TWI601034B

TWI601034B - 按鍵矩陣

Info

Publication number: TWI601034B
Application number: TW105114747A
Authority: TW
Inventors: 李建興; 劉家宏
Original assignee: 達方電子股份有限公司
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-10-01
Also published as: TW201730720A

Description

按鍵矩陣

本發明是有關於一種按鍵矩陣，且特別是有關於一種具有發光功能的按鍵矩陣。

請參照第1圖，其係習用技術的單色發光鍵盤之示意圖。發光鍵盤包含控制電路板11與按鍵電路板13。其中，控制電路板11進一步包含按鍵控制電路111與發光二極體控制電路113，按鍵電路板13進一步包含開關矩陣131與發光二極體矩陣133。開關矩陣131包含排列為M行與N列的多個開關131a，發光二極體矩陣133包含排列為M行與N列的多個發光二極體133a。

由第1圖可以看出，按鍵控制電路111透過M條行掃描信號線121與N條列感測信號線122判斷開關矩陣131a內的開關131a是否導通。此外，發光二極體控制電路113需透過M條發光二極體掃描信號線123傳送掃描信號至發光二極體矩陣133，以及，透過N條亮度調整信號線124調整發光二極體133a的亮度。因此，第1圖的控制電路板11與按鍵電路板13間，需要使用的接線數量為2*(M+N)。此外，習用技術須分別使用按鍵控制電路111與發光二極體控制電路113控制開關矩陣131與發光二極體矩陣133。

請參照第2圖，其係習用技術的彩色發光鍵盤之示意圖。發光鍵盤包含控制電路板21與按鍵電路板23。其中，控制電路板21進一步包含按鍵控制電路211與發光二極體控制電路213。按鍵電路板23進一步包含開關矩陣231與發光二極體矩陣2331、2332、2333。開關矩陣231包含排列為M*N矩陣的多個開關231a；發光二極體矩陣2331包含排列為M*N矩陣的多個第一色發光二極體(例如，紅色發光二極體)；發光二極體矩陣2332包含排列為M*N矩陣的多個第二色發光二極體(例如，綠色發光二極體)；發光二極體矩陣2333包含排列為M*N矩陣的多個第三色發光二極體(例如，藍色發光二極體)。

由第2圖可以看出，按鍵控制電路211需透過M條行掃描信號線221與N條列感測信號線222判斷開關矩陣231內的開關231a是否導通。此外，發光二極體控制電路213需透過M條發光二極體掃描信號線223傳送掃描信號至發光二極體矩陣2331、2332、2333；透過三組各自包含N條的亮度調整信號線224、225、226調整發光二極體矩陣2331、2332、2333內的發光二極體的亮度。

根據前述說明可以得知，第2圖的控制電路板21與按鍵電路板23間，需要使用的接線數量為(2*M+4*N)。

因此，無論是單色的發光鍵盤或是彩色的發光鍵盤，習用技術的控制電路與開關矩陣、發光二極體矩陣間都必須使用許多接線，才能提供按鍵感測與發光控制的功能。此種使用大量接線才能控制鍵盤的作法會增加生產成本。

本發明係有關於一種具有發光功能的按鍵矩陣，能透過分時控制的方式降低所需使用的接線數量。

根據本發明之第一方面，提出一種按鍵矩陣，包含：一第n列共用信號線，該複數條行掃描信號線電耦合於一控制器；複數條行掃描信號線，電耦合於該控制器，包含：一第(m-1)行掃描信號線、一第m行掃描信號線以及一第(m+1)行掃描信號線，其中該控制器係於一第m掃描時段將該第(m-1)行掃描信號線、該第m行掃描信號線與該第(m+1)行掃描信號線分別設為一高阻抗狀態、一觸發電壓與一不觸發電壓，其中該第m掃描時段係包含一第m感測時段與一第m發光時段，且該不觸發電壓異於該觸發電壓；一第m按鍵單元，包含一第m電阻、一第m開關與一第m發光元件，其中該第m電阻的一第一端電耦合於該第(m-1)行掃描信號線、該第m開關的一第一端電耦合於該第m行掃描信號線、該第m開關的一第二端、該第m電阻的一第二端與該第m發光元件的一第一端均電耦合於一第m節點，該第m發光元件的一第二端電耦合於該第n列共用信號線，其中在該第m感測時段，該控制器係偵測該第n列共用信號線的位準而判斷該第m開關的導通狀態；以及一第(m+1)按鍵單元，包含一第(m+1)電阻、一第(m +1)開關與一第(m+1)發光元件，其中該第(m+1)電阻的一第一端電耦合於該第m行掃描信號線、該第(m+1)開關的一第一端電耦合於該第(m+1)行掃描信號線，該第(m+1)開關的一第二端、該第(m+1)電阻的一第二端與該第(m+1)發光元件的一第一端均電耦合於一第(m+1)節點，該第(m+1)發光元件的一第二端電耦合於該第n列共用信號線，其中在該第m發光時段，該控制器透過該第n列共用信號線傳送一第(m+1)亮度控制信號，藉由該第(m+1)亮度控制信號而調整該第(m+1)發光元件的亮度。

根據本發明之第二方面，提出一種按鍵矩陣，包含：複數條行掃描信號線，電耦合於一控制器，該複數條行掃描信號線包含：一第(m-1)行掃描信號線、一第m行掃描信號線以及一第(m+1)行掃描信號線，其中該控制器係於一第m掃描時段將該第m行掃描信號線設為一觸發電壓，以及將該第(m-1)行掃描信號線與該第(m+1)行掃描信號線設為一不觸發電壓，其中該第m掃描時段係包含一第m感測時段與一第m發光時段，且該不觸發電壓異於該觸發電壓；一第n列感測信號線，電耦合於該控制器；一第n列第一色亮度調整信號線，電耦合於該控制器；以及一第m按鍵單元，包含一第m電阻、一第m開關與一第m第一色發光元件，其中該第m電阻的一第一端電耦合於該第n列第一色亮度調整信號線，該第m開關的一第一端電耦合於該第n列感測信號線，該第m開關的一第二端、該第m電阻的一第二端與該第m第一色發光元件的一第一端均電耦合於一第m節點，該第m第一色發光元件的一第二端電耦合於第m行掃描信號線，其中在該第m感測時段，該控制器將該第n列第一色亮度調整信號線設為一高阻抗狀態，並偵測該第n列感測信號線在該第m感測時段的位準而判斷該第m開關的導通狀態，其中在該第m發光時段，該控制器將該第n列感測信號線設為該高阻抗狀態，並透過該第n列第一色亮度調整信號線傳送用於調整該第m第一色發光元件亮度的一第m第一色亮度控制信號。

根據本發明之第三方面，提出一種按鍵矩陣，包含：一第一行掃描信號線，電耦合於一控制器，該控制器係於一第一掃描時段將該第一行掃描信號線設為一觸發電壓，其中該第一掃描時段係包含一第一感測時段與一第一發光時段；一第一按鍵單元，包含共同電耦合於一節點之一第一電阻、一第一第一色發光元件與一第一開關；一第一列感測信號線，電耦合於該第一開關與該控制器，於該第一感測時段中，該控制器係根據該第一列感測信號線的位準而判斷該第一開關的導通狀態；以及一第一列第一色亮度調整信號線，電耦合於該第一電阻與該控制器，於該第一發光時段中，該控制器透過該第一列第一色亮度調整信號線來調整該第一第一色發光元件的亮度。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

11、21、41、51、61‧‧‧控制電路板

111、211‧‧‧按鍵控制電路

113、213‧‧‧發光二極體控制電路

13、23、43、53、63‧‧‧按鍵電路板

131、231‧‧‧開關矩陣

131a、231a、s_(m-1)n、s_mn、s_(m+1)n、s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8、s9、s10、s11、s12‧‧‧開關

133、2331、2332、2333‧‧‧發光二極體矩陣

133a、d_(m-1)n、d_mn、d_(m+1)n、d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10、d11、d12、dR_mn、dG_mn、dB_mn、dR1、dR2、dR3、dR4、dR5、dR6、dR7、dR8、dR9、dR10、dR11、dR12、dG1、dG2、dG3、dG4、dG5、dG6、dG7、dG8、dG9、dG10、dG11、dG12、dB1、dB2、dB3、dB4、dB5、dB6、dB7、dB8、dB9、dB10、dB11、dB12‧‧‧發光二極體

121、221‧‧‧行掃描信號線

C_(m-1)、C_m、C_(m+1)、C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆‧‧‧行掃描信號

122、222‧‧‧列感測信號線

detR_n、detR₁、detR₂‧‧‧列感測信號

123、223‧‧‧發光二極體掃描信號線

124、224、225、226、R_n、R₁、R₂、G_n、B_n、G₁、G₂、B₁、B₂‧‧‧亮度調整信號線

30、431、40、531、50、60‧‧‧按鍵矩陣

301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、431_(m-1)n、431_mn、431_(m+1)n、401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、411、412、531_mn、501、502、503、504、505、506、507、508、509、510、511、512、630_mn、601、602、603、604、605、606、607、608、609、610、611、612‧‧‧按鍵單元

41a、51a、61a‧‧‧鍵盤控制器

41b、51b、61b‧‧‧類比數位轉換器

r_(m-1)n、r_mn、r_(m+1)n、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12‧‧‧電阻

cmR_n、cmR₁、cmR₂‧‧‧列共用信號

N_(m-1)n、N_mn、N_(m+1)n、A1、N1‧‧‧節點

T1‧‧‧第一掃描時段

T2‧‧‧第二掃描時段

T3‧‧‧第三掃描時段

T4‧‧‧第四掃描時段

T5‧‧‧第五掃描時段

T6‧‧‧第六掃描時段

T1a‧‧‧第一感測時段

T1b‧‧‧第一發光時段

T2a‧‧‧第二感測時段

T2b‧‧‧第二發光時段

T3a‧‧‧第三感測時段

T3b‧‧‧第三發光時段

T4a‧‧‧第四感測時段

T4b‧‧‧第四發光時段

T5a‧‧‧第五感測時段

T5b‧‧‧第五發光時段

T6a‧‧‧第六感測時段

T6b‧‧‧第六發光時段

H‧‧‧觸發電壓

L‧‧‧不觸發電壓

X‧‧‧高阻抗狀態

Lr‧‧‧第二降壓位準

DTY_d1、DTY_d2、DTY_d3、DTY_d4、DTY_d5、DTY_d6、 DTY_d7、DTY_d8、DTY_d9、DTY_d10、DTY_d11、DTY_d12、DTY_dR1、DTY_dR2、DTY_dR3、DTY_dR4、DTY_dR5、DTY_dR6、DTY_dR7、DTY_dR8、DTY_dR9、DTY_dR10、DTY_dR11、DTY_dR12、DTY_dG1、DTY_dG2、DTY_dG3、DTY_dG4、DTY_dG5、DTY_dG6、DTY_dG7、DTY_dG8、DTY_dG9、DTY_dG10、DTY_dG11、DTY_dG12、DTY_dB1、DTY_dB2、DTY_dB3、DTY_dB4、DTY_dB5、DTY_dB6、DTY_dB7、DTY_dB8、DTY_dB9、DTY_dB10、DTY_dB11、DTY_dB12‧‧‧亮度控制信號

Cs2m、Cs3m、Cs4m、Cs5m、Cs6m、Cs7m、Cs8m、Cs10m、Cs11m、Cs2g、Cs3h、Cs4g、Cs5h、Cs6h、Cs7g、Cs8h、Cs10g、Cs11h、C_S3、C_S5、C_S6、C_S8、C_S11、C_S3'、C_S5'、C_S6'、C_S8'、C_S11'‧‧‧圈選處

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10、t11、t12、t13‧‧‧時點

SCAN_c1、SCAN_c2、SCAN_c3、SCAN_c4、SCAN_c5、SCAN_c6‧‧‧脈波

Hr‧‧‧第一降壓位準

d1+、d2+、d3+、d4+、d5+、d6+、、、、、、、、‧‧‧正端

d1-、d2-、d3-、d4-、d5-、d6-‧‧‧負端

631‧‧‧串接單元矩陣

632‧‧‧第二色發光二極體矩陣

633‧‧‧第三色發光二極體矩陣

631_mn‧‧‧串接單元

632_mn‧‧‧第二色發光二極體

633_mn‧‧‧第三色發光二極體

第1圖，其係習用技術的單色發光鍵盤之示意圖。

第2圖，其係習用技術的彩色發光鍵盤之示意圖。

第3圖，其係假設排列為6*2按鍵矩陣的一種按鍵狀態之示意圖。

第4圖，其係根據本發明構想之第一實施例的發光鍵盤之示意圖。

第5圖，其係根據本發明構想之第一實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。

第6A、6B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為斷開時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。

第7A、7B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為導通，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為斷開時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。

第8A、8B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為導通時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。

第9A、9B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為導通，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為導通時，電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。

第10圖，其係根據本發明構想之第一實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。

第11圖，其係假設第10圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。

第12圖，其係第10圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收信號與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。

第13圖，其係第10圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之發光二極體的兩端電壓之波形圖。

第14圖，其係根據本發明構想之第二實施例的發光鍵盤之示意圖。

第15圖，其係根據本發明構想之第二實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。

第16A圖，其係根據本發明構想之第二實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開時，電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。

第16B圖，其係根據本發明構想之第二實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。

第17圖，其係根據本發明構想之第二實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。

第18圖，其係假設第17圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。

第19圖，其係第17圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收信號與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。

第20圖，其係第17圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之發光二極體的兩端電壓之波形圖。

第21圖，其係根據本發明構想之第三實施例的發光鍵盤之示意圖。

第22圖，其係根據本發明構想之第三實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。

第23A圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開時，流經串接單元的電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。

第23B圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，流經串接單元的電流因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。

第24圖，其係根據本發明構想之第三實施例，因應行掃描信號的選取而流經按鍵單元內之第二色發光二極體的電流流向示意圖。

第25圖，其係根據本發明構想之第三實施例，因應行掃描信號的選取而流經按鍵單元內之第三色發光二極體的電流流向的示意圖。

第26圖，其係根據本發明構想之第三實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。

第27圖，其係假設第26圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。

第28圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收信號與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。

第29A圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第一色發光二極體(紅色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。

第29B圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第二色發光二極體(綠色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。

第29C圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第三色發光二極體(藍色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。

