每个按键带有独立led的计算机键盘按键扫描共享矩阵的制作方法
【专利说明】每个按键带有独立LED的计算机键盘按键扫描共享矩阵
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2012年 12月 21 日提交的名称为"Computer Keyboard Key Scan 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】
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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】
[0007] 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。
[0008] 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系统、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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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】
[0012] 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：
[0013] 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；
[0014] 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；
[0015] 图3是根据一个实施例的呈台式计算机系统形式的图1的电子设备的实例的前视 图；
[0016] 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；
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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；
[0021] 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；
[0022] 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；
[0023] 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；
[0024] 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；
[0025] 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；
[0026] 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
[0027] 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】
[0028] 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系统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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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 台式计算机系统、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。
[0035] 在图1的电子设