CN106027067B - 按键矩阵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种按键矩阵,包含与控制器电耦合的第n列共享信号线、复数条行扫描信号线以及第m按键单元、第(m+1)按键单元;控制器于第m扫描时段将第(m‑1)行扫描信号线、第m行扫描信号线与第(m+1)行扫描信号线分别设为高阻抗状态、触发电压与不触发电压,其中第m扫描时段包含第m感测时段与第m发光时段;在该第m感测时段,该控制器侦测该第n列共享信号线的位准而判断该第m开关的导通状态;以及在该第m发光时段,控制器透过该第n列共享信号线传送第(m+1)亮度控制信号,并藉由该第(m+1)亮度控制信号而调整该第(m+1)发光组件的亮度。
Description
技术领域
本发明是有关于一种按键矩阵,且特别是有关于一种具有发光功能的按键矩阵。
背景技术
请参照图1,其习用技术的单色发光键盘的示意图。发光键盘包含控制电路板11与按键电路板13。其中,控制电路板11进一步包含按键控制电路111与发光二极管控制电路113,按键电路板13进一步包含开关矩阵131与发光二极管矩阵133。开关矩阵131包含排列为M行与N列的多个开关131a,发光二极管矩阵133包含排列为M行与N列的多个发光二极管133a。
由图1可以看出,按键控制电路111透过M条行扫描信号线121与N条列感测信号线122判断开关矩阵131内的开关131a是否导通。此外,发光二极管控制电路113需透过M条发光二极管扫描信号线123传送扫描信号至发光二极管矩阵133,以及,透过N条亮度调整信号线124调整发光二极管133a的亮度。因此,图1的控制电路板11与按键电路板13之间,需要使用的接线数量为2*(M+N)。此外,习用技术须分别使用按键控制电路111与发光二极管控制电路113控制开关矩阵131与发光二极管矩阵133。
请参照图2,其习用技术的彩色发光键盘的示意图。发光键盘包含控制电路板21与按键电路板23。其中,控制电路板21进一步包含按键控制电路211与发光二极管控制电路213。按键电路板23进一步包含开关矩阵231与发光二极管矩阵2331、2332、2333。开关矩阵231包含排列为M*N矩阵的多个开关231a;发光二极管矩阵2331包含排列为M*N矩阵的多个第一色发光二极管(例如,红色发光二极管);发光二极管矩阵2332包含排列为M*N矩阵的多个第二色发光二极管(例如,绿色发光二极管);发光二极管矩阵2333包含排列为M*N矩阵的多个第三色发光二极管(例如,蓝色发光二极管)。
由图2可以看出,按键控制电路211需透过M条行扫描信号线221与N条列感测信号线222判断开关矩阵231内的开关231a是否导通。此外,发光二极管控制电路213需透过M条发光二极管扫描信号线223传送扫描信号至发光二极管矩阵2331、2332、2333;透过三组各自包含N条的亮度调整信号线224、225、226调整发光二极管矩阵2331、2332、2333内的发光二极管的亮度。
根据前述说明可以得知,图2的控制电路板21与按键电路板23之间,需要使用的接线数量为(2*M+4*N)。
因此,无论是单色的发光键盘或是彩色的发光键盘,习用技术的控制电路与开关矩阵、发光二极管矩阵间都必须使用许多接线,才能提供按键感测与发光控制的功能。此种使用大量接线才能控制键盘的作法会增加生产成本。
发明内容
因此,本发明的目的之一在于提供一种具有发光功能的按键矩阵,能透过分时控制的方式降低所需使用的接线数量。
为达上述目的,本发明提供一种按键矩阵,
与现有技术相比,本发明的键盘控制器能透过分时的方式,结合按键感测功能与控制发光二极管的亮度的调整功能。此外,根据本发明构想的实施例的键盘控制器还可以区别同一列是否有多个按键单元同时被按压,进而可预防鬼键的误判。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为习用技术的单色发光键盘的示意图。
图2为习用技术的彩色发光键盘的示意图。
图3为假设排列为6*2按键矩阵的一种按键状态的示意图。
图4为根据本发明构想的第一实施例的发光键盘的示意图。
图5为根据本发明构想的第一实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。
图6A、图6B为根据本发明构想的第一实施例,假设按键单元的开关为断开,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为断开时,电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。
图7A、图7B为根据本发明构想的第一实施例,假设按键单元的开关为导通,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为断开时,电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。
图8A、图8B为根据本发明构想的第一实施例,假设按键单元的开关为断开,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为导通时,电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。
图9A、图9B为根据本发明构想的第一实施例,假设按键单元的开关为导通,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为导通时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。
图10为根据本发明构想的第一实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。
图11为假设图10所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准的示意图。
图12为图10所示的按键矩阵自键盘控制器接收信号与输出信号至键盘控制器的波形图。
图13为图10所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的发光二极管的两端电压的波形图。
图14为根据本发明构想的第二实施例的发光键盘的示意图。
图15为根据本发明构想的第二实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。
图16A为根据本发明构想的第二实施例,假设按键单元的开关为断开时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。
图16B为根据本发明构想的第二实施例,假设按键单元的开关为导通时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。
图17为根据本发明构想的第二实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。
图18为假设图17所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准的示意图。
图19为图17所示的按键矩阵自键盘控制器接收信号与输出信号至键盘控制器的波形图。
图20为图17所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的发光二极管的两端电压的波形图。
图21为根据本发明构想的第三实施例的发光键盘的示意图。
图22为根据本发明构想的第三实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。
图23A为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为断开时,流经按键单元内的串接单元的电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。
图23B为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为导通时,流经按键单元内的串接单元的电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。
图24为根据本发明构想的第三实施例,因应行扫描信号的选取而流经按键单元内的第二色发光二极管的电流流向示意图。
图25为根据本发明构想的第三实施例,因应行扫描信号的选取而流经按键单元内的第三色发光二极管的电流流向的示意图。
图26为根据本发明构想的第三实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。
图27为假设图26所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准的示意图。
图28为图26所示的按键矩阵自键盘控制器接收信号与输出信号至键盘控制器的波形图。
图29A为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第一色发光二极管(红色发光二极管)的两端电压的波形图。
图29B为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第二色发光二极管(绿色发光二极管)的两端电压的波形图。
图29C为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第三色发光二极管(蓝色发光二极管)的两端电压的波形图。
具体实施方式
如前所述,习用技术的发光键盘需分别针对开关矩阵与(单色/彩色)发光二极管的控制考虑其接线与控制信号,并衍生成本与控制难度的增加。为此,本发明提出的发光键盘,可以直接利用发光元件(例如发光二极管)做为按键感测使用。连带的,根据本发明构想的实施例的发光键盘,可以大幅减少接线数量并降低生产成本。
请参见图3,为假设6*2按键矩阵的一种按键状态的示意图。此处假设按键矩阵30包含12个按键单元301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312。其中按键单元301、302、303、304、305、306位于第一列,按键单元307、308、309、310、311、312位于第二列。图3利用粗黑线框选与底纹代表按键单元303、305、306、308、311被按下,其余的按键单元301、302、304、307、310、309、312并未被按下。为便于说明,后续实施例假设按键矩阵所包含的按键单元、按键单元的排列方式与按键状态均与图3一致。由后续实施例的说明可以得知,根据本发明构想的发光键盘,还可提供鬼键(ghost key)感测功能。
第一实施例
请参见图4,其根据本发明构想的第一实施例的示意图。此实施例为据哟单色发光功能的按键矩阵,其中控制电路板41包含键盘控制器41a与多个模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converte,简称为ADC)41b,按键电路板43包含按键矩阵431。按键矩阵431包含排列为M行与N列的多个按键单元。键盘控制器41a透过M条行扫描信号线与N条列共享信号线而电耦合于按键矩阵431。为便于说明,此处将行扫描信号线传送的信号定义为行扫描信号(C1~CM),以及将列共享信号线传送的信号定义为列共享信号(cmR1~cmRN)。
图4的控制电路板41与按键电路板43间,需要使用的接线数量为(M+N)。与图1的习用技术相较,可节省(M+N)条信号线。是故,此实施例可利用较少数量的接线结合开关感测功能与发光控制功能,达到节省成本的效果。
在此实施例中,键盘控制器41a可透过N个模拟数字转换器41b分别感测N列的列共享信号(cmR1~cmRN)的位准。当第m行的行扫描信号Cm为触发电压(H)时,键盘控制器41a能透过第n列共享信号线的电压,判断位于第m行与第n列的按键单元431mn的按压状态。另一方面,因为第(m-1)个行扫描信号C(m-1)与第(m+1)个行扫描信号C(m+1)为不触发电压(L)的缘故,键盘控制器41a不会透过第n列的列共享信号线的电压,侦测到位于第(m-1)行与第n列的按键单元431(m-1)n以及位于第(m+1)行与第n列的按键单元431(m+1)n的按压状态。据此,键盘控制器41a能根据N个模拟数字转换器41b感测的结果,判断同样在第m行的N个按键单元的按压状态。
承上,若施加在第m行的行扫描信号Cm的电压为触发电压(H)时,代表键盘控制器41a能透过第n列共享信号线的电压,侦测到按键单元431mn的按压状态。反之,若施加在第m个行扫描信号的电压无法让键盘控制器41a透过第n列共享信号线的电压,侦测到按键单元431mn的按压状态时,施加在第m行的行扫描信号的该电压即为不触发电压(L)。为便于说明,此处假设触发电压(H)可为高位准(例如:5V),以及假设不触发电压(L)可为低位准(例如:0V)。
根据本发明构想的第一实施例,位于第m行与第n列的按键单元431mn的电流流向会受到位于同列且相邻两行的按键单元431(m-1)n、431(m+1)n影响。关于图4的按键单元431mn的内部组成,以及与其相关的各个信号,请参看后续说明。
