離子傳導(dǎo)膜、聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊及攝像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料的離子傳導(dǎo)膜。
【專利說(shuō)明】
離子傳導(dǎo)膜、聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊及攝像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本技術(shù)涉及適合于聚合物致動(dòng)器元件或聚合物傳感器元件等聚合物元件的離子傳導(dǎo)膜以及使用該離子傳導(dǎo)膜的聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊及攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，例如便攜電話或個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或者PDA(Personal DigitalAssistant，個(gè)人數(shù)字助理)等便攜型電子設(shè)備的高功能化顯著地進(jìn)步，一般通過(guò)搭載照相機(jī)模塊而具備攝像功能。在這樣的便攜型電子設(shè)備中，通過(guò)使照相機(jī)模塊內(nèi)的透鏡向其光軸方向移動(dòng)，從而進(jìn)行聚焦或變焦。
[0003]—直以來(lái)，一般采用以音圈馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)等作為驅(qū)動(dòng)部而進(jìn)行照相機(jī)模塊內(nèi)的透鏡的移動(dòng)的方法。另一方面，最近，出于緊湊化的觀點(diǎn)，開發(fā)了將既定的致動(dòng)器元件作為驅(qū)動(dòng)部而利用的裝置。作為那樣的致動(dòng)器元件，可列舉例如聚合物致動(dòng)器元件。聚合物致動(dòng)器元件例如將離子導(dǎo)電性高分子層(以下，簡(jiǎn)稱為高分子層)夾在一對(duì)電極層間。在該高分子層中，包含例如水、離子液體或者高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。在這樣的聚合物致動(dòng)器元件中，通過(guò)將電場(chǎng)施加于一對(duì)電極層間，從而高分子層中的離子移動(dòng)，產(chǎn)生位移。因此，位移量及響應(yīng)速度等聚合物致動(dòng)器元件的動(dòng)作特性大大地受到離子的傳導(dǎo)環(huán)境影響。這樣，除了用作聚合物致動(dòng)器元件以外，聚合物元件還用于聚合物傳感器元件、電雙層電容器及二次電池等。
[0004]聚合物元件的電極層由例如碳顆粒及離子傳導(dǎo)性樹脂材料構(gòu)成(例如，專利文獻(xiàn)I等)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007 —143300號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]碳顆粒是多孔質(zhì)性的，比表面積大。因此，碳顆粒的離子吸附性高，在這點(diǎn)上，碳顆粒適合于聚合物元件的電極層。然而，碳顆粒與金屬材料等其他導(dǎo)電材料相比電阻高。如果將電阻高的電極層用于聚合物元件，則其特性下降。例如，在聚合物致動(dòng)器元件中，如果將碳顆粒用于電極層，則位移量提高，但充電的時(shí)間常數(shù)CR變大，響應(yīng)速度下降。
[0007]因此，優(yōu)選提供維持離子吸附性并抑制電阻的上升的離子傳導(dǎo)膜。另外，優(yōu)選提供能夠通過(guò)使用該離子傳導(dǎo)膜而提高特性的聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊及攝像裝置。
[0008]本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的離子傳導(dǎo)膜包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0009]本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件具備一對(duì)電極層和一對(duì)電極層之間的高分子層，一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0010]本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的電子設(shè)備具備聚合物元件，該聚合物元件具有一對(duì)電極層和一對(duì)電極層之間的高分子層，一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0011]本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的照相機(jī)模塊具備透鏡和使用聚合物元件而構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置，聚合物元件具有一對(duì)電極層和一對(duì)電極層之間的高分子層，一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0012]本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的攝像裝置具備透鏡、取得利用透鏡來(lái)成像而得到的攝像信號(hào)的攝像元件以及使用聚合物元件而構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)透鏡或攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置，聚合物元件具有一對(duì)電極層和一對(duì)電極層之間的高分子層，一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0013]關(guān)于本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的離子傳導(dǎo)膜，由于除了碳材料以外，還包含導(dǎo)電性材料，因而與作為導(dǎo)電性材料而僅包含碳材料的情況下的電阻的值相比，其值變化。即，能夠降低電阻。關(guān)于本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊或攝像裝置，由于使用上述本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的離子傳導(dǎo)膜，因而同樣如此，電極層的電阻的值變化，能夠降低電阻。
[0014]依據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的離子傳導(dǎo)膜，由于包含碳材料，并且包含導(dǎo)電性材料，因而能夠維持離子吸附性，并且抑制電阻的上升。依據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件、電子設(shè)備、照相機(jī)模塊及攝像裝置，由于使用上述本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的離子交換膜，因而能夠降低電極層的電阻，提高其特性。此外，記載于此的效果不一定被限定，也可以是本公開中所記載的任一種效果。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的聚合物元件的構(gòu)成的截面圖。
[0016]圖2A是表示圖1所示的電極層的構(gòu)成的平面圖。
[0017 ]圖2B是表示圖2A所示的電極層的其他示例的平面圖。
[0018]圖3A是表示未施加電壓時(shí)的圖1所示的聚合物元件的截面圖。
[0019 ]圖3B是表示施加電壓時(shí)的圖1所示的聚合物元件的動(dòng)作的截面示意圖。
[0020]圖4是表示變形例I所涉及的聚合物元件的電極層的構(gòu)成的平面圖。
[0021]圖5A是表示變形例2所涉及的聚合物元件的電極層的構(gòu)成的截面圖。
[0022]圖5B是圖5A的一部分的放大圖。
[0023]圖6是表示變形例3所涉及的聚合物元件的構(gòu)成的截面圖。
[0024]圖7是表示變形例4所涉及的聚合物元件的構(gòu)成的截面圖。
[0025]圖8是表示應(yīng)用圖1等所示的聚合物元件的電子設(shè)備的構(gòu)成示例的立體圖。
[0026]圖9是從不同的方向表示圖8所示的電子設(shè)備的立體圖。
[0027]圖10是表示圖9所示的攝像裝置的主要部分構(gòu)成的立體圖。
[0028]圖11是表示圖10所示的照相機(jī)模塊的分解立體圖。
[0029]圖12A是表示圖10所示的照相機(jī)模塊的動(dòng)作進(jìn)行前的狀態(tài)的側(cè)面示意圖。
