TWI567590B - 鍵盤 - Google Patents

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李建興
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Description

鍵盤
本發明係有關於一種鍵盤，特別係指一種具有防鬼鍵功能的鍵盤。
為了能夠便利地運用電腦來執行各種運算及應用程式，電腦除了需要具備足夠的運算能力之外，還需要搭配各種周邊輸入裝置以便於使用者操作。常見的周邊輸入裝置包括鍵盤、滑鼠、麥克風…等等，周邊輸入裝置可將使用者的輸入操作轉換為電腦所能支援的指令，並使電腦能夠對應地進行運算。
在各種周邊輸入裝置中，鍵盤因為包含了許多不同的按鍵，而能夠根據使用者的操作迅速產生各種輸入指令，例如產生對應於各種字母的輸入指令，因此成為一種重要且受歡迎的輸入裝置。然而隨著電腦的應用日趨廣泛，使用者也可能透過鍵盤來進行各種的應用，例如文書編輯或電玩遊戲等。而在不同的應用情境下，鍵盤可能會被要求能夠在被迅速且連續按壓的情況下，準確產生正確的輸入指令。然而按照現今技術的鍵盤偵測方式，卻可能出現某按鍵並未被按壓，卻因為其他鄰近的按鍵被按壓而導致誤判，亦即所謂的「鬼鍵」，造成使用者的不便，而成為亟待解決的問題。
本發明之一實施例提出一種具有防鬼鍵功能的鍵盤，鍵盤包含控制器、M個行信號線C(1)至C(M)、N個列信號線R(1)至R(N)及MxN個按鍵單元K(X,Y)。
控制器具有N個輸入埠與M個輸出埠，N個輸入埠可選擇性地電耦合至N個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)或N個定電壓比較器，M及N為大於1之整數。
M個行信號線C(1)至C(M)各別電耦合於M個輸出埠其中之一，而N個列信號線R(1)至R(N)各別電耦合於該N個類比數位轉換器其中之一及N個定電壓比較器其中之一。N個列信號線與M個行信號線形成MxN個開關交會處。
MxN個按鍵單元K(X,Y)，其中參數X值範圍為1至M，參數Y值範圍為1至N， MxN 個按鍵單元各別設置於MxN個開關交會處其中之一，每個按鍵單元K(X,Y)包含開關S(X,Y)，其中按鍵單元K(X,Y)的兩端點分別電耦合於M個行信號線中的第X行信號線C(X)與N個列信號線中的第Y列信號線R(Y)，當每個按鍵單元K(X,Y)被按壓時，開關S(X,Y)會導通第X行信號線C(X)及第Y列信號線R(Y)之間的電性耦合。
控制器周期性地執行掃描循環，當控制器執行掃描循環時，控制器調整參數i以逐一掃描該M個行信號線中的第i行信號線，參數i的值被設定為由1到M的各數值至少一次，掃描循環包含以下步驟：
(a)     i=1，開始掃描循環；
(b)     控制器透過M個輸出埠，將(1)第i行信號線C(i)設為預設電壓，且(2)第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為較低電壓和浮接狀態二者其中之一；
(c)     控制器透過N個輸入埠電性耦合至N個定電壓比較器，並控制N個定電壓比較器各別接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否均低於邏輯高位準V IH；
(d)     當N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值均低於邏輯高位準V IH時，判定N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)均未被按壓；
(e)     當i＜M時，設定i=i+1，回到步驟(b)，否則當i ＞=M 時，跳到步驟(g)；
(f)     當N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值至少其中之一高於邏輯高位準V IH時，
(f1) 控制器透過M個輸出埠，將(1)第i行信號線C(i)設為預設電壓，且(2)M個行信號線C(1)至C(M)中除第i行信號線C(i)以外的其他信號線設為較低電壓；
(f2) 控制器透過N個輸入埠電性耦合至N個類比數位轉換器，並控制N個類比數位轉換器接收N個列信號線R(1)至 R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於臨界位準V t；
(f3) 將第i行信號線C(i)以及N個列信號線R(1)至R(N)中電壓值高於臨界位準V t之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓；及
(f4) 於掃描循環中，當該M個行信號線C(1)至C(M)中尚有一第m行信號線未曾被設定為預設電壓時，將參數i設定為m，並回到步驟f1，否則進入步驟(g)，其中m為不小於1且不大於M之整數；及
(g)     完成掃描循環。
本發明之另一實施例提出一種具有防鬼鍵功能的鍵盤，鍵盤包含控制器、M個行信號線C(1)至C(M)、N個列信號線R(1)至R(N)、N個第一色信號線T1(1)至T1(N)及MxN個按鍵單元K(X,Y)。
控制器具有N個第一色控制埠，N個輸入埠與M個輸出埠， N個輸入埠可選擇性地電耦合至N個類比數位轉換器，M及N為大於1之整數。
