聚合物元件、電子設(shè)備、相機(jī)模塊和成像裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年3月31日提出申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2014-071353的優(yōu)先權(quán)， 在此結(jié)合其全部?jī)?nèi)容作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及一種諸如聚合物致動(dòng)器元件或聚合物傳感器元件之類的聚合物元件 W及使用該種聚合物元件的電子設(shè)備、相機(jī)模塊和成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 近年來(lái)，例如在增加諸如移動(dòng)電話、個(gè)人電腦（PC)或個(gè)人數(shù)字助理（PDA)之類的 便攜式電子設(shè)備的功能性方面獲得了顯著的發(fā)展，并且通過(guò)安裝相機(jī)模塊而具有成像功能 的便攜式電子設(shè)備變得很普遍。在該種便攜式電子設(shè)備中，通過(guò)在透鏡的光軸方向上移動(dòng) 相機(jī)模塊內(nèi)的透鏡來(lái)執(zhí)行調(diào)焦或變焦。
[0005] 在現(xiàn)有技術(shù)中，使用音圈馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)等作為驅(qū)動(dòng)部來(lái)移動(dòng)相機(jī)模塊內(nèi)的透鏡 的方法很普遍。另一方面，從小型化的觀點(diǎn)看，近來(lái)已提出了使用預(yù)定致動(dòng)器元件作為驅(qū)動(dòng) 部的便攜式電子設(shè)備。該種致動(dòng)器元件的例子包括聚合物致動(dòng)器元件。聚合物致動(dòng)器元件 例如在一對(duì)電極層之間插入離子傳導(dǎo)性高分子層（W下簡(jiǎn)稱為高分子層）。例如，高分子層 包含水、離子液體或高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。在該種聚合物致動(dòng)器元件中，通過(guò)在所述一對(duì)電極層 之間施加電場(chǎng)，離子在高分子層中移動(dòng)并產(chǎn)生移位。由于該原因，聚合物致動(dòng)器元件的操作 特性，如移位量、響應(yīng)速度等大大依賴于離子的傳導(dǎo)環(huán)境。因而，除了用作聚合物致動(dòng)器元 件之外，聚合物元件還可用作聚合物傳感器元件、雙電層電容器、二次電池等。
[0006] 例如，多孔碳材料可用于聚合物元件的電極層（例如，日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào) 2010-93954等）。例如，專注于該種聚合物元件中的多孔碳材料的比表面積并改善其性能 的方法已得到檢驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 然而，即使當(dāng)多孔碳材料的比表面積增加時(shí)，聚合物元件的特性也不能得到充分 改善。
[000引希望提供一種具有高級(jí)別特性的聚合物元件W及使用該種聚合物元件的電子設(shè) 備、相機(jī)模塊和成像裝置。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，提供了第一聚合物元件，包括：一對(duì)電極層，所述一對(duì)電 極層中的至少一個(gè)電極層包含多孔碳材料；和設(shè)置在所述一對(duì)電極層之間的高分子層，其 中所述多孔碳材料具有設(shè)置在其表面的第一孔W及比所述第一孔小且與所述第一孔相通 的第二孔。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式，提供了第一電子設(shè)備，包括：聚合物元件，所述聚合物 元件包括；一對(duì)電極層，所述一對(duì)電極層中的至少一個(gè)電極層包含多孔碳材料；和設(shè)置在 所述一對(duì)電極層之間的高分子層，其中所述多孔碳材料具有設(shè)置在其表面的第一孔w及比 所述第一孔小且與所述第一孔相通的第二孔。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第一相機(jī)模塊，包括；透鏡；和使用聚合物元件 構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述聚合物元件包括：一對(duì)電極層，所述一對(duì)電極層 中的至少一個(gè)電極層包含多孔碳材料；和設(shè)置在所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述多 孔碳材料具有設(shè)置在其表面的第一孔W及比所述第一孔小且與所述第一孔相通的第二孔。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第一成像裝置，包括；透鏡；獲取由所述透鏡成 像的成像信號(hào)的成像元件；和使用聚合物元件構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡或所述成像元件的驅(qū)動(dòng) 裝置，其中所述聚合物元件包括：一對(duì)電極層，所述一對(duì)電極層中的至少一個(gè)電極層包含多 孔碳材料；和設(shè)置在所述一對(duì)電極層之間的高分子層，所述多孔碳材料具有設(shè)置在其表面 的第一孔W及比所述第一孔小且與所述第一孔相通的第二孔。
