CN104919400A - 每个按键带有独立led的计算机键盘按键扫描共享矩阵 - Google Patents

每个按键带有独立led的计算机键盘按键扫描共享矩阵 Download PDF

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M·J·纳瓦比什拉兹
J·陈
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Abstract

本发明公开了用于键盘的第一按键阵列和第二光源阵列之间的共享行管脚72和/或列管脚76的共享矩阵48的***、设备和方法。键盘控制器在扫描周期期间利用共享行管脚72和/或列管脚76对第一按键38阵列和第二光源62阵列寻址。每个按键38都由第二光源62阵列中的可单个控制的一个或多个光源62来背光照明。键盘控制器56可以在行间隔期间利用共享行管脚72和/或列管脚76来驱动相应行的期望光源62，同时检测同一行的按键按压。在一些实施例中，键盘控制器56可以在行间隔的驱动间隔期间驱动行的期望光源62，在行间隔的感测间隔期间单独扫描该行的按键38。

Description

每个按键带有独立LED的计算机键盘按键扫描共享矩阵
相关申请的交叉引用
本申请是2012年12月21日提交的名称为“Computer Keyboard KeyScan Shared Matrix with an Individual LED Per Key”的美国临时专利申请61/745,035的非临时申请，在此以引用方式将其并入本文。
背景技术
本公开整体涉及用于电子显示器的键盘组件，更具体地，涉及每个按键具有独立发光二极管(LED)的计算机键盘按键扫描共享矩阵。
此部分旨在向读者介绍现有技术中可能涉及下文描述和/或受权利要求书保护的本公开各方面的各方面。我们认为这种论述有助于为读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，要考虑这一点来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的认可。
电子设备，诸如计算机和膝上型电脑，通常带键盘使用以实现很多不同目的，诸如商务、娱乐和教育。键盘提供用于输入信息和控制电子设备的用户接口。用户按下键盘上的按键以经由键盘电路向电子设备的处理器发送输入信号。键盘电路检测哪些按键被按下以及按键何时被按下，并向处理器传输适当的输入信号。
用户可以在具有各种量的环境光线的不同环境中利用电子设备，诸如膝上型电脑。按键上的光量可能会影响键盘的可见度和可用性。一些键盘可以利用背光源照明按键，背光源利用扩散板照明整个键盘或键盘的区域，以在低照明状况下改善可见度。背光源由背光电路控制。遗憾的是，扩散器和背光电路占用了键盘电路周围的额外空间，从而增大了键盘尺寸。另外，键盘电路可以利用第一量的管脚连接件来连接到处理器，而背光电路可以利用第二量的管脚连接件来连接到处理器，处理器可能具有用于管脚连接的有限数量的可用管脚。
发明内容
下文阐述本文公开的某些实施例的概要。应当理解，给出这些方面仅仅是为了给读者提供这些特定实施例的简明概要，这些方面并非意图限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能未阐述的多个方面。
本公开的实施例涉及用于键盘的第一按键阵列和第二光源阵列之间的共享行管脚和/或列管脚的共享矩阵的***、设备和方法。键盘控制器在扫描期间利用共享行管脚和/或列管脚对第一按键阵列和第二光源阵列寻址。即，键盘控制器在扫描周期期间扫描第一按键阵列，以利用电连接到共享行管脚的行线并利用电连接到共享列管脚的列线来检测按键的按压。键盘控制器驱动第二光源阵列，以利用电连接到共享行管脚的相同行线并利用电连接到共享列管脚的相同列线对按键进行背光照明。在一些实施例中，每个按键都由第二光源阵列中的一个或多个光源背光照明。第二光源阵列中的每个光源可以是单独受控的光源，诸如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。在一些实施例中，第一按键阵列中的每个按键可以不同于周围按键被背光照明，使得仅期望的按键被背光照明。可以单独控制每个按键的光源。键盘控制器至少部分地基于用户输入和/或来自处理器的一组指令来控制期望的光源。
键盘控制器可以在扫描周期期间对每行光源单独驱动以对期望的按键进行背光照明。键盘控制器在扫描周期的相应行间隔期间对第一按键阵列和第二光源阵列的每条行线寻址。键盘控制器可以利用连接到行线和列线的共享行管脚和/或列管脚来同时驱动相应行线上的期望光源并在行间隔期间检测同一行线上的按键按压。键盘控制器可以在相应行间隔的一部分期间驱动行线上的期望光源，并在行间隔的剩余部分期间单独扫描行线上的按键。调节行间隔该部分的持续时间用于驱动期望的光源，以调节背光按键的亮度。
键盘控制器的比较器可以通过共享行管脚和/或共享列管脚在扫描周期期间检测按键按压。在具有共享行管脚和共享列管脚的一些实施例中，每个按键可以与电阻器和/或反向偏置二极管串联连接，并且每个按键可以与相应的光源并联连接。与按键串联连接的相对较大的电阻器可以减小按压按键时通过相应并联光源的电流降。与按键串联连接的反向偏置二极管可以在按压按键时基本保持通过相应并联光源的电流。可以与每个比较器一起布置上拉电阻器以影响检测按键按压的响应时间。在一些实施例中，指定的比较器可以在待机模式期间检测按键按压。可以通过共享行管脚和/或共享列管脚将比较器耦接到第一按键阵列和第二光源阵列，以减少键盘操作期间的功率消耗。
对于本公开的各个方面可作出对上述特征的各种改进。也可在这些各个方面中结合另外的特征。这些改进和附加的特征可以单独存在，也可以任何组合的形式存在。例如，下面针对一个或多个所示实施例论述的各种特征可单独地或以任何组合形式结合到本公开上述方面的任何一个中。上文所呈现的简要概要仅旨在使读者熟悉本公开实施例的特定方面和上下文，并不限制要求保护的主题。
附图说明
阅读以下具体实施方式并参考附图可以更好地理解本公开的各个方面，其中：
图1是根据一个实施例的结合带背光源的键盘的电子设备的示意框图；
图2是根据一个实施例的呈笔记本电脑形式的图1的电子设备的实例的透视图；
图3是根据一个实施例的呈台式计算机***形式的图1的电子设备的实例的前视图；
图4是示出了根据一个实施例的带按键矩阵和背光源矩阵的键盘输入设备的框图；
图5是示出了用于按键阵列和光源阵列的键盘控制器和共享矩阵的第一实施例的框图；
图6是示出了用于图5的共享矩阵实施例的扫描周期的信号定时的时序图；
图7是示出了用于按键阵列和光源阵列的键盘控制器和共享矩阵的第二实施例的框图；
图8是示出了用于图7的共享矩阵实施例的扫描周期的信号定时的时序图；
图9是示出了用于按键阵列和光源阵列的键盘控制器和共享矩阵的第三实施例的框图；
图10是示出了用于图9的共享矩阵实施例的扫描周期的信号定时的时序图；
图11是示出了共享矩阵中并联的按键和光源的一个实施例的框图；
图12是示出了共享矩阵中并联的按键和光源的一个实施例的框图；
图13是示出了共享矩阵中并联的按键和光源的一个实施例的框图；
图14是示出了用于按键阵列和光源阵列的键盘控制器和共享矩阵的第四实施例的框图；并且
图15是根据任何实施例的用于操作键盘控制器以对共享矩阵寻址的方法的流程图。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施例。为了尽力提供这些实施例的简明描述，在说明书中并未描述实际实施的所有特征部。应当理解，在任何这种实际实施的开发中，像任何工程学或设计项目中那样，必须要做出众多实施特定的决策以实现开发者的具体目标，诸如符合可能随实施而变化的与***相关和与事务相关的约束条件。此外，应当理解，这种开发工作可能很复杂而且费时，但对于受益于本公开的普通技术人员而言仍然是一种常规的设计、生产和制造工作。
