(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換樹脂材料と、
酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料と
を備えたイオン交換膜であって、
前記酸性官能基はスルホン基であり、
前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下であり、
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で２ｍｅｑ／ｇ以上であり、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で０．９〜１．５ｍｅｑ／ｇの範囲であり、
前記高分子材料の分子量は１００００以上であり、且つ前記高分子材料が、化学式２のポリスチレンスルホネート、化学式３のポリビニルスルホン酸、化学式４又は５のポリエーテルスルホン酸又はその誘導体、ポリイミド系の高分子スルホン酸、又はポリ（ｐ−フェニレン）構造の高分子スルホン酸であるイオン交換膜。
【化１】
0006501161.tif 000009
（化学式２）
【化２】
0006501161.tif 000010
（化学式３）
【化３】
0006501161.tif 000011
（化学式４；式中、ｎは１〜６の整数である。） 
【化４】
0006501161.tif 000012
（化学式５；式中、ｎ′は１〜６の整数である。）
【請求項２】
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量の値は、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量の値よりも大きい
請求項１記載のイオン交換膜。
【請求項３】
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間の高分子層とを備え、
前記一対の電極層および前記高分子層の少なくとも一方は、
陽イオン交換樹脂材料と、
酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むポリマー素子であって、
前記酸性官能基はスルホン基であり、
前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下であり、
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で２ｍｅｑ／ｇ以上であり、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で０．９〜１．５ｍｅｑ／ｇの範囲であり、
前記高分子材料の分子量は１００００以上であり、且つ前記高分子材料が、化学式２のポリスチレンスルホネート、化学式３のポリビニルスルホン酸、化学式４又は５のポリエーテルスルホン酸又はその誘導体、ポリイミド系の高分子スルホン酸、又はポリ（ｐ−フェニレン）構造の高分子スルホン酸であるポリマー素子。
【化５】
0006501161.tif 000013
（化学式２）
【化６】
0006501161.tif 000014
（化学式３）
【化７】
0006501161.tif 000015
（化学式４；式中、ｎは１〜６の整数である。） 
【化８】
0006501161.tif 000016
（化学式５；式中、ｎ′は１〜６の整数である。）
【請求項４】
前記一対の電極層が、導電性材料粉末とともに前記陽イオン交換樹脂材料と前記高分子材料とを含む
請求項３記載のポリマー素子。
【請求項５】
前記導電性材料粉末はカーボン粉末である
請求項４記載のポリマー素子。
【請求項６】
前記一対の電極層および前記高分子層がいずれも、前記陽イオン交換樹脂材料と前記高分子材料とを含む
請求項３記載のポリマー素子。
【請求項７】
ポリマーアクチュエータ素子として構成されている
請求項３記載のポリマー素子。
【請求項８】
ポリマーセンサ素子として構成されている
請求項３記載のポリマー素子。
【請求項９】
前記高分子層には、イオン物質が含浸されている
請求項３記載のポリマー素子。
【請求項１０】
一対の電極層と前記一対の電極層の間の高分子層とを有するポリマー素子を備え、
前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、
酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含む電子機器であって、
前記酸性官能基はスルホン基であり、
前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下であり、
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で２ｍｅｑ／ｇ以上であり、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で０．９〜１．５ｍｅｑ／ｇの範囲であり、
前記高分子材料の分子量は１００００以上であり、且つ前記高分子材料が、化学式２のポリスチレンスルホネート、化学式３のポリビニルスルホン酸、化学式４又は５のポリエーテルスルホン酸又はその誘導体、ポリイミド系の高分子スルホン酸、又はポリ（ｐ−フェニレン）構造の高分子スルホン酸である電子機器。
【化９】
0006501161.tif 000017
（化学式２）
【化１０】
0006501161.tif 000018
（化学式３）
【化１１】
0006501161.tif 000019
（化学式４；式中、ｎは１〜６の整数である。） 
【化１２】
0006501161.tif 000020
（化学式５；式中、ｎ′は１〜６の整数である。）
【請求項１１】
レンズと、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズを駆動する駆動装置とを備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間の高分子層とを有し、
前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含む
カメラモジュールであって、
前記酸性官能基はスルホン基であり、
前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下であり、
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で２ｍｅｑ／ｇ以上であり、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で０．９〜１．５ｍｅｑ／ｇの範囲であり、 
前記高分子材料の分子量は１００００以上であり、且つ前記高分子材料が、化学式２のポリスチレンスルホネート、化学式３のポリビニルスルホン酸、化学式４又は５のポリエーテルスルホン酸又はその誘導体、ポリイミド系の高分子スルホン酸、又はポリ（ｐ−フェニレン）構造の高分子スルホン酸であるカメラモジュール。
【化１３】
0006501161.tif 000021
（化学式２）
【化１４】
0006501161.tif 000022
（化学式３）
【化１５】
0006501161.tif 000023
（化学式４；式中、ｎは１〜６の整数である。） 
【化１６】
0006501161.tif 000024
（化学式５；式中、ｎ′は１〜６の整数である。）
【請求項１２】
レンズと、
前記レンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズまたは前記撮像素子を駆動する駆動装置と
を備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間の高分子層とを備え、
前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、
酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含む
撮像装置であって、
前記酸性官能基はスルホン基であり、
前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下であり、
前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で２ｍｅｑ／ｇ以上であり、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量はＩＥＣ値で０．９〜１．５ｍｅｑ／ｇの範囲であり、
前記高分子材料の分子量は１００００以上であり、且つ前記高分子材料が、化学式２のポリスチレンスルホネート、化学式３のポリビニルスルホン酸、化学式４又は５のポリエーテルスルホン酸又はその誘導体、ポリイミド系の高分子スルホン酸、又はポリ（ｐ−フェニレン）構造の高分子スルホン酸である撮像装置。