M個行信號線C(1)至C(M)各別電耦合於M個輸出埠其中之一，而N個列信號線R(1)至R(N)各別電耦合於N個類比數位轉換器其中之一及N個定電壓比較器其中之一。N個列信號線與M個行信號線形成MxN個開關交會處。N個第一色信號線T1(1)至T1(N)，各別電耦合於N個第一色控制埠其中之一。
MxN個按鍵單元K(X,Y)，其中參數X值範圍為1至M，參數Y值範圍為1至N， MxN 個按鍵單元各別設置於MxN個開關交會處其中之一，每個按鍵單元K(X,Y)包含開關S(X,Y)與第一色光源L1(X,Y)，其中按鍵單元K(X,Y)的兩端點分別電耦合於M個行信號線中的第X行信號線C(X)與N個列信號線中的第Y列信號線R(Y)，當每個按鍵單元K(X,Y)被按壓時，開關S(X,Y)會導通第X行信號線C(X)及第Y列信號線R(Y)之間的電性耦合，第一色光源L1(X,Y)兩端點分別電耦合於M個行信號線C(1)至C(M)中的第X行信號線C(X)與N個第一色信號線T1(1)至T1(N)中的第Y列第一色信號線T1(Y)。
控制器周期性地執行掃描循環，當控制器執行掃描循環時，控制器調整參數i以逐一掃描M個行信號線中的第i行信號線，參數i的值被設定為由1到M的各數值至少一次，掃描循環包含以下步驟：
(a) 控制器透過M個輸出埠，將(1)第i行信號線C(i)設為預設電壓，且(2) M個行信號線C(1)至C(M)中除第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為較低電壓，控制器透過N個第一色控制埠，把N個第一色光控制信號各別施加到N個第一色信號線T1(1)至T1(N)上，藉由N個第一色光控制信號和第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至第i行信號線C(i)之N個第一色光源L1(i,1)至L1(i,N)的發光強度，進而影響耦合於第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩；
(b) 控制器透過N個輸入埠電性耦合至N個類比數位轉換器，並控制N個類比數位轉換器接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於臨界位準V t；
(c) 將第i行信號線C(i)以及N個列信號線R(1)至R(N)中電壓值高於臨界位準V t之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓；
(d) 於掃描循環中，當M個行信號線C(1)至C(M)中尚有第m行信號線未曾被設定為預設電壓時，將參數i設定為m，並回到步驟(a)，否則進入步驟(e)，其中m為不小於1且不大於M之整數；及
(e)     完成掃描循環。
第1圖為本發明一實施例之鍵盤100的示意圖。鍵盤100包含控制器110、M個行信號線C(1)至C(M)、N個列信號線R(1)至R(N)及MxN個按鍵單元K(1,1)至K(M,N)，M及N為大於1之整數。
控制器110具有N個輸入埠IN(1)至IN(N)與M個輸出埠OUT(1)至OUT(N)。N個輸入埠IN(1)至IN(N)可選擇性地電耦合至N個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)ADC(1)至ADC(N)或N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)。
在本發明的部分實施例中，N個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)ADC(1)至ADC(N)以及N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)會分別電耦合至N個列信號線R(1)至R(N)。而在第1圖中，N個輸入埠IN(1)至IN(N)可經由切換器112電耦合至N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)及N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)，而控制器110可進一步輸出控制訊號SIG ctrl至切換器112，切換器112即可根據控制訊號來選擇導通N個輸入埠IN(1)至IN(N)及N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)之間的電性耦合，抑或是導通N個輸入埠IN(1)至IN(N)及N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)之間的電性耦合。
M個行信號線C(1)至C(M)會各別電耦合於M個輸出埠OUT(1)至OUT(N)的其中一個對應的輸出埠，舉例來說，第1行信號線C(1)會電耦合至第1個輸出埠OUT(1)，而第M行信號線C(M)則會電耦合至第M個輸出埠OUT(M)。N個列信號線R(1)至R(N)各別電耦合於N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)的其中一個對應的類比數位轉換器以及N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)的其中一個對應的定電壓比較器，舉例來說第1列信號線R(1)會電耦合至類比數位轉換器ADC(1)及定電壓比較器CMP(1)，而第N列信號線R(N)則會電耦合至類比數位轉換器ADC(N)及定電壓比較器CMP(N)。