请参见图5,其为根据本发明构想的第一实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。图5的上方为按键单元431(m-1)n、431mn、431(m+1)n与第(m-1)、m、(m+1)行的行扫描信号(C(m-1)、Cm、C(m+1)),以及第n列的列共享信号cmRn的接线关系。图5的下方进一步绘示按键单元431(m-1)n、431mn、431(m+1)n的内部组件。
根据本发明构想的第一实施例,按键单元431mn包含共同电耦合于节点Nmn的电阻rmn、发光二极管dmn,以及开关smn。其中,假设开关smn为导通时,代表按键单元431mn被按下;以及,假设开关smn为断开时,代表按键单元431mn并未被按下。开关smn的一端电耦合于第m行的行扫描信号Cm,开关smn的另一端电耦合于发光二极管dmn的正端(dmn+)。发光二极管dmn的正端(dmn+)还电连接于电阻rmn的一端,发光二极管dmn的负端(dmn-)则电耦合于第n列的列共享信号cmRn。电阻rmn的另一端则耦合至第(m-1)行的行扫描信号C(m-1)。
根据本发明构想的第一实施例,按键单元431(m-1)n包含共同电耦合于节点N(m-1)n的电阻r(m-1)n、发光二极管d(m-1)n,以及开关s(m-1)n;按键单元431(m+1)n包含共同电耦合于节点N(m+1)n的电阻r(m+1)n、发光二极管d(m+1)n,以及开关s(m-1)n。由图5可以看出,按键单元431mn透过电阻rmn而电耦合至第(m-1)行的行扫描信号C(m-1),且第m行的行扫描信号Cm会电耦合至电阻r(m+1)n。因此,按键单元431mn的运作亦与按键单元431(m-1)n、431(m+1)n相关。
请一并参见图5与表1,表1代表根据本发明构想的第一实施例,与按键单元431mn相关的信号列表。
表1
根据本发明构想的第一实施例,键盘控制器41a在第m个扫描时段Tm将第m行的行扫描信号Cm设为触发电压(H)。在第m个扫描时段Tm,第(m-1)行的行扫描信号C(m-1)被设为浮接状态(高阻抗状态),且第(m-1)行的行扫描信号C(m-1)的位准是由键盘控制器41a所输出的不触发电压(L)。
其中,第m个扫描时段Tm进一步区分为感测时段Tma(第m个)感测时段与(第m个)发光时段。键盘控制器41a会透过第n列的列共享信号cmRn,在第m个扫描时段Tm的感测时段Tma感测按键单元431mn的按键状态;以及在发光时段Tmb输出亮度控制信号至按键单元431(m+1)n。此处将键盘控制器41a发光时段Tmb输出的亮度控制信号表示为DTYd(m+1)n。其中,亮度控制信号用于在发光时段调整在发光二极管dmn负端的发光位准。
承上,第n列的列共享信号cmRn的位准在感测时段Tma会依据开关smn是否导通而异,故能使键盘控制器41a能据以判断按键单元431mn内的开关smn的导通状态。此外,第n列的列共享信号cmRn的位准在第m发光时段Tmb将搭配触发电压(H)的行控制信号Cm而调整发光二极管dmn或发光二极管d(m+1)n的亮度。以下分别说明在不同组合情况下,开关s(m-1)n、smn的导通状态对于第n列的列共享信号cmRn的影响。
附带一提的是,为了避免感测时段的操作影响发光效果的呈现,根据本发明构想的实施例会将行扫描信号的输出频率设定为高于60Hz。假设键盘控制器41a改变行扫描信号(C1~CM)的频率为60Hz,则与其对应的周期约为16毫秒(msec)。此时,将感测时段的长度设为1msec,以及将发光时段的长度设为15msec。实际应用时,感测时段的长度可以短于或等于1msec,且发光时段的期间可以短于或等于15msec。因为发光时段的频率仍高于人的肉眼能察觉的程度,使用者并不致于感觉到发光二极管在闪烁。根据本发明构想的实施例,可利用发光时段作为按键侦测所需的弹跳(bounce)期间。也因此,在同一个扫描时段内的感测时段会早于发光时段。
请参见图6A、图6B,其为根据本发明构想的第一实施例,假设按键单元的开关为断开,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为断开时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。图6A、图6B同样假设开关s(m-1)n、smn均为断开的情况,其中图6A对应于行扫描信号C(m-2)(未绘示)为高阻抗状态、行扫描信号C(m-1)为触发电压(H),且行扫描信号Cm为不触发电压(L)时(例如第(m-1)个扫描时段)的电流流向;图6B对应于行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态、行扫描信号Cm为触发电压(H),且行扫描信号Cm+1(未绘示)为不触发电压(H)时(例如第m个扫描时段Tm)的电流流向。
如图6A所示,当键盘控制器41a将行扫描信号C(m-1)设为触发电压(H)、行扫描信号Cm为不触发电压(L)时,电流会从行扫描信号C(m-1)流经电阻rmn,并经由发光二极管dmn流至列共享信号cmRn。在此种情况下,发光二极管dmn的正端电压是由前一行的行扫描信号的触发电压(H)扣除电阻rmn两端压差(Vrmn)所产生。为便于说明,此处将这种情况下产生的发光二极管dmn的正端电压定义为跨行高位准(Hcc=H-Vrmn)。此时,模拟数字转换器41b对列共享信号cmRn感测的结果相当于一个第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn),该相对低电位为触发电压(H)扣除电阻rmn的压差(Vrmn)与发光二极管dmn的两端压差(Vdmn)的结果。另一方面,因为行扫描信号Cm在图6A为不触发电压(L),行扫描信号Cm与第n列的列共享信号cmRn间并无电流产生。
如图6B所示,当行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H)时,行扫描信号C(m-1)与列共享信号cmRn间,并无电流产生。另一方面,行扫描信号Cm将产生电流流经按键单元431(m+1)n的电阻r(m+1)n。
由图6A、图6B可以看出,当位于同一列的前后两行的按键单元内的开关均为断开时,源自行扫描信号的电流,并非流到同一行的按键单元,而是流到次行的按键单元。例如,如图6A所示,当扫描(m-1)行时,键盘控制器41a令行扫描信号C(m-1)为触发电压(H),但按键单元Sm-1(n)并未被按下,故以触发电压(H)的行扫描信号C(m-1)作为起点的电流并不会流至按键单元431(m-1)n,而是流经按键单元431mn的电阻rmn与发光二极管dmn;据此,若模拟数字转换器41b感测列共享信号cmRn的电压等于该第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn)时,即可据以判定(m-1)行和n列交会处所对应的按键单元Sm-1(n)并未被按下。
同样地,如图6B所示,当扫描m行时,键盘控制器41a令行扫描信号Cm为触发电压(H),但按键单元Smn并未被按下,故电流并不会流至按键单元431mn,而是流向按键单元431(m+1)n的电阻r(m+1)n。据此,若模拟数字转换器41b感测列共享信号cmRn的电压等于第二降压位准(Lr=H-Vr(m+1)n-Vd(m+1)n)时,即可据以判定m行和n列交会处所对应的按键单元Smn并未被按下。其中,Vr(m+1)n代表电阻r(m+1)n的两端压差,Vd(m+1)n代表发光二极管d(m+1)n的两端压差。
请参见图7A、图7B,其为根据本发明构想的第一实施例,假设一按键单元的开关为导通,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为断开时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。图7A、图7B同样假设开关s(m-1)n为断开,但开关smn为导通的情况。其中,图7A对应于行扫描信号C(m-2)(未绘示)为高阻抗状态(X)、行扫描信号C(m-1)为触发电压(H),且行扫描信号Cm为不触发电压(L)时(例如第(m-1)个扫描时段)的电流流向;图7B对应于行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H),且行扫描信号Cm+1(未绘示)为不触发电压(L)时(例如第m个扫描时段Tm)的电流流向。
如图7A所示,当扫描(m-1)行时,键盘控制器41a令行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)、行扫描信号Cm为不触发电压(L),电流会从具有触发电压(H)的行扫描信号C(m-1)流经电阻rmn,并经由开关smn流至行扫描信号Cm。此时,因行扫描信号C(m-1)、Cm间形成回路,模拟数字转换器41b所感测的第n列的列共享信号cmRn将为不触发电压(L)。
进一步的,比较图6A、图7A可以看出,当开关s(m-1)n为断开时,键盘控制器41a在第(m-1)个感测时段(行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)期间)所接收到的列共享信号cmRn的位准,会依据开关smn的导通与否而改变。其中,若为开关smn断开时(如图6A所示)时,模拟数字转换器41b会在第(m-1)个感测时段,从列共享信号cmRn读到第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn)。即,触发电压(H)扣除电阻rmn压差与发光二极管dmn两端压差的结果。另一方面,若开关smn为导通(如图7A所示)时,模拟数字转换器41b会在第(m-1)个感测时段,读到的列共享信号cmRn为不触发电压(L)。也就是说,一旦列共享信号cmRn在第(m-1)个感测时段的位准不等于第一降压位准(Hr)时,无论列共享信号cmRn的位准是如图6A所示的第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn)或是如图7A所示的不触发电压(L),键盘控制器41a均判断开关s(m-1)n为断开,亦即(m-1)行和n列交会处所对应的按键单元S(m-1)n并未被按下。
如图7B所示,当扫描m行时,键盘控制器41a令行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H),高阻抗状态的行扫描信号C(m-1)与列共享信号cmRn间,并无电流产生。另一方面,行扫描信号Cm将产生流经按键单元431mn的开关smn与发光二极管dmn的电流。此时,模拟数字转换器41b在感测时段Tma感测到的列共享信号cmRn的电压定义为第一降压位准(Hr)。其中,第一降压位准(Hr)实质上相当于,触发电压(H)扣除发光二极管dmn两端压差(=H-Vdmn)(例如:0.7V),如此键盘控制器41a将会判断m行和n列交会处所对应的按键单元Smn处于被按压导通状态。
请参见图8A、图8B,其为根据本发明构想的第一实施例,假设一按键单元的开关为断开,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为导通时,电流因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。图8A、图8B同样假设开关s(m-1)n为导通且开关smn为断开的情况,其中图8A对应于行扫描信号C(m-2)为高阻抗状态(X)、行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)、行扫描信号Cm为不触发电压(L)时(例如第(m-1)个扫描时段)的电流流向;图8B对应于行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H)、行扫描信号C(m+1)为不触发电压(L)时(例如第m个扫描时段)的电流流向。
如图8A所示,当,行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)、行扫描信号Cm为不触发电压(L)时,电流会从行扫描信号C(m-1)流经开关s(m-1)n、发光二极管d(m-1)n,之后再流至列共享信号cmRn。此时,模拟数字转换器41b对列共享信号cmRn感测到的电压相当于触发电压(H)扣除发光二极管d(m-1)n两端压差(Vd(m-1)n)的第一降压位准(Hr=H-Vd(m-1)n)。
请同时参看图6A、图8A,当行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)且开关s(m-1)n为断开(如图6A所示)时,模拟数字转换器41b会读到第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn,触发电压(H)扣除电阻rmn压差Vrmn与发光二极管两端压差Vdmn);以及当行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)且开关s(m-1)n为导通(如图8A所示)时,模拟数字转换器41b会读到的电压为第一降压位准(Hr=H-Vdmn,触发电压(H)扣除发光二极管d(m-1)n两端压差)。如此键盘控制器41a可以判断(m-1)行和n列交会处所对应的按键单元S(m-1)n是否被按压导通。