【化１７】
0006501161.tif 000025
（化学式２）
【化１８】
0006501161.tif 000026
（化学式３）
【化１９】
0006501161.tif 000027
（化学式４；式中、ｎは１〜６の整数である。） 
【化２０】
0006501161.tif 000028
（化学式５；式中、ｎ′は１〜６の整数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ポリマーアクチュエータ素子やポリマーセンサ素子等のポリマー素子に好適なイオン交換膜、並びに、このイオン交換膜を用いたポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、あるいはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器の高機能化が著しく進んでおり、カメラモジュールを搭載することにより撮像機能を備えたものが一般的となっている。このような携帯型電子機器においては、カメラモジュール内のレンズをその光軸方向へ移動させることにより、フォーカシングやズーミングが行われる。【０００３】
従来、カメラモジュール内のレンズの移動は、ボイスコイルモータやステッピングモータなどを駆動部として行う方法が一般的であった。一方で、最近では、コンパクト化の観点から、所定のアクチュエータ素子を駆動部として利用したものが開発されている。そのようなアクチュエータ素子としては、例えば、ポリマーアクチュエータ素子（特許文献１参照）が挙げられる。ポリマーアクチュエータ素子は、例えば一対の電極間にイオン伝導性高分子層（以下、単に高分子層という）を挟むようにしたものである。このようなポリマーアクチュエータ素子では、一対の電極間に電界をかけることにより、高分子層中のイオンが移動し、変位が生じるようになっている。このため、変位量および発生力等のポリマーアクチュエータ素子の動作特性は、イオンの伝導環境に大きく左右される。このように、ポリマーアクチュエータ素子として用いられるほか、ポリマー素子はポリマーセンサ素子および電気二重層キャパシタ等にも用いられている。【０００４】
例えば、ポリマー素子の電極および高分子層の少なくとも一方には、イオン交換樹脂材料が用いられている。このイオン交換樹脂材料の官能基密度を高める、即ち、イオン交換容量を高めることにより、ポリマー素子のイオン伝導性は向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２３５５８５号公報
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、イオン交換樹脂の官能基密度を高くすると、このイオン交換樹脂により形成した膜の強度が低下する。したがって、このイオン交換樹脂を用いて製造したポリマー素子の信頼性が低下する。
【０００７】
このため、強度を維持しつつ、官能基密度を高めることが可能なイオン交換膜を提供することが望ましい。また、このイオン交換膜を用いて、信頼性を維持しつつ、動作特性を向上させることが可能なポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置を提供することが望ましい。
【０００８】
本技術の一実施の形態（Ａ）のイオン交換膜は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に、陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを備えたものである。
【０００９】
本技術の一実施の形態（Ｂ）のイオン交換膜は、陰イオン交換樹脂材料と、塩基性官能基を有すると共に、前記陰イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを備えたものである。
【００１０】
本技術の一実施の形態のポリマー素子は、一対の電極層と、一対の電極層の間の高分子層とを備え、一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むものである。
【００１１】
本技術の一実施の形態の電子機器は、一対の電極層と一対の電極層の間の高分子層とを有するポリマー素子を備え、一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むものである。
【００１２】
本技術の一実施の形態のカメラモジュールは、レンズと、ポリマー素子を用いて構成され、レンズを駆動する駆動装置とを備え、ポリマー素子は、一対の電極層と、一対の電極層の間の高分子層とを有し、一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むものである。
【００１３】
本技術の一実施の形態の撮像装置は、レンズと、レンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、ポリマー素子を用いて構成され、レンズまたは撮像素子を駆動する駆動装置とを備え、ポリマー素子は、一対の電極層と、一対の電極層の間の高分子層とを有し、一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むものである。
【００１４】
本技術の一実施の形態（Ａ）のイオン交換膜では、陽イオン交換樹脂材料中に、酸性官能基を有する高分子材料が混在しており、本技術の一実施の形態（Ｂ）のイオン交換膜では、陰イオン交換樹脂材料中に、塩基性官能基を有する高分子材料が混在しているので、陽イオン交換樹脂材料自体，陰イオン交換樹脂材料自体が有する酸性官能基，塩基性官能基に加えて、イオン交換膜中に高分子材料に由来する酸性官能基，塩基性官能基が存在することになる。本技術の一実施の形態のポリマー素子、電子機器、カメラモジュールまたは撮像装置では、上記本技術の一実施の形態（Ａ）のイオン交換膜を用いているので、同様に、イオン交換膜中に高分子材料に由来する酸性官能基が存在することになる。
【００１５】
本技術の一実施の形態（Ａ）、一実施の形態（Ｂ）のイオン交換膜によれば、高分子材料に由来する酸性官能基，塩基性官能基を存在させるようにしたので、陽イオン交換樹脂自体，陰イオン交換樹脂自体の官能基密度を増加させることなく、膜中の酸性官能基，塩基性官能基の数を増やすことができる。よって、強度を維持しつつ、官能基密度を高めることが可能となる。本技術の一実施の形態のポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置によれば、上記本技術の一実施の形態（Ａ）のイオン交換膜を用いているので、信頼性を維持しつつ、動作特性を向上させることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本技術の一実施の形態に係るポリマー素子の構成を表す断面図である。
【図２Ａ】電圧無印加時の図１に示したポリマー素子を表す断面図である。
【図２Ｂ】電圧印加時の図１に示したポリマー素子の動作を表す断面模式図である。
【図３】陽イオン交換樹脂材料中を移動する陽イオンの様子を表す模式図である。
【図４】高分子材料の構成を表す模式図である。
【図５】図３に示した陽イオン交換樹脂材料と図４に示した高分子材料との混合材料中を移動する陽イオンの様子を表す模式図ある。
【図６】変形例１に係るポリマー素子の構成を表す断面図である。
【図７】変形例２に係るポリマー素子の構成を表す断面図である。
【図８】図１等に示したポリマー素子を適用した電子機器の構成を表す斜視図である。
【図９】図８に示した電子機器を異なる方向から表した斜視図である。
【図１０】図９に示した撮像装置の要部構成を表す斜視図である。
【図１１】図９に示したカメラモジュールを表す分解斜視図である。
【図１２Ａ】図１１に示したカメラモジュールの動作前の状態を表す側面模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示したカメラモジュールの動作後の状態を表す断面模式図である。
【図１３】図１０に示した撮像装置の他の例を表す断面図である。
【図１４Ａ】図１３に示した撮像装置の動作前の状態を表す側面模式図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示した撮像装置の動作後の状態を表す断面模式図である。
【図１５Ａ】図１等に示したポリマー素子を適用した電子機器の構成の一例を表す模式図である。
【図１５Ｂ】図１４Ａに示した電子機器の他の例を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本技術の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（ポリマー素子：電極層が、高分子材料を混在させたイオン交換膜により構成される例）
２．変形例１（高分子層が、高分子材料を混在させたイオン交換膜により構成される例）
