TW201738876A - 螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品與非暫態電腦可讀取媒體 - Google Patents

螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品與非暫態電腦可讀取媒體

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Abstract

一種螢幕鍵盤之顯示方法，應用於連接一實體鍵盤及一螢幕之一電算裝置，該實體鍵盤包含複數鍵帽，而能響應該些鍵帽的觸摸而輸出一第一按鍵信號，並響應該些鍵帽的擊鍵而輸出一第二按鍵信號至該電算裝置，該螢幕鍵盤之顯示方法包含：顯示一螢幕鍵盤於該螢幕之顯示畫面最頂層；讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被觸摸之該第一按鍵信號；及根據該第一按鍵信號，顯示一第一按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被觸摸之該鍵帽的位置。

Description

螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品與非暫態電腦可讀取媒體
本發明是關於一種電腦、行動裝置或抬頭顯示裝置/頭戴顯示裝置/虛擬實境裝置等電算裝置之資料輸入及顯示方法，特別是關於一種螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品。
螢幕虛擬鍵盤(On-Screen Virtual Keyboard)又稱為螢幕鍵盤(On-Screen Keyboard，英文簡稱OSK)，微軟Windows作業系統中稱為“螢幕小鍵盤”，例如Windows 7、Windows 8及Windows 10開啟螢幕小鍵盤的方式為：同時按「Win鍵+X鍵」，再點選「執行」，輸入「osk」；或者是，在「開始」、「所有程式」、「附屬應用程式」、「輕鬆存取」中，選取「螢幕小鍵盤」。
習見螢幕鍵盤雖然可以用來取代實體鍵盤以輸入資料，但除非利用觸控式螢幕(Touch-Screen)可用手指點選螢幕鍵盤中的按鍵，否則，僅能以滑鼠操作一個一個按鍵慢慢點選，資料輸入速度非常慢，並不適合用來連續輸入大量資料。通常，使用者在萬不得已的情況下才會使用習見螢幕鍵盤，例如：實體鍵盤的某個按鍵故障無法正常輸入，或是，實體鍵盤為英文鍵盤但臨時需要輸入法文。雖然使用者亦可開啟習見螢幕鍵盤並利用實體鍵盤輸入資料，但此方式意義不大，因為習見螢幕鍵盤無法即時反饋使用者在實體鍵盤上的手指待命位置，習見螢幕鍵盤僅能即時反饋使用者在實體鍵盤上的擊鍵(Keystroke)。
先前技術一，美國專利申請案公開號2012/0249587 A1 (發明者Glen及其他人等)之「KEYBOARD AVATAR FOR HEADS UP DISPLAY (HUD)」，其中揭露一種抬頭顯示裝置(HUD)或頭戴顯示裝置(HMD)用以查看連結至電腦的輸入裝置以及代表使用者手指的圖像，其利用相機鏡頭拍攝輸入裝置以及使用者手指的影像，以呈現在抬頭顯示裝置/頭戴顯示裝置上，如其3A圖所示，或是將影像經由轉換後，以代表圖像(手指/手部圖像602，及鍵盤圖像603)呈現在抬頭顯示裝置/頭戴顯示裝置上，如其3B圖所示。
先前技術二，美國專利Patent No. 8,928,590 B1(發明者Tarek)之「GESTURE KEYBOARD METHOD AND APPARATUS」，其中揭露一種可捕操作手勢的鍵盤，其利用裝設在鍵盤上的一對相機鏡頭捕捉使用者在手勢操作範圍(即，相機鏡頭的可視範圍)內的操作手勢，經由手勢辨識後，即可與系統互動。
上述先前技術皆未利用螢幕鍵盤技術並加以改良，先前技術一呈現在抬頭顯示裝置/頭戴顯示裝置上的是實際影像，或是轉換後的代表圖像，實際影像若經半透明效果的影像處理後失真度將大幅提高，恐致影像中的手指位置辨識不易，若不經半透明效果的影像處理又佔據大幅顯示畫面（實際影像會完全擋住下方重疊畫面），縱使轉換後的代表圖像可以半透明效果呈現，然而手指代表圖像602仍舊佔據太多顯示畫面，且易分散使用者的注意力，而且虛（虛擬實境畫面或遊戲畫面）實（實際鍵盤影像）混搭會有突兀的感覺，更重要的是，即時影像處理需要耗費大量的硬體資源，易影響系統效能；先前技術二的手勢操作範圍約在鍵盤上方4英吋處，其操作手勢與實體鍵盤上的按鍵無關，因此無法與螢幕鍵盤技術結合，也無助於加速使用者利用實體鍵盤輸入資料，更無法協助使用者訓練盲打(打字時眼睛不看鍵盤，英文稱Touch Typing)。此外，該些先前技術皆未揭露相機鏡頭誤判手指位置時應如何修正的問題，以及，當環境光源不足時相機鏡頭無法捕捉影像的問題，因此，實有必要改善先前技術以提出一種改良的螢幕鍵盤技術，除了即時反饋擊鍵，又可即時反饋使用者在實體鍵盤上的手指待命位置，並避免相機鏡頭誤判手指待命位置的問題，以及，解決當環境光源不足時相機鏡頭捕捉影像的問題，改良後的螢幕鍵盤技術必可成為盲打的練習利器，另外，應用在抬頭顯示裝置、頭戴顯示裝置或虛擬實境裝置(VR)上，亦解決使用者無法直接目視實體鍵盤的問題，可協助原本不擅盲打的使用者利用實體鍵盤輸入資料並顯示於螢幕/抬頭顯示裝置/頭戴顯示裝置/虛擬實境裝置上。
有鑑於此，本發明提出一種螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品與非暫態電腦可讀取媒體，其目的在於，以一種螢幕鍵盤同時顯示擊鍵資訊，以及手指待命位置資訊，讓使用者的視線僅需專注在裝置(如：電腦/行動裝置/虛擬實境裝置)上之螢幕鍵盤，不需注視實體鍵盤，以加快資料輸入的速度。
本發明一實施例提出一種螢幕鍵盤之顯示方法，應用於連接一實體鍵盤及一螢幕之一電算裝置，該實體鍵盤包含複數鍵帽，而能響應該些鍵帽的觸摸而輸出一第一按鍵信號，並響應該些鍵帽的擊鍵而輸出一第二按鍵信號至該電算裝置，該螢幕鍵盤之顯示方法包含：顯示一螢幕鍵盤於該螢幕之顯示畫面最頂層；讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被觸摸之該第一按鍵信號；及根據該第一按鍵信號，顯示一第一按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被觸摸之該鍵帽的位置。
本發明復提出一種電腦程式產品，適於儲存於一電腦可讀取媒體，當電腦載入該電腦程式並執行後，可完成前述之螢幕鍵盤之顯示方法。
本發明又再提出一種非暫態電腦可讀取媒體，儲存一電腦程式，該電腦程式包含電腦可執行之複數指令，用以執行前述之螢幕鍵盤之顯示方法。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
本發明係使用於但不限定於個人電腦(PC/Mac)、筆記型電腦(Laptop/Notebook/Portable Computer)、智慧手機(Smartphone)、平板電腦(Tablet PC)、智慧電視(Smart TV)、抬頭顯示裝置(Head-Up Display)/頭戴顯示裝置(Head-Mounted Display)/虛擬實境裝置(Virtual Reality Display)、電視遊樂器(Video Game Console，或TV Game Console)…等等電算裝置(Computing Device)，係通訊連接實體鍵盤18與螢幕76a、76b、76c。所述通訊連接的方式可為無線通訊或有線通訊方式。實體鍵盤18與螢幕76a、76b、76c可設置於電算裝置外部而與電算裝置連接，或者可內置於電算裝置中。
