專(zhuān)利名稱(chēng)：抗幻象鍵盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及計(jì)算機(jī)外設(shè)領(lǐng)域，更具體地，涉及用戶(hù)輸入設(shè)備如計(jì) 算機(jī)鍵盤(pán)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)把節(jié)約成本作為主要因素。為此，鍵盤(pán)通常具
有印有電路的兩層膜(membrane)和插入在這兩個(gè)膜層之間的有孔的不 活動(dòng)的非傳導(dǎo)層，而不是每個(gè)計(jì)算機(jī)鍵下面的物理微開(kāi)關(guān)(伴隨著每個(gè)微 開(kāi)關(guān)的成本)。電路和孔被布置成使得當(dāng)M被壓下時(shí)，頂部膜和底部膜 正好在所下壓的鍵的下面被強(qiáng)制合在一起，接通電路。圖1示出了上述機(jī) 制。通常，膜由廉價(jià)的彈性材料制成并且印有傳導(dǎo)性銅合金條帶，并且沒(méi) 有邏輯門(mén)、電阻器或者任何其它電子部件。
微控制器連接到頂部膜和底部膜，通過(guò)這些電路的接通檢測(cè)鍵擊，并 且將適當(dāng)?shù)男盘?hào)發(fā)送給與被^^有關(guān)的主機(jī)計(jì)算機(jī)。
通常，這樣的微控制器并不具有與計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)有關(guān)的多于100個(gè)的輸 入。相反，多數(shù)微控制器具有大約IO個(gè)輸入以節(jié)約成本。這意味著每個(gè) 鍵沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的輸入，因此膜上的電5^L設(shè)計(jì)成使得在每次壓下鍵時(shí)通常激 活2到3個(gè)輸入(例如，每次壓下"A"鍵激活相同的輸入組合)。
微控制器相應(yīng)地被編程成將這些組合解釋為不同的鍵壓，因此即使利 用有限數(shù)量的輸入，微控制器也能夠認(rèn)出常規(guī)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)上的所有108 個(gè)或更多個(gè)鍵。微控制器程序和膜電路設(shè)計(jì)的組合在業(yè)內(nèi) 一般稱(chēng)為鍵盤(pán)矩 陣。
但是，該方法的缺點(diǎn)在于如果具有交疊輸入的三個(gè)或者更多個(gè)鍵(或 者任意多個(gè)，取決于特定的微控制器和膜配置)被同時(shí)壓下，則微控制器 無(wú)法基于數(shù)字輸入辨別哪些鍵被壓下或者是否實(shí)際上鍵已被釋放。
例如，假設(shè)"A"使用輸入l、 2、 3; "B，，使用輸入2、 3、 4;并且 "C"使用輸入3、 4、 5。如果"A"和"C"被一起激勵(lì)，則輸入l、 2、
53、 4、 5變?yōu)橛行?。但?B"也編碼成2、 3、 4。因此，微控制器無(wú)法 基于上述輸入確定"B"是否有效。
當(dāng)it;良生時(shí)，對(duì)該交疊的典型^Jl是微控制器發(fā)送^:4m信號(hào)給主 機(jī)計(jì)算機(jī)。于是鍵盤(pán)認(rèn)為所有的鍵都被釋放，而主機(jī)計(jì)算機(jī)通常向用戶(hù)發(fā)
送告警(最常用的是可聽(tīng)得見(jiàn)的"嘟嘟"聲)。當(dāng)發(fā)生該錯(cuò)誤時(shí)用戶(hù)的輸 入丟失，這在快速輸入數(shù)據(jù)時(shí)、或者在玩計(jì)算機(jī)游戲或進(jìn)行時(shí)間重要的其 他應(yīng)用的情況下是不希望發(fā)生的。這個(gè)問(wèn)題在業(yè)內(nèi)稱(chēng)為"幻象(ghost)" 或"幻影"鍵問(wèn)題。
膜和微控制器的矩陣系統(tǒng)實(shí)際上引入了先前在每個(gè)鍵盤(pán)中使用單獨(dú) 的微開(kāi)關(guān)時(shí)不存在的問(wèn)題(從前的"IBM"型鍵盤(pán)，在這種具有單獨(dú)微開(kāi) 關(guān)的鍵盤(pán)的原始普及之后)。每個(gè)微開(kāi)關(guān)會(huì)向微控制器發(fā)送不同的信號(hào)， 所以不會(huì)有"幻象"問(wèn)題。但是，這是較昂貴的方式，該方式也就是為什 么最初引ii^和簡(jiǎn)單微控制器組合的原因。
通常，鍵盤(pán)制造商對(duì)用戶(hù)最可能同時(shí)按下哪些鍵進(jìn)行有根據(jù)的猜測(cè)， 并且設(shè)置膜電路使得較可能被一起按下的鍵不產(chǎn)生引起幻象錯(cuò)誤的沖突。 但是，預(yù)測(cè)每種情況下用戶(hù)將如何使用鍵盤(pán)是不可能的，特別是對(duì)于允許 用戶(hù)確定他們自己想同時(shí)按下哪些鍵的更加復(fù)雜且高度可定制的程序(例 如圖形編輯應(yīng)用程序和游戲)。例如，常規(guī)^it不能正確認(rèn)出用戶(hù)一次按 下數(shù)字鍵區(qū)中多于4個(gè)的鍵，而是產(chǎn)生餘溪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)解決了幻影鍵或幻象問(wèn)題。本發(fā)明的實(shí)施例還包括 單向二極管，而不是原有矩陣中引出的簡(jiǎn)單的傳導(dǎo)線。這些單向二極管大 大增加了具有有限輸入的微控制器所能夠支持的可能組合的數(shù)量。
利用本發(fā)明，現(xiàn)有的微控制器設(shè)計(jì)和^it構(gòu)造方法能夠在無(wú)需較大改 變的情況下繼續(xù)使用，使得未實(shí)現(xiàn)抗幻象特征的鍵盤(pán)享有,經(jīng)濟(jì)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，盡管本說(shuō)明書(shū)在計(jì)算機(jī)^Jt的環(huán)境下描 述本發(fā)明，但是其他的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)鍵區(qū)，也能夠從這里 描述的方法中受益。
