201037978 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係才曰一種鬼鍵偵測電路（gh〇st key detecting circuit )，尤 指一種具有按鍵矩陣結構的鍵盤及其相關方法。 【先前技術】 、，目則說來’為了避免使用過多的接線而致使鍵盤本身的製造成 本增加Μ及實際組裝時的不便利性，習知的鍵盤多採用按鍵矩陣 ▲ymatnx}的方式進行設計。對於採用按鍵矩陣進行設計的鍵盤 而言，由於按鍵矩陣本身物理特性的關係，鬼鍵 (ghostkey)的發 生便會成為習知鍵倾計時無法忽略的因素。 〇 規模，:說為了 避免鬼鍵發生’往往不得不增加按鍵矩陣的 是不得不以二極體將每個按鍵加以區隔，然而，如此的 作法白將大幅提高鍵盤本相製造成本。 【發明内容】 因此，本發明的目的之一 _電路’以觀發生鬼鍵， 在於提出—種具有新穎性設計的鬼鍵 其並享有較低製造成本的功效。 4 201037978 依據本發明的-實施例，其係揭露―縣鍵_電路。 價測電路包含有帶有-預定阻值的複數個開關树、至少— 線、至少-組回報線以及-準位_電路，其中該組回報線传盘: 組掃描線彼此交會並分職接_複數_關元件，準位^ ❹ 電路係槠於該組回報線，並絲__組回報線上之量測電壓 值以指示出該組掃猶上聽於該組回報線之至少—開關元件 於不導通狀態或導通狀態。 依據本發明的實施例，其另揭露—種使用於—鬼鍵偵測電路的 方法。該鬼鍵偵測電路至少具有帶有一預定阻值的複數個開關元 件、至）-崎描線與至少—組喃線，該組回報線係與該組掃描 線彼此父會並分別搞接於該複數個開關元件。該方法包含有以下步 驟：對該組回報線上之至少—量測電壓值執行準位偵測；當該組回 報線中至：>、一回報線上之一量測電壓值大於或等於一參考電壓值 時，產生-3§解健號城利—目騎描線上對應於該回報線 之開關元件係處於不導通狀態；以及當該回報線上之該量測電壓 值小於該參考電壓值時，產生該邏輯準位訊號以指示出該目前掃描 線上對應於該回報線之該開關元件係處於導通狀態。 【實施方式】 為清楚了解本發明的技術手段以及本發明所能夠解決的問題， 201037978 於下先簡述鬼鍵發生的成因。請參照第丨目，第丨圖是一般鍵盤所 具有的標準二乘二按鍵矩陣勤的示意圖。按鍵矩陣⑽包含有形 _成井字型（doublecross)結構的四個按鍵，即分別對應的薄膜開關 元件SW广sw4。這其中，每一薄膜開關元件SWi〜sw々皆具有一第 -一端與一第二端。當對應於一薄膜開關元件（例如SW1)的按鍵被 按下時’其第-端會與其第二端相接觸，而使得該薄膜開關元件處 於導通狀態⑽），進而導致掃描線（scan line )X1會與回報線（喻m 〇 llne) γι導通。基於此現象’依據回報線（return line) Yi上的訊號， 而得知開關元件SWi所對應的按鍵目前是否被按下。反之，當對應 於該薄膜開關元件的按鍵並未被按下時，其第一端則不會與第二端 相接觸，因而該薄膜開關元件會處於不導通狀態（off)，回報線( line) 1上亦沒有訊號傳遞。 然而，正因為上述按鍵矩陣100的物理特性，只要上述開關元 ◎ 件SW广SW4中任三個所對應的按鍵被按下時，就算剩餘的第四個 按鍵實際上並未被按下，仍將錯誤判斷第四個按鍵被按下。這種實 際上未被按下但卻被誤判已被按下的按鍵，即稱之為鬼鍵。具體來 說’請參照第2A圖〜第2D圖’其係分別顯示第i圖所示之按鍵矩 陣100中鬼鍵現象的可能成因。