在介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”和“该”、“所述”旨在意指存在所述元件中的一者或多者。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在指包括在内，并且意指可能存在除列出元件之外的附加元件。此外，应当理解，凡提到“一个实施例”或“实例”等并非意图解释为排除还结合了所引述特征的附加实施例的存在。
如上所述，本公开的实施例涉及在第一按键阵列和第二光源阵列之间具有共享矩阵的键盘输入设备。第二光源阵列可以布置成使得第一按键阵列的按键能够被各自地背光照明。第一按键阵列和第二光源阵列可以共享电连接到键盘输入设备的键盘控制器的行管脚和/或列管脚。键盘控制器执行至少两个动作以对共享矩阵寻址：扫描按键以发现按键按压，并驱动光源对期望的按键进行背光照明。键盘控制器在扫描周期期间对共享矩阵寻址。键盘控制器可以将扫描周期分成行间隔，以对第一按键阵列和第二光源阵列的各个行进行寻址。在一些实施例中，在每个行间隔期间，键盘控制器独立于驱动行线上的光源来扫描行线上的按键。键盘控制器可以基于键盘控制器的用户输入和/或指令集，有差别地驱动第二光源阵列的光源以对第一按键阵列的期望按键进行背光照明。第二光源阵列使得第一按键阵列中的每个按键能够被各自地背光照明。与先前的技术相比，第一按键阵列和第二光源阵列之间的共享行管脚和/或列管脚减少了电连接到键盘控制器的管脚数目，先前的技术需要为按键和光源提供独立的行线和列线阵列。
在一些实施例中，在按下相应按键的同时，光源可以保持发光。用于按键的按键开关可具有与光源并联的电阻器和/或反向偏置二极管，以在驱动间隔期间基本保持流经光源的电流。围绕光源的旁路通路可以减小在按压相应按键时按键感测间隔期间通过光源的泄漏电流。上拉电阻器可与共享列管脚一起使用以减少检测按键按压的响应时间和/或提高检测按键按压的灵敏度。
考虑到上述内容，下文将给出适当电子设备的一般性描述，该电子设备可以采用在第一按键阵列和第二光源阵列之间具有共享矩阵的键盘输入设备。具体地，图1是示出了可存在于适合与此类输入设备一起使用的电子设备中的各种部件的框图。图2和图3分别示出了呈笔记本电脑和台式计算机形式的合适电子设备的各种实例。
首先参见图1，根据本公开的一个实施例的电子设备10除其他方面外可包括一个或多个处理器12、存储器14、非易失性存储装置16、显示器18、包括键盘22的输入结构20、输入/输出(I/O)接口24、网络接口26和电源28等。图1中所示的各种功能块可包括硬件元件(包括电路)、软件元件(包括存储在计算机可读介质上的计算机代码)、或硬件和软件元件两者的组合。应当指出的是，图1仅为特定具体实施的一个实例，并且旨在示出可存在于电子设备10中的部件的类型。
以举例的方式，电子设备10可表示图2中所描绘的笔记本电脑、图3中所描绘的台式计算机***、或类似设备的框图。应当指出的是，处理器12和/或其他数据处理电路在本文中通常可称为“数据处理电路”。可将此类数据处理电路全部或部分地体现为软件、固件、硬件或它们的任何组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或可全部或部分地结合到电子设备10中的其他元件的任一者内。
在图1的电子设备10中，处理器12和/或其他数据处理电路可以与存储器14和非易失性存储装置16可操作地耦接以执行指令，以执行电子设备10的各种功能。这些功能可包括生成将要显示在显示器18上的图像数据等。由处理器12执行的程序或指令可被存储在任何合适的制品中，该制品包括至少共同地存储指令或例程的一个或多个有形的计算机可读介质，诸如存储器14和/或非易失性存储装置16。存储器14和非易失性存储装置16可表示例如随机存取存储器、只读存储器、可重写闪存存储器、硬盘驱动器和光盘。另外，在此类计算机程序产品上编码的程序(如操作***)还可以包括可由一个或多个处理器12执行的指令，以启用电子设备10的其他功能。
电子设备10的输入结构20可使得用户能够与电子设备10交互(例如，按压按键以向处理器输入数据，按下按钮以增大或减小音量)。输入结构包括具有背光源30的键盘22。背光源30向键盘22的按键发射光。背光源30可以改善键盘22的可见度，向用户提供指示，或通过其他方式辅助用户。显示器18可以结合输入结构20。显示器18可以是例如触摸屏液晶显示器(LCD)，该触摸屏液晶显示器可使用户能够与电子设备10的用户界面进行交互。以举例的方式，显示器18可以是能够同时检测多个触摸的MultiTouchTM显示器。可以独立于键盘22对显示器18进行背光照明。
键盘22可以与诸如笔记本电脑的电子设备10集成，或者无线地或经由线缆独立连接到电子设备10。例如，独立的键盘22可以为台式计算机或手持电子设备(例如平板电脑、蜂窝电话、便携式音乐播放器)提供主要或辅助输入结构。正如网络接口26那样，I/O接口24可使电子设备10与各种其他电子设备进行交互。网络接口26可包括例如如下网络的接口：用于个人局域网(PAN)诸如蓝牙网络、用于局域网(LAN)诸如802.11x Wi-Fi网络、和/或用于广域网(WAN)诸如3G或4G蜂窝网络。在一些实施例中，键盘22可以通过I/O接口24或网络接口26连接到处理器12。电子设备10的功率源28可以是任何合适的功率源，诸如可再充电的锂聚合物(Li-poly)电池、碱性电池和/或交流电(AC)功率转换器。
电子设备10可采用计算机或其他类型的电子设备的形式。此类计算机可包括通常的便携式电脑(诸如膝上型电脑、笔记本电脑和平板电脑)以及通常在一个地点使用的计算机(诸如常规的台式计算机、工作站和/或服务器)。在某些实施例中，计算机形式的电子设备10可以是购自Apple Inc.(Cupertino,CA)的Pro、MacBook mini或型号。以举例的方式，根据本公开的一个实施例在图2中示出了采用笔记本电脑32形式的电子设备10。所示计算机32可包括壳体34、显示器18、输入结构20、以及I/O接口24的端口。计算机32的显示器18可为背光液晶显示器(LCD)。输入结构20，诸如键盘22和/或触控板36，可用于与计算机32进行交互。键盘22上的按键阵列38向物理输入做出响应以接收用户输入。键盘22可以是接触型键盘或电容型键盘。通过输入结构20诸如键盘22，用户可以启动、控制或操作在计算机32上运行的GUI或应用。
按键38下方的背光源30从下方照明按键38以改善键盘的可见度和/或向键盘提供额外的功能。背光源30是与按键阵列38布置在一起的光源阵列。在一些实施例中，背光源30的光源是发光二极管(LED)。每个按键38可以与LED以1:1的比例布置。针对每个按键38的各个LED能够为按键38实现有区别的亮度级。然而，一些按键38可以具有多个LED，而其他按键38具有一个或更少的LED。例如，更大的按键(例如空格、回格)可以具有多个一起驱动的LED，或者按键38可以具有多个LED，实现磨损平衡。在一些实施例中，每个LED可以对键盘22的多个按键38或按键38的组进行背光照明。例如，一个LED可以对箭头键或数字键区进行背光照明。
电子设备10还可以采用如图3中大体所示的台式计算机***40的形式。在某些实施例中，台式计算机***40形式的电子设备10可为购自Apple Inc.(Cupertino,CA)的mini或型号。台式计算机***40可包括壳体42、显示器18和输入结构20等。可使用输入结构22诸如无线键盘22和/或鼠标44与台式计算机***40进行交互。键盘22上的按键阵列38向物理输入做出响应以接收用户输入。键盘22可以是接触型键盘或电容型键盘。通过诸如键盘22的输入结构20，用户可以启动、控制或操作在台式计算机***40上运行的GUI或应用。键盘22上的按键阵列38由按键38下方的背光源30背光照明。背光源30的光源(例如LED)阵列可以与按键38以1:1的比例布置，以使每个按键38能够被有差别地背光照明。如结合膝上型计算机32的键盘22所述，一些按键38可以具有多个LED、一个或更少的LED，或者一些LED可以对多个按键38进行背光照明。
