聚合物器件、其制造方法、摄像机模块以及成像单元的利记博彩app

聚合物器件、其制造方法、摄像机模块以及成像单元的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及聚合物器件、其制造方法、相机模块以及成像单元。该聚合物器件包括：一对电极层；和聚合物层，设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
【专利说明】聚合物器件、其制造方法、摄像机模块以及成像单元
[0001] 相关技术的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年4月26日提交的日本在先专利申请JP2013-94186的权益，其 全部内容通过引用结合于此。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及适合于诸如聚合物致动器器件和聚合物传感器器件的器件的聚合物 器件，涉及制造聚合物器件的方法，并且涉及使用聚合物器件的摄像机模块和成像单元。

【背景技术】
[0004] 近年来，诸如移动电话、个人计算机（PC)和个人数字助理（PDA)的移动电子设备 的高功能性已显著提升，并且任何一种移动电子设备通常包括通过安装摄像机模块得到的 成像功能。在这样的移动电子设备中，摄像机模块中的透镜被允许在其光轴方向上移动，并 且从而执行聚焦操作和缩放操作。
[0005] 在过去，作为允许透镜在摄像机模块中移动的方法，通常使用利用音圈电机、步进 电机等作为驱动部分的方法。相反，最近，在微型化方面，已开发了利用预定的致动器器件 作为驱动部分的设备。这样的致动器器件的实例可包括聚合物致动器器件(参见日本未经 审查的专利申请公开No. 2012-235585)。在聚合物致动器器件中，例如，离子导电性聚合物 层(在下文中仅称作"聚合物层")被夹在一对电极之间。聚合物层包含，例如，水、离子液体、 或高沸点有机溶剂。在这样的聚合物致动器器件中，通过在一对电极之间施加电场，聚合物 层中的离子被移动，从而产生位移。因此，诸如操作速度和最大位移的聚合物致动器器件的 特性极大地取决于聚合物层中的离子的导电环境。


【发明内容】

[0006] 在上述包含水、离子液体或高沸点有机溶剂的聚合物层中，作为聚合物致动器器 件还没有发挥出充分的特性。在其他诸如聚合物传感器器件的功能聚合物器件中，存在类 似的缺点。
[0007] 希望提供了一种具有高特性的聚合物器件、制造该聚合物器件的方法、以及使用 该聚合物器件的摄像机模块和成像单元。
[0008] 根据本发明的实施方式，提供一种聚合物器件，包括：一对电极层；和聚合物层， 设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0009] 根据本发明的实施方式，提供一种制造聚合物器件的方法，该方法包括：形成彼此 相对的一对电极层，其中间具有聚合物层；并且使聚合物层包含酸性物质。
[0010] 根据本发明的实施方式，提供一种摄像机模块，包括：透镜；和驱动单元，利用聚 合物器件构成，该驱动单元被配置用于驱动透镜。聚合物器件包括：一对电极层；和聚合物 层，设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0011] 根据本发明的实施方式，提供一种成像单元，包括：透镜；成像器件，被配置为获 取由透镜形成的图像的成像信号；以及驱动单元，利用聚合物器件构成，该驱动单元被配置 为驱动所述透镜和所述成像器件中的一个。聚合物器件包括：一对电极层；和聚合物层，设 置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0012] 在根据本发明的实施方式的聚合物器件、制造聚合物器件的方法、摄像机模块和 成像器件中，因为酸性物质包含于聚合物层中，所以酸性物质用作聚合物层中的电解液。此 夕卜，由于聚合物层中的酸性物质的电离，产生了质子，并且也增加了阳离子的数目。
[0013] 根据以上描述的本发明的实施方式的聚合物器件、制造聚合物器件的方法、摄像 机模块和成像单元，因为聚合物层包含酸性物质，所以改善了聚合物层中的离子数目。因 此，使得诸如操作速度和最大位移的特性得到了改善。
[0014] 应当理解的是之前的概述和以下详细的说明都是示例性的并且旨在提供权利要 求的所述技术的进一步的说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 包括附图以提供对本公开内容的进一步理解，并且附图被结合于本说明书中并构 成本说明书的一部分。附图示出了实施方式并与说明书一起用来说明本技术的原理。
[0016] 图1是示出了根据本发明的实施方式的聚合物器件的构造的截面图。
[0017] 图2是示出了制造图1中示出的聚合物器件的方法的流程图。
[0018] 图3A是示出了当没有施加电压时图1中示出的聚合物器件的截面图。
[0019] 图3B是示出了当施加电压时图1中示出的聚合物器件的操作的截面示意图。
[0020] 图4是示出根据变形例的聚合物器件的构造的截面图。
[0021] 图5是示出了根据实施例1的实验结果的示图。
