JP2019504388A - 少なくとも１つのセンサ手段を備えたスクリーンに加えられた圧力を検知するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

特にマルチメディア装置のような装置（１０１）及び方法であり、該装置は、スクリーン（１０５）、プロセッサユニット（１５２）、少なくとも１つの圧力センサ手段（１０２）を備える。圧力センサ手段（１０２）はスクリーン（１０５）よりも硬い剛性要素（１０６）上に搭載され、圧力センサ手段（１０２）の一面側に剛性要素（１０６）が、その反対面側にスクリーン（１０５）が配置される。位置検出ユニットが位置信号を出力し、スクリーン（１０５）に対して圧力が加えられた位置を特定する位置情報を提供する。圧力センサ手段（１０２）は圧力信号を出力し、測定した圧力の圧力情報を提供する。プロセッサユニット（１５２）はスクリーン（１０５）に加えられた圧力の値を、少なくとも位置情報と圧力情報との間の関係を規定した位置対圧力関数により、判定する。プロセッサユニット（１５２）は前記圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１に従う装置及び請求項１３に従う方法に関する。
本発明は、概して、可視的情報を出力するスクリーンを有する装置、特にマルチメディア装置に関する。そのような装置とは、スマートフォン、ラップトップ型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、イーリーダー、ultrabook（登録商標）、スマートウォッチなどである。

装置のスクリーンは、可視的情報を出力するために使用されるばかりでなく、該装置の諸機能を制御するためにも使用される。

いくつかの取り組みがそれらの装置においてすでに実装されており、そこにおいて、スクリーン上の特定の位置にどの程度の圧力が加えられているかを示す情報が必要とされる。抵抗式タッチスクリーンとは異なり、電気的容量式タッチスクリーンはどの程度の圧力がスクリーンに加えられているかを検出することができない。指先のサイズの増大を測定するソフトウェア手法や非平面を使用する米国特許出願公開US2014-0354587A1号のような手法など、数多くの異なる技術が容量式タッチスクリーンに対する圧力を測定するために応用されてきた。

市場におけるより多くの最新の実用化アプリケーションはアップル社によるものであり、光散乱がＬＧＰ上で測定されるもの（携帯電話で使用され、フォースタッチと言われる）、若しくはタッチパッドの下に４つの圧力センサが配置されるものなどがある。

さらに技術的なアプローチには、例えばヨーロッパ特許出願公開EP2860611A1号に開示されているような、空間的位置認識に基づくユーザインターフェース方法及び装置がある。また、米国特許出願公開US2014-0139426号は、イメージ変換についてのある種の三次元マトリクスおよび修正を説明する、スマートライト・インタラクション・システムに関する技術を開示している。

あらゆるアプローチにあって、加えられた圧力についての高品質のデータ情報をそれぞれ提供しなければならない。また、そのような装置は、非高額化、スリム化、及び／又は軽量化される必要がある。

従って、本発明は、装置のスクリーンを介した圧力によって命令を入力するための、より良い手法を提供する方法及び装置を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１に従う装置、特に、スマートフォン、タブレット、ウルトラブック、スマートウォッチ、ｅ−リーダー、ラップトップ型コンピュータ、ナビゲーションシステムなどのような、マルチメディア装置、によって達成される。この装置は、好ましくは、スクリーンと、プロセッサユニットと、少なくとも１つの圧力センサ手段とを少なくとも備える。圧力センサ手段は剛性要素上に搭載され、該剛性要素は前記スクリーンよりも硬く、該スクリーンはパネル若しくはスクリーンであるとみなされる複数の構成部材のアセンブリグループであり、該剛性要素は前記センサ手段の一面側に配置され、前記スクリーンは前記センサ手段の反対面側に配置される。さらに、位置検出ユニットが設けられ、該位置検出ユニットは位置信号を出力するように構成され、該位置信号は、前記スクリーンに対して圧力が加えられた位置を特定するための位置情報を提供する。前記圧力センサ手段は圧力信号を出力するように構成され、該圧力信号は該圧力センサ手段によって測定された前記圧力についての圧力情報を好ましくは提供する。前記プロセッサユニットは、好ましくは位置対圧力関数を用いて前記スクリーンに加えられた前記圧力の値を判定し、該位置対圧力関数は少なくとも前記位置情報と前記圧力情報との間の従属性を規定し、前記プロセッサユニットは前記判定した圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす。

位置対圧力関数の故に、スクリーン表面の複数座標での複数位置において該スクリーンに対して加えられた圧力を、特に圧力の値を、検出するのに、唯一の圧力センサ手段が、特に一つ若しくは正確に一つの圧力センサが、必要とされるだけであるから、この解決手段は非常に効果的である。したがって、スクリーンの中央からの若しくは圧力センサ手段からの距離が異なる様々な位置において加えられた圧力が、位置対圧力関数によって計算され得る。

