CN203894703U

CN203894703U - 计算机键盘

Info

Publication number: CN203894703U
Application number: CN201420239294.9U
Authority: CN
Inventors: 张文嵛; 黄俭安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2024-05-12

Abstract

本实用新型提供了一种计算机键盘。所述计算机键盘包括中央处理器和薄膜开关线路板，所述薄膜开关线路板包括多个行扫描线、多个列扫描线和薄膜开关矩阵，所述中央处理器包括多个行检测端口和多个列扫描端口，所述多个列扫描端口分别连接到所述多个列扫描线，所述多个行检测端口分别连接到所述多个行扫描线，并且，每一个行检测端口分别连接有偏置电路，所述偏置电路包括接地的偏置电阻；所述薄膜开关矩阵包括多个薄膜开关单元，每一个薄膜开关单元包括薄膜开关和分压元件，所述薄膜开关和所述分压元件串联在其对应的行扫描线和列扫描线之间。

Description

计算机键盘

技术领域

本实用新型涉及一种计算机键盘。

背景技术

计算机键盘是应用非常广泛的计算机输入设备，传统计算机键盘的按键呈矩阵排列，且按键通过开关矩阵与键盘的中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)电路相连接。一般而言，传统的计算机键盘在按键被按下时是通过软硬件对键盘的开关矩阵进行行扫描和列扫描来查找被按下的按键并确定按键位置的代码，再由键盘的中央处理器进行代码转换之后，通过USB、PS2或者无线接口等输入电脑，从而完成有效的输入。

随着计算机性能不断提升，计算机键盘需要同时有效输入多个按键的要求也越来越多。比如，在进行计算机游戏的时候，键盘需要同时按下多个按键以实现多个有效的命令。但是，由于现有的游戏键盘是通过以上所述的按键开关矩阵来实现的，因此当多个按键按下的时候，可能会产生实际上没有输入的按键信号被误认为是输入的情况。

如图1所示，当按键K₀、K₁和K₃同时按下的时候，在列扫描线C₀的扫描过程中，由于按键K₀和K₃导通，行扫描线R₀和行扫描线R₁均与列扫描线C₀发生短路，因此中央处理器可以检测到行扫描线R₀和R₁电位发生变化，因而可以判断出当前按键K₀和K₃被按下。而在列扫描线C₁的扫描过程中，首先，由于按键K₁导通，行扫描线R₀与列扫描线C₁发生短路，因此中央处理器可以检测到行扫描线R₀的电位发生变化，因而可以判断出当前按键K₁被按下；与此同时，由于按键K₀、K₁和K₃同时导通，因此列扫描线C₁的扫描信号将依序经过列扫描线C₁、按键K₁、行扫描线R₀、按键K₀、列扫描线C₀和按键K₃传递到行扫描线R₁，此时中央处理器同时可以检测到行扫描线R₁的电位发生变化，因而会误判断出按键K₄也被按下，此时按键K₄便是被系统误输入的按键，也称幽灵键。

为解决按键误输入的问题，比较通用的解决方案是在每个开关的线路上面串联二极管，在多个开关同时按下的时候，利用二极管的单向导电性，防止了由于短路造成的误输入。但是，二极管需要加工焊接在线路板上面，因此制作工艺较为复杂，加上二极管本身的价格，导致了此方案成本过高。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种计算机键盘。

本实用新型提供计算机键盘，包括中央处理器和薄膜开关线路板，所述薄膜开关线路板包括多个行扫描线、多个列扫描线和薄膜开关矩阵，所述中央处理器包括多个行检测端口和多个列扫描端口，所述多个列扫描端口分别连接到所述多个列扫描线，所述多个行检测端口分别连接到所述多个行扫描线，并且，每一个行检测端口分别连接有偏置电路，所述偏置电路包括接地的偏置电阻；所述薄膜开关矩阵包括多个薄膜开关单元，每一个薄膜开关单元包括薄膜开关和分压元件，所述薄膜开关和所述分压元件串联在其对应的行扫描线和列扫描线之间。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述薄膜开关线路板包括第一导电层、间隔层和第二导电层，其中所述间隔层夹设在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述第一导电层包括多个分别连接到所述行扫描线的第一触点，所述第二导电层包括多个分别连接到所述列扫描线的第二触点，所述间隔层包括多个分别与所述第一触点和所述第二触点相对应的开口，所述第一触点和所述第二触点分别位于其相应的薄膜开关单元的区域，并且二者分别通过所述间隔层的开口相对设置。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述分压元件为印刷碳阻。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述分压元件连接到所述第二触点。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述第二导电层的厚度大于所述第一导电层和所述间隔层。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述计算机键盘的每一个按键通过按压所述薄膜开关线路板上面的弹性体来触发所述薄膜开关。

