(57)【要約】  方法および装置は、電子機器のタッチスクリーン１００に加えられた力を、その電子機器の論理回路に電力を供給可能な電荷へと変換する。他の実施形態において、タッチスクリーン１００は、力を電荷へと変換する１つまたは複数の圧電トランスデューサ・アレイ層１０２ａ，ｂ，ｃを備える。変換された電荷はキャパシタ・アレイ層１０４に蓄積され、電子機器の論理回路への電力供給や電子機器のバッテリの充電のために放電することができる。
2013529340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電タッチスクリーンであって、
複数の圧電トランスデューサ（ＰＥＴ）素子を含む圧電トランスデューサ・アレイ（ＰＥＴＡ）層と、
前記ＰＥＴＡ層に連結され、複数のキャパシタを含むキャパシタ・アレイ層と、を備え、
前記ＰＥＴＡ層は、前記ＰＥＴＡ層に力が加わると、前記キャパシタ・アレイ層の前記キャパシタに電荷を供給する発電タッチスクリーン。
【請求項２】
複数のＰＥＴＡ層をさらに備え、前記複数のＰＥＴＡ層のそれぞれは前記キャパシタ・アレイ層に電気的に連結される請求項１に記載の発電タッチスクリーン。
【請求項３】
前記ＰＥＴＡ層に連結されるタッチセンサ層と、
前記タッチセンサ層に連結されるディスプレイ層と、をさらに備える請求項１に記載の発電タッチスクリーン。
【請求項４】
電子機器であって、
制御部と、
前記制御部に連結される発電タッチスクリーンと、を備え、
前記発電タッチスクリーンは、
複数の圧電トランスデューサ（ＰＥＴ）素子を含む圧電トランスデューサ・アレイ（ＰＥＴＡ）層と、
前記ＰＥＴＡ層に連結され、複数のキャパシタを含むキャパシタ・アレイ層と、を備え、
前記ＰＥＴＡ層は、前記ＰＥＴＡ層に力が加わると、前記キャパシタ・アレイ層の前記キャパシタに電荷を供給する電子機器。
【請求項５】
前記制御部は、前記キャパシタ・アレイ層の充電レベルを判定し、判定した充電レベルに基づいて前記キャパシタ・アレイ層の放電を制御する請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器に電力を供給するためのバッテリと、
前記バッテリを充電するために前記キャパシタ・アレイ層を放電する回路と、をさらに備える請求項５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記電子機器に関連する論理回路に電力を供給するために、前記キャパシタ・アレイ層を放電する回路をさらに備える請求項５に記載の電子機器。
【請求項８】
前記論理回路は、実時間クロック、液晶ディスプレイ、またはバックライト装置のいずれかである請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記キャパシタ・アレイ層に連結される二次電源と、
前記二次電源を充電するために前記キャパシタ・アレイ層を放電する回路と、をさらに備える請求項５に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記二次電源は、電気化学キャパシタである請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記電子機器に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリを充電するために前記二次電源を放電する回路と、をさらに備える請求項９に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記電子機器に関連する論理回路に電力を供給するために、前記二次電源を放電する回路をさらに備える請求項９に記載の電子機器。
【請求項１３】
タッチスクリーンの圧電トランスデューサ・アレイ（ＰＥＴＡ）層に加えられる力を電荷へと変換することと、
前記変換された電荷によって前記タッチスクリーンのキャパシタ・アレイ層を充電することと、を含む方法。
【請求項１４】
前記タッチスクリーンに関連する機器の論理回路に電力を供給するために、前記充電されたキャパシタ・アレイ層を放電することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記キャパシタ・アレイ層の充電レベルを判定することと、