本発明の更に好ましい実施例によれば、少なくとも一つのデータベースが設けられ、このデータベースは、前記プロセッサユニットに接続され、前記データベースは、前記スクリーンの表面上の複数の位置についての複数の修正値Ｚを提供し、前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じた前記修正値Ｚが選択され、前記位置対圧力関数は、該修正値で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算し、若しくは、前記データベースは、前記スクリーンの表面上の複数の位置についての修正関数を提供し、前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じて前記修正関数が適用され、前記位置対圧力関数は、該修正関数で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算する。前記修正値は、好ましくは、シミュレーションによって生成されるか又は実験によって決定され、こうして、該修正値は好ましくは個々の装置系列の特性に適合される。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記位置情報は、１つの行について捕捉された１つの位置値又は複数の位置値によって規定されるものであり、ここで、各位置値はＸ座標値とＹ座標値とで構成され、前記修正値Ｚは、各Ｘ−Ｙ座標における前記スクリーンの複数の曲げ特性、すなわち、それぞれ該スクリーンとみなされるパネル又はアセンブリグループの構成部材、に依存するものである。これらの曲げ特性は、スクリーンサイズ、層、材質、技術、その他の要因によって異なり、したがって、その種類の装置は全体的コストをかなり生じるのに、そのような情報を決定は非常に低コストであるから、そのような情報を決定することはチャレンジであると思われる。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記位置対圧力関数は、さらに、経年データベース又は経年修正関数からの１つの経年修正値又は複数経年修正値を組み込み、前記１つの経年修正値は、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表し、前記複数経年修正値は、異なる複数位置における、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表し、前記経年修正関数は、前記スクリーン上の位置に応じて、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表す。この実施例は、装置特性を変更したときの補償がどのようなハードウェア変更もなし実現し得るので有利である。こうして、ユーザ体験は、装置特性の変更から独立して、同じものに維持される。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記経年修正関数は、アレニウス等式又は変形されたアレニウス等式に基づく。アレニウス等式又は変形されたアレニウス等式は複数の異なる分野技術において実証されてきているので、この解決策はかなり有利である。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記圧力センサ手段はバッテリの内部に配置される。該バッテリは、正極端子及び負極端子を備え、正極端子と負極端子の結合を介して該装置を動作するための電気エネルギーが供給される。該センサ手段はバッテリと共に装置内に構築され得るので、したがって、組み立てコストが低くなり、かつ、該センサ手段かが堅牢に配置されるので、この解決策はかなり有利である。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記バッテリはカソードとアノードを備え、該カソードとアノードは第１のセパレータよって互いに隔てられ、該バッテリはパウチを更に備え、該パウチは第２のセパレータによって前記アノードから隔てられ、前記圧力センサ手段は前記第２のセパレータと前記パウチとの間に配置され、前記剛性要素は前記第２のセパレータによって、若しくは少なくともセパレータ及び／又は前記カソード及び／又は前記アノードからなるアセンブリグループによって、実体化されている。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記剛性要素は前記装置の筐体の一部、特に該装置の構成部材を取り付けるための及び／又は安定化するためのフレーム、である。

本発明の更に好ましい実施例によれば、前記負極端子及び正極端子及び圧力センサ手段は保護回路に電気的に結合され、該保護回路は接続手段によって前記プロセッサユニット及び／又はスクリーンに接続され、電力及びデータが前記保護回路から前記プロセッサユニット及び／又はスクリーンへの前記接続手段によって伝送される。この実施例は、電力供給がスクリーンに加えられる圧力に依存して管理され得るので、非常に有利である。好ましくは、或る危険圧力値が予め規定され、データ記憶手段内に記憶され、前記プロセッサユニットは、前記判定した圧力値が前記危険圧力値の上である場合、安全処理、特に電力出力を減少すること、を行う。こうして、装置が破損されるような場合であっても、出火の危険性を減少するために、電力供給が停止され得る。好ましくは、前記危険圧力値は、いずれかの命令及び／又は個々の動作を選択するために必要な平均的圧力値の少なくとも２倍以上であり、前記プロセッサユニットによって実行可能な全ての各動作が圧力値によって選択可能であり、個々の動作を選択するためのすべての圧力値が所定の圧力値範囲内である。こうして、安全のためにバッテリ内部において圧力センサを使用しうるが、そればかりではない。例えば、過充電、回路の短絡又は漏電の問題が生じたとき、前記圧力センサ手段がバッテリを安全に保つ。同じ圧力センサ手段が異なる機能のために使用され得る。（通常動作の間に）スクリーン全体にわたって測定された圧力値とバッテリが危険状態になったときの圧力値とは、かなり異なる。ハードウェアの閾値を設定することが可能であり、そこで、前記圧力センサ手段は、また、別の目的のために使用され得る。該圧力センサ及び圧力センサ手段は、ピエゾ電子的、磁歪的、静電容量的、電子機械的又はＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems: 微小電気機械システム）に基づくものであり得る。該圧力センサ及び圧力センサ手段は、好ましくは、アナログ出力を提供し得るものであり、ＭＣＵ（マイクロコンピュータユニット）のＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）はアナログ値を読み取って変換し、若しくは、ＭＣＵに直接的に伝送されるＩ２Ｃのようなデジタル出力を提供し得る。