如第2A圖所示，當開關元件 SW^SW3被導通時，掃描線&與回報線會因另一導通路徑（即 經由開關元件sWi〜sW3的黑色粗線條）而導通，使得開關元件SW4 亦處於導通狀態，因而誤判開關元件SW4所對應之按鍵被按下（亦 即發生鬼鍵）。另外，如第2B圖所示，當開關元件SW2〜SW4皆因 6 201037978 其所對應的缝被按下時，_元件SW2〜SW4將提供另—導通路 徑‘致掃描線X,與回報線Υι導通，而誤判開關元件所對應 的按鍵被按下。此外，如第2C圖所示，由導通的關元件SWi、 sw3、sw4所提供的另一導通路徑’將使得掃描線&與回報線％
導通’因而誤判開關元件SW2所對應的按鍵被按下；再者，如第2D 圖所示’當掃描線X2細報線Yl#導通時，將誤判關元件_ 所對應的按鍵被按下。 本發明所提出的新穎設計將可以避免產生上述的鬼鍵問題，亦 即，本發明可真正區別出按鍵是否實際上被按下。請參照第3圖， 第3圖是本發明-實施例之鬼鍵_電路·的示_。鬼鍵偵測 電路300在本實施例中係為一薄膜鍵盤（聰她_⑷而 其包含有分別財阻值之至少—組掃描線（包括g —掃描線& 與-第二掃描線S2 )、至少-組回報線（包括第—回報線&與一第 二回報線R2 )、帶有-預定阻值Rb的複數個開關元件麻〜则、 具有阻值RA之兩電阻元件施與鳩、定義有參考電壓值％之 準位偵測電路315以及-處理器创，其中第—掃描線Si、第^掃 描線Sr第-喃線Rl與第二回報線&係彼此交纽分_接於 開關元件305a〜305d，形成如第3圖中所示之井字型結構，而開關 元件305a〜305d中每-開關元件皆具有一第一端與一第二端，該第 -、第二端中至少會有-端（例如第—端）塗佈有—特定導電材料 (在本實施例中例如是導電碳墨（⑽㈣，使得每一開關元件係 具有預定阻值RB，開關元件3G5a與3G5b的第-端係雜接至第—掃 7 201037978 描線Sl ’其第二端則分難接至第—回 而開關元件3〇5c與305d的第一端係_至第回報線^ 端則分別減至第-回報線Ri與第—回報線尺外S2其第-3〇5a、305C的第二端係經由第一回報❹接’ ’開關元件 而開關元件獅、3G5d的第：魏 件3池， 阻元件3膽，電阻元件逃、珊而雛電 如第3阁张-隹… 幻为端則耦接至一電壓源。 ο 第圖所不，準位偵測電路315係麵接於第— =其可_第一、第二回報線一續^ :T域Sl與&上__報線&與r爾開關元件 a〜3〇5d的狀態（處於不導通狀態或導通狀態）。 數個在本發明之實施财，祕電阻元件紙與遍、 數個開關轉3〇5a〜細、第—掃描線&與—第：掃描線 ο :^開㈣件勝3㈣的導通狀態(即相對按鍵的被按壓狀 使得· ，便會縛第―、第二回報線Rl與R2上輸顺值， =位偵測電路315基於參考電壓值％與量測電壓值的比較可 井=開關元件305a〜305d所對應之按鍵的按壓狀態。基於前述的 通^結構’當—按鍵所對應的_元件並非因為該按鍵被按下而導 =曰’其相對的量測電壓值會因為導通路徑通過另外三個開關元件 :到較多的分壓，因而大於或等於參考電壓值％，而當一按鍵所 值因/開關元件係因為該按鍵被按下而導通時，其相對的量測電壓 通而得到較少的分壓，因而會小於參考電壓值 错由比較置測電壓值與參考電壓值Vth，可得知按鍵的 8 201037978 按壓狀態 ❹ ❹ 〃為:正確地判別出實際的按鍵狀態，準位偵測電路315分別對 第-、第二回報線R々R2上的量測電壓值執行—準位彳貞測運作， 以藉此判斷對應於每-開關元件實際的按鍵狀態。