前記キャパシタ・アレイ層の前記判定された充電レベルに基づいて、複数の論理回路のうち、前記キャパシタ・アレイ層を放電することにより電力を供給すべき何れかの論理回路を選択することと、をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の論理回路のうち何れかを選択することは、前記選択された論理回路に対応する優先順位にさらに基づく請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の論理回路のうち何れかを選択することは、前記キャパシタ・アレイ層の前記判定された充電レベルが、少なくとも所定の最小期間にわたって前記選択された論理回路に電力を供給するのに十分なレベルか否かにさらに基づく請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記タッチスクリーンに関連する機器のバッテリを充電するために、前記充電されたキャパシタ・アレイ層を放電することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
二次電源を充電するために、前記充電されたキャパシタ・アレイ層を放電することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記タッチスクリーンに関連する機器の論理回路に電力を供給するために、前記充電されたキャパシタ・アレイ層を放電することをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記タッチスクリーンに関連する前記機器のバッテリを充電するために、前記充電された二次電源を放電することをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は概してタッチスクリーンに関し、特に、タッチスクリーンを備える電子機器における電力生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活における電子機器がますます広範に普及するに伴って、ユーザとこれら機器との対話をより容易にすることが重要となっている。「タッチスクリーン」は、ユーザと無線移動通信機器などの様々な電子機器との対話を容易にする１つの手段である。例えば、ユーザは、無線移動通信機器のタッチスクリーンに指やスタイラスで触れるだけで多くのタスク（例えばメニューの閲覧、選択、アプリケーションの設定など）を実行することができる。
【発明の概要】
【０００３】
発電タッチスクリーンは、電子機器のタッチスクリーンに加えられる力を、その電子機器の論理回路に電力を供給可能な電荷へと変換する。各種実施形態において、タッチスクリーンは、力を電荷へと変換する１つまたは複数の圧電トランスデューサ・アレイ層を備える。変換された電荷はキャパシタ・アレイ層に蓄積される。キャパシタ・アレイ層は、電子機器の論理回路への電力供給または電子機器のバッテリの充電のために放電される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、タッチスクリーンの一実施形態の分解図である。
【図２】図２は、キャパシタ・アレイ層に連結されたＰＥＴＡ層の実施形態を示す。
【図３】図３は、タッチスクリーンを備える電子機器の例を示す。
【図４】図４は、図３に示す電子機器に含まれる構成要素の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】図５は、キャパシタ・アレイ層の充放電方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６】図６は、電力供給すべき論理回路の選択方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は、電力供給すべき論理回路の選択に使用しうる優先順位を割り振られた論理回路リストの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本明細書において「例示的」という語句は、「例、具体例、説明として」という意味で用いられる。本明細書中で「例示的」と記載されるいずれの実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、あるいは有利であると解釈すべきではない。また、開示される実施形態の様々な側面は実施形態間で互換可能であるため、「ある」「１つの」「他の」「他の一つの」「その」「この」「代替の」「いくつかの」「様々な」実施形態についての言及はこれに限定すると解釈すべきではない。
【０００６】
図１は、発電タッチスクリーンの一実施形態の分解図である。タッチスクリーンはユーザがスクリーンに触れることにより機器への入力を行えるような入力機構として、有利に用いることができる。ここで、「触れる」とは、ユーザがタッチスクリーン上に加える力を指す。この力はユーザが選択する任意のオブジェクト、例えばユーザの体の一部（指や爪など）、スタイラス、ペン、あるいはユーザが選択するその他のオブジェクトによって加えられてもよい。図１のタッチスクリーン１００は、ユーザがタッチスクリーン１００に触れること（例えば触れることで加わる力）により発電可能である。