如前所述，習用技術的發光鍵盤需分別針對開關矩陣與(單色/彩色)發光二極體的控制考量其接線與控制信號，並衍生成本與控制難度的增加。為此，本發明提出的發光鍵盤，可以直接利用發光元件(例如：發光二極體)做為按鍵感測使用。連帶的，根據本發明構想之實施例的發光鍵盤，可以大幅減少接線數量並降低生產成本。

請參見第3圖，其係假設6*2按鍵矩陣的一種按鍵狀態之示意圖。此處假設按鍵矩陣30包含12個按鍵單元301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312。其中按鍵單元301、302、303、304、305、306位於第一列，按鍵單元307、308、309、310、311、312位於第二列。第3圖利用粗黑線框選與網底代表按鍵單元303、305、306、308、311被按下，其餘的按鍵單元301、302、304、307、310、309、312並未被按下。為便於說明，後續實施例假設按鍵矩陣所包含的按鍵單元、按鍵單元的排列方式與按鍵狀態均與第3圖一致。由後續實施例的說明可以得知，根據本發明構想的發光鍵盤，還可提供鬼鍵(ghost key)感測功能。

第一實施例

請參見第4圖，其係根據本發明構想之第一實施例的示意圖。此實施例為具有單色發光功能的按鍵矩陣，其中控制電路板41包含鍵盤控制器41a與多個類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converte，簡稱為ADC)41b，按鍵電路板43包含按鍵矩陣431。按鍵矩陣431包含排列為M行與N列的多個按鍵單元。鍵盤控制器41a透過M條行掃描信號線與N條列共用信號線而電耦合於按鍵矩陣431。為便於說明，此處將行掃描信號線傳送的信號定義為行掃描信號(C₁~C_M)，以及將列共用信號線傳送的信號定義為列共用信號(cmR₁~cmR_N)。

第4圖的控制電路板41與按鍵電路板43間，需要使用的接線數量為(M+N)。與第1圖的習用技術相較，可節省(M+N)條信號線。是故，此實施例可利用較少數量的接線結合開關感測功能與發光控制功能，達到節省成本的效果。

在此實施例中，鍵盤控制器41a可透過N個類比數位轉換器41b分別感測N列的列共用信號(cmR₁~cmR_N)的位準。當第m行的行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，鍵盤控制器41a能透過第n列共用信號線的電壓，判斷位於第m行與第n列的按鍵單元431_mn的按壓狀態。另一方面，因為第(m-1)個行掃描信號C_(m-1)與第(m+1)個行掃描信號C_(m+1)為不觸發電壓(L)的緣故，鍵盤控制器41a不會透過第n列的列共用信號線的電壓，偵測到位於第(m-1)行與第n列的按鍵單元431_(m-1)n以及位於第(m+1)行與第n列的按鍵單元431_(m+1)n的按壓狀態。據此，鍵盤控制器41a能根據N個類比數位轉換器41b感測的結果，判斷同樣在第m行的N個按鍵單元的按壓狀態。

承上，若施加在第m行的行掃描信號C_m的電壓為觸發電壓(H)時，代表鍵盤控制器41a能透過第n列共用信號線的電壓，偵測到按鍵單元431_mn的按壓狀態。反之，若施加在第m行的行掃描信號C_m的電壓無法讓鍵盤控制器41a透過第n列共用信號線的電壓，偵測到按鍵單元431_mn的按壓狀態時，施加在第m行的行掃描信號的該電壓即為不觸發電壓(L)。為便於說明，此處假設觸發電壓(H)可為高位準(例如：5V)，以及假設不觸發電壓(L)可為低位準(例如：0V)。

根據本發明構想的第一實施例，位於第m行與第n列的按鍵單元431_mn的電流流向會受到位於同列且相鄰兩行的按鍵單元431_(m-1)n、431_(m+1)n影響。關於第4圖的按鍵單元431_mn的內部組成，以及與其相關的各個信號，請參看後續說明。

請參見第5圖，其係根據本發明構想之第一實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。第5圖的上方為按鍵單元431_(m-1)n、431_mn、431_(m+1)n與第(m-1)、m、 (m+1)行的行掃描信號(C_(m-1)、C_m、C_(m+1))，以及第n列的列共用信號cmR_n的接線關係。第5圖的下方進一步繪式按鍵單元431_(m-1)n、431_mn、431_(m+1)n的內部元件。

根據本發明構想的第一實施例，按鍵單元431_mn包含共同電耦合於節點N_mn的電阻r_mn、發光二極體d_mn，以及開關s_mn。其中，假設開關s_mn為導通時，代表按鍵單元431_mn被按下；以及，假設開關s_mn為斷開時，代表按鍵單元431_mn並未被按下。開關s_mn的一端電耦合於第m行的行掃描信號C_m，開關s_mn的另一端電耦合於發光二極體d_mn的正端(d_mn+)。發光二極體d_mn的正端(d_mn+)還電聯接於電阻r_mn的一端，發光二極體d_mn的負端(d_mn-)則電耦合於第n列的列共用信號cmR_n。電阻r_mn的另一端則耦合至第(m-1)行的行掃描信號C_(m-1)。

根據本發明構想的第一實施例，按鍵單元431_(m-1)n包含共同電耦合於節點N_(m-1)n的電阻r_(m-1)n、發光二極體d_(m-1)n，以及開關s_(m-1)n；按鍵單元431_(m+1)n包含共同電耦合於節點N_(m+1)n的電阻r_(m+1)n、發光二極體d_(m+1)n，以及開關s_(m-1)n。由第5圖可以看出，按鍵單元431_mn透過電阻r_mn而電耦合至第(m-1)行的行掃描信號C_(m-1)，且第m行的行掃描信號C_m會電耦合至電阻r_(m+1)n。因此，按鍵單元431_mn的運作亦與按鍵單元431_(m-1)n、431_(m+1)n相關。

請一併參見第五圖與表1，表1代表根據本發明構想之第一實施例，與按鍵單元431_mn相關的信號列表。

根據本發明構想的第一實施例，鍵盤控制器41a在第m個掃描時段Tm將第m行的行掃描信號C_m設為觸發電壓(H)。在第m個掃描時段Tm，第(m-1)行的行掃描信號C_(m-1)被設為浮接狀態(高阻抗狀態)，且第(m+1)行的行掃描信號C_(m+1)的位準是由鍵盤控制器41a所輸出的不觸發電壓(L)。

其中，第m個掃描時段Tm進一步區分為(第m個)感測時段與(第m個)發光時段。鍵盤控制器41a會透過第n列的列共用信號cmR_n，在第m個掃描時段Tm的感測時段Tma感測按鍵單元431_mn的按鍵狀態；以及在發光時段Tmb輸出亮度控制信號至按鍵單元431_(m+1)n。此處將鍵盤控制器41a發光時段Tmb 輸出的亮度控制信號表示為DTY_d(m+1)n。其中，亮度控制信號用於在發光時段調整在發光二極體d_mn負端的發光位準。

承上，第n列的列共用信號cmR_n的位準在感測時段Tma會依據開關s_mn是否導通而異，故能使鍵盤控制器41a能據以判斷按鍵單元431_mn內的開關s_mn之導通狀態。此外，第n列的列共用信號cmR_n的位準在第m發光時段Tmb將搭配觸發電壓(H)的行控制信號C_m而調整發光二極體d_mn或發光二極體d_(m+1)n的亮度。以下分別說明在不同組合情況下，開關s_(m-1)n、s_mn的導通狀態對於第n列的列共用信號cmR_n的影響。

附帶一提的是，為了避免感測時段的操作影響發光效果的呈現，根據本發明構想的實施例會將行掃描信號的輸出頻率設定為高於60Hz。假設鍵盤控制器41a改變行掃描信號(C₁~C_M)的頻率為60Hz，則與其對應的週期約為16毫秒(msec)。此時，將感測時段的長度設為1msec，以及將發光時段的長度設為15msec。實際應用時，感測時段的長度可以短於或等於1msec，且發光時段的期間可以短於或等於15msec。因為發光時段的頻率仍高於人的肉眼能察覺的程度，使用者並不致於感覺到發光二極體在閃爍。根據本發明構想的實施例，可利用發光時段作為按鍵偵測所需的彈跳(bounce)期間。也因此，在同一個掃描時段內的感測時段會早於發光時段。

請參見第6A、6B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為斷開時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。第6A、6B圖同樣假設開關s_(m-1)n、s_mn均為斷開的情況，其中第6A圖對應於行掃描信號C_(m-2)(未繪式)為高阻抗狀態、行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時(例如第(m-1)個掃描時段)的電流流向；第6B圖對應於行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m+1(未繪式)為不觸發電壓(L)時(例如第m個掃描時段Tm)的電流流向。

如第6A圖所示，當鍵盤控制器41a將行掃描信號C_(m-1)設為觸發電壓(H)、行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時，電流會從行掃描信號C_(m-1)流經電阻r_mn，並經由發光二極體d_mn流至列共用信號cmR_n。在此種情況下，發光二極體d_mn的正端電壓是由前一行的行掃描信號的觸發電壓(H)扣除電阻r_mn兩端壓差(V_rmn)所產生。為便於說明，此處將這種情況下產生的發光二極體d_mn的正端電壓定義為跨行高位準(Hcc=H-V_rmn)。此時，類比數位轉換器41b對列共用信號cmR_n感測的結果相當於一個第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn)，該第二降壓位準為觸發電壓(H)扣除電阻r_mn的壓差(V_rmn)與發光二極體d_mn的兩端壓差(V_dmn)的結果。另一方面，因為行掃描信號C_m在第6A圖為不觸發電壓(L)，行掃描信號C_m與第n列的列共用信號cmR_n間並無電流產生。

如第6B圖所示，當行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，行掃描信號C_(m-1)與列共用信號cmR_n間，並無電流產生。另一方面，行掃描信號C_m將產生電流流經按鍵單元431_(m+1)n的電阻r_(m+1)n。

由第6A、6B圖可以看出，當位於同一列之前後兩行的按鍵單元內的開關均為斷開時，源自行掃描信號的電流，並非流到同一行的按鍵單元，而是流到次行的按鍵單元。例如，如第6A圖所示，當掃描(m-1)行時，鍵盤控制器41a令行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，但按鍵單元S_m-1(n)並未被按下，故以觸發電壓(H)的行掃描信號C_(m-1)作為起點的電流並不會流至按鍵單元431_(m-1)n，而是流經按鍵單元431_mn的電阻r_mn與發光二極體d_mn；據此，若類比數位轉換器41b感測列共用信號cmR_n的電壓等於該第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn)時，即可據以判定(m-1)行和n列交會處所對應的按鍵單元S_m-1(n)並未被按下。

同樣地，如第6B圖所示，當掃描第m行時，鍵盤控制器41a令行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，但按鍵單元S_mn並未被按下，故電流並不會流至按鍵單元431_mn，而是流向按鍵單元431_(m+1)n的電阻r_(m+1)n。據此，若類比數位轉換器41b感測列共用信號cmR_n的電壓等於第二降壓位準(Lr=H-V_r(m+1)n-V_d(m+1)n)時，即可據以判定m行和n列交會處所對應的按鍵單元S_mn並未被按下。其中，V_r(m+1)n代表電阻r_(m+1)n的兩端壓差，V_d(m+1)n代表發光二極體d_(m+1)n的兩端壓差。

請參見第7A、7B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為導通，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為斷開時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。第7A、7B圖同樣假設開關s_(m-1)n為斷開，但開關s_mn為導通的情況。其中，第7A圖對應於行掃描信號C_(m-2)(未繪式)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時(例如第(m-1)個掃描時段)的電流流向；第7B圖對應於行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m+1(未繪式)為不觸發電壓(L)時(例如第m個掃描時段Tm)的電流流向。

如第7A圖所示，當掃描第(m-1)行時，鍵盤控制器41a令行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)、行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)，電流會從具有觸發電壓(H)的行掃描信號C_(m-1)流經電阻r_mn，並經由開關s_mn流至行掃描信號C_m。此時，因行掃描信號C_(m-1)、C_m間形成迴路，類比數位轉換器41b所感測之第n列的列共用信號cmR_n將為不觸發電壓(L)。

進一步的，比較第6A、7A圖可以看出，當開關s_(m-1)n為斷開時，鍵盤控制器41a在第(m-1)個感測時段(行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)期間)所接收到的列共用信號cmR_n的位準，會依據開關s_mn的導通與否而改變。其中，若為開關s_mn斷開時(如第6A圖所示)時，類比數位轉換器41b會在第(m-1)個感測時段，從列共用信號現cmR_n讀到第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn)。即，觸發電壓(H)扣除電阻r_mn壓差與發光二極體d_mn兩端壓差的結果。另一方面，若開關s_mn為導通(如第7A圖所示)時，類比數位轉換器41b會在第(m-1)個感測時段，讀到的列共用信號cmR_n為不觸發電壓(L)。也就是說，一旦列共用信號cmR_n在第(m-1)個感測時段的位準不等於第一降壓位準(Hr)時，無論列共用信號cmR_n的位準是如第6A圖所示的第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn)或是如第7A圖所示的不觸發電壓(L)，鍵盤控制器41a均判斷開關s_(m-1)n為斷開，亦即(m-1)行和n列交會處所對應的按鍵單元S_(m-1)n並未被按下。

如第7B圖所示，當掃描m行時，鍵盤控制器41a令行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，高阻抗狀態的行掃描信號C_(m-1)與列共用信號cmR_n間，並無電流產生。另一方面，行掃描信號C_m將產生流經按鍵單元431_mn的開關s_mn與發光二極體d_mn的電流。此時，類比數位轉換器41b在感測時段Tma感測到的列共用信號cmR_n的電壓定義為第一降壓位準(Hr)。其中，第一降壓位準(Hr)實質上相當於，觸發電壓(H)扣除發光二極體d_mn兩端壓差(例如：0.7V)(=H-V_dmn)，如此鍵盤控制器41a將會判斷m行和n列交會處所對應的按鍵單元S_mn係處於被按壓導通狀態。

請參見第8A、8B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為導通時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。第8A、8B圖同樣假設開關s_(m-1)n為導通且開關s_mn為斷開的情況，其中第8A圖對應於行掃描信號C_(m-2) 為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)、行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時(例如第(m-1)個掃描時段)的電流流向；第8B圖對應於行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)、行掃描信號C_(m+1)為不觸發電壓(L)時(例如第m個掃描時段)的電流流向。