本発明の更に好ましい実施例によれば、命令データベースが設けられ、該命令データベースは、命令群と処理ルーチンを提供し、前記プロセッサユニットは、前記圧力値及び／又は個々の動作に応じて少なくとも１つの命令及び／又は処理ルーチンを選択する。この解決策は、潜在的な、圧力感度に備えて命令数が増加するので、有利である。或る特定の位置において、広範囲な圧力値がスクリーンに加えられ得、或る閾値以下の圧力値が第１の命令を発生し得、該閾値より上の又はさらなる閾値より上の圧力値が更に別の命令を発生し得る。また、特に別の例として、若しくはそれに追加して、スクリーンを押している時間を測定することが考えられる。したがって、それぞれの長さで第１の時間範囲内で加えられた圧力は、第１の命令を生じさせ得る又は選択し得、もし前記特定の圧力がそれぞれの長さで別の時間範囲内で加えられたならば、第２の命令を生じさせ得る又は選択し得る。

本発明の更に好ましい実施例によれば、該装置はマルチメディア装置であり、前記スクリーンは静電容量式スクリーンであり、該静電容量式スクリーンは三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）マトリクスを規定し、前記位置検出ユニットは、該静電容量式スクリーンの一構成部材であって、各位置のＸ−Ｙ座標を検出し、Ｚ座標は、少なくとも１つの光学的構成部材による少なくとも１つの影響、特に、ＬＣＤセル、光学フィルム、ＬＧＰ（導光板）／ＬＧＦ（導光フィルム）のような１又は複数の前記スクリーン構成部材の曲がり、を補償するために、検出され処理される。

上述した本発明の目的は、また、特に請求項１３のような方法によっても解決される。この本発明に係る方法は、好ましくは、スクリーンと、プロセッサユニットと、少なくとも１つの圧力センサ手段とを備える装置を提供するステップと、ここで、前記圧力センサ手段は剛性要素上に搭載され、該剛性要素は前記スクリーンよりも硬く、該剛性要素は前記センサ手段の一面側に配置され、前記スクリーンは前記センサ手段の反対面側に配置され、位置検出ユニットが設けられる。前記位置検出ユニットによって位置信号を出力するステップを備え、ここで、該位置信号は、前記スクリーンに対して圧力が加えられた位置を特定するための位置情報を提供するものである。前記圧力センサ手段によって圧力信号を出力するステップを備え、ここで、該圧力信号は、該圧力センサ手段によって測定された前記圧力についての圧力情報を提供するものであり、前記プロセッサユニットは、位置対圧力関数を用いて前記スクリーンに加えられた前記圧力の圧力値を判定し、該位置対圧力関数は少なくとも前記位置情報と前記圧力情報との間の従属性を規定し、前記プロセッサユニットは前記圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす。

本発明の更に好ましい実施例によれば、少なくとも一つのデータベースが設けられ、このデータベースは、前記プロセッサユニットに接続され、前記データベースは、前記スクリーンの表面上の複数の位置についての複数の修正値Ｚを提供し、前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じた前記修正値Ｚが選択され、前記位置対圧力関数は、該修正値で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算し、前記修正値Ｚは、該装置の各スクリーン設計に関して及び各Ｘ−Ｙ座標に関して測定された又はシミュレートされた値に基づくものである。

上述した本発明の目的は、また、少なくともスクリーンを持つ装置のために電力を供給するためのバッテリによって解決され得るのであり、そこにおいて、該スクリーンに加えられた圧力を測定するための少なくとも１つの圧力センサ手段が、該バッテリの内部に配置される。

したがって、本発明は、特に静電容量式タッチ（ＰＣＡＰ又はＰＣＴ）を備えたディスプレイ又はスクリーンのために、単一の又は複数のセンサ手段を好ましく使用することによって、圧力を検知することに関する、装置、バッテリ、及び方法を指向するものであり、該単一のセンサ手段又は複数のセンサ手段は、バッテリ内部に好ましく組み込まれるか、若しくはフレームに取り付けられ、そして、該スクリーンの中央及び中央の下部に好ましく配置される。また、特に複数のセンサ手段の場合は、１以上のセンサ手段が前記中央から離れて配置され得る。