[0013] 在本發(fā)明的第一聚合物元件、第一電子設(shè)備、第一相機(jī)模塊或第一成像裝置中，因 為在表面中設(shè)置有第一孔且在多孔碳材料的第一孔和第二孔之中第一孔最大，所W離子容 易進(jìn)入第一孔。離子穿過(guò)第一孔并被吸附到第二孔。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第二聚合物元件，包括；一對(duì)電極層；和設(shè)置在 所述一對(duì)電極層之間的高分子層，其中所述一對(duì)電極層中的至少一個(gè)電極層包含；多孔碳 材料，和金屬氧化物。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第二電子設(shè)備，包括：聚合物元件，所述聚合物 元件包括一對(duì)電極層和設(shè)置在所述一對(duì)電極層之間的高分子層，其中所述一對(duì)電極層中的 至少一個(gè)電極層包含：多孔碳材料，和金屬氧化物。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第二相機(jī)模塊，包括；透鏡；和使用聚合物元件 構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述聚合物元件包括：一對(duì)電極層，和設(shè)置在所述一 對(duì)電極層之間的高分子層，所述一對(duì)電極層中的至少一個(gè)電極層包含；多孔碳材料，和金屬 氧化物。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式，提供了第二成像裝置，包括；透鏡；獲取由所述透鏡成 像的成像信號(hào)的成像元件；和使用聚合物元件構(gòu)成并驅(qū)動(dòng)所述透鏡或所述成像元件的驅(qū)動(dòng) 裝置，其中所述聚合物元件包括：一對(duì)電極層，和設(shè)置在所述一對(duì)電極層之間的高分子層， 所述一對(duì)電極層中的至少一個(gè)電極層包含：多孔碳材料，和金屬氧化物。
[001引在本發(fā)明的第二聚合物元件、第二電子設(shè)備、第二相機(jī)模塊或第二成像裝置中，因 為電極層中包含金屬氧化物，所W由于金屬氧化物的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生了離子。
[0019]因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的第一聚合物元件、第一電子設(shè)備、第一相機(jī)模塊或第一成像裝 置，在多孔碳材料的表面中設(shè)置有較大的第一孔，并且因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的第二聚合物元件、 第二電子設(shè)備、第二相機(jī)模塊或第二成像裝置，電極層包含金屬氧化物，所W可改善其特 性。注意，所述效果不必限于此，其可W是本發(fā)明中描述的任何效果。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件的構(gòu)造的剖面圖；
[0021] 圖2是顯示圖1的電極層中包含的多孔碳材料的構(gòu)造的剖面示意圖；
[0022] 圖3是顯示圖2中所示的多孔碳材料的構(gòu)造的另一個(gè)例子的剖面示意圖；
[0023] 圖4A是顯示當(dāng)未施加電壓時(shí)圖1中所示的聚合物元件的剖面圖；
[0024] 圖4B是顯示當(dāng)施加電壓時(shí)圖1中所示的聚合物元件的操作的剖面示意圖；
[0025] 圖5是顯示根據(jù)一比較例的多孔碳材料的構(gòu)造的剖面示意圖；
[0026] 圖6是顯示其中離子在圖2所示的多孔碳材料中移動(dòng)的狀態(tài)的剖面示意圖；
[0027] 圖7是顯示圖1中所示的聚合物元件的振幅的圖表；
[002引圖8是顯示根據(jù)一變形例的聚合物元件的構(gòu)造的剖面圖；
[0029] 圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件的構(gòu)造的剖面圖；
[0030] 圖10是顯示圖9中所示的聚合物元件的另一個(gè)例子的剖面圖；
[0031] 圖11是顯示圖9中所示的聚合物元件的另一個(gè)例子的剖面圖；
[0032] 圖12是顯示圖1中所示的聚合物元件的電極層界面的狀態(tài)的剖面圖；
[0033] 圖13是顯示圖9等中所示的聚合物元件的電極層界面的狀態(tài)的剖面圖；
[0034] 圖14是顯示圖9中所示的聚合物元件的振幅的圖表；
[0035] 圖15是顯示圖9中所示的聚合物元件的最大速度的圖表；
[0036] 圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明第S個(gè)實(shí)施方式的聚合物元件的構(gòu)造的剖面圖；
[0037] 圖17是顯示圖16中所示的聚合物元件的耐久性的圖表；
[003引圖18是顯示其中應(yīng)用圖1等中所示的聚合物元件的電子設(shè)備的構(gòu)造示例的透視 圖；
[0039] 圖19是從不同方向顯示圖18中所示的電子設(shè)備的透視圖；
[0040] 圖20是顯示圖19中所示的成像裝置的主要構(gòu)造的透視圖；
[0041] 圖21是顯示圖20中所示的相機(jī)模塊的分解透視圖；
[0042] 圖22A是顯示圖20中所示的相機(jī)模塊操作之前的狀態(tài)的側(cè)面示意圖；
[0043] 圖22B是顯示圖22A中所示的相機(jī)模塊操作之后的狀態(tài)的剖面示意圖；
[0044] 圖23是顯示圖19中所示的成像裝置的另一個(gè)例子的剖面圖；
[0045] 圖24A是顯示圖23中所示的成像裝置操作之前的狀態(tài)的側(cè)面示意圖；