如第8A圖所示，當，行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)、行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時，電流會從行掃描信號C_(m-1)流經開關s_(m-1)n、發光二極體d_(m-1)n，之後再流至列共用信號cmR_n。此時，類比數位轉換器41b對列共用信號cmR_n感測到的電壓相當於觸發電壓(H)扣除發光二極體d_(m-1)n兩端壓差(V_d(m-1)n)的第一降壓位準(Hr=H-V_d(m-1)n)。

請同時參看第6A、8A圖，當行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)且開關s_(m-1)n為斷開(如第6A圖所示)時，類比數位轉換器41b會讀到第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn，觸發電壓(H)扣除電阻r_mn壓差V_rmn與發光二極體兩端壓差V_dmn)；以及當行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)且開關s_(m-1)n為導通(如第8A圖所示)時，類比數位轉換器41b會讀到的電壓為第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)，觸發電壓(H)扣除發光二極體d_(m-1)n兩端壓差)。如此鍵盤控制器41a可以判斷(m-1)行和n列交會處所對應的按鍵單元S_(m-1)n是否被按壓導通。

因此，若類比數位轉換器41b在第(m-1)個感測時段感測到的列共用信號cmR_n為第二降壓位準(Lr=H-V_rmn-V_dmn)，便判斷開關s_(m-1)n為斷開。若類比數位轉換器41b在第(m-1)個感測時段感測到的列共用信號cmR_n為第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)，便判斷開關s_(m-1)n為導通。

如第8B圖所示，當行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，高阻抗狀態的行掃描信號C_(m-1)與列共用信號cmR_n間，並無電流產生。另一方面，電流會從具有觸發電壓(H)的行掃描信號C_m流經電阻r_(m+1)n。

請同時參看第6B、8B圖，當行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且開關s_mn為斷開時，按鍵單元431_mn並不會產生電流至列共用信號cmR_n，而是流向次行的按鍵單元431_(m+1)n。因此，當行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，但列共用信號cmR_n的電壓並非第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)時，便可以判斷開關s_mn為斷開。

請參見第9A、9B圖，其係根據本發明構想之第一實施例，假設一按鍵單元的開關為導通，且位於其前一行與同一列之另一按鍵單元的開關為導通時，電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。第9A、9B圖同樣假設開關s_(m-1)n、s_mn均為導通的情況，其中第9A圖對應於行掃描信號C_(m-2)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時(例如第(m-1)個掃描時段)的電流流向；第9B圖對應於行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)，行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且行掃描信號C_m+1為不觸發電壓(L)時(例如第m個掃描時段Tm)的電流流向。

如第9A圖所示，當行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)且行掃描信號C_m為不觸發電壓(L)時，電流會從行掃描信號C_(m-1)流經開關s_(m-1)n與發光二極體d_(m-1)n，之後再流至列共用信號cmR_n。另一方面，行掃描信號C_m與列共用信號cmR_n間，並無電流產生。此時，類比數位轉換器41b感測列共用信號cmR_n的結果相當於第一降壓位準(Hr=H-V_d(m-1)n)。

根據第8A、9A圖可以看出，當行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)時，且列共用信號cmR_n的電壓為第一降壓位準(Hr=H-V_d(m-1)n)，則鍵盤控制器41a可據以判斷開關s_(m-1)n為導通。

如第9B圖所示，當行掃描信號C_(m-1)為高阻抗狀態(X)、行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，高阻抗狀態(X)的行掃描信號C_(m-1)與列共用信號cmR_n間，並無電流產生。另一方面，行掃描信號C_m將產生電流流經開關s_mn與發光二極體d_mn。此時，類比數位轉換器41b對列共用信號cmR_n感測的結果相當於第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)，鍵盤控制器41a可據以判斷開關s_mn為導通。

請同時參看第7B、9B圖，當行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且開關s_mn為導通時，按鍵單元431_mn會從具有觸發電壓(H)的行掃描信號C_m產生電流至列共用信號cmR_n。此時，無論開關s_(m-1)n的狀態為導通或斷開，類比數位轉換器41b均會讀到第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)。由此可知，若行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，且類比數位轉換器41b感測列共用信號cmR_n的電壓時，發現其電壓相當第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)，便可以判斷開關s_mn為導通。

承上，開關s_mn的導通狀態會使在感測時段Tma的列共用信號cmR_n的電壓產生獨特性。因此，在感測時段Tma，當鍵盤控制器41透過類比數位轉換器41b取得對列共用信號cmR_n的感測結果後，即能據以判斷按鍵單元431_mn是否被按壓。

例如，若行掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，而鍵盤控制器41在第(m-1)個感測時段從列共用信號cmR_n讀到第一降壓位準(Hr=H-V_d(m-1)n)，則判斷按鍵單元431_(m-1)n被按下。若行掃描信號C_m為觸發電壓(H)，而鍵盤控制器41在感測時段Tma從列共用信號cmR_n讀到第一降壓位準(Hr=H-V_dmn)，則判斷按鍵單元431_mn被按下。是故，本發明的第一實施例確實能夠準確的判斷按鍵狀態並能判斷位於同一列且彼此相鄰的按鍵單元是否同時被按下。

請參見第10圖，其係根據本發明構想之第一實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。按鍵矩陣所包含的12個按鍵單元排列為兩列，第一列為按鍵單元401、402、403、404、405、406，第二列為按鍵單元407、408、409、410、411、412。鍵盤控制器41a透過行掃描信號C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆輪續傳送具有觸發電壓(H)的脈波，並透過第一列的列共用信號cmR₁感測位於第一列之按鍵單元401、402、403、404、405、406的按鍵狀態；以及透過第二列的列共用信號cmR₂感測位於第二列之按鍵單元407、408、409、410、411、412的按鍵狀態。

以位於第一行第一列的按鍵單元401為例，按鍵單元401包含共同電耦合於節點N1的開關s1、電阻r1、發光二極體d1。開關s1的一端電耦合於第一行的行掃描信號C₁，開關s1的另一端電耦合於發光二極體d1的正端。發光二極體d1的正端(d1+)還電聯接於電阻r1的一端，發光二極體d1的負端(d1-)則電耦合於第一列的列共用信號cmR₁。電阻r1的另一端透過節點A1電耦合至第六行的行掃描信號C₆。其餘按鍵單元的內部元件與連線方式亦類似，此處不再重複說明。

以下以第11圖的列表說明當第10圖的按鍵矩陣中，假設所有按鍵單元均為未按下的狀態時，各信號線的位準在不同時段的變化。第11圖所代表的每一個按鍵單元的電流流向可參看第6A、6B圖的說明。

請參見第11圖，其係假設第10圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。為便於說明，以下的表格均以H代表觸發電壓(例如：5V)、以L代表不觸發電壓(L)(例如：0V)，並以X代表信號線為浮接(floating)。根據本發明構想的第一實施例，鍵盤控制器41a透過類比數位轉換器41b在感測時段(T1a~T6a)感測列共用信號cmR₁、cmR₂的位準。

按鍵單元未被按壓時(開關並未導通時)，類比數位轉換器41b感測到的結果相當於行掃描信號的觸發電壓(H)，扣除在該行掃描信號次行且同列的按鍵單元內的電阻兩端壓差與發光二極體兩端壓差後的結果(第二降壓位準(Lr))。例如，假設行掃描信號C₁的觸發電壓(H)為5V、按鍵單元402所包含的電阻r2壓差為2V、發光二極體d2的兩端壓差為0.7V，則列共用信號cmR₁在第一感測時段T1a的電壓相當於5V-2V-0.7V=2.3V。是故，當類比數位轉換器41b在感測時段(T1a~T6a)偵測到列共用信號cmR₂的位準為2.3V時，即可判斷對應的按鍵單元並未被按下。因此，第11圖的”Lr”代表開關未按下時，列共用信號cmR₁、cmR₂的位準為2.3V。實際應用時，類比數位轉換器41b感測的電壓可存在誤差範圍，例如，介於2V與2.6V間。接著，依照時間順序說明若第10圖的按鍵矩陣並無任何按鍵被按下時，各信號線的位準如何改變。

第一掃描時段T1包含第一感測時段T1a與第一發光時段T1b。行掃描信號線C₁在第一掃描時段T1輸出觸發電壓(H)；行掃描信號線(C₂~C₅)在第一掃描時段T1輸出不觸發電壓(L)；行掃描信號線C6在第一掃描時段T1為高阻抗狀態(X)。其中，電流並不會從具有觸發電壓(H)的行掃描信號線C₁經由按鍵單元401流至第一列的列共用信號cmR₁，也不會經由按鍵單元407流至第二列的列共用信號cmR₂。因此，列共用信號cmR₁與列共用信號cmR₂在第一感測時段T1a均為第二降壓位準(Lr)。

如前所述，當按鍵單元401的開關s1為斷開時，電流會從具有觸發電壓(H)的行掃描信號線C₁流經按鍵單元402的電阻r2與發光二極體d2。因此，鍵盤控制器41a在第一發光時段T1b利用第一列的列共用信號cmR₁傳送發光二極體d2的亮度控制信號DTY_d2。同樣的，當按鍵單元407的開關s7為斷開時，行掃描信號線C₁會流經按鍵單元408的電阻r8與發光二極體d8。因此，鍵盤控制器在第一發光時段T1b利用第二列的列共用信號cmR₂傳送發光二極體d8的亮度控制信號DTY_d8。其中，亮度控制信號具有偏壓電壓，且偏壓電壓的位準低於觸發電壓(H)的位準。因此，各個發光二極體在對應的發光時段內，會因為觸發電壓(H)與偏壓電壓間的壓差而形成順向偏壓，並因此而導通。當亮度控制信號代表工作時段長度(duty cycle)越長時，發光二極體在對應的發光時段內的亮度越低；當亮度控制信號代表工作時段長度越短時，發光二極體在對應的發光時段內的亮度越高。

承上，第二掃描時段T2包含第二感測時段T2a與第二發光時段T2b。行掃描信號線C₂在第二掃描時段T2為觸發電壓(H)；行掃描信號線(C₃~C₆)在第二掃描時段T2為不觸發電壓(L)；行掃描信號線C₁在第二掃描時段T2為高阻抗狀態(X)。連帶的，列共用信號cmR₁與列共用信號cmR₂的電壓在第二感測時段T2a均為第二降壓位準(Lr)。此外，列共用信號cmR₁在第二發光時段T2b用於調整發光二極體d3的亮度控制信號DTY_d3，列共用信號cmR₂在第二發光時段T2b用於調整發光二極體d9的亮度控制信號DTY_d9。

同理，第三掃描時段T3包含第三感測時段T3a與第三發光時段T3b；第四掃描時段T4包含第四感測時段T4a與第四發光時段T4b；第五掃描時段T5包含第五感測時段T5a與第五發光時段T5b；第六掃描時段T6包含第六感測時段T6a與第六發光時段T6b。其中，行掃描信號線C₃在第三掃描時段T3為觸發電壓(H)，在第四掃描時段T4為高阻抗狀態(X)；行掃描信號線C₄在第四掃描時段T4為觸發電壓(H)，在第五掃描時段T5為高阻抗狀態(X)；行掃描信號線C₅在第五掃描時段T5為觸發電壓(H)，在第六掃描時段T6為高阻抗狀態(X)；行掃描信號線C₆在第六掃描時段T6為觸發電壓(H)，在第一掃描時段T1為高阻抗狀態(X)。

連帶的，列共用信號cmR₁與列共用信號cmR₂的電壓在第三感測時段T3a、第四感測時段T4a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a均為第二降壓位準(Lr)。再者，列共用信號cmR₁與列共用信號cmR₂在第三發光時段T3b分別用於調整發光二極體d4的亮度控制信號DTY_d4、調整發光二極體d10的亮度控制信號DTY_d10；在第四發光時段T4b分別用於調整發光二極體d5的亮度控制信號DTY_d5、調整發光二極體d11的亮度控制信號DTY_d11；在第五發光時段T5b分別用於調整發光二極體d6的亮度控制信號DTY_d6、調整發光二極體d12的亮度控制信號DTY_d12；在第六發光時段T6b分別用於調整發光二極體d1的亮度控制信號DTY_d1、調整發光二極體d7的亮度控制信號DTY_d7。

本案的波形圖均以配置為6x2的按鍵矩陣的一個掃描循環為例，實際應用時，掃描循環會重複進行。即，當第六掃描時段T6結束後，所有的行掃描信號線再度處於第一掃描時段T1的位準。此外，若按鍵矩陣的配置改變時，行掃描信號線、列共用信號線與發光二極體兩端的電壓亦可類推得出，並據以產生類似的波形圖。例如，當按鍵矩陣的行數增加時，每一個掃描循環所包含的時段數量也隨著增加。

因第11圖假設所有按鍵均未按下，但在第10圖的按鍵矩陣中，開關s3、s5、s6、s8、s11為導通。因此，第10圖所示的列共用信號cmR₁、cmR₂的電壓並不會完全與第11圖相同。觀察相鄰兩行的按鍵單元可以發現，按鍵單元401的狀態與第8A、8B圖的按鍵單元431_mn類似；按鍵單元402的狀態與第6A、6B圖的按鍵單元431_mn類似；按鍵單元403的狀態與第7A、7B圖的按鍵單元431_mn類似；按鍵單元404的狀態與第8A、8B圖的按鍵單元431_mn類似；按鍵單元405的狀態與第7A、7B圖的按鍵單元431_mn類似；按鍵單元406的狀態與第9A、9B圖的按鍵單元431_mn類似。因此，按鍵矩陣中的各個按鍵單元與其相關的信號位準、電流流向等細節，均可參看第6A、6B、7A、7B、8A、8B、9A、9B圖的說明。

以下進一步以第12、13圖所示之波形圖，說明第10圖的按鍵矩陣中的各信號的位準變化。其中，第12圖用於說明列共用信號在各個感測時段(T1a~T6a)如何感測電壓，進而能據以判斷開關的導通與否。第13圖用於說明位於第一列的發光二極體，在各個發光時段(T1b~T6b)如何根據亮度控制信號而發亮。