[0030]圖12B是表示圖12A所示的照相機(jī)模塊的動(dòng)作進(jìn)行后的狀態(tài)的截面示意圖。
[0031 ]圖13是表示圖9所示的攝像裝置的其他示例的截面圖。
[0032]圖14A是表示圖13所示的攝像裝置的動(dòng)作進(jìn)行前的狀態(tài)的側(cè)面示意圖。
[0033]圖14B是表示圖14A所示的攝像裝置的動(dòng)作進(jìn)行后的狀態(tài)的截面示意圖。
[0034]圖15A是表示應(yīng)用圖1等所示的聚合物元件的電子設(shè)備的構(gòu)成的一個(gè)示例的示意圖。
[0035 ]圖15B是表示圖15A所示的電子設(shè)備的其他示例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，參照附圖，對(duì)本技術(shù)的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。此外，說(shuō)明按照以下的順序進(jìn)行。
[0037]1.實(shí)施方式(聚合物元件:導(dǎo)電性物質(zhì)的形狀為纖維狀的示例)
2.變形例I(導(dǎo)電性物質(zhì)的形狀為粒狀的示例)
3.變形例2(導(dǎo)電性物質(zhì)覆蓋碳顆粒的表面的示例)
4.變形例3(與電極層相接而具有金屬膜的示例)
5.變形例4(作為二次電池而起作用的示例)
6.應(yīng)用示例
應(yīng)用示例1(應(yīng)用于具備驅(qū)動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置的攝像裝置的示例)
應(yīng)用示例2(應(yīng)用于具備驅(qū)動(dòng)攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置的攝像裝置的示例)
其他應(yīng)用示例 <實(shí)施方式>
[聚合物元件I的構(gòu)成]
圖1表示本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的聚合物元件(聚合物元件I)的截面構(gòu)成示例(Z — X截面構(gòu)成示例)。該聚合物元件I在一對(duì)電極層12A、12B之間具有高分子層11，應(yīng)用于例如聚合物致動(dòng)器元件或聚合物傳感器元件等。高分子層11及電極層12A、12B的平面形狀(從圖1的Z方向觀看時(shí)的平面形狀)是例如矩形狀(例如圖1的X方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向)，其寬度截面(例如從圖1的Y方向觀看時(shí)的截面)變形成大致圓孤狀。也可以由絕緣性的保護(hù)膜覆蓋聚合物元件I的周圍。絕緣性的保護(hù)膜能夠由例如具有高彈性的材料(例如，聚氨基甲酸乙酯等)構(gòu)成。
[0038](高分子層11)
高分子層11由例如浸漬著離子物質(zhì)的離子傳導(dǎo)性高分子化合物膜構(gòu)成。這里所說(shuō)的“離子物質(zhì)”是指能夠在高分子層11內(nèi)傳導(dǎo)的離子全體。具體而言，意味著包含氫離子或金屬離子單體或者那些陽(yáng)離子及/或陰離子和極性溶劑的物質(zhì)，或者咪唑鹽等自身為液狀的包含陽(yáng)離子及/或陰離子的物質(zhì)。作為前者，可列舉例如極性溶劑溶劑化成陽(yáng)離子及/或陰離子而成的物質(zhì)，作為后者，可列舉例如離子液體。
[0039]離子物質(zhì)也可以是有機(jī)物質(zhì)，也可以是無(wú)機(jī)物質(zhì)，不論其種類。在離子物質(zhì)中，也可以包含陽(yáng)離子，也可以包含陰離子，在此，對(duì)在離子物質(zhì)中包含陽(yáng)離子的情況進(jìn)行說(shuō)明。例如，作為包含陽(yáng)離子的離子物質(zhì)，可列舉金屬離子單體、包含金屬離子和水的物質(zhì)、包含有機(jī)陽(yáng)離子和水的物質(zhì)或者離子液體等各種形態(tài)的物質(zhì)。具體而言，作為金屬離子，可列舉鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、鋰離子(Li+)或者鎂離子(Mg2+)等輕金屬離子。作為有機(jī)陽(yáng)離子，可列舉例如烷基銨離子等。離子物質(zhì)所包含的離子在高分子層11中作為水合物而存在。因此，在聚合物元件I中，為了防止水分的蒸發(fā)，優(yōu)選將聚合物元件I整體密封。
[0040]離子液體包含陽(yáng)離子及陰離子。該離子液體是所謂的常溫熔化鹽，具有難燃性及低揮發(fā)性。具體而言，作為離子液體，可列舉例如咪唑環(huán)類化合物、吡啶環(huán)類化合物或者脂肪族類化合物等。作為離子物質(zhì)，優(yōu)選使用離子液體。通過(guò)使用包含揮發(fā)性低的離子液體的高分子層11，從而即使在高溫氣氛中或者真空中，聚合物元件I也良好地進(jìn)行動(dòng)作。
[0041]在作為離子物質(zhì)而浸漬陽(yáng)離子物質(zhì)時(shí)，作為離子傳導(dǎo)性高分子化合物膜，能夠使用例如以氟樹脂或者碳化氫類等作為骨架的陽(yáng)離子交換樹脂膜。作為陽(yáng)離子交換樹脂膜，可列舉例如引入有磺酸(磺)基(只少本V(只少本)基)或羧基等酸性官能基的陽(yáng)離子交換樹脂膜。具體而言，是具有酸性官能基的聚乙烯、具有酸性官能基的聚苯乙烯或者具有酸性官能基的氟樹脂膜等。其中，作為陽(yáng)離子交換樹脂膜，優(yōu)選具有磺基或者羧基的氟樹脂膜，可列舉例如全氟磺酸(杜邦股份有限公司制)。
[0042](電極層12A、12B)
電極層12A、12B(離子傳導(dǎo)膜)分別在離子傳導(dǎo)性的高分子材料(后述的圖2A的高分子材料121)中包含導(dǎo)電性材料。在本實(shí)施方式中，如圖2A、圖2B所示，作為導(dǎo)電性材料，該電極層12A、12B包含多個(gè)碳顆粒122(碳材料)和與碳顆粒122不同的種類的導(dǎo)電性物質(zhì)123(導(dǎo)電性材料)。后面闡述詳細(xì)情況，由此，與在離子傳導(dǎo)性高分子材料中僅包含碳顆粒的情況相比，能夠降低電極層12A、12B的電阻。優(yōu)選在電極層12A、12B的任一個(gè)中還包含導(dǎo)電性物質(zhì)123，至少在電極層12A、12B中的任一方中包含導(dǎo)電性物質(zhì)123即可。
[0043]能夠?qū)⑴c高分子層11的構(gòu)成材料同樣的構(gòu)成材料用于高分子材料121。通過(guò)該高分子材料121而在電極層12A、12B內(nèi)傳導(dǎo)離子。碳顆粒122是多孔質(zhì)性的，具有多個(gè)細(xì)孔(后述的圖5B的細(xì)孔122P)。該細(xì)孔的數(shù)量越多，碳顆粒122的表面積就越大，離子吸附性就越高。碳顆粒122的BET比表面積為例如500m2/g以上。碳顆粒122的細(xì)孔內(nèi)填滿高分子材料121。在碳顆粒122之間的間隙，還設(shè)置有高分子材料121，碳顆粒122由高分子材料121粘結(jié)。這樣，通過(guò)由高分子材料121粘結(jié)碳顆粒122而構(gòu)成電極層12A、12B，從而能夠提高電極層12A、12B的柔軟性。作為碳顆粒122，優(yōu)選例如科琴黑。
[0044]導(dǎo)電性物質(zhì)123存在于碳顆粒122之間的間隙，沿電極層12A、12B內(nèi)的面內(nèi)方向及厚度方向分散。這樣的導(dǎo)電性物質(zhì)123具有例如纖維狀的形狀。該導(dǎo)電性物質(zhì)123的直徑為例如10nm以下，其長(zhǎng)徑比為4以上。如果導(dǎo)電性物質(zhì)123的直徑大，則存在剛性變高而對(duì)聚合物元件I的位移量造成影響的擔(dān)憂。纖維狀的導(dǎo)電性物質(zhì)123的延伸方向也可以一致，或者也可以互相不同。通過(guò)例如施加高電場(chǎng)，從而能夠使導(dǎo)電性物質(zhì)123的延伸方向一致。如果纖維狀的導(dǎo)電性物質(zhì)123的延伸方向與電極層12A、12B的厚度方向一致，則有效地抑制電極層12A、12B的厚度方向的電阻的上升。另外，即使在導(dǎo)電性物質(zhì)123的剛性與碳顆粒122的剛性相比較高的情況下，也難以使聚合物元件I的位移量受到影響。纖維狀的導(dǎo)電性物質(zhì)123的延伸方向也可以與相對(duì)于變形的邊(例如電極層12A、12B的長(zhǎng)邊)而相交的方向一致，優(yōu)選與相對(duì)于變形的邊而正交的方向(例如電極層12A、12B的短邊)一致。由此，能夠抑制由于導(dǎo)電性物質(zhì)123的存在而導(dǎo)致的對(duì)聚合物元件I的位移量的影響。
[0045]優(yōu)選，導(dǎo)電性物質(zhì)123的電阻率比碳顆粒122的電阻率更低。詳細(xì)地說(shuō)，碳顆粒的電阻率為4Ω.πι左右，優(yōu)選，導(dǎo)電性物質(zhì)123的電阻率比該碳顆粒122的電阻率更小一位數(shù)以上。能夠?qū)⒗缃饘俨牧嫌糜谶@樣的導(dǎo)電性物質(zhì)123。其中，關(guān)于導(dǎo)電性物質(zhì)123，優(yōu)選使用低電阻且耐腐蝕性的金屬材料，具體而言，優(yōu)選使用電阻率2.05 X 10—8 Ω.πι的金(Au)或電阻率1.04X10—7Ω _m的鉑(Pt)。也可以將金屬氧化物用于導(dǎo)電性物質(zhì)123。關(guān)于導(dǎo)電性物質(zhì)123，只要是電阻率比碳顆粒122更低的材料，就無(wú)論怎樣的材料都可以使用，例如，也可以使用包含碳原子的合金等化合物或?qū)щ娦杂袡C(jī)物等?；蛘撸部梢允褂?種以上物質(zhì)的混合物來(lái)構(gòu)成導(dǎo)電性物質(zhì)123。
