TWI556137B - 具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統 - Google Patents

Description

具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統

本發明概言之係關於一種鍵盤。更具體而言，本發明係關於一種具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統，該等可變的按鍵顯示能夠藉由一顯示控制器改變不同標記集合之顯示。

在計算中，鍵盤係為一種硬體組件，其用作機械槓桿(mechanical lever)或電子開關以容許使用者輸入字元或符號至具有按鍵板(board of keys)之電腦中。儘管已發現替代性輸入裝置，例如滑鼠、觸敏螢幕(touch-sensitive screen)、光筆、軌跡球(trackball)、操縱桿(joystick)、以及語音識別裝置，然而鍵盤依然係為使用最廣泛且最具通用性之用於直接輸入至電腦的周邊裝置。一鍵盤一般在按鍵上印刷或雕刻有字元。在大對數情形中，一按鍵之每一單一按壓皆對應於一單一書面符號。然而，在某些情形中，為輸入某些符號需要同時或依序按壓及固持多個按鍵。儘管大多數鍵盤按鍵會產生字母、數字或符號，然而其他按鍵或同時之按鍵按壓可產生某些電腦命令或其他動作。

鍵盤佈局係關於一鍵盤之多個按鍵在機械、功能及視覺佈局方面之佈置方式。機械佈局係關於各按鍵於鍵盤上之物理佈置及形狀。然而，功能佈局係關於一鍵盤之所有按鍵之按鍵意義關聯(key-meaning association)之佈置，此取決於用於決定該佈置之軟體。最後，視覺佈局係關於一鍵盤之按鍵上之圖例(legend)或標記之佈置。在按鍵上存在字母符號、數字符號及標點符號之很多種佈置形式。此等不同類型之鍵盤佈局佈置形式具有高的要求，很大程度上因為不同使用者群組要求輕易地使用不同符號來以不同語言輸入本文，或要求一專門佈局以用於電腦編程、數學及會計領域中或其他目的。

不限於一特定地理區域之鍵盤上之按鍵之最常見的佈局及物理佈置係為「QWERTY」佈局。大多數作業系統具有鍵盤佈局軟體，該 鍵盤佈局軟體容許一使用者改變鍵盤區域設置(locale)，例如自一普通QWERT鍵盤佈局改變成一阿拉伯語鍵盤佈局。通常，電腦螢幕上存在一符號，其用於告知使用者當前所選之鍵盤區域設置為何。然而，當選擇一不同之區域設置時，按鍵本身之視覺標記皆不變化。因此，當按壓一特定英語按鍵時，一使用者將不會得知將顯現於電腦螢幕上之阿拉伯語字元為何，除非該使用者已記住鍵盤上所有阿拉伯語字元之位置。

因此，存在與一單一鍵盤上屬於不同語言之字元之視覺標記有關之一問題，乃因一單一鍵盤可至多具有一或兩種語言之字元，此會限制鍵盤上可用之語言數目。因此，製造商將無法滿足世界各地之所有使用者在其所需語言方面之需求。此問題要求製造商使用不同生產線來印刷每一不同語言之字元於所製造之鍵盤上以滿足全世界市場之需求。

有鑒於此，期望提供一種具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統，該等可變的按鍵顯示能夠針對所輸入之不同語言或針對其他目的而改變不同標記集合之顯示。

據此，本發明之一主要目的在於提供一種具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統，其包含：一鍵盤，具有複數個按鍵，該等按鍵分別具有一透明殼體；複數個顯示面板，分別設置於各該按鍵之該透明殼體內，該等顯示面板能夠根據由一使用者觸發之控制訊號而顯示不同之標記(indicia)集合；一第一印刷電路板(printed circuit board；PCB)膜，藉由一撓性連接器連接至該等顯示面板，該第一PCB膜用以接收與該等按鍵顯示標記相關之資料訊號並處理該等資料訊號以供該顯示面板顯示；一系統控制器，連接至該PCB膜，該系統控制器具有一數位控制器及一記憶體，該數位控制器處理該等控制訊號並自一資料庫擷取與標記相關之資料，該資料庫儲存於該記憶體中，且該數位控制器更發送該等資料訊號至該第一PCB膜；以及一顯示控制器，連接至該系統控制器，用於藉由發送該等控制訊號至該系統控制器而容許該使用者改變其所期望之按鍵顯示。

本發明之另一目的在於提供顯示面板，該等顯示面板係為圖形液晶顯示(graphic liquid display；GLCD)面板或電子紙(electronic paper)。