N個列信號線R(1)至R(N)會與M個行信號線C(1)至C(M)彼此相交並形成MxN個開關交會處，而MxN個按鍵單元K(1,1)至K(M,N)則會設置在MxN個開關交會處之一。
舉例來說，按鍵單元K(X,Y)會設置於第X行信號線C(X)及第Y列信號線R(Y)所形成的開關交會處，其中參數X值範圍為1至M，而參數Y值範圍為1至N。按鍵單元K(X,Y)包含開關S(X,Y)。在本發明的部分實施例中，按鍵單元K(X,Y)還可包含電阻Z(X,Y)，電阻Z(X,Y)可為具體增設的電阻元件，亦可能是按鍵單元K(X,Y)的線路等效電阻。
電阻Z(X,Y)與開關S(X,Y)可串聯於第X行信號線C(X)與第Y列信號線R(Y)之間，亦即按鍵單元K(X,Y)的兩端點會分別電耦合於第X行信號線C(X)及第Y列信號線R(Y)。當按鍵單元K(X,Y)被按壓時，開關S(X,Y)會導通第X行信號線C(X)及第Y列信號線R(Y)之間的電性耦合，此時，第X行信號線C(X)上的電位訊號即會傳導至第Y列信號線R(Y)。
控制器110可周期性地執行掃描循環，當控制器110執行掃描循環時，控制器110可藉由調整參數i以逐一掃描M個行信號線中的第i行信號線，在每次的循環中，參數i的值將被設定為由1到M的各數值至少一次。
第2圖為本發明一實施例之控制器110執行掃描循環時，M行信號線C(1)至C(M)的電壓時序圖。在第2圖中，掃描循環可藉由將參數i的值由1遞增至M以分別在對應的時段P(1)至P(M)中掃描各行信號線。舉例來說，當在時段P(1)中，參數i為1，此時控制器110可調高第1行信號線C(1)的電壓，同時使其他行信號線的電壓設定在較低的電壓，如此一來，即可透過N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)或類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)來判斷各列信號線R(1)至R(N)上的電壓大小，以得知第1行之各按鍵單元的按壓狀況。判斷完畢之後，控制器110可將參數i遞增至2，此時掃描循環即進入時段P(2)，而控制器110可調高第2行信號線C(2)的電壓，同時使其他行信號線的電壓設定在較低的電壓以判斷第2行之各按鍵單元的按壓狀況。依此類推，控制器110可繼續將參數遞增至3、…、M-1及M，並可在對應的時段P(3)、…、P(M-1)及P(M)中判斷各行按鍵單元的按壓狀況。如此一來，即可判斷所有按鍵單元的按壓狀況並完成掃描循環。此外，在本發明的部分實施例中，控制器110也可以將參數i由M遞減至1，抑或是按照其他的次序判斷各行按鍵單元的按壓狀況。
第3圖為本發明一實施例之控制器110執行掃描循環的流程圖，掃描循環的流程包含步驟S210至S270。
S210：     將參數i的值設定成1；
S220：     控制器110透過M個輸出埠OUT(1)至OUT(M)，將第i行信號線C(i)設為預設電壓VH，並將第i行以外的其他行信號線設為較低電壓VL及浮接狀態二者其中之一；
S230：     控制器110透過N個輸入埠IN(1)至IN(N)電性耦合至N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)，並控制N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)各別接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否均低於邏輯高位準V IH；
S240：     當N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值均低於邏輯高位準V IH時，判定該N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)均未被按壓，並執行步驟S250，而當N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值至少其中之一高於邏輯高位準V IH時，則執行步驟S260；
S250：     當i＜M時，將參數i設定為i+1，並回到步驟S220，否則當i ＞=M 時，執行步驟S270；
S260：     控制器110透過M個輸出埠OUT(1)至OUT(M)，將第i行信號線C(i)設為預設電壓VH，並將M個行信號線C(1)至C(M)中除第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為較低電壓VL；
S262：     控制器110透過N個輸入埠IN(1)至IN(N)電性耦合至N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)，並控制N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於臨界位準V t；
S264：     將第i行信號線C(i)以及N個列信號線R(1)至R(N)中電壓值高於臨界位準V t之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓；