具體來說，當準 位偵測電路315判定第-回報_上的量測電壓值大於或等於:考 電壓值Vth時’準位侧電路315即會產生第一邏輯準位訊號&， 以指示出-目前掃描線（例如Sl〕上對應於第一回報線&的開關元 件驗係處於不導通狀態，亦即開關元件卿所對應的按鍵並未 被按下。反之，當第—喃糾上的量測電壓值小於參考電壓值 V,時’準位偵測電路3㈣示出開關元件奶a處於導通狀離，亦 即，開關元件施所對應的按鍵係被按下。因此，減於準位 電路仍的處理器32Q即可依據準位偵測電路阳所產生的第―、、 來雜應於每件實際的按鍵 一、為I使準位偵測電路315能夠基於參考電壓值Vth偵測出第 二t回報線Rl^上的電壓相對的變化，可利用其内部電a曰 值^ 4第一、第二回報線RAR2電性連接關係定義出參考電壓 出。雜而言，準位偵測電路315包含有電晶體Qi〜Q4，其 1 Q3的控制端（基極）分別耦接至第-、第二回報線R、 接至福接至接地準位，以及其集極分別經由電阻蝴 ^ DD，此外，電晶體Q2、Q4的控制端（基極）係分別 201037978 耦接至電晶體Ql、Q3的集極，電晶體Q2、Q4的射極細妾至接地 準位’而其集極_接至處理器挪，以分別提供第一、第二邏輯 準位訊號心與心，予處理器320。參考電壓值Vth係設計為耦接於第 .-回報線&之電晶體Q】、_於電晶體Q1之電晶體Q3的臨界電 壓。以電晶體QA電晶體Q2所組成的第一偵測模組來說，當第一 回的量測電壓值大於或等於電晶體仏的臨界電壓(即參考電 壓值W時，電晶體。會導通並將其集極電屋拉低，致使電晶體 O Q2因基極-射極的跨壓未能超臨界電壓（或稱導通電壓）而未導 通此時’第-邏輯準位訊號Sl會具有一高邏輯準位，表示第一回 報線Rl上之開關元件3〇5績咖的其中之一所對應到的按鍵並未 被按下。反之’當第一回報線R1的量測電壓值小於參考電壓值Vth 時’電晶體Ql並不會導通，但因開路的關係會致使電晶體Q2的基 T射極跨壓超過其導通電壓，而讓第二電晶體Q2本身被導通。此 時’第一邏輯準位訊號心會具有一低邏輯準位，表示第一回報線 ❹R,上之開關碰3〇5a與3G5c的其中之一所對應觸按鍵已被按 下。電晶體Q3與電晶體仏所組成的第二_模組的操作則與上述 .=:侧·她，在㈣_。，減上糊體Q1〜Q4 • &通與否’即可輸㈣林同邏鮮位的訊絲表稍鍵是否被 :下田準位偵測電路S1S基於參考電隸I偵測出第―、第二 ^報線R々R2上的電壓相對的變化時，其相對產生的邏輯準位訊 A ’可用來判斷對應每一開關元件3〇5a〜3〇5d之按鍵的狀態。 >、、第4圖第4圖疋第3圖所示之鬼鍵偵測電路，的等 10 201037978 效電路示意圖。如第4圖所子术 的電塵SCAN!會係一低電麼、而^一掃描線&動作時，其連接到 接於地。當第二掃描心2動作7本發明之實施例中此係形同_ -低電壓，本發明之實施接到的輕叱顧2亦係為 開關元件施〜305d皆處於不^嶋至地。如第4圖所示， -、第二掃描線Sl、時’供咖、會在第 導通電酬邮，^ 件職與娜來 Ο v使件第—、第二邏輯準位訊號sL、SL，如前所 述會具有高邏輯準位。如此，處 L々引所
Sl、s2何者啟動以及訊號Sl、s的==第—、第二掃描線 件之按鍵雜II。 ^輪準縣_對應每-開關元 第5圖〜第8圖則分騎示第3圖所示之開關元件305a〜305d 所對應之按鍵分別被按下時的等效電路。為了簡化說明書内容，在 此僅以第5圖來說明之，由於其餘第6圖〜第8圖的電路操作原理係 〇 與第5 ϋ的電路操作原理相似，故在此不多費述。 • 如帛5圖所示’由於僅開關元件3〇5a所對應之按鍵被按下而其 .餘按鍵未被按下，所以供應電壓VDD仍會在第二掃描線&動作時， 透過電阻元件310b來導通電晶體&，使得第二邏輯準位訊號心， 具有高邏輯準位。然而，第一回報線&上的量測電壓值Vri在第一 掃描線S!動作時會因為分壓的關係而由下列等式所決定：