本發明之另一目的在於提供一透明殼體，該透明殼體包含一鍵帽及一用於封閉該鍵帽之底罩，以將該顯示面板容納於該透明殼體中。

本發明之另一目的在於提供一按鍵墊(key mat)，該按鍵墊沿其上表面具有複數個凸起部，各該凸起部設置於該壓力腳與該第一PCB膜之間，在該等壓力腳被按壓時，該等凸起部塌縮。

本發明之又一目的在於提供設置於該第一PCB膜之下的一第二印刷電路板(PCB)膜及一第三印刷電路板(PCB)膜，在該第一PCB膜、該第二PCB膜、該第三PCB膜之間具有間隙，其中當對應按鍵被按壓時，所施加之力會推動該壓力腳並使該按鍵墊之該凸起部塌縮，且該第二PCB膜及該第三PCB膜之電子電路受到接觸而使該等電子電路之連接接通，進而產生對應之按鍵輸出訊號。

本發明之再一目的在於提供一輸入控制器，該輸入控制器連接至該第二PCB膜及該第三PCB膜，當該對應按鍵被按壓時，該等對應之按鍵輸出訊號被傳送至該輸入控制器進行處理並被轉換成程式碼，該等程式碼可被一作業系統解譯，該作業系統具有一軟體應用程式，額外資料係藉由該軟體應用程式下載，該輸入控制器自該作業系統接收該等額外資料並發送該等額外資料至該數位控制器以儲存於該記憶體之該資料庫內。

本發明之此等較佳實施例係由新穎特徵及一部件組合組成，該等新穎特徵及部件組合在下文中將被充分地說明並例示於附圖中且在隨附申請專利範圍中被特別指出；應理解，在不背離本發明之範圍或犧牲本發明之任何優點之條件下，熟習此項技術者可作出細節上之各種改變。

〔本發明〕

1‧‧‧按鍵

2‧‧‧蓋板

3‧‧‧顯示面板/固持器

5‧‧‧第一PCB膜

7‧‧‧撓性連接器

9‧‧‧系統控制器

11‧‧‧數位控制器

13‧‧‧記憶體

14‧‧‧顯示模組

15‧‧‧顯示控制器

16‧‧‧控制按鈕

17‧‧‧鍵帽

18‧‧‧扣緊構件

19‧‧‧底罩

21‧‧‧固持器

23‧‧‧壓力腳

25‧‧‧凸起部

27‧‧‧第二PCB膜

28‧‧‧基底層

29‧‧‧第三PCB膜

30‧‧‧作業系統

31‧‧‧輸入控制器

32‧‧‧塑膠隔離器

100‧‧‧鍵盤系統

第一圖：為根據本發明一個實施例之一鍵盤系統之立體分解圖；第二圖：為根據本發明一個實施例之一鍵盤系統之一按鍵之剖面圖；第三圖：為根據本發明一個實施例之一按鍵結構之立體圖；第四圖：為繪示根據本發明一個實施例之一鍵盤系統之組件之互連之示意圖；第五圖a：為一鍵盤之平面圖，其例示根據本發明一個實施例之一顯示 佈局(英語)實例；第五圖b：為一鍵盤之平面圖，其例示根據本發明一個實施例之一顯示佈局(阿拉伯語)實例；以及第五圖c：為一鍵盤之平面圖，其例示根據本發明一個實施例之一顯示佈局(法語)實例。

發明係關於一種鍵盤系統。以下，將根據本發明之較佳實施例並參照隨附說明及附圖來說明本發明。然而，應理解，將說明限制於本發明之較佳實施例及附圖僅僅係為了便於論述本發明，並且可設想，在不背離隨附申請專利範圍之範圍之條件下熟習此項技術者可推知各種修改形式。