因此,若模拟数字转换器41b在第(m-1)个感测时段感测到的列共享信号cmRn为第二降压位准(Lr=H-Vrmn-Vdmn),便判断开关s(m-1)n为断开。若模拟数字转换器41b在第(m-1)个感测时段感测到的列共享信号cmRn为第一降压位准(Hr=H-Vdmn),便判断开关s(m-1)n为导通。
如图8B所示,当行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H)时,高阻抗状态的行扫描信号C(m-1)与列共享信号cmRn间,并无电流产生。另一方面,电流会从具有触发电压(H)的行扫描信号Cm流经电阻r(m+1)n。
请同时参看图6B、图8B,当行扫描信号Cm为触发电压(H),且开关smn为断开时,按键单元431mn并不会产生电流至列共享信号cmRn,而是流向次行的按键单元431(m+1)n。因此,当行扫描信号Cm为触发电压(H),但列共享信号cmRn的电压并非第一降压位准(Hr=H-Vdmn)时,便可以判断开关smn为断开。
请参见图9A、图9B,其为根据本发明构想的第一实施例,假设一按键单元的开关为导通,且位于其前一行与同一列的另一按键单元的开关为导通时,电流会因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。图9A、图9B同样假设开关s(m-1)n、smn均为导通的情况,其中图9A对应于行扫描信号C(m-2)为高阻抗状态(X)、行扫描信号C(m-1)为触发电压(H),且行扫描信号Cm为不触发电压(L)时(例如第(m-1)个扫描时段)的电流流向;图9B对应于行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X),行扫描信号Cm为触发电压(H),且行扫描信号Cm+1为不触发电压(L)时(例如第m个扫描时段)的电流流向。
如图9A所示,当行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)且行扫描信号Cm为不触发电压(L)时,电流会从行扫描信号C(m-1)流经开关s(m-1)n与发光二极管d(m-1)n,之后再流至列共享信号cmRn。另一方面,行扫描信号Cm与列共享信号cmRn间,并无电流产生。此时,模拟数字转换器41b感测列共享信号cmRn的结果相当于第一降压位准(=H-Vd(m-1)n)。
根据图8A、图9A可以看出,当行扫描信号C(m-1)为触发电压(H)时,且列共享信号cmRn的电压为第一降压位准(=H-Vd(m-1)n),则键盘控制器41a可据以判断开关s(m-1)n为导通。
如图9B所示,当行扫描信号C(m-1)为高阻抗状态(X)、行扫描信号Cm为触发电压(H)时,高阻抗状态(X)的行扫描信号C(m-1)与列共享信号cmRn间,并无电流产生。另一方面,行扫描信号Cm将产生电流流经开关smn与发光二极管dmn。此时,模拟数字转换器41b对列共享信号cmRn感测的结果相当于第一降压位准(Hr=H-Vdmn),键盘控制器41a可据以判断开关smn为导通。
请同时参看图7B、图9B,当行扫描信号Cm为触发电压(H),且开关smn为导通时,按键单元431mn会从具有触发电压的行扫描信号Cm产生电流至列共享信号cmRn。此时,无论开关s(m-1)n的状态为导通或断开,模拟数字转换器41b均会读到第一降压位准(Hr=H-Vdmn)。由此可知,若行扫描信号Cm为触发电压(H),且模拟数字转换器41b感测列共享信号cmRn的电压时,发现其电压相当第一降压位准(Hr=H-Vdmn),便可以判断开关smn为导通。
承上,开关smn的导通状态会使在感测时段Tma的列共享信号cmRn的电压产生独特性。因此,在感测时段Tma,当键盘控制器41透过模拟数字转换器41b取得对列共享信号cmRn的感测结果后,即能据以判断按键单元431mn是否被按压。
例如,若行扫描信号C(m-1)为触发电压(H),而键盘控制器41在第(m-1)个感测时段从列共享信号cmRn读到第一降压位准(Hr=H-Vd(m-1)n),则判断按键单元431(m-1)n被按下。若行扫描信号Cm为触发电压(H),而键盘控制器41在感测时段Tma从列共享信号cmRn读到第一降压位准(Hr=H-Vdmn),则判断按键单元431mn被按下。是故,本发明的第一实施例确实能够准确的判断按键状态并能判断位于同一列且彼此相邻的按键单元是否同时被按下。
请参见图10,其为根据本发明构想的第一实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。按键矩阵所包含的12个按键单元排列为两列,第一列为按键单元401、402、403、404、405、406,第二列为按键单元407、408、409、410、411、412。键盘控制器41a透过行扫描信号C1、C2、C3、C4、C5、C6轮续传送具有触发电压(H)的脉波,并透过第一列的列共享信号cmR1感测位于第一列的按键单元401、402、403、404、405、406的按键状态;以及透过第二列的列共享信号cmR2感测位于第二列的按键单元407、408、409、410、411、412的按键状态。
以位于第一行第一列的按键单元401为例,按键单元401包含共同电耦合于节点N1的开关s1、电阻r1、发光二极管d1。开关s1的一端电耦合于第一行的行扫描信号C1,开关s1的另一端电耦合于发光二极管d1的正端。发光二极管d1的正端(d1+)还电连接于电阻r1的一端,发光二极管d1的负端(d1-)则电耦合于第一列的列共享信号cmR1。电阻r1的另一端透过节点A1电耦合至第六行的行扫描信号C6。其余按键单元的内部组件与联机方式亦类似,此处不再重复说明。
以下以图11的列表说明当图10的按键矩阵中,假设所有按键单元均为未按下的状态时,各信号线的位准在不同时段的变化。图11所代表的每一个按键单元的电流流向可参看图6A、图6B的说明。
请参见图11,其为假设图10所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准。为便于说明,以下的表格均以H代表触发电压(例如:5V)、以L代表不触发电压(例如:0V),并以X代表信号线为浮接(floating)。根据本发明构想的第一实施例,键盘控制器41a透过模拟数字转换器41b在感测时段(T1a~T6a)感测列共享信号cmR1、cmR2的位准。
按键单元未被按压时(开关并未导通时),模拟数字转换器41b感测到的结果相当于行扫描信号的触发电压(H),扣除在该行扫描信号次行且同列的按键单元内的电阻两端压差与发光二极管两端压差后的结果(第二降压位准(Lr))。例如,假设行扫描信号C1的触发电压(H)为5V、按键单元402所包含的电阻r2压差为2V、发光二极管d2的两端压差为0.7V,则列共享信号cmR1在第一感测时段T1a的电压相当于5V-2V-0.7V=2.3V。是故,当模拟数字转换器41b在感测时段(T1a~T6a)侦测到列共享信号cmR2的位准为2.3V时,即可判断对应的按键单元并未被按下。因此,图11的”Lr”代表开关未按下时,列共享信号cmR1、cmR2的位准为2.3V。实际应用时,模拟数字转换器41b感测的电压可存在误差范围,例如,介于2V与2.6V间。接着,依照时间顺序说明若图10的按键矩阵并无任何按键被按下时,各信号线的位准如何改变。
第一扫描时段T1包含第一感测时段T1a与第一发光时段T1b。行扫描信号线C1在第一扫描时段T1输出触发电压(H);行扫描信号线(C2~C5)在第一扫描时段T1输出不触发电压(L);行扫描信号线C6在第一扫描时段T1为高阻抗状态(X)。其中,电流并不会从具有触发电压(H)的行扫描信号线C1经由按键单元401流至第一列的列共享信号cmR1,也不会经由按键单元407流至第二列的列共享信号cmR2。因此,列共享信号cmR1与列共享信号cmR2在第一感测时段T1a均为第二降压位准(Lr)。
如前所述,当按键单元401的开关s1为断开时,电流会从具有触发电压(H)的行扫描信号线C1流经按键单元402的电阻r2与发光二极管d2。因此,键盘控制器41a在第一发光时段T1b利用第一列的列共享信号cmR1传送发光二极管d2的亮度控制信号DTYd2。同样的,当按键单元407的开关s7为断开时,行扫描信号线C1会流经按键单元408的电阻r8与发光二极管d8。因此,键盘控制器在第一发光时段T1b利用第二列的列共享信号cmR2传送发光二极管d8的亮度控制信号DTYd8。其中,亮度控制信号具有偏压电压,且偏压电压的位准低于触发电压(H)的位准。因此,各个发光二极管在对应的发光时段内,会因为触发电压(H)与偏压电压间的压差而形成顺向偏压,并因此而导通。当亮度控制信号代表工作时段长度(dutycycle)越长时,发光二极管在对应的发光时段内的亮度越低;当亮度控制信号代表工作时段长度越短时,发光二极管在对应的发光时段内的亮度越高。
承上,第二扫描时段T2包含第二感测时段T2a与第二发光时段T2b。行扫描信号线C2在第二扫描时段T2为触发电压(H);行扫描信号线(C3~C6)在第二扫描时段T2为不触发电压(L);行扫描信号线C1在第二扫描时段T2为高阻抗状态(X)。连带的,列共享信号cmR1与列共享信号cmR2的电压在第二感测时段T2a均为第二降压位准(Lr)。此外,列共享信号cmR1在第二发光时段T2b用于调整发光二极管d3的亮度控制信号DTYd3,列共享信号cmR2在第二发光时段T2b用于调整发光二极管d9的亮度控制信号DTYd9。
同理,第三扫描时段T3包含第三感测时段T3a与第三发光时段T3b;第四扫描时段T4包含第四感测时段T4a与第四发光时段T4b;第五扫描时段T5包含第五感测时段T5a与第五发光时段T5b;第六扫描时段T6包含第六感测时段T6a与第六发光时段T6b。其中,行扫描信号线C3在第三扫描时段T3为触发电压(H),在第四扫描时段T4为高阻抗状态(X);行扫描信号线C4在第四扫描时段T4为触发电压(H),在第五扫描时段T5为高阻抗状态(X);行扫描信号线C5在第五扫描时段T5为触发电压(H),在第六扫描时段T6为高阻抗状态(X);行扫描信号线C6在第六扫描时段T6为触发电压(H),在第一扫描时段T1为高阻抗状态(X)。
连带的,列共享信号cmR1与列共享信号cmR2的电压在第三感测时段T3a、第四感测时段T4a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a均为第二降压位准(Lr)。再者,列共享信号cmR1与列共享信号cmR2在第三发光时段T3b分别用于调整发光二极管d4的亮度控制信号DTYd4、调整发光二极管d10的亮度控制信号DTYd10;在第四发光时段T4b分别用于调整发光二极管d5的亮度控制信号DTYd5、调整发光二极管d11的亮度控制信号DTYd11;在第五发光时段T5b分别用于调整发光二极管d6的亮度控制信号DTYd6、调整发光二极管d12的亮度控制信号DTYd12;在第六发光时段T6b分别用于调整发光二极管d1的亮度控制信号DTYd1、调整发光二极管d7的亮度控制信号DTYd7。
本案的波形图均以配置为6x2的按键矩阵的一个扫描循环为例,实际应用时,扫描循环会重复进行。即,当第六扫描时段T6结束后,所有的行扫描信号线再度处于第一扫描时段T1的位准。此外,若按键矩阵的配置改变时,行扫描信号线、列共享信号线与发光二极管两端的电压亦可类推得出,并据以产生类似的波形图。例如,当按键矩阵的行数增加时,每一个扫描循环所包含的时段数量也随着增加。
因图11假设所有按键均未按下,但在图10的按键矩阵中,开关s3、s5、s6、s8、s11为导通。因此,图10所示的列共享信号cmR1、cmR2的电压并不会完全与图11相同。观察相邻两行的按键单元可以发现,按键单元401的状态与图8A、图8B的按键单元431mn类似;按键单元402的状态与图6A、图6B的按键单元431mn类似;按键单元403的状态与图7A、图7B的按键单元431mn类似;按键单元404的状态与图8A、图8B的按键单元431mn类似;按键单元405的状态与图7A、图7B的按键单元431mn类似;按键单元406的状态与图9A、图9B的按键单元431mn类似。因此,按键矩阵中的各个按键单元与其相关的信号位准、电流流向等细节,均可参看图6A、图6B、图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、图9B的说明。
以下进一步以图12、图13所示的波形图,说明图10的按键矩阵中的各信号的位准变化。其中,图12用于说明列共享信号在各个感测时段(T1a~T6a)如何感测电压,进而能据以判断开关的导通与否。图13用于说明位于第一列的发光二极管,在各个发光时段(T1b~T6b)如何根据亮度控制信号而发亮。
