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    • 专利摘要:
    本發明係提供一種能夠將相應於周圍環境之特性降低作抑制的驅動裝置等。驅動裝置係具備有：使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器(polymer actuator)元件，且離子交換樹脂係含有：具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子。即使在低濕度及高溫等之環境下，也可抑制於離子交換樹脂中之離子傳導度的降低。
    公开号:TW201322614A
    申请号:TW101127772
    申请日:2012-08-01
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Takehisa Ishida；Nobuyuki Nagai；Yusaku Kato
    申请人:Sony Corp；
    IPC主号:H01L41-00
    专利说明:
    驅動裝置、透鏡模組及攝像裝置
    本發明係關於使用有聚合物致動器(polymer actuator)元件的驅動裝置，以及具備有這樣的驅動裝置之透鏡模組及攝像裝置。
    近年來，例如：攜帶電話或個人電腦(PC)、或者是個人數位助理(PDA：Personal Digital Assistant)等之攜帶型電子機器的高機能化顯著地發展，而使藉由搭載透鏡模組而具備有攝像功能的機器變得普遍。於上述之攜帶型電子機器中，係藉由使透鏡模組內的透鏡朝向其光軸方向移動，而執行聚焦或調焦。
    以往，透鏡模組內之透鏡的移動，一般而言係以音圈馬達或步進馬達等作為驅動部而執行的方法。另一方面，最近，就精緻化的觀點而言，逐漸開發以特定之致動器元件作為驅動部而利用的機器。作為上述之致動器元件，係可列舉例如：聚合物致動器元件(參照專利文獻1~3)。聚合物致動器元件，例如係為在一對之電極間而夾入有離子交換樹脂膜者。於此聚合物致動器元件中，係藉由在一對的電極間產生的電位差，而使離子交換樹脂膜朝向相對於膜面呈垂直的方向作位移。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本特開2007-143300號公報
    [專利文獻2]日本特開2011-11549號公報
    [專利文獻3]日本特開2006-311630號公報
    但，於上述之聚合物致動器元件中，因應於周圍的環境，係會有導致其特性降低之虞。因此，期望有能夠將上述之特性降低作抑制的手法之提案。
    因而，期望提供能夠將相應於周圍的環境之特性降低作抑制的驅動裝置、透鏡模組及攝像裝置。
    本發明之一實施形態的驅動裝置，係具備有：使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且離子交換樹脂係含有：具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子。
    本發明之一實施形態的透鏡模組，係具備有：透鏡、和驅動此透鏡之上述本發明之其中一實施形態的驅動裝置。
    本發明之一實施形態的攝像裝置，係具備有：透鏡、和取得藉由該透鏡所結像而成的攝像訊號之攝像元件、以及驅動該透鏡之上述本發明之其中一實施形態的驅動裝置。
    於本發明之其中一實施形態的驅動裝置、透鏡模組及攝像裝置中，於聚合物致動器元件中之離子交換樹脂係含有：具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子。藉此，即使在低濕度及高溫等之環境下，也可抑制於離子交換樹脂中之離子傳導度的降低。
    若依據本發明之一實施形態的驅動裝置、透鏡模組及攝像裝置，則由於在聚合物致動器元件中之離子交換樹脂，係含有具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子，故可抑制於低濕度或高溫等的環境下之離子傳導度的降低。因而，係使對相應於周圍環境的特性降低(例如：於低濕度環境下驅動裝置的應答速度降低或於高溫環境下之保存後的驅動裝置之位移量降低等)作抑制一事成為可能。
    以下，針對本發明之實施形態，參照附圖進行詳細地說明。另外，說明係依以下的順序進行。
    1.實施形態(使用有聚合物致動器元件之驅動裝置的一例)
    2.變形例 <實施形態>
    [具備有攝像裝置的電子機器之概略構造]
    第1圖及第2圖，係作為具備有本發明之其中一實施形態的攝像裝置(後述之攝像裝置2)之電子機器的一例，將附有攝像功能的攜帶電話機(攜帶電話機8)之概略構造以立體圖來作展示者。於此攜帶電話機8中，係透過未圖示的鉸鏈機構來將2個框體81A、81B彼此折疊自如地作連結。
    如第1圖所示般，於框體81A的一方側之面上，係複數配設有各種操作鍵82，並且，於其下端部，係配設有麥克風83。操作鍵82，係用來接受由使用者(user)所進行之特定的操作而將資訊作輸入者。麥克風83，係用來將通話時等之使用者的聲音作輸入者。