[0046] 圖24B是顯示圖24A中所示的成像裝置操作之后的狀態(tài)的剖面示意圖；
[0047] 圖25A是顯示其中應(yīng)用圖1等中所示的聚合物元件的電子設(shè)備的構(gòu)造示例的示意 圖；
[0048] 圖25B是顯示圖25A中所示的電子設(shè)備的另一個(gè)例子的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在此，將按照下面的順序進(jìn)行描述。 [0化0] 1.第一個(gè)實(shí)施方式（聚合物元件；其中電極層包含多孔碳材料的例子）
[0051] 2.變形例（具有與電極層接觸的低電阻層的例子）
[0化2] 3.第二個(gè)實(shí)施方式（聚合物元件：其中除多孔碳材料之外，電極層還包含金屬氧 化物的例子）
[0053] 4.第=個(gè)實(shí)施方式（聚合物元件：其中電極層包含多孔碳材料和金屬氧化物的例 子）
[0化4] 5.應(yīng)用例
[0055] 應(yīng)用例1 (對(duì)設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)裝置的成像裝置的應(yīng)用例）
[0056]應(yīng)用例2(對(duì)設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)成像元件的驅(qū)動(dòng)裝置的成像裝置的應(yīng)用例）
[0化7] 其他應(yīng)用例
[0化引 實(shí)施方式
[0化9] 聚合物元件10的構(gòu)造
[0060] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的聚合物元件（聚合物元件10)的剖面構(gòu)造示 例狂-X剖面構(gòu)造示例）。聚合物元件10包括一對(duì)電極層12A和12BW及設(shè)置在所述一對(duì) 電極層12A和12B之間的高分子層11。聚合物元件10可例如應(yīng)用于聚合物致動(dòng)器元件、聚 合物傳感器元件等。聚合物元件10的外圍被絕緣保護(hù)膜覆蓋（未示出）。絕緣保護(hù)膜例如 由具有高彈性的材料（例如聚亞安醋等）構(gòu)成。
[0061] 高分子層11
[0062] 高分子層11由例如浸潰有離子物質(zhì)的離子傳導(dǎo)性高分子化合物膜構(gòu)成。在此所 稱的"離子物質(zhì)"表示能夠在高分子層11內(nèi)傳導(dǎo)的一般離子。詳細(xì)地說(shuō)，"離子物質(zhì)"是指包 含氨離子或純金屬離子（simplemetalions)或其陽(yáng)離子和/或陰離子，W及極性溶劑的 物質(zhì)，或者是指諸如咪挫鐵鹽該樣的本身為液體形式并包含陽(yáng)離子和/或陰離子的物質(zhì)。 前者的例子包括在陽(yáng)離子和/或陰離子中溶劑化有極性溶劑的物質(zhì)，后者的例子包括離子 液體。
[0063] 離子物質(zhì)可W是有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī)物質(zhì)，其類型沒(méi)有限制?？稍陔x子物質(zhì)中包含陽(yáng) 離子或陰離子，然而，在此將描述其中離子物質(zhì)中包含陽(yáng)離子的情形。包含陽(yáng)離子的離子 物質(zhì)的例子包括各種形式；包含有諸如純金屬離子之類的金屬離子和水的物質(zhì)、包含有機(jī) 離子和水的物質(zhì)、或者離子液體。詳細(xì)地說(shuō)，金屬離子的例子包括輕金屬離子，如鋼離子 (Na+)、鐘離子〇〇、裡離子an或儀離子（Mg2+)。有機(jī)離子的例子包括烷基錠離子等。離 子物質(zhì)中包含的離子W水合物存在于高分子層11中。由于該原因，在聚合物元件10中，優(yōu) 選的是密封整個(gè)聚合物元件10,W防止水分蒸發(fā)。
[0064] 離子液體包括陽(yáng)離子和陰離子。離子液體是所謂的常溫烙融鹽，具有阻燃性和低 揮發(fā)性。詳細(xì)地說(shuō)，離子液體的例子包括；咪挫環(huán)化合物、化晚環(huán)化合物、脂肪族化合物等。 優(yōu)選使用離子液體作為離子物質(zhì)。通過(guò)使用包含具有低揮發(fā)性的離子液體的高分子層11， 即使在高溫氛圍或真空中，聚合物元件10仍可良好地進(jìn)行操作。
[0065] 如果在浸潰時(shí)把陽(yáng)離子物質(zhì)作為離子物質(zhì)，則例如可使用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂膜來(lái) 作為所述離子傳導(dǎo)性高分子化合物膜，所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂膜具有氣樹(shù)脂、碳氨化合物系 (hy化ocarbonbase)等作為骨架。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂膜的例子包括；其中引入諸如諷（橫基） 基團(tuán)或駿基基團(tuán)之類的酸性官能團(tuán)的膜。具體的例子是，具有酸性官能團(tuán)的聚己締、具有酸 性官能團(tuán)的聚苯己締、具有酸性官能團(tuán)的氣樹(shù)脂膜等。在上述物質(zhì)之中，具有諷基團(tuán)或駿基 基團(tuán)的氣樹(shù)脂膜優(yōu)選作為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂膜，其例子包括化fion(由Du化ntK油ushiki Kaisha制造）。
[0066] 電極層12A和12B
[0067] 電極層12A和12B每一個(gè)包含在高分