[0022] 图6是示出了根据实施例2的实验结果的示图。
[0023] 图7是示出了根据实施例2的另一个实验结果的示图。
[0024] 图8是示出了应用了图1中示出的聚合物器件的电子设备的构造实例的立体图。
[0025] 图9是示出了从不同的方向观察图8中示出的电子设备的立体图。
[0026] 图10是示出了图9中示出的成像单元的主要部分的构造的立体图。
[0027] 图11是示出了图10中示出的摄像机模块的分解立体图。
[0028] 图12A是示出了图10中示出的摄像机模块的操作之前的状态的示意性侧视图。
[0029] 图12B是示出了图12A中示出的摄像机模块的操作之后的状态的示意性截面图。
[0030] 图13是示出了图9中示出的成像单元的另一个实施例的截面图。
[0031] 图14A是示出了图13中示出的成像单元的操作之前的状态的示意性侧视图。
[0032] 图14B是示出了图14A中示出的成像单元的操作之后的状态的示意性截面图。

【具体实施方式】
[0033] 以下将参考附图详细描述本技术的实施方式。将按照下列顺序进行描述。
[0034] 1.实施方式(聚合物器件）
[0035] 2.变形例(聚合物器件的表面用拒水膜覆盖的实例）
[0036] 3.实施例
[0037] 4.应用例
[0038] 应用例1 (应用至包括对透镜进行驱动的驱动单元的成像单元的实例）
[0039] 应用例2 (应用至包括对成像器件进行驱动的驱动单元的成像单元的实例）
[0040] [实施方式]
[0041] [聚合物器件1的构造]
[0042] 图1示出了根据本发明的实施方式的聚合物器件(聚合物器件1)的截面构造实例 (Z-X截面的构造实例）。聚合物器件1具有一对电极层12A和12B之间的聚合物层11，例 如，可以应用于诸如聚合物致动器器件和聚合物传感器器件的器件。
[0043] [聚合物层11]
[0044] 聚合物层11可以由，例如，离子导电性聚合物化合物膜形成。作为离子导电性聚 合物化合物膜可以使用，例如，具有氟树脂、烃体系等的阳离子交换树脂作为框架。
[0045] 阳离子交换树脂膜的实例可包括引入诸如磺酸酯基和羧基的酸性基的薄膜。其 具体实例可包括具有酸性基的聚乙烯、具有酸性基的聚苯乙烯、和具有酸性基的氟树脂膜。 具体地，作为阳离子交换树脂膜，优选为具有磺酸酯基或羧基的氟树脂膜。其实例可包括 Nafion 膜（购自 Du Pont Kabushiki Kaisha)。
[0046] 在此实施方式中，酸性物质包含于聚合物层11中。由此允许诸如最大位移和操作 速度的聚合物器件1的特性得到改善，下文中将详细地描述。
[0047] 作为酸性物质，例如，可使用硝酸、硫酸、盐酸、氟磺酸、磷酸、六氟锑酸、四氟硼 酸、六氟磷酸、铬酸、磺酸、甲磺酸、乙磺酸、乙二酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、羧酸（carboxylic acid)、乙酸、柠檬酸、甲酸、葡糖酸、乳酸、高氯酸、氢溴酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、氢 氟酸等。作为酸性物质，优选地可使用强酸。具体地，优选地可使用在室温下酸离解常数 (pKa)的值等于或小于5的酸性物质，例如硫酸、盐酸、对甲苯磺酸（PTSA)、乙酸和柠檬酸。 此外，优选地可使用具有低挥发特性和高吸湿性的酸性物质，例如硫酸。这样的酸性物质可 被包含在，例如，聚合物层11中作为水溶液。换言之，聚合物层11用质子（H+)浸渍。当包含 酸性物质的聚合物层11被浸泡在水中时，根据酸性物质的量水的pH降低。此外，在包含酸 性物质的聚合物层11中，与酸性物质中的质子配对的阴离子的数目同样被增加了。例如， 在酸性物质是硫酸的情况下，上述术语"与质子配对的阴离子"指的是SCV。在这种情况下， 在聚合物层11中，硫量与酸性物质被包含于聚合物层11之前相比增加了。此外，在包含酸 性物质的聚合物层11中，源自酸性物质的峰通过利用例如FTIR (傅里叶变换红外光谱）和 T0F-SMS (飞行时间二次离子质谱仪）等来测量确定。
[0048] 聚合物层11可浸渍有除源自上述酸性物质的质子之外的其他离子物质。上述术 语"离子物质"指的是能够传导通过聚合物层11的全体离子（general ions)。具体地，上 述术语"离子物质"指的是包含金属离子或阳离子和/或阴离子和极性溶剂的物质；或者本 身处于液态的包含阳离子和/或阴离子的物质，诸如咪唑鎗盐。前者的实例可包括通过使 极性溶剂与阳离子和/或阴离子溶剂化而获得的物质。后者的实例可包括离子液体。
[0049] 作为上述阳离子物质，可使用诸如有机物质和无机物质的任何类型。可采用各种 形式诸如金属离子单质、包含金属离子和水的物质、包含有机阳离子和水的物质、以及离子 液体。金属离子的实例可包括轻金属离子，诸如钠离子（Na+)、钾离子（r)、锂离子an、以 及镁离子（Mg2+)。此外，有机阳离子的实例可包括烷基铵离子。这样的阳离子作为水合物存 在于聚合物层11中。因此，在聚合物层11被浸渍有包含阳离子和水的阳离子物质的情况 下，聚合物器件1可优选地整个密封以便抑制水的挥发。