无论电子设备10是采取图2的计算机32、图3的台式计算机***40的形式还是其他某种形式，键盘22都具有在背光源30中带有光源(例如LED)阵列的按键38阵列，背光源30被布置成对按键38阵列进行背光照明。背光源30使得能够对期望模式的按键38或期望的按键38组进行背光照明而不对整个按键38的阵列进行背光照明。例如，背光源30可以对整个按键38阵列均匀地进行背光照明。或者，背光源30可以在与第二组按键38(例如数字键)不同的亮度水平下对第一组按键38(例如字母键)进行背光照明。背光源30的光源阵列通过驱动行线和驱动列线的矩阵连接到键盘22的控制器。按键38阵列连接到控制器，并且按键38布置成扫描行线和扫描列线的矩阵。阵列的行线(例如驱动行线、扫描行线)通过行管脚电连接到控制器，阵列的列线(例如驱动列线、扫描列线)通过列管脚电连接到控制器。当前设想的背光源30和按键38阵列的实施例共享电连接到键盘22的公共控制器的共享矩阵中的行管脚和/或列管脚。即，背光源30的光源阵列可以在按键38阵列的相同行线和/或列线上。与具有两组行线和两组列线的独立背光源和按键阵列相比，共享矩阵减少了将背光源30和按键38阵列电连接到键盘控制器的管脚数目。
可以将按键38阵列和背光源30的光源阵列以具有不同数量按键的各种模式布置。在某些实施例中，键盘22可以是可购自Apple Inc.(Cupertino,CA)的带数字小键盘的Apple键盘或Apple无线键盘型号。例如，图3的键盘22示出了布置成大约六行和大约十四列的78个按键。然而，连接按键38和背光源30的行线和列线可以进行不同布置。例如，一些实施例可以在不同的布置中连接一些按键38(例如空格键、箭头键)，使得行线中的每一条行线不与其他行线连接相同量的列线。键盘22的一些实施例可包括但不限于，具有布置成大约四行和大约五列的约20个按键的会计小键盘。当前设想的实施例不限于具有任何特定数量的按键38、行或列的键盘22。下文公开的一些实施例具有六行七列的矩阵，一些实施例具有三行三列的矩阵。当前设想的键盘22的实施例可以具有带有其他数量按键、行和/或列的共享按键和光源矩阵。
图4示出了当前设想的实施例的输入设备20的键盘控制器46和共享矩阵48的示意图。键盘控制器46从处理器12接收输入信号50并向处理器12传输输出信号52。输入信号50可包括但不限于时钟信号、键盘启用信号，或按键背光输入，所述按键背光输入用于确定对哪些按键38进行背光照明以及背光亮度设置。输出信号52可包括但不限于来自按键38的数据输入或键盘22的设置。控制逻辑部件54通过输入信号50和输出信号52与处理器12通信。控制逻辑部件54的键盘处理器56确定键盘22的按键38何时被按下，处理来自按键按压的数据输入以获得输出信号52，并控制扫描过程以检测按键按压并驱动背光源30。控制逻辑部件54的接口电路58在处理器12和键盘处理器56之间传输输入信号50和输出信号52。在一些实施例中，接口电路58是将键盘22连接到电子设备10的集成电路间(I2C)接口。接口电路58向光源驱动器60提供按键背光输入，诸如驱动指令，以控制背光源30的光源阵列中的每个光源62(例如LED)的亮度水平。
功率转换电路64从功率源接收电压输入VIN并供应适当的电压输出VOUT以驱动背光源30的LED 58。功率转换电路64可以是直流到直流转换器，诸如自适应降压转换器，以对通过控制逻辑部件54的扫描控制电路66向LED 62供应的VOUT进行调节。扫描控制电路66连接到具有行管脚72(R1，R2，…RN)和列管脚76(C1，C2，…CM)的共享矩阵48，其中N是共享矩阵48的阵列的行的数目，M是列的数目。N×M个按键38的第一阵列68共享连接到扫描控制电路66的N个行管脚和/或M个列管脚，扫描控制电路66具有N×M个LED 62的第二阵列70。行管脚72电连接到行线，以向每行按键38和LED 62供应输出电压。扫描控制电路66可以在针对相应行管脚72的行间隔期间单独向每个行管脚72供应输出电压。列管脚76电连接到列线以至少部分地基于按键背光输入在相应的行间隔期间驱动LED 62。当前设想的共享矩阵48的实施例不限于本文论述的实施例。按键38阵列和LED 62阵列可以共享各种数量的行管脚和/或列管脚。在一些实施例中，第一按键38阵列可以与第二LED 62阵列仅共享其行管脚72或列管脚76的一部分。
沿着第一组行线69和第一组列线71布置第一阵列68的按键38。沿着第二组行线73和第二组列线75布置第二阵列70的LED 62。在一些实施例中，第一阵列68与第二阵列70共享第一组行线69，使得一组共享行线电连接到该组行管脚72，而不是每个阵列都经由独立组的行管脚72连接。在一些实施例中，第一阵列68与第二阵列70共享第一组列线71，使得一组共享列线电连接到该组列管脚76，而不是每个阵列都经由独立组的列管脚76连接。此外，在一些实施例中，共享矩阵48的第一阵列68和第二阵列70通过共享第一组行线69和第一组列线71电连接到该组行管脚72和该组列管脚76。共享行线和/或共享列线使得键盘控制器46能够利用同一组行管脚72和/或同一组列管脚对第一阵列68和第二阵列70进行寻址。例如，共享行线和共享列线使得键盘控制器能够在行间隔期间驱动各个LED并扫描发现按键按压，同时利用一组行管脚72和一组列管脚76。
键盘处理器56可以通过监测按键感测管脚74(K1，K2,…KZ)上的信号，检测按键38何时被按压，其中Z是按键感测管脚74的数量。在一些实施例中，按键感测管脚74可以经由比较器通过监测来自行线的信号来检测按键按压，使得Z等于行数N。在一些实施例中，按键感测管脚74可以经由比较器通过监测来自列线的信号来检测按键按压，使得Z等于列数M。键盘处理器56利用来自第一组行线69和第一组列线71的信号确定哪个按键被按压，第一组行线69和第一组列线71都可以与LED 62的第二阵列70共享。例如，在第五条行线被充电带有输出电压时，按下第五行第三列(例如R5，C3)的按键可以改变行间隔期间感测到的第三列线上的信号。在一些实施例中，按键感测管脚74连接到第一组列线71，列管脚76连接到第二组列线75。在这些实施例中，键盘控制器46外部有两组管脚连接件是连接到共享矩阵48的列的。在一些实施例中，列管脚76连接到共享组列线，按键感测管脚74连接到键盘控制器46内部的列管脚76上的比较器。在这些实施例中，键盘控制器46外部有一组管脚连接件是连接到共享矩阵48的列的。
扫描控制电路66可以在扫描周期期间对所有按键38和所有LED 62进行寻址。控制逻辑部件54至少部分地基于从处理器12或控制逻辑部件54内部的时钟发生器接收的时钟信号来设置扫描周期的持续时间。时钟信号的频率可以大于约500MHz、800MHz或1GHz。控制逻辑部件54可以基于用户输入或存储器中编程的指令来控制每秒的扫描周期数量(例如扫描频率)。控制逻辑部件54可以在大约200Hz到40kHz，大约5000Hz到30kHz，大约15kHz到25kHz或大于大约20kHz的扫描频率下扫描第一按键38阵列和第二LED 62阵列。大于20kHz的扫描频率可以减小操作员能够听到的噪音。用于所有按键38和LED 62的扫描周期可以介于约5ms到25μs之间。在一些实施例中，控制逻辑部件54将扫描周期分成两个行间隔，持续时间介于约10ms到1μs之间。每个行间隔，扫描控制电路66对一行(例如行管脚)中的按键38和LED 62寻址。用户可以通过用户输入来调节每个行间隔的扫描频率和持续时间。