以上發(fā)明內(nèi)容并不旨在代表本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例或每個(gè)方面。具體說(shuō) 明和附圖將描述本發(fā)明的許多實(shí)施例和方面。


通過(guò)理解以下具體說(shuō)明以及參考附圖，本發(fā)明的以上和其他優(yōu)點(diǎn)是顯
而易見(jiàn)的，在附圖中
圖1是頂部、中間(間隔)和底部膜以及圖示典型下壓動(dòng)作的橫截面 的平面圖。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明一方面如何能夠消除幻象的電路圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的頂部膜、中間膜和底部PCB以及示出激勵(lì)動(dòng)作 的橫截面的平面圖。
圖4示出具有鐵素體或其他傳導(dǎo)性材料的橡膠鍵帽的橫截面。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有如環(huán)路閉合方法(circuit closure method)的游戲控制器的示例性電路。
本發(fā)明容易具有各種修改和替換形式,但是在附圖中通過(guò)示例示出了 特定的實(shí)施例并且將在這里具體描述。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不旨在限 于所公開(kāi)的特定形式。相反的，本發(fā)明覆蓋落入由所附權(quán)利要求限定的本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效內(nèi)容和替換方式。
具體實(shí)施例方式
如上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，如具有抗幻象能力的 M。在現(xiàn)有技術(shù)鍵盤(pán)中，控制器將由全部的1和一個(gè)0組成的掃描模式 寫(xiě)到列線，其中所述一個(gè)O移位經(jīng)過(guò)每個(gè)列。于是在行線處讀取結(jié)果。如 果0被傳播到行線，則在該列和行的交叉處的鍵已被按下。如果同一列中 的兩個(gè)鍵被按下，并且與A或B相同的行中按下第三鍵，則在掃描矩陣 中會(huì)檢測(cè)到幻影第四欲壓。
圖l示出現(xiàn)有技術(shù)電路設(shè)計(jì)，其中示出頂部膜IO、間隔膜ll和底部 膜12。鍵15由用戶(hù)激勵(lì)，引起接觸14向下移動(dòng)，閉合電路。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，除了在矩陣實(shí)現(xiàn)中引出的傳導(dǎo)線之外，還 包括了單向二極管。這些單向二極管大大增加了具有有限輸入的微控制器
所能夠支持的可能組合的數(shù)量。各類(lèi)二極管都可以最佳地適于特定的應(yīng) 用，包括p-n型二極管、肖特基二極管和急變或階躍恢復(fù)二極管等。這里公開(kāi)了實(shí)現(xiàn)該抗幻象方法的三個(gè)示例性方法。在這些方案的優(yōu)選 實(shí)施例中，現(xiàn)有的微控制器設(shè)計(jì)和鍵盤(pán)構(gòu)造方法能夠在無(wú)需較大改變的情 況下繼續(xù)使用，使得未實(shí)現(xiàn)抗幻象特征的鍵盤(pán)享有，經(jīng)濟(jì)。
圖2是圖示如何如上所述消除幻象的電路圖。如圖2所示，二極管 20、 21、 22和23用于減小或消除反向電流。結(jié)合圖2， 二極管20、 21、 22和23用于去除反向電流。在圖l的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)當(dāng)預(yù)見(jiàn)到 從C到A到B的反向電流，通過(guò)本發(fā)明避免了該反向電流。結(jié)果，在D 處不出現(xiàn)幻影鍵。
在本發(fā)明的第 一實(shí)施例中，使用了印刷電路板(PCB )，而不是三膜 結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在參考圖3，示出了頂部膜30、中間間隔膜32和底部PCB 33 的平面圖。圖3還示出了橫截面，其示出激勵(lì)動(dòng)作如何進(jìn)行，其中鍵34 和相關(guān)的接觸31被壓下以與PCB 33閉合電路。
本實(shí)施例中的發(fā)明因此能夠?qū)⒌统杀灸ず途仃嚪桨概c能夠容納每個(gè) 鍵的低成本二極管的PCB相結(jié)合(與典型的較高成本的微開(kāi)關(guān)相反)。結(jié) 果，該結(jié)合與多數(shù)現(xiàn)有微控制器兼容，并且通常不需要對(duì)微控制器固件進(jìn) 行大的改變。
在另一實(shí)施例中，不使用任何膜，而是對(duì)現(xiàn)有的鍵進(jìn)行少量修改，增 加少量傳導(dǎo)材料，其中現(xiàn)有的鍵通常依賴(lài)于在被壓下后強(qiáng)制使鍵返回的彈 性片。圖4示出具有被彈性材料如橡膠41包圍的鐵素體或其他傳導(dǎo)性材 料42的橡膠鍵帽40的橫截面。
如圖5所示，在可替選實(shí)施例中，底部PCB可以被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)鍵 被壓下時(shí)，傳導(dǎo)性材料閉合被壓下的鍵的相應(yīng)電路。該實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例 的不同在于所有的相關(guān)電路都是印在一個(gè)PCB上，不需要設(shè)計(jì)的膜。
在又一實(shí)施例中，使用了第一實(shí)施例，但是不是將PCB用于底層， 而是使用印有或具有附著的二極管的膜。
盡管參考一個(gè)或更多個(gè)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員會(huì)認(rèn)識(shí)到在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行很 多改變。這些實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例及其明顯變型都被認(rèn)為落入在隨后的 權(quán)利要求中闡述的所要求保護(hù)發(fā)明的精神和范圍中。