S266：     當M個行信號線C(1)至C(M)中尚有第m行信號線未曾被設定為預設電壓時，將參數i設定為m，並回到步驟S260，否則進入步驟S270，其中m為不小於1且不大於M之整數；
S270：     完成掃描循環。
在步驟S210中，控制器110可先將參數i的值設定成1，以開始掃描循環，並可在掃描循環的過程中，逐漸將參數i設定成2至M，以確保在掃描循環的過程中，每一行信號線C(1)至C(M)都會被設定至預設電壓VD並進行掃描。
在步驟S220中，控制器110可透過M個輸出埠OUT(1)至OUT(M)，將第i行信號線C(i)設為預設電壓VH，並將第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為較低電壓VL及浮接狀態二者其中之一。當第i行信號線C(i)以外的其他行信號線被設為較低電壓VL和浮接狀態兩者之一時，其狀態皆異於被設為預設電壓VH。此時，若對應至第i行信號線C(i)的按鍵單元K(i,1)至K(i,N)有被按壓時，例如若按鍵單元K(i,1)被按壓時，開關S(i,1)將會導通第1列信號線R(1)與第i行信號線C(i)之間的電性連接，使得第1列信號線R(1)的電位會被提升到接近預設電壓VH。
因此在步驟S230中，控制器110會透過N個輸入埠IN(1)至IN(N)電性耦合至N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)，並控制N個定電壓比較器CMP(1)至CMP(N)各別接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否均低於邏輯高位準V IH。在本發明的部分實施例中，邏輯高位準V IH的電壓值會接近於預設電壓VH的電壓值，然而為避免兩者太過接近而導致誤判，亦不宜將兩者的電壓值設定為太過接近，而以邏輯高位準V IH略低於預設電壓VH為佳，例如邏輯高位準V IH可為預設電壓之0.7倍。藉由判斷N列信號線R(1)至R(N)的電位與邏輯高位準V IH，即可初步判斷是否有按鍵單元被按壓。
在步驟S240中，若是N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值均低於邏輯高位準V IH時，則表示N個列信號線R(1)至R(N)的電壓值皆並未電耦合至第i行信號線C(i)，所以電壓並未顯著的提升，此時即可判定N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)均未被按壓，並執行步驟S250。
在步驟S250中控制器110會檢查參數i的數值，若是當i ＞=M 時，則表示每一行信號線C(1)至C(M)都已掃描完畢，此時就會進入步驟S270並完成掃描循環，直到經過一個周期的等待時間後，再重新執行步驟S210。若是i＜M，則控制器110會調整參數i，例如將參數i更新為i+1，並回到步驟S220以對下一行信號線進行掃描。
此外，在步驟S240中，若是N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值至少其中之一高於邏輯高位準V IH時，例如第1列信號線R(1)的電壓值高於邏輯高位準V IH時，即表示有部分的按鍵單元被按壓，導致第i行信號線C(i)線上的預設電壓VH能夠傳導到第1列信號線R(1)。
舉例來說，若按鍵單元K(i,1)被按壓，則開關S(i,1)會導通第1列信號線R(1)與第i行信號線C(i)之間的電性連接，使得第1列信號線R(1)的電位會被提升到接近預設電壓VH。然而，在本發明的部分實施例中，在按鍵單元K(i,1)未被按壓的情況下，第1列信號線R(1)仍然可能因為其他按鍵單元被按壓而導致電位上升。
舉例來說，若按鍵單元K(i,2)、K(i+1,2)及K(i+1,1)同時都被按壓，此時開關S(i,2)、S(i+1,2)及S(i+1,1)都會被導通，因此第i行信號線C(i)上的高電位可透過開關S(i,2)耦合至第2列信號線R(2)，並透過開關S(i+1,2)耦合至第i+1行信號線C(i+1)，接著再透過開關S(i+1,1)耦合至第1列信號線R(1)。
換言之，只要被按壓的按鍵單元能夠提供迴路將第i行信號線C(i)電耦合至第1列信號線R(1)，就可能發生按鍵單元K(i,1)本身未被按壓，第1列信號線R(1)的電位卻被拉升的情況。在此情況下，若貿然判定按鍵單元K(i,1)被按壓，或未將實際上被按壓的按鍵單元K(i,2)、K(i+1,2)及K(i+1,1)判定為已按壓，即會導致「鬼鍵」的情況，而造成使用上的困擾。
為了避免誤判，控制器110在步驟S260中仍會透過M個輸出埠OUT(1)至OUT(M)，將第i行信號線C(i)設為預設電壓VH，並將M個行信號線C(1)至C(M)中除第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為較低電壓VL。接著在步驟S262中，控制器110可透過N個輸入埠IN(1)至IN(N)電性耦合至N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)，並控制N個類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)接收N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於臨界位準V t。