３．変形例２（電極層および高分子層共に、高分子材料を混在させたイオン交換膜により構成されている例）
４．実施例
５．適用例
適用例１（レンズを駆動する駆動装置を備えた撮像装置への適用例）
適用例２（撮像素子を駆動する駆動装置を備えた撮像装置への適用例）
その他の適用例
【００１８】
＜実施の形態＞
［ポリマー素子１の構成］
図１は、本技術の一実施の形態に係るポリマー素子（ポリマー素子１）の断面構成例（Ｚ−Ｘ断面構成例）を表したものである。このポリマー素子１は、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間に高分子層１１を有しており、例えばポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子等に適用されるものである。ポリマー素子１の周囲を、絶縁性の保護膜により覆うようにしてもよい。絶縁性の保護膜は、例えば、高弾性を有する材料（例えば、ポリウレタンなど）により構成することが可能である。
【００１９】
（高分子層１１）
高分子層１１は、例えばイオン物質が含浸されたイオン伝導性高分子化合物膜により構成されている。ここで言う「イオン物質」とは、高分子層１１内を伝導することが可能なイオン全般を指している。具体的には水素イオンや金属イオン単体、またはそれら陽イオンおよび／または陰イオンと極性溶媒とを含むもの、あるいはイミダゾリウム塩などのそれ自体が液状である陽イオンおよび／または陰イオンを含むものを意味する。前者としては、例えば、陽イオンおよび／または陰イオンに極性溶媒が溶媒和したものが挙げられ、後者としては、例えばイオン液体が挙げられる。
【００２０】
イオン物質は、有機物質であっても無機物質であってもよく、その種類を問わない。イオン物質には、陽イオンが含まれていても陰イオンが含まれていてもよいが、ここでは、イオン物質に陽イオンが含まれている場合について説明する。例えば、陽イオンを含むイオン物質としては、金属イオン単体、金属イオンと水とを含むもの、有機陽イオンと水とを含むもの、あるいはイオン液体など種々の形態のものが挙げられる。具体的には、金属イオンとして、ナトリウムイオン（Ｎａ+）、カリウムイオン（Ｋ+）、リチウムイオン（Ｌｉ+）あるいはマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）などの軽金属イオンが挙げられる。有機陽イオンとしては、例えば、アルキルアンモニウムイオンなどが挙げられる。イオン物質に含まれるイオンは、高分子層１１中において、水和物として存在する。このため、ポリマー素子１では、水分の蒸発を防ぐため、ポリマー素子１全体が封止されていることが好ましい。
【００２１】
イオン液体は、陽イオンおよび陰イオンを含んでいる。このイオン液体は、所謂、常温溶融塩であり、難燃性および低揮発性を有している。具体的に、イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物あるいは脂肪族系化合物などが挙げられる。イオン物質としては、イオン液体を用いることが好ましい。揮発性の低いイオン液体を含む高分子層１１を用いることにより、高温雰囲気中あるいは真空中においてもポリマー素子１が良好に動作する。
【００２２】
イオン物質として陽イオン物質が含浸されるとき、イオン導電性高分子化合物膜としては、例えば、フッ素樹脂あるいは炭化水素系などを骨格とした陽イオン交換樹脂膜を用いることができる。陽イオン交換樹脂膜としては、例えば、スルホン（スルホ）基あるいはカルボキシル基などの酸性官能基が導入されたものが挙げられる。具体的には、酸性官能基を有するポリエチレン、酸性官能基を有するポリスチレンあるいは酸性官能基を有するフッ素樹脂膜などである。中でも、陽イオン交換樹脂膜としては、スルホン基あるいはカルボキシル基を有するフッ素樹脂膜が好ましく、例えば化１に示したナフィオン（デュポン株式会社製）が挙げられる。
【００２３】
【化１】
0006501161.tif 000002
（化１において、ｍは例えば５〜７の整数）
【００２４】
（電極層１２Ａ，１２Ｂ）
電極層１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、１種または２種以上の導電性材料を含むイオン交換膜により構成されている。高分子層１１を構成するイオン伝導性高分子化合物膜が陽イオン交換樹脂膜であるとき、電極層１２Ａ，１２Ｂに含まれるイオン交換膜は陽イオン交換膜である。本実施の形態では、この陽イオン交換膜が陽イオン交換樹脂材料と酸性官能基を有する高分子材料とを含んでおり、これらが互いに混ざりあっている。互いに官能基密度が大きく異なる２種以上の陽イオン交換樹脂を混合して陽イオン交換膜を構成するようにしてもよい。詳細は後述するが、これにより、イオン交換膜の強度を維持しつつ、イオン交換膜中の官能基密度を高めることが可能となる。高分子材料の分子量は、例えば１００００以上である。
【００２５】
陽イオン交換樹脂材料としては、例えば、上記高分子層１１を構成する陽イオン交換樹脂膜と同様の材料を用いることができる。例えば、フッ素樹脂あるいは炭化水素系などを骨格として、スルホン基あるいはカルボキシル基などの酸性官能基が導入されたものを用いることができる。具体的には、酸性官能基を有するポリエチレン、酸性官能基を有するポリスチレンあるいは酸性官能基を有するフッ素樹脂膜などである。例えば、高分子層１１がナフィオン（デュポン株式会社製）を含むとき、電極層１２Ａ，１２Ｂの陽イオン交換樹脂材料にもナフィオンを用いる。電極層１２Ａ，１２Ｂに含まれる陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量（ＩＥＣ：ion exchange capacity）は、例えば、０．９ｍｅｑ／ｇ〜１．５ｍｅｑ／ｇ程度、好ましくは、０．９ｍｅｑ／ｇ〜１．０ｍｅｑ／ｇ程度である。なお、ここで、イオン交換容量とは、湿潤状態の単位樹脂量あたりのイオン交換にかかわる全部のイオン交換基数をいう。
【００２６】
この陽イオン交換樹脂材料に混在させる高分子材料としては、例えば、化２のＰＳＳ（Polystyrene Sulfonate）が挙げられる。このＰＳＳは、酸性官能基としてスルホン基を有している。
【００２７】
【化２】
0006501161.tif 000003
【００２８】
高分子材料には、ポリスチレンスルホン酸の誘導体を用いるようにしてもよく、例えば、フッ素化ポリスチレンスルホン酸を用いるようにしてもよい。
【００２９】
スルホン基を有する高分子材料としては、化３のポリビニルスルホン酸、化４のポリエーテルスルホン酸および化５のポリエーテルスルホン酸誘導体などを用いるようにしてもよい。
【００３０】
【化３】
0006501161.tif 000004
【００３１】
【化４】
0006501161.tif 000005
（化４においてｎは例えば１〜６の整数であり、好ましくは１である）
【００３２】
【化５】
0006501161.tif 000006
（化５においてｎ’は例えば１〜６の整数であり、好ましくは１である）
【００３３】
この他、スルホン基を有する高分子材料として、例えば、ポリイミド系の高分子スルホン酸およびポリ（p-フェニレン）構造の高分子スルホン酸等を用いるようにしてもよい。
【００３４】
酸性官能基は、例えば、カルボキシル基であってもよく、カルボキシル基を有する高分子材料としては、例えば、化６のポリアクリル酸が挙げられる。陽イオン交換樹脂材料が有する酸性官能基がスルホン基である場合には、高分子材料の酸性官能基もスルホン基であり、陽イオン交換樹脂材料が有する酸性官能基がカルボキシル基である場合には、高分子材料の酸性官能基もカルボキシル基であることが好ましい。
【００３５】
【化６】
0006501161.tif 000007
【００３６】
このような高分子材料中の酸性官能基の密度は、陽イオン交換樹脂材料中の酸性官能基の密度よりも高いことが好ましい。即ち、高分子材料のＩＥＣは、陽イオン交換樹脂材料のＩＥＣよりも大きいことが好ましい。高分子材料のＩＥＣ（高分子材料の単位量あたりの酸性官能基数）は、例えば、２ｍｅｑ／ｇ以上である。ＰＳＳの等価質量ＥＷ（ＥＷ：equivalent weight）は例えば１８４ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは５．４３ｍｅｑ／ｇ程度である。ＥＷとＩＥＣとの関係は、ＩＥＣ（ｍｅｑ／ｇ）＝１０００／ＥＷ（ｇ／ｅｑ）である。フッ素化ポリスチレンスルホン酸のＥＷは、例えば２３８ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは４．２０ｍｅｑ／ｇ程度である。ポリイミド系の高分子スルホン酸のＥＷは、例えば２８８ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは３．４７ｍｅｑ／ｇ程度である。ポリエーテル系の高分子スルホン酸のＥＷは、例えば２７７ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは３．６１ｍｅｑ／ｇ程度である。ポリ（p-フェニレン）構造の高分子スルホン酸のＥＷは、例えば２６０ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは３．８５ｍｅｑ／ｇ程度である。陽イオン交換樹脂材料および高分子材料のうち（陽イオン交換樹脂材料および高分子材料の混合物の全重量を１００％としたとき）、高分子材料の重量比は、例えば５％〜２５％である。高分子材料が５％よりも少ないと酸性官能基の数を十分に増加させにくくなり、高分子材料が２５％よりも多いと、陽イオン交換膜の性質に影響を及ぼす虞がある。陽イオン交換樹脂材料および酸性官能基を有する高分子材料を含むイオン交換膜は、弾性を有していることが好ましく、そのヤング率は例えば０．３ＧＰａ以上である。