【０００７】
図１の例においてタッチスクリーン１００は複数の圧電トランスデューサ・アレイ（「ＰＥＴＡ」）層１０２ａ、１０２ｂ，１０２ｃを含む。実施形態によって任意の数のＰＥＴＡ層を用いることができ、単一のＰＥＴＡ層のみを用いてもよい。タッチスクリーン１００に含まれるＰＥＴＡ層の数に関わらず、各ＰＥＴＡ層は複数の圧電トランスデューサ（「ＰＥＴ」）素子を含む。ＰＥＴ素子は圧電物質を利用したトランスデューサである。トランスデューサはある種類のエネルギーを別の種類のエネルギーに変換可能な装置である。圧電物質は力を加えられると電荷を生成する物質である。このように、ＰＥＴは機械的応力（例えば触れることで生じる力）を電気エネルギー（例えば電荷）に変換できる。
【０００８】
ＰＥＴ素子の配置は任意の構造を取ることができ、例えば各ＰＥＴＡ層を構成するアレイであってもよい。図２を簡潔に参照すると、ＰＥＴＡ層２００はＰＥＴ素子２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃからなる小さいアレイを含む。ここで挙げる例では各ＰＥＴＡ層は透明のプラスチック基板に載置されたＰＥＴ素子アレイにより構成される。各ＰＥＴの適切な大きさは例えばマイクロメートルサイズやナノメートルサイズなどである。このように比較的小型であることにより、例えば何百万というＰＥＴを各ＰＥＴ層に密に設置できる。また、例えばより大きい、又は小さいなど、別の大きさのＰＥＴを用いてもよく、その場合各ＰＥＴＡ層に含まれるＰＥＴの数が増減する。
【０００９】
状況に応じて配置を変えてもよいが、ユーザがスクリーンに触れた時に生じる圧力（例えば加えられた力）により、その接触で力が加えられているエリア内において、できるだけ多くのＰＥＴを作動できるように、ＰＥＴは密接に配置される。さらに、小型のＰＥＴを使用することで確実にＰＥＴＡ層を実質透明とすることができる。これによりユーザは各ＰＥＴＡ層１０２の下層に配置されうる、タッチスクリーン１００の他の層をはっきりと視認できる。
【００１０】
ユーザが触れることにより力が各ＰＥＴＡ層のＰＥＴに加えられると、この力を受けたＰＥＴは少量の電荷を生成する（例えば力を電荷に変換する）。例示的な実施形態によれば、電荷はＰＥＴＡ層１０２に連結されたキャパシタ・アレイ層１０４を充電するために用いられる。キャパシタ・アレイ層１０４は図示の例において複数のキャパシタを含む。ここでは単一のキャパシタ・アレイ層１０４が設けられるが、状況によっては複数のキャパシタ・アレイ層を設けてもよい。図２を参照して述べたように、適切な接続構成の例として、キャパシタ・アレイ層１０４内のキャパシタを並列に接続することが挙げられる。
【００１１】
図２は、並列に接続されたキャパシタ２０６を含み、ＰＥＴＡ層２００に接続されたアレイ層２０４の概略図である。図２に示す例では、キャパシタ・アレイ層２０４は整流回路２０８を介してＰＥＴＡ層２００に連結されている。この例では整流回路２０８としてはダイオード整流回路を用いているが、状況に応じて別の種類の整流器を用いてもよい。ＰＥＴＡ層２００により生成された電荷はキャパシタ・アレイ層２０４のキャパシタ２０６を充電する前に整流回路２０８によって整流されてもよい。図示された実施形態においてダイオード整流回路２０８は、ＰＥＴＡ層２００からダイオード整流回路２０８へ入力する電荷の極性に関わらず、キャパシタ・アレイ層２０４へ入力する電荷の極性を確実に統一するために設けられる。ユーザがＰＥＴＡ層２００に加える力の方向によってＰＥＴＡ層２００は正あるいは負（つまり、異なる極性）の電荷を生成しうる。そしてダイオード整流回路２０８は生成されうる異なる極性を統一するために設けられる。
【００１２】
キャパシタ２０６を並列に接続することにより、キャパシタ・アレイ層２０４に含まれるキャパシタ２０６に対し均一に電荷を分配することができる。状況によっては、キャパシタ２０６は高い定格電圧を有する。適切な種類のキャパシタとしては高容量の電解キャパシタが挙げられる。キャパシタ・アレイ層２０４の代わりにＰＥＴＡ層２００から電荷を受け取り蓄積できる任意の装置または構造を用いることが可能である。このような装置の一例としてはバッテリがある。同様にＰＥＴＡ層２００の代わりに、ユーザが触れることで生じる力を電荷に変換可能な任意の装置または構造を用いることが可能である。
【００１３】
ＰＥＴＡ層を設けた場合にＰＥＴＡ層により発生する電荷は、以下の通り求めることができる。
Ｑ＝ｄ×Ｐ×Ａｅｆｆ               （数式１）