如第一圖所示，本發明之一鍵盤系統100包含若干層組件。第一層組件係為由一耐用材料製成之一蓋板2。蓋板2具有複數個開口，複數個按鍵1延伸貫穿該等開口並保持於定位上。第二層組件係為按鍵1之一板，按鍵1分別具有一單獨之透明殼體。該殼體之整個區域可係為透明的或者該殼體之一局部區域可係為透明的，例如該殼體之頂面係為透明的。第三層組件係為複數個顯示面板3，各該顯示面板3須設置於各該按鍵1之該透明殼體內。顯示面板3之外觀可透過該透明殼體而被看到且針對向一電腦作業系統或一程式中進行不同輸入之要求而藉由一控制手段進行改變。第四層組件係為一第一印刷電路板(printed circuit board；PCB)膜5。第一PCB膜5係為由一撓性材料製成之一撓性PCB膜，該撓性PCB膜可順應及/或彎曲。第五層組件係為一層按鍵墊(key mat)，該按鍵墊沿其上表面具有複數個凸起部25，凸起部25在接收到按壓力時會塌縮。第六層組件係為一第二印刷電路板(PCB)膜27。第七層組件係為一塑膠隔離器32。第八層組件係為一第三印刷電路板(PCB)膜29。塑膠隔離器32具有以下功能：在按鍵1未接收到按壓力時隔離第二PCB膜27與第三PCB膜29，以避免第二PCB膜27與第三PCB膜29之間發生電性接觸。塑膠隔離器32沿其長度具有複數個孔，以使得在按鍵1接收到按壓力時在第二PCB膜27與第三PCB膜29之間能夠發生電性接觸。第九層組件係為一 基底層28，以用於覆蓋基底層28上方之組件。

參照第二圖，其顯示本發明之一鍵盤系統100之一按鍵1之剖面圖。按鍵1具有一透明殼體，一顯示面板3設置於按鍵1之該透明殼體內。該透明殼體包含一鍵帽17及一用於封閉鍵帽17之底罩19，以將顯示面板3容納於該透明殼體中。設置二對扣緊構件(fastening means)18(例如夾具)以將鍵帽17之底端與底罩19之側端穩固在一起而形成殼體。顯示面板3能夠根據由一使用者觸發之控制訊號而顯示不同之標記(indicia)集合。至少二固持器21分別相對置地附裝至鍵帽17之側壁，以將顯示面板3水平地固持於按鍵1之殼體內。一第一印刷電路板(PCB)膜5藉由一撓性連接器4連接至顯示面板3，第一PCB膜5用以接收與按鍵顯示標記相關之資料訊號並處理該等資料訊號以供顯示面板3顯示。一壓力腳(pressure foot)23附裝至按鍵1之底罩19以在該使用者按壓按鍵1時傳遞按壓運動。一按鍵墊沿其上表面具有複數個凸起部25，各該凸起部25設置於壓力腳23與第一PCB膜5之間，在壓力腳23被按壓時，該等凸起部25塌縮。一第二印刷電路板(PCB)膜27及一第三印刷電路板(PCB)膜29設置於第一PCB膜5之下，在第一PCB膜5、第二PCB膜27、第三PCB膜29之間具有間隙，其中當對應按鍵被按壓時，所施加之力會推動壓力腳23並使凸起部25塌縮，且第二PCB膜27及第三PCB膜29之電子電路受到接觸而使該等電子電路之連接接通，進而產生對應之按鍵輸出訊號。

現在請參照第三圖，其顯示本發明之一鍵盤系統100之一按鍵結構之立體圖。顯示面板3水平放置於按鍵1之殼體內，且在鍵帽17之頂面下方相距一小的距離。較佳地，顯示面板3之尺寸略大於鍵帽17之頂面。較佳地，顯示面板3係為圖形液晶顯示(graphic liquid display；GLCD)面板或電子紙(electronic paper)顯示面板。顯示面板3係由一撓性材料製成、薄且輕，顯示面板3可順應、彎曲及/或卷攏以容許可更具靈活性之各種顯示形狀。較佳地，該GLCD面板係為玻璃覆晶(chip-on-glass；COG)型圖形液晶顯示器。舉例而言，該GLCD面板係為128X64圖形矩陣COG LCD模組顯示器。圖形LCD為使用者提供更高程度之靈活性。圖形LCD係由以列及行形式佈置之畫素構成。每一畫素皆可針對本文、圖形或二者組合而單獨 地定址。玻璃覆晶(COG)係為一種用於玻璃基板上積體電路(integrated circuit；IC)之直接連接總成之覆晶技術。積體電路係為一未封裝之裸晶片，且可根據使用者要求而按比例減小凸塊之間距(pitch)。此技術將總成面積減小至最高可能之包裝密度，且被實施於其中空間節省至關重要之應用中。此技術容許以具成本效益之方式安裝驅動器晶片，乃因無需整合撓性PCB。積體電路直接接合至玻璃基板上且適用於處理高頻訊號或高速訊號。如此，COG GLCD面板非常節省空間且可薄至2毫米。COG GLCD面板由於需要使用非常少之積體電路而極具成本效益。