本說明書之圖式係用以說明本發明之功能及技術特徵，並非用以限定本發明之外觀造型。以下將分別說明實體鍵盤18之多個實施例及螢幕鍵盤68a、68b、68c、68d之多個實施例，此些不同實施例之實體鍵盤18可和此些不同實施例之螢幕鍵盤68a、68b、68c、68d任意配合。
參閱第1圖，本發明第一實施例實體鍵盤18之觸鍵部10之分布示意圖，觸鍵部10由第一偵測電極10a與第二偵測電極10b兩者組合而成，第一偵測電極10a與第二偵測電極10b彼此不相互導通而且相鄰而可形成耦合電容。在一實施例中，第一偵測電極10a與第二偵測電極10b呈指叉狀而相對交錯分布。觸鍵部10是由高導電材料所製成。觸鍵部10位於鍵帽12a的上方外表面(即可供手指觸碰的接觸面)。為方便說明以及容易辨識，在此第一偵測電極10a與第二偵測電極10b特以粗黑線表示，本發明並未限定觸鍵部10之顏色。在一些實施例中，觸鍵部10之材料為高導電聚合物(Highly Conductive Polymer)，在製程中可添加任意顏色的染料，使製成的觸鍵部10與鍵帽12a為同樣的顏色，使兩者在外觀上猶如一體，較為美觀，或是選擇對比度高的顏色(如黑與白)分別製作觸鍵部10與鍵帽12a，使觸鍵部10在視覺效果上有顯眼的功效。另外，本發明亦未限定觸鍵部10之外型為如圖所示之方型，在一些實施例中觸鍵部10之外型亦可為環型(常見於習見觸控電子裝置的按鍵，未描繪)。
參閱第2圖，本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a之等角立體視圖(Axonometric View)，在此以浮凸的方式表示第一實施例鍵帽12a上的觸鍵部10，但並非限定觸鍵部10須高於鍵帽12a的表面。在一些實施例中，鍵帽12a上方外表面為平整面(即，觸鍵部10內嵌於鍵帽12a中，使得觸鍵部10與間隙中的鍵帽12a塑料為同樣高度)，不致讓使用者有手指觸感上的差異。為方便說明，圖式省略鍵帽12a上各鍵帽12a代表標記，此並非用以限定本發明鍵帽12a上的印刷標示，實際上，鍵帽12a上的印刷標示若無採用任何燒蝕或蝕刻工法，不會影響觸鍵部10之正常運作。
接下來請同時參閱第3圖與第4圖。第3圖為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a預留凹槽之等角立體視圖。第4圖為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽預留凹槽之俯視圖。以下說明鍵帽12a及觸鍵部10的製作方式，在一些實施例中，係鍵帽12a透過鍵帽模具以塑膠射出成型後，利用化學蝕刻或雷射蝕刻製程，製作出與第一偵測電極10a與第二偵測電極10b之分布形狀相符的觸鍵部凹槽14以及分別位於第一偵測電極10a與第二偵測電極10b下方的穿孔16。接著，再以填充、塗佈或印刷技術將液態的高導電材料注入至觸鍵部凹槽14與穿孔16，並待其固化。或者，可以黏貼方式/組合方式將已成型的固態觸鍵部10(如高導電聚合物，或銅箔片)組裝至鍵帽12a之觸鍵部凹槽14與穿孔16中。在一些實施例中，亦可採用二次射出/二次射出成型(即，Double Shot Mould Injection / Double Shot Injection Molding，又稱二次注塑)製程，將鍵帽12a及觸鍵部10以兩次的塑膠射出成型製作。例如：先利用觸鍵部10包含導電條的模具以高導電材料進行第一次射出，待成型後再加裝鍵帽模具以ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)、PBT(聚丁烯對苯二甲酸脂)或POM(聚縮醛脂)材料進行第二次射出，反之亦可，先以有預留觸鍵部凹槽14以及穿孔16的鍵帽模具以ABS、PBT或POM進行第一次射出，待成型後再以高導電材料進行第二次射出。透過上述的製作方法，將可在觸鍵部凹槽14與穿孔16中設置高導電材料，並使得鍵帽12a的上方外表面為平整。在此，前述穿孔16之位置與截面係取決於第一偵測電極10a與第二偵測電極10b之間的分佈與間距，同時亦應考量後續將提及的第一導電條24a及第二導電條24b之所在位置。
參閱第5圖，本發明第一實施例實體鍵盤18之等角立體視圖，為方便以下說明，此圖式之實體鍵盤18係拔除部份鍵帽12a，以呈現出鍵帽12a下方的支撐板20及按鍵柱22a等結構。在一些實施例中，支撐板20為實體鍵盤18的上部外殼(Upper Case)的一部分，即兩者為一體，係位於實體鍵盤18上表面，在另一些實施例中，支撐板20位於實體鍵盤18上部外殼之下層，兩種實施例之支撐板20皆設置有按鍵柱22a，且支撐板20與按鍵柱22a係為一體成形。實體鍵盤18除了包含鍵帽12a、支撐板20及按鍵柱22a之外，還包含第一電路板28、第二電路板36a、彈性件(如鍵軸40或橡膠帽32)、鍵盤掃描電路60等元件，於後將再說明。
參閱第6圖，係為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a至第一電路板28拆解示意之等角立體俯視圖，為了使圖式更加清楚，於此未完整繪出支撐板20與第一電路板28之全體。鍵帽12a係呈蕈型，包含位於下端的鍵帽柱121及連接於鍵帽柱121之上端的帽體122。按鍵柱22a為兩端開口的空心柱狀體。於此以四方柱為例說明，但在一些實施例中，按鍵柱22a可為其他幾何形狀之柱體，如圓柱。按鍵柱22a的下端為固定端，用以固接於支撐板20；上端為開放端，用以容置鍵帽12a之鍵帽柱121，而可與鍵帽柱121接合，使鍵帽12a經由與按鍵柱22a組裝而固定於實體鍵盤18上。鍵帽柱121可為空心或實心，與此以空心為例。鍵帽柱121的外側表面(即與按鍵柱22a相鄰的表面)設置有分別與前述穿孔16位置相對應的第一導電條24a及第二導電條24b。在此，第一導電條24a及第二導電條24b是相對設置，即設置在鍵帽柱121的相對兩面上。按鍵柱22a之開放端的內壁具有第一導電壁26a與第二導電壁26b，第一導電壁26a與第二導電壁26b的設置位置係與鍵帽柱121的第一導電條24a及第二導電條24b的位置相對應。藉此，在鍵帽12a組裝於按鍵柱22a上的情形下，第一導電壁26a與第一導電條24a彼此接觸而電性連接；第二導電壁26b與第二導電條24b彼此接觸而電性連接。第一導電壁26a穿過支撐板20而延伸出支撐板20的底面(即相對於鍵帽12a的另一面，亦即面對第一電路板28之一面)；第二導電壁26b穿過支撐板20而延伸出支撐板20的底面(即相對於鍵帽12a的另一面，亦即面對第一電路板28之一面)。
按鍵柱22a與支撐板20皆以非導電性材料所製作，在一些實施例中，按鍵柱22a與支撐板20係以塑膠射出成型，再於按鍵柱22a內壁黏貼上導電片(即，第一導電壁26a與第二導電壁26b)，例如由高導電聚合物或銅箔所製成的導電片。在一些實施例中，可採用二次射出製程，先利用支撐板模具以非導電材料(如ABS)進行第一次射出以製作出支撐板20及按鍵柱22a，待成型後再以高導電材料進行第二次射出以製作出第一導電壁26a與第二導電壁26b。