    於框體81B的一方側之面上，係如第1圖所示般，配設有使用液晶顯示面板等之顯示部84，並且，於其上端部，係配設有揚聲器85。於顯示部84，係將作為例如電波的收訊狀況或電池殘量、通話對象的電話號碼、作為電話簿所登錄的內容(對方的電話號碼或姓名等)、發訊記錄、收訊記錄等之各種的資訊顯示出來。揚聲器85，係用來將通話時等之通話對象的聲音作輸出者。
    如第2圖所示般，於框體81A的另一方側之面，係配設有保護玻璃86，並且，在框體81A內部之對應於保護玻璃86的位置處，係設置有攝像裝置2。此攝像裝置2，係藉由配置於物體側(保護玻璃86側)的透鏡模組4、和配置於像側(框體81A的內部側)的攝像元件3所構成。攝像元件3，係為取得藉由透鏡模組4內之透鏡(後述之透鏡40)所結像而成的攝像訊號之元件。此攝像元件3，係由搭載有例如電荷結合元件(CCD：Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)的影像感測器所成。
    [攝像裝置2及透鏡模組4之構造]
    第3圖，係將攝像裝置2之要部構造以立體圖來作展示者，第4圖，係將於此攝像裝置2中之透鏡模組4的構造以分解立體圖來作展示者。此外，第5圖，係將該透鏡模組4之概略構造以(A)側視圖(Z-X側視圖)及(B)俯視圖(X-Y俯視圖)來作模式性地展示者。
    透鏡模組4，係沿著光軸Z1，從像側(攝像元件3側)起朝物體側而依序(沿著Z軸上的正方向)具備有：支撐構件11、聚合物致動器元件131、透鏡保持構件14及透鏡40、聚合物致動器元件132。另外，於第3圖中，係省略透鏡40的圖示。此透鏡模組4，還具備有：固定用構件12、連結構件151A、151B、152A、152B、固定電極130A、130B、按壓構件16及霍爾元件17A、17B。另外，此等透鏡模組4之構件當中的除了透鏡40之外者，係對應於本發明中之「驅動裝置(透鏡驅動裝置)」的一具體例。
    支撐構件11，係為用以支撐透鏡模組4整體的基底構件(基體)，並由例如液晶聚合物等之硬質的樹脂材料所構成。
    固定用構件12，係為用來將聚合物致動器元件131、132的一端分別作固定的構件，並由例如液晶聚合物等之硬質的樹脂材料所構成。此固定用構件12，係由從像側(第3圖及第4圖中的下側)起朝向物體側(上側)地作配置的下部固定用構件12D、中央(中部)固定用構件12C及上部固定用構件12U之3個構件所構成。於下部固定用構件12D與中央固定用構件12C之間，係將聚合物致動器元件131的一端及固定電極130A、130B的一端分別夾入地作配置。另一方面，於中央固定用構件12C與上部固定用構件12U之間，係將聚合物致動器元件132的一端及固定電極130A、130B的另一端分別夾入地作配置。又，於此等當中的中央固定用構件12C處，係形成有用以將透鏡保持構件14的一部分(後述之保持部14B的一部分)作部分性夾入的開口12C0。藉此，透鏡保持構件14的一部分由於係成為能夠在此開口12C0內移動，因此，可有效運用空間，而使謀求透鏡模組4之小型化一事成為可能。
    固定電極130A、130B，係用以對於聚合物致動器元件131、132中之電極膜(前述之電極膜52A、52B)，供給來自電壓施加手段(後述之電壓供給部19)的驅動用電壓Vd之電極。此等之固定電極130A、130B，係分別由例如金(Au)或者是經過鍍金後的金屬等所構成，並呈現「ㄈ」字狀。藉此，固定電極130A、130B，係分別成為將中央固定用構件12C的上下(沿著Z軸的兩側面)夾入，而使對於一對的聚合物致動器元件131、132以較少的配線來並聯施加相同的電壓一事成為可能。此外，在由經過鍍金後的金屬材料來構成固定電極130A、130B的情況下，可防止因表面的氧化等所導致之接觸電阻的劣化。
    透鏡保持構件14，係為用來保持透鏡40的構件，並由例如液晶聚合物等之硬質的樹脂材料所構成。此透鏡保持構件14，係由以使其中心成為光軸Z1上的方式來作配置且將透鏡40作保持的環狀之保持部14B、和支撐該保持部14B並且將保持部14B與後述之連結構件151A、151B、152A、152B作連接的連接部14A所構成。此外，保持部14B，係被配置於在一對的聚合物致動器元件131、132中之後述的驅動面彼此之間。
    聚合物致動器元件131、132，係各自具有與透鏡40的光軸Z1垂直的驅動面(X-Y平面上的驅動面)，且以使驅動面彼此沿著該光軸Z1而相對向的方式作配置。此等之聚合物致動器元件131、132，係分別用來將透鏡保持構件14(及透鏡40)，經由後述之連結構件151A、151B、152A、152B而沿著光軸Z1來作驅動者。此等之聚合物致動器元件131、132，在此係如第5圖(B)所示般，各自具有：固定用構件12側的寬幅部(幅W21)、和可動側(連結構件151A、151B、152A、152B側)的窄幅部(幅W22)。另外，針對聚合物致動器元件131、132之詳細構造，係如後所述(第6圖、第7圖)。