【００３７】
電極層１２Ａ，１２Ｂに含まれる導電性材料には、導電性材料粉末を用いることが好ましい。導電性材料粉末同士を、イオン交換樹脂材料および高分子材料により結着することにより、電極層１２Ａ，１２Ｂの柔軟性を向上させることが可能となる。このような導電性材料粉末としては、例えばケッチェンブラック等のカーボン粉末が挙げられる。カーボン粉末は、導電性が高く、かつ、比表面積も大きいため、より大きい変形量が得られる。導電性材料粉末として、金属粉末を用いるようにしてもよい。
【００３８】
電極層１２Ａ，１２Ｂは、多層構造になっていてもよく、その場合、高分子層１１の側から順に、導電性材料を含むイオン交換膜と金属層とが積層された構造を有していることが好ましい。これにより、電極層１２Ａ，１２Ｂの面内方向において電位がより均一な値に近づき、より優れた変形性能を得られるからである。金属層を構成する材料としては、金あるいは白金などの貴金属が挙げられる。金属層の厚さは任意であるが、電極層１２Ａ，１２Ｂに電位が均一になるように連続膜となっていることが好ましい。金属層を形成する方法としては、めっき法、蒸着法あるいはスパッタ法などが挙げられる。あらかじめ基材上に金属層を成膜しておき、これを基材からイオン交換膜に転写して電極層１２Ａ，１２Ｂを形成するようにしてもよい。
【００３９】
［ポリマー素子１の製造方法］
本実施の形態のポリマー素子１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００４０】
まず、電極層１２Ａ，１２Ｂの構成材料を混合して塗料を調製する。具体的には、分散媒に導電性材料粉末と陽イオン交換樹脂材料と酸性官能基を有する高分子材料とを分散させる。次いで、この塗料を高分子層１１の両面に塗布し、乾燥させる。これにより、ポリマー素子１が完成する。電極層１２Ａ，１２Ｂの構成材料を混合した後、フィルム状に成形してもよく、これを高分子層１１の両面に圧着することにより、ポリマー素子１を形成するようにしてもよい。
【００４１】
［ポリマー素子１の作用・効果］
（Ａ．ポリマーアクチュエータ素子として機能する場合の基本動作）
本実施の形態のポリマー素子１では、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の電位差が生じると、以下の原理にて、高分子層１１において変形（湾曲）が生じる。つまり、この場合には、ポリマー素子１がポリマーアクチュエータ素子として機能することになる。以下、このポリマー素子１のポリマーアクチュエータ素子としての動作について、説明する。
【００４２】
図２Ａおよび図２Ｂは、このポリマー素子１の動作（ポリマーアクチュエータ素子としての動作）を、断面図（Ｚ−Ｘ断面図）を用いて模式的に表したものである。以下、高分子層１１に含浸されているイオン物質の種類による場合分けをして、ポリマー素子１の動作を説明する。
【００４３】
まず、イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。
【００４４】
この場合、電圧無印加状態におけるポリマー素子１は、陽イオン物質が高分子層１１中にほぼ均一に分散することから、湾曲することなく平面状となる（図２Ａ）。ここで、図２Ｂ中に示した電圧機能部９（この場合、電圧供給部）によって電圧印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を開始する）と、ポリマー素子１は以下のような挙動を示す。例えば電極層１２Ａがマイナスの電位、電極層１２Ｂがプラスの電位となるように電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動用電圧Ｖｄを印加すると（図２Ｂ中の矢印「＋Ｖ」を参照）、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ａ側に移動する。この際、高分子層１１中では陰イオンがほとんど移動できないため、高分子層１１では、電極層１２Ａ側が膨潤し、電極層１２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図２Ｂ中の矢印「＋Ｚ」で示したように、電極層１２Ｂ側に湾曲する。
【００４５】
こののち、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を停止する）と、高分子層１１中において電極層１２Ａ側に偏っていた陽イオン物質（陽イオンおよび極性溶媒）が拡散し、図２Ａに示した状態に戻る。
【００４６】
また、図２Ａに示した電圧無印加状態から、電極層１２Ａがプラスの電位、電極層１２Ｂがマイナスの電位となるように、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、陽イオンは極性溶媒と溶媒和した状態で、電極層１２Ｂ側に移動する。この場合、高分子層１１では、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤する。これにより、ポリマー素子１は全体として、電極層１２Ａ側に湾曲する（図示せず）。
【００４７】
この場合も、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とすると、高分子層１１中において電極層１２Ｂ側に偏っていた陽イオン物質が拡散し、図２Ａに示した状態に戻る。
【００４８】
次に、イオン物質として、液状の陽イオンを含むイオン液体を用いた場合について説明する。
【００４９】
この場合において、電圧無印加状態では、イオン液体が高分子層１１中にほぼ均一に分散しているので、ポリマー素子１は、図２Ａに示した平面状となる。ここで、電圧機能部９によって電圧印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を開始する）と、ポリマー素子１は以下のような挙動を示す。例えば電極層１２Ａがマイナスの電位、電極層１２Ｂがプラスの電位となるように電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動用電圧Ｖｄを印加すると（図２Ｂ中の矢印「＋Ｖ」を参照）、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ａ側に移動する。一方、イオン液体のうちの陰イオンは、陽イオン交換膜である高分子層１１中を移動することができない。このため、高分子層１１では、電極層１２Ａ側が膨潤し、電極層１２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図２Ｂ中の矢印「＋Ｚ」で示したように、電極層１２Ｂ側に湾曲する。
【００５０】
こののち、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を停止する）と、高分子層１１中において電極層１２Ａ側に偏っていた陽イオンが拡散し、図２Ａに示した状態に戻る。
【００５１】
また、図２Ａに示した電圧無印加状態から、電極層１２Ａがプラスの電位、電極層１２Ｂがマイナスの電位となるように、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ｂ側に移動する。この場合、高分子層１１では、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤する。これにより、ポリマー素子１は全体として、電極層１２Ａ側に湾曲する（図示せず）。
【００５２】
この場合も、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とすると、高分子層１１中において電極層１２Ｂ側に偏っていた陽イオンが拡散し、図２Ａに示した状態に戻る。
【００５３】
（Ｂ．ポリマーセンサ素子として機能する場合の基本動作）