為便於說明，本案的波形圖統一將時點與時段定義如下：將時點t1與時點t3的期間定義為第一掃描時段T1，其中以時點t2區分第一感測時段T1a與第一發光時段T1b間。將時點t3與時點t5的期間定義為第二掃描時段T2，其中以時點t4區分第二感測時段T2a與第二發光時段T2b。將時點t5與時點t7的期間定義為第三掃描時段T3，其中以時點t6區分第三感測時段T3a與第三發光時段T3b。將時點t7與時點t9的期間定義為第四掃描時段T4，其中以時點t8區分第四感測時段T4a與第四發光時段T4b。將時點t9與時點t11的期間定義為第五掃描時段T5，其中以時點t10區分第五感測時段T5a與第五發光時段T5b。將時點t11與時點t13的期間定義為第六掃描時段T6，其中以時點t12區分第六感測時段T6a與第六發光時段T6b。

以下以第12圖的波形說明在第10圖的按鍵矩陣中，各信號線的位準在不同時段的變化。由於第10圖的每個按鍵單元的電耦合方式與開關的導通狀態不完全相同，第12圖的波形與第11圖的列表也有些差異。

請參見第12圖，其係第10圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收信號與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。第11、12圖用於比較按鍵被按壓與否對於信號位準的影響。須留意的是，本案圖式的波形圖均以X代表高阻抗狀態；以DTY代表控制發光二極體的亮度控制信號；以DTY的下標代表與亮度控制信號對應的發光二極體；以SCAN代表行掃描信號線的觸發電壓脈波；並以SCAN的下標代表與觸發電壓脈波對應的行掃描信號線。

行掃描信號線C₁在第一掃描時段T1產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C1、在第二掃描時段T2為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)；行掃描信號線C₂在第二掃描時段T2產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C2、在第三掃描時段T3為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)；行掃描信號線C₃在第三掃描時段T3產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C3、在第四掃描時段T4為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)；行掃描信號線C₄在第四掃描時段T4產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C4、在第五掃描時段T5為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)；行掃描信號C₅在第五掃描時段T5產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C5、在第六掃描時段T6為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)；行掃描信號線C₆在第六掃描時段T6產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C6、在第一掃描時段T1為高阻抗狀態(X)，在其餘掃描時段為不觸發電壓(L)。

第12圖的第七列波形為第一列的列共用信號cmR₁。如第11圖所述，鍵盤控制器41a透過第一列的列共用信號cmR₁在第一發光時段T1b利用亮度控制信號DTY_d2調整發光二極體d2的亮度；在第二發光時段T2b利用亮度控制信號為DTY_d3調整發光二極體d3的亮度；在第三發光時段T3b利用亮度控制信號DTY_d4調整發光二極體d4的亮度；在第四發光時段T4b利用亮度控制信號為DTY_d5調整發光二極體d5的亮度；在第五發光時段T5b利用亮度控制信號為DTY_d6調整發光二極體d6的亮度；在第六發光時段T6b利用亮度控制信號為DTY_d1調整發光二極體d1的亮度。

比較第11圖的圈選處Cs3m、Cs5m、Cs6m與第12圖的圈選處Cs3h、Cs5h、Cs6h可以看出，第12圖的列共用信號cmR₁在第三感測時段T3a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a的位準均為第一降壓位準(Hr)。如前所述，在第三感測時段T3a中，源自行掃描信號線C₃的電流流經開關s3與發光二極體d3後，再流至列共用信號cmR₁。因此，列共用信號cmR₁的電壓為觸發電壓(H)扣除發光二極體d3兩端壓差(例如，5V-0.7V=4.3V)的結果。也因此，列共用信號cmR₁在第三感測時段T3a的電壓會偏高。同理，第一列的列共用信號cmR₁在第五感測時段T5a與第六感測時段T6a的電壓會較高。若第10圖第一列並無任何開關(s1~s6)導通時，列共用信號cmR₁在第三感測時段T3a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a應為第二降壓位準(Lr)。因為第10圖的開關s3、s5、s6處於導通狀態的緣故，列共用信號cmR₁在第三感測時段T3a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a的位準會被拉高。

比較第11圖的圈選處Cs2m、Cs4m與第12圖的圈選處Cs2g、Cs4g可以看出，第12圖的列共用信號cmR₁在第二感測時段T2a、第四感測時段T4a的位準並不是第二降壓位準(Lr)，而是不觸發電壓(L)。如第11圖所示，若第10圖第一列並無任何開關(s1~s6)導通時，第一列的列共用信號cmR₁在第二感測時段T2a、第四感測時段T4a應為第二降壓位準(Lr)。然而，如第7A圖所述，若掃描信號C_(m-1)為觸發電壓(H)，而開關s_(m-1)n為斷開、開關s_mn為導通時，鍵盤控制器41a在第(m-1)個感測時段會在第n列的列共用信號cmR_n會感測到不觸發電壓(L)。由於開關s2為斷開且開關s3為導通，第一列的列共用信號cmR₁在第二感測時段T2a會感測到不觸發電壓(L)。同理，由於開關s4為斷開且開關s5為導通，第一列的列共用信號cmR₁在第四感測時段T4a的位準會被拉低至不觸發電壓(L)。

第12圖的第八列波形為第二列的列共用信號cmR₂。鍵盤控制器41a透過列共用信號cmR₂在第一發光時段T1b調整發光二極體d8的亮度控制信號DTY_d8；在第二發光時段T2b用於調整發光二極體d9的亮度控制信號DTY_d9；在第三發光時段T3b用於調整發光二極體d10的亮度控制信號DTY_d10；在第四發光時段T4b用於調整發光二極體d11的亮度控制信號DTY_d11；在第五發光時段T5b用於調整發光二極體d12的亮度控制信號DTY_d12在第六發光時段T6b用於調整發光二極體d7的亮度控制信號DTY_d7。

同樣的，比較第11圖的圈選處Cs8m、Cs11m與第12圖的圈選處Cs8h、Cs11h可以看出，第12圖的列共用信號cmR₂在第二感測時段T2a與第五感測時段T5a的位準均為第一降壓位準(Hr)。若第10圖第一列並無任何開關(s1、s2、s3、s4、s5、s6)導通時，列共用信號cmR₂在第二感測時段T3a、第五感測時段T5a應為第二降壓位準(Lr)。然而，第10圖假設開關s8、s11處於導通狀態，因此，在第12圖中，列共用信號cmR₂在第二感測時段T2a、第五感測時段T5a的位準會被拉高至第一降壓位準(Hr)。

比較第11圖的圈選處Cs7m、Cs10m與第12圖的圈選處Cs7g、Cs10g可以看出，第12圖的列共用信號cmR₂在第一感測時段T1a、第四感測時段T4a的位準均低於第二降壓位準(Lr)。若第10圖第二列並無任何開關(s7~s12)導通時，列共用信號cmR₂在第一感測時段T1a、第四感測時段T4a應為第二降壓位準(Lr)。然而，因為開關s7為斷開且開關s8為導通的緣故，列共用信號cmR₂在第一感測時段T1位準會如第12圖所示被拉低至不觸發電壓(L)。同樣的，因為開關s10為斷開且開關s11為導通的緣故，列共用信號cmR₂在第四感測時段T4a的位準會如第12圖所示被拉低至不觸發電壓(L)。

請參見第13圖，其係第10圖所示之按鍵矩陣40中，位於第一列的按鍵單元所包含之發光二極體的兩端電壓之波形圖。以下，先按照各列由上而下的順序，說明如何產生第13圖的各個波形。其次，再按照時間軸的順序，說明發光二極體(d1~d6)的發光情形。

首先，第13圖由上而下依序為，發光二極體(d1~d6) 的正端(+)。在第10圖的按鍵矩陣中，發光二極體d1~d6的正端(+)均同時電耦合至開關s1~s6的一端與電阻(r1~r6)的一端。因此，發光二極體d1的正端(d1+)會受到開關s1與電阻r1的影響；發光二極體d2的正端(d2+)會受到開關s2與電阻r2的影響，其餘亦然。

在第10圖的按鍵矩陣40中，因為開關s1並未導通的緣故，發光二極體d1的正端(d1+)會由電阻r1決定。又因為電阻r1的另外一端透過節點A1電耦合至行掃描信號線C₆，因此，發光二極體d1的正端(d1+)相當於行掃描信號線C₆的位準扣除電阻r1兩端壓差後的結果。例如：若假設電阻r1的壓差為2V，當行掃描信號C₆在第六感測時段T6a與第六發光時段T6b期間保持為觸發電壓(H)時，發光二極體d1的正端(d1+)將為5V-2V=3V(跨行高位準Hcc)。是故，第13圖第一列的波形(發光二極體d1的正端(d1+)電壓)與第11圖第六列的波形(行掃描信號C₆)相似，但是電壓較低。

同樣的，在第10圖的按鍵矩陣40中，因為開關s2並未導通，且於時段T1a與時段T1b期間中，行掃描信號C₁保持為觸發電壓(H)，故發光二極體d2的正端(d2+)相當於行掃描信號C₁的電壓扣除電阻r2兩端壓差後的結果。是故，第13圖第二列的波形(發光二極體d2的正端(d2+))與第12圖第一列的波形(行掃描信號C₁)相似，但是電壓較低。

在第10圖的按鍵矩陣40中，因為開關s3導通的緣故，發光二極體d3的正端(d3+)會透過開關s3實質無阻抗地電耦合至行掃描信號線C₃。於時段T2a與時段T2b期間，行掃描信號C₃保持為不觸發電壓(L)，故發光二極體d3的正端(d3+)於時段T2a與T2b期間保持為不觸發電壓(L)；於時段T3a與時段T3b期間，行掃描信號C₃保持為觸發電壓(H)。是故，第13圖第三列的波形(發光二極體d3的正端(d3+))與第12圖第三列的波形(行掃描信號線C₃)相似，且電壓相等。

在第10圖的按鍵矩陣40中，因為開關s4並未導通的緣故，發光二極體d4的正端(d4+)相當於行掃描信號線C₃扣除電阻r4兩端壓差後的結果。是故，第13圖第四列的波形(發光二極體d4的正端(d4+)與第12圖第三列的波形(行掃描信號線C₃)相似，但是發光二極體d4正端(d4+)的電壓較低。

由於第10圖的開關s5、s6均為導通，發光二極體d5、d6的正端(+)分別透過開關s5、s6實質無阻抗地而導通至行掃描信號線C₅、C₆。是故，第13圖第五列的波形(發光二極體d5的正端(d5+))與第12圖第五列的波形(行掃描信號線C₅)相似，且電壓相等；以及，第13圖第六列的波形(發光二極體d6的正端(d6+))與第12圖第六列的波形(行掃描信號線C₆)相似，且電壓相等。

如前所述，第10圖第一列的所有發光二極體d1、d2、d3、d4、d5、d6的負端均共同電耦合於列共用信號cmR₁。因此，第13圖第七列的波形相當於第12圖第七列的波形(第一列的列共用信號cmR₁)。

由第13圖的波形可以看出，若與發光二極體相連的開關為導通時，發光二極體的正端不再是由前一行的行掃描信號決定，而是由其對應的行掃描信號決定。也因此，部分發光二極體的正端電壓會由相同的行掃描信號決定。例如：發光二極體d3與發光二極體d4的正端(d3+、d4+)同樣是由行掃描信號C₃決定。儘管如此，位在同一列而與相同行掃描信號導通的發光二極體會具有不同亮度。例如，發光二極體d3的正端(d3+)是透過開關s3電耦合至行掃描信號C₃，而發光二極體d4的正端(d4+)是透過電阻r4電耦合至行掃描信號C₃。由於開關s3的兩端不具壓降，但電阻r4的兩端具有壓降的緣故，發光二極體d3正端(d3+)的電壓會高於發光二極體d4正端(d4+)的電壓。

此外，由第13圖也可以看出，並非全部的行掃描信號都會對發光二極體產生作用。因為位於第三行的開關s3、位於第五行的開關s5導通的緣故，導致位在其前一行的行掃描信號C₂、C₄並未導通至任何按鍵單元。另一方面，位於第六行的開關s6雖然同樣為導通，但因開關s5同樣為導通，所以位在其前一行的行掃描信號C₅仍會流經位在第五行的發光二極體d5。

其次，按照時間軸的順序，說明發光二極體d1~d6的正端與負端如何改變，以及該些發光二極體的發亮情形。

在第一掃描時段T1期間，發光二極體d1、d6的正端(+)為高阻抗狀態(X)；發光二極體d2的正端(d2+)為觸發電壓 (H)；發光二極體(d3~d5)的正端(+)均為不觸發電壓(L)。發光二極體(d1~d6)的負端(-)在第一感測時段T1a為第二降壓位準(Lr)，此時僅有發光二極體d2會因為正端(d2+)為跨行高位準(Hcc)而導通並發亮，其餘的發光二極體(d1、d3~d6)在第一感測時段T1a並不會發亮。在第一發光時段T1b的期間，發光二極體(d1~d5)的負端(d1-~d5-)是經由列共用信號cmR₁傳送的亮度控制信號DTY_d2。由發光二極體d1~d6兩端的壓差可以得知，由於第一發光時段T1b期間僅有發光二極體d2的正端(d2+)為跨行高位準(Hcc)，因此僅有發光二極體d2可搭配亮度控制信號DTY_d2而發光。例如：若DTY_d2保持不觸發電壓(L)2msec的期間，則發光二極體d2於時段T1b內將會發光2msec的期間；若DTY_d2保持不觸發電壓(L)4msec的期間，則發光二極體d2於時段T1b內將會發光4msec的期間。

在第二掃描時段T2的期間，發光二極體d1、d3~d6的正端(+)為不觸發電壓(L)；發光二極體d2的正端(d2+)為高阻抗狀態(X)。發光二極體(d1~d6)的負端(-)在第二感測時段T2a均為不觸發電壓(L)，在第二發光時段T2b期間為亮度控制信號DTY_d3。由於在第二掃描時段T2的期間，發光二極體(d1~d6)的正端電壓均非觸發電壓(H)，因此，在第二發光時段T2b的期間，並無電流流經任何發光二極體，亦無發光二極體會發光。

在第三掃描時段T3的期間，發光二極體d1、d2、d5、d6的正端(+)為不觸發電壓(L)；發光二極體d3、d4的正端(+)為觸發電壓(H)。此外，發光二極體(d1~d6)的負端(-)在第三感測時段T3a均為觸發電壓(H)，在第三發光時段T3b期間為亮度控制信號DTY_d4。