權(quán)利要求
1. 一種計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)，包括多個(gè)鍵，每個(gè)所述鍵包括相關(guān)的鍵接觸；間隔膜，其包括通道，使得在一個(gè)或多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)，一個(gè)或多個(gè)所述鍵接觸伸過(guò)所述間隔膜；印刷電路板，其包括與每個(gè)所述鍵接觸相關(guān)的PCB接觸，從而在一個(gè)或多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)，一個(gè)或多個(gè)所述鍵接觸與所述印刷電路板閉合電路；其中，所述印刷電路板還包括被配置成防止反向電流的、與每個(gè)所述PCB接觸相關(guān)的二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是p-n 型二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是肖特 基二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是階躍 恢復(fù)二極管。
5. —種計(jì)算^^鍵盤(pán)，包括多個(gè)鍵，每個(gè)所述鍵包括彈性材料和相關(guān)的鍵接觸；印刷電路板，其包括與每個(gè)所述鍵接觸相關(guān)的PCB接觸，從而在一 個(gè)或多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)， 一個(gè)或多個(gè)所述^^觸與所述印刷電路板閉合 電路；其中，所述印刷電路板還包括被配置成防止反向電流的、與每個(gè)所述 PCB接觸相關(guān)的二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是p-n 型二極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是肖特 基二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是階躍 恢復(fù)二極管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵盤(pán)，其中，所述彈性材料是橡膠。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵盤(pán)，其中，所述鍵接觸嵌在所述彈性材 料中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的鍵盤(pán)，其中，所述鍵接觸包括鐵素體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)算M盤(pán)，還包括間隔膜，其包括通道， 使得在一個(gè)或多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)， 一個(gè)或多個(gè)所述鍵接觸伸過(guò)所述間隔 膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)^J: 管是p-n型二極管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)^ 管是肖特基二極管。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)^Jt 管是階躍恢復(fù)二極管。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)g膠。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)M 述彈性材料中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)^Jt 素體。
19. 一種計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)，包括多個(gè)鍵，每個(gè)所述鍵包括相關(guān)的鍵接觸；第一膜，其包括通道，使得在一個(gè)或多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)， 一個(gè)或多 個(gè)所述^t接觸伸過(guò)所述間隔膜；第二膜，其包括與每個(gè)所述鍵接觸相關(guān)的二極管接觸，從而在一個(gè)或 多個(gè)所述鍵被壓下時(shí)， 一個(gè)或多個(gè)所述^接觸與所述第二膜閉合電路；其中，所述第二膜還包括被配置成防止反向電流的、與每個(gè)所述二極 管接觸相關(guān)的二極管。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是p-n 型二極管。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的^tJt，其中，至少一些所述二極管是肖，其中，至少一些所述二極 ，其中，至少一些所述二極 ，其中，至少一些所述二極 ，其中，所述彈性材料是橡 ，其中，所述^^接觸嵌在所 ，其中，所述^t接觸包括鐵特基二極管。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鍵盤(pán)，其中，至少一些所述二極管是階 躍恢復(fù)二極管。
全文摘要
公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)，以解決幻影鍵或幻象問(wèn)題。向PCB或接受接觸的膜添加二極管以消除反向電流，該反向電流是造成幻影鍵擊的原因。這些單向二極管增加了具有有限輸入的微控制器所能夠支持的可能并發(fā)組合的數(shù)量。
文檔編號(hào)G06F3/02GK101427201SQ200680054309
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者陳民亮, 黃成安 申請(qǐng)人:雷澤美國(guó)有限公司;雷澤亞太有限公司