[0046]關(guān)于導(dǎo)電性物質(zhì)123，例如，在以碳顆粒122和高分子材料121的重量的總和作為100%時(shí)，以按重量比計(jì)量為0.01wt%以上且10wt%以下的比例，優(yōu)選0.01wt%以上且0.lwt%&下的比例存在于電極層12A、12B內(nèi)。因?yàn)?，如果?dǎo)電性物質(zhì)123的濃度過(guò)低，則電極層12A、12B的電阻難以下降。另一方面，如果導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度變高，則使電極層12A、12B的剛性受到影響，存在聚合物元件I的位移量下降的擔(dān)憂。另外，還存在導(dǎo)電性物質(zhì)123進(jìn)入碳顆粒122的細(xì)孔(后述的圖5B的細(xì)孔122P)而使碳顆粒122的離子吸附性下降的擔(dān)憂。通過(guò)如上所述地調(diào)整導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度，從而能夠使導(dǎo)電性物質(zhì)123分布于接近的碳顆粒122之間的間隙，而且，不進(jìn)入存在于碳顆粒122內(nèi)部的細(xì)孔內(nèi)。導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度也可以在電極層12A、12B內(nèi)是均勻的，但也可以使電極層12A、12B的一端的導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度與其他部分的導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度相比更高。通過(guò)以該導(dǎo)電性物質(zhì)123的濃度高的一端作為最大程度地有助于位移的固定端(后述的圖3B的右端)而使聚合物元件I位移，從而能夠有效地提高聚合物元件I的響應(yīng)速度。
[0047]如圖2A所示，也可以使相鄰的導(dǎo)電性物質(zhì)123彼此接觸而形成網(wǎng)絡(luò)，或者，如圖2B所示，也可以使相鄰的導(dǎo)電性物質(zhì)123彼此分離。
[0048][聚合物元件I的制造方法]
本實(shí)施方式的聚合物元件I例如能夠如下地制造。
[0049 ]首先，將電極層12A、12B的構(gòu)成材料混合而調(diào)制涂料。具體而言，例如，作為高分子材料121，準(zhǔn)備全氟磺酸等全氟磺酸聚合物(密度2g/cm3)。以按重量比計(jì)量為2/3(按體積比計(jì)量為約8.8)的方式將碳顆粒122(BET比表面積1270m2/g，體積密度0.15g/Cm3)添加于該全氟磺酸聚合物并在純水中混合。另一方面，作為導(dǎo)電性物質(zhì)123，準(zhǔn)備例如直徑約30nm、長(zhǎng)度約120nm?約4500nm的纖維狀的金，預(yù)先使該金分散于純水中。如上所述，導(dǎo)電性物質(zhì)123的添加量按重量比計(jì)量為0.01wt%以上且10wt%以下。接著，將分散于該純水中的導(dǎo)電性物質(zhì)123添加于高分子材料121與碳顆粒122的混合物并攪拌。這樣地，將使電極層12A、12B的構(gòu)成材料混合而成的涂料涂敷于高分子層11的兩面并使其干燥。由此，完成聚合物元件I。在使電極層12A、12B的構(gòu)成材料混合之后，也可以成形為膜狀，也可以通過(guò)將其壓接于高分子層11的兩面，從而形成聚合物元件I。例如將全氟磺酸用于高分子層11。
[0050][聚合物元件I的作用和效果]
(A.作為聚合物致動(dòng)器元件而起作用的情況下的基本動(dòng)作)
關(guān)于本實(shí)施方式的聚合物元件I，如果在電極層12A、12B之間產(chǎn)生既定的電位差，那么，根據(jù)以下的原理，在高分子層11中產(chǎn)生變形(彎曲)。即，在該情況下，聚合物元件I作為聚合物致動(dòng)器元件而起作用。以下，對(duì)該聚合物元件I的作為聚合物致動(dòng)器元件的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0051]圖3A及圖3B使用截面圖(Z— X截面圖)來(lái)示意性地表示該聚合物元件I的動(dòng)作(作為聚合物致動(dòng)器元件的動(dòng)作)。以下，根據(jù)高分子層11所浸漬的離子物質(zhì)的種類而進(jìn)行情況分類，說(shuō)明聚合物元件I的動(dòng)作。
[0052]首先，對(duì)將包含陽(yáng)離子和極性溶劑的物質(zhì)用作離子物質(zhì)的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0053]在該情況下，未施加電壓狀態(tài)下的聚合物元件I，由于陽(yáng)離子物質(zhì)大致均勻地分散于高分子層11中，因而不彎曲，而是成為平面狀(圖3A)。在此，如果通過(guò)圖2B中所示的電壓功能部9(在該情況下，為電壓供給部)而成為施加電壓狀態(tài)(開始施加驅(qū)動(dòng)用電壓Vd)，則聚合物元件I示出如下的行動(dòng)。例如，如果將既定的驅(qū)動(dòng)用電壓Vd施加于電極層12A、12B之間，從而電極層12A成為負(fù)電位，電極層12B成為正電位(參照?qǐng)D3B中的箭頭“+V”)，則陽(yáng)離子與極性溶劑以溶劑化的狀態(tài)移動(dòng)至電極層12A側(cè)。此時(shí)，在高分子層11中，陰離子幾乎不能移動(dòng)，因而在高分子層11中，電極層12A側(cè)伸長(zhǎng)，電極層12B側(cè)收縮。由此，聚合物元件I作為整體而如圖3B中的箭頭“+Z”所示地彎曲至電極層12B側(cè)。
[0054]此后，如果消除電極層12A、12B之間的電位差而成為未施加電壓狀態(tài)(停止施加驅(qū)動(dòng)用電壓Vd)，則在高分子層11中，偏于電極層12A側(cè)的陽(yáng)離子物質(zhì)(陽(yáng)離子及極性溶劑)擴(kuò)散，返回至圖3A所示的狀態(tài)。
[0055]另外，如果在圖3A所示的未施加電壓狀態(tài)之后，將既定的驅(qū)動(dòng)電壓Vd施加于電極層12A、12B之間，從而電極層12A成為正電位，電極層12B成為負(fù)電位，則陽(yáng)離子與極性溶劑以溶劑化的狀態(tài)移動(dòng)至電極層12B側(cè)。在該情況下，在高分子層11中，電極層12A側(cè)收縮，電極層12B側(cè)伸長(zhǎng)。由此，聚合物元件I作為整體而彎曲至電極層12A側(cè)(未圖示)。
[0056]在該情況下，如果消除電極層12A、12B之間的電位差而成為未施加電壓狀態(tài)，則在高分子層11中，偏于電極層12B側(cè)的陽(yáng)離子物質(zhì)也擴(kuò)散，返回至圖3A所示的狀態(tài)。
[0057]接著，作為離子物質(zhì)，對(duì)使用包含液狀的陽(yáng)離子的離子液體的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0058]在該情況下，在未施加電壓狀態(tài)下，離子液體大致均勻地分散于高分子層11中，因而聚合物元件I成為圖3A所示的平面狀。在此，如果通過(guò)電壓功能部9而成為施加電壓狀態(tài)(開始施加驅(qū)動(dòng)用電壓Vd)，則聚合物元件I示出如下的行動(dòng)。例如，如果將既定的驅(qū)動(dòng)用電壓Vd施加于電極層12A、12B之間，從而電極層12A成為負(fù)電位，電極層12B成為正電位(參照?qǐng)D3B中的箭頭“+V” )，則離子液體中的陽(yáng)離子移動(dòng)至電極層12A側(cè)。另一方面，離子液體中的陰離子不能在作為陽(yáng)離子交換膜的高分子層11中移動(dòng)。因此，在高分子層11中，電極層12A偵_長(zhǎng)，電極層12B側(cè)壓縮。由此，聚合物元件I作為整體而如圖3B中的箭頭“+Z”所示地彎曲至電極層12B側(cè)。
[0059]此后，如果消除電極層12A、12B之間的電位差而成為未施加電壓狀態(tài)(停止施加驅(qū)動(dòng)用電壓Vd)，則在高分子層11中，偏于電極層12A側(cè)的陽(yáng)離子擴(kuò)散，返回至圖3A所示的狀
??τ O
[0060]另外，如果在圖3Α所示的未施加電壓狀態(tài)之后，將既定的驅(qū)動(dòng)電壓Vd施加于電極層12Α、12Β之間，從而電極層12Α成為正電位，電極層12Β成為負(fù)電位，則離子液體中的陽(yáng)離子移動(dòng)至電極層12Β側(cè)。在該情況下，在高分子層11中，電極層12Α側(cè)壓縮，電極層12Β側(cè)伸長(zhǎng)。由此，聚合物元件I作為整體而彎曲至電極層12Α側(cè)(未圖示)。