每个行间隔，扫描控制电路66利用耦接到每个行管脚72的行晶体管77(W1，W2…WN)对共享矩阵48中的一行寻址。功率转换电路64通过切换相应行管脚72上的行晶体管77单个向每个行管脚72供应输出电压VOUT，使得每次关闭一个行晶体管77。例如，扫描控制电路关闭行晶体管W1并打开行晶体管W2-WN，以在行间隔内沿着行管脚R1供应VOUT。在行间隔结束之后，扫描控制电路可以打开行晶体管W1并关闭行晶体管W2以对行管脚R2寻址。因此，控制逻辑部件54可以相继关闭行晶体管W1-WN以向每个行管脚R1-RN和连接的行线(例如共享行线)相继供应VOUT。扫描控制电路66在相应的行间隔期间控制每个行线上的LED 62。扫描控制电路66的电流宿79(P1，P2，…PM)耦接到每个列管脚C1-CM，以驱动LED 62。在行间隔期间开启列管脚上的电流宿79会驱动对应行线和列线上的LED 62。例如，在行晶体管W2向行管脚R2供应输出电压时开启电流宿P1会驱动共享矩阵48的第二行第一列上的LED 62。因此，在扫描周期的每个行间隔期间，扫描控制电路66可以开启电流宿79P1以驱动第一列LED 62，在扫描周期的持续时间内对第一列按键38进行背光照明。
扫描控制电路66在每个行间隔对一行共享矩阵48寻址时，可以驱动一行LED 62，以在行间隔期间对一行按键38进行背光照明，同时在行间隔期间不驱动(例如关闭)其余行LED 62。然而，尽管可以在整个扫描周期内不驱动共享矩阵48的一行中的LED 62，但扫描频率可以充分大(例如20kHz或更大)，使得人眼不会觉察到LED 62关闭。可以在扫描周期的一小部分内驱动每行上的LED 62，类似于LED 62的脉宽调制控制。例如，具有共享矩阵48(具有五行按键38和对应的LED 62)的键盘22可以在扫描周期持续时间的约20％之内，或利用扫描周期的20％的占空比，驱动每行LED 62。键盘控制器46可以通过调节在每个行间隔期间驱动LED62的持续时间来调节每个LED 62的感知亮度。在一些实施例中，扫描控制电路66将行间隔分成驱动LED 62的驱动间隔和检测按键按压的感测间隔。将驱动间隔的持续时间作为行间隔的一个比例加以调节，通过调节占空比而影响LED 62的感知亮度。
键盘控制器46至少部分地基于来自处理器50或键盘处理器56的按键背光输入来驱动共享矩阵48的LED 62。键盘控制器46可以在扫描周期期间基于按键背光输入以任何期望的模式开启LED 62。在一些实施例中，按键背光输入指导由LED 62对每个按键38进行背光照明。键盘控制器46可以对LED 62进行有区别地控制以对键盘22中的各个按键38进行背光照明。在一些实施例中，键盘控制器46可以响应于环境光的变化或响应于用户激活的控制对按键38进行背光照明。在一些实施例中，键盘控制器46可以基于当前用户活动(例如软件应用)有区别地对按键38进行背光照明，以支持拼写检查、游戏控制或建议按压按键38。因此，当前用户活动、键盘22的周围环境或用户对键盘22或电子设备10的控制可以调节按键背光输入以控制如何对按键38进行背光照明。例如，LED 62可以对映射到与当前用户活动或预测的用户输入相关的特定命令的按键38进行背光照明。在一些实施例中，键盘控制器46基于输入信号50和/或哪个按键38被按压来确定要驱动(例如开启)哪些LED 62。
第一按键38阵列和第二LED 62阵列的共享矩阵48可以共享用于将共享矩阵48连接到键盘控制器46的一组行管脚72和/或一组列管脚76。图5中所示的第一实施例示出了共享矩阵48A，其具有连接到每个按键38A和LED 62A对的一组共享行线81A。共享矩阵48A通过行管脚72A、列管脚76A和按键感测管脚74A处的管脚连接件83A电连接到键盘控制器46A。管脚连接件83A将行管脚72A连接到该组共享行线81A，将列管脚76A连接到一组光源列线85A，将按键感测管脚74A连接到一组按键列线87A。该组共享行线81A连接到按键38A和LED 62A对的相应行。该组光源列线85A连接到LED 62A的列，该组按键列线87A连接到按键38A的列。因此，共享矩阵48A示出了键盘控制器46A和共享矩阵48A之间的20个管脚连接件83A。与通过独立组的行线和列线对按键38A阵列和LED 62阵列寻址相比，共享行线81A使得键盘控制器46A能够利用更少的管脚连接件83A对共享矩阵48A的LED 62A和按键38A寻址。尽管图5的第一实施例示出了共享矩阵48A作为六行七列的实例，但当前设想的实施例不限于任何特定数量的行或列。
键盘控制器46A的控制逻辑部件54A控制行晶体管77A，以在扫描周期的行间隔期间经由行管脚72A向共享行线81A供应输出电压。在每个行间隔期间，控制逻辑部件54A基于针对行间隔的按键背光输入来控制电流宿79A以驱动LED 62。开启电流宿79A会在共享行线81A和光源列线85A之间跨LED 62汲取电流。可以由共享矩阵48A的相应行线和列线来识别每个按键38A和LED 62A对。虚线圆89A表示在扫描周期期间被驱动发光的LED 62A。例如，在扫描周期期间驱动R2C1-7、R3C1、R3C7、R4C1、R4C7、R5C1、R5C3、R5C5、R5C7和R6C1-7处的LED 62A。控制逻辑部件54控制以将在相应行间隔期间开启相应的电流宿P1-P7来驱动相应的LED 62A。
控制逻辑部件54A通过监测按键列线87A上的信号来检测按键按压。按压按键38使共享行线81A和按键列线87A之间的开关闭合，从而改变按键列线87A的电压。按键列线87A经由管脚连接件83A连接到按键感测管脚74A。因此，在对应行间隔期间闭合行线上的开关使信号信号沿按键感测管脚74A传输(例如VOUT)。在共享矩阵48A中，在扫描周期期间按压R5，C3处的按键38A，从而在第五行线78A上的行间隔期间，闭合第五共享行线78A(R5)和第三按键列线91A(C3)之间的开关。该闭合的开关会改变按键感测管脚K3上的电压而基本不会影响光源列线85A上的信号。
图5的第一实施例示出了共享矩阵48A的共享行线81A，其减少了共享矩阵48A和键盘控制器46A之间的管脚连接件83A的数量。这使得键盘控制器46A能够对按键38A寻址，以独立于对LED 62寻址来检测按键按压，来利用更少数量的管脚连接件83A和行线对期望模的按键38A图案进行背光照明。在第一实施例中，键盘控制器46A可以独立于检测按键按压来驱动LED 62A。例如，在扫描周期期间按压按键38A可能对是否在扫描周期期间驱动对应的LED 62A以对按键38A进行背光照明基本没有影响。
图6示出了图5的共享矩阵48A中所示的扫描周期的时序图80A。如上所述，控制逻辑部件54A通过控制行晶体管77A W1-W6，将扫描周期82A分成行间隔84A。在一些实施例中，行间隔84A的持续时间可以基本上相等。每个相应的行管脚R1-R6的行间隔84A被示为连续的高电平行信号86A。行管脚72A上的高电平行信号86A被供应到布置在共享行线81A上的按键38A和LED 62A对。控制逻辑部件54A控制将每个行间隔84A期间开启的相应的电流宿79A来驱动LED 62A。时序图80示出了在适当的行间隔84期间何时利用相应列管脚76A上的高电平列信号88开启电流宿79A。列管脚76A上的高电平列信号88A驱动相应光源列线85A上的LED62A。例如，在第一行间隔90A期间任何列管脚76A都没有图6中的高电平列信号88A，其对应于被关闭的图5的R1上的LED 62A。控制所有电流宿79A以在R2上的第二行间隔92A和R6上的第六行间隔94A期间利用相应列管脚C1-C7上的高电平列信号88A来开启。图6的R2和R6上的高电平行信号86A期间列管脚C1-C7上的高电平列信号88A对应于图5的R2和R6上的开启的LED 62A。对于第三行间隔96A和第四行间隔98A，控制电流宿P1和P7，以在图6的列管脚C1和C7上具有高电平列信号88A，以对应于图5的行管脚R3和R4上的开启的LED 62A。对于第五行间隔100A，控制电流宿P1、P3、P5和P7，以在图6的列管脚C1、C3、C5和C7上具有高电平列信号88A，以对应于图5的行管脚R5上的开启的LED 62A。