    連結構件151A、151B、152A、152B，係為分別用來將聚合物致動器元件131、132的各另一端與連接部14A的端部之間互相連結(連接)的構件。具體而言，連結構件151A、151B，係分別使連接部14A的下端部與聚合物致動器元件131的另一端之間作連結，且連結構件152A、152B，係分別使連接部14A的上端部與聚合物致動器元件132的另一端之間作連結。此等之連結構件151A、151B、152A、152B，係以各自由例如聚醯亞胺薄膜等之可撓性薄膜所構成，且由具有與各聚合物致動器元件131、132同等以下(較理想為同一以下)的剛性(抗撓剛度)之柔軟的材料所構成者較為理想。如此一來，連結構件151A、151B、152A、152B便會產生朝向與聚合物致動器元件131、132之彎曲方向相反方向彎曲的自由度，而使在由聚合物致動器元件131、132與連結構件151A、151B、152A、152B所構成的懸臂中之剖面形狀變成如同描繪S字狀的曲線般。其結果，使連接部14A沿著Z軸方向平行移動一事係成為可能，並成為在使保持部14B(及透鏡40)在相對於支撐構件11而保持平行狀態下，而在Z軸方向上被作驅動。另外，作為上述之剛性(抗撓剛度)，係可使用例如彈簧常數者。
    霍爾元件17A、17B，係為分別被使用來檢測透鏡保持構件14之移動量(位移量)的元件，並可列舉使例如霍爾元件與磁鐵作了組合者。
    電壓供給部19，係如第5圖(A)所示般，用以藉由對聚合物致動器元件131、132供給驅動用電壓Vd，而驅動(使其變形)聚合物致動器元件131、132者。上述之電壓供給部19，係由使用有例如半導體元件等之電性電路所構成。另外，針對由電壓供給部19所致之聚合物致動器元件131、132的驅動動作之詳細內容，係於後再述(第8圖)。
    [聚合物致動器元件131、132之詳細構造]
    接著，參照第6圖及第7圖，針對聚合物致動器元件131、132之詳細構造進行說明。第6圖，係將聚合物致動器元件131、132之剖面構造(Z-X剖面構造)作展示者。
    聚合物致動器元件131、132，係具有：於離子導電性高分子化合物膜51(以下，僅稱為高分子化合物膜51)之兩面，形成有一對的電極膜52A、52B的剖面結構。換言之，聚合物致動器元件131、132，係具有：一對的電極膜52A、52B、和被插設於此等電極膜52A、52B之間的高分子化合物膜51。另外，聚合物致動器元件131、132及電極膜52A、52B，係亦可藉由由具有高彈性的材料(例如聚胺基甲酸酯等)所構成的絕緣性之保護膜來覆蓋此等之周圍。
    在此，如第7圖中以剖面圖(Z-X剖面圖)所展示般，於聚合物致動器元件131處，係將電極膜52A與下部固定用構件12D側之固定電極130B作電連接，且將電極膜52B與中央固定用構件12C側之固定電極130AB作電連接。另一方面，於聚合物致動器元件132處，係將電極膜52A與中央固定用構件12C側之固定電極130A作電連接，且將電極膜52B與上部固定用構件12U側之固定電極130B作電連接。另外，雖於第7圖中並未展示，但從下部固定用構件12D側之固定電極130B至上部固定用電極12U側之固定電極130B之各構件、電極，係分別藉由第4圖中所展示的按壓構件16(板彈簧)而以利用一定的壓力來夾入的方式被固定。如此一來，即使賦予較大的力量也不會破壞聚合物致動器元件131、132，而在此等聚合物致動器元件131、132變形之際也能夠安定地電連接。
    高分子化合物膜51，係藉由在電極膜52A、52B之間產生特定的電位差而產生彎曲。於此高分子化合物膜51中，係含浸有離子物質。在此所謂的「離子物質」，係指能夠在高分子化合物膜51內作傳導的全部之離子，具體而言，係意味著氫離子或金屬離子單體或者是包含此等陽離子及/或陰離子與極性溶劑者，或者是咪唑鹽等之此等自體為包含為液狀的陽離子及/或陰離子者。作為前者，係可列舉例如於陽離子及/或陰離子中溶劑混合有極性溶劑者，且作為後者，係可列舉例如離子液體。
    作為構成高分子化合物膜51之材料，係可列舉例如：以氟樹脂或者是烴系等作為骨架的離子交換樹脂。作為此離子交換樹脂，在含浸陽離子物質的情況下係以陽離子交換樹脂較為理想，在含浸陰離子物質的情況下係以陰離子交換樹脂較為理想。
    作為陽離子交換樹脂，係可列舉例如：導入有磺酸基或者是羧基等的酸性基者。具體而言，係為具有酸性基之聚乙烯、具有酸性基之聚苯乙烯或者是具有酸性基之氟樹脂等。其中，作為陽離子交換樹脂，係以具有磺酸基或者是羧酸基之氟樹脂較為理想，可列舉例如Nafion(Dupont股份有限公司製)。
    作為含浸於高分子化合物膜51的陽離子物質，係不論其種類，有機或無機等皆可。例如，可應用金屬離子單體、含有金屬離子與水者，含有有機陽離子與水者等之各種的形態。作為金屬離子，係可列舉例如：鋰離子(Li+)等之輕金屬離子。此外，作為有機陽離子，係可列舉烷基銨離子等。進而，亦可列舉氫離子(H+)等之陽離子。此等之陽離子，係於高分子化合物膜51中作為水合物而存在。因而，在含有陽離子與水之陽離子物質為含浸於高分子化合物膜51中的情況下，於聚合物致動器元件131、132中，係以為了抑制水的揮發而將整體作封止者較為理想。