在本实用新型提供的计算机键盘的一较佳实施例中，所述中央处理器通过AD转换的方式实现所述计算机键盘所有按键无误输入。

相较于现有技术，本实用新型提供的计算机键盘只需要在所述薄膜开关电路板增加所述分压元件，并在所述中央处理器的行检测端口连接具有偏置电阻的偏置电路，便可以利用二者的电压分压来实现准确判断按键是否被按下，而无需外接二极管，因此所述计算机键盘的电路结构和制作工艺均较为简单；另外，所述分压元件可以采用印刷碳阻实现，可以有效降低所述计算机键盘的整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是现有技术采用开关矩阵的键盘的输入原理示意图；

图2是本实用新型提供的计算机键盘的一种较佳实施例的立体结构分解示意图；

图3是图2所示的计算机键盘的控制线路板的示意图；

图4是图2所示的计算机键盘的薄膜开关线路板的电路结构示意图；

图5是图2所示的计算机键盘的弹性体和薄膜开关的剖面结构示意图；

图6是图4所示的薄膜开关线路板的第一导电层的平面结构示意图；

图7是图4所示的薄膜开关线路板的间隔层的平面结构示意图；

图8是图4所示的薄膜开关线路板的第二导电层的平面结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，其为本实用新型提供的计算机键盘的一种较佳实施例的立体结构分解示意图。所述计算机键盘100包括键盘上盖10、按键11、支撑板12、薄膜开关线路板14、控制线路板15和键盘底板16。其中，所述键盘上盖10可以安装到所述键盘底板16，从而在所述键盘上盖10和所述键盘底板16之间形成一个收容空间，用以收容所述按键单元11、所述支撑板12、所述薄膜开关线路板14和所述控制线路板15。

所述薄膜开关线路板14与所述控制线路板15之间通过排线相互电性连接。所述按键11可以为多个，且其数量根据所述计算机键盘100的设计需要而定，本实施例以所述计算机键盘100的按键数量为112个为例进行描述，所述112个按键可以呈14列*8行的矩阵排布。所述支撑板12可以设置在所述薄膜开关线路板14上方，且其可以包括多个按键开口121，所述按键11可以安装到所述支撑板12的按键开口121，并且所述按键11的顶部可以穿过所述按键开口121。

所述键盘上盖10的中间区域可以定义成中空的按键区，所述按键11在所述键盘上盖10与键盘底板16相互安装固定之后，可以经由所述键盘上盖10的按键区裸露在所述计算机键盘100的表面，以便于使用者对于对键盘按键进行按压输入操作。

请参阅图3，所述控制线路板15可以包括一个中央处理器151及其外围电路。所述中央处理器151包括多个行检测端口A₀-A₇以及多个列扫描端口B₀-B₁₃，所述行检测端口A₀-A₇和所述列扫描端口B₀-B₁₃均为I/O端口。其中，所述列扫描端口B₀-B₁₃可以依序输出列扫描信号，所述列扫描信号可以为周期性的矩形波信号(即高低电平信号)，而所述行检测端口A₀-A₇可以作为输入口，用来检测在按键被按下时各个行扫描线的电压变化；另一方面，所述中央处理器151可以根据所述列扫描端口B₀-B₁₃的扫描时序以及所述行检测端口A₀-A₇检测到的电压变化来判断当前被按下的按键的坐标。

另外，每一个行检测端口A₀-A₇分别连接有一个偏置电路152，所述偏置电路152可以包括相互并联接地的偏置电阻153，在本实施例中，所述偏置电阻153具体可以为20K欧姆的偏置电阻。为使得图示更加清楚直观，图3仅是示意性地画出连接在所述行检测端口A₀和A₇的偏置电路152，在具体实施例中，其他扫描端口A₁-A₆也同时连接有结构基本相同的偏置电路152。并且，应当理解，上述采用相互并联的偏置电阻153仅是所述偏置电路152的一种可选的实现方案，在其他替代实施例中，也可以采用其他元器件来形成所述偏置电路152。