时序图80A示出了按键感测管脚74A上的高电平按键信号102A，以识别按键38A何时被按下。在图5的第一实施例中，在扫描周期82A期间，仅有(R5K3)(例如第五行线78A和第三按键列线91A)处的按键38A被按压。因此，按压R5K3处的按键导致第三按键列线91A上的高电平按键信号102A，第三按键列线91A在第五行间隔100A期间通过键盘控制器46A的管脚连接件83A将高电平按键信号102A传递到第三按键感测管脚K3。第五行间隔100A中的这一高电平信号102向控制逻辑部件54A指出在扫描周期期间对应的按键被按压。控制逻辑部件54A可以基于每个扫描周期期间的高电平按键信号102A向处理器12A传输输出信号50A。控制逻辑部件54A可以通过按键列线85A和按键感测管脚K1-K7来检测在行间隔84A期间何时按下同一共享行线81A上的多个按键38A。
第一实施例公开了利用第一按键38A阵列和第二LED 62A阵列之间的共享行线81A来减少共享矩阵48A和键盘控制器46A之间的管脚连接件83A的数量。进一步减少共享矩阵48和键盘控制器46之间的管脚连接件数量解放了可能被消除或用于其他目的的键盘控制器46的额外管脚。图7中所示的第二实施例示出了共享矩阵48B利用第一按键38B阵列和第二LED 62B阵列之间的共享行线81B和共享列线93B来减少共享矩阵48B和键盘控制器46B之间的管脚连接件83B的数量。与第一实施例相比，第二实施例具有一组共享行线81B和一组共享列线93B。因此，共享矩阵48B示出了键盘控制器46B和共享矩阵48B之间的13个管脚连接件83B。共享行线81B和共享列线93B使得键盘控制器46B能够利用比第一实施例更少的管脚连接件83B对共享矩阵48B的LED 62B和按键38B寻址。此外，第二实施例是共享矩阵48B的实例，共享矩阵48B的其他实施例并非旨在限于六行和七列。
控制逻辑部件54B控制与第一实施例的行晶体管77A类似的行晶体管77B，以在扫描周期的行间隔期间向共享行线81B供应电压。电流宿79B连接到共享列线93B，但在其他方面由类似于第一实施例的控制逻辑部件54B控制，以驱动共享列线93B上的LED 62B。在共享行线81B和共享列线93B之间并联布置每个按键38B和LED 62B对。LED 62B由共享行线81B和共享列线93B之间的电压差驱动。按下对中的按键38B会闭合按键开关，使对应的LED 62B短路，在按压按键38B的同时减小LED 62两端的电压差。因此，第二实施例的LED 62B可以在按键38B被按压时不对其进行背光照明。一旦释放按键38B，按键开关就打开，控制逻辑部件54B可以控制电流宿79B以驱动相应的并联LED 62B，对按键38B进行背光照明。
键盘控制器46B利用连接到共享列线93B的列管脚76B上的比较器106B来感测按键按压。比较器106B通过将来自对应共享列线93B的列管脚76B上的电压与参考电压进行比较来检测按键38B何时被按压。例如，按压按键38B使并联LED 62短路，并可能导致对应列管脚76B上的电压约等于输出电压。键盘控制器46B的比较器106B可以向控制逻辑部件54B传输信号以指示按键38B何时被按压。比较器106B可以经由键盘控制器46B内部的按键感测管脚74B(K1-K7)来传输信号。图7的按键感测管脚74B不通过任何独立的管脚连接件83B连接到共享矩阵48B的按键38B或LED 62B。即，按键感测管脚74B不具有与共享矩阵48B之间的外部管脚连接件83B。这减少了将共享矩阵48B电连接到键盘控制器46B的管脚连接件83B的数量。此外，这减少了共享矩阵48B的线路数量(例如行线和列线)。
在图7中，虚线圆89B表示控制逻辑部件54B基于按键背光输入指示电流宿79B开启的LED 62B。第二实施例的按键背光输入指导控制逻辑部件54B以与图5的第一实施例的相同的模式来驱动LED 62B。即，按键背光输入指导控制逻辑部件54B在扫描周期期间驱动R2C1-7、R3C1、R3C7、R4C1、R4C7、R5C1、R5C3、R5C5、R5C7和R6C1-7处的LED。然而，按下的R5C3处的按键使并联的LED 62B短路，使得LED 62B两端的电压不足以驱动R5C3处的LED 62B对按下的按键38B进行背光照明。
图8中针对图7中所示的第二实施例的时序图80B可类似于图6中针对图5中所示的第一实施例的时序图80A。控制逻辑部件54B通过控制行晶体管77B W1-W6来将扫描周期82B分成行间隔84B。每个相应行管脚72B R1-R6的行间隔84B被示为连续的高电平行信号86B。将行管脚72B上的高电平行信号84B供应给布置在相连的共享行线81B上的按键38B和LED 62B对。控制逻辑部件54B控制将在每个行间隔84B期间开启的相应的电流宿79B来驱动LED 62B。时序图80B示出了在适当的行间隔84B期间何时利用相应的共享列管脚93B上的高电平列信号88B来开启电流宿79B。即，高电平列信号88B对应于图7中由虚线圆表示的LED 62B的背光模式。然而，图7中R5C3处被按下的按键使并联LED 62B短路，使得在第五行间隔100B期间列管脚C3上的高电平信号88B不驱动对应的LED62B。相反，按下的R5C3处的按键导致列管脚C3上的比较器106在第五行间隔100B期间传输按键感测管脚K3上的高电平信号102B。
第二实施例与第一实施例相比，减少了键盘控制器46B和共享矩阵48B之间的管脚连接件83B的数量。共享行线81B和共享列线93B使得能够利用用于对按键38B阵列寻址的现有行线和列线来对LED 62B阵列寻址。此外，在按下按键38B时通过使LED 62B短路来关闭LED 62B向用户提供控制逻辑部件54何时检测到按键按压的指示。
一些实施例可以使按键38C能够在按压按键38C时保持背光照明。图9中所示的第三实施例示出了利用键盘控制器46C和共享矩阵48C之间的共享行线81C和共享列线93C的共享矩阵48C。尽管共享矩阵48C可以具有与上文在图7中公开的共享矩阵48B的相似大小实施例的同量的管脚连接件83C，但无论是否按压按键38C，控制逻辑部件54C和按键38C都使得键盘控制器46C能够对按键38C进行背光照明。类似于第二实施例，按键38C和LED 62C对在一组共享行线81C和一组共享列线93C之间并联连接。
类似于图7的第二实施例，共享矩阵48C的第三实施例的按键38C和LED 62C对在共享行线81C和共享列线93C之间并联连接。电阻器108C与共享矩阵48C中的每对中的按键38C的按键开关串联连接并与LED 62C并联连接。电阻器108C的电阻可以显著大于并联LED 62C的电阻，使得在按下按键38C时，大部分电流流经LED 62C而不是电阻器108C。例如，电阻器108C的电阻可以是大约10kΩ或更大。因此，每个按键38C和LED 62C对的电阻器108C使得不论是否按下按键38C，LED 62C都能够对相应的按键38C进行背光照明。
控制逻辑部件54C控制与第二实施例的行晶体管77B类似的行晶体管77C，以在扫描周期的行间隔期间向共享行线81C供应输出电压。共享列管脚76C连接到电流宿79C和键盘控制器46C的按键感测开关110C(KS1-KS7)。在每个行间隔期间，控制逻辑部件54C控制电流宿79C和按键感测开关110C，以将行间隔分成驱动间隔和感测间隔。在驱动间隔期间，打开按键感测开关110C并开启电流宿79C，以驱动相应共享列线93C上的LED 62C。在感测间隔期间，可以关闭电流宿79C，并闭合按键感测开关110C，以将比较器106连接到共享列线93C，来检测按键38C何时被按压(例如按键开关何时闭合)。