在本發明的部分實施例中，當同一列的按鍵單元，例如按鍵單元K(1,1)至K(M,1)中，有部分按鍵單元被同時被按壓時，則自第i行信號線C(i)輸入的預設電壓可能會由被同時按壓之按鍵單元中的電阻分壓，導致第一列信號線R(1)的電位可能會甚低於預設電壓VH。而在較極端的情況下，若位於第一列的M個按鍵單元K(1,1)至K(M,1)同時都被按壓，則位於第i行的按鍵單元將與其他M-1個按鍵單元的並聯電阻共同分壓，此時第一列信號線R(1)的電位可能只有(VH-VL)/M，而甚低於預設電壓VH。
為了避免誤判，可將臨界位準V t設定為小於邏輯高位準V IH，根據上述的情況，亦可將臨界位準V t設定為預設電壓VH除以M。由於臨界位準V t的電壓位準較低，因此透過類比數位轉換器來信號線上的電壓與臨界位準V t進行比對，以使判斷結果更為精確。
在步驟S264中，控制器110可將第i行信號線C(i)以及N個列信號線R(1)至R(N)中電壓值高於臨界位準V t之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓。舉例來說，若N個列信號線R(1)至R(N)中，第1列及第2列信號線R(1)及R(2)的電壓值高於臨界位準V t，則控制器110可將對應於第i行信號線C(i)以及第1列及第2列信號線R(1)及R(2)的按鍵單元K(i,1)及K(i,2)判定為已按壓。如此一來，即可偵測出對應至第i行信號線C(i)的按鍵單元中有被按壓的按鍵單元，而能夠避免出現「鬼鍵」的情況。
在完成步驟S264之後，控制器110會在步驟S266中進一步檢查M個行信號線C(1)至C(M)中，是否尚有哪行信號線尚未被設定為預設電壓VH，亦即檢查是否還有未進行掃描的行信號線。舉例來說，若控制器110判斷第m行信號線未曾被設定為預設電壓VH時，則控制器110可將參數i設定為m，並回到步驟S260繼續透過類比數位轉換器來比對各列信號線上的電壓與臨界位準V t之間的關係，以偵測是否尚有按鍵被按壓。m為不小於1且不大於M之整數。
而若所有的行信號線C(1)至C(M)都已經被設定至預設電壓VH過一次以後，控制器110即可進入步驟S270並完成這次的掃描循環。
由於鍵盤100可以周期性的進行掃描循環，並在掃描循環的過程中，先透過比較器CMP(1)至CMP(N)比較各列信號線R(1)至R(N)上的電壓及邏輯高位準V IH以確認是否有按鍵被按壓，接著在透過類比數位轉換器ADC(1)至ADC(N)比較各列信號線R(1)至R(N)上的電壓及臨界位準V t以判定出被按壓的按鍵單元為何，因此能夠避免在按鍵單元未被按壓時誤判為被按壓，或在按鍵單元被按壓時誤判為未被按壓，進而避免發生「鬼鍵」的情況。
第4圖為本發明一實施例之鍵盤200的示意圖。鍵盤200與鍵盤100的結構及操作原理相似。鍵盤200包含控制器210、M個行信號線C(1)至C(M)、N個列信號線R(1)至R(N)、N個第一色信號線T1(1)至T1(N)及MxN個按鍵單元K’(1,1)至K’(M,N)。控制器210除了具備控制器110的元件及功能外，還包含N個第一色控制埠CL1(1)至CL1(N)。N個第一色信號線T1(1)至T1(N)各別電耦合於N個第一色控制埠CL1(1)至CL1(N)中對應的第一色控制埠。舉例來說，第一色信號線T1(1)可電耦合至第一色控制埠CL1(1)，而第一色信號線T1(N)可電耦合至第一色控制埠CL1(N)。
此外，每個按鍵單元K’(X,Y)除了包含開關S(X,Y)之外，還可包含第一色光源L1(X,Y)。第一色光源L1(X,Y)的兩端點會分別電耦合於M個行信號線C(1)至C(M)中的第X行信號線C(X)與N個第一色信號線T1(1)至T1(N)中的第Y列第一色信號線T1(Y)。透過輸入適當的電壓至第X行信號線C(X)及第Y列第一色信號線T1(Y)，即能夠控制第一色光源L1(X,Y)發光。舉例來說，當第X行信號線C(X)為較高電位VH，而第Y列第一色信號線T1(Y)為較低電位VL時，第一色光源L1(X,Y)兩端的電壓差即可導通第一色光源L1(X,Y)，並使第一色光源L1(X,Y)發出第一色光。而透過調整第一色光源L1(X,Y)兩端的電壓差大小還能夠進一步調整第一色光源L1(X,Y)的發光亮度。
由於在第2圖所示的掃描循環流程中，控制器210可在步驟S220及步驟S260中，輪流將N行信號線C(1)至C(N)設為預設電壓VH，因此在本發明的部分實施例中，控制器210亦可在執行步驟S220及/或步驟S260的同時，透過N個第一色控制埠CL1(1)至CL1(N)，把N個第一色光控制信號SIG1(1)至SIG1(N)各別施加到N個第一色信號線T1(1)至T1(N)上，藉由N個第一色光控制信號SIG1(1)至SIG(N)和第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至第i行信號線C(i)之N個第一色光源L1(i,1)至L1(i,N)的發光強度，進而影響耦合於第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K’(i,1)至K’(i,N)的背光色彩。
也就是說，鍵盤200可以在控制器210執行掃描循環時，同時控制第一色光源的發光強度，因此能夠簡化鍵盤200的操作過程，進一步減少控制器210的硬體複雜度。此外，由於執行掃描循環的週期較短，因此在利用掃描循環的期間導通第一色光源時，第一色光源所發出的光不至於會讓使用者感受到閃爍，而仍能夠讓使用者感受到穩定發光的效果。
