を覆っている。第一の電極５０９は、長手方向の反対方向に、長手方向と平行に、第一のアクティブ層の第一の電極５０９部分と、第一のアクティブ層の接触部分との間の接触面を画成する、第一の領域から伸びている。

電気化学デバイス５００は、さらに、細長の方向に平行な第一の方向に伸びる、第二のアクティブ層５０５ｂの第一の突出部分を含む。図示のように、第二の電極５１０は、第二のアクティブ層５０５ｂと固化電解質５０１との間に配置されている第一の部分５１１を含み、第二のアクティブ層５０５ｂの第一の突出部分を覆う、第二の部分５１２が備えられる。それ故に、第二の電極５１０は、第二のアクティブ層５０５ｂと電子接触しており、第一のアクティブ層と第一の電極５０９から、幾何学的に分離している。なおその上、第二の電極５１０は、細長く、又は、帯状であり、第一の部分５０６と同じ方向に、デバイス５００の長手方向に平行に、即ち、第一の方向に、第二のアクティブ層５０５ｂから伸びている。デバイス５００は、さらに、横断面ＩＩ−ＩＩにおいて、第二の電極５１０の幅は、第二のアクティブ層５０５ｂ、及び／又は、第一のアクティブ層の幅の、少なくとも１％、又は、少なくとも５％であるように、配置される。電極は、第二のアクティブ層の全幅の９５％を覆うように、幅がより広くてもよい。横断面ＩＩ−ＩＩは、電気化学デバイスの長手方向に関して、直交している、又は、直交コンポーネントを有する、第二の方向に沿って取られている。さらにその上、横断面ＩＩ−ＩＩに沿って、第二の電極５１０の幅は、固化電解質５０１の層の幅の少なくとも１％、又は、少なくとも５％である。

さらに、図６に示された別の実施態様によって、電気化学デバイス６００は、図５を参照して述べたように、電気化学デバイス５００と同様に配置されている。なおその上、電気化学デバイス６００は、電気化学デバイスの長手方向に直交する、上述の第二の方向に沿ってとられる横断面ＩＩ−ＩＩにおいて、第二のアクティブ層６０５の幅、及び／又は、固化電解質６０１の幅は、第二の電極６１０の幅より狭いように、配置される。図５と図６に示すように、横断面ＩＩ−ＩＩ、及び、ＩＩＩ−ＩＩＩは、第二の電極の第二の部分５１２と６１２をそれぞれ含み、第二の電極の第一の部分（５１１；６１１）と第二の部分（５１２；６１２）との間の接触面に接して取られている。

電気化学デバイス５００と６００の、双方の実施態様は、図３を参照して述べたように、回路装置内に、配置されて、又は、接続されてよく、ここで、実施態様において、第一の電極、５０９、又は、６０９、及び、第二の電極、５０９、又は、６０９、は、それぞれ、別の電極、又は、回路素子に接続される。

図７は、電気化学デバイス７００の実施態様の横断面図を示す。デバイス７００は、図１ｃを参照して述べたように、電気化学デバイス１００ｄと類似の特性を備え、類似の配置で配置されている。従って、第一の部分７１１と第二の部分７１２を有する第二の電極７１０、固化電解質７０１、及び、第一の方向に伸びている第一の突出部分７０６を有するアクティブ層７０５が備えられている。電気化学デバイス７００のアクティブ層７０５は、さらに、第二のカバー部分、及び、第二の突出部分７０７と共に配置されている。第二の突出部分７０７は、第一の方向と反対方向に伸び、ここで、第二のカバー部分は、第二の突出部分７０７とアクティブ層の接触部分との間に配置されている。それ故に、第一の突出部分２０６と第二の突出部分７０７は、アクティブ層７０５の残部と一緒に、連続した一材料を形成する。図示のように、デバイス７００も、アクティブ層７０５と電気接触している、第一の電極７２０と共に配置され、ここで、第一の電極７２０は、反対方向に沿って、外側に、又は、アクティブ層７０７より離れて、伸びている。実施態様において、第一の電極７２０は、アクティブ層７０５と固化電解質７０１との間に配置されている、第一の部分７２１を有する、耐食性材料を含む。さらに詳細には、第一の部分７１１は、アクティブ層の第二のカバー部分と固化電解質７０１との間に配置されている。さらにその上、第一の電極は、アクティブ層７０５の第二の突出部分７０７を覆う、又は、第二の突出部分と重なる、第二の部分７２２を含む。それ故に、デバイス７００は、類似の構成の、第一の電極７１０と第二の電極７２０と共に配置される。