由發光二極體(d1~d6)的負端(-)在第三感測時段T3a為觸發電壓(H)，在第三感測時段T3a並無任何發光二極體d1~d6會導通。在第三發光時段T3b期間，發光二極體d3、d4會因為正端的觸發電壓(H)與負端的亮度控制信號DTY_d4而發光。其中，因為發光二極體d3的正端(+)電壓高於發光二極體d4的正端電壓，使得發光二極體d3的兩端壓差大於發光二極體d4的兩端壓差。也因此，發光二極體d3的亮度會較發光二極體d4的亮度高。儘管發光二極體d3的亮度較高，且發光時間係亮度控制信號DTY_d4，而非亮度控制信號DTY_d3，但由於此時使用者手指是按壓在按鍵單元403之上，使用者難以察覺此差異而可忽略。

在第四掃描時段T4期間，發光二極體d1、d2、d5、d6的正端(+)均為不觸發電壓(L)；發光二極體d3、d4的正端(+)為高阻抗狀態(X)。發光二極體d1~d6的負端(-)在第四感測時段T4a均為不觸發電壓(L)，在第四發光時段T4b期間為亮度控制信號DTY_d5。由發光二極體d1~d6的正端(+)在第四掃描時段T4若非不觸發電壓(L)即為高阻抗狀態(X)。因此，在第四掃描時段T4並無任何發光二極體d1~d6導通。

在第五掃描時段T5期間，發光二極體(d1~d4、d6)的正端(+)均為不觸發電壓(L)；發光二極體d5的正端(d5+)為跨行高位準(Hcc)。發光二極體(d1~d6)的負端(-)在第五感測時段T5a 均為第一降壓位準(Hr)，在第五發光時段T5b期間為亮度控制信號DTY_d6。由於發光二極體d1~d6的負端(-)在第五感測時段T5a均為第一降壓位準(Hr)，在第五感測時段T5a並無任何發光二極體d1~d6會導通。在第五發光時段T5b期間，僅有發光二極體d5會因為正端(+)為跨行高位準(Hcc)的緣故而依照亮度控制信號DTY_d6發光。即便發光二極體d5的發光時間係亮度控制信號DTY_d6，而非亮度控制信號DTY_d5，但因此時使用者手指是按壓在按鍵單元405之上，使用者仍難以察覺而可忽略。

在第六掃描時段T6期間，發光二極體d1、d6的正端電壓為觸發電壓(H)；發光二極體d2~d4的正端(+)為不觸發電壓(L)；發光二極體d5的正端(d5+)為高阻抗狀態。發光二極體d1~d6的負端(-)在第六感測時段T6a均為第一降壓位準(Hr)，在第六發光時段T6b期間為亮度控制信號DTY_d1。因為發光二極體d1~d6的負端(-)在第六感測時段T6a均為第一降壓位準(Hr)的緣故，第六感測時段T6a並無任何發光二極體d1~d6導通。此外，在第六發光時段T6b期間，發光二極體d1、d6均可搭配亮度控制信號DTY_d1的設定而發光。其中，因為發光二極體d6的正端電壓高於發光二極體d1的正端電壓，使得發光二極體d6的兩端壓差大於發光二極體d1兩端壓差。連帶地，發光二極體d6的亮度會較發光二極體d1的亮度高。因此時使用者手指是按壓在按鍵單元406之上，使用者難以察覺而可忽略雖然發光二極體d6的亮度較高，或其發光時間為亮度控制信號DTY_d1，而非亮度控制信號DTY_d6等現象。

由第12、13圖的說明可以看出，鍵盤控制器41a能透過分時的方式，結合按鍵感測功能與發光二極體的發光功能。此外，根據本發明構想的第一實施例的鍵盤控制器41a還可以用於偵測多個按鍵同時按壓的情形。

第二實施例

請參見第14圖，其係根據本發明構想之第二實施例的示意圖。此實施例為具有單色發光功能的按鍵矩陣，其中控制電路板51包含鍵盤控制器51a與類比數位轉換器51b，按鍵電路板53包含按鍵矩陣531。按鍵矩陣531包含排列為M行與N列的按鍵單元。鍵盤控制器51a透過M條行掃描信號線、N條列感測信號線與N條亮度調整信號線而電耦合於按鍵矩陣431。為便於說明，此處將行掃描信號線傳送的信號定義為行掃描信號，以及將列感測信號線傳送的信號定義為列感測信號。

第14圖的控制電路板51與按鍵電路板53間，需要使用的接線數量為(M+2N)。與第1圖的習用技術相較，可減少使用M條信號線。也就是說，此實施例按鍵矩陣可結合開關功能與發光功能，確實可以節省硬體的開發成本。

根據本發明構想的第二實施例，位於第m行與第n列的按鍵單元531_mn的電流流向會受到行掃描信號是否為觸發電壓脈波，以及開關是否導通所影響。若施加在第m行的行掃描信號C_m的電壓為觸發電壓(H)時，代表鍵盤控制器51a能透過第n 列共用信號線的電壓，偵測到按鍵單元531_mn的按壓狀態。反之，若施加在第m行的行掃描信號C_m的電壓無法讓鍵盤控制器51a透過第n列的列共用信號線的電壓，偵測到按鍵單元531_mn的按壓狀態時，該電壓即為不觸發電壓(L)。為便於說明，此處假設觸發電壓可為高位準(H)(例如：5V)，以及假設不觸發電壓(L)可為低位準(例如：0V)。關於第14圖中的按鍵單元531_mn如何組成，以及與其相關的信號如何變化，請參看後續說明。

請參見第15圖，其係根據本發明構想之第二實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。第15圖的左側為按鍵單元531_mn與第m行的行掃描信號C_m、第n列的列感測信號detR_n，以及第n列的亮度調整信號線R_n的接線關係。第15圖的右側進一步繪式按鍵單元531_mn的內部元件。

根據本發明構想的第二實施例，按鍵單元531_mn包含共同電耦合至節點N_mn的電阻r_mn、發光二極體d_mn，以及開關s_mn。其中，開關s_mn為導通時，代表按鍵單元531_mn被按下；開關s_mn為斷開時，代表按鍵單元531_mn並未被按下。

請一併參見表2，其係根據本發明構想之第二實施例，與按鍵單元531_mn相關的信號列表。

根據本發明構想的第二實施例，鍵盤控制器51a會在第m個掃描時段Tm輸出觸發電壓(H)的行掃描信號至位於第m行的N個按鍵單元。是故，第m行的行掃描信號C_m在掃描時段Tm的位準是由鍵盤控制器51a所輸出的觸發電壓(H)。同樣的，此實施例的掃描時段Tm會進一步區分為感測時段Tma與發光時段Tmb。感測時段Tma利用列感測信號的位準判斷開關的導通狀態，發光時段Tmb則用於調整發光二極體的亮度。

鍵盤控制器51a會根據第n列的列感測信號detR_n在第m個掃描時段Tm的感測時段Tma(第m感測時段)的位準，判斷位於第m行第n列的按鍵單元531_mn是否被按下；以及，利用第n列的亮度調整信號線Rn，在發光時段Tmb，改變發光二極體d_mn負端的發光位準，進而調整發光二極體d_mn的亮度。

請參見第16A圖，其係根據本發明構想之第二實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開時，電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。行掃描信號C_m在第m個掃描時段Tm 為觸發電壓(H)，其中，在感測時段Tma並無電流流至第n列的列感測信號detR_n，而亮度調整信號為高阻抗狀態；在發光時段Tmb，仍無電流流至第n列的列感測信號detR_n，但源自行掃描信號C_m的電流在流經發光二極體d_mn與電阻r_mn後，會再流至第n列的亮度調整信號線Rn。

請參見第16B圖，其係根據本發明構想之第二實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。行掃描信號C_m在第m個掃描時段Tm為觸發電壓，其中，在感測時段Tma，自行掃描信號C_m產生的電流先流經發光二極體d_mn與開關s_mn後，再流至列感測信號detR_n，而第n列的亮度調整信號Rn在感測時段Tma為高阻抗狀態(X)；在發光時段Tmb，第n列的列感測信號detR_n為高阻抗狀態，自行掃描信號C_m產生的電流在流經發光二極體d_mn與電阻r_mn後，會再流至亮度調整信號線Rn。

根據第16A、16B圖的說明可以得知，若鍵盤控制器51a在感測時段Tma並未偵測到列感測信號detR_n時，可判斷位於按鍵單元531_mn並未被按下。此外，若鍵盤控制器51a在感測時段Tma接收到列感測信號detR_n的位準為5V-0.7=4.3V時，可判斷位於按鍵單元531_mn被按下。

請參見第17圖，其係根據本發明構想之第二實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。按鍵矩陣50所包含的按鍵單元排列為兩列，第一列為按鍵單元501、502、503、 504、505、506，第二列為按鍵單元507、508、509、510、511、512。鍵盤控制器51a透過行掃描信號C₁~C₆輪續傳送具有觸發電壓(H)的脈波，並透過第一列的列感測信號detR₁感測按鍵單元501、502、503、504、505、506的按鍵狀態；以及透過亮度調整信號R₁調整發光二極體d1、d2、d3、d4、d5、d6的亮度控制信號。鍵盤控制器51a透過第二列的列感測信號detR₂感測按鍵單元507、508、509、510、511、512的按鍵狀態；以及透過亮度調整信號線R₂調整發光二極體(d7~d12)的亮度控制信號。

以位於第一行第一列的按鍵單元501為例，按鍵單元501包含開關s1、電阻r1、發光二極體d1。發光二極體d1的正端(d1+)耦合至行掃描信號C₁、負端(d1-)電耦合至電阻r1與開關s1。電阻r1的另一端電耦合至第一列的亮度調整信號線R₁，開關s1的另一端電耦合於第一列的列感測信號detR₁。其餘按鍵單元的內部元件與連線方式亦類似，此處不再重複說明。

以下以第18圖說明當第17圖的按鍵矩陣50中，假設所有按鍵單元均為未按下的狀態時，各信號線的位準在不同時段的變化。相當於每一個按鍵單元的電流流向類似第16A圖的情形。

請參見第18圖，其係假設第17圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。根據本發明構想的第二實施例，鍵盤控制器51a透過類比數位轉換器51b在感測時段(T1a~T6a)感測列感測信號detR₁、detR₂的位準。

如第18圖所示，鍵盤控制51a分別在第一掃描時段T1、第二掃描時段T2、第三掃描時段T3、第四掃描時段T4、第五掃描時段T5、第六掃描時段T6中依序分別拉高行掃描信號(C₁~C₆)其中之一。

根據本發明構想的第二實施例，列感測信號detR₁、detR₂與亮度調整信號線R₁、R₂會輪續處於高阻抗狀態。鍵盤控制器51a會在感測時段T1a~T6a接收列感測信號detR₁、detR₂的電壓，此時的亮度調整信號線R₁、R₂均維持在高阻抗狀態。另一方面，列感測信號detR₁、detR₂會在發光時段(T1b~T6b)維持在高阻抗狀態，此時的亮度調整信號線R₁、R₂傳送亮度控制信號，用於改變發光二極體的亮度。其中，亮度控制信號具有偏壓電壓，且偏壓電壓的位準低於觸發電壓(H)的位準。因此，發光二極體會因為觸發電壓(H)與偏壓電壓間的壓差而形成順向偏壓，並因此而導通。當亮度控制信號代表工作時段長度越長時，發光二極體的亮度越低；當亮度控制信號代表工作時段長度越短時，發光二極體的亮度越高。

請參見第19圖，其係第17圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。為便於比較，此波形圖內的波形順序與第18圖相同。惟，第18圖假設第17圖的按鍵矩陣並無開關導通的情形，第19圖則對應於第17圖的按鍵矩陣所示的情形。

第19圖的前六列波形分別對應於行掃描信號C₁~C₆。行掃描信號C₁在第一掃描時段T1產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C1，其餘時段維持在不觸發電壓(L)；行掃描信號C₂在第二掃描時段T2產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C2，其餘時段維持在不觸發電壓(L)；行掃描信號C₃在第三掃描時段T3產生觸發電壓的脈波SCAN_C3，其餘時段維持在不觸發電壓(L)；行掃描信號C₄在第四掃描時段T4產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C4，其餘時段維持在不觸發電壓(L)；行掃描信號C₅在第五掃描時段T5產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C5，其餘時段維持在不觸發電壓(L)；行掃描信號C₆在第六掃描時段T6產生具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C6，其餘時段維持在不觸發電壓(L)。

第19圖的第七列波形為第一列的列感測信號detR₁。由於列感測信號detR₁電耦合至開關s1~s6，而開關s1~s6的導通與否又會影響電流是否流向第一列的列感測信號detR₁。簡言之，列感測信號detR₁在各個感測時段(T1a~T6a)的電壓則會依據按鍵單元內的開關是否導通而異。此外，列感測信號detR₁在各個發光時段(T1b~T6b)均為高阻抗狀態(X)。

在第17圖中，開關s1、s2、s4均未導通，因此，列感測信號detR₁在第一感測時段T1a、第二感測時段T2a、第四感測時段T4a為不觸發電壓(L)。在第一感測時段T1a，因為第一列的亮度調整信號線R₁為浮接，並不影響電流的方向。電流自行掃描信號C₁流經發光二極體d1、電阻r1後，會分為流經電阻r3與開關s3、電阻r5與開關s4、電阻r6與開關s6的三個子電流。最後，這三個子電流再匯集至列感測信號detR₁。

是故，在第一感測時段T1a，電阻r1與三個彼此並聯的電阻r3、t5、r6形成串聯。此時，行掃描信號C₁與列感測信號detR₁間的等效電阻為(r1+r3//r5//r6)。同樣的，在第二感測時段T2a，電阻r2與三個彼此並聯的電阻r3、r5、r6形成串聯；以及，在第四感測時段T4a，電阻r4與三個彼此並聯的電阻r3、r5、r6形成串聯。在第二感測時段T2a，行掃描信號C₂與列感測信號detR₁間的等效電阻為(r2+r3//r5//r6)。在第四感測時段T4a，行掃描信號C₄與列感測信號detR₁間的等效電阻為(r4+r3//r5//r6)。

在第17圖中，發光二極體dR3、dR5、dR6的負端(-)會經由開關s3、s5、s6導通至列感測信號detR1。因此，列感測信號detR₁在第三感測時段T3a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a的位準相當於掃描信號C₃、C₅、C₆的觸發電壓(H)分別扣除發光二極體dR3、dR5、dR6的導通電壓的結果。例如：5V-0.7V=4.3V)。