前記スクリーンの下部に配置された前記圧力センサ手段は、装置のバッテリ又は背カバーによって好ましく支持され、そして、タッチ位置とは独立にスクリーン上のミクロンレベルの変位を好ましく測定する。各圧力センサ手段をバッテリ内部に配置することは、コストとアセンブリのサイクルを低下する。タッチ位置は静電容量式タッチで好ましく検出される。タッチの位置にしたがって、推量マトリクスを使うことにより、圧力情報が好ましく修正される。そのような推量マトリクスは、Ｘ−Ｙ−Ｚの３Ｄ（三次元）マトリクスであり得、そこにおいて、Ｘ−Ｙはスクリーン面を横切る修正マトリクスであり、Ｚは該スクリーンの厚さ及び／又は曲げの修正ファクタである。スクリーン又はディスプレイは、ＯＬＥＤ又はＬＣＤのような、如何なるタイプの技術でもあり得る。その種のスクリーンは、完全に硬くなく、また、均一でもない。とりわけＬＣＤスクリーンは、多くの異なる層を持つので、２Ｄ（２次元）マトリクスでは誤差補償できない。修正マトリクスの次元Ｚは、ＬＣＤディスプレイのそのような不均一を補償するために使用される。そしてまた、Ｚについての別の補償値が、経年による値を推量するために使用される。固いバッテリは、好ましくは任意の種類のリチウムイオン・バッテリ技術のものであり、少なくとも１つの圧力センサ手段が、特にスリムな圧力センサ手段が、最終的パッケージング処理及びラベル化の直前に、バッテリの頂部に配置される。このスリムな圧力センサ手段は、バッテリの制御回路ボードに接続され、上述したように、別の特徴であるＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）がアナログをデジタルに変換するために該ボード上に配置され得る状態で、アナログ又はデジタルで圧力を伝送する。ここで、スリムであるとは、圧力センサ手段の高さ又は厚さを好ましく述べるものであり、１０ｍｍ未満、特に、５ｍｍ未満又は２ｍｍ未満又は１ｍｍ未満又は０．５ｍｍ未満の高さ又は厚さである。別の代替的又は追加的特徴によると、該圧力センサ又は圧力センサ手段は、バッテリ上のボードを使用することなく、バッテリ上の出力ピンに導出され得る（安全圧力機能が無効化されるならば）。この特殊な圧力センサを具備するバッテリは、タグでデジタル的に識別され得るものとされ、それにより、携帯電話が第三者のバッテリを検出し得る。

したがって、本発明は、従来技術には見られない種々のユニークな特徴を持つ。１つの非常にユニークな特徴は、前記スクリーンの下部に配置された単一の圧力センサ手段で十分である、ということである。更なる非常にユニークな特徴は、補償及び修正値が、３Ｄマトリクスを使用することにより、好ましく読み取られることであり、この３Ｄマトリクスは、特に、ディスプレイスクリーンをモデルする及び／又はスクリーン構造をモデルするものである。第３の非常にユニークな特徴は、前記圧力センサ手段がバッテリ内部に好ましく埋め込まれている（組み込まれている）ことである。或る実施例においては追加の機械的な固定手段が使用されないので、そのことは、取り扱いと取り付けを簡略化し、全体的なコストを低減する。

本発明は、特に、好ましくは静電容量式タッチ検出手段が使用される、携帯電話、タブレット型コンピュータ、ultrabook（登録商標）のために設計され得る。

圧力センサを備えたタブレット装置への適用例を示す図。 Ｘ−Ｙ座標と共に示すタブレット装置の図。 Ｘ−Ｙ−Ｚ座標及び圧力センサと共に示すタブレット装置の図。 タブレット装置の断面図。 座標と共に示す三次元（３Ｄ）パネルの図。 ＬＣＤスクリーンからなるディスプレイ装置の図。 Ｘ−Ｙ−Ｚ座標と共に示す三次元補償マトリックスの図。 フローチャート。 理想的な事例における圧力センサ手段 ｔ＝０年での実際の事例における図９の圧力センサ手段に対する圧力の適用を示す図。 ｔ＝５年での実際の事例における図９の圧力センサ手段に対する圧力の適用を示す図。 補償と修正後の実際の事例における圧力センサ手段を示す図。 経年修正関数を概略的に可視化する図。 発明に係るバッテリアセンブリを概略的に示す図。

図１乃至図５は、典型的なタブレット装置への適用例を示す。本発明に係る解決手段は、電話やultrabook（登録商標）のようなモバイル装置に装備される。これらの特定の適用例のほかに、その他任意の適用（アプリケーション）、特に静電容量式タッチセンサに適用可能である。静電容量式タッチパネル１０４は、指１０３の位置をも検出するので、非常に有益である。図１に示すように、圧力センサ１０２が装置１０１の内部に埋め込まれる（組み込まれる）。この圧力センサ手段１０２の配置はスクリーン１０５の中央であることが好ましいが、該圧力センサ手段１０２を該中央から離れて配置することも可能である。また、複数の圧力センサ手段１０２を用いることも可能である。非常に好ましいのは、複数の圧力センサ手段、特に、装置１０１のバッテリ１０７内に組み込まれた複数の圧力センサ手段である（図４を参照）。

本発明は、好ましくは圧力検知方法に関し、特に静電容量式タッチスクリーン１０４のための圧力検知方法に関し、そこにおいて、圧力センサ手段１０２がバッテリ１０７の内部に又はバッテリ１０７上に好ましく配置されるものである。この圧力センサ手段１０２は、好ましくは薄いセンサであり、特に装置１０１がモバイル装置であるときは薄いセンサであることが好ましい。そのような圧力センサ手段１０２は、１以上のピエゾ電子センサ、及び／又は１以上の磁歪センサ、及び／又はその他の如何なる技術のセンサ、であり得る。アナログ値がＭＣＵ（マイクロ・コントローラ・ユニット）又はメインＩＣ（集積回路）又はその他のＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）によって好ましく読み取られ、読み取られた値がデジタル値に好ましく変換される。サンプルされ量子化された値は１次元を持つ。一例として、信号は好ましくは０Ｖ（ボルト）から１５Ｖ（ボルト）まで読み込まれ、１５Ｖ（ボルト）を超えるものには閾値が好ましく与えられる。例えばピエゾ式圧力センサから供給された０Ｖ乃至１５Ｖは、ＭＣＵの内部で０乃至１０００の範囲の整数値に好ましく変換される。０乃至１０００はスカラー量であり、マトリックスの中央での該値は「１」の近傍（０．９乃至１等）であり、該値は隅に近づくにつれて減少してゆく。