    挾持高分子化合物膜51並相互對向的電極膜52A、52B，係各自含有1種或者是2種以上的導電性材料。電極膜52A、52B，係以藉由離子導電性高分子來將導電性材料粉末彼此結著者較為理想。此乃為了電極膜52A、52B的柔軟性提高之故。作為導電性材料粉末係以碳粉末較為理想。此乃由於導電性越高，比表面積越大，因此能得到更大的變形量之故。作為碳粉末係以科琴黑(Ketjen-Black)較為理想。作為離子導電性高分子，係以與上述高分子化合物膜51之構成材料相同者(在此，係含有離子交換樹脂者)較為理想。
    電極膜52A、52B，例如，係以下述的方式來形成。亦即，將於分散媒中分散有導電性材料粉末與離子導電性高分子而成的塗料，塗佈於高分子化合物膜51的兩面之後使其乾燥。此外，亦可使用使含有導電性材料粉末與離子導電性高分子的薄膜狀者壓著於高分子化合物膜51之兩面的方式。
    電極膜52A、52B，係亦可為多層結構，此時，係以具有下述結構者較為理想，即：從高分子化合物膜51側起依序層積有：藉由離子導電性高分子來將導電性材料粉末彼此結著而成的層、與金屬層。此係因為，藉此，於電極膜52A、52B的面內方向中電位會更加接近均一的值，而能得到更加優異的變形性能之故。作為構成金屬層的材料，係可列舉金或者是鉑等之貴金屬。金屬層的厚度雖為任意，但以使於電極膜52A、52B上電位成為均一的方式來形成連續膜者為理想。作為形成金屬層的方法，係可列舉電鍍法、蒸鍍法或者是濺鍍法等。
    高分子化合物膜51之尺寸(寬幅及長度)，係可因應於驅動對象物(在此係透鏡保持構件43等)之尺寸或重量，或者是在高分子化合物膜51中所必需的位移量(變形量)，而任意地設定。高分子化合物膜51的位移量，例如，係因應於所需之驅動對象物的位移量(沿著Z軸方向的移動量)而加以設定。
    (離子交換樹脂之詳細構造)
    在此，本實施形態之聚合物致動器元件131、132，係使用含有具有特定之臨界值以下的活化能之離子(動作離子)的離子交換樹脂來構成。具體而言，係於上述之電極膜52A、52B及高分子化合物膜51當中之至少一層，較理想為電極膜52A、52B及高分子化合物膜51之各層(所有的層)，使用含有這樣的動作離子之離子交換樹脂。詳細而言，當聚合物致動器元件131、132，係為(由導電性材料與離子交換樹脂之混合層所構成的電極膜52A)/(含有離子交換樹脂之高分子化合物膜51)/(由導電性材料與離子交換樹脂之混合層所構成的電極膜52B)之3層結構的情況中，於此等之3層當中之至少1層，較理想為3層全部，使用含有這樣的動作離子之離子交換樹脂。
    在此，如上所述之所謂活化能，係意味著當動作離子從離子導電性樹脂中之一的官能基移動到另一個官能基之際，最低限度所需的能量者。又，在此所謂活化能，係意味著在特定之低濕度環境下(例如後述般，相對濕度=30%之環境下)的活化能。作為這樣的活化能，其詳細內容雖如後述，但以0.25[eV]以下者較為理想，0.20[eV]以下者更為理想，0.10[eV]以下者又更加理想。又，此係雖亦於後詳述，但作為具有上述之值的活化能之動作離子(在此係陽離子之例)，係可列舉例如：氫離子(H+)或者是鋰離子(Li+)。具體而言，鋰離子，係活化能為0.20[eV]以下之動作離子的一例，氫離子，係活化能為0.10[eV]以下之動作離子的一例。
    此外，於如此之離子交換樹脂中的動作離子之活化能(離子傳導之際的活化能)Ea，係如以下所述般作規定。亦即，首先，聚合物致動器元件131、132之應答速度V，係使用於此離子交換樹脂中的動作離子之活化能Ea，依據以下之(1)式來規定(阿瑞尼斯(Arrhenius)法則)。另外，於此(1)式中，A係為不依存於溫度的常數(頻率因子)，R係為氣體常數，T係為絕對溫度。
    接著，若針對(1)式之兩邊取對數(loge=ln)而變形，則得到以下之(2)式。也就是說，活化能Ea，係於將氣體常數R與絕對溫度T之積(RT)的逆數設為橫軸，並將應答速度V之對數(lnV)設為縱軸而成的圖表(所謂阿瑞尼斯圖)中，依據直線的斜率之絕對值來求出。另外，如依據(2)式所得知般，lnA係依據此阿瑞尼斯圖上之縱軸的切片來求出。
    另外，於本實施形態中，於含有上述之具有活化能的動作離子之離子交換樹脂中的離子交換當量質量(EW(Equivalent Weight)值)，係以成為800[g/eq]以下者較為理想。於設為此種構成之情況中，其詳細內容雖如後述，但可於防止在低濕度下之應答速度降低的同時，有效地防止在高溫下長期間保存之後的位移量降低。在此，第8圖，係於將氫離子作為動作離子使用而成的致動器元件中，針對EW值=780[g/eq]及EW值=1100[g/eq]之各情況來展示於溫度=85℃、濕度=50% RH環境下保存1000小時後的情況之位移量降低的測量結果者。
    [攝像裝置2之作用、效果]