[0061 ]在該情況下，如果消除電極層12Α、12Β之間的電位差而成為未施加電壓狀態(tài)，則在高分子層11中，偏于電極層12Β側(cè)的陽(yáng)離子也擴(kuò)散，返回至圖3Α所示的狀態(tài)。
[0062](B.作為聚合物傳感器元件而起作用的情況下的基本動(dòng)作)
另外，在本實(shí)施方式的聚合物元件I中，相反地，如果高分子層11向與面方向正交的方向(在此，為Z軸方向)變形(彎曲)，則根據(jù)以下的原理，在電極層12Α與電極層12Β之間產(chǎn)生電壓(電動(dòng)勢(shì))。即，在該情況下，聚合物元件I作為聚合物傳感器元件(例如，彎曲傳感器、速度傳感器或者加速度傳感器等)而起作用。以下，根據(jù)高分子層11所浸漬的離子物質(zhì)的種類而進(jìn)行情況分類，對(duì)聚合物元件I的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0063]首先，對(duì)將包含陽(yáng)離子和極性溶劑的物質(zhì)用作離子物質(zhì)的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0064]在該情況下，在聚合物元件I自身例如成為未受到外力所導(dǎo)致的彎曲應(yīng)力的狀態(tài)或者既不進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)也不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不產(chǎn)生加速度及角加速度時(shí)，起因于這些因素的力不施加于聚合物元件I。因此，聚合物元件I不變形(彎曲)，而是成為平面狀(圖3A)。因此，由于陽(yáng)離子物質(zhì)大致均勻地分散于高分子層11中，因而在電極層12A、12B之間不產(chǎn)生電位差，在聚合物元件I中檢測(cè)到的電壓成為0(零)V。
[0065]另一方面，如果由于聚合物元件I自身例如受到彎曲應(yīng)力或進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生加速度或角加速度，則起因于這些因素的力施加于聚合物元件I，因而聚合物元件I變形(彎曲)(圖3B)。
[0066]例如，如圖3B所示，在聚合物元件I沿Z軸上的正方向(電極層12B側(cè))變形的情況下，在高分子層11中，電極層12B側(cè)壓縮，電極層12A側(cè)伸長(zhǎng)。于是，陽(yáng)離子與極性溶劑以溶劑化的狀態(tài)移動(dòng)至內(nèi)壓低的電極層12A側(cè)，因而陽(yáng)離子在電極層12A側(cè)成為密的狀態(tài)，另一方面，在電極層12B側(cè)成為疏的狀態(tài)。因此，在該情況下，在聚合物元件I中，產(chǎn)生電位在電極層12A側(cè)比電極層12B側(cè)更高的電壓V。即，在該情況下，如圖3B中的括弧中的箭頭“-V”所示，在與電極層12A、12B連接的電壓功能部9(在該情況下，為電壓計(jì))中，檢測(cè)到負(fù)極性的電壓(-V) O
[0067]在聚合物元件I沿Z軸上的負(fù)方向(電極層12A側(cè))變形的情況下，在高分子層11中，相反地，電極層12A側(cè)壓縮，電極層12B側(cè)伸長(zhǎng)。于是，陽(yáng)離子與極性溶劑以溶劑化的狀態(tài)移動(dòng)至內(nèi)壓低的電極層12B側(cè)，因而陽(yáng)離子在電極層12B側(cè)成為密的狀態(tài)，另一方面，在電極層12A側(cè)成為疏的狀態(tài)。因此，在該情況下，在聚合物元件I中，產(chǎn)生電位在電極層12B側(cè)比電極層12A側(cè)更高的電壓V。即，在該情況下，在與電極層12A、12B連接的電壓功能部9(電壓計(jì))中，檢測(cè)到正極性的電壓(+V)。
[0068]接著，對(duì)將包含液狀的陽(yáng)離子的離子液體用作離子物質(zhì)的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0069]在該情況下，首先，在聚合物元件I自身例如既不進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)也不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不產(chǎn)生加速度及角加速度時(shí)，聚合物元件I不變形(彎曲)，而是成為平面狀(圖3A)。因此，由于離子液體大致均勻地分散于高分子層11中，因而在電極層12A、12B之間不產(chǎn)生電位差，在聚合物元件I中檢測(cè)到的電壓成為0(零)V。
[0070]另一方面，如果聚合物元件I自身由于例如進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生加速度或角加速度，則起因于這些因素的力施加于聚合物元件I，因而聚合物元件I變形(彎曲)(圖 3B)。
[0071]例如，如圖3B所示，在聚合物元件I沿Z軸上的正方向(電極層12B側(cè))變形的情況下，在高分子層11中，電極層12B側(cè)壓縮，電極層12A側(cè)伸長(zhǎng)。于是，在高分子層11為陽(yáng)離子交換膜的情況下，離子液體中的陽(yáng)離子在膜中移動(dòng)而移動(dòng)至內(nèi)壓低的電極層12A側(cè)。另一方面，陰離子被高分子層11的官能基阻擋而不能移動(dòng)。因此，在該情況下，在聚合物元件I中，產(chǎn)生電位在電極層12A側(cè)比電極層12B側(cè)更高的電壓V。即，在該情況下，如圖3B中的括弧中的箭頭“-V”所示，在與電極層12A、12B連接的電壓功能部9(在該情況下，為電壓計(jì))中，檢測(cè)到負(fù)極性的電壓(-V)。
[0072]在聚合物元件I沿Z軸上的負(fù)方向(電極層12A側(cè))變形的情況下，在高分子層11中，相反地，電極層12A側(cè)壓縮，電極層12B側(cè)伸長(zhǎng)。于是，出于與上述同樣的理由，離子液體中的陽(yáng)離子移動(dòng)至內(nèi)壓低的電極層12B側(cè)。因此，在該情況下，在聚合物元件I中，產(chǎn)生電位在電極層12B側(cè)比電極層12A側(cè)更高的電壓V。即，在該情況下，在與電極層12A、12B連接的電壓功能部9(電壓計(jì))中，檢測(cè)到正極性的電壓(+V)。
[0073](C.作為電雙層電容器而起作用的情況下的動(dòng)作)
另外，本實(shí)施方式的聚合物元件I還作為電雙層電容器而起作用。如果將既定的電壓施加于電極層12A、12B之間，則高分子層11所浸漬的離子物質(zhì)移動(dòng)，在電極層12A、12B的表面排列。由此，形成電雙層，電荷蓄積于該部分，結(jié)果，作為電雙層電容器而起作用。
[0074](D.電極層12A、12B所包含的導(dǎo)電性物質(zhì)123的作用)
在此，對(duì)本實(shí)施方式的聚合物元件I的電極層12A、12B所包含的導(dǎo)電性物質(zhì)123的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0075]多孔質(zhì)性的碳顆粒(碳顆粒122)的比表面積大，碳顆粒122具有高的離子吸附性。通過(guò)將這樣的碳顆粒122用于聚合物元件I的電極層12A、12B，從而提高起因于聚合物元件I的離子捕捉性能的各種特性。
[0076]然而，碳顆粒122與金屬材料等其他導(dǎo)電材料相比電阻更高。如果將電阻高的電極層用于聚合物元件，則其特性下降。例如，在聚合物致動(dòng)器元件中，充電的時(shí)間常數(shù)CR變大，響應(yīng)速度下降。還考慮將金屬膜層疊于使用碳顆粒的電極層而謀求低電阻化(例如，專利文獻(xiàn)I)。在該方法中，電極層的面內(nèi)方向的電阻能夠下降，但不能使電極層的厚度方向的電阻下降。另外，存在剛性高的金屬膜引起聚合物元件的彎曲剛性的增大的擔(dān)憂。
[0077]相對(duì)于此，由于在聚合物元件I的電極層12A、12B中，除了碳顆粒122以外，還包含導(dǎo)電性物質(zhì)123，因而與作為導(dǎo)電材料而僅包含碳顆粒122的情況相比，能夠降低電阻。另夕卜，由于在碳顆粒122之間的間隙設(shè)置有導(dǎo)電性物質(zhì)123，導(dǎo)電性物質(zhì)123分散于電極層12A、12B的面內(nèi)方向及厚度方向的雙方，因而能夠遍及面內(nèi)方向及厚度方向的雙方而降低電極層12A、12B的電阻。實(shí)際上，在作為導(dǎo)電性物質(zhì)123而包含金的電極層12A、12B中，確認(rèn)到，在電極層12A、12B的面內(nèi)方向及厚度方向的雙方，電阻下降。而且，如果使導(dǎo)電性物質(zhì)123分散于電極層12A、12B內(nèi)而設(shè)置，則在聚合物元件I中，彎曲剛性不增大。因而，導(dǎo)電性物質(zhì)123不成為阻礙聚合物元件I的位移的因素。此外，如果使聚合物元件I作為電雙層電容器而起作用，則電雙層電容增加。