在第4圖中，控制器210還可包含N個第二色控制埠CL2(1)至CL2(N)，而鍵盤200還可包含N個第二色信號線T2(1)至T2(N)，而N個第二色信號線T2(1)至T2(N)會各別電耦合於N個第二色控制埠CL2(1)至CL(N)中對應的一個第二色控制埠。
按鍵單元K’(X,Y)可另包含第二色光源L2(X,Y)。第二色光源L2(X,Y)的兩端點可分別電耦合於M個行信號線C(1)至C(M)中的第X行信號線C(X)與N個第二色信號線T2(1)至T2(N)中的第Y列第二色信號線T2(Y)。
而控制器210也可根據上述控制N個第一色控制埠CL1(1)至CL1(N)的方式來控制N個第二色控制埠CL2(1)至CL2(N)。換言之，控制器210可在執行步驟S220及/或步驟S260的同時，透過N個第二色控制埠CL2(1)至CL2(N)，把N個第二色光控制信號SIG2(1)至SIG2(N)各別施加到N個第二色信號線T2(1)至T2(N)上，藉由N個第二色光控制信號SIG2(1)至SIG2(N)和第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至第i行信號線C(i)之N個第二色光源L2(i,1)至L2(i,N)的發光強度，進而影響耦合於第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩。
在本發明的部分實施例中，第一色光源及第二色光源可發出不同顏色的光，因此控制器210可以透過第一色光控制信號及第二色光控制信號分別使第一色光源及第二色光源發出不同強度的光，進而能夠將兩者所發出的光混合出不同的顏色及變換效果。在本發明的部分實施例中，鍵盤200還可包含第三色光源，並利用類似於上述控制第一色光源及第二色光源的架構及方式來控制第三色光源，以使鍵盤200的背光效果能夠更加豐富。
舉例來說，第一色光源、第二色光源及第三色光源可分別為紅色光源、藍色光源及綠色光源，如此一來，透過調整三色光源的強度比例，就能夠混合出各種不同的色光，讓鍵盤的使用者體驗更加豐富多元。
綜上所述，本發明之實施例所提出的鍵盤能夠周期性的進行掃描循環，並在掃描循環的過程中，先透過比較器比較各列信號線上的電壓及邏輯高位準以確認是否有按鍵被按壓，接著在透過類比數位轉換器比較各列信號線上的電壓及臨界位準以判定出被按壓的按鍵單元為何，因此能夠避免在按鍵單元未被按壓時誤判為被按壓，而在按鍵單元被按壓時誤判為未被按壓，進而避免發生「鬼鍵」的情況。同時，透過各行信號線及各色訊號線，還可以進一步在進行掃描循環的過程中，使鍵盤的背光光源發光，並調整背光色彩，達到簡化控制流程及簡化硬體設備的效果。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申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。
100、200‧‧‧鍵盤
110、210‧‧‧控制器
112‧‧‧切換器
C(1)至C(N)‧‧‧行信號線
R(1)至R(N)‧‧‧列信號線
IN(1)至IN(N)‧‧‧輸入埠
OUT(1)至OUT(M)‧‧‧輸出埠
K(1,1)至K(M,N)、K’(1,1)至K’(M,N)‧‧‧按鍵單元
S(i,1)、S(i,2)、S(i+1,1)、S(i+1,2)、S(X,Y)‧‧‧開關
Z(X,Y)‧‧‧電阻
ADC(1)至ADC(N)‧‧‧類比數位轉換器
CMP(1)至CMP(N)‧‧‧定電壓比較器
VIH‧‧‧邏輯高位準
Vt‧‧‧臨界位準
SIGctrl‧‧‧控制訊號
P(1)至P(M)‧‧‧時段
S210至S270‧‧‧步驟
CL1(1)至CL1(N)‧‧‧第一色控制埠
T1(1)至T1(N)‧‧‧第一色信號線
CL2(1)至CL2(N)‧‧‧第二色控制埠
T2(1)至T2(N)‧‧‧第二色信號線
L1(i,1)至L1(i,N)、L1(X,Y)‧‧‧第一色光源
L2(i,1)至L2(i,N)、L2(X,Y)‧‧‧第二色光源
第1圖為本發明一實施例之鍵盤的示意圖。 第2圖為本發明一實施例之各行信號線的電壓時序圖。 第3圖為本發明一實施例之控制器執行掃描循環的流程圖 第4圖為本發明另一實施例之鍵盤的示意圖。
100‧‧‧鍵盤
110‧‧‧控制器
112‧‧‧切換器
C(1)至C(N)‧‧‧行信號線
R(1)至R(N)‧‧‧列信號線
IN(1)至IN(N)‧‧‧輸入埠
OUT(1)至OUT(M)‧‧‧輸出埠
K(1,1)至K(M,N)‧‧‧按鍵單元
S(i,1)、S(i,2)、S(i+1,1)、S(i+1,2)、S(X,Y)‧‧‧開關
Z(1,1)至Z(M,N)‧‧‧電阻
ADC(1)至ADC(N)‧‧‧類比數位轉換器
CMP(1)至CMP(N)‧‧‧定電壓比較器
VIH‧‧‧邏輯高位準
Vt‧‧‧臨界位準
SIGctrl‧‧‧控制訊號

Claims (8)