比較第18圖的圈選處C_S3、C_S5、C_S6與第19圖的圈選處C_S3’、C_S5’、C_S6’可以看出，若開關S3、S5、S6為未導通時，列感測信號detR₁會傳送不觸發電壓(L)至鍵盤控制器51a。但若開關S3、S5、S6為導通時，在行掃描信號C₃、C₅、C₆為觸發電壓(H)的感測時段，列感測信號detR₁會傳送觸發電壓(H)至鍵盤控制器51a。因此，即使同一列上有多個按鍵同時按下，鍵盤控制器51a仍可透過不同感測時段的感測結果，判斷有那些按鍵單元被按下。

第19圖的第八列波形為第一列的亮度調整信號線R₁。第一列的亮度調整信號線R₁在各個感測時段(T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a)均為高阻抗狀態(X)。此外，鍵盤控制器51a透過第一列的亮度調整信號線R₁在第一發光時段T1b輸出亮度控制信號DTY_d1至發光二極體d1(例如：在第一發光時段T1b中，若亮度調整信號線R₁保持不觸發電壓(L)2msec的期間，則可控制二極體d1發光2msec的期間)；在第二發光時段T2b輸出亮度控制信號DTY_d2至發光二極體d2(例如：在第二發光時段T2b中，若亮度調整信號R1保持不觸發電壓(L)4msec的期間，則可控制二極體d2發光4msec的期間)；在第三發光時段T3b輸出亮度控制信號DTY_d3至發光二極體d3；在第四發光時段T4b輸出亮度控制信號DTY_d4至發光二極體d4；在第五發光時段T5b輸出亮度控制信號DTY_d5至發光二極體d5；在第六發光時段T6b輸出亮度控制信號DTY_d6至發光二極體d6。

第19圖的第九列波形為第二列的列感測信號detR₂。列感測信號detR₂在各個感測時段T1a~T6a的電壓會依據按鍵單元內的開關是否導通而異。此外，列感測信號detR₂在各個發光時段T1b~T6b均為高阻抗狀態(X)。

在第17圖中，開關s7、s9、s10、s12均未導通，因此，列感測信號detR₂在第一感測時段T1a、第三感測時段T3a、第四感測時段T4a、第六感測時段T6a為不觸發電壓(L)。在第一感測時段T1a，因為第二列的亮度調整信號線R₂為浮接，並不影響電流的方向。電流自行掃描信號C₁流經發光二極體d7、電阻r7後，會分為流經電阻r8與開關s8、電阻r11與開關s11的兩個子電流。最後，這兩個子電流再匯集至第二列的列感測信號detR₂。是故，在第一感測時段T1a，電阻r7與兩個彼此並聯的電阻r8、r11形成串聯。此時，行掃描信號C₁與列感測信號detR₂間的等效電阻為(r7+r8//r11)。因為行掃描信號C₁需額外流過此(r7+r8//r11)等效電阻，故在第一感測時段T1a中，列感測信號detR₂傳送不觸發電壓(L)。

同理，在第三感測時段T3a，行掃描信號C₃與列感測信號detR₂間的等效電阻為(r9+r8//r11)；在第四感測時段T4a，行掃描信號C₄與列感測信號detR₂間的等效電阻為(r10+r8//r11)；在第六感測時段T6a，行掃描信號C₆與列感測信號detR₂間的等效電阻為(r12+r8//r11)。

在第17圖中，發光二極體d8、d11的負端電壓會經由開關s8、s11導通至第二列的列感測信號detR₂。因此，第二列的列感測信號detR₂在第二感測時段T2a、第五感測時段T5a的位準相當於行掃描信號C₂、C₅的觸發電壓(H)分別扣除發光二極體dR8、dR11的導通電壓的結果。例如：5V-0.7V=4.3V。

比較第18圖的圈選處C_S8、C_S11與第19圖的圈選處C_S8’、C_S11’可以看出，若開關S8、S11為未導通時，列感測信號detR₂會傳送不觸發電壓(L)至鍵盤控制器51a。但若開關S8、S11 為導通時，在行掃描信號C₂、C₅為觸發電壓(H)的感測時段(T2a、T5a)，列感測信號detR₂會產生觸發電壓(H)，並由鍵盤控制器51a接收。由於同一列的按鍵單元會在不同的掃描時段接收到具有觸發電壓(H)的行掃描信號，因此，即使同一列上有多個按鍵同時按下，鍵盤控制器51a仍可透過各個感測時段的感測結果，判斷是那些位置的按鍵單元被按下。

第19圖的第十列波形為第二列的亮度調整信號線R₂。第二列的亮度調整信號線R₂在各個感測時段(T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a)均為高阻抗狀態(X)。此外，鍵盤控制器51b透過第二列的亮度調整信號線R₂在第一發光時段T1b輸出亮度控制信號DTY_dR7至發光二極體d7；在第二發光時段T2b輸出亮度控制信號DTY_dR8至發光二極體d8；在第三發光時段T3b輸出亮度控制信號DTY_dR9至發光二極體d9；在第四發光時段T4b輸出亮度控制信號DTY_dR10至發光二極體d10；在第五發光時段T5b輸出亮度控制信號DTY_dR11至發光二極體d11；在第六發光時段T6b輸出亮度控制信號DTY_dR12至發光二極體d12。

請參見第20圖，其係第17圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之發光二極體的兩端電壓之波形圖。以下，先由上而下依序介紹第20圖中，各列波形的定義與產生方式。其次，再按照時間軸的順序，說明發光二極體(d1~d6)的發光情形。

第20圖第一列的波形為發光二極體d1的正端 (dR1+)電壓，第二列的波形為發光二極體d1的負端(d1-)。在第17圖中，發光二極體d1的正端(d1+)直接電耦合至行掃描信號C₁。因此，第20圖第一列的波形，相當於第19圖第一列的波形(行掃描信號C₁)。另一方面，發光二極體的負端(d1-)雖然同時電耦合至開關s1與電阻r1而可能受到二者的影響，但因開關s1為斷路而可排除開關s1的影響。連帶的，發光二極體d1的負端(d1-)會透過電阻r1而接收第一列的亮度調整信號線R₁。因此，第20圖第二列的波形，相當於第19圖第七列的波形(第一列的第一亮度調整信號R₁)。

第20圖第三列的波形為發光二極體d2的正端(d2+)電壓，第四列的波形為發光二極體d2的負端(d2-)。由於開關s2與開關s1同樣為斷開狀態，因此，發光二極體d2的兩端電壓的波形可類推得出。是故，第20圖第三列的波形，相當於第19圖第二列的波形(行掃描信號C₂)；第20圖第四列的波形則相當於第19圖第八列的波形(第一列的亮度調整信號線R₁)。

第20圖第五列的波形為發光二極體d3的正端(d3+)電壓，第六列的波形為發光二極體d3的負端(d3-)。在第17圖中，發光二極體d3的正端(d3+)直接電耦合至行掃描信號C₃。因此，第20圖第五列的波形，相當於第19圖第三列的波形(行掃描信號C₃)。另一方面，發光二極體d3的負端(d3-)則會受到開關s3導通第一列的列感測信號detR₁，以及電阻r3導通第一列的亮度調整信號線R₁的影響。也就是說，發光二極體d3的負端(d3-)會隨著感測時段(T1a~T6a)與發光時段段(T1b~T6b)的不同，受到不同信號線的影響。

其中，第一列的亮度調整信號線R₁在感測時段(T1a~T6a)為浮接，電阻r3並不會影響發光二極體d3的負端(d3-)。因此，發光二極體d3的負端(d3-)在感測時段(T1a~T6a)的電壓即為第一列的列感測信號detR₁。另一方面，因為第一列的列感測信號detR₁在發光時段T1b~T6b為浮接，開關s3的導通與否並不會影響發光二極體d3的負端(d3-)在發光時段的電壓。因此，發光二極體d3的負端(d3-)在發光時段(T1b~T6b)相當於第一列的亮度調整信號線R1加上電阻r3之壓差後的結果。

第20圖第七列的波形為發光二極體dR4的正端(dR4+)電壓，第八列的波形為發光二極體dR4的負端電壓(dR4-)。由於開關s4與開關s1同樣為斷開狀態，因此，發光二極體dR4的兩端電壓的波形可類推得出。是故，第20圖第七列的波形，相當於第19圖第四列的波形(行掃描信號C₄)；第20圖第八列的波形則相當於第19圖第八列的波形(第一列的亮度調整信號線R₁)。

第20圖第九列的波形為發光二極體d5的正端(dR5+)，第十列的波形為發光二極體dR5的負端(d5-)。在第17圖中，發光二極體d5的正端(d5+)直接電耦合至行掃描信號C₅。因此，第20圖第九列的波形，相當於第19圖第五列的波形(行掃描信號C₅)。另一方面，發光二極體d5的負端(d5-)則會受到開關 s5導通第一列的列感測信號detR₁，以及電阻r5導通第一列的亮度調整信號線R₁的影響。因此，發光二極體d5的負端(d5-)在感測時段T1a~T6a的電壓即為第一列的列感測信號detR₁；以及，在發光時段T1b~T6b相當於第一列的亮度調整信號線R₁加上電阻r5之兩端壓差後的結果。

第20圖第十一列的波形為發光二極體d6的正端(d6+)電壓，第十二列的波形為發光二極體d6的負端(d6-)電壓。在第17圖中，發光二極體d6的正端(d6+)直接電耦合至行掃描信號C₆。因此，第20圖第十一列的波形，相當於第21圖第六列的波形(行掃描信號C₆)。另一方面，發光二極體d6的負端(d6-)則會受到開關s6導通第一列的列感測信號detR₁，以及電阻r6導通第一列的亮度調整信號線R₁的影響。因此，發光二極體d6的負端(d6-)在感測時段(T1a~T6a)的電壓即為第一列的列感測信號detR₁；以及，在發光時段(T1b~T6b)相當於第一列的亮度調整信號線R₁加上電阻r6之兩端壓差後的結果。

在第一感測時段T1a、第二感測時段T2a、第三感測時段T3a、第四感測時段T4a、第五感測時段T5a、第六感測時段T6a，分別與發光二極體(d1~d6)的負端(-)相連的電阻(r1~r6)之另一端均設為浮接。連帶地，發光二極體(d1~d6)在感測時段(T1a~T6a)均不會發亮。接著按照時間軸的順序，說明發光二極體(d1~d6)的正端(+)電壓與負端(-)電壓在各個發光時段(T1b~T6b)如何改變。

在第一發光時段T1b，僅有發光二極體d1的正端(+)會接收到行掃描信號C₁所傳送之具有觸發電壓(H)的脈波(SCAN_C1)，其餘發光二極體d2~d6的正端(+)均接收到具有不觸發電壓(L)的行掃描信號(C₂~C₆)。在此同時，雖然位於第一列的發光二極體(d1~d6)的負端(-)會分別透過電阻(r1~r6)收到第一列的亮度調整信號線R₁所傳送的亮度控制信號DTY_dR1，但僅有發光二極體d1會因為兩端的壓差而發亮。因此，在第一發光時段T1b的期間，僅有發光二極體d1會搭配第一列的亮度調整信號線R₁所傳送的亮度控制信號DTY_d1而改變亮度。

同理，在第二發光時段T2b、第三發光時段T3b、第四發光時段T4b、第五發光時段T5b、第六發光時段T6b，發光二極體(d2~d6的正端(+)會輪續從行掃描信號C₂~C₆接收到具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C2~SCAN_C6。連帶地，在各該發光時段(T2b~6b)中，分別僅有發光二極體d2~d6會搭配第一列的第三亮度調整信號線R1所傳送的亮度控制信號DTY_d2~DTY_d6的設定而發光。

根據前述說明可以看出，根據本發明構想的第二實施例的發光鍵盤能透過分時控制的方式，結合按鍵感測功能與控制發光二極體發光。此外，根據本發明構想的第二實施例，亦能偵測多個位於同行及/或同列的按鍵同時按壓的功能。

第三實施例

前述兩個實施例係以具有單色發光功能的按鍵矩陣為例，而本發明的構想還可進一步應用至具有彩色發光功能的按鍵矩陣。

請參見第21圖，其係根據本發明構想之第三實施例的示意圖。此實施例為具有彩色發光功能的按鍵矩陣，其中控制電路板61包含鍵盤控制器61a與類比數位轉換器61b。按鍵電路板63包含串接單元矩陣631、第二色發光二極體矩陣632、第三色發光二極體矩陣633。串接單元矩陣631包含多個串接單元，且串接單元包含開關s、電阻r，以及與兩者串接的第一色發光二極體。此實施例雖假設串接單元內的第一色發光二極體為紅色發光二極體、假設第二色發光二極體為綠色發光二極體，以及假設第三色發光二極體為藍色發光二極體，但實際應用並不以此為限。

由第21圖可以看出，鍵盤控制器61a透過M條行掃描信號線與N條列感測信號線而電耦合至串接單元矩陣631。其中，M條行掃描信號線用於傳送行掃描信號(C₁~C_M)，N條列感測信號線用於接收列感測信號(detR₁~detR_N)_。此外，鍵盤控制器61a另外透過透過三組N條亮度調整信號線R₁~R_N、G₁~G_N、B₁~B_N調整串接單元矩陣631中的第一色發光二極體、第二色發光二極體矩陣632、第三色發光二極體矩陣633的發光二極體的亮度。

由第21圖可以看出，鍵盤控制器61a與按鍵矩陣之間，僅需使用(M+4N)根接線。與第2圖所示需使用(2M+4N)根接線的習用技術相較，可節省M根接線，並能使用相同的鍵盤控制器61a同時感測開關的導通與亮度的調整，確實可以節省硬體的開發成本。

鍵盤控制器61a會以M個掃描時段(T₁~T_M)為一個循環，重複地產生行掃描信號(C₁~C_M)，M根行掃描信號線會在M個掃描時段中，輪續被設定為輸出觸發電壓(H)。鍵盤控制器61a在第m個掃描時段Tm將第m行的行掃描信號C_m拉高至觸發電壓(H)，使位於第m行的N個按鍵單元均在第m個掃描時段Tm同時接收具有觸發電壓(H)的掃描脈波。

根據本發明構想的第三實施例，位於第m行與第n列的按鍵單元630_mn包含串接單元631_mn、第二色發光二極體632_mn、第三色發光二極體633_mn。關於第21圖中的按鍵單元630_mn如何組成，以及與其相關的信號如何變化，請參看後續說明。