第7圖為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a至第一電路板28拆解示意之等角立體仰視圖。請同時參閱第6圖與第7圖，其說明了由鍵帽12a上的觸鍵部10至第一電路板28之間的導電分布。導電分布是對應設置於相接合的鍵帽12a與按鍵柱121上，並與鍵帽12a之觸鍵部10電性連接。具體而言，導電分布主要可以由下述之第一導電條24a、第二導電條24b、第一導電壁26a與第二導電壁26b所構成，並電性連接於觸鍵部10與第一導線30a與第二導線30b之間。第一偵測電極10a通過穿孔16內的導體與第一導電條24a連接。鍵帽12a組裝至按鍵柱22a後(鍵帽12a下端的鍵帽柱121組裝至按鍵柱22a中)，第一導電條24a即與第一導電壁26a接合，而第一導電壁26a穿過支撐板20而延伸出支撐板20的底面(即面對第一電路板28之一面)。支撐板20下方設有第一電路板28，其鄰近於支撐板20的一側為電路面，而對應鍵帽12a的位置具有第一導線30a及第二導線30b。當第一電路板28之電路面朝上貼合至支撐板20之下方時，第一導電壁26a即與第一導線30a接合而可導通，藉此可於第一偵測電極10a至第一導線30a之間完成一條立體、可活動的導電分布。至於第二偵測電極10b至第二導線30b之間的佈局與接合方式亦與前述的第一偵測電極10a至第一導線30a之間的佈局與接合方式相同，同樣可形成依序由第二偵測電極10b、第二導電條24b、第二導電壁26b至第二導線30b的導電分布，於此不再重複贅述。經完整組裝後，當手指未觸摸鍵帽12a時，第一偵測電極10a與第二偵測電極10b之間具有耦合電容，此時電容值為一固定值，當手指觸摸鍵帽12a後，造成第一偵測電極10a與第二偵測電極10b之間電荷的改變而使得耦合電容值發生變化。前述觸鍵部10至第一電路板28之間的導電分布即是用以電性連接至觸控判斷單元48（如第14圖所示），以便觸控判斷單元48經由導電分布偵測因使用者觸摸鍵帽12b之觸鍵部10所引起的耦合電容值變化，據以產生按鍵信號(於後稱「第一按鍵信號」)。
在一些實施例中，為使第一導電條24a與第一導電壁26a之間，及第二導電條24b與第二導電壁26b有良好的接觸同時不會因太緊密而影響按鍵的擊鍵手感，除了精密的尺寸設計與製造，以及考慮導電條與導電壁所製成的材料其摩擦係數問題(在其他相同條件下，當兩者相對的摩擦係數愈低時，按鍵的擊鍵愈滑順)，導電條與導電壁之間還可添加適量的導電油膏，以增加兩者的接合面積、降低摩擦係數並減少氣隙的發生，導電油膏為稠化合成油並包含超細導電原料(例如超細銅粉)。
在本實施例中，係於按鍵柱22a內壁的不相鄰兩側設有第一導電壁26a與第二導電壁26b(即第一導電壁26a與第二導電壁26b是相對設置)，以對應第一導電條24a及第二導電條24b的位置；在一些實施例中，第一導電壁26a與第二導電壁26b可設在按鍵柱22a內壁的相鄰兩側，或是在內壁的同一側。唯，若在同一側，第一導電壁26a與第二導電壁26b互不相接。然而，第一導電壁26a與第二導電壁26b不論是設置在相鄰側或不相鄰側，甚至是在同一側面，其均須分別與第一導電條24a及第二導電條24b相對應設置。
請同時參閱第8圖與第9圖。第8圖為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a至第二電路板36a拆解示意之等角立體視圖。第9圖為本發明第一實施例實體鍵盤18之鍵帽12a至第二電路板36a之剖面圖，係沿第4圖之A-A線之剖視圖。前述已說明鍵帽12a上的觸鍵部10至第一電路板28之間的導電分布，於此不再贅述。第二電路板36a包含複數按鍵接點及分別對應各按鍵接點配置之複數彈性件(於此以橡膠帽32為例說明)，各彈性件接受對應之鍵帽柱121的擠壓，而使得對應之按鍵接點受力而由常開狀態變化為通路狀態，第二電路板36a便可據以產生一第二按鍵信號，以下將進一步說明。第二電路板36a可包含依序層疊的上層薄膜電路板34a、絕緣層34b以及下層薄膜電路板34c(此三者合稱第二電路板36a，係為薄膜電路板)。橡膠帽32則設置在上層薄膜電路板34a上。支撐板20對應於鍵帽柱121下方的位置還設有通孔201，且第一電路板28對應於鍵帽柱121下方的位置也設有通孔281，使得鍵帽12a被按壓時，鍵帽柱121可朝向第二電路板36a移動而通過通孔201、281，進而擠壓橡膠帽32。並且，通孔281是位於第一導線30a及第二導線30b之間。其中，上層薄膜電路板34a的電路面朝下並於對應橡膠帽32的下方位置設有接點341，而下層薄膜電路板34c的電路面朝上同樣於對應橡膠帽32的下方位置設有接點342，兩者的接點341、342(合稱「按鍵接點」)由中間的絕緣層34b隔開，絕緣層34b對應前述按鍵接點的位置設有一開孔343，即上層薄膜電路板34a與下層薄膜電路板34c的接點341、342為常開狀態。當使用者按壓鍵帽12a後，鍵帽12a下端的鍵帽柱121即把橡膠帽32往下擠壓，使得上層薄膜電路板34a的接點341穿過絕緣層34b的開孔343與下層薄膜電路板34c的接點342接合，成為通路狀態。換句話說，按壓鍵帽12a使第二電路板36a的按鍵接點成為通路狀態係供使用者以擊鍵操作方式產生按鍵信號(即，本發明之第二按鍵信號)，所謂的“擊鍵”包含按鍵的按壓(Key Down，產生Make Code)與釋放(Key Up，產生Break Code)。此實施例係適用於薄膜式鍵盤，即第二電路板36b為薄膜式電路板。
為說明第一導電壁26a及第二導電壁26b穿過支撐板20而延伸出支撐板20的底面，以便與第一導線30a及第二導線30b接合，於此刻意凸顯第一導電壁26a及第二導電壁26b的延伸部份，以及第一導線30a及第二導線30b的厚度，造成圖式中支撐板20與第一電路板28之間有巨大間隙的錯覺，實則支撐板20與第一電路板28為緊密貼合。
在一些實施例中，第一導線30a及第二導線30b直接佈線在支撐板20底端相對於按鍵柱22a之另一面，並與第一導電壁26a及第二導電壁26b導通，亦即在此實施例中第一電路板28是與支撐板20整合在一起，而支撐板20底端塗覆或貼合一層薄膜(即如第9圖中原本第一電路板28的位置)用以保護支撐板20底端的第一導線30a及第二導線30b。
請參閱第10圖、第11圖以及第12圖，其為本發明第二實施例之實體鍵盤18之示意圖，本實施例與第一實施例相同之處係以相同之結構與元件符號表示，且不再贅述。第10圖為本發明第二實施例鍵帽12b之等角立體仰視圖，第11圖為本發明第二實施例鍵帽12b至第二電路板36b拆解示意之等角立體視圖，第12圖為本發明第二實施例鍵帽12b至第二電路板36b之剖面圖（如同第4圖之通過二穿孔16之A-A線之剖視圖）。本實施例係適用於機械式鍵盤，即利用鍵軸40 (Key Switch，或Mechanical Switch，又稱機械軸)取代前一實施例中的橡膠帽32；並利用印刷式電路板42取代前一實施例中的上層薄膜電路板34a、絕緣層34b以及下層薄膜電路板34c。鍵軸40的頂端包含軸頂部413，在此實施例中軸頂部413具有十字接點(又稱十字軸)為機械式鍵盤常見的標準接點之一。為了與鍵軸40的十字接點組合，本實施例鍵帽12b的鍵帽柱121下端具有十字溝槽38。在另一些實施例中，鍵軸40的軸頂部413亦可採一字接點(未描繪)，鍵帽12b的鍵帽柱121下端則對應具有一字溝槽(未描繪)。換言之，鍵帽12b的鍵帽柱121下端可設置與鍵軸40的軸頂部413之接點形狀配合的溝槽。鍵軸40內部具有容置空間，而可容納彈簧411以及二個銅片412，在按壓鍵帽12b前，軸頂部413具有一隔離分支415，介於此二銅片412之間，使得二銅片412沒有導通。當按壓鍵帽12b時鍵帽12b的鍵帽柱121下推軸頂部413至該容置空間，進而使得鍵軸40內部的二個銅片412彼此接觸而導通，銅片412分別電連接於印刷式電路板42上的二個按鍵接點 (按鍵接點414係為常開狀態)，使得此按鍵接點414成為通路狀態，而產生按鍵信號(即，本發明之第二按鍵信號，屬Make Code)。爾後，當手指放開鍵帽12b時，鍵軸40內的彈簧411將軸頂部413推回原位(初始位置)，而銅片412也隨之離開按鍵接點414，再次產生第二按鍵信號(屬Break Code)。為使鍵帽12b的軸頂部413可推進至鍵軸40中，本實施例的第一導電條24c與第二導電條24d較前一實施例短，但仍有足夠面積與按鍵柱22b內壁之第一導電壁26c及第二導電壁26d接合。