相關業者可將電子紙理解為一可攜式、可重複使用之儲存及顯示媒體，其看起來像紙但可藉由電子構件在上面重複地寫入(刷新)數千次或數百萬次。Gyricon版本係由一單一透明塑膠片組成，該透明塑膠片包含位於用油填充之小袋中之數百萬個微小之雙色(二色)小珠。藉由因應一電脈衝而旋轉該等小珠以顯示本文及影像：一完整旋轉顯示為黑色或白色，且一局部旋轉顯示為灰色陰影。類似於傳統紙張，Gyricon不具有且無需照明組件。如本文中所提供之「電子紙」可被理解為包含被稱為「電子紙張(e-paper)」、「電子墨水(electronic ink)」、「電子墨水(e-ink)」或「無線電紙張(radio paper)」之產品、以及具有其他名稱但共有相同性質之其他技術。

現在請參照第四圖，其顯示一示意圖以繪示本發明之一鍵盤系統100之組件之互連。鍵盤系統100具有以陣列形式佈置之複數個按鍵1。一系統控制器9分別連接至按鍵1之第一PCB膜5。系統控制器9具有一數位控制器11及一記憶體13，數位控制器11處理該等控制訊號並自一資料庫擷取與欲被顯示之標記相關之資料，該資料庫儲存於記憶體13中，且數位控制器11更發送該等資料訊號至第一PCB膜5。該數位控制器可係為一微控制器或一處理器。該數位控制器中包含演算法，以用於調處欲被該等按鍵之顯示面板顯示之標記之順序或佈置。該等演算法確保每一標記皆被其位於按鍵佈局上一期望位置之對應顯示面板正確地顯示。第一PCB膜5處理資料訊號並發送該等資料訊號至顯示面板3以顯示該等標記。一顯示控制器15連接至系統控制器9，用於藉由調處被發送至系統控制器9之該等控制訊號而容許該使用者改變其所期望之按鍵顯示。 如第5a圖至第5c圖所示，顯示控制器15本身包含一顯示模組14以及複數個控制按鈕16，顯示模組14顯示由顯示控制器15當前設定之標記之類型/類別，控制按鈕16容許使用者改變當前所設定以供顯示之標記之類型/類別。當控制按鈕16被按壓時，控制訊號將被發送至數位控制器11以改變欲自記憶體13擷取之資料。欲被發送至第一PCB膜5之資料訊號將被改變，且顯示面板3將自動地顯示由顯示控制器15所調處之標記之類型/類別。

繼續參照第四圖，一輸入控制器31連接至第二PCB膜27及第三PCB膜29，對應之按鍵輸出訊號被傳送至輸入控制器31進行處理並被轉換成程式碼，該等程式碼可被一電腦之一作業系統30解譯。較佳地，輸入控制器31藉由一通用序列匯流排(universal serial bus；USB)電纜連接至作業系統30。作業系統30具有一軟體應用程式，額外資料可藉由該軟體應用程式下載，其中輸入控制器31自作業系統30接收該等額外資料並發送該等額外資料至系統控制器9以儲存於記憶體13之資料庫內。較佳地，該軟體應用程式可由使用者調處，以經由輸入控制器31發送控制訊號至系統控制器9，進而使該等使用者改變其所期望之按鍵顯示。該軟體應用程式可係為顯示控制器15之一替代方案，以藉由調處被發送至系統控制器9之控制訊號而改變所期望之按鍵顯示。然而，鍵盤系統100並不僅限於併入至電腦鍵盤中，系統100可併入至其他裝置(包括但不限於行動電話、個人數位助理(PDA)、可攜式網際網路(Internet)裝置、遠程控制器、以及其他電子裝置)中。

現在請參照第五圖a，其顯示一鍵盤之平面圖，以例示一顯示佈局(英語)實例。較佳地，顯示控制器15位於鍵盤之右上部上，顯示控制器15具有一顯示模組，該顯示模組指示「'ENGLISH」，「'ENGLISH」係為由該複數個顯示按鍵1當前顯示之標記之類型。顯示按鍵1亦能夠繪示其他外國字母，例如法語、阿拉伯語、漢語、日語、韓語以及泰米爾語。第五圖b顯示一鍵盤之平面圖，其例示一顯示佈局(阿拉伯語)實例。顯示控制器15具有一顯示模組14，顯示模組14指示符號「」，符號「」係為由該複數個顯示按鍵1當前顯示之標記之類型。而且，第五圖c顯示一鍵盤之平面圖，其例示一顯示佈局(法語)實例。顯示控制 器15具有一顯示模組14，顯示模組14指示符號「'FRANCAI」，符號「'FRANCAI」係為由該複數個顯示按鍵1當前顯示之標記之類型。