[0050] 离子液体也被称为室温熔盐，并且包含具有低可燃性和低挥发特性的阳离子和阴 离子。离子液体的实例可包括咪唑鐵（imidazolium)环系化合物、批陡鐵（pyridinium)环 系化合物、和脂肪族系化合物。
[0051] [电极层 12A 和 12B]
[0052] 相应的电极层12A和12B包含一种或多种导电材料。作为电极层12A和12B的组 成物质，可优选地使用具有相对于包含在聚合物层11中的酸性物质的低反应活性的材料， 例如，可优选地使用碳。此外，每个电极层12A和12B可优选地通过用离子导电性聚合物将 导电材料的粉末颗粒彼此粘结来形成，因为由此改善电极层12A和12B的柔韧性。就是说， 作为构成电极层12A和12B的导电材料粉末，优选地可使用炭粉。因为炭粉具有高导电性 和大比表面，从而获得更大的变形量。作为炭粉，优选地可使用科琴黑。作为离子导电性聚 合物，优选地可使用与上述聚合物层11的构成材料相似的材料。
[0053] 电极层12A和12B可具有层压结构。在这种情况下，每个电极层12A和12B优选 地可具有以下结构：导电材料的粉末颗粒通过离子导电性聚合物彼此粘结的层和金属层从 聚合物层11依次层压。因此，在电极层12A和12B的面内方向上，电位接近更加均一的值， 并且获得更优良的变形性能。构成金属层的材料的实例可包括诸如金和钼的贵金属。尽管 金属层的厚度可以是任意的，但金属层优选地可以是连续薄膜以便电极层12A和12B中的 电位变得均一。形成金属层的方法的实例可包括镀法（plating method)、蒸发法和溉射方 法。可选地，电极层12A和12B可通过以下方式形成，在基材上预先形成金属层，并且将形 成的金属层从基材转印到离子导电性聚合物层上。
[0054] [制造聚合物器件1的方法]
[0055] 图2示出了制造聚合物器件1的步骤的实例。例如，可如下地制造出根据本实施 方式的聚合物器件1。
[0056] 首先，在由离子导电性聚合物化合物膜形成的聚合物层11的两个表面上形成电 极层12A和12B (图2的S101)。例如，电极层12A和12B可通过使用导电性材料粉末和离 子导电性聚合物被分散在分散介质中的涂料涂覆聚合物层11的两个表面、随后干燥涂料 来形成。电极层12A和12B可通过将包含导电性材料粉末和离子导电性聚合物的膜状材料 加压粘结至聚合物层11的两个表面来形成。
[0057] 接下来，使用酸性物质浸渍聚合物层11 (图2的S102)。具体地，例如，将聚合物 层11浸泡在包含酸性物质的水溶液中之后，擦去聚合物层11的表面上的水份，并且将所得 物放置几个小时。通过将聚合物层11如上所述地以膨胀状态放置，聚合物层11的水份状 态达到平衡。作为包含酸性物质的水溶液，可使用例如稀硫酸水溶液。因为长时间浸泡会 导致离子导电性聚合物化合物膜中存在的官能团变性，所以可优选短时间浸泡。将酸性物 质与在形成构成聚合物层11的离子导电性聚合物化合物时使用的分散介质或涂料混合， 使得聚合物层11包含酸。可选地，通过将酸性物质与在形成电极层12A和12B时使用的分 散介质或涂料混合，可使聚合物层11包含酸性物质。
[0058] [聚合物器件1的功能和效果]
[0059] [A.用作聚合物致动器器件的情况下的基本操作]
[0060] 在根据本实施方式的聚合物器件1中，在电极层12A和12B之间产生预定的电位 差的情况下，基于以下原理聚合物层11中出现变形(弯曲）。就是说，在这种情况下，聚合物 器件1用作聚合物致动器器件。以下将给出聚合物器件1作为聚合物致动器器件的操作的 描述。
[0061] 图3A和图3B使用截面图（Z-X截面图）示意性地示出了聚合物器件1的操作（作 为聚合物致动器器件操作)。
[0062] 聚合物器件1在不被施加电压的状态下不是弯曲的而是平的，因为包含由酸性物 质获得的质子的阳离子物质被基本均匀地分散在聚合物层11中（图3A)。在由图3B中示出 的电压功能部9 (在这种情况下，电压供应部）施加电压（开始驱动电压Vd的施加）的情况 下，聚合物器件1显示以下特点。例如，在向电极层12A和12B之间施加预定驱动电压Vd使 得电极层12A具有负电位并且电极层12B具有正电位的情况下(参见图3B中的箭头"+V")， 阳离子以与诸如水的极性溶剂一起溶剂化的状态向着电极层12A移动。这时，因为阴离子 不大可能在聚合物层11中移动，所以在聚合物层11中电极层12A侧膨胀并且在电极层12B 侧收缩。因此，作为一个整体，如图3B中的箭头"+Z"所指，聚合物器件1向电极层12B侧 弯曲。
[0063] 此后，电极层12A和12B之间的电位差被消除以得到没有施加电压的状态(停止驱 动电压Vd的施加)。因此，已不均衡地位于聚合物层11中的电极层12A侧的阳离子物质（阳 离子和极性溶剂）扩散，并且回到图3A中示出的状态。
[0064] 此外，在从如图3A中示出的不施加电压的状态到向电极层12A和12B之间施加预 定驱动电压Vd使得电极层12A具有正电位并且电极层12B具有负电位的情况下(参见图3B 中的箭头"+V")，阳离子以与极性溶剂溶剂化的状态向电极层12B侧移动。在这种情况下， 在聚合物层11中，电极层12A侧收缩并且电极层12B侧膨胀。因此，作为一个整体，聚合物 器件1向电极层12A侧弯曲（未示出）。