Vr 1= V ddX(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc) 11 201037978 由上可知’量測電壓值Vri的數值係由電阻元件3l〇a❸阻值ra、 開關元件3〇5a的預定阻值Rb與掃描線&的阻值^的關係所決定。 基於t述關係，當僅開關元件305a導通時，第-回報線Rl上的量 4電壓值VR1小於電晶體q的臨界電壓（亦即參考電壓值v。，因 此’電晶體QW特導通，而第—邏輯準位職&會具有低邏輯 準位’故前述的處理器32〇可知道實際上僅開關元件施所對應的 〇按鍵被按下；上述Vri與Vth的關係可表示成如下： 〈Vh 一般來說，可將阻值RA設計為極大於阻值％與化，以使得分壓後 的電壓值VR1會小於電晶體的臨界電壓Vth。 睛參照第9圖，其所繪示為第3圖之開關元件305b〜305d所對 ❹應的按鍵皆被按下而剩餘開關元件305a所對應的按鍵未被按下時 的等效電路；第9圖的等效電路中關於阻值1^、118與11(：的部分電 路可被更精簡成第10圖所示之電路示意圖，以及第11A圖〜第11B • 圖則分別緣示第一、第二掃描線81與82動作時第10圖所示之電路 的等效電路示意圖。如第11B圖所示，當第二掃描線&動作時，電 壓SCAN2係形同一接地準位而電壓sCANji]形同一供應電壓準位 (例如VDD ) ’此時電壓值VRl與Vr2係等於VddX (Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc)，如前所述，Vde^Rb+RcXRa+Rb+Rc)會低於 12 201037978 預疋g品界電壓vth，而藉由上述準位谓測電路315 &運作，處理器 320即了正禮判断出開關元件3〇义與π%所對應的按鍵被按下。 另一方面，如第ΠΑ圖所示，當第一掃描線Si動作時，電壓SCAI^ 係形同一接地準位而電廢SCAN』形同-供應電壓準位（例如1 VDD} ’此時電壓值叫與％會不同，其中電壓值％會等於\
x(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc) ’而電壓值叫因為分壓的關係會由下列 所決定： A
Vri=Vddx(3xRb+rc)/(Ra+3xRb+Rc) 由此可知，㈣量啦雖Vri喊值係姐值Ra、開關元件 3〇5b 3〇5d的預（阻值Rb與掃描線&的阻值&的關係所決定。所 以，當按鍵矩陣巾任三個按鍵被按下而-_按鍵未被按下時，雖 然該剩餘按鍵所對應的—關元件會因為另-導被判定為 導通狀態ϋ此導電路额造成_報、爾壓值會與該剩 餘按鍵實際被按下時之導電路徑所造成的回報線量測賴值有所不 同，因此，本實施例可適當地設計阻值Ra、1^與1^，使得此時的 量测電壓值VR1大於或等於電晶體Qi的臨界電壓（,亦即參考電壓值 Vth)’因此，電晶體Qi將會導通，而第一邏輯準位訊號\具有高 邏輯準位，故前述的處理器32〇可知道實際上僅開i元件3L〇5、a所同 應的按鍵絲被按下；±述〜與Vth_係可麵成如下：、