    接著，針對本實施形態之攝像裝置2的作用及效果進行說明。
    (1.聚合物致動器元件131、132之動作)
    首先，參照第9圖，針對聚合物致動器元件131、132之動作進行說明。第9圖，係使用剖面圖來將該等之聚合物致動器元件131、132的動作模式性地展現出來。另外，在此，列舉作為陽離子物質而使用含有陽離子與極性溶劑者的情況為例進行說明。
    此時，在無施加電壓狀態下之聚合物致動器元件131、132，其陽離子物質會大致均勻地分散於高分子化合物膜51中，因此不會彎曲而是成為平面狀(第9圖(A))。在此，若藉由第9圖(B)中所示之電壓供給部19而設為電壓施加狀態(開始驅動用電壓Vd的施加)，則聚合物致動器元件131、132係展示如下述般的舉動。亦即，若以使例如電極膜52A成為負電位、電極膜52B成為正電位的方式來將特定的驅動用電壓Vd施加於電極膜52A、52B之間，則陽離子會在與極性溶劑作了溶劑混合的狀態下移動至電極膜52A側。此時，由於高分子化合物膜51中陰離子幾乎無法移動，因此，於高分子化合物膜51中，電極膜52A側會膨潤，而電極膜52B側會收縮。藉此，聚合物致動器元件131、132，係整體會如第9圖(B)所示般朝向電極膜52B側彎曲。
    其後，若電極膜52A、52B之間電位差消失而成為無施加電壓狀態(停止驅動電壓Vd的施加)，則於高分子化合物膜51中偏向電極膜52A側的陽離子物質(陽離子及極性溶劑)會擴散，而返回到第9圖(A)所示的狀態。
    又，若以使電極膜52A從第9圖(A)所示之無施加電壓狀態成為正電位、電極膜52B成為負電位的方式來將特定的驅動用電壓Vd施加於電極膜52A、52B之間，則陽離子會在與極性溶劑作了溶劑混合的狀態下移動至電極膜52B側。此時，於高分子化合物膜51中，係電極膜52A側會收縮而電極膜52B側會膨潤，故聚合物致動器元件131、132，係整體會朝向電極膜52A側彎曲。
    (2.透鏡模組4之動作)
    接著，參照第10圖針對攝像裝置2(透鏡模組4)整體之動作進行說明。第10圖，係以側視圖(Z-X側視圖)來將於攝像裝置2中之透鏡模組4的動作作展現者，且(A)係展示動作前之狀態，(B)係展示動作後之狀態。
    於此透鏡模組4中，係如第10圖(A)、(B)所示般(圖中之箭頭)，藉由一對的聚合物致動器元件131、132來驅動透鏡保持構件14，藉此而能使透鏡40沿著該光軸Z1移動。如此一來於透鏡模組4中，藉由使用有聚合物致動器元件131、132的驅動裝置(透鏡驅動裝置)，透鏡40會沿著該光軸Z1而驅動。
    (3.離子交換樹脂之作用)
    但是，如上述般，於利用離子導電性樹脂(離子交換樹脂)中之離子的移動現象而執行動作的聚合物致動器元件中，一般而言，會有隨著周圍的環境不同而導致其特性降低之虞。
    在此，作為這類的特性降低，具體而言，首先係可列舉於低濕度環境下(乾燥後的環境下)之應答速度的降低。此乃起因於離子交換樹脂中之離子傳導度，在低濕度環境下會降低之故。作為其之對策，一般可考慮有：為了防止離子交換樹脂的乾燥，而以不透濕的薄膜來層壓聚合物致動器元件全體、或在水溶液中使用聚合物致動器元件的手法等。但，在這樣的手法中，係有阻礙聚合物致動器元件的動作或使用環境被限制的問題。此外，作為動作離子，一般也考慮有使用不易蒸發之離子液體的方法，但如後述之比較例2般，並不足以改善低濕度環境下之應答速度的降低。
    除了上述之相應於周圍的環境而使聚合物致動器元件的特性降低之外，其他可列舉出在高溫環境下之保存後的位移量(變形量)之降低。此乃被認為是因存在於離子交換樹脂內的官能基之脫水反應所導致的改質(參照Shigeaki Morita and Kuniyuki Kitagawa,“Temperature-dependent structure changes in Nafion ionomer studied by PCMW2D IR correlation spectroscopy”,Journal of Molecular Structure,974(2010),pp56-59)。已知若因此脫水反應而使官能基改質，則此官能基對於離子傳導的貢獻便會消失。另一方面，若對離子傳導有貢獻的官能基之數目變得較特定量更少，則官能基間的距離會變遠，因此，會有離子傳導度急劇降低的問題。
    因此，本實施形態之聚合物致動器元件131、132，係如前述般，使用含有具有特定之臨界值以下的活化能之離子(動作離子)的離子交換樹脂來構成。具體而言，係於電極膜52A、52B及高分子化合物膜51當中之至少一層，較理想為電極膜52A、52B及高分子化合物膜51之各層(所有的層)，使用含有具有這樣的活化能的動作離子之離子交換樹脂。
    藉此，由於對於離子傳導所需的最小能量被抑制得較小，因此即使於低濕度的環境下也能得到等同於一般的濕度環境下之應答速度。此外，於高溫環境下之保存後，即使因改質所致之官能基數目的降低而使正常功能的官能基間之距離增加，也可在較小的能量下維持離子傳導。進而，於與前述之EW值為800[g/eq]以下的離子交換樹脂作組合而使用的情況、亦即是使用每單位重量的官能基量為較特定量更多之離子交換樹脂的情況時，係成為如同下述一般。亦即，即使在高溫環境下作了改質的官能基數目增加，也會因為正常地起作用的官能基之數目係成為存在特定量以上，因此可有效地阻止離子傳導度的急劇降低。