为便于说明,本案的波形图统一将时点与时段定义如下:将时点t1与时点t3的期间定义为第一扫描时段T1,其中以时点t2区分第一感测时段T1a与第一发光时段T1b间。将时点t3与时点t5的期间定义为第二扫描时段T2,其中以时点t4区分第二感测时段T2a与第二发光时段T2b。将时点t5与时点t7的期间定义为第三扫描时段T3,其中以时点t6区分第三感测时段T3a与第三发光时段T3b。将时点t7与时点t9的期间定义为第四扫描时段T4,其中以时点t8区分第四感测时段T4a与第四发光时段T4b。将时点t9与时点t11的期间定义为第五扫描时段T5,其中以时点t10区分第五感测时段T5a与第五发光时段T5b。将时点t11与时点t13的期间定义为第六扫描时段T6,其中以时点t12区分第六感测时段T6a与第六发光时段T6b。
以下以图12的波形说明在图10的按键矩阵中,各信号线的位准在不同时段的变化。由于图10的每个按键单元的电耦合方式与开关的导通状态不完全相同,图12的波形与图11的列表也有些差异。
请参见图12,其位图10所示的按键矩阵自键盘控制器接收信号与输出信号至键盘控制器的波形图。图11、图12用于比较按键被按压与否对于信号位准的影响。须留意的是,本案图式的波形图均以X代表高阻抗状态;以DTY代表控制发光二极管的亮度控制信号;以DTY的下标代表与亮度控制信号对应的发光二极管;以SCAN代表行扫描信号线的触发电压脉波;并以SCAN的下标代表与触发电压脉波对应的行扫描信号线。
行扫描信号线C1在第一扫描时段T1产生具有触发电压(H)的脉波SCANC1、在第二扫描时段T2为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L);行扫描信号线C2在第二扫描时段T2产生具有触发电压(H)的脉波SCANC2、在第三扫描时段T3为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L);行扫描信号线C3在第三扫描时段T3产生具有触发电压的脉波SCANC3、在第四扫描时段T4为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L);行扫描信号线C4在第四扫描时段T4产生具有触发电压的脉波SCANC4、在第五扫描时段T5为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L);行扫描信号C5在第五扫描时段T5产生具有触发电压(H)的脉波SCANC5、在第六扫描时段T6为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L);行扫描信号线C6在第六扫描时段T6产生具有触发电压(H)的脉波SCANC6、在第一扫描时段T1为高阻抗状态(X),在其余扫描时段为不触发电压(L)。
图12的第七列波形为第一列的列共享信号cmR1。如图11所述,键盘控制器41a透过第一列的列共享信号cmR1在第一发光时段T1b利用亮度控制信号DTYd2调整发光二极管d2的亮度;在第二发光时段T2b利用亮度控制信号为DTYd3调整发光二极管d3的亮度;在第三发光时段T3b利用亮度控制信号DTYd4调整发光二极管d4的亮度;在第四发光时段T4b利用亮度控制信号为DTYd5调整发光二极管d5的亮度;在第五发光时段T5b利用亮度控制信号为DTYd6调整发光二极管d6的亮度;在第六发光时段T6b利用亮度控制信号为DTYd1调整发光二极管d1的亮度。
比较图11的圈选处Cs3m、Cs5m、Cs6m与图12的圈选处Cs3h、Cs5h、Cs6h可以看出,图12的列共享信号cmR1在第三感测时段T3a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a的位准均为第一降压位准(Hr)。如前所述,在第三感测时段T3a中,源自行扫描信号线C3的电流流经开关s3与发光二极管d3后,再流至列共享信号cmR1。因此,列共享信号cmR1的电压为触发电压(H)扣除发光二极管d3两端压差(例如,5V-0.7V=4.3V)的结果。也因此,列共享信号cmR1在第三感测时段T3a的电压会偏高。同理,第一列的列共享信号cmR1在第五感测时段T5a与第六感测时段T6a的电压会较高。若图10第一列并无任何开关(s1~s6)导通时,列共享信号cmR1在第三感测时段T3a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a应为第二降压位准(Lr)。因为图10的开关s3、s5、s6处于导通状态的缘故,列共享信号cmR1在第三感测时段T3a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a的位准会被拉高。
比较图11的圈选处Cs2m、Cs4m与图12的圈选处Cs2g、Cs4g可以看出,图12的列共享信号cmR1在第二感测时段T2a、第四感测时段T4a的位准并不是第二降压位准(Lr),而是不触发电压(L)。如图11所示,若图10第一列并无任何开关(s1~s6)导通时,第一列的列共享信号cmR1在第二感测时段T2a、第四感测时段T4a应为第二降压位准(Lr)。然而,如图7A所述,若扫描信号C(m-1)为触发电压(H),而开关s(m-1)n为断开、开关smn为导通时,键盘控制器41a在第(m-1)个感测时段会在第n列的列共享信号cmRn会感测到不触发电压(L)。由于开关s2为断开且开关s3为导通,第一列的列共享信号cmR1在第二感测时段T2a会感测到不触发电压(L)。同理,由于开关s4为断开且开关s5为导通,第一列的列共享信号cmR1在第四感测时段T4a的位准会被拉低至不触发电压(L)。
图12的第八列波形为第二列的列共享信号cmR2。键盘控制器41a透过列共享信号cmR2在第一发光时段T1b调整发光二极管d8的亮度控制信号DTYd8;在第二发光时段T2b用于调整发光二极管d9的亮度控制信号DTYd9;在第三发光时段T3b用于调整发光二极管d10的亮度控制信号DTYd10;在第四发光时段T4b用于调整发光二极管d11的亮度控制信号DTYd11;在第五发光时段T5b用于调整发光二极管d12的亮度控制信号DTYd12在第六发光时段T6b用于调整发光二极管d7的亮度控制信号DTYd7。
同样的,比较图11的圈选处Cs8m、Cs11m与图12的圈选处Cs8h、Cs11h可以看出,图12的列共享信号cmR2在第二感测时段T2a与第五感测时段T5a的位准均为第一降压位准(Hr)。若图10第一列并无任何开关(s1~s6)导通时,列共享信号cmR2在第二感测时段T3a、第五感测时段T5a应为第二降压位准(Lr)。然而,图10假设开关s8、s11处于导通状态,因此,在图12中,列共享信号cmR2在第二感测时段T2a、第五感测时段T5a的位准会被拉高至第一降压位准(Hr)。
比较图11的圈选处Cs7m、Cs10m与图12的圈选处Cs7g、Cs10g可以看出,图12的列共享信号cmR2在第一感测时段T1a、第四感测时段T4a的位准均低于第二降压位准(Lr)。若图10第二列并无任何开关(s7~s12)导通时,列共享信号cmR2在第一感测时段T1a、第四感测时段T4a应为第二降压位准(Lr)。然而,因为开关s7为断开且开关s8为导通的缘故,列共享信号cmR2在第一感测时段T1位准会如图12所示被拉低至不触发电压(L)。同样的,因为开关s10为断开且开关s11为导通的缘故,列共享信号cmR2在第四感测时段T4a的位准会如图12所示被拉低至不触发电压(L)。
请参见图13,其为图10所示的按键矩阵40中,位于第一列的按键单元所包含的发光二极管的两端电压的波形图。以下,先按照各列由上而下的顺序,说明如何产生图13的各个波形。其次,再按照时间轴的顺序,说明发光二极管(d1~d6)的发光情形。
首先,图13由上而下依序为,发光二极管(d1~d6)的正端(+)。在图10的按键矩阵中,发光二极管(d1~d6)的正端(+)均同时电耦合至开关(s1~s6)的一端与电阻(r1~r6)的一端。因此,发光二极管d1的正端(d1+)会受到开关s1与电阻r1的影响;发光二极管d2的正端(d2+)会受到开关s2与电阻r2的影响,其余亦然。
在图10的按键矩阵40中,因为开关s1并未导通的缘故,发光二极管d1的正端(d1+)会由电阻r1决定。又因为电阻r1的另外一端透过节点A1电耦合至行扫描信号线C6,因此,发光二极管d1的正端(d1+)相当于行扫描信号线C6的位准扣除电阻r1两端压差后的结果。例如:若假设电阻r1的压差为2V,当行扫描信号C6在第六感测时段T6a与第六发光时段T6b期间保持为触发电压(H)时,发光二极管d1的正端(d1+)将为5V-2V=3V(跨行高位准Hcc)。是故,图13第一列的波形(发光二极管d1的正端(d1+)电压)与图11第六列的波形(行扫描信号C6)相似,但是电压较低。
同样的,在图10的按键矩阵40中,因为开关s2并未导通,且于时段T1a与时段T1b期间中,行扫描信号C1保持为触发电压(H),故发光二极管d2的正端(d2+)相当于行扫描信号C1的电压扣除电阻r2两端压差后的结果。是故,图13第二列的波形(发光二极管d2的正端(d2+))与图12第一列的波形(行扫描信号C1)相似,但是电压较低。
在图10的按键矩阵40中,因为开关s3导通的缘故,发光二极管d3的正端(d3+)会透过开关s3实质无阻抗地电耦合至行扫描信号线C3。于时段T2a与时段T2b期间,行扫描信号C3保持为不触发电压(L),故发光二极管d3的正端(d3+)于时段T2a与T2b期间保持为不触发电压(L);于时段T3a与时段T3b期间,行扫描信号C3保持为触发电压(H)。是故,图13第三列的波形(发光二极管d3的正端(d3+))与图12第三列的波形(行扫描信号线C3)相似,且电压相等。
在图10的按键矩阵40中,因为开关s4并未导通的缘故,发光二极管d4的正端(d4+)相当于行扫描信号线C3扣除电阻r4两端压差后的结果。是故,图13第四列的波形(发光二极管d4的正端(d4+)与图12第三列的波形(行扫描信号线C3)相似,但是发光二极管d4正端(d4+)的电压较低。
由于图10的开关s5、s6均为导通,发光二极管d5、d6的正端(+)分别透过开关s5、s6实质无阻抗地而导通至行扫描信号线C5、C6。是故,图13第五列的波形(发光二极管d5的正端(d5+))与图12第五列的波形(行扫描信号线C5)相似,且电压相等;以及,图13第六列的波形(发光二极管d6的正端(d6+))与图12第六列的波形(行扫描信号线C6)相似,且电压相等。
如前所述,图10第一列的所有发光二极管(d1~d6)的负端均共同电耦合于列共享信号cmR1。因此,图13第七列的波形相当于图12第七列的波形(第一列的列共享信号cmR1)。
由图13的波形可以看出,若与发光二极管相连的开关为导通时,发光二极管的正端不再是由前一行的行扫描信号决定,而是由其对应的行扫描信号决定。也因此,部分发光二极管的正端电压会由相同的行扫描信号决定。例如:发光二极管d3与发光二极管d4的正端(d3+、d4+)同样是由行扫描信号C3决定。尽管如此,位在同一列而与相同行扫描信号导通的发光二极管会具有不同亮度。例如,发光二极管d3的正端(d3+)是透过开关s3耦合至行扫描信号C3,而发光二极管d4的正端(d4+)是透过电阻r4耦合至行扫描信号C3。由于开关s3的两端不具压降,但电阻r4的两端具有压降的缘故,发光二极管d3正端(d3+)的电压会高于发光二极管d4正端(d4+)的电压。
此外,由图13也可以看出,并非全部的行扫描信号都会对发光二极管产生作用。因为位于第三行的开关s3、位于第五行的开关s5导通的缘故,导致位在其前一行的行扫描信号C2、C4并未导通至任何按键单元。另一方面,位于第六行的开关s6虽然同样为导通,但因开关s5同样为导通,所以位在其前一行的行扫描信号C5仍会流经位在第五行的发光二极管d5。
其次,按照时间轴的顺序,说明发光二极管d1~d6的正端与负端如何改变,以及该些发光二极管的发亮情形。
在第一扫描时段T1期间,发光二极管d1、d6的正端(+)为高阻抗状态(X);发光二极管d2的正端(d2+)为触发电压(H);发光二极管(d3~、d4、d5)的正端(+)均为不触发电压(L)。发光二极管(d1~、d2、d3、d4、d5、d6)的负端(-)在第一感测时段T1a为第二降压位准(Lr),此时仅有发光二极管d2会因为正端(d2+)为跨行高位准(Hcc)而导通并发亮,其余的发光二极管(d1、d3~、d4、d5、d6)在第一感测时段T1a并不会发亮。在第一发光时段T1b的期间,发光二极管(d1~、d2、d3、d4、d5)的负端(d1-~、d2-、d3-、d4-、d5-)是经由列共享信号cmR1传送的亮度控制信号DTYd2。由发光二极管d1~、d2、d3、d4、d5、d6两端的压差可以得知,由于第一发光时段T1b期间仅有发光二极管d2的正端(d2+)为跨行高位准(Hcc),因此仅有发光二极管d2可搭配亮度控制信号DTYd2而发光。例如:若DTYd2保持不触发电压(L)2msec的期间,则发光二极管d2于时段T1b内将会发光2msec的期间;若DTYd2保持不触发电压(L)4msec的期间,则发光二极管d2于时段T1b内将会发光4msec的期间。
