导电性高分子膜、电子设备以及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供一种导电性高分子膜、电子设备以及它们的制造方法。本发明专利技术的目的在于提高导电性高分子膜和固体电解电容器等电子设备所使用的导电性高分子膜的导电性。导电性高分子膜使用含有导电性高分子的单体、氧化剂和添加剂的聚合液而形成。作为添加剂，使用由掺杂剂和碱性物质形成的盐。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电性高分子膜及其制造方法，以及使用导电性高分子膜的电子设备及其制造方法。
技术介绍
导电性高分子不仅具有金属般的电子传导性或半导体性，还具有柔软性、轻质性 等优异的特征。在现有技术中，有效利用导电性高分子的特征，用于防静电材料、固体电解电容器 的阴极材料、电磁波屏蔽材料、透明电极材料、防锈材料等领域中，并进行着应用于固体电 解电容器、有机电致发光元件、促动器、晶体管、太阳电池、触摸面板、各种传感器等电子设 备中使用的导电性膜材料的研究。例如，已知在固体电解电容器的情况下，通过提高作为阴极使用的导电性高分子 膜的电导率，能够降低作为固体电解电容器的重要的特性评价值的等效串联电阻(以下记 为ESR)。对于这种电子设备而言，导电性高分子膜的电导率是电子设备的性能的重要原因， 因此为了提高该导电性高分子膜的电导率，开展着研究开发。近年来，作为实现导电性高分子膜的电导率提高的方法，进行了在导电性高分子 中导入各种添加剂的研究。具体而言，作为这种添加剂，提出了使用第一 “有机溶剂”、第二 “碱性化合物”、第三“酸性物质”的各种方法，下面进行介绍。关于上述的第一“有机溶剂”，例如，提出了在由聚噻吩和聚阴离子形成的导电性 高分子中添加N-甲基吡咯烷酮或乙二醇等有机溶剂的方法(专利2916098号公报)。关 于上述的第二“碱性化合物”，例如，提出了在由导电性高分子和聚阴离子形成的导电性高 分子中添加碱性的导电提高剂的方法(特开2007-95506号公报)。还提出了在导电性高 分子的单体中添加碱性的导电提高剂、进行氧化聚合的方法(特开2008-171761号公报， Advanced Functional Materials 2004，14，P615)。关于上述的第三“酸性物质”，提出了在 导电性高分子的单体中添加酸性添加剂，例如对甲苯磺酸或芳香族二羧酸，进行氧化聚合 的方法(特开2004-107552号公报，特开2008-34440号公报)。导电性高分子的电导率σ用σ = Θημ的式子表示。其中，在该式中，e是元电 荷，η是载流子密度，μ是迁移率。因此，从该电导率σ的式子可知，通过提高载流子密度 η和迁移率μ，能够提高电导率σ的值。本申请的专利技术人得知，为了提高该载流子密度η， 为了提高掺杂量以及提高迁移率μ，提高导电性分子的取向性至关重要。鉴于这样的理论，在专利2916098号公报和特开2007-95506号公报中，在形成导 电性高分子后进行利用添加剂的处理，因此存在不能改善导电性高分子的取向性的不妥之 处。另外，在特开2004-107552号公报和特开2008-34440号公报中，通常如果减小氧化聚 合液的氢离子指数(以下，记为ΡΗ)，则反应速度加快，因此，在导电性高分子的单体中添加 PH小的添加剂时，即添加酸性的添加剂时，存在得到的导电性高分子膜的取向性降低的不 妥之处。这样一来，如果导电性高分子的取向性降低，导电性高分子内的载流子就不能有效地在分子链内或分子链间移动，因此，导致电导率降低。在特开2008-171761号公报和Advanced Functional Materials 2004，14，P615中，能够期待通过添加碱性的添加剂而抑 制聚合速度，得到取向性高的导电性高分子膜，但是，如果添加碱性材料，聚合反应的反应 速度就会减慢，难以得到足够膜厚的导电性高分子膜，结果导致导电性高分子膜的导电性 降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述事实完成的，其目的在于实现导电性高分子膜的导电性的提 高，提高使用实现导电性提高的导电性高分子膜的电子设备的性能。