[0078]作為通過(guò)添加導(dǎo)電性物質(zhì)123而導(dǎo)致電極層12A、12B的電阻下降的理由，可考慮以下的情況?？煽紤]導(dǎo)電性物質(zhì)123橋接于彼此離開而存在的碳顆粒122，由此，更多的碳顆粒122成為電流的流路?；蛘撸煽紤]導(dǎo)電性物質(zhì)123介于鄰接的碳顆粒122之間，由此，等效地使碳顆粒122之間的接觸電阻下降。
[0079]如以上那樣，在本實(shí)施方式中，由于電極層12A、12B包含碳顆粒122，并且包含導(dǎo)電性物質(zhì)123，因而能夠維持碳顆粒122所具有的離子吸附性，并且抑制電阻的上升。因而，在聚合物元件I中，電極層12A、12B的電阻變低，能夠提高響應(yīng)速度或電容等特性。
[0080]另外，通過(guò)使用纖維狀的導(dǎo)電性物質(zhì)123，從而導(dǎo)電性物質(zhì)123進(jìn)入碳顆粒122之間的間隙，容易分散于電極層12A、12B內(nèi)。因此，能夠有效地降低電極層12A、12B的電阻。
[0081]以下，對(duì)上述實(shí)施方式的變形例進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)與上述實(shí)施方式中的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)，適當(dāng)省略說(shuō)明。
[0082]<變形例1>
圖4表示變形例I所涉及的聚合物元件(聚合物元件1A)的電極層12A、12B的平面構(gòu)成。該電極層12A、12B具有粒狀的導(dǎo)電性物質(zhì)(導(dǎo)電性物質(zhì)123A)。除了這點(diǎn)以外，聚合物元件IA具有與上述實(shí)施方式的聚合物元件I同樣的構(gòu)成，其作用及效果也同樣如此。
[0083]導(dǎo)電性物質(zhì)123A是例如大致球形，具有例如Inm?ΙΟμπι的直徑。關(guān)于導(dǎo)電性物質(zhì)123Α，與導(dǎo)電性物質(zhì)123相同，能夠使用金或鉑等金屬材料。導(dǎo)電性物質(zhì)123Α在高分子材料121中設(shè)置于碳顆粒122之間的間隙，沿電極層12Α、12Β的面內(nèi)方向及厚度方向分散地存在。在電極層12Α、12Β包含這樣的粒狀的導(dǎo)電性物質(zhì)123Α的情況下，也能夠抑制電極層12Α、12Β的電阻的上升。
[0084]<變形例2>
圖5Α表示變形例2所涉及的聚合物元件(聚合物元件1Β)的電極層12Α、12Β的截面構(gòu)成。在該電極層12Α、12Β中，導(dǎo)電性物質(zhì)(導(dǎo)電性物質(zhì)123Β)成形為膜狀，從各個(gè)碳顆粒122的外側(cè)(碳顆粒122的間隙)覆蓋表面整體。除了這點(diǎn)以外，聚合物元件IB具有與上述實(shí)施方式的聚合物元件I同樣的構(gòu)成，其作用及效果也同樣如此。
[0085]圖5Β是圖5Α的虛線部分S的放大圖。這樣，優(yōu)選，導(dǎo)電性物質(zhì)123Β維持碳顆粒122的細(xì)孔122Ρ的開口，并且覆蓋碳顆粒122。導(dǎo)電性物質(zhì)123Β由金或鉑等金屬材料構(gòu)成，其厚度為例如Inm?50nm。通過(guò)這樣地設(shè)置導(dǎo)電性物質(zhì)123Β的厚度，從而能夠防止有助于離子吸附的細(xì)孔122P(直徑2nm?50nm)被導(dǎo)電性物質(zhì)123B堵塞。
[0086]能夠使用例如多邊桶濺射法(例如，參照日本特開2004 — 250771號(hào)公報(bào))來(lái)形成導(dǎo)電性物質(zhì)123B。具體而言，將碳顆粒122放入多棱柱狀的桶，使該桶旋轉(zhuǎn)并同時(shí)使用導(dǎo)電性物質(zhì)123B的構(gòu)成材料來(lái)實(shí)施濺射。由此，定期地在落下于桶內(nèi)的碳顆粒122的表面成膜出導(dǎo)電性物質(zhì)123B。通過(guò)將被該導(dǎo)電性物質(zhì)123B覆蓋的碳顆粒122與高分子材料121混合，從而形成電極層12A、12B。在將導(dǎo)電性物質(zhì)123A設(shè)置于這樣的碳顆粒122的表面的情況下，也能夠抑制電極層12A、12B的電阻的上升。
[0087]<變形例3>
圖6表示變形例3所涉及的聚合物元件(聚合物元件1C)的截面構(gòu)成。該聚合物元件IC在電極層12A的與高分子層11相反的面具有金屬層13A，在電極層12B的與高分子層11相反的面具有金屬層13B。除了這點(diǎn)以外，聚合物元件IC具有與上述實(shí)施方式的聚合物元件I同樣的構(gòu)成，其作用及效果也同樣如此。
[0088]聚合物元件IC按照順序具有金屬層13A、電極層12A、高分子層11、電極層12B及金屬層13B。通過(guò)這樣地將金屬層13A、13B層疊于電極層12A、12B，從而在電極層12A、12B的面內(nèi)方向上，電位接近更均勻的值，得到更優(yōu)異的變形性能。作為金屬層13A、13B的構(gòu)成材料，可列舉金或者鉑等。金屬層13A、13B的厚度是任意的，優(yōu)選為不對(duì)聚合物元件IC的位移造成影響的程度的厚度。在聚合物元件IC中，由于在電極層12A、12B中包含導(dǎo)電性物質(zhì)123(導(dǎo)電性物質(zhì)123A、123B)，因而即使是薄的金屬層13A、13B，也能夠充分地降低電阻。因此，與在電極層中不包含導(dǎo)電性物質(zhì)的情況相比，不阻礙彎曲變形。金屬層13A、13B的厚度為例如50nm以下。金屬層13A、13B優(yōu)選成為連續(xù)膜，從而電極層12A、12B的電位變得均勻。作為形成這樣的金屬層13A、13B的方法，可列舉例如鍍敷法、蒸鍍法或者濺射法等。也可以預(yù)先將金屬層13八、138成膜于基體材料上，將金屬層134、138從基體材料轉(zhuǎn)印至電極層12六、128。
[0089]<變形例4>
圖7表示變形例4所涉及的聚合物元件(聚合物元件ID)的截面構(gòu)成。該聚合物元件ID經(jīng)由間隔物21而具有正極22A及負(fù)極22B，作為例如鋰離子二次電池而起作用。除了這點(diǎn)以外，聚合物元件ID具有與上述實(shí)施方式的聚合物元件I同樣的構(gòu)成，其作用及效果也同樣如此。
[0090]間隔物21用于將正極22A和負(fù)極22B隔離而防止起因于兩極的接觸而導(dǎo)致的電流的短路。該間隔物21使在正極22A與負(fù)極22B之間移動(dòng)的離子通過(guò)。能夠?qū)⑴c聚合物元件I的高分子層11的構(gòu)成材料同樣的構(gòu)成材料用于該間隔物21的構(gòu)成材料。關(guān)于間隔物21，也可以使用包含電解液的凝膠狀的高分子材料，或者，也可以使用聚四氟乙烯、聚丙烯或者聚乙烯等的多孔質(zhì)膜。
[0091]使間隔物21浸漬著電解液。該電解液是電解質(zhì)鹽溶解于溶劑而成的，也可以根據(jù)需要而包含各種添加材料等其他材料。電解液的溶劑是例如有機(jī)溶劑等非水溶劑，具體而言，可列舉碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯等。關(guān)于電解液，也可以將2種以上的溶劑混合而使用。電解液的電解質(zhì)鹽是例如鋰鹽等輕金屬鹽的任I種或者2種以上。作為鋰鹽，優(yōu)選例如六氟化磷酸鋰(LiPF6)、四氟化硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)及六氟化砷酸鋰(LiAsF6)中的I種或者2種以上。優(yōu)選，電解質(zhì)鹽的含有量相對(duì)于溶劑而為0.3mol/kg以上且3.0mol/kg以下。
[0092]正極22A包括正極活性物質(zhì)層221A及正極集電體222A，從接近間隔物21的位置起按照正極活性物質(zhì)層221A及正極集電體222A的順序設(shè)置。正極活性物質(zhì)層221A包含鈷酸鋰(LixCoO2)等正極活性物質(zhì)，正極集電體222A由例如鋁等金屬材料構(gòu)成。
[0093]負(fù)極22B包括負(fù)極活性物質(zhì)層221B及負(fù)極集電體222B，從接近間隔物21的位置起按照負(fù)極活性物質(zhì)層221B及負(fù)極集電體222B的順序設(shè)置。在聚合物元件ID中，該負(fù)極活性物質(zhì)層221B在離子傳導(dǎo)性高分子材料(圖2A的高分子材料121)中包含碳顆粒(圖2A的碳顆粒122 )和與碳顆粒不同的導(dǎo)電性物質(zhì)(圖2A的導(dǎo)電性物質(zhì)123 )。導(dǎo)電性物質(zhì)存在于碳顆粒之間的間隙。由此，與作為導(dǎo)電性材料而僅包含碳顆粒的情況相比，能夠抑制負(fù)極22B的電阻的上升。負(fù)極集電體222B由例如銅(Cu)、鎳(Ni)或者不銹鋼等金屬材料構(gòu)成。
[0094]在該聚合物元件ID中，在充電時(shí)，例如，鋰離子從正極22A放出，經(jīng)由間隔物21所浸漬的電解液而被負(fù)極22B吸收。另一方面，在放電時(shí)，例如，鋰離子從負(fù)極22B放出，經(jīng)由間隔物21所浸漬的電解液而被正極22A吸收。在此，由于在負(fù)極22B(負(fù)極活性物質(zhì)層221B)中，包含碳顆粒，并且包含導(dǎo)電性物質(zhì)，因而能夠維持碳顆粒所具有的離子吸附性，并且抑制電阻的上升。因而，在聚合物元件ID中，負(fù)極22B的電阻變低，能夠提高充電放電特性。