    如此這般，在本實施形態之聚合物致動器元件131、132中，係即使在上述的低濕度或高溫等的環境下，也可抑制於離子交換樹脂中之離子傳導度的降低。其結果，於此等之聚合物致動器元件131、132中，係可將相應於周圍環境的特性降低(例如，如上所述，於低濕度環境下之應答速度降低或在高溫環境下之保存後的位移量降低等)加以抑制。
    (4.實施例)
    在此，針對關於此種聚合物致動器元件131、132的具體實施例(實施例1、2)，一面與比較例(比較例1、2)相比較一面進行說明。
    第11圖(A)~(D)係將針對實施例1、2及比較例1、2的應答速度之實驗結果作展示者。具體而言，第11圖(A)，係將作為聚合物致動器元件131、132之離子交換樹脂中的動作離子而使用有氫離子(H+)的實施例(實施例1)中之(1000/絕對溫度T)與應答速度V的關係(阿瑞尼斯圖)作展示。第11圖(B)，係將作為離子交換樹脂中的動作離子而使用有鋰離子(Li+)的實施例(實施例2)中之阿瑞尼斯圖作展示。另一方面，第11圖(C)，係將作為離子交換樹脂中的動作離子而使用有鈉離子(Na+)的比較例(比較例1)中之阿瑞尼斯圖作展示。第11圖(D)，係將作為離子交換樹脂之動作離子而使用有身為被使用在離子液體中之一般的有機陽離子之1-乙基-3-甲基咪唑(EMIM；1-Ethyl-3-methylimidazolium)離子(EMIM+)的比較例(比較例2)中之阿瑞尼斯圖作展示。另外，在此，作為應答速度V(平均應答速度)，係使用有於大氣中之相對濕度=30%之環境下，當對於(寬幅2mm×有效長度5mm)之聚合物致動器元件而施加1V的電壓時之於元件之前端部分(有效長度5mm的位置)處的值。
    第12圖(A)，係使用前述之(1)式及(2)式，來將根據第11圖(A)~(D)所示之各阿瑞尼斯圖中的直線之斜率所求出之相對濕度=30%、溫度=25℃的環境下之各動作離子的活化能Ea(30)作展示者。又，第12圖(B)，係將各動作離子之活化能Ea(30)與於相對濕度=30%、溫度=25℃之環境下的各聚合物致動器元件之應答速度V(30)的關係作展示者。
    由此等第12圖(A)、(B)，可以得知：係存在有活化能Ea(30)之值越小的動作離子則聚合物致動器元件之應答速度V(30)越大的傾向。另一方面，於例如第4圖所示的用途中，對能夠容許的聚合物致動器元件之有效長度或位移量、透鏡的全衝程移動時間，係有自然極限。具體而言，於一般的攜帶電話機用之攝像裝置中，就其外形尺寸而言，聚合物致動器元件之有效長度係以5mm前後較為理想，就焦點調節控制所必需的各條件而言，聚合物致動器元件之位移量係以0.3mm前後較為理想。此外，就直到焦點調節控制結束為止所能夠容許的時間而言，透鏡之全衝程移動時間係以1秒以下較為理想。因而，作為聚合物致動器元件之應答速度，係被要求0.3mm/秒以上。
    在此，為了滿足上述之條件例，係有必要得到較比較例1、2更大的應答速度V(30)。由此可知：如實施例1、2般，使用含有活化能Ea(30)之值為0.25[eV]以下的動作離子之離子交換樹脂者為有效。此外，可以說：就提昇應答速度V(30)的觀點而言，係以將活化能Ea(30)之值為0.20[eV]以下的氫離子(H+)(實施例1)或鋰離子(Li+)(實施例2)作為動作離子使用者較為理想。進而，可以說：就提昇應答速度V(30)的觀點而言，係以將活化能Ea(30)之值為0.10[eV]以下的氫離子(H+)(實施例1)作為動作離子使用者更為理想。
    於如上所述之本實施形態中，由於在聚合物致動器元件131、132中之離子交換樹脂，係設為含有具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子，故可抑制於低濕度或高溫等的環境下之離子傳導度的降低。故而，使抑制相應於周圍環境的特性降低(例如：於低濕度環境下驅動裝置的應答速度降低或於在高溫環境下之保存後的驅動裝置之位移量降低等)一事成為可能。 <變形例>
    以上，雖列舉實施形態及實施例將本發明之技術作了說明，但本技術並不限定於此等之實施形態等，且可作各種之變形。
    例如，於上述實施形態等中，雖主要是列舉陽離子導電性樹脂與陽離子之組合為例作了說明，但並不限於此等。亦即，只要於聚合物致動器元件131、132中之離子交換樹脂為含有具有特定臨限值以下的活化能之動作離子，則即使是陰離子導電性樹脂與陰離子的組合，也能夠得到與上述實施形態等相同的效果。
    此外，在上述實施形態等所說明的連接部14A及連結構件151A、151B、152A、152B，係亦可分別依據情況的不同而不作設置。又，於上述實施形態等中，雖針對藉由固定用構件12來直接固定聚合物致動器元件131、132之一端側的情況作了說明，但並不限定於此情況。亦即，亦可藉由固定用構件來間接地(經由固定電極等)固定聚合物致動器元件之一端側。