在第二扫描时段T2的期间,发光二极管d1、d3~d6的正端(+)为不触发电压(L);发光二极管d2的正端(d2+)为高阻抗状态(X)。发光二极管(d1~d6)的负端(-)在第二感测时段T2a均为不触发电压(L),在第二发光时段T2b期间为亮度控制信号DTYd3。由于在第二扫描时段T2的期间,发光二极管(d1~d6)的正端电压均非触发电压(H),因此,在第二发光时段T2b的期间,并无电流流经任何发光二极管,亦无发光二极管会发光。
在第三扫描时段T3的期间,发光二极管d1、d2、d5、d6的正端(+)为不触发电压(L);发光二极管d3、d4的正端(d3+、d4+)为触发电压(H)。此外,发光二极管(d1~d6)的负端(-)在第三感测时段T3a均为触发电压(H),在第三发光时段T3b期间为亮度控制信号DTYd4。
由发光二极管(d1~d6)的负端(-)在第三感测时段T3a为触发电压(H),在第三感测时段T3a并无任何发光二极管d1~d6会导通。在第三发光时段T3b期间,发光二极管d3、d4会因为正端的触发电压(H)与负端的亮度控制信号DTYd4而发光。其中,因为发光二极管d3的正端(+)电压高于发光二极管d4的正端电压,使得发光二极管d3的两端压差大于发光二极管d4的两端压差。也因此,发光二极管d3的亮度会较发光二极管d4的亮度高。尽管发光二极管d3的亮度较高,且发光时间亮度控制信号DTYd4,而非亮度控制信号DTYd3,但由于此时使用者手指是按压在按键单元403之上,用户难以察觉此差异而可忽略。
在第四扫描时段T4期间,发光二极管d1、d2、d5、d6的正端(+)均为不触发电压(L);发光二极管d3、d4的正端(+)为高阻抗状态(X)。发光二极管d1~d6的负端(-)在第四感测时段T4a均为不触发电压(L),在第四发光时段T4b期间为亮度控制信号DTYd5。由发光二极管d1~d6的正端(+)在第四扫描时段T4若非不触发电压(L)即为高阻抗状态(X)。因此,在第四扫描时段T4并无任何发光二极管d1~d6导通。
在第五扫描时段T5期间,发光二极管(d1~d4、d6)的正端(+)均为不触发电压(L);发光二极管d5的正端(d5+)为跨行高位准(Hcc)。发光二极管d1~d6的负端(-)在第五感测时段T5a均为第一降压位准(Hr),在第五发光时段T5b期间为亮度控制信号DTYd6。由于发光二极管d1~d6的负端(-)在第五感测时段T5a均为第一降压位准(Hr),在第五感测时段T5a并无任何发光二极管d1~d6会导通。在第五发光时段T5b期间,仅有发光二极管d5会因为正端(+)为跨行高位准(Hcc)的缘故而依照亮度控制信号DTYd6发光。即便发光二极管d5的发光时间系亮度控制信号DTYd6,而非亮度控制信号DTYd5,但因此时使用者手指是按压在按键单元405之上,用户仍难以察觉而可忽略。
在第六扫描时段T6期间,发光二极管d1、d6的正端电压为触发电压(H);发光二极管d2~d4的正端(+)为不触发电压(L);发光二极管d5的正端(d5+)为高阻抗状态。发光二极管d1~d6的负端(-)在第六感测时段T6a均为第一降压位准(Hr),在第六发光时段T6b期间为亮度控制信号DTYd1。因为发光二极管d1~d6的负端(-)在第六感测时段T6a均为第一降压位准(Hr)的缘故,第六感测时段T6a并无任何发光二极管d1~d6导通。此外,在第六发光时段T6b期间,发光二极管d1、d6均可搭配亮度控制信号DTYd1的设定而发光。其中,因为发光二极管d6的正端电压高于发光二极管d1的正端电压,使得发光二极管d6的两端压差大于发光二极管d1两端压差。连带地,发光二极管d6的亮度会较发光二极管d1的亮度高。因此时用户手指是按压在按键单元406之上,用户难以察觉而可忽略虽然发光二极管d6的亮度较高,或其发光时间为亮度控制信号DTYd1,而非亮度控制信号DTYd6等现象。
由图12、图13的说明可以看出,键盘控制器41a能透过分时的方式,结合按键感测功能与发光二极管的发光功能。此外,根据本发明构想的第一实施例的键盘控制器41a还可以用于侦测多个按键同时按压的情形。
第二实施例
请参见图14,其为根据本发明构想的第二实施例的示意图。此实施例为具有单色发光功能的按键矩阵,其中控制电路板51包含键盘控制器51a与模拟数字转换器51b,按键电路板53包含按键矩阵531。按键矩阵531包含排列为M行与N列的按键单元。键盘控制器51a透过M条行扫描信号线、N条列感测信号线与N条亮度调整信号线而电耦合于按键矩阵431。为便于说明,此处将行扫描信号线传送的信号定义为行扫描信号,以及将列感测信号线传送的信号定义为列感测信号。
图14的控制电路板51与按键电路板53间,需要使用的接线数量为(M+2N)。与图1的习用技术相较,可减少使用M条信号线。也就是说,此实施例的按键矩阵可结合开关功能与发光功能,确实可以节省硬件的开发成本。
根据本发明构想的第二实施例,位于第m行与第n列的按键单元531mn的电流流向会受到行扫描信号是否为触发电压脉波,以及开关是否导通所影响。若施加在第m行的行扫描信号Cm的电压为触发电压(H)时,代表键盘控制器51a能透过第n列共享信号线的电压,侦测到按键单元531mn的按压状态。反之,若施加在第m行的行扫描信号Cm的电压无法让键盘控制器51a透过第n列的列共享信号线的电压,侦测到按键单元531mn的按压状态时,该电压即为不触发电压(L)。为便于说明,此处假设触发电压(H)可为高位准(例如:5V),以及假设不触发电压(L)可为低位准(例如:0V)。关于图14中的按键单元531mn如何组成,以及与其相关的信号如何变化,请参看后续说明。
请参见图15,其为根据本发明构想的第二实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。图15的左侧为按键单元531mn与第m行的行扫描信号Cm、第n列的列感测信号detRn,以及第n列的亮度调整信号线Rn的接线关系。图15的右侧进一步绘式按键单元531mn的内部组件。
根据本发明构想的第二实施例,按键单元531mn包含共同电耦合至节点Nmn的电阻rmn、发光二极管dmn,以及开关smn。其中,开关smn为导通时,代表按键单元531mn被按下;开关smn为断开时,代表按键单元531mn并未被按下。
请一并参见表2,其为根据本发明构想的第二实施例,与按键单元531mn相关的信号列表。
表2
根据本发明构想的第二实施例,键盘控制器51a会在第m个扫描时段Tm输出触发电压(H)的行扫描信号至位于第m行的N个按键单元。是故,第m行的行扫描信号Cm在扫描时段Tm的位准是由键盘控制器51a所输出的触发电压(H)。同样的,此实施例的扫描时段Tm会进一步区分为感测时段Tma与发光时段Tmb。感测时段Tma利用列感测信号的位准判断开关的导通状态,发光时段Tmb则用于调整发光二极管的亮度。
键盘控制器51a会根据第n列的列感测信号detRn在第m个扫描时段Tm的感测时段Tma(第m感测时段)的位准,判断位于第m行第n列的按键单元531mn是否被按下;以及,利用第n列的亮度调整信号线Rn,在发光时段Tmb,改变发光二极管dmn负端的发光位准,进而调整发光二极管dmn的亮度。
请参见图16A,其为根据本发明构想的第二实施例,假设按键单元的开关为断开时,电流会因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。行扫描信号Cm在第m个扫描时段Tm为触发电压(H),其中,在感测时段Tma并无电流流至第n列的列感测信号detRn,而亮度调整信号为高阻抗状态;在发光时段Tmb,仍无电流流至第n列的列感测信号detRn,但源自行扫描信号Cm的电流在流经发光二极管dmn与电阻rmn后,会再流至第n列的亮度调整信号线Rn。
请参见图16B,其为根据本发明构想的第二实施例,假设按键单元的开关为导通时,电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。行扫描信号Cm在第m个扫描时段Tm为触发电压,其中,在感测时段Tma,自行扫描信号Cm产生的电流先流经发光二极管dmn与开关smn后,再流至列感测信号detRn,而第n列的亮度调整信号Rn在感测时段Tma为高阻抗状态(X);在发光时段Tmb,第n列的列感测信号detRn为高阻抗状态,自行扫描信号Cm产生的电流在流经发光二极管dmn与电阻rmn后,会再流至亮度调整信号线Rn。
根据图16A、图16B的说明可以得知,若键盘控制器51a在感测时段Tma并未侦测到列感测信号detRn时,可判断位于按键单元531mn并未被按下。此外,若键盘控制器51a在感测时段Tma接收到列感测信号detRn的位准为5V-0.7=4.3V时,可判断位于按键单元531mn被按下。
请参见图17,其为根据本发明构想的第二实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。按键矩阵50所包含的按键单元排列为两列,第一列为按键单元501、502、503、504、505、506,第二列为按键单元507、508、509、510、511、512。键盘控制器51a透过行扫描信号C1~C6轮续传送具有触发电压(H)的脉波,并透过第一列的列感测信号detR1感测按键单元501、502、503、504、505、506的按键状态;以及透过亮度调整信号线R1调整发光二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6的亮度控制信号。键盘控制器51a透过第二列的列感测信号detR2感测按键单元507、508、509、510、511、512的按键状态;以及透过亮度调整信号线R2调整发光二极管(d7~d12)的亮度控制信号。
以位于第一行第一列的按键单元501为例,按键单元501包含开关s1、电阻r1、发光二极管d1。发光二极管d1的正端(d1+)耦合至行扫描信号C1、负端(d1-)电耦合至电阻r1与开关s1。电阻r1的另一端电耦合至第一列的亮度调整信号线R1,开关s1的另一端电耦合于第一列的列感测信号detR1。其余按键单元的内部组件与联机方式亦类似,此处不再重复说明。
以下以图18说明当图17的按键矩阵50中,假设所有按键单元均为未按下的状态时,各信号线的位准在不同时段的变化。相当于每一个按键单元的电流流向类似图16A的情形。
请参见图18,其为假设图17所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准。根据本发明构想的第二实施例,键盘控制器51a透过模拟数字转换器51b在感测时段(T1a~T6a)感测列感测信号detR1、detR2的位准。
如图18所示,键盘控制51a分别在第一扫描时段T1、第二扫描时段T2、第三扫描时段T3、第四扫描时段T4、第五扫描时段T5、第六扫描时段T6中依序分别拉高行扫描信号C1~C6其中之一。
根据本发明构想的第二实施例,列感测信号detR1、detR2与亮度调整信号线R1、R2会轮续处于高阻抗状态。键盘控制器51a会在感测时段(T1a~T6a)接收列感测信号detR1、detR2的电压,此时的亮度调整信号线R1、R2均维持在高阻抗状态。另一方面,列感测信号detR1、detR2会在发光时段(T1b~T6b)维持在高阻抗状态,此时的亮度调整信号线R1、R2传送亮度控制信号,用于改变发光二极管的亮度。其中,亮度控制信号具有偏压电压,且偏压电压的位准低于触发电压(H)的位准。因此,发光二极管会因为触发电压(H)与偏压电压间的压差而形成顺向偏压,并因此而导通。当亮度控制信号代表工作时段长度越长时,发光二极管的亮度越低;当亮度控制信号代表工作时段长度越短时,发光二极管的亮度越高。
请参见图19,其为图17所示的按键矩阵自键盘控制器接收与输出信号至键盘控制器的波形图。为便于比较,此波形图内的波形顺序与图18相同。惟,图18假设图17的按键矩阵并无开关导通的情形,图19则对应于图17的按键矩阵所示的情形。
图19的前六列波形分别对应于六个行扫描信号C1~C6。行扫描信号C1在第一扫描时段T1产生具有触发电压(H)的脉波SCANC1,其余时段维持在不触发电压(L);行扫描信号C2在第二扫描时段T2产生具有触发电压(H)的脉波SCANC2,其余时段维持在不触发电压(L);行扫描信号C3在第三扫描时段T3产生触发电压(H)的脉波SCANC3,其余时段维持在不触发电压(L);行扫描信号C4在第四扫描时段T4产生具有触发电压(H)的脉波SCANC4,其余时段维持在不触发电压(L);行扫描信号C5在第五扫描时段T5产生具有触发电压(H)的脉波SCANC5,其余时段维持在不触发电压(L);行扫描信号C6在第六扫描时段T6产生具有触发电压(H)的脉波SCANC6,其余时段维持在不触发电压(L)。
图19的第七列波形为第一列的列感测信号detR1。由于列感测信号detR1电耦合至开关s1~s6,而开关s1~s6的导通与否又会影响电流是否流向第一列的列感测信号detR1。简言之,列感测信号detR1在各个感测时段T1a~T6a的电压则会依据按键单元内的开关是否导通而异。此外,列感测信号detR1在各个发光时段(T1b~T6b)均为高阻抗状态(X)。
在图17中,开关s1、s2、s4均未导通,因此,列感测信号detR1在第一感测时段T1a、第二感测时段T2a、第四感测时段T4a为不触发电压(L)。在第一感测时段T1a,因为第一列的亮度调整信号线R1为浮接,并不影响电流的方向。电流自行扫描信号C1流经发光二极管d1、电阻r1后,会分为流经电阻r3与开关s3、电阻r5与开关s4、电阻r6与开关s6的三个子电流。最后,这三个子电流再汇集至列感测信号detR1。