  1. 一種具有防鬼鍵功能的鍵盤，該鍵盤包含：一控制器，該控制器具有N個輸入埠與M個輸出埠，該N個輸入埠可選擇性地電耦合至N個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)或N個定電壓比較器，M及N為大於1之整數；M個行信號線C(1)至C(M)，該M個行信號線各別電耦合於該M個輸出埠其中之一；N個列信號線R(1)至R(N)，該N個列信號線各別電耦合於該N個類比數位轉換器其中之一及該N個定電壓比較器其中之一，該N個列信號線與該M個行信號線形成MxN個開關交會處；及MxN個按鍵單元K(X,Y)，其中參數X值範圍為1至M，參數Y值範圍為1至N，該MxN個按鍵單元各別設置於該MxN個開關交會處其中之一，每個按鍵單元K(X,Y)包含一開關S(X,Y)，其中該按鍵單元K(X,Y)的兩端點分別電耦合於該M個行信號線中的一第X行信號線C(X)與該N個列信號線中的一第Y列信號線R(Y)，當每個按鍵單元K(X,Y)被按壓時，該開關S(X,Y)會導通該第X行信號線C(X)及該第Y列信號線R(Y)之間的電性耦合；其中該控制器周期性地執行一掃描循環，當該控制器執行該掃描循環時，該控制器調整一參數i以逐一掃描該M個行信號線中的第i行信號線，該參數i的值被設定為由1到M的各數值至少一次，該掃描循環包含以下步驟：(a)i=1，開始該掃描循環；(b)該控制器透過該M個輸出埠，將該第i行信號線C(i)設為 一預設電壓，且第i行信號線C(i)以外的其他行信號線可設為一較低電壓和一浮接狀態二者其中之一，該較低電壓低於該預設電壓；(c)該控制器透過該N個輸入埠電性耦合至該N個定電壓比較器，並控制該N個定電壓比較器各別接收該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否均低於一邏輯高位準VIH；(d)當該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值均低於該邏輯高位準VIH時，判定該N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)均未被按壓；(e)當i<M時，設定i=i+1，回到步驟(b)，否則當i>=M時，跳到步驟(g)；(f)當該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值至少其中之一高於該邏輯高位準VIH時，(f1)該控制器透過該M個輸出埠，將(1)該第i行信號線C(i)設為該預設電壓，且(2)該M個行信號線C(1)至C(M)中除該第i行信號線C(i)以外的其他信號線設為該較低電壓；(f2)該控制器透過該N個輸入埠電性耦合至該N個類比數位轉換器，並控制該N個類比數位轉換器接收該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於一臨界位準Vt；(f3)將該第i行信號線C(i)以及該N個列信號線R(1)至 R(N)中電壓值高於該臨界位準Vt之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓；及(f4)於該掃描循環中，當該M個行信號線C(1)至C(M)中尚有一第m行信號線未曾被設定為該預設電壓時，將該參數i設定為m，並回到步驟f1，否則進入步驟(g)，其中m為不小於1且不大於M之整數；及(g)完成該掃描循環。
  2. 如請求項1所述之鍵盤，其中該邏輯高位準VIH係為該預設電壓之0.7倍。
  3. 如請求項1所述之鍵盤，其中該臨界位準Vt係為該預設電壓除以M。
  4. 如請求項1所述之鍵盤，其中每個按鍵單元K(X,Y)另包含一電阻Z(X,Y)，該電阻Z(X,Y)與該開關S(X,Y)串聯於第X行信號線C(X)與該第Y列信號線R(Y)之間。
  5. 如請求項1所述之鍵盤，其中：該控制器另包含N個第一色控制埠；該鍵盤另包含N個第一色信號線T1(1)至T1(N)，該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)各別電耦合於該N個第一色控制埠其中之一；每個按鍵單元K(X,Y)另包含一第一色光源L1(X,Y)，其中該第一色光源L1(X,Y)兩端點分別電耦合於該M個行信號線C(1)至C(M) 中的該第X行信號線C(X)與該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)中的一第Y列第一色信號線T1(Y)；及當執行步驟(b)或步驟(f1)時，該控制器透過該N個第一色控制埠，把N個第一色光控制信號各別施加到該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)上，藉由該N個第一色光控制信號和該第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至該第i行信號線C(i)之N個第一色光源L1(i,1)至L1(i,N)的發光強度，進而影響耦合於該第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩。