1‧‧‧按鍵

11‧‧‧數位控制器

13‧‧‧記憶體

15‧‧‧顯示控制器

9‧‧‧系統控制器

30‧‧‧作業系統

31‧‧‧輸入控制器

100‧‧‧鍵盤系統

Claims (12)

1. 一種具有可變的按鍵顯示之鍵盤系統，其包含：具有複數個按鍵的一鍵盤，各按鍵具有一透明殼體，各透明殼體具有一鍵帽及用以封閉該鍵帽之一底罩；附裝至各底罩的一壓力腳，其係用以在一使用者按壓一對應按鍵時傳遞按壓運動；複數個顯示面板，各顯示面板係設置在一對應按鍵之該透明殼體內，該等顯示面板係組配來根據由該使用者觸發之控制訊號而顯示不同組之標記；一第一印刷電路板(PCB)膜，其係利用一或多個連接器連接至該等複數個顯示面板，該第一PCB膜接收與該等按鍵顯示之標記相關之資料訊號，且處理該等資料訊號以供該等複數個顯示面板顯示；一按鍵墊，其具有沿其上表面之複數個膨凸部，各膨凸部係設置於該壓力腳與該第一PCB膜之間，該等膨凸部在按壓該等壓力腳時會塌縮；一第二PCB膜及一第三PCB膜，其係設置於該第一PCB膜之下且具有間隙位於其間，其中在按壓一按鍵時，所施加之力會推動對應的壓力腳且使對應的膨凸部塌縮，藉此使該第二PCB膜及該第三PCB膜之電子電路接觸以達成該等電子電路之連接，進而產生對應的按鍵輸出訊號；連接至該第一PCB膜的一系統控制器，該系統控制器具有一數位控制器及一記憶體，該數位控制器係組配來處理該等控制訊號及自儲存於該記憶體中的一資料庫擷取與標記相關之資料，且發送該等資料訊號至該第一PCB膜；以及連接至該系統控制器的一顯示控制器，該顯示控制器係組配成能使該使用者藉由操縱發送至該系統控制器之該等控制訊號而改變該等按鍵顯示。
2. 如請求項1所述之鍵盤系統，其中該等顯示面板係為圖形液晶顯 示(GLCD)面板或電子紙顯示面板。
3. 如請求項2所述之鍵盤系統，其中該GLCD面板係為玻璃上置晶片(COG)型之圖形液晶顯示器。
4. 如請求項1所述之鍵盤系統，其更包含至少二固持器，該等至少二固持器各相對地附裝至該鍵帽之側壁，以將該顯示面板水平地固持於該按鍵之該殼體內。
5. 如請求項1所述之鍵盤系統，其更包含一輸入控制器，該輸入控制器係連接至該第二PCB膜及該第三PCB膜，當該對應按鍵被按壓時，該等對應之按鍵輸出訊號被傳送至該輸入控制器進行處理並轉換成可被一作業系統解譯的程式碼。
6. 如請求項1所述之鍵盤系統，更包含設置於該第二PCB膜與該第三PCB膜之間的一塑膠隔離器。
7. 如請求項5所述之鍵盤系統，其中該作業系統具有一軟體應用程式，額外資料係藉由該軟體應用程式下載，藉此該輸入控制器自該作業系統接收該額外資料，並發送該額外資料至該系統控制器以儲存於該記憶體之該資料庫內。
8. 如請求項7所述之鍵盤系統，其中該軟體應用程式係由該使用者操縱，以經由該輸入控制器發送控制訊號至該系統控制器，進而供該使用者改變其所期望之按鍵顯示。
9. 如請求項1所述之鍵盤系統，其中該鍵盤係為一電腦鍵盤、一行動電話鍵盤、或其他類型之鍵盤。
10. 如請求項1所述之鍵盤系統，其中該一或多個連接器包含一或多個彈簧負載接腳。
11. 如請求項1所述之鍵盤系統，其中該一或多個連接器包含一或多個固體連接器。
12. 如請求項1所述之鍵盤系統，其中該一或多個連接器包含一或多個撓性連接器。