是故,在第一感测时段T1a,电阻r1与三个彼此并联的电阻r3、r5、r6形成串联。此时,行扫描信号C1与列感测信号detR1间的等效电阻为(r1+r3//r5//r6)。同样的,在第二感测时段T2a,电阻r2与三个彼此并联的电阻r3、r5、r6形成串联;以及,在第四感测时段T4a,电阻r4与三个彼此并联的电阻r3、r5、r6形成串联。在第二感测时段T2a,行扫描信号C2与列感测信号detR1间的等效电阻为(r2+r3//r5//r6)。在第四感测时段T4a,行扫描信号C4与列感测信号detR1间的等效电阻为(r4+r3//r5//r6)。
在图17中,发光二极管dR3、dR5、dR6的负端(-)会经由开关s3、s5、s6导通至列感测信号detR1。因此,列感测信号detR1在第三感测时段T3a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a的位准相当于扫描信号C3、C5、C6的触发电压分别扣除发光二极管dR3、dR5、dR6的导通电压的结果。例如:5V-0.7V=4.3V)。
比较图18的圈选处CS3、CS5、CS6与图19的圈选处CS3’、CS5’、CS6’可以看出,若开关S3、S5、S6为未导通时,列感测信号detR1会传送不触发电压(L)至键盘控制器51a。但若开关S3、S5、S6为导通时,在行扫描信号C3、C5、C6为触发电压(H)的感测时段,列感测信号detR1会传送触发电压(H)电压至键盘控制器51a。因此,即使同一列上有多个按键同时按下,键盘控制器51a仍可透过不同感测时段的感测结果,判断有那些按键单元被按下。
图19的第八列波形为第一列的亮度调整信号线R1。第一列的亮度调整信号线R1在各个感测时段(T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a)均为高阻抗状态(X)。此外,键盘控制器51a透过第一列的亮度调整信号线R1在第一发光时段T1b输出亮度控制信号DTYd1至发光二极管d1(例如:在第一发光时段T1b中,若亮度调整信号线R1保持不触发电压(L)2msec的期间,则可控制二极管d1发光2msec的期间);在第二发光时段T2b输出亮度控制信号DTYd2至发光二极管d2(例如:在第二发光时段T2b中,若亮度调整信号线R1保持不触发电压(L)4msec的期间,则可控制发光二极管d2发光4msec的期间);在第三发光时段T3b输出亮度控制信号DTYd3至发光二极管d3;在第四发光时段T4b输出亮度控制信号DTYd4至发光二极管d4;在第五发光时段T5b输出亮度控制信号DTYd5至发光二极管d5;在第六发光时段T6b输出亮度控制信号DTYd6至发光二极管d6。
图19的第九列波形为第二列的列感测信号detR2。列感测信号detR2在各个感测时段T1a~T6a的电压会依据按键单元内的开关是否导通而异。此外,列感测信号detR2在各个发光时段T1b~T6b均为高阻抗状态(X)。
在图17中,开关s7、s9、s10、s12均未导通,因此,列感测信号detR2在第一感测时段T1a、第三感测时段T3a、第四感测时段T4a、第六感测时段T6a为不触发电压(L)。在第一感测时段T1a,因为第二列的亮度调整信号线R2为浮接,并不影响电流的方向。电流自行扫描信号C1流经发光二极管d7、电阻r7后,会分为流经电阻r8与开关s8、电阻r11与开关s11的两个子电流。最后,这两个子电流再汇集至第二列的列感测信号detR2。是故,在第一感测时段T1a,电阻r7与两个彼此并联的电阻r8、r11形成串联。此时,行扫描信号C1与列感测信号detR2间的等效电阻为(r7+r8//r11)。因为行扫描信号C1需额外流过此(r7+r8//r11)等效电阻,故在第一感测时段T1a中,列感测信号detR2传送不触发电压(L)。
同理,在第三感测时段T3a,行扫描信号C3与列感测信号detR2间的等效电阻为(r9+r8//r11);在第四感测时段T4a,行扫描信号C4与列感测信号detR2间的等效电阻为(r10+r8//r11);在第六感测时段T6a,行扫描信号C6与列感测信号detR2间的等效电阻为(r12+r8//r11)。
在图17中,发光二极管d8、d11的负端电压会经由开关s8、s11导通至第二列的列感测信号detR2。因此,第二列的列感测信号detR2在第二感测时段T2a、第五感测时段T5a的位准相当于行扫描信号C2、C5的触发电压H)分别扣除发光二极管dR8、dR11的导通电压的结果。例如:5V-0.7V=4.3V。
比较图18的圈选处CS8、CS11与图19的圈选处CS8’、CS11’可以看出,若开关S8、S11为未导通时,列感测信号detR2会传送不触发电压(L)至键盘控制器51a。但若开关S8、S11为导通时,在行扫描信号C2、C5为触发电压(H)的感测时段(T2a、T5a),列感测信号detR2会产生触发电压(H),并由键盘控制器51a接收。由于同一列的按键单元会在不同的扫描时段接收到具有触发电压(H)的行扫描信号,因此,即使同一列上有多个按键同时按下,键盘控制器51a仍可透过各个感测时段的感测结果,判断是哪些位置的按键单元被按下。
图19的第十列波形为第二列的亮度调整信号线R2。第二列的亮度调整信号线R2在各个感测时段(T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a)均为高阻抗状态(X)。此外,键盘控制器51b透过第二列的亮度调整信号线R2在第一发光时段T1b输出亮度控制信号DTYdR7至发光二极管d7;在第二发光时段T2b输出亮度控制信号DTYdR8至发光二极管d8;在第三发光时段T3b输出亮度控制信号DTYdR9至发光二极管d9;在第四发光时段T4b输出亮度控制信号DTYdR10至发光二极管d10;在第五发光时段T5b输出亮度控制信号DTYdR11至发光二极管d11;在第六发光时段T6b输出亮度控制信号DTYdR12至发光二极管d12。
请参见图20,其为图17所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的发光二极管的两端电压的波形图。以下,先由上而下依序介绍图20中,各列波形的定义与产生方式。其次,再按照时间轴的顺序,说明发光二极管(d1~d6)的发光情形。
图20第一列的波形为发光二极管d1的正端(dR1+)电压,第二列的波形为发光二极管d1的负端(d1-)。在图17中,发光二极管d1的正端(d1+)直接电耦合至行扫描信号C1。因此,图20第一列的波形,相当于图19第一列的波形(行扫描信号C1)。另一方面,发光二极管的负端(d1-)虽然同时电耦合至开关s1与电阻r1而可能受到二者的影响,但因开关s1为断路而可排除开关s1的影响。连带的,发光二极管d1的负端(d1-)会透过电阻r1而接收第一列的亮度调整信号线R1。因此,图20第二列的波形,相当于图19第七列的波形(第一列的第一亮度调整信号线R1)。
图20第三列的波形为发光二极管d2的正端(d2+)电压,第四列的波形为发光二极管d2的负端(d2-)。由于开关s2与开关s1同样为断开状态,因此,发光二极管d2的两端电压的波形可类推得出。是故,图20第三列的波形,相当于图19第二列的波形(行扫描信号C2);图20第四列的波形则相当于图19第八列的波形(第一列的亮度调整信号线R1)。
图20第五列的波形为发光二极管d3的正端(d3+)电压,第六列的波形为发光二极管d3的负端(d3-)。在图17中,发光二极管d3的正端(d3+)直接电耦合至行扫描信号C3。因此,图20第五列的波形,相当于图19第三列的波形(行扫描信号C3)。另一方面,发光二极管d3的负端(d3-)则会受到开关s3导通第一列的列感测信号detR1,以及电阻r3导通第一列的亮度调整信号线R1的影响。也就是说,发光二极管d3的负端(d3-)会随着感测时段(T1a~T6a)与发光时段段(T1b~T6b)的不同,受到不同信号线的影响。
其中,第一列的亮度调整信号线R1在感测时段(T1a~T6a)为浮接,电阻r3并不会影响发光二极管d3的负端(d3-)。因此,发光二极管d3的负端(d3-)在感测时段(T1a~T6a)的电压即为第一列的列感测信号detR1。另一方面,因为第一列的列感测信号detR1在发光时段(T1b~T6b)为浮接,开关s3的导通与否并不会影响发光二极管d3的负端(d3-)在发光时段的电压。因此,发光二极管d3的负端(d3-)在发光时段(T1b~T6b)相当于第一列的亮度调整信号线R1加上电阻r3之压差后的结果。
图20第七列的波形为发光二极管dR4的正端(dR4+)电压,第八列的波形为发光二极管dR4的负端电压(dR4-)。由于开关s4与开关s1同样为断开状态,因此,发光二极管dR4的两端电压的波形可类推得出。是故,图20第七列的波形,相当于图19第四列的波形(行扫描信号C4);图20第八列的波形则相当于图19第八列的波形(第一列的亮度调整信号线R1)。
图20第九列的波形为发光二极管d5的正端(dR5+),第十列的波形为发光二极管dR5的负端(d5-)。在图17中,发光二极管d5的正端(d5+)直接电耦合至行扫描信号C5。因此,图20第九列的波形,相当于图19第五列的波形(行扫描信号C5)。另一方面,发光二极管d5的负端(d5-)则会受到开关s5导通第一列的列感测信号detR1,以及电阻r5导通第一列的亮度调整信号线R1的影响。因此,发光二极管d5的负端(d5-)在感测时段T1b~T6b的电压即为第一列的列感测信号detR1;以及,在发光时段T1b~T6b相当于第一列的亮度调整信号线R1加上电阻r5之两端压差后的结果。
图20第十一列的波形为发光二极管d6的正端(d6+)电压,第十二列的波形为发光二极管d6的负端(d6-)电压。在图17中,发光二极管d6的正端(d6+)直接电耦合至行扫描信号C6。因此,图20第十一列的波形,相当于图21第六列的波形(行扫描信号C6)。另一方面,发光二极管d6的负端(d6-)则会受到开关s6导通第一列的列感测信号detR1,以及电阻r6导通第一列的亮度调整信号线R1的影响。因此,发光二极管d6的负端(d6-)在感测时段(T1a~T6a)的电压即为第一列的列感测信号detR1;以及,在发光时段(T1b~T6b)相当于第一列的亮度调整信号线R1加上电阻r6之两端压差后的结果。
在第一感测时段T1a、第二感测时段T2a、第三感测时段T3a、第四感测时段T4a、第五感测时段T5a、第六感测时段T6a,分别与发光二极管(d1~d6)负端(-)相连的电阻(r1~r6)之另一端均设为浮接。连带地,发光二极管d1~d6在这些感测时段(T1a~T6a)均不会发亮。接着按照时间轴的顺序,说明发光二极管d1~d6的正端电压(+)电压与负端电压(-)电压在各个发光时段(T1b~T6b)如何改变。
在第一发光时段T1b,仅有发光二极管d1的正端(+)会接收到行扫描信号C1所传送之具有触发电压(H)的脉波(SCANC1),其余发光二极管d2~d6的正端(+)均接收到具有不触发电压(L)的行扫描信号(C2~C6)。在此同时,虽然位于第一列的发光二极管d1~d6的负端(-)会分别透过电阻r1~r6收到第一列的亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYdR1,但仅有发光二极管d1会因为两端的压差而发亮。因此,在第一发光时段T1b的期间,仅有发光二极管d1会搭配第一列的亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYd1而改变亮度。
同理,在第二发光时段T2b、第三发光时段T3b、第四发光时段T4b、第五发光时段T5b、第六发光时段T6b,发光二极管d2~d6的正端(+)会轮续从行扫描信号C2~C6接收到具有触发电压(H)的脉波(SCANC2~SCANC6)。连带地,在各该发光时段(T2b~6b)中,分别仅有发光二极管d2~d6会搭配第一列的第三亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYd2~DTYd6的设定而发光。
根据前述说明可以看出,根据本发明构想的第二实施例的发光键盘能透过分时控制的方式,结合按键感测功能与控制发光二极管发光。此外,根据本发明构想的第二实施例,亦能侦测多个位于同行及/或同列的按键同时按压的功能。
第三实施例
前述两个实施例是以具有单色发光功能的按键矩阵为例,而本发明的构想还可进一步应用至具有彩色发光功能的按键矩阵。
请参见图21,其为根据本发明构想的第三实施例的示意图。此实施例为具有彩色发光功能的按键矩阵,其中控制电路板61包含键盘控制器61a与模拟数字转换器61b。按键电路板63包含串接单元矩阵631、第二色发光二极管矩阵632、第三色发光二极管矩阵633。串接单元矩阵631包含多个串接单元,且串接单元包含开关s、电阻r,以及与两者串接的第一色发光二极管。此实施例虽假设串接单元内的第一色发光二极管为红色发光二极管、假设第二色发光二极管为绿色发光二极管,以及假设第三色发光二极管为蓝色发光二极管,但实际应用并不以此为限。