為說明第一導電壁26c及第二導電壁26d穿過支撐板20而延伸出支撐板20的底面，以便與第一導線30a及第二導線30b接合，於此刻意凸顯第一導電壁26c及第二導電壁26d的延伸部份，以及第一導線30a及第二導線30b的厚度，造成圖式中支撐板20與第一電路板28之間有巨大間隙的錯覺，實則支撐板20與第一電路板28為緊密貼合。
在一些實施例中，第一導線30a及第二導線30b直接佈線在支撐板20底端相對於按鍵柱22a之另一面，並與第一導電壁26c及第二導電壁26d導通，亦即在此實施例中第一電路板28是與支撐板20整合在一起，而支撐板20底端塗覆或貼合一層薄膜(即如第12圖中原本第一電路板28的位置)用以保護支撐板20底端的第一導線30a及第二導線30b。
參閱第13圖，本發明第三實施例實體鍵盤18之鍵帽12c之拆解示意等角立體視圖，字母/數字/符號標示（於此為大寫字母“A”）可印刷在鍵帽12c上與觸鍵部10相鄰的側面(即，面向使用者的一側)。此外，鍵帽12c上亦可設置有覆蓋層62，以保護觸鍵部10。在一些實施例中，各按鍵所代表的字母/數字/符號標示可印刷在鍵帽12c上方(未描繪)，此時可在鍵帽12c上設置透明或有色的覆蓋層62，再於覆蓋層上印刷各按鍵所代表的字母/數字/符號標示。或者，先於鍵帽12c上印刷各按鍵所代表的字母/數字/符號標示，再設置透明的覆蓋層62。
請同時參閱第14圖、第15圖及第16圖，第14圖與第15圖係本發明第一、第二與第三實施例實體鍵盤18之鍵盤掃描電路60與對應電算裝置64之系統方塊圖，第16圖係實體鍵盤18之觸控判斷單元48之電路圖。鍵盤掃描電路60可以是位於獨立於前述第一電路板28與第二電路板36b之電路板上，也可以部分或整體設置在第一電路板28與第二電路板36b上，本發明實施例不限制其位置關係。鍵盤掃描電路60包含：微控制單元44 (Micro Control Unit)、觸控判斷單元48及擊鍵判斷單元50，其可具有個別的電路，或者可整合在一起，例如以單一積體電路(Integrated Circuit，IC)實現。電算裝置64包含處理器66與鍵盤驅動程式46。鍵盤驅動程式46儲存於一儲存媒體中，如非揮發性記憶體、硬碟、固態硬碟或記憶卡等。鍵盤驅動程式包含緩衝區461。鍵盤掃描電路60係與電算裝置64通訊連接，亦即，實體鍵盤18與電算裝置64通訊連接，通訊連接方法包含：5 pin DIN連接器(AT/XT鍵盤)、6 pin Mini-DIN連接器(PS/2鍵盤)、USB連接器(USB鍵盤)、藍芽/RF射頻/Wi-Fi(無線鍵盤)…等。
觸控判斷單元48包含相連接的計時器54與電容偵測電路55。電容偵測電路55包含比較器56。電容偵測電路55比較電容值變化的方法包含：弛張振盪器感測(或稱RC震盪法)、充放電轉換(Charge Transfer，或稱充放電比較)，或連續近似法(或稱電容耦合類比轉換，利用電容對電壓轉換器及類比數位轉換器)。如採用弛張振盪器感測，則計時器54用以計算RC震盪的頻率或週期。如採用充放電轉換或連續近似法，則計時器54用以計數耦合電容之充放電時間。觸控判斷單元48電連接至對應於每一個鍵帽12a、12b、12c之導線30a、30b，用以根據一閥值52比較各個鍵帽12a、12b、12c的耦合電容值的變化（實質上可為對應端電壓的變化或震盪頻率/週期變化），而在變化超過閥值52時判斷為偵測到鍵帽12a、12b、12c表面被觸碰，並產生第一按鍵信號。閥值52可透過分壓電路來設定為特定電壓值(於此未詳細繪出)，或者可以數位方式將經類比數位轉換後的耦合電容值(或者為端電壓值或震盪時脈)與設定為特定數值的閥值相比較。
透過鍵盤驅動程式46，可將該第一按鍵信號儲存至緩衝區461，微控制單元44接著發送中斷請求(Interrupt Request)至電算裝置64之處理器66。第一按鍵信號係包含對應此鍵帽12a、12b、12c的編碼。接著，電算裝置64之處理器66響應中斷請求自緩衝區461讀取第一按鍵信號，而可得知哪一個鍵帽12a、12b、12c被觸碰。緩衝區46採用先進先出(FIFO，First-in First-out)的佇列架構。
擊鍵判斷單元50電連接至對應於每一個鍵帽12a、12b、12c之接點341、342或稱按鍵接點414，用以偵測接點341、342或稱按鍵接點414因擊鍵而由常開狀態變化為通路狀態，據以產生第二按鍵信號，微控制單元44透過鍵盤驅動程式46將該第二按鍵信號儲存至緩衝區461，並發送中斷請求至電算裝置64之處理器66。第二按鍵信號係包含對應此鍵帽12a、12b、12c的編碼。接著，電算裝置64之處理器66響應中斷請求自緩衝區461讀取第二按鍵信號，而可得知哪一個鍵帽12a、12b、12c被擊鍵。
在一些實施例中，如第15圖所示，相較於第14圖的差異是，於此是以兩個獨立的第一緩衝區462與第二緩衝區463取代前述的緩衝區461。亦即，第一按鍵信號與第二按鍵信號各自儲存於第一緩衝區462及第二緩衝區463，用以供電算裝置64之處理器66讀取時區別第一緩衝區462及第二緩衝區463內的資料類別。
在一些實施例中，第一按鍵信號儲存至專屬的第一緩衝區462後，不以發送中斷請求的方式通知電算裝置64之處理器66，而是電算裝置64之處理器66以輪詢(Polling)方式每隔一段時間自動讀取專屬於第一按鍵信號的第一緩衝區462。同樣地，第二按鍵信號儲存至專屬的第二緩衝區463後，也可由電算裝置64之處理器66以輪詢方式每隔一段時間自動讀取專屬於第二按鍵信號的第二緩衝區463。
在一些實施例中，觸控判斷單元48進一步包含一個多工器58 (Multiplexer)，電連接電容偵測電路55，以讓全部或部分的觸鍵部10共同使用計時器54與電容偵測電路55，可節省計時器54與電容偵測電路55的重複設置。
在一些實施例中，第一電路板28上連接至對應各個鍵帽12a、12b、12c之第一導線30a、第二導線30b的佈線是採用矩陣式架構，以透過行列掃描方式偵測對應各個鍵帽12a、12b、12c之耦合電容值，以提高觸控判斷單元48的接腳利用效率。亦即，採用矩陣式架構可大幅減少觸控判斷單元48和各鍵帽12a、12b、12c上觸鍵部10之間的導線連線數量。
需注意，本發明之實施例並非限制實體鍵盤18的所有按鍵均必須為上述結構之組成，若有部分按鍵不需具有觸碰功能，亦可採用習見的一般按鍵結構即可。此外，前述觸鍵部10與導電分布(即第一導電條24a、24c、第二導電條24b、24d、第一導電壁26a、26c與第二導電壁26b、26d)係可由高導電材料所製成，例如：氧化銦錫(ITO)、高導電聚合物(Highly Conductive Polymer)、奈米銀線(Silver Nanowires)、金屬網格(Metal Mesh)、石墨烯(Graphene)、奈米碳管(Carbon Nanotubes)…等。
綜上所述，本發明實施例提出之實體鍵盤18裝置利用第一電路板28以及第二電路板36a、36b分別接收觸碰後產生的第一按鍵信號以及擊鍵後產生的第二按鍵信號，使用者利用同一個實體鍵盤18的實體按鍵既可以擊鍵方式操作，亦可以觸摸方式操作，省卻分別利用兩個不同裝置產生兩種按鍵信號的麻煩。
以下所述本發明螢幕鍵盤之顯示方法及其電腦程式產品和非暫態電腦可讀取媒體，即係利用上述該些實施例之實體鍵盤18以及電算裝置據以實施。
