TW201705172A - 鍵盤 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種鍵盤，包括複數按鍵、薄膜按鍵開關以及複數二極體。本發明藉由將複數二極體設置於薄膜按鍵開關並電連接於薄膜按鍵開關之複數上接點或複數下接點而提供了一種具有防鍵位衝突功能的鍵盤。

Description

鍵盤

本發明係關於一種鍵盤，尤其是一種具有防鍵位衝突功能之鍵盤。

不論是文書處理或遊戲中，我們都經常會使用到組合鍵，也就是一起按下多顆按鍵來執行某些特定的功能。但有時候可能會發生按下兩顆按鍵後，再按下第三顆按鍵時訊號卻沒有輸出的問題，而造成所謂鍵位衝突的現象。

目前鍵盤的主要設計方式是將按鍵排成矩陣形式(Keyboard Matrix)，當按鍵被觸發時，由鍵盤控制器(Keyboard Controller)依照行(Column)與列(Row)的資訊，來找出被使用者按下的按鍵資訊並輸出訊號。鍵盤矩陣中每個行與列的交錯點都代表著一顆按鍵，當按鍵被觸發時，鍵盤就會進行掃描，查詢是哪顆按鍵被按下。舉例來說，鍵盤控制器會輪流掃描鍵盤矩陣之每一行，若當鍵盤控制器掃描至某一行時於某一列接收到相應訊號，鍵盤控制器即可依據形成通路的行列資訊判斷是哪一顆按鍵被觸發。

鍵盤矩陣中最小矩形單位是由四顆按鍵所組成，四顆按鍵中按下任何一顆按鍵時都能順利輸出訊號。任意按下兩顆按鍵時，鍵盤控制器也能依行列資訊判斷是哪些按鍵被觸發。但當同時按下三顆按鍵時， 就會送出兩個行資訊與兩個列資訊到鍵盤控制器，由於兩行與兩列共可形成四顆按鍵，所以光靠行列資訊無法推算是四顆按鍵中的哪三顆按鍵被按下，而這時被誤判導通電路的第四顆按鍵，即稱為鬼鍵(Ghost Key)。

當鬼鍵出現時，鍵盤控制器無法正確判斷哪些按鍵被按下而可能產生錯誤的判斷訊號。為了避免錯誤訊號被送出，鍵盤控制器就會忽略第三顆按鍵被按下時所產生的訊號，只輸出前兩顆按鍵所產生的訊號，也就是說，同一個矩陣裡，同時按下在相鄰四個位置上的其中三顆按鍵時就會發生鍵位衝突現象。

薄膜式鍵盤是以鍵盤矩陣來判斷被按下的按鍵，因而會有鍵位衝突的問題。目前常見應用於薄膜式鍵盤的防鍵位衝突手段有增設以複雜型可規劃邏輯晶片(complex programmable logic device，CPLD)實現的控制IC，以及在鍵盤矩陣中針對較容易出現鬼鍵的按鍵，例如常用組合鍵的其中一顆按鍵，進行線路迴避設計等方式。然而上述作法皆需重新開發設計而無法直接應用於市面上之薄膜式鍵盤，而有增加開發成本及時間的問題，因此需要一種改良的應用於薄膜式鍵盤的防鍵位衝突設計以改善習知的問題。

本發明之目的在於提供一種節省成本及時間之具有防鍵位衝突功能之鍵盤。

本發明提供一種鍵盤，包括：複數按鍵；一薄膜按鍵開關，設置於複數按鍵下方，用以被複數按鍵觸壓而產生複 數按鍵訊號，包括：一上線路板，包括複數上接點位於上線路板之一下表面；一下線路板，包括複數下接點位於下線路板之一上表面，其中，複數下接點分別位於複數上接點下方，用以與複數上接點接觸而產生複數按鍵訊號；以及一間隔層，位於該上線路板及下線路板之間，用以分隔複數上接點與該複數下接點；以及複數二極體，設置於上線路板之下表面並分別電連接於一上接點，以使電流自單一方向通過上接點。