また、本実施の形態のポリマー素子１では、逆に、高分子層１１が厚み方向と直交する方向（ここではＺ軸方向）へ変形（湾曲）すると、以下の原理にて、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に電圧（起電力）が生じる。つまり、この場合には、ポリマー素子１がポリマーセンサ素子（例えば、速度センサや加速度センサ等）として機能することになる。以下、高分子層１１に含浸されているイオン物質の種類による場合分けをして、ポリマー素子１の動作について説明する。
【００５４】
まず、イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。
【００５５】
この場合、ポリマー素子１自身が、例えば直線運動も回転運動もしておらず、加速度および角加速度が生じていないときには、ポリマー素子１にこれらに起因した力は加わっていない。したがって、ポリマー素子１は、変形（湾曲）することなく平面状となっている（図２Ａ）。そのため、陽イオン物質が高分子層１１中にほぼ均一に分散することから、電極層１２Ａ，１２Ｂ間には電位差が発生せず、ポリマー素子１において検出される電圧は０（ゼロ）Ｖとなる。
【００５６】
一方、ポリマー素子１自身が、例えば直線運動または回転運動をすることにより、加速度または角加速度が生じると、ポリマー素子１にはこれらに起因した力が加わるため、ポリマー素子１が変形（湾曲）する（図２Ｂ）。
【００５７】
例えば、図２Ｂに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の正方向（電極層１２Ｂ側）に変形した場合には、高分子層１１では、電極層１２Ｂ側が収縮し、電極層１２Ａ側が膨潤することになる。すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ａ側に移動するため、陽イオンは、電極層１２Ａ側で密の状態となる一方、電極層１２Ｂ側で疎の状態となる。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ｂ側よりも電極層１２Ａ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、図２Ｂにおける括弧書中の矢印「−Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（この場合、電圧計）において、負極性の電圧（−Ｖ）が検出される。
【００５８】
ポリマー素子１がＺ軸上の負方向（電極層１２Ａ側）に変形した場合には、高分子層１１では逆に、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤することになる。すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ｂ側に移動するため、陽イオンは、電極層１２Ｂ側で密の状態となる一方、電極層１２Ａ側で疎の状態となる。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ａ側よりも電極層１２Ｂ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（電圧計）において、正極性の電圧（＋Ｖ）が検出される。
【００５９】
次に、イオン物質として、液状の陽イオンを含むイオン液体を用いた場合について説明する。
【００６０】
この場合においても、まず、ポリマー素子１自身が、例えば直線運動も回転運動もしておらず、加速度および角加速度が生じていないときには、ポリマー素子１は、変形（湾曲）することなく平面状となっている（図２Ａ）。そのため、イオン液体が高分子層１１中にほぼ均一に分散することから、電極層１２Ａ，１２Ｂ間には電位差が発生せず、ポリマー素子１において検出される電圧は０（ゼロ）Ｖとなる。
【００６１】
一方、ポリマー素子１自身が、例えば直線運動または回転運動をすることにより、加速度または角加速度が生じると、ポリマー素子１にはこれらに起因した力が加わるため、ポリマー素子１が変形（湾曲）する（図２Ｂ）。
【００６２】
例えば、図２Ｂに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の正方向（電極層１２Ｂ側）に変形した場合には、高分子層１１では、電極層１２Ｂ側が収縮し、電極層１２Ａ側が膨潤することになる。すると、高分子層１１が陽イオン交換膜である場合、イオン液体中の陽イオンは膜中を移動して電極層１２Ａ側に移動する。一方、陰イオンは高分子層１１の官能基に阻まれて移動することができない。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ｂ側よりも電極層１２Ａ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、図２Ｂにおける括弧書中の矢印「−Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（この場合、電圧計）において、負極性の電圧（−Ｖ）が検出される。
【００６３】
ポリマー素子１がＺ軸上の負方向（電極層１２Ａ側）に変形した場合には、高分子層１１では逆に、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤することになる。すると、上記と同様の理由により、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ｂ側に移動する。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ａ側よりも電極層１２Ｂ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（電圧計）において、正極性の電圧（＋Ｖ）が検出される。
【００６４】
（Ｃ．電気二重層キャパシタとして機能する場合の動作）
また、本実施の形態のポリマー素子１は、電気二重層キャパシタとしても機能する。電極層１２Ａ，１２Ｂ間に所定の電圧を印加すると、高分子層１１に含浸されているイオン物質が移動し、電極層１２Ａ，１２Ｂの表面に整列する。これにより、電気二重層が形成され、その部分に電荷が蓄えられる結果、電気二重層キャパシタとして機能する。
【００６５】
（Ｄ．電極層１２Ａ，１２Ｂに含まれるイオン交換膜の作用）
ここで、本実施の形態のポリマー素子１の電極層１２Ａ，１２Ｂに含まれるイオン交換膜の作用について説明する。
【００６６】
図３は、陽イオン交換樹脂材料１００の構造を模式的に表したものである。陽イオン交換樹脂材料１００の分子内には、例えばスルホン基１００Ｓ等のプロトンを放出する酸性官能基が存在している。陽イオン交換樹脂材料１００内の陽イオン１３の伝導性は、陽イオン交換樹脂材料１００におけるスルホン基１００Ｓの密度に左右される。陽イオン交換樹脂材料１００におけるスルホン基１００Ｓの密度が高いほど、即ち、陽イオン交換樹脂材料１００のイオン交換容量が大きいほど陽イオン１３の伝導性は向上する。
【００６７】
しかしながら、陽イオン交換樹脂材料１００中のスルホン基１００Ｓの密度（陽イオン交換容量）を高くすると、この陽イオン交換樹脂材料１００により形成した膜の強度が低下する。したがって、陽イオン交換樹脂材料１００を用いて製造したポリマー素子の信頼性が低下する。
【００６８】
これに対し、ポリマー素子１の電極層１２Ａ，１２Ｂでは、陽イオン交換樹脂材料１００に酸性官能基を有する高分子材料が混合されているので、陽イオン交換樹脂材料１００自体のスルホン基１００Ｓに加えて、高分子材料に由来する酸性官能基が存在することになる。
【００６９】
図４は、酸性官能基として、スルホン基（スルホン基１４Ｓ）を有する高分子材料（高分子材料１４）の構造を、図５は、陽イオン交換樹脂材料１００にこの高分子材料１４を混合した状態をそれぞれ模式的に表したものである。この混合物中では、陽イオン交換樹脂材料１００の分子間に高分子材料１４の分子が入り込み、陽イオン交換樹脂材料１００単体の場合に比べて、単位体積当たりの酸性官能基（スルホン基）の数が増加する。即ち、陽イオン交換樹脂材料１００自体のスルホン基１００Ｓの密度を増加させることなく、電極層１２Ａ，１２Ｂに存在するスルホン基（スルホン基１４Ｓ，１００Ｓ）の数を増やすことができる。よって、電極層１２Ａ，１２Ｂの強度を維持しつつ、電極層１２Ａ，１２Ｂ中のスルホン基の密度を高めることができる。スルホン基間の距離が短い電極層１２Ａ，１２Ｂでは、陽イオン（陽イオン１３）が制御され易くなり、陽イオンの伝導性が向上する。
【００７０】
以上のように本実施の形態では、電極層１２Ａ，１２Ｂに高分子材料（図４の高分子材料１４）に由来する酸性官能基（図４のスルホン基１４Ｓ）を存在させるようにしたので、電極層１２Ａ，１２Ｂの強度を低下させることなく、電極層１２Ａ，１２Ｂのイオン伝導性を向上させることが可能となる。従って、ポリマー素子１の信頼性を維持しつつ、その特性を向上させることが可能となる。