參閱第17圖至第21圖，本發明第一實施例螢幕鍵盤68a之示意圖。第17圖說明了本實施例螢幕鍵盤68a顯示於一電算裝置64內置或外接之螢幕76a，其執行後是位於作業系統桌面70的最頂層(即，視圖屬性設為“Topmost”)，亦即，即使其他應用程式之視窗顯示在螢幕鍵盤68a的同一位置，仍不會蓋過螢幕鍵盤68a的顯示。螢幕鍵盤68a之鍵盤佈局(Keyboard Layout)係對應實體鍵盤18 (如第19圖所示)之佈局而繪製，以避免與實際按鍵位置差異過大，讓使用者不適應。螢幕鍵盤68a係電腦程式產品(Computer Program Product)之一部份。
第18圖係螢幕鍵盤68a之放大示意圖，其說明了當使用者手指觸摸實體鍵盤18之鍵帽12a後，螢幕鍵盤68a顯示對應被觸摸鍵帽12a的第一按鍵標記72，於此，第一按鍵標記72的標示位置包含：「按鍵a」、「按鍵s」、「按鍵d」、「按鍵f」、「按鍵j」、「按鍵k」、「按鍵l」、「按鍵;」及「空白鍵」。第19圖係對應第18圖，第19圖說明了使用者手指觸摸實體鍵盤18上的「按鍵A」、「按鍵S」、「按鍵D」、「按鍵F」、「按鍵J」、「按鍵K」、「按鍵L」、「按鍵;」及「空白鍵」之鍵帽12a。當使用者手指觸摸鍵帽12a而未擊鍵時，此時手指的所在位置可稱為「手指待命位置」(Finger Standby Position)或「手指準備位置」(Finger Ready Position)。
第20圖說明了螢幕鍵盤68a上的「按鍵j」同時標示有第一按鍵標記72與第二按鍵標記74，亦即，使用者手指觸摸了實體鍵盤18上的「按鍵A」、「按鍵S」、「按鍵D」、「按鍵F」、「按鍵J」、「按鍵K」、「按鍵L」、「按鍵;」及「空白鍵」之鍵帽12a，同時亦按下了「按鍵J」之鍵帽12a。換句話說，「按鍵J」的鍵帽12a不僅被觸摸而產生第一按鍵信號，同時，亦被擊鍵而產生第二按鍵信號(屬Make Code)。此情況發生在「按鍵J」的鍵帽12a被按壓下(產生Make Code)，但是尚未釋放「按鍵J」的鍵帽12a (尚未產生Break Code)，在正常速度打字時，第二按鍵標記74於螢幕鍵盤68a上的存在時間(或稱顯示時間)相當的短，通常不到一秒鐘的時間，甚至低於十分之一秒，對人眼視覺來說算是「一閃而過」。
理論上，手指一定是先觸摸到鍵帽12a，接著才能按下鍵帽12a，若是以稍快的速度打字時，並且於按壓每一個按鍵的空檔時手指都不觸摸鍵帽12a的話，同一按鍵的第一按鍵信號與第二按鍵信號(屬Make Code)“幾乎”同時產生(兩者之間仍會有時間差，但差距係以毫秒計算)，亦即，同一按鍵的第一按鍵標記72與第二按鍵標記74會“幾乎”同時顯示(因肉眼不易察覺時間差，故，感覺是同時)於螢幕鍵盤68a。然而，多數人(尤其是以雙手及正確指法打字的人)打字時，在未擊鍵前(例如正在思考要用何字)，習慣將手指放在“初始按鍵位置”(Home Keys，或稱Home Row，即如第19圖手指所觸摸的鍵帽12a)上，或是將手指放在“欲按壓的”鍵帽12a上，接著，才按壓鍵帽12a。也就是說，某些時候同一按鍵的第一按鍵標記72會明顯比第二按鍵標記74較早顯示於螢幕鍵盤68a。除了少數幾個鎖定按鍵(例如鎖定鍵類型的「大寫鎖定鍵」、「數字鎖定鍵」及「捲動鎖定鍵」，或編輯鍵類型的「插入鍵」)的第二按鍵標記74會單獨顯示於螢幕鍵盤68a而未與第一按鍵標記72併存，其他按鍵的擊鍵(指產生Make Code)一定是先顯示第一按鍵標記72再顯示第二按鍵標記74，或者，兩者幾乎同時顯示於螢幕鍵盤68a，不可能發生第二按鍵標記74單獨顯示而無第一按鍵標記72。人眼在視覺上可明顯分辨兩個重疊標記與單獨一個標記的不同(以第21圖為例)，僅管第二按鍵標記74只是一閃而過，單獨存在的第二按鍵標記74(如第21圖上方)明顯與重疊的兩個標記(如第21圖下方)不同，尤其當兩種不同顏色的標記重疊顯示且上層標記具有不完全透明的透明度時會混合出第三種顏色的視覺效果，肉眼可明顯區別此第三種顏色與兩標記顏色之不同，因此，「第二按鍵標記74不可能單獨顯示」這一點可做為一種視覺上的檢核機制，當某一按鍵的第二按鍵標記74單獨顯示於螢幕鍵盤68a即代表「錯誤發生」(例如電容感應故障/失靈，導致未觸摸的鍵產生了第一按鍵信號，或是已觸摸的鍵卻未產生第一按鍵信號)，可提醒使用者注意。在一些實施例中，螢幕鍵盤68a具有自動警示機制，當某一按鍵的第二按鍵標記74單獨顯示於螢幕鍵盤68a上時，彈出一警示方塊並顯示錯誤訊息，例如：「觸控感應錯誤，請重新校正觸控感應」。
由於第二按鍵標記74只是一閃而過，在一些實施例中，螢幕鍵盤68a僅標示出第一按鍵標記72，以顯示手指待命位置，而無第二按鍵標記74，螢幕鍵盤68a直接略過第二按鍵信號之處理，如第18圖所示。
在一些實施例中，螢幕鍵盤68a具有校正觸控感應靈敏度之設定，校正方法可在螢幕76a上顯示螢幕鍵盤68a並在指定按鍵上標示一測試標記，以提示使用者在實體鍵盤18上觸摸對應測試標記的指定鍵帽12a，經重複數次上述步驟後，計算出一平均耦合電容值，再據此透過鍵盤驅動程式46重新設定實體鍵盤18之閥值52，以調整電容感應靈敏度。
第21圖係第20圖中螢幕鍵盤68a上「按鍵j」的放大示意圖，以說明「按鍵j」上的兩種標記，上方的第二按鍵標記74係以反白標示(Highlight)，於此為方形、黑底、白字之態樣，而中間的第一按鍵標記72係以不同形狀的彩色半透明標示，於此為圓形、淺灰。下方的重疊標記圖式即為第20圖中「按鍵j」的放大示意圖。為明顯區別第一按鍵標記72與第二按鍵標記74，在一些實施例中，第一按鍵標記72與第二按鍵標記74採用不同的形狀來標示，例如：圓形與方形、方形與三角形、圓形與星形…等等組合；在一些實施例中，第一按鍵標記72與第二按鍵標記74採用不同的顏色來標示，例如：黃色與綠色、紅色與藍色、黑色與黃色、淺灰與紅色…等等組合；在一些實施例中，第一按鍵標記72與第二按鍵標記74採用不同的形狀以及不同的顏色來標示；在一些實施例中，標示在上層的標記為以不完全透明的方式呈現，以讓位在下層的標記得以被看見，例如：若第一按鍵標記72位在上層而第二按鍵標記74位於下層，則第一按鍵標記72以50%的透明度呈現。也就是說，位於上層的第一按鍵標記72或第二按鍵標記74具有不完全透明之透明度。在一些實施例中，若同一鍵帽12a被觸摸及擊鍵可另外以不同形狀、顏色等有別於第一按鍵標記72與第二按鍵標記74的第三按鍵標記來標記。
第22圖係使用者手指觸摸實體鍵盤18上的「Shift按鍵」、「按鍵S」、「按鍵D」、「按鍵F」、「按鍵J」、「按鍵K」、「按鍵L」、「按鍵;」及「空白鍵」之鍵帽12a (產生第一按鍵信號)，同時按壓「Shift按鍵」及「按鍵J」之鍵帽12a (產生第二按鍵信號，屬Make Code)時，在螢幕鍵盤68a上所顯示的標記。此圖式說明了當「Shift按鍵」之鍵帽12a被按下而產生第二按鍵信號後，螢幕鍵盤68a上的按鍵代表標記亦隨之更換，即，字母鍵由原本小寫的按鍵代表標記換成大寫的按鍵代表標記，同時具有兩個按鍵代表標記的按鍵(例如數字鍵及符號鍵)則由原本的下半部按鍵代表標記換成上半部的按鍵代表標記，舉例來說：數字鍵的「按鍵1」同時具有兩個按鍵代表標記，分別是上半部的「!」與下半部的「1」，而符號鍵的「按鍵/」同時具有兩個按鍵代表標記，分別是上半部的「?」與下半部的「/」。在未按下「Shift按鍵」時顯示下方的「1」及「/」（如第18圖所示），而當按下「Shift按鍵」後則顯示上方的「!」及「?」（如第22圖所示）。
第23圖係使用者於實體鍵盤18上已擊鍵「大寫鎖定鍵」之鍵帽12a (產生第二按鍵信號，包含Make Code與Break Code，即，已釋放鍵帽12a)，同時觸摸了實體鍵盤18上的「按鍵A」、「按鍵S」、「按鍵D」、「按鍵F」、「按鍵J」、「按鍵K」、「按鍵L」、「按鍵;」及「空白鍵」之鍵帽12a，並且按壓下「按鍵J」之鍵帽12a (產生第二按鍵信號，Make Code)，此時在螢幕鍵盤68a上所顯示的標記。此圖說明了當「大寫鎖定鍵」之鍵帽12a產生第二按鍵信號後，螢幕鍵盤68a上的字母鍵由原本小寫的按鍵代表標記換成大寫的按鍵代表標記。