請參見第22圖，其係根據本發明構想之第三實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關之接線與元件的示意圖。第22圖的左側為按鍵單元630_mn(包含串接單元631_mn、第二色發光二極體632_mn與第三色發光二極體633_mn)，與第m行的行掃描信號C_m、第n列的列感測信號detR_n，以及第n列的亮度調整信號線R_n、G_n、B_n的接線關係。其中，串接單元631_mn、第二色發光二極體632_mn與第三色發光二極體633_mn均電耦合於第m行的行掃描信號C_m。

第22圖的右側進一步繪式按鍵單元630_mn的內部元件。串接單元631_mn包含共同電耦合於節點S_mn的電阻r_mn、開關 s_mn與紅色發光二極體dR_mn；第二色發光二極體632_mn包含綠色發光二極體dG_mn；第三色發光二極體633_mn包含藍色發光二極體dB_mn。

請一併參見表3，其係根據本發明構想之第三實施例，與位於第m行第n列的按鍵單元相關的信號列表。

根據本發明構想的第三實施例，鍵盤控制器61a會在第m個掃描時段Tm將輸出觸發電壓(H)的行掃描信號至按鍵單元630_mn。是故，第m行的行掃描信號C_m在掃描時段Tm的位準是由鍵盤控制器61a所輸出的觸發電壓(H)。同樣的，此實施例的第m個掃描時段Tm會進一步區分為(第m個)感測時段Tma與(第m個)發光時段Tmb。鍵盤控制器61a在感測時段Tma利用列感測信號detR_n的位準判斷開關s_mn的導通狀態，以及在發光時段Tmb調整發光二極體dR_mn、dG_mn、dB_mn的亮度。

鍵盤控制器61a會根據第n列的列感測信號detR_n在感測時段Tma的位準，判斷位於第m行第n列的按鍵單元630_mn是否被按下；以及，利用第n列的亮度調整信號線R_n、G_n、B_n，在發光時段Tmb，改變發光二極體dR_mn、dG_mn、dB_mn負端的發光位準，進而調整發光二極體dR_mn、dG_mn、dB_mn的亮度。

請參見第23A圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為斷開時，流經串接單元的電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。如第23A圖所示，當行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，電流會流經發光二極體dR_mn，並經由電阻r_mn流至第n列的第一色亮度調整信號線Rn。此時，鍵盤控制器61a會感測到列感測信號detR_n為不觸發電壓(L)。

請參見第23B圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，流經串接單元的電流會因應行掃描信號的選取而改變流向的示意圖。如第23B圖所示，當行掃描信號C_m為觸發電壓(H)時，電流會流經發光二極體dR_mn，並經由開關s_mn流至第n列的列感測信號detR_n。此時，鍵盤控制器61a會感測到觸發電壓(H)扣除發光二極體d_mn兩端壓差的結果 (降壓位準)。例如：5V-0.7V=4.3V。

進一步比較第23A、23B圖可以看出，隨著開關的導通狀態，類比數位轉換器61b輸出至鍵盤控制器61a的電壓也會不同。若假設電阻r_mn兩端壓差為2V，並假設發光二極體d_mn兩端壓差為0.7V。當開關s_mn為斷開時，電流會流經發光二極體d_mn與電阻r_mn，使得列感測信號detR_n的電壓為2.3V；當開關s_mn為導通時，電流會流經發光二極體d_mn與開關s_mn，此時列感測信號detR_n的電壓為4.3V。因此，鍵盤控制器61a可以根據類比數位轉換器61b輸出的電壓判斷開關s_mn是否導通。

請同時比較第16A、23A圖，以及同時比較第16B、23B圖，由這些圖式可明顯看出第二實施例的發光二極體d_mn與開關s_mn、電阻r_mn間的連線關係，與第三實施例的紅色發光二極體dR_mn與開關s_mn、電阻r_mn間的連線關係相同。易言之，第二實施例的按鍵單元531_mn可視為第三實施例的串接單元。是故，前述第二實施例關於按鍵單元的說明亦可套用於第三實施例的串接單元。

請參見第24圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，流經按鍵單元內之第二色發光二極體的電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。由於綠色發光二極體並未電耦合至開關s_mn，開關s_mn的導通狀態並不會影響綠色發光二極體dG_mn的電流流向。當行掃描信號C_mn被選取並設為觸發電壓(H)時，電流由行掃描信號C_mn流經綠色發光二極體dG_mn後，再流至第二色亮度調整信號線Gu。

請參見第25圖，其係根據本發明構想之第三實施例，假設一按鍵單元的開關為導通時，流經按鍵單元內之第三色發光二極體的電流流向因應行掃描信號的選取而改變的示意圖。由於藍色發光二極體dB_mn並未電耦合至開關s_mn，開關s_mn的導通狀態並不會影響藍色發光二極體dG_mn的電流流向。當行掃描信號C_mn被選取並設為觸發電壓(H)時，電流從行掃描信號C_m流經藍色發光二極體dB_mn後，再流至第n列的第三色亮度調整信號線B_n。

綜上所述，因綠色發光二極體dG_mn、藍色發光二極體dB_mn並未與列感測信號detR_n共用，開關s_mn的導通與否並不會受到開關切換的影響。

請參見第26圖，其係根據本發明構想之第三實施例的按鍵矩陣搭配第3圖的配置與按鍵狀態之示意圖。按鍵矩陣60包含12個按鍵單元601~612。每一個按鍵單元可區分為三個部分：串接單元、第二色發光二極體dG、第三色發光二極體dB。其中，串接單元進一步包含共同電耦合於同一個節點的電阻r、開關s與第一色發光二極體dR。

以位於第一行第一列的按鍵單元601為例，紅色發光二極體dR1的正端(dR1+)電耦合至(第一行的)行掃描信號C₁、負端(dR1-)透過節點N1電耦合至電阻r1與開關s1。電阻r1的另一端電耦合至(第一列的)第一色亮度調整信號線R₁，開關s1的另一端電耦合於列感測信號detR₁。此外，同樣位於按鍵單元601的綠色發光二極體dG₁，其正端(dG1+)電耦合至行掃描信號C₁、負端(dG1-)電耦合至(第一列的)第二色亮度調整信號線G₁。同樣位於按鍵單元601的藍色發光二極體dB₁，其正端(dB1+)電耦合至行掃描信號C₁、負端(dB1-)電耦合至(第一列的)第三色亮度調整信號線B₁。其餘按鍵單元的內部元件與連線方式亦類似，此處不再重複說明。

根據本發明構想的第三實施例，鍵盤控制器61a會在各個行掃描信號C₁~C₆輪續輸出具有觸發電壓(H)的脈波，並從第一列的列感測信號detR₁的位準依序判斷開關s1~s6是否導通；以及從第二列的列感測信號detR₂的位準依序判斷開關s7~s12是否導通。關於第26圖的詳細操作方式，請進一步參看第27、28、29A、29B、29C圖的說明。

請參見第27圖，其係假設第26圖所示之按鍵矩陣的按鍵均未按下時的信號位準。當按鍵矩陣60的按鍵單元均為未按下的狀態時，按鍵單元的電流流向類似第23A、24、25圖所示。第26圖所示的行掃描信號(C₁~C₆)在各個掃描時段的位準大致與第18圖相似，此處不再詳述。再者，因第二實施例與第三實施例的列感測信號detR₁、detR₂類似，且亮度調整信號線R₁、R₂類似，此處不再重複說明。

在第三實施例中，第二色亮度調整信號線G₁、第三色亮度調整信號線B₁在感測時段(T1a~T6a)處於高阻抗狀態(X)，但在發光時段(T1b~T6b)中，則分別傳送調整發光二極體dG1~dG6、dB1~dB6亮度的亮度控制信號(DTY_dG1~DTY_dG6、DTY_dB1~DTY_dB6)。

第二色亮度調整信號線G₂、第三色亮度調整信號線B₂在感測時段處於高阻抗狀態(X)，但在發光時段(T1b~T6b)中，則分別傳送調整發光二極體dG7~dG12、dB7~dB12之亮度的亮度控制信號(DTY_dG7~DTY_dG12、DTY_dB7~DTY_dB12)。

請參見第28圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣自鍵盤控制器接收信號與輸出信號至鍵盤控制器之波形圖。為便於比較，此波形圖內的波形順序與第27圖相同。惟，第27圖假設第26圖的按鍵矩陣並無開關導通的情形，第28圖則對應於第26圖的按鍵矩陣所示的按鍵狀態。比較第27、28圖中的圈示處可以看出，當按鍵單元被按下時，列感測信號detR₁、detR₂所感測到的位準也會由原本的不觸發電壓(L，如第27圖所示)變成降壓位準(Hr，如第28圖所示)。

第28圖的前七列波形分別對應於六個行掃描信號C₁~C₆，第一列的列感測信號detR₁，第28圖的第十一列波形為第二列的列感測信號detR₂。因第二實施例與第三實施例的行掃描信號C₁~C₆與列感測信號detR₁、detR₂類似，此處不再重複說明。

第28圖的第八列、第九列與第十列的波形分別為第一列的第一色亮度調整信號線R₁、第一列的第二色亮度調整信號線G₁、第一列的第三色亮度調整信號線B₁。鍵盤控制器61a在各個感測時段(T1a~T6a)將第一列的第一色亮度調整信號線R₁、第一列的第二色亮度調整信號線G₁、第一列的第三色亮度調整信號線B₁均設為高阻抗狀態(X)。此外，鍵盤控制器61a透過第一列的第一色亮度調整信號線R₁、第一列的第二色亮度調整信號線G₁、第一列的第三色亮度調整信號線B₁，在第一發光時段T1b分別輸出亮度控制信號DTY_dR1、DTY_dG1、DTY_dB1至發光二極體dR1、dG1、dB1；在第二發光時段T2b分別輸出亮度控制信號DTY_dR2、DTY_dG2、DTY_dB2至發光二極體dR2、dG2、dB2；在第三發光時段T3b分別輸出亮度控制信號DTY_dR3、DTY_dG3、DTY_dB3至發光二極體dR3、dG3、dB3；在第四發光時段T4b分別輸出亮度控制信號DTY_dR4、DTY_dG4、DTY_dB4至發光二極體dR4、dG4、dB4；在第五發光時段T5b分別輸出亮度控制信號DTY_dR5、DTY_dG5、DTY_dB5至發光二極體dR5、dG5、dB5；以及在第六發光時段T6b分別輸出亮度控制信號DTY_dR6、DTY_dG6、DTY_dB6至發光二極體dR6、dG6、dB6。

第28圖第十二列、第十三列與第十四列的波形分別為為第二列的第一色亮度調整信號線R₂、第二列的第二色亮度調整信號線G₂、第二列的第三色亮度調整信號線B₂。其中，第二列的第一色亮度調整信號線R₂、第二列的第二色亮度調整信號線G₂、第二列的第三色亮度調整信號線B₂在各個感測時段T1a~T6a均為高阻抗狀態(X)。此外，鍵盤控制器61a透過第二列的第一色亮度調整信號線R₂、第二列的第二色亮度調整信號線G₂、第二列的第三色亮度調整信號線B₃在第一發光時段T1b分別輸出亮度控制信號DTY_dR7、DTY_dG7、DTY_dB7至發光二極體dR7、dG7、dB7；在第二發光時段T2b分別輸出亮度控制信號DTY_dR8、DTY_dG8、DTY_dB8至發光二極體dR8、dG8、dB8；在第三發光時段T3b分別輸出亮度控制信號DTY_dR9、DTY_dG9、DTY_dB9至發光二極體dR9、dG9、dB9；在第四發光時段T4b分別輸出亮度控制信號DTY_dR10、DTY_dG10、DTY_dB10至發光二極體dR10、dG10、dB10；在第五發光時段T5b分別輸出亮度控制信號DTY_dR11、DTY_dG11、DTY_dB11至發光二極體dR11、dG11、dB11；在第六發光時段T6b分別輸出亮度控制信號DTY_dR12、DTY_dG12、DTY_dB12至發光二極體dR12、dG12、dB12。

請參見第29A圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第一色發光二極體(紅色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。由於第三實施例的串接單元相當於第二實施例的按鍵單元，第29A圖的波形所代表的涵義與其產生方式亦類似第20圖，此處不再詳述。

在各個感測時段T1a~T6a中，與發光二極體dR1~dR6負端(-)分別相連的電阻r1~r6之另一端均設為浮接。連帶地，使發光二極體dR1~dR6在各個感測時段T1a~T6a中均不會發亮。

在第一發光時段T1b，僅有發光二極體dR1的正端(dR1+)接收到行掃描信號C₁傳送之具有觸發電壓(H)的脈波 (SCAN_C1)，其餘的發光二極體dR2~dR6的正端分別接收到具有不觸發電壓(L)的行掃描信號C₂~C₆。在此同時，雖然位於第一列的發光二極體dR1~dR6負端(-)分別透過電阻r1~r6而同樣接收到第一列第一色亮度調整信號線R₁所傳送的亮度控制信號DTY_dR1，但僅有發光二極體dR1會因為兩端產生的壓差而發亮。因此，在第一發光時段T1b的期間，僅有發光二極體dR1會搭配第一列第一色亮度調整信號線R₁所傳送的亮度控制信號DTY_dR1而改變亮度。

同理，在後續各個發光時段(T2b~T6b)中，發光二極體dR2~dR6的正端(+)其中之一會輪續接收到具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C2~SCAN_C6。連帶地，在第二發光時段T2b~第六發光時段T6b中，分別僅有發光二極體dR2~dR6其中之一會搭配第一列第一色亮度調整信號線R₁所傳送的亮度控制信號DTY_dR2~DTY_dR6的設定而發光。

請參見第29B圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第二色發光二極體(綠色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。在各個感測時段(T1a~T6a)中，發光二極體dG1~dG6的負端(-)均設為浮接。因此，發光二極體dG1~dG6在這些感測時段(T1a~T6a)中均不會發亮。以下按照時間軸的順序，說明發光二極體dG1~dG6的正端(+)與負端(-)在各個發光時段(T1b~T6b)如何改變。

在第一發光時段T1b，僅有發光二極體dG1的正端 (+)會接收到行掃描信號C₁所傳送之具有觸發電壓(H)的脈波(SCAN_C1)，其餘的發光二極體(dG2~dG6)的正端(+)分別接收到具有不觸發電壓(L)的行掃描信號(C₂~C₆)。在此同時，雖然位於第一列的發光二極體(dG1~dG6)負端(-)都同樣收到第一列的第二色亮度調整信號線G₁所傳送的亮度控制信號DTY_dG1，但僅有發光二極體dG1會因為兩端產生的壓差而發亮。因此，在第一發光時段T1b，僅發光二極體dG1會搭配第一列的第二色亮度調整信號線G₁所傳送的亮度控制信號DTY_dG1而改變亮度。