由图21可以看出,键盘控制器61a透过M条行扫描信号线(C1~CM)与N条列感测信号线(detR1~detRN)而电耦合至串接单元矩阵631。其中,M条行扫描信号线用于传送行扫描信号(C1~CM)Cm,N条列感测信号线用于接收列感测信号(detR1~detRN)detRn。此外,键盘控制器61a另外透过透过三组N条亮度调整信号线R1~RN、G1~GN、B1~BN调整串接单元矩阵631中的第一色发光二极管、第二色发光二极管矩阵632、第三色发光二极管矩阵633的发光二极管的亮度。
由图21可以看出,键盘控制器61a与按键矩阵之间,仅需使用(M+4N)个根接脚线。与图2所示需使用(2M+4N)根个接脚线的习用技术相较,可节省M根个信号接线,并能使用相同的键盘控制器61a同时控制开关感测开关的导通与亮度的调整,确实可以节省硬件的开发成本。
键盘控制器61a会以M个扫描时段(T1~TM)为一个循环,重复地产生行扫描信号(C1~CM),M条行扫描信号线会在M个扫描时段中,轮续被设定为输出触发电压(H)。键盘控制器61a在第m个扫描时段Tm将第m行的行扫描信号Cm拉高至触发电压(H),使位于第m行的N个按键单元均在第m个扫描时段Tm同时接收具有触发电压(H)的扫描脉波。
根据本发明构想的第三实施例,位于第m行与第n列的按键单元630mn包含串接单元631mn、第二色发光二极管632mn、第三色发光二极管633mn。关于图21中的按键单元630mn如何组成,以及与其相关的信号如何变化,请参看后续说明。
请参见图22,其为根据本发明构想的第三实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的接线与组件的示意图。图22的左侧为按键单元630mn(包含串接单元631mn、第二色发光二极管632mn与第三色发光二极管633mn),与第m行的行扫描信号Cm、第n列的列感测信号detRn,以及第n列的亮度调整信号线Rn、Gn、Bn的接线关系。其中,串接单元631mn、第二色发光二极管632mn与第三色发光二极管633mn均电耦合于第m行的行扫描信号Cm。
图22的右侧进一步绘式按键单元630mn的内部组件。串接单元631mn包含共同电耦合于节点Smn的电阻rmn、开关smn与红色发光二极管dRmn;第二色发光二极管632mn包含绿色发光二极管dGmn;第三色发光二极管633mn包含蓝色发光二极管dBmn。
请一并参见表3,其为根据本发明构想的第三实施例,与位于第m行第n列的按键单元相关的信号列表。
表3
根据本发明构想的第三实施例,键盘控制器61a会在第m个扫描时段Tm将输出触发电压(H)的行扫描信号至按键单元630mn。是故,第m行的行扫描信号Cm在扫描时段Tm的位准是由键盘控制器61a所输出的触发电压(H)。同样的,此实施例的第m个扫描时段Tm会进一步区分为(第m个)感测时段Tma与(第m个)发光时段Tmb。键盘控制器61a在感测时段Tma利用列感测信号detRn的位准判断开关smn的导通状态,以及在发光时段Tmb调整发光二极管dRmn、dGmn、dBmn的亮度。
键盘控制器61a会根据第n列的列感测信号detRn在感测时段Tma的位准,判断位于第m行第n列的按键单元630mn是否被按下;以及,利用第n列的亮度调整信号线Rn、Gn、Bn,在发光时段Tmb,改变发光二极管dRmn、dGmn、dBmn负端的发光位准,进而调整发光二极管dRmn、dGmn、dBmn的亮度。
请参见图23A,其为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为断开时,流经串接单元的电流会因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。如图23A所示,当行扫描信号Cm为触发电压(H)时,电流会流经发光二极管dRmn,并经由电阻rmn流至第n列的第一色亮度调整信号线Rn。此时,键盘控制器61a会感测到列感测信号detRn为不触发电压(L)。
请参见图23B,其为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为导通时,流经串接单元的电流会因应行扫描信号的选取而改变流向的示意图。如图23B所示,当行扫描信号Cm为触发电压(H)时,电流会流经发光二极管dRmn,并经由开关smn流至第n列的列感测信号detRn。此时,键盘控制器61a会感测到触发电压(H)扣除发光二极管dmn两端压差的结果(降压位准)。例如:5V-0.7V=4.3V。
进一步比较图23A、图23B可以看出,随着开关的导通状态,模拟数字转换器61b输出至键盘控制器61a的电压也会不同。若假设电阻rmn两端压差为2V,并假设发光二极管dmn两端压差为0.7V。当开关smn为断开时,电流会流经发光二极管dmn与电阻rmn,使得列感测信号detRn的电压为2.3V;当开关smn为导通时,电流会流经发光二极管dmn与开关smn,此时列感测信号detRn的电压为4.3V。因此,键盘控制器61a可以根据模拟数字转换器61b输出的电压判断开关smn是否导通。
请同时比较图16A、23A,以及同时比较图16B、23B,由这些图式可明显看出第二实施例的发光二极管dmn与开关smn、电阻rmn间的联机关系,与第三实施例的红色发光二极管dRmn与开关smn、电阻rmn间的联机关系相同。易言之,第二实施例的按键单元531mn可视为第三实施例的串接单元。是故,前述第二实施例关于按键单元的说明亦可套用于第三实施例的串接单元。
请参见图24,其为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为导通时,流经按键单元内的第二色发光二极管的电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。由于绿色发光二极管并未电耦合至开关smn,开关smn的导通状态并不会影响绿色发光二极管dGmn的电流流向。当行扫描信号Cmn被选取并设为触发电压(H)时,电流由行扫描信号Cmn流经绿色发光二极管dGmn后,再流至第二色亮度调整信号线Gn。
请参见图25,其为根据本发明构想的第三实施例,假设按键单元的开关为导通时,流经按键单元内的第三色发光二极管的电流流向因应行扫描信号的选取而改变的示意图。由于蓝色发光二极管dBmn并未电耦合至开关smn,开关smn的导通状态并不会影响蓝色发光二极管dGmn的电流流向。当行扫描信号Cmn被选取并设为触发电压(H)时,电流从行扫描信号Cm流经蓝色发光二极管dBmn后,再流至第n列的第三色亮度调整信号线Bn。
综上所述,因绿色发光二极管dGmn、蓝色发光二极管dBmn并未与列感测信号detRn共享,开关smn的导通与否并不会受到开关切换的影响。
请参见图26,其为根据本发明构想的第三实施例的按键矩阵搭配图3的配置与按键状态的示意图。按键矩阵60包含12个按键单元601~612。每一个按键单元可区分为三个部分:串接单元、第二色发光二极管dG、第三色发光二极管dB。其中,串接单元进一步包含共同电耦合于同一个节点的电阻r、开关s与第一色发光二极管dR。
以位于第一行第一列的按键单元601为例,红色发光二极管dR1的正端(dR1+)电耦合至(第一行的)行扫描信号C1、负端(dR1-)透过节点N1电耦合至电阻r1与开关s1。电阻r1的另一端电耦合至(第一列的)第一色亮度调整信号线R1,开关s1的另一端电耦合于列感测信号detR1。此外,同样位于按键单元601的绿色发光二极管dG1,其正端(dG1+)电耦合至行扫描信号C1、负端(dG1-)电耦合至(第一列的)第二色亮度调整信号线G1。同样位于按键单元601的蓝色发光二极管dB1,其正端(dB1+电)耦合至行扫描信号C1、负端(dB1-)电耦合至(第一列的)第三色亮度调整信号线B1。其余按键单元的内部组件与联机方式亦类似,此处不再重复说明。
根据本发明构想的第三实施例,键盘控制器61a会在各个行扫描信号C1~C6轮续输出具有触发电压(H)的脉波,并从第一列的列感测信号detR1的位准依序判断开关s1~s6是否导通;以及从第二列的列感测信号detR2的位准依序判断开关s7~s12是否导通。关于图26的详细操作方式,请进一步参看图27、图28、图29A、图29B、图29C的说明。
请参见图27,其为假设图26所示的按键矩阵的按键均未按下时的信号位准。当按键矩阵60的按键单元均为未按下的状态时,按键单元的电流流向类似图23A、图24、图25所示。图26所示的行扫描信号(C1~C6)在各个扫描时段的位准大致与图18相似,此处不再详述。再者,因第二实施例与第三实施例的列感测信号detR1、detR2类似,且亮度调整信号线R1、R2类似,此处不再重复说明。
在第三实施例中,第二色亮度调整信号线G1、第三色亮度调整信号线B1在感测时段(T1a1~T6a)处于高阻抗状态,但在发光时段(T1b~T6b)中,则分别传送调整发光二极管dG1~dG6、dB1~dB6亮度的亮度控制信号(DTYdG1~DTYdG6、DTYdB1~DTYdB6)。
第二色亮度调整信号线G2、第三色亮度调整信号线B2在感测时段处于高阻抗状态(X),但在发光时段(T1b~T6b)中,则分别传送调整发光二极管dG7~dG12、dB7~dB12的亮度的亮度控制信号(DTYdG7~DTYdG12、DTYdB7~DTYdB12)。
请参见图28,其为图26所示的按键矩阵自键盘控制器接收信号与输出信号至键盘控制器的波形图。为便于比较,此波形图内的波形顺序与图27相同。惟,图27假设图26的按键矩阵并无开关导通的情形,图28则对应于图26的按键矩阵所示的按键状态。比较图27、图28中的圈示处可以看出,当按键单元被按下时,列感测信号detR1、detR2所感测到的位准也会由原本的不触发电压(L,如图27所示)变成降压位准(Hr,如图28所示)。
图28的前七列波形分别对应于六个行扫描信号C1~C6,第一列的列感测信号detR1,以及图28的第十一列波形为第二列的列感测信号detR2。因第二实施例与第三实施例的行扫描信号C1~C6与列感测信号detR1、detR2类似,此处不再重复说明。
图28的第八列、第九列与第十列的波形分别为第一列的第一色亮度调整信号线R1、第一列的第二色亮度调整信号线G1、第一列的第三色亮度调整信号线B1。键盘控制器61a在各个感测时段(T1a~T6a)将第一列的第一色亮度调整信号线R1、第一列的第二色亮度调整信号线G1、第一列的第三色亮度调整信号线B1均设为高阻抗状态。此外,键盘控制器61a透过第一列的第一色亮度调整信号线R1、第一列的第二色亮度调整信号线G1、第一列的第三色亮度调整信号线B1,在第一发光时段T1b分别输出亮度控制信号DTYdR1、DTYdG1、DTYdB1至发光二极管dR1、dG1、dB1;在第二发光时段T2b分别输出亮度控制信号DTYdR2、DTYdG2、DTYdB2至发光二极管dR2、dG2、dB2;在第三发光时段T3b分别输出亮度控制信号DTYdR3、DTYdG3、DTYdB3至发光二极管dR3、dG3、dB3;在第四发光时段T4b分别输出亮度控制信号DTYdR4、DTYdG4、DTYdB4至发光二极管dR4、dG4、dB4;在第五发光时段T5b分别输出亮度控制信号DTYdR5、DTYdG5、DTYdB5至发光二极管dR5、dG5、dB5;以及在第六发光时段T6b分别输出亮度控制信号DTYdR6、DTYdG6、DTYdB6至发光二极管dR6、dG6、dB6。
图28第十二列、第十三列与第十四列的波形分别为为第二列的第一色亮度调整信号线R2、第二列的第二色亮度调整信号线G2、第二列的第三色亮度调整信号线B2。其中,第二列的第一色亮度调整信号线R2、第二列的第二色亮度调整信号线G2、第二列的第三色亮度调整信号线B2在各个感测时段T1a~T6a均为高阻抗状态(X)。此外,键盘控制器61a透过第二列的第一色亮度调整信号线R2、第二列的第二色亮度调整信号线G2、第二列的第三色亮度调整信号线B2在第一发光时段T1b分别输出亮度控制信号DTYdR7、DTYdG7、DTYdB7至发光二极管dR7、dG7、dB7;在第二发光时段T2b分别输出亮度控制信号DTYdR8、DTYdG8、DTYdB8至发光二极管dR8、dG8、dB8;在第三发光时段T3b分别输出亮度控制信号DTYdR9、DTYdG9、DTYdB9至发光二极管dR9、dG9、dB9;在第四发光时段T4b分别输出亮度控制信号DTYdR10、DTYdG10、DTYdB10至发光二极管dR10、dG10、dB10;在第五发光时段T5b分别输出亮度控制信号DTYdR11、DTYdG11、DTYdB11至发光二极管dR11、dG11、dB11;在第六发光时段T6b分别输出亮度控制信号DTYdR12、DTYdG12、DTYdB12至发光二极管dR12、dG12、dB12。
请参见图29A,其为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第一色发光二极管(红色发光二极管)的两端电压的波形图。由于第三实施例的串接单元相当于第二实施例的按键单元,图29A的波形所代表的涵义与其产生方式亦类似图20,此处不再详述。
在各个感测时段T1a~T6a中,与发光二极管dR1~dR6负端(-)分别相连的电阻r1~r6的另一端均设为浮接。连带地,使发光二极管dR1~dR6在各个感测时段T1a~T6a中均不会发亮。