本發明提供另一種鍵盤，包括：複數按鍵；一薄膜按鍵開關，設置於複數按鍵下方，用以被複數按鍵觸壓而產生複數按鍵訊號，包括：一上線路板；複數上接點，位於上線路板之一下表面；一下線路板；複數下接點，位於下線路板之一上表面，其中，複數下接點分別位於複數上接點下方，用以與複數上接點接觸而產生複數按鍵訊號；以及一間隔層，位於上線路板及下線路板之間，用以使複數上接點與複數下接點維持一距離；以及複數二極體，設置於下線路板之上表面並分別電連接於一下接點，以使電流自單一方向通過下接點。

1‧‧‧鍵盤

10‧‧‧按鍵

101‧‧‧鍵帽

102‧‧‧連接元件

103‧‧‧彈性元件

103a‧‧‧突部

11‧‧‧薄膜按鍵開關

111‧‧‧上線路板

112‧‧‧下線路板

1121‧‧‧第二通孔

113‧‧‧間隔層

1131‧‧‧第一通孔

P1、P2、P3‧‧‧電流路徑

114‧‧‧上接點

115‧‧‧開孔

116‧‧‧下接點

12‧‧‧底板

121‧‧‧支撐突部

122‧‧‧第三通孔

13‧‧‧二極體

14‧‧‧鍵盤矩陣電路

SW1、SW2、SW3、SW4‧‧‧開關

X1、X2‧‧‧第一導電線路

Y1、Y2‧‧‧第二導電線路

2‧‧‧鍵盤

圖1係本發明第一較佳實施例之鍵盤之完整分解示意圖。

圖2係本發明第一較佳實施例之鍵盤之部分分解示意圖。

圖3係本發明第一較佳實施例之鍵盤之剖面示意圖。

圖4係本發明第一較佳實施例之鍵盤矩陣電路示意圖。

圖5為本發明第一較佳實施例之電流路徑示意圖。

圖6係本發明第二較佳實施例之鍵盤之剖面示意圖。

以下以不同實施例說明本發明之鍵盤。請先參照圖1至圖3，圖1為本發明第一較佳實施例之鍵盤之完整分解示意圖，圖2為本發明第一較佳實施例之鍵盤之部分分解示意圖，圖3為本發明第一較佳實施例之鍵盤之剖面示意圖。為簡化圖面，於圖2及圖3中僅顯示若干按鍵及位於該按鍵下方之部分薄膜按鍵開關、部分底板及一二極體。

首先說明本例鍵盤1之元件組成。如圖1及圖2所示，鍵盤1包括複數按鍵10、薄膜按鍵開關11、底板12以及複數二極體13(diode)。每一按鍵10包括鍵帽101、連接元件102以及彈性元件103。薄膜按鍵開關11則包括上線路板111、下線路板112以及間隔層113。上線路板111之下表面，於圖2中以虛線表示，具有相連接之複數上接點114。下線路板112位於上線路板111下方，且下線路板112之上表面具有相連接之複數下接點116。間隔層113則位於上線路板111與下線路板112之間，用以分隔複數上接點114與複數下接點116，且間隔層113具有複數開孔115。又，每一 上接點114具有對應之一開孔115及一下接點116，且每一上接點114與其對應之下接點116形成一開關。

接下來說明本例鍵盤1之組裝順序。首先，如圖2及圖3所示，薄膜開關電路11置於複數按鍵10與底板12之間，複數二極體13則設置於薄膜開關電路11之上線路板111之下表面，於圖2中以虛線表示，且每一二極體13電連接於一上接點114，以使電流自單一方向通過上接點114。又，間隔層113包括複數第一通孔1131，下線路112板包括位於複數第一通孔1131下方之複數第二通孔1121，底板12則包括位於複數第二通孔1121下方之複數第三通孔122，以使每一二極體13可被收容於第一通孔1131、第二通孔1121與第三通孔122中。本發明藉由設置複數二極體13達成防鍵位衝突之目的，以下將進一步說明。