ここで、Ｑはクーロン単位で蓄積される電荷、Ｐはパスカル単位で加えられる圧力、ｄは印加された電界により生じる機械的歪みを関連付ける圧電定数（ｍ／Ｖ）、Ａｅｆｆはｍ２単位で圧力を受ける有効面積である。また、複数のＰＥＴＡ層が積層されている場合には、電荷とＰＥＴＡ層との積を求める。
【００１４】
圧電トランスデューサの静電容量を考慮した場合、発生する電圧は以下の通り求めることができる。
【００１５】
Ｖ＝（ｄ×Ｐ×Ａｅｆｆ）／（ＣＰ）               （数式２）
ここで、Ｃｐは実効並列容量である。
【００１６】
生成されるエネルギーは、以下の通り求められる。
【００１７】
Ｅ＝（ＣＰ×（（ｄ×Ｐ×Ａｅｆｆ）／（ＣＰ））２）／２         （数式３）
ここで、広く用いられる圧電物質、例えばポリフッ化ビニリデン（「ＰＶＤＦ」）の「ｄ」を、一次元応力を考慮して２３×１０−１２ｍ／Ｖとする。ここで指によって加えられる圧力はおよそ１ｋＰａと想定され、一本の指を使うことを考慮すると「Ａｅｆｆ」は約１ｃｍ２と概算できる。また、ＰＶＤＦを用いる場合、Ｃｐは１．３６ｎＦである。
【００１８】
このように、具体例では単一のＰＥＴＡ層により生成される電圧は−２．３ｍＶである。ＰＥＴＡ層を多数使用する場合、生成される電圧ははるかに高くなり、結果としてより使い易い量のエネルギーを生成できる。多数の層とは例えば１万層のＰＥＴＡ層である。
【００１９】
図１に示す例においてタッチスクリーン１００はＰＥＴＡ層、キャパシタ・アレイ層１０４の他にもいくつかの層を含む。タッチスクリーン１００はＰＥＴＡ層１０２よりも下に位置するタッチセンサ層１０６を含む。ただし、タッチセンサ層１０６はＰＥＴＡ層１０２の上下どちらに設けられてもよく、必ずしも図示のようにＰＥＴＡ層１０２と直接隣り合っていなくてもよい。タッチセンサ層１０６のＰＥＴＡ層１０２との相対的な位置に関わらず、タッチセンサ層１０６はタッチスクリーン上の特定のエリア内における、ユーザが触れることで生じる力を感知し、その特定のエリア内に加えられた力を入力コマンド（例えば選択、コマンド、あるいはその他の入力指示）へと変換する。この入力コマンドはタッチスクリーン１００に関連付けられたプロセッサまたは制御部（不図示）へ送信され、処理される。
【００２０】
タッチスクリーン１００はさらにディスプレイ層１０８を含む。この例ではディスプレイ層１０８はタッチセンサ層１０６とキャパシタ・アレイ層１０４との間に位置する。しかし、ディスプレイ層１０８はタッチスクリーン１００に含まれる他の層を基準とする別の位置に設けられても良い。タッチスクリーン１００内におけるディスプレイ層１０８の位置に関わらず、ディスプレイ層１０８はユーザに情報（例えばテキスト、画像、グラフィック、アイコン、動画など）を表示できる。この例では、ディスプレイ層１０８は電子的に情報を表示する薄く平らなパネルである液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）によって構成される。ＬＣＤは電子的に調節された光デバイスであり、液晶で封入され、光源（例えばバックライトなど）や反射板の前に配列された任意の数の画素から成り、これによりカラーやモノクロの画像を生成する。ここでは例としてＬＣＤを挙げたが、ディスプレイ層１０８としては他の適切なディスプレイ技術を用いることもできる。
【００２１】
本例示的な実施形態においてタッチスクリーン１００はさらにオーバーレイ１１０を含む。オーバーレイ１１０の適切な構造の例としては、実質的に透明で柔軟性があり薄い材質の層を用いることが挙げられる。これにより、ユーザはタッチスクリーン１００に含まれる他の層を視認できると共に、タッチスクリーン１００に加えられた力をＰＥＴＡ層１０２やタッチセンサ層１０６にまで十分に届かせることができる。上述のように、タッチスクリーン１００に含まれるそれぞれの層は異なる順序で配置されてもよいし、省略されてもよいし、同じ機能を有する他の材料、装置または構造によって代替可能である。状況によっては、タッチスクリーン１００は図１に不図示の他の層を含んでもよい。また、特定の種類の層を２層以上設けることもできる。例えばユーザに異なる視覚効果を提供するために２層以上のディスプレイ層を設けてもよい。
【００２２】