[0095]〈應(yīng)用示例〉
接著，對(duì)上述實(shí)施方式及變形例所涉及的聚合物元件的應(yīng)用示例(應(yīng)用于攝像裝置的示例;應(yīng)用示例1、2)進(jìn)行說(shuō)明。
[0096][應(yīng)用示例I]
(便攜電話機(jī)8的構(gòu)成)
圖8及圖9作為具備上述實(shí)施方式等的聚合物元件的應(yīng)用示例I所涉及的攝像裝置的電子設(shè)備的一個(gè)示例而以立體圖表示帶有攝像功能的便攜電話機(jī)(便攜電話機(jī)8)的概略構(gòu)成。在該便攜電話機(jī)8中，兩個(gè)殼體81A、81B彼此經(jīng)由未圖示的鉸鏈機(jī)構(gòu)而折疊自由地連結(jié)。
[0097]如圖8所示，在殼體81A的一方側(cè)的面，配設(shè)有多個(gè)各種操作鍵82，并且在其下端部配設(shè)有麥克風(fēng)83。操作鍵82用于接受使用者(用戶)的既定的操作而輸入信息。麥克風(fēng)83用于輸入通話時(shí)等的使用者的聲音。
[0098]在殼體81B的一方側(cè)的面，如圖8所不，配設(shè)有使用液晶顯不面板等的顯不部84，并且在其上端部，配設(shè)有揚(yáng)聲器85。在顯示部84，顯示例如電波的接收狀況或電池余量、通話對(duì)象的電話號(hào)碼、作為電話簿而登記的內(nèi)容(對(duì)方的電話號(hào)碼或姓名等)、呼叫記錄、來(lái)電記錄等各種信息。揚(yáng)聲器85用于輸出通話時(shí)等的通話對(duì)象的聲音等。
[0099]如圖9所示，在殼體8IA的另一方側(cè)的面，配設(shè)有蓋玻璃86，并且在殼體81A內(nèi)部的與蓋玻璃86相對(duì)應(yīng)的位置，設(shè)置有攝像裝置2。該攝像裝置2由配置于物體側(cè)(蓋玻璃86側(cè))的照相機(jī)模塊4和配置于像側(cè)(殼體81A的內(nèi)部側(cè))的攝像元件3構(gòu)成。攝像元件3是取得通過(guò)照相機(jī)模塊4內(nèi)的透鏡(后述的透鏡40)來(lái)成像而得到的攝像信號(hào)的元件。該攝像元件3由搭載有例如電荷親合器件(C⑶:Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的圖像傳感器構(gòu)成。
[0100](攝像裝置2的構(gòu)成)
圖10以立體圖表示攝像裝置2的概略構(gòu)成示例，圖11以分解立體圖表示該攝像裝置2中的照相機(jī)模塊4的構(gòu)成。
[0101]照相機(jī)模塊4沿著光軸Zl從像側(cè)(攝像元件3的攝像面30側(cè))向物體側(cè)按照順序(沿著Z軸上的正方向)具備支撐部件51、聚合物致動(dòng)器元件531、透鏡保持部件54及透鏡40以及聚合物致動(dòng)器元件532。該聚合物致動(dòng)器元件531、532由上述聚合物元件1、1A、IB、IC構(gòu)成。此外，在圖10中，省略透鏡40的圖示。該照相機(jī)模塊4還具備固定用部件52、連結(jié)部件551A、551B、552A、552B、固定電極530A、530B、按壓部件56及霍爾元件57A、57B。此外，這些照相機(jī)模塊4的部件中的除了透鏡40以外的部件與本技術(shù)中的“驅(qū)動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置”(透鏡驅(qū)動(dòng)裝置)的一個(gè)具體示例相對(duì)應(yīng)。
[0102]支撐部件51是用于支撐照相機(jī)模塊4整體的基底部件(基體)。
[0103]固定用部件52是用于分別固定聚合物致動(dòng)器元件531、532的一端的部件。該固定用部件52由從像側(cè)(圖10及圖11中的下側(cè))朝向物體側(cè)(上側(cè))配置的下部固定用部件52D、中央(中部)固定用部件52C及上部固定用部件52U的三個(gè)部件構(gòu)成。聚合物致動(dòng)器元件531的一端及固定電極530A、530B的一端分別夾入配置于下部固定用部件52D與中央固定用部件52C之間。另一方面，聚合物致動(dòng)器元件532的一端及固定電極530A、530B的另一端分別夾入配置于中央固定用部件52C與上部固定用電極52U之間。另外，在這些部件中的中央固定用部件52C，形成有用于將透鏡保持部件54的一部分(后述的保持部54B的一部分)部分地夾入的開口 52C0。由此，透鏡保持部件54的一部分能夠在該開口 52C0內(nèi)移動(dòng)，因而能夠有效活用空間，能夠謀求照相機(jī)模塊4的小型化。
[0104]固定電極530A、530B是用于對(duì)聚合物致動(dòng)器元件531、532中的電極層(前述的電極層124、128、22六、228)供給來(lái)自后述的電壓供給部59的驅(qū)動(dòng)用電壓￥(1(后述的圖124、圖128)的電極。這些固定電極530A、530B分別由例如金(Au)或經(jīng)鍍金的金屬等構(gòu)成，成為U字狀。由此，固定電極530A、530B分別將中央固定用部件52C的上下(沿著Z軸的兩側(cè)面)夾入，能夠?qū)σ粚?duì)聚合物致動(dòng)器元件531、532以少的布線并聯(lián)地施加相同的電壓。另外，在由經(jīng)鍍金的金屬材料構(gòu)成固定電極530A、530B的情況下，能夠防止由于表面的氧化等而導(dǎo)致接觸電阻變差。
[0105]透鏡保持部件54是用于保持透鏡40的部件，由例如液晶聚合物等硬質(zhì)的樹脂材料構(gòu)成。該透鏡保持部件54配置成中心位于光軸Zl上，由保持透鏡40的環(huán)狀的保持部54B和支撐該保持部54B并將保持部54B與后述的連結(jié)部件551A、551B、552A、552B連接的連接部54A構(gòu)成。另外，保持部54B配置于一對(duì)聚合物致動(dòng)器元件531、532中的后述的驅(qū)動(dòng)面彼此之間。
[0106]聚合物致動(dòng)器元件531、532分別具有與透鏡40的光軸Zl正交的驅(qū)動(dòng)面(X — Y平面上的驅(qū)動(dòng)面)，配置成驅(qū)動(dòng)面沿著該光軸Zl彼此對(duì)置。這些聚合物致動(dòng)器元件531、532分別用于經(jīng)由后述的連結(jié)部件551A、551B、552A、552B而沿著光軸Zl驅(qū)動(dòng)透鏡保持部件54(及透鏡 40)。
[0107]連結(jié)部件551A、551B、552A、552B是用于分別將聚合物致動(dòng)器元件531、532的各自的另一端與連接部54A的端部之間互相連結(jié)(連接)的部件。具體而言，連結(jié)部件551A、551B分別將連接部54A的下端部與聚合物致動(dòng)器元件531的另一端之間連結(jié)，連結(jié)部件552A、552B分別將連接部54A的上端部與聚合物致動(dòng)器元件532的另一端之間連結(jié)。這些連結(jié)部件551A、551B、552A、552B分別由例如聚酰亞胺膜等柔性膜構(gòu)成，優(yōu)選由具有與各聚合物致動(dòng)器元件531、532相等或以下(優(yōu)選為相同或以下)的剛性(彎曲剛性)的柔軟的材料構(gòu)成。由此，連結(jié)部件551A、551B、552A、552B產(chǎn)生沿與聚合物致動(dòng)器元件531、532的彎曲方向相反的方向彎曲的自由度。因此，由聚合物致動(dòng)器元件531、532和連結(jié)部件55^、5518、552六、5528構(gòu)成的懸臂梁中的截面形狀描繪S字狀的曲線。其結(jié)果是，連接部54A能夠沿著Z軸方向平行移動(dòng)，保持部54B(及透鏡40)依然相對(duì)于支撐部件51而保持平行狀態(tài)，沿Z軸方向被驅(qū)動(dòng)。此夕卜，作為上述的剛性(彎曲剛性)，能夠使用例如彈簧常數(shù)。
[0108](照相機(jī)模塊4的動(dòng)作)
圖12A、圖12B分別以側(cè)面圖(Z—X側(cè)面圖)示意性地表示照相機(jī)模塊4的概略構(gòu)成示例，圖12A示出動(dòng)作進(jìn)行前的狀態(tài)，圖12B示出動(dòng)作進(jìn)行后的狀態(tài)。
[0109]在該照相機(jī)模塊4中，如果從電壓供給部59對(duì)聚合物致動(dòng)器元件531、532供給驅(qū)動(dòng)用電壓Vd，則根據(jù)前述的原理，聚合物致動(dòng)器元件531、532的另一端側(cè)分別沿著Z軸方向彎曲。由此，由這些聚合物致動(dòng)器元件531、532驅(qū)動(dòng)透鏡保持部件54，透鏡40能夠沿著其光軸Zl移動(dòng)(參照?qǐng)D12B中的箭頭)。這樣地，在照相機(jī)模塊4中，通過(guò)使用聚合物致動(dòng)器元件531、532的驅(qū)動(dòng)裝置(透鏡驅(qū)動(dòng)裝置)而導(dǎo)致透鏡40沿著其光軸Zl被驅(qū)動(dòng)。即，照相機(jī)模塊4內(nèi)的透鏡40沿著其光軸Zl移動(dòng)，進(jìn)行聚焦或變焦。