以上兩圖主要係說明「Shift按鍵」與「大寫鎖定鍵」的第二按鍵信號可使螢幕鍵盤68a更換部份按鍵代表標記。同樣的，「數字鎖定鍵」亦可使螢幕鍵盤68a更換部份按鍵代表標記。亦即，螢幕鍵盤68a不僅僅只有顯示第一按鍵標記72與第二按鍵標記74之功能，亦包含與第二按鍵信號互動的功能。
參閱第24圖至第26圖，本發明第二實施例螢幕鍵盤68b之示意圖。本實施例之顯示螢幕係為虛擬實境裝置之螢幕76b、76c，而螢幕76b、76c為雙酒桶形(如第24圖所示)或雙圓形(如第25圖所示)，當使用者將虛擬實境裝置戴於頭上後，其眼睛所見之畫面即如第26圖所示。在一些實施例中，虛擬實境裝置本身即為具有螢幕76b、76c之電算裝置64，例如Samsung的Gear VR係利用智慧型手機做為電算裝置64，在運行本發明時，即於該智慧型手機安裝螢幕鍵盤68b及鍵盤驅動程式46。在一些實施例中，虛擬實境裝置係提供螢幕76b、76c顯示畫面，另需通訊連接一電算裝置64以安裝軟體及提供硬體運算資源，例如HTC的Vive係利用個人電腦做電算裝置64，在運行本發明時，即於該個人電腦安裝螢幕鍵盤68b及鍵盤驅動程式46。在一些實施例中，係以不透明的效果呈現鍵盤佈局於螢幕76a、76b、76c；在一些實施例中，係以不完全透明的效果呈現鍵盤佈局於螢幕76a、76b、76c；在一些實施例中，使用者可自行設訂鍵盤佈局的透明度。於此，螢幕鍵盤68b係以不完全透明的方式呈現鍵盤佈局，以便使用者在使用螢幕鍵盤68b時仍看見背景畫面(虛擬實境畫面)。若使用者不擅於盲打，且當使用者無法直視實體鍵盤18時(例如頭上戴有虛擬實境裝置)，利用螢幕鍵盤68b即可清楚得知當下使用者的手指待命位置(透過第一按鍵標記72)，以及擊鍵之按鍵為何者(透過第二按鍵標記74)，可協助使用者輕鬆鍵入資料。
參閱第27圖，本發明第三實施例螢幕鍵盤68c之示意圖，圖式與第一實施例及第二實施例不同之處在於其為對應Mac實體鍵盤(未描繪)的鍵盤佈局。其顯示第一按鍵標記72與第二按鍵標記74，以及與第二按鍵信號互動更換部份按鍵代表標記之方法與前述實施例相同，故不贅述。
參閱第28圖，本發明第四實施例螢幕鍵盤68d之示意圖。本實施例與第一實施例不同之處在於螢幕鍵盤68d之鍵盤佈局分為左、右兩部份，亦即，本實施例對應左、右分離式的實體鍵盤(未描繪)。至於本實施例之第一按鍵標記72與第二按鍵標記74之標示係與前述實施例相同，故不贅述。於此，對應的實體鍵盤為105鍵(即，標準Windows 104鍵再加上重複的一個空白鍵)，在一些實施例中，實體鍵盤之鍵盤佈局為「80%配置」(即，少了最右邊的數字鍵區)具有88鍵，而其對應的左、右分離式螢幕鍵盤(未描繪)之鍵盤佈局亦為「80%配置」。在一些其他實施例中，實體鍵盤之鍵盤佈局可為「75%配置」或「80%配置」的左、右分離式鍵盤，亦或是Mac的左、右分離式鍵盤，其對應的螢幕鍵盤即與實體鍵盤採相同的鍵盤佈局。
參閱第29圖，本發明一實施例使用者操作過程中在螢幕鍵盤68a標示第一按鍵標記72與第二按鍵標記74之流程圖，其說明使用者利用電算裝置64之實體鍵盤18產生第一按鍵信號及第二按鍵信號，並產生對應的第一按鍵標記72與第二按鍵標記74於螢幕鍵盤68a之操作流程，係包含：
步驟S101：手指觸摸按鍵。使用者手指觸摸實體鍵盤18之鍵帽12a，但未擊鍵，如第19圖所示，於此被觸摸的鍵帽12a為「按鍵A」、「按鍵S」、「按鍵D」、「按鍵F」、「按鍵J」、「按鍵K」、「按鍵L」、「按鍵;」及「空白鍵」，此時，該些被觸摸的鍵帽12a其耦合電容值產生變化，觸控判斷單元48根據預設的閥值52比較該些被觸摸的鍵帽12a其耦合電容值以判斷按鍵是否被觸碰。
步驟S102：產生第一按鍵信號。前一步驟當觸控判斷單元48確認該些被觸摸的鍵帽12a後，每一個被觸摸的鍵帽12a皆產生一個對應的第一按鍵信號，於此，產生的係為「按鍵A」的第一按鍵信號、「按鍵S」的第一按鍵信號、「按鍵D」的第一按鍵信號、…以及「空白鍵」的第一按鍵信號。
步驟S103：儲存第一按鍵信號至緩衝區461。前一步驟當觸控判斷單元48產生對應的該些第一按鍵信號，微控制單元44可將其傳送出去以讓電算裝置64接收，電算裝置64便透過鍵盤驅動程式46(即，本發明之電腦程式產品之一部份)將該些第一按鍵信號儲存至電算裝置64的鍵盤緩衝區461。在一些實施例中，第一按鍵信號及第二按鍵信號共用同一個緩衝區461；在一些實施例中，緩衝區461分為第一緩衝區462及第二緩衝區463。第一按鍵信號儲存至專屬的第一緩衝區462，第二按鍵信號儲存至專屬的第二緩衝區463。
步驟S104：處理器66讀取第一按鍵信號。前一步驟當微控制單元44將該些第一按鍵信號儲存至緩衝區461或第一緩衝區462後，有兩種實施例使處理器66自緩衝區461或第一緩衝區462讀取第一按鍵信號，一實施例係微控制單元44發送中斷請求至電算裝置64之處理器66，接著，電算裝置64之處理器66響應中斷請求自緩衝區461或第一緩衝區462讀取第一按鍵信號；另一實施例係電算裝置64之處理器66以輪詢方式每隔一段時間自動讀取緩衝區461或第一緩衝區462的第一按鍵信號。亦即，讀取第一按鍵信號之動作可透過中斷或輪詢方式來觸發。
步驟S105：在螢幕鍵盤68a對應第一按鍵信號的位置顯示第一按鍵標記72。前一步驟當處理器66讀取第一按鍵信號後，處理器66會根據第一按鍵信號，在螢幕鍵盤68a上對應被觸摸的鍵帽12a的位置顯示第一按鍵標記72，於此，對應第一按鍵信號的位置係：「按鍵a」、「按鍵s」、「按鍵d」、「按鍵f」、「按鍵j」、「按鍵k」、「按鍵l」、「按鍵;」及「空白鍵」，如第18圖所示。其中，螢幕鍵盤68a顯示於顯示畫面最頂層(即，視圖屬性設為“Topmost”)。一般而言，螢幕鍵盤68a是在讀取到第一按鍵信號或第二按鍵信號後才顯示，但顯示之後一般會在一閒置時間之後才消失。因此，在某些情況下，即使沒有讀取到第一按鍵信號或第二按鍵信號，螢幕鍵盤68a仍是顯示的狀態，直至經過閒置時間之後才消失(若期間沒有讀取到第一按鍵信號或第二按鍵信號)。在一些實施例中，螢幕鍵盤68a也可以是在應用程式執行時即顯示，並保持顯示狀態，直到使用者將應用程式結束才消失。在一些實施例中，螢幕鍵盤68a在應用程式執行時不會立刻顯示，是由使用者控制其顯示與消失。
步驟S106：判斷手指是否離開按鍵。在一實施例中，可由觸控判斷單元48根據預設的閥值52可判斷出手指是否離開已觸摸的鍵帽12a。在一實施例中，可由處理器66根據是否持續收到第一按鍵信號，來判斷手指是否離開已觸摸的鍵帽12a。若某一手指離開已觸摸的鍵帽12a，跳至步驟S107，若手指仍未離開已觸摸的鍵帽12a則跳至步驟S108。
步驟S107：在螢幕鍵盤68a取消顯示第一按鍵標記72。在一實施例中，當觸控判斷單元48判斷出某一手指離開已觸摸的鍵帽12a時，螢幕鍵盤68a取消顯示對應的第一按鍵標記72(即，對應手指離開已觸摸的鍵帽12a)。在一實施例中，若電算裝置64於一預設時間內未再次收到對應被觸摸之該鍵帽之該第一按鍵信號，則取消顯示對應之第一按鍵標記72。以前述輪詢方式為例，處理器66可每隔一段預設時間確認是否再次讀取到同一按鍵信號，若沒有，則判斷手指離開以觸摸的鍵帽12a，而取消顯示對應之第一按鍵標記72。
步驟S108：手指擊鍵。當手指擊鍵(按壓鍵帽12a)時，被擊鍵的鍵帽12a其按鍵接點414因擊鍵而由常開狀態變化為通路狀態。
步驟S109：產生第二按鍵信號。當擊鍵判斷單元50偵測到某一鍵帽12a之按鍵接點414由常開狀態變化為通路狀態時，產生第二按鍵信號(此為按壓鍵帽12a的第二按鍵信號)。於此，以「按鍵J」被擊鍵為例，擊鍵判斷單元50產生「按鍵J」的第二按鍵信號(屬Make Code)。