図３は、タッチスクリーン３０２を備える電子機器３００の例を示す。適切なタッチスクリーン３０２の例としては図１のタッチスクリーン１００が挙げられる。図３の例では電子機器３００は無線移動通信機器として示される。具体的には、電子機器３００はスマートフォン（例えば多くの場合パーソナルコンピュータのような高度な機能を有する携帯電話）であってもよい。あるいは、電子機器３００は無線移動電話であってもよい。電子機器３００は通信機器に限られない。従って、電子機器３００はタッチスクリーンを含む任意の電子機器（例えば携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカメラなど）であってよい。また、電子機器３００はバッテリ駆動型でもよいし、建物の電気ソケットに差し込んだ電気コードから電源を取る構成であってもよい。
【００２３】
図４は、図３に示す電子機器３００が備える少なくともいくつかの構成要素の例示的な実施形態のブロック図である。構成要素としてＰＥＴＡ層４００からなる発電タッチスクリーンが含まれうる。適切なＰＥＴＡ層４００の例としては複数のＰＥＴ素子を含むＰＥＴＡ層が挙げられる。ＰＥＴＡ層４００はキャパシタ・アレイ層４０４へ送られる電荷の極性を統一するために整流回路４０２に連結されている。この例では整流回路４０２としてダイオード整流回路を用いるが、状況に応じて他の種類の整流器を用いてもよい。
【００２４】
キャパシタ・アレイ層４０４はダイオード整流回路４０２を介してＰＥＴＡ層４００に連結されている。しかし各種実施形態において、ダイオード整流回路４０２は省略されてもよいし、代わりに同様の機能を有する他の回路を用いてもよい。キャパシタ・アレイ層４０４は、ＰＥＴＡ層４００に力が加えられた場合にＰＥＴＡ層４００内のＰＥＴにより充電されうる複数のキャパシタを含む。上述のように、状況によっては複数のキャパシタ・アレイ層を設けてもよい。
【００２５】
キャパシタ・アレイ層４０４は制御部４０６に連結されている。制御部４０６はキャパシタ・アレイ層４０４の充電レベルを判定し、判定された充電レベルに基づいてキャパシタ・アレイ層４０４の放電を制御する。制御部４０６は任意のコンピュータ、プロセッサ、プロセッサ内の論理回路、またはここで説明する制御機能を実行するこれらの組み合わせである。状況によっては、制御部４０６は電子機器３００内に設けられる唯一の制御部であり、キャパシタ・アレイ層４０４の放電の制御を含む全ての処理および制御機能を効果的に実行する。こうして、制御部は電子機器３００の全体的な機能を促進することができる。他の状況では、制御部４０６はキャパシタ・アレイ層４０４の放電の制御のみを行い、他の１つ以上の制御部（不図示）がキャパシタ・アレイ層４０４の放電に関連した機能以外の電子機器３００の処理機能を実行する。さらに他の実施形態においては、制御部４０６はキャパシタ・アレイ層４０４の放電の制御に加え、電子機器３００が必要とするその他の処理の全てではなく一部の処理を実行する。
【００２６】
キャパシタ・アレイ層４０４は様々な方法で放電する。そこで、キャパシタ・アレイ層４０４を放電し、またキャパシタ・アレイ層４０４から放電された電荷により他の構成要素を充電するために、様々な例示の回路を単体で、若しくは組み合わせて用いることができる。以下、このような充電回路および放電回路のいくつかの例を説明する。以下に説明するもの以外の回路および構成を用いて、キャパシタ・アレイ層４０４の放電およびキャパシタ・アレイ層４０４から放電された電荷による他の構成要素の充電を行うこともできる。
【００２７】
例えば、制御部４０６は電子機器の１つ以上の論理回路に電力を供給するようキャパシタ・アレイ層４０４を直接放電するべきか判断してもよい。これを実現するため、制御部４０６はキャパシタ・アレイ層４０４に対し配線４１０を介して信号を送信し、キャパシタ・アレイ層４０４に連結されたＤＣ‐ＤＣ（例えば直流から直流へ）コンバータ４１２に対し放電させる。ＤＣ‐ＤＣコンバータ４１２は、論理回路４０８へ送られる電荷の電圧および／または電流を確実に適切なものにする。制御部４０６はさらに配線４１３を介して信号を送り、ＤＣ‐ＤＣコンバータ４１２の出力を論理回路４０８に切り替える。また、制御部４０６は論理回路４０８への電子機器のバッテリ４１４からの電力供給を停止するか少なくともそのレベルを下げる。バッテリ４１４を切る適切な技術の例としては、論理回路４０８がキャパシタ・アレイ層４０４からの電荷により電力供給されている間に制御部４０６から制御信号を送信することが挙げられる。キャパシタ・アレイ層４０４からの電荷によって適切に論理回路４０８に電力を供給できなくなった場合に、バッテリ４１４からの電力供給を再開すればよい。状況によっては、キャパシタ・アレイ層４０４からの電荷によって論理回路４０８に電力を供給できなくなる前にバッテリ４１４からの電力供給を再開してもよい。
【００２８】