図８は、図１ｃの電気化学デバイス１００ｃ、及び、図２ｂの電気化学デバイス２００ｂを参照して述べられたと同じ、特性と配置を含む、電気化学トランジスター・デバイス８００の実施態様の横断面図を示す。トランジスター・デバイスは、アクティブ層８０５の接触部分と接触している、及び、接触部分を覆っている、垂直構造の構成を備えられている、固化電解質８０１で配置されている。図１ｃを参照して述べたように、アクティブ層８０５は、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含む。アクティブ層８０５は、さらに、そのレドックス状態の変化により、それの伝導度を電気化学的に変える能力を有する材料を含む。例えば、アクティブ層８０５は、電導性ポリマー材料、又は、他の適切な電気化学的活性材料から形成されてよい。一部のアクティブ層８０５は、トランジスター・デバイス８００の第一の電極８０９を形成し、ここで、第一の電極８０９は、アクティブ層８０５の第一の領域と接触している。耐食性材料を含んでなる、第二の電極８１０は、アクティブ層８０５の第二の領域と接触して配置され、ここで、第二の電極は、図１ｃを参照して述べたように、配置された、第一の部分８１１と第二の部分８１２を有する。第一の電極８０９と第二の電極８１０は、幾何学的に分離しているが、アクティブ層８０５を通じて電子的に接続されている。それ故に、アクティブ層８０５は、電子パス、又は、接続を第一と第二の電極間に形成し、ここで、パス、又は、接続の伝導度は、電気化学的アクティブ層８０５のレドックス状態に対応し、又は、レドックス状態によって制御可能である。図８に示すように、トランジスター・デバイス８００は、さらに、固化電解質８０１とイオン接触している第３電極８１３と共に配置され、アクティブ層８０５とは、幾何学的に分離している。第３電極８１３は、垂直方向配置において、固化電解質８０１を覆い、それによって、トランジスター・デバイス８００へのゲート電極を形成する。それ故、さらに詳細には、アクティブ層８０５は、第一の電極８０９と第二の電極８１０の間の電気接続を実現し、ここで電気接続の伝導度は、第３電極８１３と、第一の電極８０９、又は、第二の電極８１０の、少なくとも１つとの間に、電位差を印加することにより、制御可能である。電位差を印加することにより、アクティブ層内の電気化学反応が開始される。電気化学反応は、トランジスター・デバイス８００の伝導度が、電位差を制御することにより、制御可能であるように、アクティブ層８０５のレドックス状態を変える。さらに、示すように、トランジスター・デバイス８００は、基材８３６上に配置され、ここで、実施態様において、アクティブ層８０５と第二の電極８１０は、基材８３６と接触している。

図９において、図８において、トランジスター・デバイス８００を参照して述べたのと、同様の特性と配置を備えた、電気化学トランジスター・デバイスの横方向の実施態様の上面図を示すが、ここで第３電極は、異なって配置されている。それ故、アクティブ層９０５は、図８を参照して述べたのと類似の配置を備えられ、第一の電極９０９と第二の電極９１０を電子的に接続する。横方向の実施態様において、図８に示すように、アクティブ層と第３電極が重ねた垂直方向配置と比べると、第３電極９１３は、アクティブ層９０５の脇に、幾何学的に、アクティブ層９０５から離れて配置されている。固化電解質９０１は、アクティブ層９０５の一部とイオン接触している配置であり、そのアクティブ層を覆っていて、さらに、第３電極９１３とイオン接触している。それ故に、固化電解質９０１は、横方向の実施態様において、アクティブ層９０５と第３電極９１３とをイオン的に架橋、又は、イオン的に接続する。従って、アクティブ層９０５の電気化学的レドックス状態の制御が、第３電極９１３、及び、第一の電極９０９と第二の電極９１０の少なくとも１つに印加された電位差を制御することにより提供される。９０９、９１０、及び、９１３電極間の電位差は、電源、又は、電気制御器、９３０、及び、９３１によって変えることが出来る。あるいは、電源９３０、及び、９３１は、トランジスター・デバイス９００が接続されている回路装置を表わしてもよい。さらに、電極線で概略的に表された、電極は、トランジスター・デバイスの第一の、９０９、第二の、９２０、及び、第３、９１３電極を電源と、又は、回路装置内で、接続するために使用されてもよい。それ故に、アクティブ層９０５に接続された電極は、様々な部分を含んでよい。例えば、電気化学デバイスの電極は、例えば、電源９３０から、アクティブ層９０５に、単一の電気パスを形成するため、アクティブ層９０５に、一緒に接続される、アクティブ層９０５自体の部分、９１０などの耐食性電極部分、及び、従来の電極９３５を含む。図９に示すように、第二の部分９１１が固化電解質９０１とアクティブ層９０５との間に配置されるように、第二の電極９１０は配置される。第二の電極９１０は、アクティブ層９０５の伸長部分９０６を覆う第一の部分９１２を備えても配置される。図９を参照して、第一の伸長部分９０６を含む、アクティブ層９０５の部分などの、電気化学デバイス９００のある部分、及び、機構は、例えば、固化電解質９０１によって覆われ、それ故、固化電解質９０１の背後にあるとして示されている。