再者，複數彈性元件103設置於上線路板111之上表面並分別連接於複數鍵帽101，且每一上接點114位於一彈性元件103下方。又，每一彈性元件103內部具有一突部103a，且每一突部103a位於一上接點114上方。補充說明的是，複數彈性元件103可為單獨黏貼至上線路板111之複數獨立元件，亦可互相連接為單一元件。而複數連接元件102亦設置於上線路板111之上表面並分別連接於複數鍵帽101，且每一彈性元件103位於一連接元件102所形成之容置空間內。

此外，底板12包括複數支撐突部121。複數支撐突部121穿過薄膜開關電路11而突出於上線路板111之上表面並連接於複數連接元件102，以將複數連接元件102固定於薄膜開關電路11上。補充說明的是，雖於圖2中每一連接元件102與四支撐突部121相連接，但不以此為限，每 一連接元件102所對應之支撐突部121之數量可依實際需求設計調整。

完成上述組裝作業後，當任一鍵帽101被向下觸壓時，連接元件102輔助鍵帽101穩定向下移動而擠壓彈性元件103，使得位於彈性元件103內部之突部103a向下壓抵上線路板111。於是位於突部103a下方之上線路板111之上接點114伸入間隔層113之開孔115，並與下線路板112之下接點116接觸而產生按鍵訊號。而當鍵帽101不再被觸壓時，彈性元件103提供一彈性力予鍵帽101，使鍵帽101在連接元件102輔助下穩定向上移動至未被觸壓時之位置。

接下來說明本例鍵盤1藉由設置複數二極體13達成防鍵位衝突之目的之原理。請一併參照圖2至圖4，圖4為本發明第一較佳實施例之鍵盤矩陣電路示意圖，為簡化圖面，於圖4中僅顯示相鄰之四按鍵所形成之部分鍵盤矩陣電路。鍵盤矩陣電路14包括分別對應四個相鄰按鍵的四個開關SW1、SW2、SW3及SW4、用以縱向電連接開關SW1及SW2之第一導電線路X1、用以縱向電連接開關SW3及SW4之第一導電線路X2、用以橫向電連接開關SW1及SW3之第二導電線路Y1以及用以橫向電連接開關SW2及SW4之第二導電線路Y2。鍵盤控制器(圖中未示)會依序掃描第一導電線路X1及X2，並檢測掃描第一導電線路X1或X2時第二導電線路Y1及Y2是否導通，藉此判斷開關SW1、SW2、SW3及SW4的導通狀態，以下將進一步說明。

如前所述，每一上接點114具有對應之一下接點116，且每一上接點114與其對應之下接點116形成一開關，當對應於一開關，例如SW1，的按鍵10被按下時，開關SW1所對應之上接點114與下接點116相 接觸，而使開關SW1處於導通狀態(on)，進而導致第一導電線路X1與第二導電線路Y1導通，亦即當鍵盤控制器掃描第一導電線路X1時可於第二導電線路Y1接收到相應訊號。基於此現象，鍵盤控制器即可得知開關SW1所對應的按鍵10已被按下。

同理可知，當對應開關SW2之按鍵10被按下而使開關SW2處於導通狀態時，鍵盤控制器可於掃描第一導電線路X1時於第二導電線路Y2接收到相應訊號，基於此現象，鍵盤控制器即可判斷開關SW2所對應之按鍵10被按下。再者，當對應開關SW3之按鍵10被按下而使開關SW3處於導通狀態時，鍵盤控制器可於掃描第一導電線路X2時於第二導電線路Y1接收到相應訊號，基於此現象，鍵盤控制器即可判斷開關SW3所對應之按鍵10被按下。此外，當對應開關SW4之按鍵10被按下而使開關SW4處於導通狀態時，鍵盤控制器可於掃描第一導電線路X2時於第二導電線路Y2接收到相應訊號，基於此現象，鍵盤控制器即可判斷開關SW4所對應之按鍵10被按下。