    進而，於上述實施形態等中，雖針對設有一對的聚合物致動器元件的情況作了說明，但未必絕對要一對，亦可設有1或者是3個以上之聚合物致動器元件。
    除此之外，針對聚合物致動器元件之形狀，並不限定於上述實施形態等所揭示者，此外，針對其層積結構，亦不限定於在上述實施形態等所作的說明，而能作適當地變更。此外，針對透鏡模組(驅動裝置)中之各構件的形狀或材料等，亦不限於在上述實施形態等所作的說明者。
    此外，於上述實施形態等中，作為本發明之驅動裝置之一例，雖列舉將透鏡沿著其光軸而作驅動的透鏡驅動裝置而作了說明，但並不限於此情況，亦可例如構成為透鏡驅動裝置為將透鏡沿著與其光軸垂直的方向而作驅動。此外，本發明之驅動裝置，係除了適用於上述的透鏡驅動裝置之外，亦可適用於驅動光圈(參照日本特開2008-259381號公報)等之驅動裝置等。進而，本發明之驅動裝置、透鏡模組及攝像裝置，除了可適用於在上述實施形態等所作的說明之攜帶電話機以外，亦可適用於各種之電子機器。
    另外，本技術係可取得如下述般之構造。
    (1)一種驅動裝置，係具備有：使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子。
    (2)如上述(1)所記載之驅動裝置，其中，前述聚合物致動器元件，係具有：一對的電極膜、被插設在前述一對的電極膜之間的高分子膜，且於前述一對的電極膜及前述高分子膜當中的至少一層，使用前述離子交換樹脂。
    (3)如上述(2)所記載之驅動裝置，其中，於前述一對的電極膜及前述高分子膜之各層，使用前述離子交換樹脂。
    (4)如上述(3)所記載之驅動裝置，其中，前述高分子膜之前述動作離子的活化能，係較前述電極膜之前述動作離子的活化能更低。
    (5)上述(3)所記載之驅動裝置，其中，於前述高分子膜中，係選擇性地使用前述離子交換樹脂。
    (6)如上述(1)至(5)中任一項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能，係為0.25[eV]以下。
    (7)如上述(6)所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能，係為0.20[eV]以下。
    (8)如上述(7)所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能，係為0.10[eV]以下。
    (9)如上述(1)至(5)中任一項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子，係為氫離子(H+)或者是鋰離子(Li+)。
    (10)如上述(1)至(9)中任一項所記載之驅動裝置，其中，前述活化能，係為特定之低濕度環境下的活化能。
    (11)如上述(10)所記載之驅動裝置，其中，前述低濕度環境，係為相對濕度=30%的環境。
    (12)如上述(1)至(11)中任一項所記載之驅動裝置，其中，於前述離子交換樹脂中的離子交換當量質量(EW值)，係為800[g/eq]以下。
    (13)如上述(1)至(12)中任一項所記載之驅動裝置，其中，其係被構成為驅動透鏡的透鏡驅動裝置。
    (14)一種透鏡模組，係具備有：透鏡、驅動裝置，驅動前述透鏡，前述驅動裝置係具有使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定臨限值以下的活化能之動作離子。
    (15)一種攝像裝置，係具備有：透鏡、攝像元件，係取得藉由前述透鏡所結像而成的攝像訊號、驅動裝置，驅動前述透鏡，前述驅動裝置，係具有使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定臨限值以下的活化能之動作離子。
    本申請係以日本專利廳中2011年8月11日所申請的日本專利申請編號2011-175616號為基礎而主張優先權者，並藉由參照該申請之所有內容而援用於本申請中。
    2‧‧‧攝像裝置
    8‧‧‧攜帶電話機
    81A、81B‧‧‧框體
    82‧‧‧操作鍵
    83‧‧‧麥克風
    84‧‧‧顯示部
    85‧‧‧揚聲器
    86‧‧‧保護玻璃
    4‧‧‧透鏡模組
    3‧‧‧攝像元件
    40‧‧‧透鏡
    11‧‧‧支撐構件
    131、132‧‧‧聚合物致動器元件
    14‧‧‧透鏡保持構件
    12‧‧‧固定用構件
    151A、151B、152A、152B‧‧‧連結構件
    130A、130B‧‧‧固定電極
    16‧‧‧按壓構件
    17A、17B‧‧‧霍爾元件
    12D‧‧‧下部固定用構件
    12C‧‧‧中央(中部)固定用構件
    12U‧‧‧上部固定用構件
    14B‧‧‧保持部
    12C0‧‧‧開口
