专利名称：以多维电极定义按键的输入装置及其编码方法
技术领域：
本发明是关于一种输入装置，特别是指利用多维电极定义按键的输入装置及其编码方法。
背景技术：
目前具有按键的输入装置，例如一般个人计算机的键盘，使用的编码方式是以二维电极定义按键。以一般个人计算机的键盘编码器集成电路(keyboard encoder IC)而言，都是使用40只引脚(pin)的包装(package)，这是因为一般8×16＝128个按键的个人计算机键盘中，需要24只引脚(pin)，再加上2条电源线(power lines)、二个振荡器引脚(oscillator pins)、3个发光二极管(LED)以及时钟脉冲信号线与数据信号线(CLK&DATA line)，总共需要33只引脚来完成上述功能。
传统键盘按键的结构示意图是如图1(a)所示，当按键11被按下时，第一电极12与第二电极13电连接，其接触方式的实施例是如图1(b)的所示，下层薄膜上的X轴电极121与上层薄膜上的Y轴电极131交错形成一个二维矩阵(matrix)，而每一个(X坐标，Y坐标)代表了一按键(如图1(c)所示)，当按键被按下使得X轴电极121与Y轴电极131电连接时，键盘检测到该按键的(X坐标，Y坐标)，进而知道哪一个按键被按下。
检测被按下按键的扫描方法是如图1(d)所示的流程图。键盘编码器对每一个Y轴输出端输出低电位信号，而检测被拉成高电位的X轴输入端是否发生变化，因此在某一个按键被按下时，某一个(X坐标，Y坐标)的X轴输入端将由高电位变成低电位，进而检测出被按下的按键。
除了检测被按下的按键，幻像键(phantom key)的处理是另一个重要的课题，为避免此类情况发生，将可能使用到的复合键(例如Ctrl或shift键)做一妥善的位置安排，可有效解决此一问题。
然而，如何减少制作成本而不影响性能表现是所有制造业者亟欲突破的难题。对于计算机键盘编码IC而言，减少其封装引脚将有助于降低制作成本，提高产品竞争力。因此，本发明提出另一种按键的编码方式，有助于各类具有按键的输入装置的制作成本能够再降低。
发明内容
本发明的目的之一是提出一种以多维电极定义输入装置按键的编码方法，其以多于二维的电极定义按键，能够节省输入装置的编码IC的引脚，有效地降低成本。
本发明的另一目的是提出一种以多维电极定义按键的输入装置。
本发明的又一目的是提出一种按键扫描方法，其中按键是以多维电极定义。以三维电极为例，其检测被按下按键的方法包含下列步骤(a)对第二维的电极中的第一电极输入一信号，记录下相对应第一维的电极的所有电极与第三维的电极的所有电极所输出的数据；(b)对第三维的电极中的第一电极输入一信号，记录下相对应第一维的电极的所有电极与第二维的电极的所有电极所输出的数据；(c)重复步骤(b)以依序对第三维的电极中的其余电极输入一信号，并记录下相对应第一维的电极的所有电极与第二维的电极的所有电极所输出的数据；(d)重复步骤(a)以依序对第二维的电极中的其余电极输入一信号，并记录下相对应第一维的电极的所有电极与第三维的电极的所有电极所输出的数据；以及(e)对所记录下的所有数据进行综合判断而测知被按下的按键是什么按键。
上述的特点及本发明的其他特征将结合附图详细说明而变得更为明显。
图1(a)是传统键盘按键的电路构造示意图。
图1(b)是传统键盘按键电极接触方式的实施例示意图。
图1(c)是传统二维键盘矩阵的坐标示意图。
图1(d)是传统二维键盘扫描方法流程图。
图2(a)是本发明第一较佳实施例所披露的三维键盘按键的电路构造示意图。
图2(b)是本发明第一较佳实施例所披露的三维键盘按键的电极接触方式的实施例示意图。
图2(c)是本发明第一较佳实施例所披露的三维键盘矩阵的坐标示意图。
图2(d)是本发明第一较佳实施例所披露的三维键盘扫描方法流程图。
图3(a)是本发明第二较佳实施例所披露的四维键盘按键的电路构造示意图。
图3(b)是本发明第二较佳实施例所披露的四维键盘按键电极接触方式的实施例示意图。
图3(c)是本发明第二较佳实施例所披露的四维键盘扫描方法流程图。
具体实施例方式
本发明的特点在于输入装置的按键是以多维电极组成的多维坐标来定义，在一按键被按下时，对应此按键的电极电连接，因而其坐标能够被检测出来而找出被按下的按键。
以下即以计算机键盘为例说明本发明的特点。