接著以多個按鍵10同時被按下時之情況說明藉由設置複數二極體13達成防鍵位衝突之目的之原理。請一併參照圖4及圖5，圖5為本發明第一較佳實施例之電流路徑示意圖。如圖5所示，開關SW1、SW2及SW3皆因其所對應的按鍵10被按下而被導通。當鍵盤控制器掃描第一導電線路X2時，由於開關SW4未被導通，電流將無法通過開關SW4，如電流路徑P1所示。且由於開關SW1連接於二極體13而使電流僅能自單一方向通過開關SW1，因此電流亦無法通過開關SW1，如路徑P2所示。基於上述理由，鍵盤控制器即無法在第二導電線路Y2接收到相應訊號，故鍵盤控 制器可正確判斷開關SW 4所對應之按鍵10未被按下，而不會發生鍵位衝突現象。但若開關SW1未連接於二極體13，鍵盤控制器在掃描第一導電線路X2時，電流將反向通過開關SW1，如電流路徑P3所示，使得鍵盤控制器在第二導電線路Y2接收到相應訊號，而令鍵盤控制器誤判開關SW 4所對應之按鍵10被按下，進而發生鍵位衝突現象。

另外，當開關SW2、SW3及SW4皆因其所對應的按鍵10被按下而導通時，由於開關SW4連接於二極體13而使電流僅能自單一方向通過開關SW4，開關SW2、SW3及SW4即無法提供另一導通路徑，而不會導致第一導電線路X1與第二導電線路Y1被導通，故鍵盤控制器不會誤判開關SW1所對應的按鍵10被按下，即不會發生鍵位衝突現象。

此外，當開關SW1、SW3及SW4皆因其所對應的按鍵10被按下而導通時，由於開關SW3連接於二極體13而使電流僅能自單一方向通過開關SW3，開關SW1、SW3及SW4即無法提供另一導通路徑，而不會導致第一導電線路X1與第二導電線路Y2被導通，故鍵盤控制器不會誤判開關SW2所對應的按鍵10被按下，即不會發生鍵位衝突現象。

再者，當開關SW1、SW2及SW4皆因其所對應的按鍵10被按下而導通時，由於開關SW2連接於二極體13而使電流僅能自單一方向通過開關SW2，開關SW1、SW2及SW4即無法提供另一導通路徑，而不會導致第一導電線路X2與第二導電線路Y1被導通，故鍵盤控制器不會誤判開關SW3所對應的按鍵10被按下，即不會發生鍵位衝突現象。

雖於上述說明中每一開關皆連接於一二極體13，但熟知本領域技術人員可依實際需求變更設計。舉例來說，在開關SW1、SW2、SW3 及SW4中，若只有開關SW1、SW2及SW3所對應的按鍵10會同時被按下，則僅需將開關SW1連接於二極體13即可防止鍵位衝突現象發生。亦即相鄰之四開關中，只有其中一開關連接於二極體13時同樣可防止鍵位衝突現象發生。

由上述說明可知，於本例中可藉由設置複數二極體13防止鍵位衝突現象發生，且藉由將複數二極體13設置於薄膜開關電路11之上線路板111之下表面，並使每一二極體13電連接於一上接點114，可達成不需更改現有設計而可直接應用於現有薄膜式鍵盤的功效，進而解決了前述現有應用於薄膜式鍵盤的防鍵位衝突設計耗費較多開發成本及時間的問題。此外，於本例中複數二極體13可收容於鍵盤1的層疊結構，即間隔層113、下線路板112及底板12中而不需其他容置空間，更具有不會增加鍵盤1整體厚度的優點。

以下以第二較佳實施例說明本發明鍵盤之其他可能變更設計。首先說明本發明第二較佳實施例之鍵盤2，請參照至圖6，圖6為本發明第二較佳實施例之鍵盤之剖面示意圖。

與第一較佳實施例不同的是，於本例中複數二極體13設置於薄膜開關電路11之下線路板112之上表面，且每一二極體13電連接於一下接點116，以使電流自單一方向通過下接點116。本例之鍵盤2同樣可防止鍵位衝突現象發生，並達成不需更改現有設計而可直接應用於現有薄膜式鍵盤的功效，進而解決前述現有應用於薄膜式鍵盤的防鍵位衝突設計耗費較多開發成本及時間的問題。本例之鍵盤2之其他結構及運作原理大致與第一較佳實施例之鍵盤1相同，於此不再贅述。