[0065] 同样在这种情况下，在电极层12A和12B之间的电位差异消除以得到不施加电压 的状态的情况下，已不均衡地位于聚合物层11中的电极层12B侧的阳离子物质被扩散，并 且回到图3A中示出的状态。在例如聚合物层11包括包含液体阳离子的离子液体和包含酸 性物质的水溶液的情况下示出类似的特点。
[0066] [B.用作聚合物传感器器件的情况下的基本操作]
[0067] 此外，在根据本实施方式的聚合物器件1中，相反，在聚合物层11在正交于厚度方 向的方向上(在这种情况下，在Z轴方向上）变形(弯曲）的情况下，基于以下原理在电极层 12A和电极层12B之间产生电压（电动势)。就是说，在这种情况下，聚合物器件1用作聚合 物传感器器件(诸如速度传感器和加速度传感器)。以下将参照图3A和图3B描述聚合物器 件1作为聚合物传感器器件的操作。
[0068] 例如，在聚合物器件1本身没有线性运动或旋转运动，并且没有产生加速度和角 加速度的情况下，由加速度和角加速度产生的力不施加于聚合物器件1。因此，聚合物器件 1不会变形(弯曲)，并且是平面的（图3A)。因此，因为包含由酸性物质获得的质子的阳离子 物质被基本均匀地分散在聚合物层11中，所以电极层12A和12B之间不会产生电位差，并 且聚合物器件1中检测的电压变为〇 (零）V。
[0069] 相反，例如，在聚合物器件1本身线性运动或旋转运动并且由此产生加速度或角 加速度的情况下，由加速度或角加速度产生的力施加于聚合物器件1。因此，聚合物器件1 变形(弯曲）（图3B)。
[0070] 例如，如图3B中示出的，在聚合物器件1在聚合物层11中在Z轴的正方向上（向 电极层12B侧）变形的情况下，电极层12B侧收缩并且电极层12A侧膨胀。在这种情况下， 阳离子以阳离子与极性溶剂溶剂化的状态移动至电极层12A侧。因此，当阳离子在电极层 12A侧上变得密集时，电极层12B侧上的阳离子变得稀疏。因此，在这种情况下，在聚合物器 件1中，产生在电极层12A侧上具有比电极层12B侧上更高的电位的电压V。就是说，在这 种情况下，如通过图3B中的括号中的箭头"-V"示出的，连接至电极层12A和12B的电压功 能部9 (在这种情况下，电压表）中检测出负电压（-V)。
[0071] 在聚合物器件1在聚合物层11中在Z轴的反方向上（向电极层12A侧）变形的情 况下，相反地，电极层12A侧收缩并且电极层12B侧膨胀。在这种情况下，阳离子以阳离子 与极性溶剂溶剂化的状态移动至电极层12B侧。因此，当阳离子在电极层12B侧上变得密 集时，电极层12A侧上的阳离子变得稀疏。因此，在这种情况下，在聚合物器件1中，产生在 电极层12B侧上具有比电极层12A侧上更高的电位的电压V。就是说，在这种情况下，连接 至电极层12A和12B的电压功能部9 (在这种情况下，电压表)中检测出正电压（+V)。在聚 合物层11包括包含液体阳离子的离子液体和包含酸性物质的水溶液的情况下示出类似的 特点。
[0072] [α包含于聚合物层11中的酸性物质的功能]
[0073] 以下将描述包含于根据本实施方式的聚合物器件1的聚合物层11中的酸性物质 的功能。
[0074] 聚合物层11中包含酸性物质的水溶液用作电离成质子和阴离子的电解液。就是 说，改善了构成聚合物层11的离子导电性高分子化合物膜的功能，并且改善了聚合物层11 中的离子迁移率。此外，在聚合物器件1中，例如，与聚合物层仅包含水的聚合物器件相比， 增加了电极层12Α和12Β之间移动的质子数目，S卩，阳离子数目。通过由于酸性物质得到的 上述改善的离子迁移率和上述增加的阳离子数目，聚合物层11中的离子的导电环境变为 有利的，并且改善了聚合物器件1的诸如最大位移和操作速度的特性。
[0075] 此外，因为许多包含酸性物质的水溶液具有比离子液体和高沸点有机溶剂的粘度 更低的粘度，所以由于以下原因聚合物器件1的特性由此被允许进一步改善。因为聚合物 层的含水率大大地有益于聚合物层中离子的导电环境，所以在干燥状态下的聚合物层中离 子迁移率大幅降低。为了解决这样的缺点，聚合物层可以用具有低挥发特性的离子液体或 者高沸点有机溶剂浸渍。然而，离子液体和高沸点有机溶剂均具有高粘度，并且可能降低聚 合物器件的操作速度。在聚合物器件1中，通过将聚合物层11用粘度比离子液体和高沸点 有机溶剂的粘度更低的包含酸性物质的水溶液浸渍，使得改善了操作速度。
[0076] 此外，通过将聚合物层11浸渍不挥发的酸性物质，保持聚合物层11的含水率，并 且因此，允许聚合物器件在空气中稳定地操作。此外，通过使用具有高吸湿性的酸性物质， 增加了聚合物层的含水率，并且允许进一步改善聚合物器件1的稳定性。具有高吸湿性的 不挥发的酸性物质的实例可包括硫酸。
[0077] 此外，通过使用对于酸性物质具有低反应性的材料用作电极层12A和12B的组成 物质，使得改善聚合物器件1的可靠性。例如，在电极层是由金属材料制成的情况下，由于 包含于聚合物层中的酸性物质，加速了迁移，并且不能保持长期的可靠性。相反，例如，通过 形成炭粉的电极层12A和12B，允许改善可靠性。
[0078] 如上所述，在本实施方式中，因为酸性物质被包含于聚合物层11中，所以聚合物 层11中的离子的导电环境变得有利，并且使得改善聚合物器件1的特性。