图2(a)示出了本发明第一较佳实施例，其概要地披露一三维键盘按键的电路构造，当按键21被按下时，第一电极22、第二电极23与第三电极24电连接，这些电极的接触方式的实施状态之一可以是如图2(b)所示，下层薄膜上的X轴(第一维)电极221与上层薄膜上的Y轴(第二维)电极231、Z轴(第三维)电极241交错形成一个三维矩阵，而每一个(X坐标，Y坐标，Z坐标)代表一按键，例如图2(C)示出了一三维矩阵定义键盘按键的对照表，换言之，知道按键的坐标即知道按键是什么按键。
为避免可能使用到的复合键(即与其他按键一起使用的按键，例如Ctrl或Shift键)的相对位置形成幻像键，可以将常用的复合键独立成一轴，例如图2(C)倒数第一行所示的Y4轴，这种作法并且具有一可以使键盘的布局(layout)较为方便的优点。
检测被按下按键的扫描方法如图2(d)所示，先进入扫描Y轴(第二维)电极的循环，当键盘编码器依序对每一个Y轴输出端输出低电位信号时，依序检测原本被拉成高电位的X轴与Z轴输入端是否由高电位变化成低电位并予以储存，然后检查是否产生幻像键的状态，若产生则回传一错误讯息，若无则进入扫描Z轴(第三维)电极的循环，亦依序检测原本被拉成高电位的X轴与Y轴是否由高电位变化成低电位的状态予以储存并与先前所得的数据进行比对，判断被按下的按键，随后同样检查是否产生幻像键的状态，若产生则回传一错误讯息，若无则将所得数据码存入输入缓冲器(input buffer)中继续上述循环的扫描，直至扫描完毕。
由图2(c)所示的三维矩阵示意图可知，本实施例的键盘编码器只需4+4+8＝16支信号引脚(4×4×8＝128key)便可完成，共可节省8支引脚，再加上2条电源线(power lines)、二个振荡器引脚(oscillatorpins)、3个发光二极管(LED)以及时钟脉冲信号线与数据信号线(CLK&DATA line)后，本实施例的键盘编码器也只需25支引脚便可完成，较已知技术中使用二维电极的编码器减少8支引脚，因此制作成本可有效地降低。
在其他实施例里，还可根据本发明延伸至以更多维数电极定义按键。例如图3(a)，为本发明第二实施例，其披露一四维键盘按键的电路构造示意图，当按键31被按下时，第一电极32、第二电极33、第三电极34与第四电极35电连接，这些电极的接触方式可以是如图3(b)所示，即下层薄膜上的W轴(第一维)电极321、X轴(第二维)电极331与上层薄膜上的Y轴(第三维)电极341、Z轴(第四维)电极351交错形成一个四维矩阵，而每一个(W坐标，X坐标，Y坐标，Z坐标)代表了一按键。而检测被按下的按键的扫描方法是如图4(c)所示。先进入扫描W轴(第一维)电极的循环，当键盘编码器先对某一个W轴输出端输出低电位信号时，依序检测原本被拉成高电位的X轴、Y轴与Z轴输入端是否由高电位变化成低电位并予以储存，然后检查是否产生幻像键(phantomkey)的状态，若产生则回传一错误讯息，若无则进入扫描Y轴(第三维)电极的循环，依序检测原本被拉成高电位的X轴与Z轴是否由高电位变化成低电位的状态并予以储存。随后同样检查是否产生幻像键(phantomkey)的状态，若是则回传一错误讯息，若否则进入扫描Z轴(第四维)电极的循环，依序检测原本被拉成高电位的X轴与Y轴是否由高电位变化成低电位的状态予以储存并与先前所得的数据进行综合判断，进而找出被按下的按键，随后同样检查是否产生幻像键(phantom key)的状态，若产生则回传一错误讯息，若无则将所得数据码存入输入缓冲器(inputbuffer)中继续上述循环的扫描，直至扫描完毕。
上述第二实施例的键盘编码器其信号引脚可缩减至4+4+4+2＝14支引脚(4×4×4×2＝128key)便可完成，较一般的二维扫描键盘编码器可节省10支引脚，再加上2条电源线(power lines)、二个振荡器引脚(oscillator pins)、3个发光二极管(LED)以及时钟脉冲信号线与数据信号线(CLK&DATA line)后，第二实施例的键盘编码器总共也只需23支引脚便可完成，的确能够达到降低成本的目的。
以上所述是以计算机键盘为例说明本发明的特点，根据本发明的精神尚可应用至移动电话的按键或者其他按键式的输入装置。上述的较佳实施例是为阐明的目的而说明的，并非用于限定本发明，基于以上的教导或从本发明的学习而作修改或变化是可能的。因此，凡未脱离本发明精神的任何形式的修改，均在以下的权利要求及其均等的保护范围内。
权利要求