在第一发光时段T1b,仅有发光二极管dR1的正端(dR1+)会接收到行扫描信号C1传送的具有触发电压(H)的脉波(SCANC1),其余的发光二极管dR2~dR6的正端分别接收到具有不触发电压(L)的行扫描信号C2~C6。在此同时,虽然位于第一列的发光二极管dR1~dR6负端(-)分别透过电阻r1~r6而同样接收到第一列第一色亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYdR1,但仅有发光二极管dR1会因为两端产生的压差而发亮。因此,在第一发光时段T1b的期间,仅有发光二极管dR1会搭配第一列第一色亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYdR1而改变亮度。
同理,在后续各个发光时段T2b~T6b中,发光二极管dR2~dR6的正端(+)其中之一会轮续接收到具有触发电压(H)的脉波SCANC2~SCANC6。连带地,在第二发光时段T2b~第六发光时段T6b中,分别仅有发光二极管dR2~dR6其中之一会搭配第一列第一色亮度调整信号线R1所传送的亮度控制信号DTYdR2~DTYdR6的设定而发光。
请参见图29B,其为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第二色发光二极管(绿色发光二极管)的两端电压的波形图。在各个感测时段(T1a~T6a)中,发光二极管dG1~dG6的负端(-)均设为浮接。因此,发光二极管dG1~dG6在这些感测时段(T1a~T6a)中均不会发亮。以下按照时间轴的顺序,说明发光二极管dG1~dG6的正端(+)与负端(-)在各个发光时段(T1b~T6b)如何改变。
在第一发光时段T1b,仅有发光二极管dG1的正端(+)会接收到行扫描信号C1所传送的具有触发电压(H)的脉波(SCANC1),其余的发光二极管(dG2~dG6)的正端(+)分别接收到具有不触发电压(L)的行扫描信号C2~C6。在此同时,虽然位于第一列的发光二极管(dG1~dG6)负端(-)都同样收到第一列的第二色亮度调整信号线G1所传送的亮度控制信号DTYdG1,但仅有发光二极管dG1会因为两端产生的压差而发亮。因此,在第一发光时段T1b,仅发光二极管dG1会搭配第一列的第二色亮度调整信号线G1所传送的亮度控制信号DTYdG1而改变亮度。
同理,在后续各个发光时段(T2b~T6b)中,发光二极管的dG2~dG6正端(dG2+~dG6+)其中之一会轮续接收到具有触发电压(H)的脉波(SCANC2~SCANC6)。连带地,在发光时段T2b~T6b中,发光二极管dG2~~dG6其中之一会搭配第一列的第二色亮度调整信号线G1所传送的对应亮度控制信号而发光。
请参见图29C,其为图26所示的按键矩阵中,位于第一列的按键单元所包含的第三色发光二极管(蓝色发光二极管)的两端电压的波形图。因为在图26中,第二色发光二极管与第三色发光二极管的电耦合方式相当类似,详细说明可类推图28。
在各个发光时段(T1a~T6b)中,发光二极管dB1~dB6的正端其中之一会轮续接收到具有触发电压的脉波SCANC1~SCANC6。连带地,在各该发光时段(T1b~T6b)中,发光二极管(dB1~dB6)其中之一会搭配第一列的第三色亮度调整信号线B1所传送的对应亮度控制信号而发光。
请一并参看图29A、图29B、图29C,根据前述说明可以看出,在第一发光时段T1b,发光二极管dR1、dG1、dB1会分别搭配第一色亮度调整信号线R1传送的亮度控制信号DTYdR1、第二色亮度调整信号线G1传送的亮度控制信号DTYdG1、第三色亮度调整信号线B1传送的亮度控制信号DTYdB1而发光。易言之,键盘控制器61a可以据此控制按键单元601在第一发光时段T1b期间发出的颜色与亮度。附带一提的是,因为发光二极管dR1的负端(dR1-)透过电阻r1而电耦合至第一列的第一色亮度调整信号线R1,而电阻r1的两端压差可能会影响发光二极管dR1的两端压差。连带的,发光二极管dR1的两端压差会略低于发光二极管dG1、dB1的两端压差。因此,发光二极管dR1的亮度可能会略低于发光二极管dG1、dB1的亮度。实际应用时,亦可基于此现象而进一步调整第一色亮度调整信号线R1传送的亮度控制信号DTYdR1。
同理,键盘控制器61a可以透过在第二发光时段T2b期间透过第一列的第一色亮度调整信号线R1、第一列的第二色亮度调整信号线G1、第一列的第三色亮度调整信号线B1传送的亮度控制信号DTYdR2、DTYdG2、DTYdB2而分别调整发光二极管dR2、dG2、dB2的亮度,进而决定按键单元602的混光效果(颜色与亮度)。同样的,根据本发明构想的第三实施例,键盘控制器61a可以透过第三发光时段T3b~第六发光时段T6b,而分别调整按键单元603(包含发光二极管dR3、dG3、dB3)、按键单元604(包含发光二极管dR4、dG4、dB4)、按键单元605(包含发光二极管dR5、dG5、dB5)、按键单元606(包含发光二极管dR6、dG6、dB6)的混光效果。
承上,若键盘控制器61a要控制位于第二列的按键单元607~612的混光颜色与亮度时,可以类似的方式控制第二列的第一色亮度调整信号线R2、第二列的第二色亮度调整信号线G2、第二列的第三色亮度调整信号线B2。此部分的控制方式可类推图29A、图29B、图29C的说明,故不再赘述。
综上所述,本案的键盘控制器能透过分时的方式,结合按键感测功能与控制发光二极管的亮度的调整功能。此外,根据本发明构想的实施例的键盘控制器还可以区别同一列是否有多个按键单元同时被按压,进而可预防鬼键的误判。
另需留意的是,以上的实施例假设键盘控制器的输出接线与输入接线直接电耦合至按键矩阵。惟实际应用时,键盘控制器与按键矩阵间,另外可能设置驱动电路与读取电路等。此外,以上的实施例以共阳极发光二极管为例,但实际应用时,类似的概念亦可应用至共阴极发光二极管。
综上所述,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。
Claims (12)
1.一种按键矩阵,其特征在于该按键矩阵包含:
第n列共享信号线,电耦合于控制器;
复数条行扫描信号线,电耦合于该控制器,该复数条行扫描信号线包含:第(m-1)行扫描信号线、第m行扫描信号线以及第(m+1)行扫描信号线,其中该控制器于第m扫描时段将该第(m-1)行扫描信号线、该第m行扫描信号线与该第(m+1)行扫描信号线分别设为高阻抗状态、触发电压与不触发电压,其中该第m扫描时段包含第m感测时段与第m发光时段,且该不触发电压异于该触发电压;
第m按键单元,包含第m电阻、第m开关与第m发光组件,其中该第m电阻的第一端电耦合于该第(m-1)行扫描信号线,该第m开关的第一端电耦合于该第m行扫描信号线,该第m开关的第二端、该第m电阻的第二端与该第m发光组件的第一端均电耦合于第m节点,该第m发光组件的第二端电耦合于该第n列共享信号线,其中在该第m感测时段,该控制器侦测该第n列共享信号线的位准而判断该第m开关的导通状态;以及
第(m+1)按键单元,包含第(m+1)电阻、第(m+1)开关与第(m+1)发光组件,其中该第(m+1)电阻的第一端电耦合于该第m行扫描信号线,该第(m+1)开关的第一端电耦合于该第(m+1)行扫描信号线,该第(m+1)开关的第二端、该第(m+1)电阻的第二端与该第(m+1)发光组件的第一端均电耦合于第(m+1)节点,该第(m+1)发光组件的第二端电耦合于该第n列共享信号线,其中在该第m发光时段,该控制器透过该第n列共享信号线传送第(m+1)亮度控制信号,并藉由该第(m+1)亮度控制信号而调整该第(m+1)发光组件的亮度,其中,m代表行的数量,n代表列的数量。
2.如权利要求1所述的按键矩阵,其特征在于,还包含:
第(m-1)按键单元,包含第(m-1)电阻、第(m-1)开关与第(m-1)发光组件,其中该第(m-1)电阻的第一端电耦合于该按键矩阵的第M行扫描信号线,该第(m-1)开关的第一端电耦合于该第(m-1)行扫描信号线,该第(m-1)开关的第二端、该第(m-1)电阻的第二端与该第(m-1)发光组件的第一端均电耦合于第(m-1)节点,且该第(m-1)发光组件的第二端电耦合于该第n列共享信号线,
其中该控制器于第(m-1)扫描时段将该第(m-1)行扫描信号线设为该触发电压,以及将该第m行扫描信号线、该第(m+1)行扫描信号线设为该不触发电压,其中该第(m-1)扫描时段包含第(m-1)感测时段与第(m-1)发光时段;
其中在该第(m-1)感测时段,该控制器侦测该第n列共享信号线的位准而判断该第(m-1)开关的导通状态,且在该第(m-1)发光时段,该控制器透过该第n列共享信号线传送第m亮度控制信号,并藉由该第m亮度控制信号而调整该第m发光组件的亮度。
3.如权利要求1所述的按键矩阵,其特征在于,当该第m开关为导通时,在该第m感测时段,第一电流自该第m行扫描信号线经由该第m开关与该第m发光组件而流向该第n列共享信号线,使得该第n列共享信号线在该第m感测时段的位准为第一降压位准,其中该第一降压位准等于该触发电压减去该第m发光组件压降。
4.如权利要求3所述的按键矩阵,其特征在于,
当该控制器侦测到该第一降压位准出现在该第n列共享信号线时,判定该第m开关导通;以及
当该控制器未侦测到该第一降压位准出现在该第n列共享信号线时,判定该第m开关断开。
5.如权利要求3所述的按键矩阵,其特征在于,当该第m开关与该第(m+1)开关均为断开时,在该第(m)感测时段,第二电流自该第m行扫描信号线经由该第(m+1)电阻与该第(m+1)发光组件而流向该第n列共享信号线,使得该第n列共享信号线的位准为第二降压位准,其中,该第二降压位准低于该第一降压位准。
6.如权利要求5所述的按键矩阵,其特征在于,该第二降压位准等于该触发电压减去该第(m+1)电阻与该第(m+1)发光组件两者的压降。
7.如权利要求3所述的按键矩阵,其特征在于,当该第m开关为断开,且该第(m+1)开关为导通时,在该第(m)感测时段,第三电流自该第m行扫描信号线经由该第(m+1)电阻与该第(m+1)开关而流向该第(m+1)行扫描信号线,使得该第n列共享信号线的位准低于该第一降压位准。
8.如权利要求1所述的按键矩阵,其特征在于,该第(m+1)发光组件为发光二极管,该发光二极管的该第一端为正极端,该发光二极管的该第二端为负极端,其中该第(m+1)亮度控制信号具有低于该触发电压的偏压电压,使该发光二极管顺向偏压而发光,且该控制器藉由调整该第(m+1)亮度控制信号的工作时段长度而改变该第(m+1)发光组件的亮度。
9.一种按键矩阵,其特征在于,该按键矩阵包含:
复数条行扫描信号线,电耦合于控制器,该复数条行扫描信号线包含:第(m-1)行扫描信号线、第m行扫描信号线以及第(m+1)行扫描信号线,其中该控制器于第m扫描时段将该第m行扫描信号线设为触发电压,以及将该第(m-1)行扫描信号线与该第(m+1)行扫描信号线设为不触发电压,其中该第m扫描时段包含第m感测时段与第m发光时段,且该不触发电压异于该触发电压;
第n列感测信号线,电耦合于该控制器;
第n列第一色亮度调整信号线,电耦合于该控制器;以及
第m按键单元,包含第m电阻、第m开关与第m第一色发光组件,其中该第m电阻的第一端电耦合于该第n列第一色亮度调整信号线,该第m开关的第一端电耦合于该第n列感测信号线,该第m开关的第二端、该第m电阻的第二端与该第m第一色发光组件的第一端均电耦合于第m节点,该第m第一色发光组件的第二端电耦合于第m行扫描信号线,
其中在该第m感测时段,该控制器将该第n列第一色亮度调整信号线设为高阻抗状态,并侦测该第n列感测信号线在该第m感测时段的位准而判断该第m开关的导通状态,
其中在该第m发光时段,该控制器将该第n列感测信号线设为该高阻抗状态,并透过该第n列第一色亮度调整信号线传送用于调整该第m第一色发光组件亮度的第m第一色亮度控制信号。
10.如权利要求9所述的按键矩阵,其特征在于,在该第m感测时段,
当该第m开关为导通时,电流自该第m行扫描信号线经由该第m开关与该第m第一色发光组件而流向第n列共享信号线,使得该第n列共享信号线在该第m感测时段的位准为第一降压位准,其中该第一降压位准等于该触发电压减去该第m第一色发光组件压降;或者,
当该第m开关为断开时,该第n列共享信号线在该第m感测时段的位准并非该第一降压位准。
11.如权利要求9所述的按键矩阵,其特征在于,该第m第一色发光组件为发光二极管,该发光二极管的该第一端为正极端,该发光二极管的该第二端为负极端,其中第m亮度控制信号具有低于该触发电压的偏压电压,使该发光二极管顺向偏压而发光,且该控制器藉由调整该第m第一色亮度控制信号的工作时段长度而改变该第m第一色发光组件的亮度。
12.如权利要求9所述的按键矩阵,其特征在于,还包含:
第n列第二色亮度调整信号线,电耦合于该控制器,其中该第m按键单元还包含第m第二色发光组件,且该第m第二色发光组件的第一端与第二端分别电耦合于该第n列第二色亮度调整信号线与第m行扫描信号线;
其中在该第m发光时段,该控制器透过该第n列第二色亮度调整信号线传送用于调整该第m第二色发光组件亮度的第m第二色亮度控制信号。
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