【００７１】
以下、他の実施の形態について説明するが、上記実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７２】
＜変形例１＞
図６は、変形例１に係るポリマー素子（ポリマー素子２）の断面構成を模式的に表わしたものである。このポリマー素子２では、電極層（電極層２２Ａ，２２Ｂ）間の高分子層（高分子層２１）が、陽イオン交換樹脂材料および酸性官能基を有する高分子材料を含む陽イオン交換膜により構成されている。その点を除き、ポリマー素子２は上記実施の形態のポリマー素子１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００７３】
上記のように、高分子層２１は、陽イオン交換樹脂材料に酸性官能基を有する高分子材料を混在させた、陽イオン交換膜により構成されている。この陽イオン交換樹脂材料および高分子材料には、上記ポリマー素子１の電極層１２Ａ，１２Ｂで説明したものと同様のものを用いることができる。高分子層２１に酸性官能基を有する高分子材料が含まれていると、陽イオン交換樹脂材料中の酸性官能基の密度を増加させることなく、高分子層２１に存在する酸性官能基の数を増やすことができる。よって、高分子層２１の強度を低下させることなく、高分子層２１のイオン伝導性を向上させることができる。高分子層２１は、陽イオン交換樹脂材料と高分子材料とを練り合わせた後、これを延伸させて形成すればよい。
【００７４】
電極層２２Ａ，２２Ｂは、導電性材料を含んでいればよいが、電極層１２Ａ，１２Ｂと同様に電極層２２Ａ，２２Ｂには、導電性材料粉末を用いることが好ましい。例えば、電極層１２Ａ，１２Ｂは、導電性材料粉末同士をイオン伝導性高分子により結着したものにより構成されている。導電性材料粉末には、例えば、高分子層２１に含まれる陽イオン交換樹脂材料を用いることができる。
【００７５】
このように、ポリマー素子２では、高分子層２１が、酸性官能基を有する高分子材料を混在させた陽イオン交換膜により構成されているので、ポリマー素子２の信頼性を維持しつつ、その特性を向上させることが可能となる。
【００７６】
＜変形例２＞
図７は、変形例２に係るポリマー素子（ポリマー素子３）の断面構成を模式的に表わしたものである。このポリマー素子３は、電極層１２Ａ，１２Ｂに加えて、高分子層２１が陽イオン交換樹脂材料および酸性官能基を有する高分子材料を含む陽イオン交換膜により構成されている。その点を除き、ポリマー素子３は上記実施の形態のポリマー素子１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００７７】
このように、電極層１２Ａ，１２Ｂおよび高分子層２１が、陽イオン交換樹脂材料および酸性官能基を有する高分子材料を含むことにより、ポリマー素子１，２に比べてポリマー素子３のイオン伝導性が向上する。よって、ポリマー素子３では、信頼性を維持しつつ、その特性をより向上させることが可能となる。
【００７８】
＜実施例＞
以下、本実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００７９】
（比較例）
まず、ナフィオン（デュポン株式会社製）にイオン液体を含浸させ、高分子層を準備した。一方、電極層を形成するため、導電性材料としてのカーボン粉末と、陽イオン交換樹脂材料としてのナフィオンとを分散媒に分散させて塗料を調製した。その後、この塗料を高分子層の両面に塗布して一対の電極層を形成し、ポリマー素子（比較例）を作製した。ここで用いたナフィオンのＥＷは１１００ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは０．９ｍｅｑ／ｇ程度であった。
【００８０】
（実施例１）
電極層を形成するための塗料に、酸性官能基を有する高分子材料としてＰＳＳを添加した。ＰＳＳは、ナフィオンとＰＳＳのうちＰＳＳが重量比で９％となるように添加した。これ以外は、比較例と同様にしてポリマー素子（実施例１）を作製した。なお、ここで用いたＰＳＳのＥＷは、例えば１８４ｇ／ｅｑ程度であり、そのＩＥＣは５．４３ｍｅｑ／ｇ程度であった。
【００８１】
（実施例２）
電極層を形成するための塗料に、酸性官能基を有する高分子材料としてＰＳＳを添加した。ＰＳＳは、ナフィオンとＰＳＳのうちＰＳＳが重量比で１８％となるように添加した。これ以外は、実施例１と同様にしてポリマー素子（実施例２）を作製した。
【００８２】
実施例１，２および比較例に係るポリマー素子の変位量、発生力および乾燥状態における変位の低下量を測定した結果を表１に示す。表１では、比較例のポリマー素子の変位量、発生力および乾燥状態における変位の低下量をそれぞれ１００％として、実施例１，２のポリマー素子の結果を表している。乾燥状態における変位の低下量は、湿度５０％のときと比較した、湿度３０％での変位の低下量を表すものである。
【００８３】
【表１】
0006501161.tif 000008
【００８４】
ＰＳＳを添加した実施例１，２はいずれも、比較例に比べて変位量および発生力が大きくなり、かつ、乾燥状態における変位の低下が抑えられている。また、比較例のポリマー素子と実施例１，２のポリマー素子とは、同等の信頼性が得られている。
【００８５】
これらの結果から、電極層の構成材料に、酸性官能基を有する高分子材料を添加することにより、ポリマー素子の信頼性を低下させることなく、その動作特性を向上させることができることが確認された。
【００８６】
＜適用例＞
続いて、上記実施の形態および変形例に係るポリマー素子の適用例（撮像装置への適用例；適用例１，２）について説明する。
【００８７】
［適用例１］
（携帯電話機８の構成）
図８および図９は、上記実施の形態等のポリマー素子の適用例１に係る撮像装置を備えた電子機器の一例として、撮像機能付き携帯電話機（携帯電話機８）の概略構成を斜視図で表わしたものある。この携帯電話機８では、２つの筐体８１Ａ，８１Ｂ同士が、図示しないヒンジ機構を介して折り畳み自在に連結されている。
【００８８】
図８に示したように、筐体８１Ａの一方側の面には、各種の操作キー８２が複数配設されると共に、その下端部にマイクロフォン８３が配設されている。操作キー８２は使用者（ユーザ）による所定の操作を受け付けて情報を入力するためのものである。マイクロフォン８３は、通話時等における使用者の音声を入力するためのものである。
【００８９】
筐体８１Ｂの一方側の面には、図８に示したように、液晶表示パネル等を用いた表示部８４が配設されると共に、その上端部には、スピーカー８５が配設されている。表示部８４には、例えば、電波の受信状況や電池残量、通話相手の電話番号、電話帳として登録されている内容（相手先の電話番号や氏名等）、発信履歴、着信履歴等の各種の情報が表示されるようになっている。スピーカー８５は、通話時等における通話相手の音声等を出力するためのものである。
【００９０】
図９に示したように、筐体８１Ａの他方側の面にはカバーガラス８６が配設されていると共に、筐体８１Ａ内部のカバーバラス８６に対応する位置に撮像装置２０が設けられている。この撮像装置２０は、物体側（カバーガラス８６側）に配置されたカメラモジュール４０と、像側（筐体８１Ａの内部側）に配置された撮像素子３０とにより構成されている。撮像素子３０は、カメラモジュール４０内のレンズ（後述するレンズ４１）により結像されてなる撮像信号を取得する素子である。この撮像素子３０は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を搭載したイメージセンサからなる。
【００９１】
（撮像装置２０の構成）
図１０は、撮像装置２０の概略構成例を斜視図で表したものであり、図１１は、この撮像装置２０におけるカメラモジュール４０の構成を分解斜視図で表したものである。
【００９２】
カメラモジュール４０は、光軸Ｚ１に沿って像側（撮像素子３０の撮像面３１側）から物体側へと順に（Ｚ軸上の正方向に沿って）、支持部材５１、ポリマーアクチュエータ素子５３１、レンズ保持部材５４およびレンズ４１、ならびにポリマーアクチュエータ素子５３２を備えている。このポリマーアクチュエータ素子５３１、５３２が、上記ポリマー素子１，２，３により構成されている。なお、図１０では、レンズ４１の図示を省略している。このカメラモジュール４０はまた、固定用部材５２、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂ、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂ、押え部材５６およびホール素子５７Ａ，５７Ｂを備えている。なお、これらのカメラモジュール４０の部材のうちのレンズ４１を除いたものが、本技術における「レンズを駆動する駆動装置」（レンズ駆動装置）の一具体例に対応している。
【００９３】
支持部材５１は、カメラモジュール４０全体を支持するためのベース部材（基体）である。
【００９４】