図６は、スクリーン１０５の側面図を示し、該スクリーン１０５の下側に圧力センサ手段１０２が配置されている。この圧力センサ手段１０２は、様々な圧力レベルをそれが押された位置に従って測定するものであり、好ましくは図７に示されるように正確な値を測定するために３Ｄ（三次元）マトリクスが設けられる。この３Ｄマトリクスは圧力センサ手段１０２の読み取り値を補償するために使用される。ディスプレイのスクリーン１０５が全方向に関して機械的に均質ではないので、Ｘ−Ｙ軸の値のみを使用することは測定値の修正に十分ではない。Ｚ軸の値は複数の光学的構成部材による影響を補償するために使用される。Ｘ−Ｙ−Ｚ座標の２Ｄ（２次元）面部分は、Ｘ−Ｙ座標である。このＸ−Ｙマトリクスは、設計段階において、ヒューリステックに（実験的に）又はシミュレーションで若しくは両者の組合せにより作成される。可能な方法（これに限らないが）は、振動試料ふるい（vibrating sample screen）であり、及び／又はレーザ振動計（又は加速度計）で変位を測定し、及び／又は修正乗数を得ることである。Ｚは複数の垂直修正値を表し、特に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）セル、光学フィルム１０８、及び／又はＬＧＰ（導光板）／ＬＧＦ（導光フィルム）（もしＬＣＤスクリーンが使用されるならば）など各種構成部材の特性をそれぞれ表し、そして、それらは異なる曲げ剛性を持つ。複数の係数を決定するために、ヒューリステックに（実験的に）又はシミュレーションで若しくは両者の組合せのいずれかが再度使用される。各構成部材は個別に分析され、スクリーン１０５の特性はすべての構成部材の特性を加算することにより計算され得る。別の例では、スクリーン１０５が全体的に分析される。

ただ１つの圧力センサ手段１０２だけを使用するならば、該圧力センサ手段１０２にとって最適な場所はスクリーン１０５の中央であろう。２以上の圧力センサ手段１０２が使用できるならば、該最適な場所は変更され得る。機械的な制限があるのであれば、勿論、該圧力センサ手段１０２は別の位置に移動することが可能である。前記３Ｄマトリクスは新しい位置に従って適合され得る。また、複数の圧力センサ手段１０２の使用が可能であり、精度が増大する。

別の実施例において、圧力センサ手段１０２は、代替的に若しくは付加的に、バッテリ１０７の安全センサとして使用しうる。

図８は、本発明の方法の好ましい処理を示す。第１のステップ１８２は、タッチ検出処理を示し、タッチスクリーン１０５上の座標が決定される。次のステップ１８３として、圧力センサ手段の信号が検出され、さらなるステップ１８４において、特に３Ｄマトリクスを用いて、信号レベルが正規化される。その後、ステップ１８５において力の大きさが判定され、ステップ１８６においてタッチ力（タッチ強度）が報告される。

図９は、硬質要素１０６（特に無限質量を持つ無限硬質面）上に配置された圧力センサ手段１０２で圧力１２０を測定するための理想的な事例を示す。

図１０は、現実的な事例における図９の圧力測定の適用例を示す。人の指１０３によって加えられる圧力１２０は、大部分の事例において、圧力センサ手段１０２の中心から離れた位置において、加えられることがこの図から理解され得る。したがって、指１０３がスクリーン１０５に接触する箇所において加えられる圧力の判定のために、検出された圧力値の修正が行われなければならない。この修正は位置対圧力関数によって行われる。

参照番号１２２は、ユーザの手又はテーブル上部のような任意の固定された面を示し、特に硬質要素１０６の硬質性を増強する。この場合、硬質要素１０６は有限質量を持つ有限面であり、該面の硬度はＬＣＤのｋ面の硬さよりもかなり高く（好ましくは数倍の硬度）、該ＬＣＤの硬度及び／又はｋ面の硬度は好ましくはかなり小さい（>> k LCD）。参照番号１６０ａは、装置１０１の各特性、特にスクリーン、の早い段階における、時間ｔ＝０における、装置１０１の内部構造を示す。

図１１は、図１０と同様の図であるが、参照番号１６０ｂは、装置１０１の各特性、特にスクリーン、の遅い段階における、時間ｔ＝５年における、装置１０１の内部構造を示す。したがって、指１０３がスクリーン１０５に接触する箇所において加えられる圧力の判定のために、かつ、前記装置１０１の各特性の経年化のために、検出された圧力値の修正が行われなければならない。この修正は位置対圧力関数及び追加の経年関数によって、若しくは経年関数又は経年値を組み込んだ変形された位置対圧力関数によって、行われる。