[0079] 以下将描述上述实施方式的变形例。在以下描述中，对于与上述实施方式中的组 件相同的组件，附加相同的参考标号，并且将视情况而定省去其描述。
[0080] [变形]
[0081] 图4示意性地示出了根据变形例的聚合物器件(聚合物器件1A)的截面构造。在 根据本变形例的聚合物器件1A中，包括聚合物层11和电极层12A和12B的层压体的表面 由拒水膜（water-repellent film) 13覆盖。除这点以外，聚合物器件1A具有与根据上述 实施方式的聚合物器件1相似的构造，并且聚合物器件1A的功能和效果与根据上述实施方 式的聚合物器件1的功能和效果相似。
[0082] 拒水膜13被配置为保持聚合物层11中的酸性物质的恒定状态，并且覆盖包括聚 合物层11和电极层12A和12B的层压体的整个外周。就是说，聚合物层11的侧表面由拒 水膜13覆盖。用拒水膜13覆盖聚合物层11的与外界空气接触的表面就够了。
[0083] 高柔韧性材料可优选地用于拒水膜13。因此，使得包含于聚合物层11的酸性物 质的状态保持恒定而不会防碍聚合物器件1A的操作。拒水膜13可由通常用作防水薄膜、 拒水膜或防潮膜的任何一种薄膜形成。具体地，拒水膜13可以由基于氟的材料、基于硅 的树脂、碳膜、金属薄膜、聚合物膜等等形成。聚合物膜的实例可包括聚乙烯和聚对二甲苯 (parylene)。
[0084] 通过提供这样的拒水膜13,允许防止诸如露水凝结的外界空气中的水份和包含于 聚合物层11中的酸性物质之间的接触。此外，允许抑制拒水膜13由于外部环境的改变产 生聚合物层11中的酸性物质的状态的改变。外部环境改变的实例可包括温度的改变和湿 度的改变。因此，允许改善聚合物器件1A的可靠性。
[0085] [实施例]
[0086] 以下将描述在本实施方式中的具体实施例。
[0087] [实施例1]
[0088] 首先，在聚合物层的两个表面上形成由炭粉制成的一对电极层。然后，将聚合物层 在60度至80度下浸泡在硫酸水溶液中一小时，并且因此，形成了其中聚合物层浸渍有酸性 物质的聚合物器件。通过类似的方法，制造出包含不同浓度的硫酸水溶液的聚合物层的共 五个类型的聚合物器件(实施例1)。
[0089][比较例]
[0090] 首先，在聚合物层的两个表面上形成由炭粉制成的一对电极层。然后，将聚合物层 在60度至80度下浸泡在水中一小时，并且因此，形成了其中聚合物层浸渍有水的聚合物器 件（比较例)。
[0091] 图5中示出了测量实施例1和比较例的聚合物器件的操作速度和最大位移的结 果。图5的水平轴表示硫酸浓度，并且图5的坚直轴表示比较例的操作速度和最大位移的 速率为100时的操作速度和最大位移。
[0092] 从上述结果中可以看出，随着硫酸浓度的增加聚合物器件的操作速度和最大位移 被进一步改善，但是聚合物器件的操作速度和最大位移在到达作为最大值的预定值之后保 持不变。
[0093] [实施例2]
[0094] 首先，在聚合物层的两个表面上形成由炭粉制成的一对电极层。然后，将聚合物层 在60度至80度下浸泡在硫酸（pKa-5)水溶液中一小时，并且因此，聚合物层浸渍有酸性物 质以形成聚合物器件。通过类似的方法，形成具有包含盐酸（pKa-3. 7)、PTSA(pKa-2. 8)、柠 檬酸（pKa3. 1 )、及乙酸（pKa4. 8)的相应水溶液的聚合物器件(实施例2)而不是包含硫酸水 溶液。各种酸性水溶液的相应浓度是相同的。
[0095] 图6中示出了测量实施例2和比较例的聚合物器件的振幅的结果。图7中示出了 测量实施例2和比较例的聚合物器件的最大位移的结果。图6和图7的水平轴表示pKa值， 并且图6和图7的坚直轴表示比较例的幅度和最大位移速率分别为100时的幅度和最大位 移。
[0096] 从上述结果中可以看出，在每个其中聚合物层用具有pKa值等于或小于5的酸浸 渍的聚合物器件中，操作特性与比较例的聚合物器件相比得到了更大地改善。在许多这样 的聚合物器件中，与比较例中的操作特性相比获得了多于两倍的操作特性。
[0097] [应用例]
[0098] 然后，以下将描述根据上述实施方式和其变形例的聚合物器件的应用例(应用至 成像单元的实例：应用例1和2)
[0099] [应用例1]
[0100][移动电话8的构造]
[0101] 图8和图9通过透视图示出了作为包括根据上述实施方式等的聚合物器件的应用 例1的成像单元的电子设备的实例的具有成像功能的移动电话(移动电话8)的构造。在移 动电话8中，两个封装主体81A和81B使用其中间未示出的铰链机构可折叠地链接。
[0102] 如图8中示出的，多个各种操作按键82在布置在封装主体81A的一侧上的表面 上，并且话筒83被布置在其下端。在接收用户的预定操作之时操作按键82被用于输入信 息。在电话呼叫等时候话筒83被用于输入用户的语音。
[0103] 如图8中示出的，液晶显示面板等形成的显示部84被布置在封装主体81B的一侧 的表面上，并且扬声器85被布置在其上端。在显示部84上，显示例如，诸如无线电接收状 态、剩余电池水平、呼叫用户的电话号码、记录为电话簿的内容(另一端的电话号码、姓名等 等)、呼叫记录、以及接受到的呼叫记录的各种信息。扬声器85在电话呼叫等时候被用于输 出呼叫用户的语音等。