固定用部材５２は、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の一端をそれぞれ固定するための部材である。この固定用部材５２は、像側（図１０および図１１における下側）から物体側（上側）へと向けて配置された、下部固定用部材５２Ｄ、中央（中部）固定用部材５２Ｃおよび上部固定用部材５２Ｕの３つの部材からなる。下部固定用部材５２Ｄと中央固定用部材５２Ｃとの間には、ポリマーアクチュエータ素子５３１の一端および固定電極５３０Ａ，５３０Ｂの一端がそれぞれ、挟み込まれて配置されている。一方、中央固定用部材５２Ｃと上部固定用電極５２Ｕとの間には、ポリマーアクチュエータ素子５３２の一端および固定電極５３０Ａ，５３０Ｂの他端がそれぞれ、挟み込まれて配置されている。また、これらのうちの中央固定用部材５２Ｃには、レンズ保持部材５４の一部（後述する保持部５４Ｂの一部）を部分的に挟み込むための開口５２Ｃ０が形成されている。これにより、レンズ保持部材５４の一部がこの開口５２Ｃ０内を移動できるようになるため、スペースを有効活用することができ、カメラモジュール４０の小型化を図ることが可能となる。
【００９５】
固定電極５３０Ａ，５３０Ｂは、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２における電極層（前述した電極層１２Ａ，１２Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ）に対して、後述する電圧供給部５９からの駆動用電圧Ｖｄ（後述の図１２Ａ，図１２Ｂ）を供給するための電極である。これらの固定電極５３０Ａ，５３０Ｂはそれぞれ、例えば金（Ａｕ）もしくは金めっきされた金属等からなり、Ｕの字状となっている。これにより、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂはそれぞれ、中央固定用部材５２Ｃの上下（Ｚ軸に沿った両側面）を挟み込むようになっており、一対のポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２に対して少ない配線で並列に同じ電圧を印加することが可能となっている。また、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂを金めっきされた金属材料から構成した場合、表面の酸化等による接触抵抗の劣化を防ぐことができる。
【００９６】
レンズ保持部材５４は、レンズ４１を保持するための部材であり、例えば液晶ポリマー等の硬質な樹脂材料からなる。このレンズ保持部材５４は、中心が光軸Ｚ１上になるようにして配置され、レンズ４１を保持する環状の保持部５４Ｂと、この保持部５４Ｂを支持すると共に保持部５４Ｂと後述する連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂとを接続する接続部５４Ａとからなる。また、保持部５４Ｂは、一対のポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２における後述する駆動面同士の間に配置されている。
【００９７】
ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、レンズ４１の光軸Ｚ１と直交する駆動面（Ｘ−Ｙ平面上の駆動面）を有し、この光軸Ｚ１に沿って駆動面同士が対向するように配置されている。これらのポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、レンズ保持部材５４（およびレンズ４１）を、後述する連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂを介して光軸Ｚ１に沿って駆動するためのものである。
【００９８】
連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の各他端と、接続部５４Ａの端部との間を互いに連結（接続）するための部材である。具体的には、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂはそれぞれ、接続部５４Ａの下端部とポリマーアクチュエータ素子５３１の他端との間を連結し、連結部材５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、接続部５４Ａの上端部とポリマーアクチュエータ素子５３２の他端との間を連結している。これらの連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、例えばポリイミドフィルム等のフレキシブルフィルムからなり、各ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２と同等以下（好ましくは同一以下）の剛性（曲げ剛性）を有する柔軟な材料からなることが望ましい。これにより、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂが、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の湾曲方向とは逆方向に湾曲する自由度が生まれる。したがって、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２と連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂとからなる片持ち梁における断面形状が、Ｓ字状の曲線を描くようになる。その結果、接続部５４ＡがＺ軸方向に沿って平行移動することが可能となり、保持部５４Ｂ（およびレンズ４０）が支持部材５１に対して平行状態を保ったまま、Ｚ軸方向に駆動されるようになる。なお、上記した剛性（曲げ剛性）としては、例えばバネ定数を用いることができる。
【００９９】
（カメラモジュール４の動作）
図１２Ａ，図１２Ｂはそれぞれ、カメラモジュール４０の概略構成例を側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものであり、図１２Ａは動作前の状態を、図１２Ｂは動作後の状態をそれぞれ示している。
【０１００】
このカメラモジュール４０では、電圧供給部５９からポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２に対して駆動用電圧Ｖｄが供給されると、前述した原理にて、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の他端側がそれぞれ、Ｚ軸方向に沿って湾曲する。これにより、これらポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２によってレンズ保持部材５４が駆動され、レンズ４１がその光軸Ｚ１に沿って移動可能となる（図１２Ｂ中の矢印参照）。このようにしてカメラモジュール４０では、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２を用いた駆動装置（レンズ駆動装置）によって、レンズ４１がその光軸Ｚ１に沿って駆動される。つまり、カメラモジュール４０内のレンズ４１がその光軸Ｚ１に沿って移動し、フォーカシングやズーミングが行われる。
【０１０１】
［適用例２］
続いて、上記実施の形態等のポリマー素子の適用例２に係る撮像装置（カメラモジュール）について説明する。本適用例に係る撮像装置もまた、例えば前述した図８，図９に示したような、撮像機能付き携帯電話機８に内蔵されるようになっている。ただし、適用例１の撮像装置２では、ポリマー素子（ポリマーアクチュエータ素子）をレンズ駆動装置として用いていたのに対し、本適用例の撮像装置では以下説明するように、撮像素子３０を駆動するための駆動装置として用いている。
【０１０２】
（撮像装置２０Ａの構成）
図１３は、本適用例に係る撮像装置（撮像装置２０Ａ）の概略構成例を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で表したものである。この撮像装置２０Ａは、基板６０上に、各種部材を保持するためのハウジング６１を備えている。
【０１０３】
このハウジング６１には、レンズ４１を配置するための開口部６１１が形成されていると共に、一対の側壁部６１３Ａ，６１３Ｂと、基板６０上に位置する底部６１２とが設けられている。側壁部６１３Ａには一対の板ばね６２１，６２１の一端側が固定されており、これら板ばね６２１，６２１の他端側には、接続部５４Ａおよび支持部６４を介して撮像素子３０が配置されている。また、底部６１２上にはポリマーアクチュエータ素子６３の一端側が固定されており、このポリマーアクチュエータ素子６３の他端側は支持部６４の底面に固定されている。なお、この底部６１２上にはホール素子５７Ａも配置されていると共に、接続部５４Ａ上におけるホール素子５７Ａの対向位置には、ホール素子５７Ｂが配置されている。