状況によりＤＣ−ＤＣコンバータ４１２は省略される。例えば、キャパシタ・アレイ層４０４から放電される電荷の電圧がその電荷によって電力供給される論理回路４０８に適している場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１２は省略されうる。状況によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１２を設けても、キャパシタ・アレイ層４０４から放電される電荷の電圧がその電荷によって電力供給される論理回路４０８に適している場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１２は設けられつつも、迂回されてよい。
【００２９】
また、論理回路４０８は単一の要素として図示されているが、異なる複数の論理回路であってもよい。例えば、キャパシタ・アレイ層４０４からの電荷により電力供給されうる論理回路としては、実時間クロック、液晶ディスプレイ、またはバックライト装置が挙げられる。
【００３０】
他の実施形態において制御部４０６は、キャパシタ・アレイ層４０４に蓄積されている電荷によりバッテリ４１４を再充電するべきか判断してもよい。この場合、制御部４０６は配線４１０を介して信号を送信し、キャパシタ・アレイ層４０４からＤＣ−ＤＣコンバータ４１２に放電させ、これにより電荷がバッテリ４１４を充電するのに適切な電圧を確実に有することとなる。制御部４０６はさらに、配線４１８を介して信号を送信し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１２の出力をバッテリ４１４へ切り替える。あるいは、キャパシタ・アレイ層４０４からの電荷の電圧がバッテリ４１４に適している場合、ＤＣ−ＤＣコンバータは省略されてもよいし、迂回されてもよい。
【００３１】
状況により制御部４０６はキャパシタ・アレイ層４０４からの電荷を二次電源４２０へ放電するべきか判断する。二次電源４２０は、電荷を蓄積可能、かつバッテリ４１４の再充電あるいは論理回路４０８への電力供給のために蓄積した電荷を放出可能な任意の装置または構造である。例えば、二次電源４２０は電気二重層キャパシタであってもよい。電気二重層キャパシタは、一般的なキャパシタと比べてエネルギー密度が異常に高く、通常、高容量の電解キャパシタの約数千倍のエネルギー密度を有する電気化学キャパシタである。電気二重層キャパシタを用いる場合、そのキャパシタは低い定格電圧と高い静電容量を有しうる。他の状況では二次電源４２０は追加のバッテリである。
【００３２】
二次電源４２０として使用される装置が実際に何の装置であろうとも、制御部４０６は配線４１０を介して信号を送信することによりキャパシタ・アレイ層４０４からＤＣ−ＤＣコンバータ４１２に放電させる。この例では制御部４０６はさらに配線４２２を介して信号を送ることによりＤＣ−ＤＣコンバータ４１２の出力を二次電源４２０に切り替える。あるいは、キャパシタ・アレイ層４０４からの電荷の電圧が二次電源４２０に適している場合にはＤＣ−ＤＣコンバータ４１２は省略されてもよいし、迂回されてもよい。
【００３３】
二次電源４２０が充電された後、制御部４０６は配線４２４を介して信号を送信することにより二次電源４２０を放電させ、バッテリ４１４を充電してもよい。あるいは制御部４０６は、配線４２６を介して信号を送信することにより二次電源４２０を放電させ、論理回路４０８に電力を供給してもよい。さらに、二次電源４２０から論理回路４０８へ電力が供給されている限り、制御部４０６はバッテリ４１４からの論理回路４０８への電力供給を停止するか少なくともそのレベルを下げてもよい。制御部４０６は、配線４１６を介して信号を送信することによりバッテリ４１４からの電力供給を停止または減少させることができる。
【００３４】
図５は、一実施形態に関わる方法を示す。ブロック５００において、タッチスクリーン（例えば図１に示すタッチスクリーン１００）に含まれるＰＥＴＡ層に加えられる力を電荷に変換する。上述のように、この変換はＰＥＴＡ層のＰＥＴにより可能となる。しかし、このような変換を実行可能な他の任意の装置または構造を採用してもよい。ブロック５０２において、タッチスクリーンに含まれるキャパシタ・アレイ層をブロック５００で生成した電荷により充電する。例えばキャパシタ・アレイ層内の複数のキャパシタを電荷によって充電する。
【００３５】
ブロック５０４において、キャパシタ・アレイ層の充電レベルを判定する。上述のように、制御部が充電レベルを判定する。あるいは、充電レベルを判定可能な他の適切な回路および／または構成要素を用いてもよい。ここで、「判定」は様々な意味を含みうる。例えば、「判定」は特定、計算、導出、計測などを含みうる。
【００３６】