本专利技术的第一种导电性高分子膜，其通过使用含有导电性高分子的单体、氧化剂 和添加剂的聚合液，使导电性高分子单体聚合而成，上述添加剂是由掺杂剂和碱性物质形 成的盐。如上述构成，通过使聚合液中含有添加剂，能够抑制导电性高分子的反应速度，改 善导电性高分子的掺杂率和取向性，能够提高导电性高分子膜的电导率。另外，由于使用 盐，不降低氧化剂的氧化能力，因此能够得到足够膜厚的导电性高分子膜。作为上述添加剂，可以使用下述通式⑴所示的盐。A、B+. . . . (1)在式(1)中，A是导电性高分中所用的掺杂剂，B是碱性物质，该式的盐是掺杂剂A 与碱性物质B离子结合而得到的物质。此时的掺杂剂A是作为导电性高分子中所用的掺杂剂发挥功能的材料，优选显示 酸性的物质。从这样的观点出发，优选掺杂剂A具有磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基，更优 选这些官能团与苯、萘结合而形成的化合物。作为此时的碱性物质B，优选显示碱性的物质。作为显示碱性的碱性物质B，例如， 可以列举含氮的芳香族杂环化合物、具有酰胺基的化合物、具有酰亚胺基的化合物。另外，本专利技术的第二种导电性高分子膜为含有磺酸的聚噻吩类的导电性高分子 膜，其特征在于上述导电性高分子膜中的磺酸相对于噻吩环的掺杂率为0. 55以上0. 72以 下。此时的掺杂率表示导电性高分子膜中每个噻吩环含有作为掺杂剂的磺酸的比例，掺杂 率高，表示含有多的磺酸。另外，该掺杂率通过使用X射线光电子能谱(XPS)测定器，根据 来自噻吩环的硫原子的峰与来自掺杂剂磺酸的SOx的峰的面积比求出。求出该面积比率的 具体例如后所述。如上述构成，通过使导电性高分子膜中的掺杂率为0. 55以上0. 72以下，能够提高 作为掺杂剂的磺酸的含量，使载流子密度增加，使电导率升高。本专利技术的电子设备的特征在于，使用上述本专利技术的第一种或者第二种的导电性高 分子膜。作为这种本专利技术的电子设备，例如，可以列举固体电解电容器、有机太阳电池、有机 电致发光元件、有机晶体管、触摸面板、电池等，在这些电子设备中，例如，作为各种电极发 挥功能的导电膜可以使用上述的导电性高分子膜。这样，通过使用上述本专利技术的导电性高 分子膜作为电子设备的导电膜，能够得到具有导电性优异的导电性高分子膜的电子设备。本专利技术的电子设备可以是固体电解电容器。固体电解电容器例如具有阳极、在阳 极表面上形成的电介质层、在电介质层上形成的导电性高分子层和在导电性高分子层上形成的阴极层，导电性高分子层使用上述的导电性高分子膜。在这种固体电解电容器的情况 下，通过使用导电性优异的导电性高分子膜作为导电性高分子层，有助于降低等效串联电 阻(ESR)。本专利技术的导电性高分子膜的制造方法的特征在于，在基板上涂布含有导电性高分 子的单体、氧化剂和添加剂的聚合液，使上述导电性高分子的单体在该基板上聚合，其中， 上述添加剂是碱性物质与掺杂剂结合而成的盐。根据本专利技术，例如，在基板上，使用上述聚合液，使上述导电性高分子的单体聚合， 由此能够在基板上得到上述本专利技术的导电性高分子膜。本专利技术的电子设备的制造方法的特征在于，在形成导电性高分子膜时，在基板上 涂布含有导电性高分子的单体、氧化剂和添加剂的聚合液，使上述导电性高分子的单体聚 合，其中，上述添加剂是由掺杂剂和碱性物质形成的盐。根据本专利技术，例如，通过在固体电解电容器的电介质层上涂布上述聚合液，使上述 导电性高分子的单体聚合，由此能够得到具备高电导率的导电性高分子膜的固体电解电容器。其中，在本专利技术中，不限于一种导电性高分子单体，能够使用多种导电性高分子单 体，此时，能够得到由共聚物构成的导电性高分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性高分子膜，其特征在于：该导电性高分子膜通过使用含有导电性高分子的单体、氧化剂和添加剂的聚合液，使导电性高分子单体聚合而成，所述添加剂是由掺杂剂和碱性物质形成的盐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：原田学，佐野健志，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]