図１０及び図１１に関連して上述した補償及び修正が実行された後に、図１２に示すような状況がその結果としてもたらされる。それはまた、有限硬質要素１０６から生じる影響を硬さ補償値によって補償する及び／又は修正するとも考えられる。

本発明の別の新規な特徴が図１３に示されており、図１３は、可屈曲性が経年（老化）により時間的に変化することを示している。もう１つの経年マトリクス又は単一の変数があり、それは経年効果を補償するために使用される時間的関数を示す。この係数もまた、ヒューリステックに（実験的に）又はシミュレーションで若しくは両者の組合せにより決められる。図示するように、経年関数は、好ましくは経年マトリクスのスカラー乗算である。経年関数は、アレニウス等式の一種、特に時間に関して指数的な及び／又は依存したもの、であり得る。

選択されたスクリーン形式（スクリーン・オプション）に依存した、全てのこれらマトリクス及びその値は、もしスクリーン及び装置の機械的設計が別の特徴に変わったならば、変更されるものであり、そして、該スクリーン・オプションにしたがって、全てのこれらマトリクスがルックアップテーブル形式でメモリ内に記憶され得るようになっており、そのことは、より大きな製造生産性をもたらす。

したがって、図１３は、左から右に順に、マトリクス、経年修正マトリクス、経年修正済マトリクス１３４を示し、参照番号１３０は成分ごとの積を示し、参照番号１３２は経年関数、特に時間に依存する、を示す。図１４は、バッテリ１０７、保護回路１４７、配線１４８、及び圧力センサ手段１０２を含むアセンブリグループを示す。

バッテリ１０７が好ましくは２つの端子１４５と１４６を備えることがこの図から理解可能であり、第１の端子１４５が負極端子、第２の端子１４６が正極端子である。端子１４５と１４６の間には、好ましくは、ヒューズ１５０及び／又は保護回路１４７が配置される。保護回路１４７は、好ましくは、配線１４８を介して装置１０１のプロセッサユニット及び／又はスクリーン１０５に接続される若しくは接続可能である。バッテリ１０７は、好ましくは、多層配列からなる。１つの層が好ましくはカソード１４４、特にアルミニウム上のカソード、によって構成される。カソード１４４の上に第１のセパレータ１４１が配置される。第１のセパレータ１４１の上に、アノード１４２特に銅箔、が配置される。好ましくは、アノード１４２の上に第２のセパレータ１４３が配置される。圧力センサ手段１０２は、好ましくは、該第２のセパレータ１４３に接続されるか若しくはその上に配置される。第２のセパレータ１４３と圧力センサ手段１０２は、好ましくは、パウチ（袋）１４０特にフォイルパウチによってカバーされる。参照番号１４９は、バッテリ１０７の動作を概略的に示す。

圧力センサ手段１０２は、ピエゾセンサ（又はその他の圧力センサ）、特に光学的解決手段（光学的センサ）とは異なるセンサ、であり得るものであり、それ故に、表面又は平面（それは硬くて曲がらない）に固定される必要があり、そして、反対側に加えられた圧力を正しく測定し得る。ＬＣＤスクリーンは十分に硬質ではないので、また、ＬＣＤ上の圧力は測定されねばならないので、圧力センサ手段１０２は、好ましくは、硬い有限面上に固定する必要がある。

そこで、ＬＣＤスクリーン１０５それ自体よりも非常に硬くかつ質量も大きい基準面が必要とされる。ユーザが装置、特に携帯電話、をその手のひらに置くとき、若しくはテーブル又はその他の堅い面上にそれを置くとき、その置かれた面が前記基準面となる。勿論、バッテリ又は背カバーは曲げられ得るが、それらはＬＣＤよりも堅いか又は十分に堅い。

圧力センサ手段１０２は、バッテリ、特に、アノード−カソードとセパレータアセンブリが高い剛性を持つリチウムイオン・バッテリ、の内部に設置され得るものであり、あるいは、そのフレーム（外枠）、特に、もし利用できるならば中間フレーム（例えばマグネシウム又はアルミニウム合金からなる）の上に設置され得る。本発明の方法又は装置の配列構成は、圧力センサ手段１０２がバッテリパックのフレーム上又は内部に配置されるかどうかによって異なるものではない。バッテリを使用することは、製造時又は配線時に有利であり、好ましくは、中間フレームがマグネシウム及び／又はアルミニウムからなる。