步驟S110：儲存第二按鍵信號至緩衝區461。前一步驟當擊鍵判斷單元50產生第二按鍵信號(Make Code)後，微控制單元44可將其傳送出去以讓電算裝置64接收，電算裝置64便透過鍵盤驅動程式46將該「按鍵J」的第二按鍵信號(Make Code)儲存至電算裝置64的鍵盤緩衝區461或專屬的第二緩衝區463。
步驟S111：處理器66讀取第二按鍵信號。前一步驟當微控制單元44將第二按鍵信號(Make Code)儲存至緩衝區461或第二緩衝區463後，有兩種實施例使處理器66自緩衝區461或第二緩衝區463讀取第二按鍵信號，一實施例係微控制單元44發送中斷請求至電算裝置64之處理器66，接著，電算裝置64之處理器66響應中斷請求自緩衝區461或第二緩衝區463讀取第二按鍵信號；另一實施例係電算裝置64之處理器66以輪詢方式每隔一段時間自動讀取緩衝區461或第二緩衝區463的第二按鍵信號。亦即，讀取第二按鍵信號之動作可透過中斷或輪詢方式來觸發。
步驟S112：在螢幕鍵盤68a對應第二按鍵信號的位置顯示第二按鍵標記74。前一步驟當處理器66讀取第二按鍵信號(Make Code)後，處理器66會根據第二按鍵信號，在螢幕鍵盤68a上對應被擊鍵的鍵帽12a的位置顯示第二按鍵標記74，於此，對應第二按鍵信號的位置係「按鍵j」。顯示第二按鍵標記74後，連同原本已顯示的第一按鍵標記72，即如第20圖所示。
步驟S113：在螢幕鍵盤68a取消顯示對應的第二按鍵標記74。當擊鍵判斷單元50偵測到已被按壓的鍵帽12a之按鍵接點414由通路狀態變化為開路狀態時，產生第二按鍵信號(此為釋放鍵帽12a的第二按鍵信號)。於此，以「按鍵J」被釋放為例，擊鍵判斷單元50產生「按鍵J」的第二按鍵信號(屬Break Code)。釋放鍵帽12a後，電算裝置64透過鍵盤驅動程式46將該「按鍵J」的第二按鍵信號(Break Code)儲存至鍵盤緩衝區461或專屬的第二緩衝區463，接著，處理器66讀取「按鍵J」的第二按鍵信號(Break Code)，最後，依據「按鍵J」的第二按鍵信號(Break Code)在螢幕鍵盤68a取消顯示對應的第二按鍵標記74，如第18圖所示(假設使用者在釋放「按鍵J」後手指仍觸摸在「按鍵J」之鍵帽12a)。特別是，處理器66可另外確認擊鍵的按鍵屬於如字母、數字之一般按鍵，或是如前述「Shift按鍵」等鎖定按鍵，若已收到對應被釋放之鍵帽12a的第二按鍵信號且此鍵帽12a非屬於鎖定按鍵，則取消顯示對應的第二按鍵標記。反之，若已收到對應被釋放之鍵帽12a的第二按鍵信號且此鍵帽12a屬於鎖定按鍵，則保持顯示對應的第二按鍵標記74。直到下次收到同樣鍵帽12a對應擊鍵的第二按鍵標記74，才取消顯示第二按鍵標記74。
以上係本發明一實施例螢幕鍵盤68a標示第一按鍵標記72與第二按鍵標記74之方法。本發明更進一步，在一些實施例中，在步驟S107之後，假設使用者手指已完全離開所有鍵帽12a一閒置時間，即在此閒置時間內電算裝置64之處理器66不會偵測(即讀取)到該第一按鍵信號及該第二按鍵信號，螢幕鍵盤68a即自動隱藏(不顯示於螢幕76a)，反之，若原本螢幕鍵盤68a未顯示於螢幕76a，當使用者手指觸摸任一鍵帽12a後，螢幕鍵盤68a即自動顯示於螢幕76a。此實施例用意在於使用者不需利用鍵盤操作/鍵入資料時，隱藏螢幕鍵盤68a以避免佔用作業系統桌面70，好讓使用者利用其他操控裝置操作其他應用程式，例如以滑鼠或軌跡球操作網頁瀏覽器以查看網頁資料，或是以搖桿玩電腦遊戲。
本發明之電腦程式產品可包含螢幕鍵盤68a、鍵盤驅動程式46、觸控鍵盤函式庫(Library，未描繪)及/或觸控鍵盤應用程式開發介面(Application Programming Interfaces, APIs,未描繪)，後兩者可利用上述操作流程之部份或全部步驟，封裝成函式庫或應用程式開發介面，以便程式碼之再利用。而上述電腦程式產品可儲存至一種電腦可讀取記錄媒體，例如：CD、DVD、USB隨身碟、記憶卡…或其他各種規格之記錄媒體，而可由電腦(即前述之電算裝置64)載入執行。
對本發明的不同實施例可理解的是，由電算裝置執行的程式指令可實行流程圖中的各個方塊、流程圖中方塊的組合、以及各實施例中的步驟。把該等程式指令提供給一處理器操作以產生一機器或產生硬體與軟體協同運作的資源，藉此在該處理器上執行該等指令時，將產生用以實行流程圖方塊指明之動作或技術效果的構件。不同集合的程式指令亦可使展示於流程圖方塊中的至少某些操作步驟並行地進行，且一應用程式的各個程式指令所表達的技術內容可能依不同實施例而不同。再者，亦可在不只一個處理器上進行某些該等步驟，例如行動通訊裝置中微處理器與周邊介面處理器所協同運作的狀況。此外，在不偏離本發明範圍或精神的條件下，流程圖中之一或多個方塊或方塊的組合亦可與其他方塊或方塊組合同時地進行，或甚至以不同於展示出的順序來進行。
因此，本發明流程圖的方塊支援用以進行指明動作或技術效果的構件組合、用以進行指明動作或技術效果的步驟組合、以及用以進行指明動作或技術效果的程式指令構件。亦將可了解的是，這些指明動作或技術效果是由特殊用途硬體式系統或者特殊用途硬體與程式指令協同運作來實行本發明流程圖的各個方塊以及流程圖的方塊組合。
綜上所述，本發明的螢幕鍵盤除了即時反饋擊鍵，並即時反饋使用者在實體鍵盤上的手指待命位置，同時提供這兩種資訊讓不擅於盲打的使用者不必再目視實體鍵盤，而將目光專注在螢幕上。同時，本發明以觸摸感應技術取代影像辨識技術，降低了習見技術利用影像辨識的誤判問題，亦解決了當環境光源不足時習見技術捕捉影像的問題。當應用在抬頭顯示裝置、頭戴顯示裝置或虛擬實境裝置時，本發明的螢幕鍵盤較習見的實際影像更適合融入遊戲畫面/虛擬實境畫面之中，不會有虛、實混搭的突兀感覺，又，螢幕鍵盤提供了比習見的實際影像更清楚的擊鍵與手指待命位置兩種資訊。並且，螢幕鍵盤在螢幕的呈現上較習見的實際影像使用了更適合的不完全透明（如半透明）效果處理，使得螢幕鍵盤下方的重疊畫面（遊戲畫面/虛擬實境畫面）得以隱約呈現，改善了習見的實際影像會完全擋住下方重疊畫面的問題。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧觸鍵部
10a‧‧‧第一偵測電極
10b‧‧‧第二偵測電極
12a、12b、12c‧‧‧鍵帽
121‧‧‧鍵帽柱
122‧‧‧帽體
14‧‧‧觸鍵部凹槽
16‧‧‧穿孔
18‧‧‧實體鍵盤
20‧‧‧支撐板
201‧‧‧通孔
22a、22b‧‧‧按鍵柱
24a、24c‧‧‧第一導電條
24b、24d‧‧‧第二導電條
26a、26c‧‧‧第一導電壁
26b、26d‧‧‧第二導電壁
28‧‧‧第一電路板
281‧‧‧通孔
30a‧‧‧第一導線
30b‧‧‧第二導線
32‧‧‧橡膠帽
34a‧‧‧上層薄膜電路板
34b‧‧‧絕緣層
34c‧‧‧下層薄膜電路板
341、342‧‧‧接點
343‧‧‧開孔
36a、36b‧‧‧第二電路板
38‧‧‧十字溝槽
40‧‧‧鍵軸
411‧‧‧彈簧
412‧‧‧銅片
413‧‧‧軸頂部
414‧‧‧按鍵接點
415‧‧‧隔離分支
42‧‧‧印刷式電路板
44‧‧‧微控制單元
46‧‧‧鍵盤驅動程式
461‧‧‧緩衝區
462‧‧‧第一緩衝區
463‧‧‧第二緩衝區
48‧‧‧觸控判斷單元
50‧‧‧擊鍵判斷單元
52‧‧‧閥值
54‧‧‧計時器
55‧‧‧電容偵測電路
56‧‧‧比較器
58‧‧‧多工器
60‧‧‧鍵盤掃描電路
62‧‧‧覆蓋層
64‧‧‧電算裝置
66‧‧‧處理器
68a、68b、68c、68d‧‧‧螢幕鍵盤
70‧‧‧作業系統桌面
72‧‧‧第一按鍵標記
74‧‧‧第二按鍵標記
76a、76b、76c‧‧‧螢幕