第三实施例的控制逻辑部件54C可以在扫描周期的每个行间隔期间在两种模式下工作，以独立于检测按键按压来驱动LED 62C。为了在行间隔期间驱动LED 62C，控制逻辑部件54C基于按键背光输入打开按键感测开关110C并开启对应于要驱动的LED 62C的电流宿79C。在此将何时可以驱动LED 62C的行间隔的此部分称为驱动间隔。因为电阻器108C与LED62C并联连接，即使在驱动间隔期间按压按键38C，流经LED 62C的电流也可以足以驱动LED 62C。因此，在后续扫描周期的驱动间隔期间，在按压按键38C的同时，可以驱动LED 62C。控制逻辑部件54C可以通过控制电流宿79C和按键感测开关110C来调节驱动间隔的持续时间。调节驱动间隔的持续时间可以通过调节占空比来调节LED 62C的感知亮度。例如，在五个行间隔(例如，每个大约为扫描周期的20％)期间驱动五排LED 62C的实施例中，控制逻辑部件54可以控制每个驱动间隔大约为相应行间隔持续时间的50％，以利用大约10％的占空比(例如，50％的驱动间隔*20％的扫描周期＝10％的占空比)对按键38C进行背光照明。
控制逻辑部件54可以闭合按键感测开关110C以开始行间隔的感测间隔。感测间隔的持续时间可以大约是行间隔中驱动间隔结束之后的其余部分。控制逻辑部件54C关闭电流宿79C以在感测间隔期间停止驱动LED62C。然而，在感测间隔期间关闭LED 62C可能由于扫描频率的原因而不会被用户感知到。闭合按键感测开关110C将比较器106C连接到列管脚76C。列管脚76C从共享列线93C接收信号。比较器106C将来自共享列线93C的电压与参考电压进行比较，以确定在感测间隔期间是否按压了按键38C。尽管按压按键38C可能不会显著减小流经并联LED 62C的电流以在驱动间隔期间关闭LED 62C，但在感测间隔期间按压按键38C以闭合与LED 62C并联的按键开关会影响列线93C上的信号，使得相应的比较器106C可以检测到按键按压。比较器106C经由键盘控制器46C内部的按键感测管脚74C来传输信号。像第二实施例那样，图9的按键感测管脚74C不通过任何独立的管脚连接件83C连接到共享矩阵48C的按键38C或LED62C。这减少了将共享矩阵48C电连接到键盘控制器46C的管脚连接件83C的数量。
虚线圆89C表示在扫描周期的驱动间隔期间控制逻辑部件54C基于按键背光输入指示电流宿79C开启的LED 62C。第三实施例的按键背光输入指示控制逻辑部件54C驱动R1C1、R2C2、R2C5、R3C6、R4C7、R5C1和R6C3处的LED 62C。控制逻辑部件54C可以检测在扫描周期的感测间隔期间R3C5、R3C6、R5C7和R6C5处被按压的按键38C(和相应闭合的按键开关)。
图10的时序图120示出了对应于图9的实施例的两个扫描周期82C和行扫描间隔84C。控制逻辑部件54C将每个扫描周期82C分成由高电平行信号86C示出的行间隔84C，以对连接到行管脚72C的每条共享行线81C上的LED 62C和按键38C寻址。控制逻辑部件54C控制电流宿79C和按键感测开关110C，以将每个行间隔84C分成驱动间隔122C和感测间隔124C。在一些实施例中，驱动间隔122C和感测间隔124C的持续时间可以在行间隔84C和/或扫描周期82C之间变化。在针对每个行管脚72C的驱动间隔122C期间，控制逻辑部件54C基于按键背光输入来控制电流宿79C以驱动相应共享行线81C上的LED 62C。列管脚76C上的高电平列信号88C表示何时驱动LED 62C以对按键38C进行背光照明。例如，在第二行间隔92C的驱动间隔122C期间驱动R2C2和R2C5处的LED 62C。
控制逻辑部件54C关闭电流宿79C以在驱动间隔122C结束后关闭连接到行管脚72C的LED 62C。在每个驱动间隔122C之后，控制逻辑部件54C切换按键感测开关110C以将比较器106C连接到相应的列管脚76C，以开始感测间隔124C。比较器106C向按键感测管脚74C(K1-K7)上的控制逻辑部件54C发送信号，指示在感测间隔124C期间针对行管脚72C何时按压按键38C。时序图120C示出了在感测间隔124C期间利用高电平按键信号102C的按键按压。例如，时序图120示出了这样的实施例：其中在第三行间隔96C期间按压R3C5和R3C6处的按键38C。在一些实施例中，感测间隔124可以在驱动间隔122之前。
上文论述的共享矩阵48A、48B和48C的实施例共享行管脚72和/或列管脚76，以减少背光键盘每个按键38的管脚连接件数量。每个按键38可以被各自背光照明，键盘控制器46可以单个地控制每个按键38的LED62的亮度。减少共享矩阵48和键盘控制器46之间的管脚连接件83数量使得共享矩阵48和键盘22能够比具有独立按键和LED阵列和对应的独立行线和列线的键盘更薄。减少通往共享矩阵48的管脚连接件83的数量还可以降低按键38的复杂性并降低制造成本。更少的管脚连接件83由于沿行线和/或列线的电阻损耗、热量等更低，因此可以减少共享矩阵48的总功率消耗。第一按键38阵列与第二LED 62阵列集成使得键盘控制器46能够利用更少的管脚和/或使得控制逻辑部件54的管脚能够重复用于其他目的。例如，重复用途的管脚可用于连接额外的输入设备，包括但不限于鼠标、触控板或I/O设备。
共享矩阵48和键盘22的一些实施例可以改善功率效率和/或减少检测按键按压的响应时间。图11示出了被照明的按键125的实施例，其在共享行线81(例如RN)和共享列线93(例如Cm)之间具有并联的按键开关38和LED 62。键盘控制器46的供电电压126(例如VDD、VIN、VOUT)和上拉电阻器127(例如Rpull)连接到比较器106(例如Km)。在一些实施例中，上拉电阻器127可以显著大于(例如大约是其2、5、10或100倍)并联到LED 62的电阻器108(例如Rkey)。Rkey 108可以具有比LED 62更大的电阻，以使得在驱动间隔122期间按压被照明的按键125时大部分电流沿第一方向128通过LED 62。
线开关129(例如Ln)在感测间隔124期间将按键开关38和LED 62连接到地，并在驱动间隔122期间打开。键盘控制器46的按键感测开关110在感测间隔124期间闭合以方便检测按键按压。在驱动间隔122期间，电流宿79指导驱动电流沿第一方向128通过LED 62。如果在感测间隔124期间未按压被照明的按键125，由于打开的按键开关38和LED 62的取向，因此基本没有电流沿第二方向130流经Rpull 127和Ln 129到达地。在感测间隔124期间打开按键开关38时，可以由公式1限定比较器106处的电压信号(Vcomp)：
Vcomp＝VDD         公式1
如果在感测间隔124期间按压被照明的按键125，由于按键开关38闭合，因此电流沿第二方向130流经Rpull 127和Ln 129到达地，使比较器106处的电压信号降低。在感测间隔124期间闭合按键开关38时，比较器106处的Vcomp低于VDD，可以由公式2限定：
Vcomp＝VDD*Rkey/(Rkey+Rpull)     公式2
比较器106可以感测到按键按压为Vcomp的下降。上拉电阻器127使得比较器106处的Vcomp能够大致近似供电电压126，除非开关按键感测开关110闭合。