Vri=Vddx(3xRb+rc)/(Ra+3xRb+Rc) ^ Vth 13 201037978 因此，藉由適當地設計阻值ra、rb與％以及經由準位偵測電 路315中電晶體穩定的操作，本實施例之鬼鍵偵測電路可達到 如下的效果：當形成一井字型結構之按鍵中的任三個按鍵被按下而 一剩餘按鍵未被按下時，鬼鍵偵測電路300可正確地判斷出該剩餘 按鍵實際上並未被按下，亦即，鬼鍵偵測電路3〇〇的設計不會因為 井字型結構本身的物理特性而造成誤判，故可避免發生鬼鍵。 ❹ 此外，在另一實施例中，準位偵測電路315中的電晶體 亦可利用場效電晶體(Field Effect Transistor, FET)來實作之。再者， 在其他實施例中，第一、第二偵測模組的部分運作亦可利用運算放 大器來實施之；請參照第12圖，其所繪示為第3圖所示之準位偵測 電路315的另一實施變化。如圖所示，上述的第一、第二偵測模組 係分別以運算放大器0Pl與Oh來實作’其中運算放大器〇Ρι與Oh ❹係作為比較器來使用，以比較器0P!來說，其具有耦接於參考電壓 值vth之一反向輸入端、用來接收第一回報線&上之量測電壓值 • 的一非反向輸入端以及用來產生第一邏輯準位訊號sL的一輸出 鸲’當第一回報線上的量測電壓值VR1大於參考電壓值vth時，比較 器ΟΡι會輸出具有高邏輯準位的第一邏輯準位訊號&，以及當第— 回報線上的量測電壓值vR1小大於參考電壓值vth時，比較器〇Ρι 會輸出具有低邏輯準位的第一邏輯準位訊號SL，而比較器〇p2的操 作則與比較器OPl的操作相似。因此，由上可知，以運算放大5|來 實現準位偵測電路315，亦可使後續的處理器320判斷出井字型結 14 201037978 構之按鍵是否實際上被按下；此—實施方式亦屬於本發明的範嘴。 另外’在另-實施例中’亦可將前述第一、第二翻模组的其中之 -以第3圖所示之電晶體來實現，而將第―、第二偵測模組的里中 另一以運算放大器來加以實現，換言之，在本發明的實施例中，、第 -、第二偵測模組中的至少其一會利用電晶體與相關的電阻來實 現’而第-、第二_模組中的至少其—會糊運算放大器來實現； 前述的種種實施變化皆符合本發明的精神。 〇 以上所述僅林㈣之·實_，驗树日种請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為鍵盤所具有之標準二乘二按鍵矩陣的示意圖。 ❹〜第2D圖為第1圖所示之按鍵矩陣發生鬼鍵之可能情形的 第3圖為本發明—實施例之鬼鍵_電路的示音圖 P圖為第3圖所示之鬼鍵偵測電路的等效電:示意圖。 弟5圖為當第3圖所示之第一開關元件所 、 偵測電路的等效電路示意圖。〜礎被按下時鬼鍵 第6圖為當第3圖所示之第二開關 _電路的等效電路示意圖。饿之心鍵被按下時鬼鍵 第7圖為當第3圖所示之第三_元 千斤對應之按鍵被按下時鬼鍵 15 201037978 偵測電路的等效電路示意圖。 第8圖為當第3圖所示 肩關兀件所對應之按鍵被按下時鬼鍵 價利電路的纽電路示意圖。 第9圖為當第3圖所示之笛一墙一 被按下而剩餘的第三、第四開關元件所對應的按鍵 嶋的第-開關疋件所對應 測電路的等效魏示意圖。 Ο 〇 第10圖為第9圖所示之等效電路的簡化電路圖。 第11A圖〜第11B圖為當第一、第一掃 域動作時第關所示之符 化荨效電路的操作示意圖。 4 第12圖為第3圖所示之準位偵測電路的另—實施變化示意圖。 【主要元件符號說明】 100 300 305a~305d 310a > 310b 315 320 按鍵矩陣 鬼鍵偵測電路 開關元件 電阻元件 準位偵測電路 處理器 16