こうして、本発明は、装置１０１、特にマルチメディア装置、及び方法について述べており、そこにおいて、該装置は、スクリーン１０５と、プロセッサユニット１５２と、少なくとも１つの圧力センサ手段１０２とを少なくとも備え、該圧力センサ手段１０２はスクリーン１０５よりも硬い剛性要素１０６の上に搭載され、該圧力センサ手段１０２の一面側に剛性要素１０６が配置され、その反対面側にスクリーン１０５が配置され、そこにおいて、位置検出ユニットが設けられ、該位置検出ユニットは位置信号を出力するように構成され、該位置信号は、前記スクリーン１０５に対して圧力が加えられた位置を特定するための位置情報を提供し、前記圧力センサ手段１０２は圧力信号を出力するように構成され、該圧力信号は該圧力センサ手段１０２によって測定される前記圧力についての圧力情報を提供し、前記プロセッサユニット１５２は、位置対圧力関数によって前記スクリーン１０５に加えられた前記圧力の値を判定し、該位置対圧力関数は少なくとも前記位置情報と前記圧力情報との間の関係を規定し、前記プロセッサユニット１５２は前記圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす。

１０１ 装置、一例としてタブレット式コンピュータ（携帯電話又はultrabook（登録商標）であり得る）
１０２ 圧力センサ手段、特にバッテリ内部に埋め込まれている
１０３ 圧力を加えるユーザの指
１０４ オンセルの静電容量式タッチパネル（インセルでも可能）
１０５ ディスプレイスクリーン
１０６ 硬質面、特にバッテリの内部
１０７ バッテリ
１０８ 種々の光学フィルム及び光学的構成部材
１２０ 圧力
１２２ 支持体、特に手又はテーブル上部
１３０ 成分ごとの積
１３２ 経年関数、特に時間に依存する
１４０ フォイルパウチ
１４１ 第１のセパレータ
１４２ 銅箔上のアノード
１４３ 第２のセパレータ
１４４ アルミニウム上のカソード
１４５ 負極端子
１４６ 正極端子
１４７ 保護回路
１４８ 配線
１４９ 動作
１５０ ヒューズ
１５２ プロセッサユニット
１６０ａ 早い段階における内部構造
１６０ｂ 遅い段階における内部構造
１８１ タッチを検出する
１８２ タッチスクリーン上の座標を得る
１８３ 圧力センサ信号、特にピエゾ電気電極の信号、を測定する
１８４ 特に３Ｄマトリクスによって、信号レベルを正規化する
１８５ 力の大きさを判定する
１８６ タッチ力を報告する

Claims (14)