[0104] 如图9中示出的，护罩玻璃86被布置在封装主体81A的另一侧的表面上，并且成 像单元2设置在封装主体81A内部对应于护罩玻璃86的位置上。成像单元2包括布置在 对象侧上(护罩玻璃86侧上）的摄像机模块4和布置在图像侧上(封装主体81A的内侧上） 的成像器件3。成像器件3是在摄像机模块4中获得由透镜(之后描述的透镜40)形成的图 像的成像信号的器件。例如，成像器件3可以由安装有电荷耦合器件（CXD)和互补金属氧 化物半导体（CMOS)的图像传感器构成。
[0105] [成像单元2的构造]
[0106] 图10通过透视图示出了成像单元2的示意性构造实例。图11通过分解立体图示 出了成像器件2中的摄像机模块4的构造。
[0107] 摄像机模块4从图像侧(成像器件3的成像面30侧）至对象侧沿着光轴Z1 (沿着 Z轴上的正方向）依次包括支撑构件51、聚合物致动器器件531、透镜支撑构件54、透镜40、 聚合物致动器器件532。每个聚合物致动器器件531和532由上述聚合物器件1或聚合物 器件1A构成。在图10中，应该注意透镜40未示出。摄像机模块4还包括固定构件52、连 结构件551A、551B、552A和552B、固定电极530A和530B、按压构件56、以及霍尔器件57A和 57B。应当注意的是，在摄像机模块4的上述构件中，在本技术中，除了透镜40以外的构件 对应本技术中的"被配置为驱动透镜的驱动单元"（透镜驱动单元）的具体实例。
[0108] 支撑构件51是支撑整个摄像机模块4的基底部件(基材)。
[0109] 固定构件52是用于固定聚合物致动器器件531和532的各个末端的构件。固定 构件52包括由从图像侧（图10和图11的下面)至对象侧(上面)布置的下部固定构件52D、 中心（中间)固定构件52C和上部固定构件52U构成的三个构件。聚合物致动器器件531的 一端和每个固定电极530A和530B的一端被夹在下部固定构件52D和中心固定构件52C之 间。另一方面，聚合物致动器器件532的一端和每个固定电极530A和530B的另一个端被 夹在中心固定构件52C和上部固定构件52U之间。此外，在中心固定构件52C中，形成用于 部分地塞入透镜支撑构件54的一部分(之后描述的支撑部54B的一部分）的开口 52C0。因 此，透镜支撑构件54的一部分是可通过开口 52C0移动，因此，有效地使用了空间，并且允许 摄像机模块4小型化。
[0110] 固定电极530A和530B用于从之后描述的电压供应部59提供驱动电压Vd(之后描 述的图12A和图12B)至聚合物致动器器件531和532中的电极层（以上提及的电极层12A 和12B)。相应的固定电极530A和530B可以由例如金（Au)、或镀有金的金属等制成，并且具 有U状形状。因此，相应的固定电极530A和530B将中心固定构件52C的顶部和底部(沿着 Z轴的两侧表面)，并且因此，通过少量配线并联地向一对聚合物致动器器件531和532施加 相同电压。此外，在固定电极530A和530B是由用镀有金的金属材料制成的情况下，使得防 止由表面氧化等导致的接触电阻的退化。
[0111] 透镜支撑构件54是用于支撑透镜40的构件，并且可以由，例如，诸如液晶聚合物 的刚性树脂材料制成。透镜支撑构件54被不布置为其中心位于光轴Z1。透镜支撑构件54 包括支撑透镜40的圆形支撑部54B和支持支撑部54B并且将支撑部54B连接至之后描述 的连结构件551A、551B、552A和552B的连接部54A。此外，支撑部分54B被布置在一对聚合 物致动器器件531和532的之后描述的驱动面之间。
[0112] 每个聚合物致动器器件531和532均具有垂直于透镜40的光轴Z1的驱动面（X-Y 平面上的驱动面)。驱动面被布置为沿着光轴Z1彼此相对。相应的聚合物致动器器件531 和532被配置为通过之后描述的连结构件55认、55川、5524、和5528沿着光轴21驱动透镜 支撑构件54 (和透镜40)。
[0113] 相应的连结构件55认、55川、5524、和5528用于将每个聚合物致动器器件531和 532的另一端连结(连接)至连接部54A的一端。具体地，相应的连结构件551A和551B将连 接部分54A的下端部分连结至聚合物致动器器件531的另一端，并且相应的连结构件552A 和552B将连接部54A的上端部分连结至聚合物致动器器件532的另一端。每个连结构件 55认、5518、552八、和5528可以由，例如，诸如聚酰亚胺膜的柔韧性膜制成。期望每个连结构 件55认、5518、552八、和5528由刚性(抗弯刚性）同等或小于(优选地相同或小于）相应的聚 合物致动器器件531和532的柔韧性材料制成。因此，建立连结构件551A、551B、552AJP 552B在与聚合物致动器器件531和532的弯曲方向的相反方向上弯曲的自由度。因此，由 聚合物致动器元件531和532和连结构件551A、551B、552A和552B构成的悬臂的截面形状 以S状形状弯曲。因此，允许连接部54A沿着Z轴方向平行地移动，并且支撑部54B (和透 镜40)在平行于支撑构件51的情况下在Z轴方向上被驱动。应注意，可使用例如弹簧常数 作为如上所述的刚性(抗弯刚性)。
[0114] [摄像机模块4的操作]