ブロック５０６において、判定された充電レベルに基づいてキャパシタ・アレイ層を放電する。既に述べたように、キャパシタ・アレイ層を放電することにより電子機器の１つ以上の論理回路に電力を供給してもよい。状況により、本方法は、複数の論理回路のうち、キャパシタ・アレイ層の放電により電力を供給すべき論理回路を１つまたは複数選択することをさらに含んでもよい。この選択は、判定された充電レベル、各論理回路に割り振られた優先順位、判定された充電レベルが少なくとも所定の最小期間ある論理回路に電力を供給するのに十分なレベルか否か、あるいはこれらの判断基準の組み合わせによって行われる。
【００３７】
状況により、キャパシタ・アレイ層により電子機器のバッテリの充電、電子機器の二次電源の充電、あるいはその両方を行う。キャパシタ・アレイ層からの電荷により電子機器のバッテリを充電する場合、そのバッテリにより論理回路が電力供給されてもよい。キャパシタ・アレイ層からの電荷により二次電源を充電する場合には、二次電源を放電して論理回路に電力を供給してもよい。あるいはバッテリの充電のために、充電した二次電源を放電してもよい。
【００３８】
図６は、充電した二次電源の放電により電力供給される論理回路の選択方法の一実施形態を示す。ブロック６００において、制御部は論理回路のリストを検索し二次電源により電力供給可能な論理回路のうち最も高い優先順位を有するものを選択する。それぞれ優先順位を割り振られた論理回路のリストの例を図７に示す。なお、実施形態によっては電子機器に含まれる全ての論理回路をリストに含めない場合もある。実際には、いくつかの論理回路をリストに含める場合と含めない場合があってもよい。また、各論理回路に割り振られる優先順位は固定されてもよいし、任意の基準（例えばユーザが選択する電力プロファイル、現在のバッテリ充電レベル、現在の二次電源充電レベル、時間帯、地理的位置、ユーザがタッチスクリーンに触れる確率など）に応じて動的に変更されてもよい。
【００３９】
ブロック６０２において、制御部は二次電源の現在の全充電量を算出する。判断ブロック６０４において、制御部は全充電量が少なくとも所定の最小期間、選択された論理回路に電力を供給するのに十分か否かを判断する。各種実施形態において所定の最小期間は論理回路ごとに異なっていてもよい。また、最小期間は固定されてもよいし、変更されてもよい。例えば、最小期間は電子機器ごとに工場出荷時に設定されていてもよいし、制御部により選択されてもよいし、ユーザによって直接的または間接的（例えば様々な電力マネジメントプロファイルの選択により）に選択されてもよい。
【００４０】
全充電量が十分であれば、ブロック６０６において二次電源を放電し、選択された論理回路に対して少なくとも所定の最小期間にわたって電力を供給する。全充電量が十分でない場合、ブロック６０８において制御部は、同じ全充電量によって少なくとも所定の最小期間にわたって電力を供給可能な優先順位がより低い他の論理回路が論理回路のリストに含まれるか否かを判断する。リスト上にブロック６０８の基準を満たす他の論理回路が無い場合、二次電源は引き続きＰＥＴＡ層からの電荷を（例えばキャパシタ・アレイ層を介して）蓄積する。ブロック６０８の基準を満たす他の論理回路が有る場合、ブロック６１２において制御部は基準を満たすその論理回路を選択し、ブロック６０６において二次電源を放電して、少なくとも所定の最小期間、選択した論理回路に電力を供給する。
【００４１】
図６に図示されていないが、全充電量が１つ以上の論理回路に電力を供給するのに十分なであると想定される場合に、１つ以上の論理回路を選択し、二次電源の放電により同時に電力を供給してもよい。あるいは、二次電源を放電することにより１つ以上の論理回路に連続して電力を供給してもよい（例えば、まず最も優先順位の高い論理回路に電力を供給し、その後、次に優先順位の高い論理回路に電力を供給する）。
【００４２】
状況により、キャパシタ・アレイ層を省略するかまたはキャパシタ・アレイ層を電荷が迂回するようにすることで、ＰＥＴＡ層からの電荷を二次電源に直接蓄積できる。同様に、キャパシタ・アレイ層を省略するかまたはキャパシタ・アレイ層を電荷が迂回するようにすることで、ＰＥＴＡ層からの電荷を電子機器のバッテリに直接蓄積できる。このように、デンサ・アレイ層を省略するかまたはキャパシタ・アレイ層を電荷が迂回するようにすることで、ＰＥＴＡ層から任意の論理回路に直接電力を供給できる。
【００４３】
以上の説明から容易に理解できるように、本開示の実施形態から様々な効果を得ることができる。例えば、発電タッチスクリーンを備えた電子機器のバッテリは、タッチスクリーンの使用を通じて電力生成可能なため、従来のバッテリほど頻繁に再充電する必要が無い。実施形態によってはこのタッチスクリーンはさらに電子機器の電源オフ時又は低電力モード（例えばスタンバイモード）時に電力生成可能である。