図１０は、第一の電気化学的アクティブ層１００５ａが、固化電解質１００１の層によって覆われている、電気化学デバイス１０００の実施態様を示す。固化電解質１００１は、垂直方向配置において、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでなる第二のアクティブ層１００５ｂによって、同様に、覆われる。第二のアクティブ層１００５ｂは、それの伝導度を電気化学的に変える能力を有することが出来る電気化学的活性材料を含み、及び／又は、エレクトロクロミック材料を含む。例えば、その材料は、ポリマー材料であってよい。第一の電極は、その結果、第一のアクティブ層１００５ａとの接触が与えられてよいが、図示されていない。耐食性材料を含んでなる第二の電極１０１０が与えられ、ここで、一部の第二の電極１０１０は、フレーム配置において、第二のアクティブ層１００５ｂの上に、接触して配置され、電極１０１０は、第二のアクティブ層１００５ｂのオープン・エリア１０１４を囲む。さらに詳細には、図示のように、第二の電極１０１０の第一の部分１０１１は、第二のアクティブ層１００５ｂと固化電解質１００１との間のインターフェースエリア、又は、接触部分を画成する、オープン・エリア１０１４を囲む。その結果、第二の電極１０１０は、第一の部分１０１１と第二の部分１０１２と共に配置され、ここで、第二の電極１０１０の第一の部分１０１１は、第二のアクティブ層１００５ｂと固化電解質１００１との間に配置される。さらに詳細には、第二の電極（１０１１，１０１２）の第一の、及び、第二の部分の第一の部分１０１１のみが、固化電解質１００１と接触していて、第一の部分１０１１が、第二のアクティブ層１００５の第一のカバー部分と固化電解質との間に配置されている。例証目的のため、固化電解質１００１の角部と第二の電極１０１０の一部が、図１０から、取り除かれている。

図１０に示す電気化学デバイスの実施態様において、前記、第一の、及び／又は、第二のアクティブ層、１００５ａ、及び／又は、１００５ｂ、はエレクトロクロミック材料を含み、ここで、電気化学デバイス１０００は、エレクトロクロミック画素素子、又は、エレクトロクロミック・ディスプレイを形成する。エレクトロクロミック材料は、レドックス状態の変化によって、それの色を電気化学的に変える能力を有する。それ故に、アクティブ層の色の変化、例えば、第一の（図示されていない）と第二の電極１０１０によって、第一と第二のアクティブ層、１００５ａと１００５ｂ、との間に電位差を印加することにより、達成され、制御される。

図１１において、図１０に関連して述べてように、電気化学的画素素子１１００、又は、エレクトロクロミック・ディスプレイの実施態様の横断面図を示す。図において、第二のアクティブ層１１０５ｂが、下部に配置され、エレクトロクロミック材料を含み、第二の電極１１１０と共に配置されている。第二の電極１１１０は耐食性材料を含み、アクティブ層１１０５の伸長部分１１０６と、固化電解質１１０１の層と第二のアクティブ層１１０５ｂとの間に配置されている、第一の部分１１１１とを覆う、第二の部分１１１２を有する。図示のように、第二の電極の第一の部分１１１１は、図１１にて、１１１４によって指示されているオープン・エリア１１１４を囲んでいる。オープン・エリア１１１４は、固化電解質１１０１と第二のアクティブ層１１０５ｂとの間の完全インターフェースエリア１１１５、又は、接触部分を画成し、長方形、環状、帯状、又は、フィギュア（figure）形状などの、様々な形状に配置されてよい。それ故に、種々の外形、又は、形を有する、画素、及び、ディスプレイ素子を実現することが出来る。図示のように、エレクトロクロミック画素素子１１００は、制御デバイス１０３０、及び、従来の電極、又は、電気接続手段１１３５を含んでなる回路内に接続される。