图12示出了被照明的按键131的另一个实施例，其在共享行线81(例如RN)和共享列线93(例如Cm)之间具有并联的按键开关38和LED62。被照明的按键131具有与按键开关38串联并与LED 62并联的反向偏置二极管131。反向偏置二极管131可以在驱动间隔122期间阻挡沿第一方向129通过闭合的按键开关38的基本所有驱动电流，从而使得基本所有驱动电流能够驱动LED 62。反向偏置二极管131可以使LED 62能够在按键按压期间保持期望的驱动电流，从而减小按键按压对LED 62的亮度和/或颜色的影响。在一些实施例中，使用二极管132的被照明的按键131可以如上文参考图11所述连接到比较器106、上拉电阻器133(例如Rpull)和VDD 126。二极管132可以使图12的上拉电阻器133的电阻小于图11的上拉电阻器127的电阻。可以理解，减小上拉电阻器133的电阻减少了比较器106检测按键按压的响应时间。
如果在感测间隔124期间按压被照明的按键131，由于按键开关38闭合，因此电流沿第二方向130流经Rpull 133和Ln 129到达地，使比较器106处的电压信号降低。可以理解，二极管132被反向偏置，阻止电流沿第一方向128流动(例如在驱动间隔122期间)，以及被正向偏置，使电流沿第二方向130流动(例如在感测间隔124期间)。因此，沿LED 62的相反取向对二极管132进行偏置。因此，在感测间隔124中，基本所有电流沿第二方向130流经二极管132，并且基本没有电流沿第二方向130流经LED 62。在驱动间隔122中，基本所有电流沿第一方向128流经LED 62，并且即使按键开关38闭合也基本没有电流沿第一方向128流经二极管132。在感测间隔期间按键开关38闭合时，比较器106处的Vcomp低于VDD，可以由公式3限定：
Vcomp＝Vdiode         公式3
其中Vdiode是二极管132两端到地的电压降。在一些实施例中，被照明的按键131的二极管132可以相对于被照明的按键125的Rkey 108，使比较器106检测按键按压的响应时间更快。此外，相对于与按键开关38串联的带Rkey108的被照明按键125，与按键开关38串联的带二极管132的被照明按键131可使得能够减少键盘控制器46和共享矩阵48的功率消耗和/或热产生。
二极管主要允许电流沿正向流动(例如通过LED 62的第一方向128，通过二极管132的第二方向130)；然而，相对小的泄漏电流可以沿相反方向流动。图13示出了具有围绕LED 62的旁路通路135的被照明按键134的实施例。在驱动间隔122期间，旁路开关136打开以使驱动电流沿第一方向128流动并驱动LED 62。在感测间隔124期间按压被照明按键134(例如闭合按键开关38)时，旁路开关136随着按键开关38闭合，使得跨被照明的按键134的电流能够绕过LED 62到达地。旁路开关136可以显著减小或防止任何泄漏电流沿第二方向130流经LED 62。减小沿相反方向流经二极管(例如LED 62)的泄漏电流可以减少耗损并增加二极管的使用寿命。
在电子设备10工作期间，电子设备10可以进入待机模式或睡眠状态，诸如在一段时间不活动或用户选择待机模式之后。通过降低用于按键38的光源62的功率，降低处理器12的运行速度，关闭显示器18或它们的任何组合，可以减少待机模式期间电子设备10和键盘22的功率消耗。可以理解，待机模式使得操作者能够唤醒电子设备10并比从关机状态打开电子设备10更快地恢复电子设备10的完全运行。图14示出了可以在有任何按键按压时从待机模式唤醒键盘22的实施例。
为了检测任何按键按压，在待机模式下由待机开关138将被照明的按键131的共享列线93短接在一起，并经由相应的线开关129将被照明的按键131的每条共享行线81连接到地。在没有共享行线81和/或共享列线93的一些实施例中，在待机模式下由待机开关138将按键开关38的列线71短接在一起，和/或经由相应的线开关129将按键开关的每条行线69连接到地。待机开关138连接到唤醒比较器139。在待机模式下，由待机电阻器140(RSB)将唤醒比较器139处的电压信号上拉到VDD 126(例如VIN，VOUT)，直到按键开关38闭合。唤醒比较器139可以检测任一被照明的按键131何时被按压，因为任一闭合的按键开关38都汲取跨待机电阻器140的电流，以减小唤醒比较器139处的电压信号。RSB 140的电阻可以较大(例如大约5kΩ、10kΩ、20kΩ或更大)，以限制电流在待机模式下沿第二方向130(例如反向偏置)流经LED 62。
图15的流程图示出了用于操作键盘控制器46以对共享矩阵48的按键38和LED 62寻址的方法150的实施例。在方框152处，键盘控制器46接收控制逻辑部件54利用的以确定在扫描周期期间开启哪些LED 62的按键背光输入。例如，按键背光输入可以指导控制逻辑部件54对所有按键38或按键38的子组进行背光照明。在一些实施例中，按键38的子组可以是字母、辅音字母、元音字母、标点、数字、命令(例如返回、回格、起始、结束)、箭头键或功能按键。键盘控制器46逐行对共享矩阵48寻址。在每个扫描周期82的开始，键盘控制器46在方框154处重置行计数器(例如X＝0)。键盘控制器46可以相继对每行寻址。在方框156处，键盘控制器46增大(例如X＝X+1)行计数器，以对下一行按键38和LED 62寻址。
为了对每行寻址，控制逻辑部件54在方框158处开启行晶体管WX以对行管脚RX寻址。控制逻辑部件54在行间隔84期间对每个行管脚寻址。在行间隔84期间，控制逻辑部件54在方框160处基于被寻址行管脚RX的按键背光输入来控制电流宿P1-PM以开启光源(例如LED 62)，其中M是每个行管脚RX的列管脚76和光源的数量。控制逻辑部件54在行间隔84的驱动间隔122期间驱动光源。在一些实施例中，控制逻辑部件54在驱动间隔122期间在方框162处检测针对M个列管脚76的按键按压。在一些实施例中，在驱动间隔122期间按压背光按键可以关闭光源。在其他实施例中，在按压按键38的同时，按键38可以保持背光照明。
控制逻辑部件54可以在方框164处通过控制电流宿P1-PM来结束驱动间隔122，以在方框162处检测按键按压之前关闭光源。在方框166处，控制逻辑部件54可以通过将寻址模式从驱动光源变为检测按键按压来开始行间隔84的感测间隔124。控制逻辑部件54可以在闭合按键感测开关110和/或闭合线开关129之前改变寻址模式。控制逻辑部件54可以调节作为行间隔84的部分的驱动间隔122和感测间隔124的持续时间。光源(例如LED62)的亮度可以与驱动间隔122和行间隔84的比例成正比关系。将驱动间隔122的持续时间增大为行间隔84持续时间的百分比，增大光源的感知亮度。在行间隔84结束之后，控制逻辑部件54在节点168处确定计数器是否等于行管脚的数量N。如果计数器小于数量N，那么控制逻辑部件54重复方框156到166以对下一行管脚寻址，直到扫描周期结束。如果计数器等于数量N，那么扫描周期已结束。控制逻辑部件54然后返回方框152处以接收按键背光输入，在方框154处重置计数器，并在方框156处开始下一个扫描周期82。
上文已经通过举例描述了具体实施例，但应当理解，可容许对这些实施例做出各种修改和采取替代形式。还应当理解，所述权利要求并非旨在限制本发明所公开的特定形式，相反，其旨在涵盖本发明的实质和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

Claims (29)

1.一种电子设备，包括：
键盘，所述键盘被配置为向所述电子设备提供用户输入，其中所述键盘包括：
多个按键，所述多个按键布置成按键矩阵，其中所述按键矩阵包括耦接到处理器的多条按键行线和耦接到所述处理器的多条按键列线；
多个光源，所述多个光源被配置为对所述多个按键进行背光照明，其中所述多个光源布置成背光源矩阵，其中所述背光源矩阵包括耦接到所述处理器的多条背光源行线和耦接到所述处理器的多条背光源列线；和