【０１０４】
なお、これらの撮像装置２０Ａの部材のうち、底部６１２、側壁部６１３Ａ、板ばね６２１，６２２、ポリマーアクチュエータ素子６３、支持部６４および接続部５４Ａが主に、本技術における「撮像素子を駆動する駆動装置」（撮像素子駆動装置）の一具体例に対応している。
【０１０５】
ポリマーアクチュエータ素子６３は、上記したように、撮像素子３０を駆動するためのものであり、上記実施の形態等に係るポリマー素子１，２，３を用いて構成されている。
【０１０６】
（撮像装置２０Ａの動作）
図１４Ａ，図１４Ｂはそれぞれ、撮像装置２０Ａの一部（上記した撮像素子駆動装置）を側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものであり、図１４Ａは動作前の状態を、図１４Ｂは動作後の状態をそれぞれ示している。
【０１０７】
この撮像装置２０Ａでは、電圧供給部（図示せず）からポリマーアクチュエータ素子６３に対して駆動用電圧Ｖｄが供給されると、前述した原理にて、ポリマーアクチュエータ素子６３の他端側がそれぞれ、Ｚ軸方向に沿って湾曲する。これにより、このポリマーアクチュエータ素子６３によって接続部５４Ａが駆動され、撮像素子３０がレンズ４０の光軸Ｚ１に沿って移動可能となる（図１４Ｂ中の矢印参照）。このようにして撮像装置２０Ａでは、ポリマーアクチュエータ素子６３を用いた駆動装置（撮像素子駆動装置）によって、撮像素子３０がレンズ４１の光軸Ｚ１に沿って駆動される。これにより、レンズ４１と撮像素子３０との相対的な距離が変化することで、フォーカシングやズーミングが行われる。
【０１０８】
＜その他の適用例＞
図１５Ａ，図１５Ｂは、その他の適用例に係る電子機器（電子機器７Ａ，図７Ｂ）の構成例を、模式的に表したものである。
【０１０９】
電子機器７Ａ（図１５Ａ）は、ポリマーセンサ素子７１および信号処理部７２を含むものである。この電子機器７Ａでは、ポリマーセンサ素子７１が変形することにより検知された信号が、信号処理部７２に入力され、各種の信号処理が行われるようになっている。このような電子機器７Ａとしては、例えば、血管の拡張および収縮を検知する脈拍センサ、指等の接触位置、接触の強さを検知する触覚センサ、本等のページめくり等に伴う曲げ状態を検知する曲げセンサおよび人の関節の動き等を検知するモーションセンサ等が挙げられる。
【０１１０】
電子機器７Ｂ（図１５Ｂ）は、信号入力部７３およびポリマーアクチュエータ素子７４を含むものである。この電子機器７Ｂでは、信号入力部７３からの信号によりポリマーアクチュエータ素子７４が変形するようになっている。このような電子機器７Ｂとしては、例えば、カテーテル等が挙げられる。
【０１１１】
＜その他の変形例＞
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本技術の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ポリマー素子および撮像装置内の他の部材における形状や材料等については、上記実施の形態等で説明したものには限定されず、また、ポリマー素子の積層構造についても、上記実施の形態等で説明したものには限定されず、適宜変更可能である。
【０１１２】
更に、上記実施の形態等では、陽イオンがポリマー素子内を移動する場合を例に挙げて説明したが、陰イオンがポリマー素子内を移動するようにしてもよい。この場合、電極層１２Ａ，１２Ｂおよびポリマー素子２の高分子層２１は、陰イオン交換樹脂材料および塩基性官能基を有する高分子材料を含む陰イオン交換膜を用いて構成される。
【０１１３】
加えて、上記適用例では、ポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子を電子機器に適用する場合を例に挙げて説明したが、電気二重層キャパシタとして機能するポリマー素子を電子機器に適用するようにしてもよい。また、上記実施の形態等で説明した酸性官能基を有する高分子材料を含む陽イオン交換膜、あるいは、塩基性官能基を有する高分子材料を含む陰イオン交換膜は、二次電池等の電池のセパレータとして用いることも可能である。
【０１１４】
また、上記実施の形態等では、本技術の駆動装置の一例として、主に、駆動対象物であるレンズをその光軸に沿って駆動するレンズ駆動装置を挙げて説明したが、その場合には限られず、例えば、レンズ駆動装置がレンズをその光軸と直交する方向に沿って駆動するようにしてもよい。また、本技術の駆動装置は、そのようなレンズ駆動装置や撮像素子駆動装置以外にも、例えば絞り（特開２００８−２５９３８１号公報等参照）や手ぶれ補正等の他の駆動対象物を駆動する駆動装置等にも適用することが可能である。更に、本技術の駆動装置、カメラモジュールおよび撮像装置は、上記実施の形態で説明した携帯電話機以外にも、種々の電子機器に適用することが可能である。
【０１１５】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【０１１６】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを備えたイオン交換膜。
（２）前記酸性官能基はスルホン基である前記（１）記載のイオン交換膜。
（３）前記陽イオン交換樹脂材料および前記高分子材料のうち、前記高分子材料の含有量は重量比で５％以上２５％以下である前記（１）または（２）記載のイオン交換膜。
（４）前記酸性官能基を有する前記高分子材料のイオン交換容量の値は、前記陽イオン交換樹脂材料のイオン交換容量の値よりも大きい前記（１）乃至（３）のうちいずれか１つに記載のイオン交換膜。
（５）前記高分子材料の分子量は１００００以上である前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つに記載のイオン交換膜。
（６）陰イオン交換樹脂材料と、塩基性官能基を有すると共に前記陰イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを備えたイオン交換膜。
（７）一対の電極層と、前記一対の電極層の間の高分子層とを備え、前記一対の電極層および前記高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むポリマー素子。
（８）前記一対の電極層が、導電性材料粉末とともに前記陽イオン交換樹脂材料と前記高分子材料とを含む前記（７）記載のポリマー素子。
（９）前記導電性材料粉末はカーボン粉末である前記（８）記載のポリマー素子。
（１０）前記一対の電極層および前記高分子層がいずれも、前記陽イオン交換樹脂材料と前記高分子材料とを含む前記（７）乃至（９）のうちいずれか１つに記載のポリマー素子。
（１１）ポリマーアクチュエータ素子として構成されている前記（７）乃至（１０）のうちいずれか１つに記載のポリマー素子。
（１２）ポリマーセンサ素子として構成されている前記（７）乃至（１０）のうちいずれか１つに記載のポリマー素子。
（１３）前記高分子層には、イオン物質が含浸されている前記（７）乃至（１２）のうちいずれか１つに記載のポリマー素子。
（１４）一対の電極層と前記一対の電極層の間の高分子層とを有するポリマー素子を備え、前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含む電子機器。
（１５）レンズと、ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズを駆動する駆動装置とを備え、前記ポリマー素子は、一対の電極層と、前記一対の電極層の間の高分子層とを有し、前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含むカメラモジュール。
（１６）レンズと、前記レンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズまたは前記撮像素子を駆動する駆動装置とを備え、前記ポリマー素子は、一対の電極層と、前記一対の電極層の間の高分子層とを備え、前記一対の電極層および高分子層の少なくとも一方は、陽イオン交換樹脂材料と、酸性官能基を有すると共に前記陽イオン交換樹脂材料中に混在する高分子材料とを含む撮像装置。
【０１１７】
本出願は、日本国特許庁において２０１３年１２月２日に出願された日本特許出願番号第２０１３−２４９０１１号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【０１１８】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
0006501161.tif 000029
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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