[0115] 图12A和图12B均通过示意性地侧视图（Z-X侧视图)示出了摄像机模块4的示意 性构造实例。图12A示出了操作之前的状态，并且图12B示出了操作之后的状态。
[0116] 在摄像机模块4中，当从电压供应部59提供驱动电压Vd至聚合物致动器器件531 和532时，聚合物致动器器件531和532的每个另一端侧基于上述原理沿着Z轴方向弯曲。 因此，透镜支撑构件54由聚合物致动器器件531和532驱动，并且透镜40可沿着其光轴Z1 移动（参见图12B中的箭头)。如上所述，在摄像机模块4中，透镜40通过使用聚合物致动 器器件531和532的驱动单元(透镜驱动单元)沿着其光轴Z1驱动。就是说，摄像机模块4 中透镜40沿着其光轴Z1移动，并且因此，执行聚焦操作和缩放操作。
[0117] [应用例2]
[0118] 接下来，以下将描述根据上述实施方式等的聚合物器件的应用例2的成像单元 (摄像机模块)。例如，根据本应用例的成像单元也内置在具有如上文描述的图8和图9示 出的成像功能的移动电话8中。然而，聚合物器件(聚合物致动器器件）用作应用例1的成 像单元2中的透镜驱动单元，但聚合物器件(聚合物致动器器件）用作用于驱动如下所述的 本应用例的成像器件中的成像元件3的驱动单元。
[0119] [成像单元2A的构造]
[0120] 图13通过侧视图（Z-X侧视图）示出了根据本应用例的成像单元(成像单元2A)的 示意性构造实例。成像单元2A包括在基板60上用于支撑各种构件的壳体61。
[0121] 在壳体61中，形成用于布置透镜40的开口 611，并且设置一对侧壁部613A和613B 以及位于基板60上的底部612。一对板簧621和622各自的一端侧被固定到侧壁部613A 上。成像器件3经由连接部54A和支撑部64布置在板簧621和622各自的另一端侧上。此 夕卜，聚合物致动器器件63的一端侧固定到底部612上。聚合物致动器器件63的另一端侧 固定到支撑部64的底面上。应当注意霍尔器件57A同样被布置在底部612上，并且霍尔器 件57B被布置在连接部54A上的与霍尔器件57A相对的位置上。
[0122] 应当注意，在成像单元2A的上述构件中，底部612、侧壁部613A、板簧621和622、 聚合物致动器器件63、支撑部64、以及连接部54A主要与在本技术中的"被配置为驱动成像 器件的驱动单元"的具体实例相对应。
[0123] 如上所述，聚合物致动器器件63被配置为驱动成像器件3,并且通过使用根据本 实施方式的聚合物器件1或1A等构成。
[0124] [成像单元2A的操作]
[0125] 图14A和图14B均通过示意性地侧视图（Z-X侧视图)示出了部分成像单元2A (用 于成像器件的上述驱动单元)。图14A示出了操作之前的状态，并且图14B示出了操作之后 的状态。
[0126] 在成像单元2A中，基于上述原理，当从电压供应部(未示出)提供驱动电压Vd至聚 合物致动器器件63时，聚合物致动器器件63的所述另一端侧沿着Z轴方向上被弯曲。因 此，由聚合物致动器器件63驱动连接部54A，从而成像器件3能沿着透镜40的光轴Z1移 动（参见图14B中的箭头)。如上所述，在成像单元2A中，成像器件3通过使用聚合物致动 器器件63的驱动单元(用于成像器件的驱动单元)沿着透镜40的光轴Z1被驱动。因此，改 变了透镜40和成像器件3之间的相对距离，并且因此，执行聚焦操作和缩放操作。
[0127] [其他变形例]
[0128] 尽管在上文中已参考实施方式、变形例和应用例描述了本技术之后，本技术不限 于上述实施方式等，并且可以进行各种变形。例如，成像单元中的聚合物器件及其他构件的 形状、材料等不限于以上实施方式等中描述的那些。此外，聚合物器件的层压结构不限于上 述实施方式等中描述的那些，并且视情况而定可进行变形。
[0129] 此外，在上述实施方式等中，作为例子已给出了聚合物器件被配置为聚合物致动 器器件或聚合物传感器器件的情况的描述。然而，应用不限于此。就是说，本技术的聚合物 器件可用于诸如双电层电容器的其他器件。
[0130] 此外，在上述实施方式等中，已主要描述了对作为驱动目标的透镜沿着其光轴驱 动的透镜驱动单元作为本技术的驱动单元的实例。然而，实例不限于此。例如，透镜驱动单 元可沿着正交于透镜光轴的方向驱动透镜。此外，除上述透镜驱动单元和用于成像器件的 驱动单元之外，本技术的驱动单元可用于驱动诸如光圈等的其他驱动目标的驱动单元(参 见日本未经审查的专利应用公开No. 2008-259381等)。此外，本技术的驱动单元、摄像机模 块和成像单元可用于除了以上实施方式中描述的移动电话之外的各种电子设备。
[0131] 从本公开的上述示例实施方式和变形例，同样可实现以下配置。
[0132] (1) 一种聚合物器件，包括：
[0133] -对电极层；以及
[0134] 聚合物层，设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0135] (2)根据（1)所述的聚合物器件，其中聚合物层包含酸性物质的水溶液。
[0136] (3)根据（1)或（2)所述的聚合物器件，其中酸性物质的酸离解常数等于或低于约 5〇