1. スクリーン（１０５）と、
   プロセッサユニット（１５２）と、
   少なくとも１つの圧力センサ手段（１０２）と
   を少なくとも備える装置（１０１）、特にマルチメディア装置、であって、
   前記圧力センサ手段（１０２）は剛性要素（１０６）上に搭載され、該剛性要素（１０６）は前記スクリーン（１０５）よりも硬く、該剛性要素（１０６）は前記センサ手段（１０２）の一面側に配置され、前記スクリーン（１０５）は前記センサ手段（１０２）の反対面側に配置され、
   位置検出ユニットが設けられ、該位置検出ユニットは位置信号を出力するように構成され、該位置信号は、前記スクリーン（１０５）に対して圧力が加えられた位置を特定するための位置情報を提供し、
   前記圧力センサ手段（１０２）は圧力信号を出力するように構成され、該圧力信号は該圧力センサ手段（１０２）によって測定された前記圧力についての圧力情報を提供し、
   前記プロセッサユニット（１５２）は、位置対圧力関数を用いて前記スクリーン（１０５）に加えられた前記圧力の値を判定し、該位置対圧力関数は少なくとも前記位置情報と前記圧力情報との間の従属性を規定し、前記プロセッサユニット（１５２）は前記判定した圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす、ことを特徴とする装置。
2. 少なくとも一つのデータベースが設けられ、
   このデータベースは、前記プロセッサユニット（１５２）に接続され、
   前記データベースは、前記スクリーン（１０５）の表面上の複数の位置についての複数の修正値Ｚを提供し、
   前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じた前記修正値Ｚが選択され、
   前記位置対圧力関数は、該修正値で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算し、
   若しくは、前記データベースは、前記スクリーン（１０５）の表面上の複数の位置についての修正関数を提供し、
   前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じて前記修正関数が適用され、
   前記位置対圧力関数は、該修正関数で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算する、
   ことを特徴とする請求項１の装置。
3. 前記位置情報は、１つの行について捕捉された１つの位置値又は複数の位置値によって規定されるものであり、ここで、各位置値はＸ座標値とＹ座標値とで構成され、
   前記修正値Ｚは、各Ｘ−Ｙ座標における前記スクリーン（１０５）の複数の曲げ特性に依存するものである、ことを特徴とする請求項１又は２の装置。
4. 前記位置対圧力関数は、さらに、経年データベース又は経年修正関数からの１つの経年修正値又は複数経年修正値を組み込み、
   前記１つの経年修正値は、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表し、
   前記複数経年修正値は、異なる複数位置における、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表し、
   前記経年修正関数は、前記スクリーン上の位置に応じて、少なくとも１つのスクリーン特性、特に硬さ、の変化を解消するためのパラメータを表し、
   前記経年修正関数は、好ましくは、アレニウス等式又は変形されたアレニウス等式に基づく、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの装置。
5. 前記圧力センサ手段（１０２）はバッテリの内部に配置され、
   該バッテリは、正極端子（１４６）及び負極端子（１４５）を備え、正極端子（１４６）と負極端子（１４５）の結合を介して該装置（１０１）を動作するための電気エネルギーが供給される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの装置。
6. 前記バッテリ（１０７）はカソード（１４４）とアノード（１４２）を備え、該カソード（１４４）とアノード（１４２）は第１のセパレータ（１４１）によって互いに隔てられ、該バッテリ（１０７）はパウチ（１４０）を更に備え、該パウチ（１４０）は第２のセパレータ（１４３）によって前記アノード（１４２）から隔てられ、前記圧力センサ手段（１０２）は前記第２のセパレータ（１４３）と前記パウチ（１４０）との間に配置され、
   前記剛性要素（１０６）は前記第２のセパレータ（１４３）によって実体化されている、
   ことを特徴とする請求項５の装置。
7. 前記剛性要素（１０６）は前記装置（１０１）の筐体の一部、特に該装置の構成部材を取り付けるための及び／又は安定化するためのフレーム、である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの装置。
8. 前記負極端子（１４５）及び正極端子（１４６）及び圧力センサ手段（１０２）は保護回路（１４７）に電気的に結合され、
   該保護回路（１４７）は接続手段によって前記プロセッサユニット（１５２）及び／又はスクリーン（１０５）に接続され、
   電力及びデータが前記保護回路（１４７）から前記プロセッサユニット（１５２）及び／又はスクリーン（１０５）への前記接続手段によって伝送される、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかの装置。
9. 命令データベースが設けられ、該命令データベースは、命令群と処理ルーチンを提供し、
   前記プロセッサユニット（１５２）は、前記圧力値及び／又は個々の動作に応じて少なくとも１つの命令及び／又は処理ルーチンを選択する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの装置。
10. 或る危険圧力値が予め規定され、データ記憶手段内に記憶され、
    前記プロセッサユニット（１５２）は、前記判定した圧力値が前記危険圧力値の上である場合、安全処理、特に電力出力を減少すること、を行う、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかの装置。
11. 前記危険圧力値は、いずれかの命令及び／又は個々の動作を選択するために必要な平均的圧力値の少なくとも２倍以上であり、
    前記プロセッサユニット（１５２）によって実行可能な全ての各動作が圧力値によって選択可能であり、
    個々の動作を選択するためのすべての圧力値が所定の圧力値範囲内である、
    ことを特徴とする請求項１０の装置。
12. 該装置（１０１）はマルチメディア装置であり、
    前記スクリーン（１０５）は静電容量式スクリーン（１０５）であり、
    該静電容量式スクリーン（１０５）は三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）マトリクスを規定し、
    前記位置検出ユニットは、該静電容量式スクリーン（１０５）の一構成部材であって、各位置のＸ−Ｙ座標を検出し、
    Ｚ座標は、少なくとも１つの光学的構成部材による少なくとも１つの影響、特に、ＬＣＤセル、光学フィルム、導光板／導光フィルムのような１又は複数の前記スクリーン構成部材の曲がり、を補償するために、検出され処理される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかの装置。
13. スクリーン（１０５）と、プロセッサユニット（１５２）と、少なくとも１つの圧力センサ手段（１０２）とを備える装置（１０１）を提供するステップと、ここで、前記圧力センサ手段（１０２）は剛性要素（１０６）上に搭載され、該剛性要素（１０６）は前記スクリーン（１０５）よりも硬く、該剛性要素（１０６）は前記センサ手段（１０２）の一面側に配置され、前記スクリーン（１０５）は前記センサ手段（１０２）の反対面側に配置され、位置検出ユニットが設けられ、
    前記位置検出ユニットによって位置信号を出力するステップと、ここで、該位置信号は、前記スクリーン（１０５）に対して圧力が加えられた位置を特定するための位置情報を提供するものであり、
    前記圧力センサ手段（１０２）によって圧力信号を出力するステップとを備え、ここで、該圧力信号は、該圧力センサ手段（１０２）によって測定された前記圧力についての圧力情報を提供するものであり、
    前記プロセッサユニット（１５２）は、位置対圧力関数を用いて前記スクリーン（１０５）に加えられた前記圧力の圧力値を判定し、該位置対圧力関数は少なくとも前記位置情報と前記圧力情報との間の従属性を規定し、前記プロセッサユニット（１５２）は前記圧力値に応じて或る機能、動作又は効果を引き起こす、
    ことを特徴とする方法。
14. 少なくとも一つのデータベースが設けられ、
    このデータベースは、前記プロセッサユニット（１５２）に接続され、
    前記データベースは、前記スクリーン（１０５）の表面上の複数の位置についての複数の修正値Ｚを提供し、
    前記位置対圧力関数によって、前記位置情報に応じた前記修正値Ｚが選択され、
    前記位置対圧力関数は、該修正値で前記圧力情報を操作することによって、前記スクリーンに対して加えられた前記圧力を計算し、
    前記修正値Ｚは、該装置の各スクリーン設計に関して及び各Ｘ−Ｙ座標に関して測定された又はシミュレートされた値に基づくものである、
    ことを特徴とする請求項１３の方法。

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