図１２ａ−ｄのグラフは、本発明により達成された、スイッチング特徴の改善を示す。白い正方形は、図８に示す実施態様によったトランジスター・デバイスを示す、即ち、炭素が、ＤＥＰＯＴ：ＰＳＳ８０５のアクティブ層と組み合わされている、耐食性ドレイン電極８１０として使用されている。黒い正方形は、ＤＥＰＯＴ：ＰＳＳを含んでなるアクティブ層８０５のみが存在する、実施態様によったトランジスター・デバイスを示す、即ち、どんな耐食性材料も使用できない。さらに詳細には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ Ｃｌｅｖｉｏｓ ＳＶ３スクリーン・・プリンティング・ペーストからなる、アクティブ層８０５が、まず、ポリエステル（ＰＥＴ）基材上に、スクリーン印刷され、次に、１１０℃で５分間熱硬化された。その次に、炭素材料（ＤｕＰｏｎt ７１０２ スクリーン印刷ペースト）を含んでなる電極８１０は、白い正方形に対応するデバイス内にて、スクリーン印刷によって蒸着された。電解質層８０１は、次に、それが、アクティブ層８０５内部に活性トランジスター・チャネルを画成するように、蒸着された。電解質層は、同様に、白い正方形によって示された、グラフに対応する、実施態様内の部分８１１を覆う。活性エリア、即ち、トランジスター・チャネル・エリアは、双方のトランジスター・デバイスにおいて、約４００ｘ４００μｍ²である。この特別の実験における電解質は、イオン性液体からなっていたが、ポリマーカチオン性とポリアニオン性の、双方の電解質を使用することにより、類似の結果が得られた。この測定において、ゲート電圧は、０と１ｖの間で、繰り返され、ここで、１Ｖは、それのオフ状態に切り替えられた、トランジスター・チャネルに対応し、２つの電極間の電圧は、絶えず、−１Ｖに設定された。２つのデータ点の間の時間間隔は、図１２ａ、１２ｃ、及び、１２ｄにおいて、それぞれ、１０３／２３／５ｍｓである。

図１２ａは、耐食性材料なしのデバイスにおいて、オフからオンへのスイッチング事象が約３００ｍｓかかり、ここで、スイッチング事象は、耐食性材料を含んでなるデバイスにおいて、１００ｍｓ未満内に起きることを示している。図１２ｂは、２つの異なったトランジスター・デバイスは類似のオフ電流レベルをもたらすことを示し、即ち、ストレイ（stray）電気化学反応は起きていないと思われる。図１２ｂは、図１２ａに示された同じデータに基づいている。図１２ｃは、耐食性材料なしでは、オフからオンへのスイッチング事象が約１２０ｍｓかかり、一方、耐食性材料を含んでなるデバイスにおいて、スイッチング事象が２０ｍｓ未満かかり、同じ傾向が図１２ｄに示されている；電極の１つとして、耐食性材料が使用されるとき、スイッチング時間は、少なくとも、５分の１の長さしかない。オン電流レベルの相違は、耐食性材料を含んでいるトランジスター・デバイスのチャネル長さが、耐食性材料なしのトランジスター・デバイスと比べると、３分の１の長さであることによると説明出来、これが、より高い電流スループットをもたらす。同様に注目すべきは、ゲート電極によって印加され、図１２ａ、１２ｃ、及び、１２ｄに、それぞれ、示された、様々なパルス長さは、特に耐食性材料なしのトランジスター・デバイスにおいて、異なったスイッチング時間をもたらすことである。ゲート電圧は、図１２ａにおいて数秒間印加され、一方、図１２ｄにおいて、ゲート電圧は、２００ｍｓ未満の間のみ印加されている。

それ故に、電気化学反応は、図１２ａにおいて、トランジスター・デバイスにより大きな付加を加え、これにより、トランジスター・チャネルをオフからオンにスイッチするときの、長いスイッチング時間が説明される。