[0137] (4)根据（1)至（3)中的任一项所述的聚合物器件，其中酸性物质包括硝酸、硫酸、 盐酸、氟磺酸、磷酸、六氟锑酸、四氟硼酸、六氟磷酸、铬酸、磺酸、甲磺酸、乙磺酸、乙二酸、苯 磺酸、对甲苯磺酸、羧酸、乙酸、柠檬酸、甲酸、葡糖酸、乳酸、高氯酸、氢溴酸、氯乙酸、二氯乙 酸、三氯乙酸、以及氢氟酸中的一种或多种。
[0138] (5)根据（1)至（4)中的任一项所述的聚合物器件，其中一对电极层包括碳。
[0139] (6)根据（1)至（5)中的任一项所述的聚合物器件，其中由一对电极层和聚合物层 构成的层压体的周围区域用拒水膜覆盖。
[0140] (7)根据（1)至（6)中的任一项所述的聚合物器件，其中聚合物器件被配置为聚合 物致动器器件。
[0141] (8)根据（1)至（6)中的任一项所述的聚合物器件，其中聚合物器件被配置为聚合 物传感器器件。
[0142] (9) 一种聚合物器件的制造方法，所述方法包括：
[0143] 形成彼此相对的一对电极层，其中间具有聚合物层；以及
[0144] 使聚合物层包含酸性物质。
[0145] (10)根据（9)所述的方法，其中通过将聚合物层浸泡在酸性物质的水溶液中而使 聚合物层包含酸性物质。
[0146] ( 11) 一种摄像机模块包括：
[0147] 透镜；以及
[0148] 驱动单元，利用聚合物器件构成，该驱动单元被配置用于驱动透镜，
[0149] 聚合物器件包括：
[0150] -对电极层，以及
[0151] 聚合物层，设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0152] (12)-种成像单元，包括：
[0153] 透镜；
[0154] 成像器件，被配置为获取由透镜形成的图像的成像信号；以及
[0155] 驱动单元，利用聚合物器件构成，该驱动单元被配置为驱动透镜和成像器件中的 一个，
[0156] 聚合物器件包括：
[0157] -对电极层，以及
[0158] 聚合物层，设置在一对电极层之间并且包含酸性物质。
[0159] 本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素可出现各种修改、组合、子 组合和替换，只要它们是在所附权利要求书或其等同物的范围内。
【权利要求】
1. 一种聚合物器件包括： 一对电极层；以及 聚合物层，设置在所述一对电极层之间并且包含酸性物质。
2. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述聚合物层包含所述酸性物质的水溶 液。
3. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述酸性物质的酸离解常数等于或小于 约5。
4. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述酸性物质包括硝酸、硫酸、盐酸、氟磺 酸、磷酸、六氟锑酸、四氟硼酸、六氟磷酸、铬酸、磺酸、甲磺酸、乙磺酸、乙二酸、苯磺酸、对甲 苯磺酸、羧酸、乙酸、柠檬酸、甲酸、葡糖酸、乳酸、高氯酸、氢溴酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙 酸、以及氢氟酸中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述一对电极层包括碳。
6. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述一对电极层和所述聚合物层构成的 层压体的周围区域用拒水膜覆盖。
7. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述聚合物器件被配置为聚合物致动器 器件。
8. 根据权利要求1所述的聚合物器件，其中，所述聚合物器件被配置为聚合物传感器 器件。
9. 一种聚合物器件的制造方法，所述方法包括： 形成彼此相对的一对电极层，并且在所述一对电极层之间具有聚合物层；以及 使所述聚合物层包含酸性物质。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，通过将所述聚合物层浸泡在所述酸性物质的水 溶液中使所述聚合物层包含所述酸性物质。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述酸性物质的酸离解常数等于或小于约5。
12. 一种摄像机|吴块，包括： 透镜；以及 驱动单元，用聚合物器件构成，所述驱动单元被配置为驱动所述透镜， 所述聚合物器件包括： 一对电极层，以及 聚合物层，设置在所述一对电极层之间并且包含酸性物质。
13. -种成像单元包括： 透镜； 成像器件，被配置为获取由所述透镜形成的图像的成像信号；以及 驱动单元，用聚合物器件构成，所述驱动单元被配置为驱动所述透镜和所述成像器件 中的一个， 所述聚合物器件包括： 一对电极层，以及 聚合物层，设置在所述一对电极层之间并且包含酸性物质。
【文档编号】G02B7/04GK104122642SQ201410156201
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】加藤祐作, 永井信之, 石田武久, 川部英雄, 森田真义 申请人:索尼公司