键盘控制器，所述键盘控制器包括所述处理器，其中所述键盘控制器被配置为扫描所述多个按键以检测按键按压并驱动所述多个光源中的至少一个光源，其中所述多条背光源行线和所述多条按键行线包括多条共享行线。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述键盘控制器被配置为至少部分地基于按键背光输入来驱动所述多个光源中的所述至少一个光源。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述多个按键包括多个按键开关，并且所述多个光源包括多个发光二极管(LED)。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述多个按键开关中的每个按键开关被布置成与所述多个LED中的LED并联。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述多个按键开关中的每个按键开关包括电阻大于约1000Ω的电阻器。
6.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述多个按键开关中的每个按键开关包括在与所述多个LED中的相应LED相反的方向上偏置的二极管。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述多条背光源列线和所述多条按键列线包括多条共享列线。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述键盘控制器包括多个比较器，所述多个比较器被配置为检测所述多个按键中的按键何时被按压，并且所述多个比较器耦接到多个共享列。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述键盘控制器包括多个上拉电阻器，其中所述多个比较器中的每个比较器耦接到相应的上拉电阻器。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述键盘控制器包括耦接到所述多条按键列线的唤醒比较器，其中所述唤醒比较器被配置为检测所述多个按键中的任一按键何时被按压。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述键盘控制器被配置为在驱动间隔期间驱动所述多个光源中的至少一个光源，以及在感测间隔期间扫描所述多个按键，其中所述驱动间隔与所述感测间隔分开。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述键盘控制器被配置为通过将所述驱动间隔的驱动持续时间调节成所述感测间隔的感测持续时间来调节所述多个光源中的所述光源的亮度。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述键盘控制器被配置为驱动所述多个光源中的第一光源以对第一按键进行背光照明，无论所述第一按键是否被按压。
14.一种***，包括：
共享矩阵，所述共享矩阵包括：
多个按键对，所述多个按键对被布置在多条行线和多条列线上，其中每个按键对包括按键开关和光源；
多个共享行管脚，其中每个共享行管脚耦接到被布置在所述多条行线中的行线上的所述多个按键对中的按键对；
多个共享列管脚，其中每个共享列管脚耦接到被布置在所述多条列线中的列线上的所述多个按键对中的按键对；和
键盘控制器，所述键盘控制器通过所述多个共享行管脚和所述多个共享列管脚耦接到所述共享矩阵，其中所述键盘控制器被配置为在扫描周期期间对所述多个共享行管脚寻址，其中所述扫描周期包括用于每个共享行管脚和对应的行线的行间隔，并且在所述相应的行间隔期间，所述键盘控制器被配置为检测耦接到所述共享行管脚的所述按键对的按键开关何时闭合，以及基于按键背光输入来驱动耦接到所述共享行管脚的所述按键对的光源。
15.根据权利要求14所述的***，其中所述多个光源包括多个发光二极管(LED)。
16.根据权利要求14所述的***，其中每个按键对的所述光源和所述开关在行线和列线之间并联耦接。
17.根据权利要求16所述的***，其中每个按键对的光源被配置为当所述相应按键对的所述开关闭合时保持开启。
18.根据权利要求16所述的***，其中至少一个按键对的所述开关包括电阻器或反向偏置二极管。
19.根据权利要求14所述的***，其中每个行间隔包括驱动间隔和感测间隔，其中所述键盘控制器被配置为在所述驱动间隔期间驱动被布置在所述对应行线上的所述按键对的光源，并且所述键盘控制器被配置为在所述感测间隔期间检测被布置在所述对应行线上的所述按键对的按键开关何时闭合。
20.一种用于操作背光计算机键盘的方法，包括：
接收按键背光输入，其中所述按键背光输入包括用于多个光源的驱动指令，所述多个光源布置成对所述计算机键盘的多个按键单个地进行背光照明；以及
对按键对的共享矩阵寻址，其中每个按键对包括所述多个光源中的光源和所述多个按键中的按键，其中每个按键对耦接到多个行管脚中的行管脚和多个列管脚中的列管脚，并且其中对按键对的所述共享矩阵寻址包括：
至少部分地基于所述按键背光输入来控制所述多个光源；以及
检测所述多个按键的按键按压。
21.根据权利要求20所述的方法，其中对按键对的所述共享矩阵寻址包括在行间隔中对所述多个行管脚中的每个行管脚寻址，以及在相应行间隔期间控制所述多个列管脚上的电流宿以控制被布置在行管脚上的所述多个光源。
22.根据权利要求21所述的方法，其中在驱动间隔期间控制所述多个列管脚上的所述电流宿，并且在感测间隔期间检测所述多个列管脚上的所述多个按键的按键按压，并且每个相应行间隔包括所述驱动间隔和所述感测间隔。
23.根据权利要求22所述的方法，其中对按键对的所述共享矩阵寻址包括在每个相应行间隔期间切换所述多个列管脚上的按键感测开关以在所述驱动间隔和所述感测间隔之间转变。
24.根据权利要求20所述的方法，其中用于所述多个光源的所述驱动指令至少部分地基于当前用户活动、周围环境、或用户控制、或它们的任何组合。
25.一种制品，包括：
一个或多个有形的机器可读介质，所述一个或多个有形的机器可读介质至少共同地包括被配置为由键盘控制器的处理器执行的指令，所述指令包括用于如下操作的指令：
驱动与多个按键布置成共享矩阵的多个光源，其中所述多个光源和所述多个按键沿多条行线和多条列线在多个按键对中布置成所述共享矩阵，其中沿所述多条行线中的相应共享行线和所述多条列线中的相应共享列线至少部分地基于按键背光输入来驱动每个按键对的光源；以及
监测布置成所述共享矩阵的所述多个按键以检测按键按压，其中沿所述相应的共享行线和所述相应的共享列线来检测每个按键对中的所述按键的按键按压。
26.根据权利要求25所述的制品，包括在针对每条行线的顺序行间隔期间对所述共享矩阵的所述多个按键对寻址的指令，其中在每个行间隔的驱动间隔期间发生用于驱动所述多个光源的所述指令，在每个行间隔的感测间隔期间发生用于监测所述多个按键以检测按键按压的所述指令。
27.根据权利要求26所述的制品，包括用于调节每个驱动间隔的持续时间以调节在所述相应驱动间隔期间驱动的所述多个光源的亮度的指令。
28.根据权利要求25所述的制品，包括用于响应于检测到所述多个按键中的任一按键的按键按压来唤醒耦接到所述键盘控制器的设备的指令。
29.一种电子设备，包括：
键盘，所述键盘被配置为向所述电子设备提供用户输入，其中所述键盘包括：
多个按键，所述多个按键布置成按键矩阵，其中所述多个按键中的每个按键耦接到相应的按键按压比较器，所述按键按压比较器被配置为在扫描周期期间检测相应按键的按键按压，其中所述多个按键耦接到唤醒比较器，所述唤醒比较器被配置为在睡眠模式期间检测所述多个按键中的任一按键的按键按压，并且所述唤醒比较器被配置为至少部分地基于检测到任何按键按压来从待机模式唤醒所述电子设备。
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