请参阅图4，所述薄膜开关线路板14包括多个行扫描线R₀-R₇、多个列扫描线C₀-C₁₃和多个薄膜开关单元140。其中，所述多个行扫描线R₀-R₇相互平行间隔设置，所述多个列扫描线C₀-C₁₃同样相互平行间隔设置并垂直于所述多个行扫描线R₀-R₁₇，并且所述多个行扫描线R₀-R₇和所述多个列扫描线C₀-C₁₃分隔界定出多个呈矩阵分布的薄膜开关区域146。所述多个行扫描线R₀-R₇分别连接到所述中央处理器151的行检测端口A₀-A₇，所述多个列扫描线C₀-C₁₃分别连接到所述中央处理器151的列扫描端口B₀-B₁₃。所述多个薄膜开关单元140分别设置在所述开关区域146，形成薄膜开关矩阵。并且，每个薄膜开关单元140分别连接在其对应的行扫描线R₀-R₇和列扫描线C₀-C₁₃之间。

所述薄膜开关单元140的数量与所述计算机键盘100的按键数量相同，并且每个薄膜开关单元140分别设置在所述计算机键盘100预先定义的按键位置。本实施例以112个按键的键盘为例，因此相对应地所述薄膜开关单元145的数量为112个。在其他替代实施例中，所述计算机键盘100的按键数量还可以为其他，比如101个按键或者104个按键，因此相对应地所述薄膜开关单元140的数量也可以为其他值。

请一并参阅图5，每一个薄膜开关单元140分别包括薄膜开关141和分压元件142。所述分压元件142可以为高阻抗碳阻，比如，每一个分压元件142可以均为电阻值为5.1K欧姆的电阻。所述薄膜开关141可以包括第一触点143和第二触点144，其中，所述第一触点143可以连接到其对应的行扫描线R₀-R₇，所述第二触点144可以通过所述分压元件142连接到其对应的列扫描线C₀-C₁₃，并且所述第一触点143和所述第二触点144相互间隔设置。

比如，在具体实施例中，所述薄膜开关线路板14可以包括第一导电层147、第二导电层148和间隔层149；所述第一导电层147、所述间隔层149和所述第二导电层148的平面结构可以分别如图6-8所示。所述间隔层149夹设在所述第一导电层147和所述第二导电层148之间，并且其在每一个薄膜开关区域146分别开设有开口145。所述第一触点143设置在所述第一导电层147并位于其相应薄膜开关区域146，且正对与所述间隔层149的开口145；所述第二触点144设置在所述第二导电层148并同样位于其相应的薄膜开关区域146，且正对与所述间隔层149的开口145。其中，所述第一导电层147和所述间隔层149的厚度可以大约为0.075mm，而所述第二导电层148的厚度可以大约为0.1mm；并且，所述第一触点143和所述第二触点144可以均为圆形触点，且其直径可以大约为3.5mm，而所述开口145可以为圆形开口，且其内径大于所述第一触点143和所述第二触点144的直径，比如，其内径可以为所述第一触点143和所述第二触点144的直径的两倍，即大约为7mm。

另外，所述行扫描线R₀-R₇可以在所述第一导电层147形成，而所述列扫描线C₀-C₁₃可以在所述第二导电层148形成；具体地，所述行扫描线R₀-R₇可以形成在图6所示的第一导电层147的背面，而所述列扫描线C₀-C₁₃和所述分压元件142可以形成在图8所示的第二导电层148的背面。为使得图示更加直观清楚，在图6-8中并没有画出所述行扫描线R₀-R₇、所述列扫描线C₀-C₁₃和所述分压元件142。

所述分压元件142可以为高阻抗分压元件，比如大约为5.1K欧姆的分压电阻，其可以设置在所述第二导电层148，并串联在所述第二触点144与所述列扫描线C₀-C₁₃之间。在具体实施例中，所述行扫描线R₀-R₇、所述列扫描线C_0-C₁₃、所述第一触点143和所述第二触点148可以采用银浆材料并通过丝网印刷技术制作而成，而所述分压元件142可以为高阻抗碳阻，其同样可以采用丝网印刷技术制作而成。

举例来说，在具体制作工艺中，可以先采用第一道丝网印刷工艺制作出所述列扫描线C₀-C₁₃和所述第二触点144，且在此过程中，在邻近所述第二触点144的区域可以预留出空白区域用以制作所述高阻抗碳阻；接着，采用第二道丝网印刷工艺在所述预留的空白区域印刷出所述高阻抗碳阻。