本発明が、多数の明確に開示された実施態様を参照して、主に記述された。しかし、当業者によって、容易にわかるように、上に開示されたもの以外の実施態様が、添付請求項により規定されているように、本発明の範囲内で可能である。

Claims (22)

1. −固化電解質の層（１０１）；
   −少なくとも１つの電気化学的アクティブ層（１０５）の各アクティブ層が、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含み、該少なくとも１つのアクティブ層の１つずつが、上記固化電解質と直接接触している接触部分（１４０）を含み、
   そして、該少なくとも１つのアクティブ層の１つが、さらに、該接触部分から伸びる第一のカバー部分（１４１）を含み、ここで、上記固化電解質（１０１）が該カバー部分及び該接触部分を覆う、該少なくとも１つのアクティブ層（１０５）であり；
   −該少なくとも１つのアクティブ層の１つの第一の領域（１４３）と電子接触している、第一の電極（１０９）；
   −該少なくとも１つのアクティブ層の１つの第二の領域（１４４）と電子接触している、第二の電極（１１０）；
   を含んでなる電気化学デバイスであって、
   ここで、該第二の電極の第一の部分（１１１）と第二の部分（１１２）が、耐食性材料を含み、
   該第二の電極の該第一と第二の部分の該第一の部分（１１１）のみが、上記固化電解質（１０１）と接触し、そして
   該第二の電極の該第一の部分（１１１）が、上記第一のカバー部分と上記固化電解質との間に配置される、
   上記電気化学デバイス。
2. 可撓性基板（２３６；７３６）上に配置される、請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記第二の電極が細長く、第一の方向に伸びる、請求項１又は２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記第一の方向に直交する第二の方向に沿って取られた、前記電気化学デバイスの横断面（ＩＩ−ＩＩ）において、前記第二の電極の幅が、前記第一のカバー部分を含む、前記アクティブ層の幅の、少なくとも１％である、請求項３に記載の電気化学デバイス。
5. 前記第一の方向に直交する第二の方向に沿って取られた、前記電気化学デバイスの横断面（ＩＩＩ−ＩＩＩ）において、前記第二の電極の幅が、前記固化電解質の幅の、少なくとも１％である、請求項３に記載の電気化学デバイス。
6. 前記横断面が、前記第二の電極の前記第二の部分を含み、該第二の電極の前記第一と第二の部分の間のインターフェースに隣接して取られる、請求項４又は５に記載の電気化学デバイス。
7. 前記第一のカバー部分（１４１）を含むアクティブ層が、さらに、該カバー部分から伸びる、第一の突出部分（１０６）を含み、
   ここで、該第一のカバー部分が、前記接触部分（１４０）と該第一の突出部分（１０６）との間に配置され、そして、
   前記第二の電極の前記第二の部分（１１２）が少なくとも部分的に、該第一の突出部分（１０６）を覆う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
8. 前記第二の電極の前記第一の部分が、前記固化電解質と前記第一のカバー部分を含むアクティブ層との間のインターフェースエリア（１１５）を画成する、オープン・エリア（１０１４；１１１４）を囲む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
9. 前記第二の電極が、層として配置される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
10. 前記少なくとも１つの電気化学的アクティブ層の１つが、該少なくとも１つの電気化学的アクティブ層の前記１つの前記接触部分から伸びる第二のカバー部分を含み、
    前記第一の電極の第一の部分と第二の部分が、耐食性材料を含み、ここで、
    該第一の電極の該第一と第二の部分の、該第一の部分（１１１）のみが、前記固化電解質（１０１）と接触していて、
    該第一の電極の該第一の部分（１１１）が、上記第二のカバー部分と該固化電解質との間に配置される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
11. 前記耐食性材料が、炭素、金、チタン、白金、導電性形態の炭素、グラファイト、グラフェン、貴金属、又は不活性金属を含んでなるグループから選択される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
12. 前記有機材料が導電性ポリマー材料を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
13. 前記第一のカバー部分を含むアクティブ層が、さらに、そのレドックス状態の変化によって、それの電気伝導性を電気化学的に変える能力を有する材料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