S101~S113‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例實體鍵盤之觸鍵部之分布示意圖； 第2圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽之等角立體視圖； 第3圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽預留凹槽之等角立體視圖； 第4圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽預留凹槽之俯視圖； 第5圖為本發明第一實施例實體鍵盤之等角立體視圖； 第6圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽至第一電路板拆解示意之等角立體視圖； 第7圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽至第一電路板拆解示意之等角立體仰視圖； 第8圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽至第二電路板拆解示意之等角立體視圖； 第9圖為本發明第一實施例實體鍵盤之鍵帽至第二電路板之剖面圖； 第10圖為本發明第二實施例實體鍵盤之鍵帽之等角立體仰視圖； 第11圖為本發明第二實施例實體鍵盤之鍵帽至第二電路板拆解示意之等角立體視圖； 第12圖為本發明第二實施例實體鍵盤之鍵帽至第二電路板之剖面圖； 第13圖為本發明第三實施例實體鍵盤之鍵帽之等角立體視圖； 第14圖為本發明第一、第二與第三實施例實體鍵盤之鍵盤掃描電路與對應電算裝置之系統方塊圖(一)； 第15圖為本發明第一、第二與第三實施例實體鍵盤之鍵盤掃描電路與對應電算裝置之系統方塊圖(二)； 第16圖為本發明第一、第二與第三實施例實體鍵盤之觸控判斷單元之電路圖； 第17圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(一)； 第18圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(二)； 第19圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(三)； 第20圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(四)； 第21圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(五)； 第22圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(六)； 第23圖為本發明第一實施例螢幕鍵盤之示意圖(七)； 第24圖為本發明第二實施例螢幕鍵盤之示意圖(一)； 第25圖為本發明第二實施例螢幕鍵盤之示意圖(二)； 第26圖為本發明第二實施例螢幕鍵盤之示意圖(三)； 第27圖為本發明第三實施例螢幕鍵盤之示意圖； 第28圖為本發明第四實施例螢幕鍵盤之示意圖；及 第29圖為本發明一實施例螢幕鍵盤之操作流程圖。
68a‧‧‧螢幕鍵盤
72‧‧‧第一按鍵標記
74‧‧‧第二按鍵標記

Claims (13)

  1. 一種螢幕鍵盤之顯示方法，應用於連接一實體鍵盤及一螢幕之一電算裝置，該實體鍵盤包含複數鍵帽，而能響應該些鍵帽的觸摸而輸出一第一按鍵信號至該電算裝置，該螢幕鍵盤之顯示方法包含： 顯示一螢幕鍵盤於該螢幕之顯示畫面最頂層； 讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被觸摸之該第一按鍵信號；及 根據該第一按鍵信號，顯示一第一按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被觸摸之該鍵帽的位置。
  2. 如請求項1所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該實體鍵盤還響應該些鍵帽的擊鍵而輸出一第二按鍵信號至該電算裝置，該螢幕鍵盤之顯示方法更包含： 讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被擊鍵之該第二按鍵信號；及 根據該第二按鍵信號，顯示一第二按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被擊鍵之該鍵帽的位置。
  3. 如請求項2所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該電算裝置更包含一緩衝區，其中該讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被觸摸之該第一按鍵信號之步驟包含： 接收該實體鍵盤輸出之該第一按鍵信號； 儲存接收之該第一按鍵信號至該緩衝區；及 自該緩衝區讀取該第一按鍵信號； 其中該讀取該實體鍵盤輸出對應該鍵帽被擊鍵之該第二按鍵信號之步驟包含： 接收該實體鍵盤輸出之該第二按鍵信號； 儲存接收之該第二按鍵信號至該緩衝區；及 自該緩衝區讀取該第二按鍵信號。
  4. 如請求項3所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該自該緩衝區讀取該第一按鍵信號之步驟及該自該緩衝區讀取該第二按鍵信號之步驟係經由中斷或輪詢方式觸發。
  5. 如請求項3所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該緩衝區包含一第一緩衝區及一第二緩衝區，該第一按鍵信號係儲存於該第一緩衝區，該第二按鍵信號係儲存於該第二緩衝區。
  6. 如請求項1所述之螢幕鍵盤之顯示方法，於該顯示一第一按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被觸摸之該鍵帽的位置之步驟之後，更包含： 若於一預設時間內未再次收到對應被觸摸之該鍵帽之該第一按鍵信號，取消顯示對應之該第一按鍵標記。
  7. 如請求項2所述之螢幕鍵盤之顯示方法，於該顯示一第二按鍵標記於該螢幕鍵盤上對應被擊鍵之該鍵帽的位置之步驟之後，更包含： 根據該第二按鍵信號識別被擊鍵之該鍵帽是否屬於一鎖定按鍵； 確認是否收到對應被釋放之該鍵帽之該第二按鍵信號；及 若收到對應被釋放之該鍵帽之該第二按鍵信號且該鍵帽非屬於該鎖定按鍵，取消顯示對應之該第二按鍵標記。
  8. 如請求項2所述之螢幕鍵盤之顯示方法，更包含：於一閒置時間內沒有偵測到該第一按鍵信號及該第二按鍵信號時，隱藏該螢幕鍵盤。
  9. 如請求項2所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該第一按鍵標記與該第二按鍵標記之形狀與顏色中的任一者不同。
  10. 如請求項2所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該第一按鍵標記或該第二按鍵標記具有一不完全透明之透明度。
  11. 如請求項1所述之螢幕鍵盤之顯示方法，其中該螢幕鍵盤具有一不完全透明之透明度。
  12. 一種電腦程式產品，適於儲存於一電腦可讀取媒體，當電腦載入該電腦程式並執行後，可完成如請求項1至11中任一項所述之螢幕鍵盤之顯示方法。
  13. 一種非暫態電腦可讀取媒體，儲存一電腦程式，該電腦程式包含電腦可執行之複數指令，用以執行如請求項1至11中任一項所述之螢幕鍵盤之顯示方法。
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