1.一种输入装置，其包括多个按键；以及N维电极，其中N为大于2的整数，该多个按键的每一按键对应每一维电极中的一电极，当该多个按键之一被按下，其相对应的N个电极形成电连接。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中该多个按键的复合键所对应的电极被独立出来。
3.如权利要求1所述的输入装置，其中该输入装置为计算机键盘。
4.如权利要求1所述的输入装置，其中该输入装置为移动电话的按键输入装置。
5.一种输入装置的按键编码方法，该输入装置具有多个按键，该方法包括下列步骤提供N维电极，其中N大于2；利用该N维电极中决定多个坐标点，每一坐标点包含N个维度；以及根据该多个坐标点分别定义该多个按键。
6.如权利要求5所述的方法，其中包括将该多个按键中的复合键独立出来。
7.如权利要求5所述的方法，其中该输入装置为计算机键盘。
8.如权利要求5所述的方法，其中该输入装置为移动电话的按键输入装置。
9.一种输入装置的按键扫描方法，该输入装置具有多个按键，该多个按键的每一按键是以N维电极定义，其中N为大于2的整数，该多个按键的每一按键对应每一维电极中的一电极，当一按键被按下，其相对应的N个电极形成电连接，扫描被按下按键的方法包括下列步骤输入信号至该N维电极的一维电极中的一电极，并记录其他电极的输出；重复上述步骤；以及根据上述步骤的记录结果进行综合判断。
10.如权利要求9所述的方法，其中还包括检查是否产生幻像键，若检查结果为是，则回传一错误讯息。
11.一种输入装置的按键扫描方法，该输入装置具有多个按键，该多个按键的每一按键是以第一维电极，第二维电极以及第三维电极定义，该多个按键的每一按键对应每一维电极中的一电极，当一按键被按下，其相对应的3个电极形成电连接，扫描被按下按键的方法包括下列步骤(a)输入一信号至该第二维电极的第一电极，并记录该第一维电极与该第三维的电极的所有电极的输出；(b)输入一信号至该第三维电极的第一电极，并记录该第一维电极与该第二维的电极的所有电极的输出；(c)重复步骤(b)以依序对该第三维电极的其余电极输入信号，并记录该第一维电极与该第二维电极的所有电极的输出；(d)重复步骤(a)以依序对该第二维电极的其余电极输入信号，并记录该第一维电极与该第三维电极的所有电极的输出；以及(e)根据上述步骤所记录下的输出数据进行综合判断而测知被按下的按键。
12.如权利要求11所述的方法，其中还包括检查是否产生幻像键，若检查结果为是，则回传一错误讯息。
13.一种输入装置的按键扫描方法，该输入装置具有多个按键，该多个按键的每一按键是以第一维电极，第二维电极，第三维电极以及第四维定义，该多个按键的每一按键对应每一维电极中的一电极，当一按键被按下，其相对应的4个电极形成电连接，扫描被按下按键的方法包括下列步骤(a)输入一信号至该第一维电极的第一电极，并记录该第二维电极、该第三维电极与该第四维电极的所有电极的输出；(b)输入一信号至该第三维电极的第一电极，并记录该第二维电极、该第四维电极的所有电极的输出；(c)输入一信号至该第四维电极的第一电极，并记录该第二维电极与该第三维电极的所有电极的输出；(d)重复步骤(c)以依序对该第四维电极的其余电极输入一信号，并记录该第二维电极与该第三维电极的所有电极的输出；(e)重复步骤(b)以依序对该第三维电极的其余电极输入一信号，并记录该第二维电极与该第四维电极的所有电极的输出；(f)重复步骤(a)以依序对该第一维电极的其余电极输入一信号，并记录该第二维电极、该第三维电极与该第四维电极的输出；以及(g)根据上述步骤所记录的所有输出数据进行综合判断而测知被按下的按键是什么按键。
14.如权利要求13所述的方法，其中还包括检查是否产生幻像键，若检查结果为是，则回传一错误讯息。
全文摘要
本发明提供一种以多维电极定义按键的输入装置及其编码方法，其中是以N维电极定义输入装置的每个按键，N为大于2的整数。根据本发明的扫描按键的方法是逐一扫描每一维电极并且记录其位置数据进行比对，进而找出被按下的按键。利用本发明能够减少输入装置的编码集成电路的封装引脚，有助于降低成本，提高产品竞争力。
文档编号G06F3/023GK1410867SQ01140958
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者邱延诚, 吴进男 申请人:义隆电子股份有限公司