14. 前記第一の領域（１４３）と前記第二の領域（１４４）が、前記第一のカバー部分を含む前記アクティブ層の２つの分離した領域である、請求項１３に記載の電気化学デバイスを含んでなる、電気化学トランジスター・デバイス（８００；９００）であって、
    この電気化学デバイスは、前記固化電解質とイオン接触をし、上記第一のカバー部分を含む上記アクティブ層から分離されている、第三の電極（８１３；９１３）を、さらに含み、
    ここで、該第一のカバー部分を含む該アクティブ層（８０５；９０５）が、前記第一の（８０９；９０９）と第二の（８１０；９１０）電極を電子的に接続する、上記電気化学
    トランジスター・デバイス（８００；９００）。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気化学デバイス、及び
    前記第一と第二の電極が接続される、電源（３３０；９３０）を含んでなる、回路。
16. 前記少なくとも１つのアクティブ層（４０５；１００５；１１０５）の１つが、エレクトロクロミック材料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
17. 請求項１６に記載の電気化学デバイスを含んでなる、エレクトロクロミック画素素子（４００；１０００；１１００）。
18. 請求項１７に記載のエレクトロクロミック画素素子、及び
    前記第一と第二の電極が接続される電源（１０３０）を含んでなる、回路。
19. −固化電解質の層（１０１；２０１；８０１；９０１）；
    −該電解質と直接接触している接触部分（１４０）、及び該接触部分から伸びる第一のカバー部分（１４１）を含み、そのレドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでなる電気化学的アクティブ層（１０５；２０５；８０５；９０５）；
    −該アクティブ層の第一の領域（１４３）と電子接触している第一の電極（１０９；２０９；８０９；９０９）；
    −該アクティブ層の第二の領域（１４４）と電子接触している第二の電極（１１０；２１０；８１０；９１０）；
    を含んでなる電気化学デバイスであって、ここで、
    上記第二の電極（１１０；２１０；８１０；９１０）の第一の部分（１１１；２１１；８１１；９１１）及び第二の部分（１１２；２１２；８１２；９１２）が耐食性材料を含み、
    該第二の電極（１１０；２１０；８１０；９１０）の該第一と第二の部分の該第一の部分（１１１，２１１；８１１；９１１）のみが、上記固化電解質（１０１；２０１；８０１；９０１）と接触し、上記第一のカバー部分と該固化電解質との間に配置される、上記電気化学デバイス。
20. −固化電解質の層（１０１；４０１；５０１；６０１；１００１；１１０１）；
    −レドックス状態を電気化学的に変える能力を有する有機材料を含んでなる、第一と第二の電気化学的アクティブ層（１０５ａ；１０５ｂ；４０５ａ；４０５ｂ；１００５ａ；１００５ｂ；１１０５ａ；１１０５ｂ）が、空間的に互いに分離され、各々が、該固化電解質と直接接触している、それぞれの第一と第二の接触部分（１４０ａ、１４０ｂ）を含み、
    ここで上記第二のアクティブ層（１０５ｂ；４０５ｂ；１００５ｂ；１１０５ｂ）が、さらに、上記第二の接触部分（１４０ｂ）から伸びるカバー部分（１４１）を含む、該第一と第二の電気化学的アクティブ層；
    −該第一のアクティブ層の第一の領域（１４３）と電子接触している第一の電極（１０９；４０９；５０９；１００９；１１０９）；
    −該第二のアクティブ層（１０５ｂ；４０５ｂ；１００５ｂ；１１０５ｂ）の第二の領域（１４４）と電子接触している第二の電極（１１０；４１０；５１０；１０１０；１１１０）；
    を含んでなる電気化学デバイスであって、
    ここで、上記第二の電極（１１０）の第一の部分（１１１）と第二の部分（１１２）の双方が耐食性材料を含み、
    該第二の電極（１１０）の該第一と第二の部分（１１２）の該第一の部分（１１１）のみが、上記固化電解質と直接接触をし、上記第カバー部分（１４１）と該固化電解質（１
    ０１）との間に配置される、上記電気化学デバイス。
21. 前記第一の方向に直交する第二の方向に沿って取られた、前記電気化学デバイスの横断面（ＩＩ−ＩＩ）において、前記第二の電極の幅が、前記第一のカバー部分を含む、前記アクティブ層の幅の、少なくとも５％である、請求項３に記載の電気化学デバイス。
22. 前記第一の方向に直交する第二の方向に沿って取られた、前記電気化学デバイスの横断面（ＩＩＩ−ＩＩＩ）において、前記第二の電極の幅が、前記固化電解質の幅の、少なくとも５％である、請求項３に記載の電気化学デバイス。

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