可替代地，所述分压元件142也可以设置在所述第一导电层147，并串联在所述第一触点143与所述行扫描线R₀-R₇之间。

每一个按键11可以分别具有一个弹性体13，且所述弹性体13分别与所述薄膜开关线路板14的其中一个薄膜开关141相对应，并且设置在其对应的薄膜开关141表面。所述弹性体13可以包括弹性支撑体132和位于所述弹性支撑体132内部的突起结构133，其中，所述弹性支撑体132可以支撑站立在所述薄膜开关141的第一触点143上方，所述突起结构133可以朝所述薄膜开关141的第一触点143方向延伸，并与所述薄膜开关141具有一定间隙。

在外力作用下，所述弹性支撑体132可以发生弹性形变而驱使所述突起结构133向下移动并抵触并挤压所述薄膜开关141，从而并带动所述第一触点143经过所述开口145与所述第二触点144相接触，由此便可以使得所述薄膜开关141导通；而在所述外力撤销后，所述弹性支撑体132可以恢复到原始形状以使得所述突起结构133离开所述薄膜开关141并返回原来位置，由此所述第一触点143便与所述第二触点144相分离而使得所述薄膜开关141断开。

以下简单介绍本实用新型提供的计算机键盘100的工作过程：

当使用者施加外部压力按下某个按键时，所述外部压力压迫所述按键下方的弹性体13的弹性支撑体132发生弹性形变，从而使得所述弹性体13的突起结构133抵触所述薄膜开关141并传递所述外部压力驱使所述薄膜开关141的第一触点143与其第二触点144相接触从而导致所述薄膜开关142导通，从而触发所述薄膜开关141。

所述中央处理器151的列扫描端口B₀-B₁₃依序地输出列扫描信号，并通过所述列扫描信号逐列对所述列扫描线C₀-C₁₃进行扫描，在某一列的扫描过程中，由于所述分压元件142的分压作用，所述中央处理器151的行检测端口A₀-A₇检测到的行扫描线R₀-R₇的电压将不会是所述列扫描信号，而是所述列扫描信号在按键被按下时由相关分压元件142构成的等效电路与所述偏置电阻153进行分压之后而得到电压，因此，所述中央处理器151可以根据相应的每根行扫描线的读入的电压数值和时间，通过时序处理及其AD转换程序来准确地判断出当前扫描周期的列扫描线和所述行扫描线之间的薄膜开关141是否被按下，从而避免产生幽灵键的问题。相较于现有技术，本实用新型提供的计算机键盘100只需要在所述薄膜开关电路板14增加所述分压元件142，并在所述中央处理器151的行检测端口连接具有偏置电阻153的偏置电路，便可以利用二者的电压分压来实现准确判断按键是否被按下，而无需通过焊接二极管，因此所述计算机键盘100的电路结构和工艺较为简单，所述分压元件142可以采用印刷碳阻实现，可以有效降低所述计算机键盘100的整体成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种计算机键盘，其特征在于，包括中央处理器和薄膜开关线路板，所述薄膜开关线路板包括多个行扫描线、多个列扫描线和薄膜开关矩阵，所述中央处理器包括多个行检测端口和多个列扫描端口，所述多个列扫描端口分别连接到所述多个列扫描线，所述多个行检测端口分别连接到所述多个行扫描线，并且，每一个行检测端口分别连接有偏置电路，所述偏置电路包括接地的偏置电阻；所述薄膜开关矩阵包括多个薄膜开关单元，每一个薄膜开关单元包括薄膜开关和分压元件，所述薄膜开关和所述分压元件串联在其对应的行扫描线和列扫描线之间。

2.根据权利要求1所述的计算机键盘，其特征在于，所述薄膜开关线路板包括第一导电层、间隔层和第二导电层，其中所述间隔层夹设在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述第一导电层包括多个分别连接到所述行扫描线的第一触点，所述第二导电层包括多个分别连接到所述列扫描线的第二触点，所述间隔层包括多个分别与所述第一触点和所述第二触点相对应的开口，所述第一触点和所述第二触点分别位于其相应的薄膜开关单元的区域，并且二者分别通过所述间隔层的开口相对设置。

3.根据权利要求2所述的计算机键盘，其特征在于，所述分压元件为印刷碳阻。

4.根据权利要求3所述的计算机键盘，其特征在于，所述分压元件连接到所述第二触点。

5.根据权利要求2所述的计算机键盘，其特征在于，所述第二导电层的厚度大于所述第一导电层和所述间隔层。

6.根据权利要求5所述的计算机键盘，其特征在于，所述计算机键盘的每一个按键通过按压所述薄膜开关线路板上面的弹性体来触发所述薄膜开关。

7.根据权利要求2所述的计算机键盘，其特征在于，所述中央处理器通过AD转换的方式实现所述计算机键盘所有按键无误输入。