【００４４】
１つまたは複数の例示的な実施形態において、上述の機能はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはこれらの組み合わせによって実装される。ソフトウェアにより実装される場合、これらの機能は１つまたは複数の指令またはコードとしてコンピュータ読み取り可能な媒体に格納される。コンピュータ読み取り可能な媒体としては、コンピュータプログラムのある場所から別の場所への移動を効率化する任意の媒体であり、コンピュータの記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体としては、コンピュータによりアクセス可能な任意の市販の媒体を用いることができる。制限ではなく例示であるが、このようなコンピュータ読み取り可能な媒体にはＲＡＭ，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ，その他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、その他の磁気記憶装置、あるいはコンピュータによりアクセス可能な指令やデータ構造の形で、所望のプログラムコードを持ち運んだり記憶したりするために使用できる任意の媒体がある。本明細書ではディスク（Ｄｉｓｋ）とディスク（Ｄｉｓｃ）を使用するが、これらにはコンパクトディスク（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ）（ＣＤ），レーザーディスク（ｌａｓｅｒ  ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｃ）、デジタル汎用ディスク（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ），フロッピーディスク（ｆｌｏｐｐｙ  ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｂｌｕ−ｒａｙ  ｄｉｓｃ）が含まれる。ここでディスク（ｄｉｓｋ）は一般にデータを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーにより光学的にデータを再生する。上述の媒体の組み合わせもまたコンピュータ読み取り可能な媒体の範疇に含まれる。
【００４５】
本開示に含まれる実施形態と共に説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路やアルゴリズムは電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこれらの組み合わせとして実装可能である。このソフトウェアとハードウェアとの互換性を明示するために、上記の実施形態では様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップについてこれらの機能的な側面から一般的な説明を行った。これらの機能をハードウェアにより実装するかソフトウェアにより実装するかは、用途や全体のシステムの設計上の制約条件によって決定される。当業者であれば上述の機能を用途に応じてあらゆる方法で実現可能であろう。しかしこれらの実装もまた本開示の実施形態の範囲から逸脱しないと理解すべきである。
【００４６】
本開示の方法はその実現のために１つまたは複数のステップまたは動作を含む。この方法のステップおよび／または動作は請求の範囲を逸脱することなく互換可能である。つまり、本方法の適切な運用を説明するために特定のステップや動作の順序が必要な場合を除き、これらの順序および／または特定のステップおよび／または動作の有無は請求の範囲を逸脱することなく変更可能である。また、請求の範囲から逸脱することなく様々なステップを用途に応じて上述の方法から省略したり、置き換えたり、加えることができる。
【００４７】
これらの教示から、当業者には他の実施形態や変更が容易に明らかとなろう。本明細書の記載は例示説明を目的とし、制限的な意味を有するものではない。これらの実施形態は上記明細書および添付の図面と組み合わせた場合にこれらの実施形態および変更を全て包含する特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。従って、これらの実施形態の範囲は上記の説明によってではなく添付の請求の範囲およびその等価物の範囲によってのみ定められるものである。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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