同理，在後續各個發光時段(T2b~T6b)中，發光二極體的正端(dG2+~dG6+)其中之一會輪續接收到具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C2~SCAN_C6。連帶地，在發光時段T2b~T6b中，發光二極體(dG2~dG6)其中之一會搭配第一列的第二色亮度調整信號線G₁所傳送的對應亮度控制信號而發光。

請參見第29C圖，其係第26圖所示之按鍵矩陣中，位於第一列的按鍵單元所包含之第三色發光二極體(藍色發光二極體)的兩端電壓之波形圖。因為在第26圖中，第二色發光二極體與第三色發光二極體的電耦合方式相當類似，詳細說明可類推第28B圖。

在各個發光時段(T1a~T6b)中，發光二極體(dB1~dB6)的正端其中之一會輪續接收到具有觸發電壓(H)的脈波SCAN_C1~SCAN_C6。連帶地，在各該發光時段(T1b~T6b)中，發光二極體(dB1~dB6)其中之一會搭配第一列的第三色亮度調整信號線B₁所傳送的對應亮度控制信號而發光。

請一併參看第29A、29B、29C圖，根據前述說明可以看出，在第一發光時段T1b，發光二極體dR1、dG1、dB1會分別搭配第一色亮度調整信號線R₁傳送的亮度控制信號DTY_dR1、第二色亮度調整信號線G₁傳送的亮度控制信號DTY_dG1、第三色亮度調整信號線B₁傳送的亮度控制信號DTY_dB1而發光。易言之，鍵盤控制器61a可以據此控制按鍵單元601在第一發光時段T1b期間發出的顏色與亮度。附帶一提的是，因為發光二極體dR1的負端(dR1-)透過電阻r1而電耦合至第一列的第一色亮度調整信號線R₁，而電阻r1的兩端壓差可能會影響發光二極體dR1的兩端壓差。連帶的，發光二極體dR1的兩端壓差會略低於發光二極體dG1、dB1的兩端壓差。因此，發光二極體dR1的亮度可能會略低於發光二極體dG1、dB1的亮度。實際應用時，亦可基於此現象而進一步調整第一色亮度調整信號線R₁傳送的亮度控制信號DTY_dR1。

同理，鍵盤控制器61a可以透過在第二發光時段T2b期間透過第一列的第一色亮度調整信號線R₁、第一列的第二色亮度調整信號線G₁、第一列的第三色亮度調整信號線B₁傳送的亮度控制信號DTY_dR2、DTY_dG2、DTY_dB2而分別調整發光二極體dR2、dG2、dB2的亮度，進而決定按鍵單元602的混光效果(顏色與亮度)。同樣的，根據本發明構想的第三實施例，鍵盤控制器61a可以透過第三發光時段T3b~第六發光時段T6b，而分別調整按鍵單元603(包含發光二極體dR3、dG3、dB3)、按鍵單元604(包含發光二極體dR4、dG4、dB4)、按鍵單元605(包含發光二極體dR5、dG5、dB5)、按鍵單元606(包含發光二極體dR6、dG6、dB6)的混光效果。

承上，若鍵盤控制器61a要控制位於第二列的按鍵單元607~612的混光顏色與亮度時，可以類似的方式控制第二列的第一色亮度調整信號線R₂、第二列的第二色亮度調整信號線G₂、第二列的第三色亮度調整信號線B₂。此部分的控制方式可類推第29A、29B、29C圖的說明，故不再贅述。

綜上所述，本案的鍵盤控制器能透過分時的方式，結合按鍵感測功能與控制發光二極體的亮度的調整功能。此外，根據本發明構想的實施例的鍵盤控制器還可以區別同一列是否有多個按鍵單元同時被按壓，進而可預防鬼鍵的誤判。

另需留意的是，以上的實施例假設鍵盤控制器的輸出接線與輸入接線直接電耦合至按鍵矩陣。惟實際應用時，鍵盤控制器與按鍵矩陣間，另外可能設置驅動電路與讀取電路等。此外，以上的實施例以共陽極發光二極體為例，但實際應用時，類似的概念亦可應用至共陰極發光二極體。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。

30‧‧‧按鍵矩陣

301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312‧‧‧按鍵單元

Claims

一種按鍵矩陣，包含：一第n列共用信號線，電耦合於一控制器；複數條行掃描信號線，電耦合於該控制器，該複數條行掃描信號線包含：一第(m-1)行掃描信號線、一第m行掃描信號線以及一第(m+1)行掃描信號線，其中該控制器係於一第m掃描時段將該第(m-1)行掃描信號線、該第m行掃描信號線與該第(m+1)行掃描信號線分別設為一高阻抗狀態、一觸發電壓與一不觸發電壓，其中該第m掃描時段係包含一第m感測時段與一第m發光時段，且該不觸發電壓異於該觸發電壓；一第m按鍵單元，包含一第m電阻、一第m開關與一第m發光元件，其中該第m電阻的一第一端電耦合於該第(m-1)行掃描信號線，該第m開關的一第一端電耦合於該第m行掃描信號線，該第m開關的一第二端、該第m電阻的一第二端與該第m發光元件的一第一端均電耦合於一第m節點，該第m發光元件的一第二端電耦合於該第n列共用信號線，其中在該第m感測時段，該控制器係偵測該第n列共用信號線的位準而判斷該第m開關的導通狀態；以及一第(m+1)按鍵單元，包含一第(m+1)電阻、一第(m+1)開關與一第(m+1)發光元件，其中該第(m+1)電阻的一第一端電耦合於該第m行掃描信號線，該第(m+1)開關的一第一端電耦合於該第(m+1)行掃描信號線，該第(m+1)開關的一第二端、該第(m+1) 電阻的一第二端與該第(m+1)發光元件的一第一端均電耦合於一第(m+1)節點，該第(m+1)發光元件的一第二端電耦合於該第n列共用信號線，其中在該第m發光時段，該控制器透過該第n列共用信號線傳送一第(m+1)亮度控制信號，並藉由該第(m+1)亮度控制信號而調整該第(m+1)發光元件的亮度。
如申請專利範圍第1項所述之按鍵矩陣，其中更包含：一第(m-1)按鍵單元，包含一第(m-1)電阻、一第(m-1)開關與一第(m-1)發光元件，其中該第(m-1)電阻的一第一端電耦合於該按鍵矩陣一第M行掃描信號線，該第(m-1)開關的一第一端電耦合於該第(m-1)行掃描信號線，該第(m-1)開關的一第二端、該第(m-1)電阻的一第二端與該第(m-1)發光元件的一第一端均電耦合於一第(m-1)節點，且該第(m-1)發光元件的一第二端電耦合於該第n列共用信號線，其中該控制器係於一第(m-1)掃描時段將該第(m-1)行掃描信號線設為該觸發電壓，以及將該第m行掃描信號線、該第(m+1)行掃描信號線設為該不觸發電壓，其中該第(m-1)掃描時段係包含一第(m-1)感測時段與一第(m-1)發光時段；其中在該第(m-1)感測時段，該控制器係偵測該第n列共用信號線的位準而判斷該第(m-1)開關的導通狀態，且在該第(m-1)發光時段，該控制器透過該第n列共用信號線傳送一第m亮度控制信號，並藉由該第m亮度控制信號而調整該第m發光元件的亮度。
如申請專利範圍第1項所述之按鍵矩陣，其中當該第m開關為導通時，在該第m感測時段，一第一電流自該第m行掃描信號線經由該第m開關與該第m發光元件而流向該第n列共用信號線，使得該第n列共用信號線在該第m感測時段的位準為一第一降壓位準，其中該第一降壓位準實質上等於該觸發電壓減去該第m發光元件壓降。
如申請專利範圍第3項所述之按鍵矩陣，其中當該控制器偵測到該第一降壓位準出現在該第n列共用信號線時，判定該第m開關導通；以及當該控制器未偵測到該第一降壓位準出現在該第n列共用信號線時，判定該第m開關斷開。
如申請專利範圍第3項所述之按鍵矩陣，其中當該第m開關與該第(m+1)開關均為斷開時，在該第(m)感測時段，一第二電流自該第m行掃描信號線經由該第(m+1)電阻與該第(m+1)發光元件而流向該第n列共用信號線，使得該第n列共用信號線的位準為一第二降壓位準，其中該第二降壓位準低於該第一降壓位準。
如申請專利範圍第5項所述之按鍵矩陣，其中該第二降壓位準實質上等於該觸發電壓減去該第(m+1)電阻與該第(m+1)發光元件兩者的壓降。
如申請專利範圍第3項所述之按鍵矩陣，其中當該第m開關為斷開，且該第(m+1)開關為導通時，在該第(m)感測時段，一第三電流自該第m行掃描信號線經由該第(m+1)電阻與該第(m+1)開關而流向該第(m+1)行掃描信號線，使得該第n列共用信號線的位準低於該第一降壓位準。
如申請專利範圍第1項所述之按鍵矩陣，其中該第(m+1)發光元件為一發光二極體，該發光二極體的該第一端為一正極端，該發光二極體的該第二端為一負極端，其中該第(m+1)亮度控制信號具有低於該觸發電壓之一偏壓電壓，使該發光二極體順向偏壓而發光，且該控制器藉由調整該第(m+1)亮度控制信號之一工作時段長度而改變該第(m+1)發光元件的亮度。
一種按鍵矩陣，包含：複數條行掃描信號線，電耦合於一控制器，該複數條行掃描信號線包含：一第(m-1)行掃描信號線、一第m行掃描信號線以及一第(m+1)行掃描信號線，其中該控制器係於一第m掃描時段將該第m行掃描信號線設為一觸發電壓，以及將該第(m-1)行掃描信號線與該第(m+1)行掃描信號線設為一不觸發電壓，其中該第m掃描時段係包含一第m感測時段與一第m發光時段，且該不觸發電壓異於該觸發電壓；一第n列感測信號線，電耦合於該控制器；一第n列第一色亮度調整信號線，電耦合於該控制器；以及一第m按鍵單元，包含一第m電阻、一第m開關與一第m第一色發光元件，其中該第m電阻的一第一端電耦合於該第n列第一色亮度調整信號線，該第m開關的一第一端電耦合於該第n列感測信號線，該第m開關的一第二端、該第m電阻的一第二端與該第m第一色發光元件的一第一端均電耦合於一第m節點，該第m第一色發光元件的一第二端電耦合於第m行掃描信號線，其中在該第m感測時段，該控制器將該第n列第一色亮度調整信號線設為一高阻抗狀態，並偵測該第n列感測信號線在該第m感測時段的位準而判斷該第m開關的導通狀態，其中在該第m發光時段，該控制器將該第n列感測信號線設為該高阻抗狀態，並透過該第n列第一色亮度調整信號線傳送用於調整該第m第一色發光元件亮度的一第m第一色亮度控制信號。
如申請專利範圍第9項所述之按鍵矩陣，其中在該第m感測時段，當該第m開關為導通時，一電流自該第m行掃描信號線經由該第m開關與該第m第一色發光元件而流向該第n列共用信號線，使得該第n列共用信號線在該第m感測時段的位準為一第一降壓位準，其中該第一降壓位準實質上等於該觸發電壓減去該第m第一色發光元件壓降；或當該第m開關為斷開時，該第n列共用信號線在該第m感測時段的位準並非該第一降壓位準。
如申請專利範圍第9項所述之按鍵矩陣，其中該第m第一色發光元件為一發光二極體，該發光二極體的該第一端為一正極端，該發光二極體的該第二端為一負極端，其中該第m亮度控制信號具有低於該觸發電壓之一偏壓電壓，使該發光二極體順向偏壓而發光，且該控制器藉由調整該第m第一色亮度控制信號之一工作時段長度而改變該第m第一色發光元件的亮度。
如申請專利範圍第9項所述之按鍵矩陣，其中更包含：一第n列第二色亮度調整信號線，電耦合於該控制器，其中該第m按鍵單元更包含一第m第二色發光元件，且該第m第二色發光元件的一第一端與一第二端係分別電耦合於該第n列第二色亮度調整信號線與第m行掃描信號線；其中在該第m發光時段，該控制器透過該第n列第二色亮度調整信號線傳送用於調整該第m第二色發光元件亮度的一第m第二色亮度控制信號。
一種按鍵矩陣，包含：一第一行掃描信號線，電耦合於一控制器，該控制器係於一第一掃描時段將該第一行掃描信號線設為一觸發電壓，其中該第一掃描時段係包含一第一感測時段與一第一發光時段；一第一按鍵單元，包含共同電耦合於一節點之一第一電阻、一第一第一色發光元件與一第一開關；一第一列感測信號線，電耦合於該第一開關與該控制器，於該第一感測時段中，該控制器係根據該第一列感測信號線的位準而判斷該第一開關的導通狀態；以及一第一列第一色亮度調整信號線，電耦合於該第一電阻與該控制器，於該第一發光時段中，該控制器透過該第一列第一色亮度調整信號線來調整該第一第一色發光元件的亮度。
如申請專利範圍第13項所述之按鍵矩陣，其中在該第一感測時段中，該控制器將該第一列第一色亮度調整信號線設為一高阻抗狀態；以及在該第一發光時段中，該控制器將該第一列感測信號線設為該高阻抗狀態。
如申請專利範圍第14項所述之按鍵矩陣，其中於該第一發光時段中，該控制器透過該第一列第一色亮度調整信號線傳送一第一發光位準，該觸發電壓與該第一發光位準產生的電壓差可使該第一第一色發光元件發光。
如申請專利範圍第15項所述之按鍵矩陣，其中，該控制器藉由調整該第一發光位準之工作時段長度來改變該第一色發光元件發光強度。
如申請專利範圍第13項所述之按鍵矩陣，其中更包含：一第二行掃描信號線；以及一第二按鍵單元，電耦合於該第二行掃描信號線、該第一列感測信號線與該第一列第一色亮度調整信號線，其中該控制器係於一第二掃描時段將該第一行掃描信號線設為一不觸發電壓，以及將該第二行掃描信號設為該觸發電壓。
如申請專利範圍第13項所述之按鍵矩陣，其中該第一發光時段晚於該第一感測時段，且該第一發光時段較該第一感測時段長。