藉由以上說明可知，本發明之鍵盤藉由設置複數二極體13防止鍵位衝突現象發生，且藉由將複數二極體13設置於薄膜開關電路11，達成不需更改現有設計而可直接應用於現有薄膜式鍵盤的功效，進而解決了前述現有應用於薄膜式鍵盤的防鍵位衝突設計耗費較多開發成本及時間的問題，並可帶來不會增加鍵盤整體厚度的優點，實為一極具產業利用性的發明。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想與特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧鍵盤

101‧‧‧鍵帽

102‧‧‧連接元件

103‧‧‧彈性元件

103a‧‧‧突部

111‧‧‧上線路板

112‧‧‧下線路板

113‧‧‧間隔層

114‧‧‧上接點

116‧‧‧下接點

12‧‧‧底板

121‧‧‧支撐突部

13‧‧‧二極體

Claims (12)

1. 一種鍵盤，包括：複數按鍵；一薄膜按鍵開關，設置於該複數按鍵下方，用以被該複數按鍵觸壓而產生複數按鍵訊號，包括：一上線路板，包括複數上接點位於該上線路板之一下表面；一下線路板，包括複數下接點位於該下線路板之一上表面，其中，該複數下接點分別位於該複數上接點下方，用以與該複數上接點接觸而產生該複數按鍵訊號；以及一間隔層，位於該上線路板及該下線路板之間，用以分隔該複數上接點與該複數下接點；以及複數二極體，設置於該上線路板之該下表面並分別電連接於一該上接點，以使電流自單一方向通過該上接點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中該上接點與該二極體之數量相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中相鄰之四該上接點之其中一該上接點電連接於一該二極體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中每一該上接點與位於該上接點下方之該下接點形成一開關，該薄膜按鍵開關更包括複數第一導電線路以及複數第二導電線路，其中，每一該第一導電線路用以縱向電連接複數該開關以及與該複數開關電連接之該複數二極體，每一該第二導電線路用 以橫向電連接複數該開關以及與該複數開關電連接之該複數二極體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中該間隔層包括複數第一通孔，且該下線路板包括位於該複數第一通孔下方之複數第二通孔，用以容納該複數二極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中該間隔層包括複數開孔，當該薄膜按鍵開關被觸壓時，該複數上接點伸入該複數開孔並與該複數下接點接觸而產生該複數按鍵訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，更包括一底板位於該薄膜按鍵開關下方，用以支撐該薄膜按鍵開關以及該複數按鍵，其中該底板包括複數第三通孔，用以容納該複數二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中每一該按鍵包括：一鍵帽；一連接元件，位於該鍵帽與該薄膜按鍵開關之間並連接於該鍵帽，用以使該鍵帽相對於該薄膜按鍵開關上下移動；以及一彈性元件，位於該鍵帽與該薄膜按鍵開關之間，用以提供一彈性力予該鍵帽，使該鍵帽復位。
9. 一種鍵盤，包括：複數按鍵；一薄膜按鍵開關，設置於該複數按鍵下方，用以被該複數按鍵觸壓而產生複數按鍵訊號，包括：一上線路板；複數上接點，位於該上線路板之一下表面； 一下線路板；複數下接點，位於該下線路板之一上表面，其中，該複數下接點分別位於該複數上接點下方，用以與該複數上接點接觸而產生該複數按鍵訊號；以及一間隔層，位於該上線路板及該下線路板之間，用以使該複數上接點與該複數下接點維持一距離；以及複數二極體，設置於該下線路板之該上表面並分別電連接於一該下接點，以使電流自單一方向通過該下接點。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鍵盤，其中每一該下接點電連接於一該二極體。
11. 如申請專利範圍第9項所述之鍵盤，其中相鄰之四該下接點之其中一該下接點電連接於一該二極體。
12. 如申請專利範圍第9項所述之鍵盤，其中該薄膜按鍵開關更包括複數第一導電線路以及複數第二導電線路，其中，每一該第一導電線路用以橫向電連接該複數下接點、與該複數下接點電連接之該複數二極體以及位於該複數下接點上方之該複數上接點，每一該第二導電線路用以縱向電連接該複數下接點、與該複數下接點電連接之該複數二極體以及位於該複數下接點上方之該複數上接點。