[0110][應(yīng)用示例2]
接著，對(duì)上述實(shí)施方式等的聚合物元件的應(yīng)用示例2所涉及的攝像裝置(照相機(jī)模塊)進(jìn)行說(shuō)明。本應(yīng)用示例所涉及的攝像裝置還內(nèi)置于例如如前述的圖8、圖9所示的帶有攝像功能的便攜電話機(jī)8。但是，在應(yīng)用示例I的攝像裝置2中，將聚合物元件(聚合物致動(dòng)器元件)用作透鏡驅(qū)動(dòng)裝置，相對(duì)于此，在本應(yīng)用示例的攝像裝置中，如以下所說(shuō)明的，用作用于驅(qū)動(dòng)攝像元件3的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0111](攝像裝置2A的構(gòu)成)
圖13以側(cè)面圖(Z — X側(cè)面圖)表示本應(yīng)用示例所涉及的攝像裝置(攝像裝置2A)的概略構(gòu)成示例。該攝像裝置2A在基板60上具備用于保持各種部件的外殼61。
[0112]在該外殼61，形成有用于配置透鏡40的開口部611，并且設(shè)置有一對(duì)側(cè)壁部613A、613B和位于基板60上的底部612。在側(cè)壁部613A，固定有一對(duì)板簧621、621的一端側(cè)，在這些板簧621、621的另一端側(cè)，經(jīng)由連接部54A及支撐部64而配置有攝像元件3。另外，在底部612上，固定有聚合物致動(dòng)器元件63的一端側(cè)，該聚合物致動(dòng)器元件63的另一端側(cè)固定于支撐部64的底面。此外，在該底部612上，還配置有霍爾元件57A，并且在連接部54A上的霍爾元件57A的對(duì)置位置，配置有霍爾元件57B。
[0113]此外，這些攝像裝置2A的部件中的底部612、側(cè)壁部613A、板簧621、622、聚合物致動(dòng)器元件63、支撐部64及連接部54A主要與本技術(shù)中的“驅(qū)動(dòng)攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置”(攝像元件驅(qū)動(dòng)裝置)的一個(gè)具體示例相對(duì)應(yīng)。
[0114]如上所述，聚合物致動(dòng)器元件63用于驅(qū)動(dòng)攝像元件3，使用上述實(shí)施方式等所涉及的聚合物元件1、1A、1B、IC來(lái)構(gòu)成。
[0115](攝像裝置2A的動(dòng)作)
圖14A、圖14B分別以側(cè)面圖(Z — X側(cè)面圖)示意性地表示攝像裝置2A的一部分(上述的攝像元件驅(qū)動(dòng)裝置)，圖14A示出動(dòng)作進(jìn)行前的狀態(tài)，圖14B示出動(dòng)作進(jìn)行后的狀態(tài)。
[0116]在該攝像裝置2A中，如果從電壓供給部(未圖示)對(duì)聚合物致動(dòng)器元件63供給驅(qū)動(dòng)用電壓Vd，則根據(jù)前述的原理，聚合物致動(dòng)器元件63的另一端側(cè)分別沿著Z軸方向彎曲。由此，由該聚合物致動(dòng)器元件63驅(qū)動(dòng)連接部54A，攝像元件3能夠沿著透鏡40的光軸Zl移動(dòng)(參照?qǐng)D14B中的箭頭)。這樣地，在攝像裝置2A中，由使用聚合物致動(dòng)器元件63的驅(qū)動(dòng)裝置(攝像元件驅(qū)動(dòng)裝置)將攝像元件3沿著透鏡40的光軸Zl驅(qū)動(dòng)。由此，透鏡40與攝像元件3的相對(duì)的距離變化，由此，進(jìn)行聚焦或變焦。
[0117]<其他的應(yīng)用示例>
圖15A、圖15B示意性地表示其他的應(yīng)用示例所涉及的電子設(shè)備(電子設(shè)備7A，圖7B)的構(gòu)成示例。
[0118]電子設(shè)備7A(圖15A)包括聚合物傳感器元件71及信號(hào)處理部72。在該電子設(shè)備7A中，由于聚合物傳感器元件71變形而被探測(cè)到的信號(hào)輸入信號(hào)處理部72，進(jìn)行各種信號(hào)處理。作為這樣的電子設(shè)備7A，可列舉例如探測(cè)血管的擴(kuò)張及收縮的脈搏傳感器、探測(cè)手指等的接觸位置、接觸的強(qiáng)度的觸覺傳感器、探測(cè)伴隨著書本等的翻頁(yè)等而產(chǎn)生的彎曲狀態(tài)的彎曲傳感器及探測(cè)人的關(guān)節(jié)的活動(dòng)等的運(yùn)動(dòng)傳感器等。
[0119]電子設(shè)備7B(圖15B)包括信號(hào)輸入部73及聚合物致動(dòng)器元件74。在該電子設(shè)備7B中，由于來(lái)自信號(hào)輸入部73的信號(hào)而導(dǎo)致聚合物致動(dòng)器元件74變形。作為這樣的電子設(shè)備7B，可列舉例如導(dǎo)管等。
[0120]<其他的變形例>
以上，列舉實(shí)施方式、變形例及應(yīng)用示例而說(shuō)明了本技術(shù)的技術(shù)，但本技術(shù)不限定于這些實(shí)施方式等，能夠進(jìn)行各種變形。例如，關(guān)于聚合物元件及攝像裝置內(nèi)的其他部件的形狀或材料等，不限定于上述實(shí)施方式等所說(shuō)明的情況，另外，關(guān)于聚合物元件的層疊構(gòu)造，也不限定于上述實(shí)施方式等所說(shuō)明的情況，能夠適當(dāng)變更。
[0121]而且，在上述應(yīng)用示例中，舉例說(shuō)明了將聚合物致動(dòng)器元件或聚合物傳感器元件應(yīng)用于電子設(shè)備的情況，但也可以將作為電雙層電容器而起作用的聚合物元件及作為二次電池而起作用的聚合物元件(圖7的聚合物元件1D)應(yīng)用于電子設(shè)備。
[0122]此外，在上述變形例4中，對(duì)聚合物元件ID的負(fù)極22B包含碳顆粒并包含導(dǎo)電性物質(zhì)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但正極也可以包含碳顆粒并包含導(dǎo)電性物質(zhì)。另外，在變形例4中，對(duì)使本技術(shù)應(yīng)用于二次電池的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但本技術(shù)還能夠應(yīng)用于一次電池。
[0123]再進(jìn)一步，在上述實(shí)施方式等中，作為本技術(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)示例，主要列舉將作為驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的透鏡沿著其光軸驅(qū)動(dòng)的透鏡驅(qū)動(dòng)裝置而進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于該情況，例如，透鏡驅(qū)動(dòng)裝置也可以將透鏡沿著與其光軸正交的方向驅(qū)動(dòng)。另外，本技術(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置，除了那樣的透鏡驅(qū)動(dòng)裝置或攝像元件驅(qū)動(dòng)裝置以外，還能夠應(yīng)用于例如對(duì)光圈(參照日本特開2008 — 259381號(hào)公報(bào)等)或手抖動(dòng)修正等的其他驅(qū)動(dòng)對(duì)象物進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置等。而且，本技術(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置、照相機(jī)模塊及攝像裝置，除了上述實(shí)施方式所說(shuō)明的便攜電話機(jī)以外，還能夠應(yīng)用于各種電子設(shè)備。
[0124]此外，本說(shuō)明書所記載的效果終究是舉例說(shuō)明的，而不是限定的，也可以還具有其他效果。
[0125]此外，本技術(shù)還能夠采取如下的構(gòu)成。
[0126](I)—種離子傳導(dǎo)膜，包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0127](2)前述(I)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述碳材料是碳顆粒，在所述碳顆粒的間隙具有所述導(dǎo)電性材料。
[0128](3)前述(I)或(2)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的電阻率比所述碳材料的電阻率更低。
[0129](4)前述(I)至(3)中的任一個(gè)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料是金屬材料。
[0130](5)前述(I)至(4)中的任一個(gè)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料是金或鉑。