    52A、52B‧‧‧電極膜
    19‧‧‧電壓供給部
    14A‧‧‧連接部
    51‧‧‧離子導電性高分子化合物膜
    43‧‧‧透鏡保持構件
    [第1圖]係將具備有本發明之其中一實施形態的攝像裝置之電子機器的構造例作展示之立體圖。
    [第2圖]係將第1圖所示之電子機器從不同的方向作展示之立體圖。
    [第3圖]係將第2圖所示之攝像裝置的要部構造作展示之立體圖。
    [第4圖]係將第3圖所示之透鏡模組作展示之分解立體圖。
    [第5圖]係將第3圖所示之透鏡模組的側視構造及俯視構造作展示之模式圖。
    [第6圖]係將第3圖所示之聚合物致動器元件之詳細構造作展示之剖面圖。
    [第7圖]係將第3圖所示之聚合物致動器元件、固定用構件及固定電極的一部分之詳細構造作展示之剖面圖。
    [第8圖]係將聚合物致動器元件之在高溫環境下的保存時間與位移量的關係之一例作展示之特性圖。
    [第9圖]係為用以針對第3圖所示之聚合物致動器元件的基本動作進行說明的剖面模式圖。
    [第10圖]係將第3圖所示之透鏡模組的動作作展示之側視模式圖。
    [第11圖]係將針對實施例1、2及比較例1、2的應答速度之實驗結果作展示的圖。
    [第12圖]係將針對實施例1、2及比較例1、2的活化能之計算結果作展示的圖。
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種驅動裝置，其特徵為具備有：使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器(polymer actuator)元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定之臨限值以下的活化能之動作離子。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，前述聚合物致動器元件係具有：一對的電極膜；和高分子膜，係被插設於前述一對的電極膜之間；且於前述一對的電極膜及前述高分子膜當中的至少一層，使用有前述離子交換樹脂。
    [3] 如申請專利範圍第2項所記載之驅動裝置，其中，於前述一對的電極膜及前述高分子膜之各層，使用有前述離子交換樹脂。
    [4] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能係為0.25[eV]以下。
    [5] 如申請專利範圍第4項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能係為0.20[eV]以下。
    [6] 如申請專利範圍第5項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子的活化能係為0.10[eV]以下。
    [7] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，前述動作離子係為氫離子(H+)或鋰離子(Li+)。
    [8] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，前述活化能係為特定之低濕度環境下的活化能。
    [9] 如申請專利範圍第8項所記載之驅動裝置，其中，前述低濕度環境係為相對濕度=30%的環境。
    [10] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，於前述離子交換樹脂中之離子交換當量質量(EW值)係為800[g/eq]以下。
    [11] 如申請專利範圍第1項所記載之驅動裝置，其中，係被構成為驅動透鏡的透鏡驅動裝置。
    [12] 一種透鏡模組，其特徵為具備有：透鏡；和驅動裝置，係驅動前述透鏡；前述驅動裝置係具有使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定臨限值以下的活化能之動作離子。
    [13] 一種攝像裝置，其特徵為具備有：透鏡；和攝像元件，係取得藉由前述透鏡所結像而成的攝像訊號；以及驅動裝置，係驅動前述透鏡；前述驅動裝置係具有使用離子交換樹脂所構成的1或複數之聚合物致動器元件，且前述離子交換樹脂係含有：具有特定臨限值以下的活化能之動作離子。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    WO2013021903A1|2013-02-14|
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    CN103718078A|2014-04-09|
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    US9590169B2|2017-03-07|
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