  6. 如請求項5所述之鍵盤，其中：該控制器另包含N個第二色控制埠；該鍵盤另包含N個第二色信號線T2(1)至T2(N)，該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)各別電耦合於該N個第二色控制埠其中之一；每個按鍵單元K(X,Y)另包含一第二色光源L2(X,Y)，其中該第二色光源L2(X,Y)兩端點分別電耦合於該M個行信號線C(1)至C(M)中的該第X行信號線C(X)與該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)中的第Y列第二色信號線T2(Y)；及當執行步驟(b)或步驟(f1)時，該控制器透過該N個第二色控制埠，把N個第二色光控制信號各別施加到該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)上，藉由該N個第二色光控制信號和該第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至該第i行信號線C(i)之N個第二色光源L2(i,1)至L2(i,N)的發光強度，進而影響耦合於該第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩。
  7. 一種具有防鬼鍵功能的鍵盤，該鍵盤包含：一控制器，該控制器具有N個第一色控制埠，N個輸入埠與M個輸出埠，該N個輸入埠可選擇性地電耦合至N個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)，M及N為大於1之整數；M個行信號線C(1)至C(M)，該M個行信號線各別電耦合於該M個輸出埠其中之一；N個列信號線R(1)至R(N)，該N個列信號線各別電耦合於該N個類比數位轉換器其中之一及該N個定電壓比較器其中之一，該N個列信號線與該M個行信號線形成MxN個開關交會處；N個第一色信號線T1(1)至T1(N)，該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)各別電耦合於該N個第一色控制埠其中之一；及MxN個按鍵單元K(X,Y)，其中參數X值範圍為1至M，參數Y值範圍為1至N，該MxN個按鍵單元各別設置於該MxN個開關交會處其中之一，每個按鍵單元K(X,Y)包含一開關S(X,Y)與一第一色光源L1(X,Y)，其中該按鍵單元K(X,Y)的兩端點分別電耦合於該M個行信號線中的一第X行信號線C(X)與該N個列信號線中的一第Y列信號線R(Y)，當每個按鍵單元K(X,Y)被按壓時，該開關S(X,Y)會導通該第X行信號線C(X)及該第Y列信號線R(Y)之間的電性耦合，該第一色光源L1(X,Y)兩端點分別電耦合於該M個行信號線C(1)至C(M)中的該第X行信號線C(X)與該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)中的一第Y列第一色信號線T1(Y)；其中該控制器周期性地執行一掃描循環，當該控制器執行該掃描循環時，該控制器調整一參數i以逐一掃描該M個行信號線中 的第i行信號線，該參數i的值被設定為由1到M的各數值至少一次，該掃描循環包含以下步驟：(a)該控制器透過該M個輸出埠，將(1)該第i行信號線C(i)設為一預設電壓，且(2)該M個行信號線C(1)至C(M)中除該第i行信號線C(i)以外的其他行信號線設為一較低電壓和一浮接狀態二者其中之一，該較低電壓和該浮接狀態異於該預設電壓，該控制器透過該N個第一色控制埠，把N個第一色光控制信號各別施加到該N個第一色信號線T1(1)至T1(N)上，藉由該N個第一色光控制信號和該第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至該第i行信號線C(i)之N個第一色光源L1(i,1)至L1(i,N)的發光強度，進而影響耦合於該第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩；(b)該控制器透過該N個輸入埠電性耦合至該N個類比數位轉換器，並控制該N個類比數位轉換器接收該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值以判斷該N個列信號線R(1)至R(N)上的電壓值是否高於一臨界位準Vt；(c)將該第i行信號線C(i)以及該N個列信號線R(1)至R(N)中電壓值高於該臨界位準Vt之列信號線所對應到的按鍵單元判定為被按壓；(d)於該掃描循環中，當該M個行信號線C(1)至C(M)中尚有一第m行信號線未曾被設定為該預設電壓時，將 該參數i設定為m，並回到步驟(a)，否則進入步驟(e)，其中m為不小於1且不大於M之整數；及(e)完成該掃描循環。
  8. 如請求項7所述之鍵盤，其中：該控制器另包含N個第二色控制埠；該鍵盤另包含N個第二色信號線T2(1)至T2(N)，該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)各別電耦合於該N個第二色控制埠其中之一；每個按鍵單元K(X,Y)另包含一第二色光源L2(X,Y)，其中該第二色光源L2(X,Y)兩端點分別電耦合於該M個行信號線C(1)至C(M)中的該第X行信號線C(X)與該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)中的第Y列第二色信號線T2(Y)；及當執行步驟(a)時，該控制器透過該N個第二色控制埠，把N個第二色光控制信號各別施加到該N個第二色信號線T2(1)至T2(N)上，藉由該N個第二色光控制信號和該第i行信號線C(i)間的電壓差，來調整耦合至該第i行信號線C(i)之N個第二色光源L2(i,1)至L2(i,N)的發光強度，進而影響耦合於該第i行信號線C(i)之N個按鍵單元K(i,1)至K(i,N)的背光色彩。
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