[0131](6)前述(I)至(5)中的任一個(gè)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的形狀是纖維狀。
[0132](7)前述(I)至(5)中的任一個(gè)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的形狀是粒狀。
[0133](8)前述(2)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料成形為覆蓋所述碳顆粒的表面的膜狀。
[0134](9)前述(6)記載的離子傳導(dǎo)膜，成形為具有長(zhǎng)邊及短邊的矩形狀，所述導(dǎo)電性材料沿與所述長(zhǎng)邊相交的方向延伸。
[0135](10)前述(6)記載的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料沿該離子傳導(dǎo)膜的厚度方向延伸。
[0136](11)—種聚合物元件，具備一對(duì)電極層和所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0137](12)前述(11)記載的聚合物元件，在所述一對(duì)電極層的與所述高分子層相反的面，設(shè)置有金屬層。
[0138](13)前述(11)記載的聚合物元件，一端被固定，并且另一端相對(duì)于所述一端而位移，所述一端的所述導(dǎo)電性材料的濃度與其他部分的所述導(dǎo)電性材料的濃度相比更高。
[0139](14)前述(I I)至(13)中的任一個(gè)記載的聚合物元件，作為聚合物致動(dòng)器元件而構(gòu)成。
[0140](15)前述(11)至(13)中的任一個(gè)記載的聚合物元件，作為聚合物傳感器元件而構(gòu)成。
[0141](16)前述(11)或(12)記載的聚合物元件，作為電雙層電容器而構(gòu)成。
[0142](17)前述(11)或(12)記載的聚合物元件，作為電池而構(gòu)成。
[0143](18)—種電子設(shè)備，具備聚合物元件，所述聚合物元件具有一對(duì)電極層和所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0144](19)—種照相機(jī)模塊，具備透鏡和使用聚合物元件而構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置，所述聚合物元件具有一對(duì)電極層和所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0145](20)—種攝像裝置，具備透鏡、取得利用所述透鏡來(lái)成像而得到的攝像信號(hào)的攝像元件以及使用聚合物元件而構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡或所述攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述聚合物元件具有一對(duì)電極層和所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一方包含離子傳導(dǎo)性高分子材料、碳材料以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
[0146]本申請(qǐng)以2013年12月2日在日本專利廳申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)柎a第2013 — 249052號(hào)為基礎(chǔ)而主張優(yōu)先權(quán)，通過(guò)參照而將該申請(qǐng)的所有的內(nèi)容引用于本申請(qǐng)中。
[0147]只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就能夠根據(jù)設(shè)計(jì)上的必要條件或其他因素而想到各種修正、組合、子組合及變更，但可理解，那些修正等被包括在所附權(quán)利要求書或其均等物的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離子傳導(dǎo)膜，包含:離子傳導(dǎo)性高分子材料；碳材料；以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。2.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述碳材料是碳顆粒，在所述碳顆粒的間隙具有所述導(dǎo)電性材料。3.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的電阻率比所述碳材料的電阻率更低。4.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料是金屬材料。5.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料是金或鉑。6.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的形狀是纖維狀。7.如權(quán)利要求1所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料的形狀是粒狀。8.如權(quán)利要求2所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料成形為覆蓋所述碳顆粒的表面的膜狀。9.如權(quán)利要求6所述的離子傳導(dǎo)膜，成形為具有長(zhǎng)邊及短邊的矩形狀，所述導(dǎo)電性材料沿與所述長(zhǎng)邊相交的方向延伸。10.如權(quán)利要求6所述的離子傳導(dǎo)膜，所述導(dǎo)電性材料沿該離子傳導(dǎo)膜的厚度方向延伸。11.一種聚合物元件，具備:一對(duì)電極層；以及所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一方包含:離子傳導(dǎo)性高分子材料；碳材料；以及與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。12.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件，在所述一對(duì)電極層的與所述高分子層相反的面，設(shè)置有金屬層。13.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件，一端被固定，并且另一端相對(duì)于所述一端而位移，所述一端的所述導(dǎo)電性材料的濃度與其他部分的所述導(dǎo)電性材料的濃度相比更高。14.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件，作為聚合物致動(dòng)器元件而構(gòu)成。15.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件， 作為聚合物傳感器元件而構(gòu)成。16.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件， 作為電雙層電容器而構(gòu)成。17.如權(quán)利要求11所述的聚合物元件， 作為電池而構(gòu)成。18.—種電子設(shè)備， 具備聚合物元件，所述聚合物元件具有一對(duì)電極層和所述一對(duì)電極層之間的高分子層， 所述一對(duì)電極層中的至少一方包含: 離子傳導(dǎo)性高分子材料； 碳材料；以及 與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。19.一種照相機(jī)模塊，具備: 透鏡；以及 驅(qū)動(dòng)裝置，使用聚合物元件而構(gòu)成，并驅(qū)動(dòng)所述透鏡， 所述聚合物元件具有: 一對(duì)電極層；以及 所述一對(duì)電極層之間的高分子層， 所述一對(duì)電極層中的至少一方包含: 離子傳導(dǎo)性高分子材料； 碳材料；以及 與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。20.一種攝像裝置，具備: 透鏡； 攝像元件，取得利用所述透鏡來(lái)成像而得到的攝像信號(hào)；以及 驅(qū)動(dòng)裝置，使用聚合物元件而構(gòu)成，并驅(qū)動(dòng)所述透鏡或所述攝像元件， 所述聚合物元件具有: 一對(duì)電極層；以及 所述一對(duì)電極層之間的高分子層， 所述一對(duì)電極層中的至少一方包含: 離子傳導(dǎo)性高分子材料； 碳材料；以及 與所述碳材料不同的導(dǎo)電性材料。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK105940046SQ201480065993
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日
【發(fā)明人】石田武久, 關(guān)晃輔, 永井信之, 加藤祐作
【申請(qǐng)人】迪睿合株式會(huì)社