专利名称：可持久显示功能图案的按键、触控面板及计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可持久显示功能图案的按键，尤指一种在无电力供应下 仍可持久显示功能图案的按键。
背景技术：
请参阅图1A，其所绘示为一常用仅具单一功能的机械式按键示意图。 如图1A所示，每一按键的功能图案己事先打印在按键的表面，因此每一按 键仅具有单一且固定的功能。请参阅图1B，其所绘示为一常用机械式按键的结构示意图。该机械式按键结构主要包含 一功能图案11、 一按键外盖13(Housing)、 一半球形金属簧片15(Metal Dome)、 一连接器17(Connector)、 与一印刷电路板19(PCB);其中该功能图案11印刷于该按键外盖13上，且 该功能图案11代表该机械式按键的功能。首先，当使用者压下该按键外盖 13后，该下压的按键外盖13将会使得金属簧片15(Metal Dome)接触印刷电 路板19(PCB)，而该印刷电路板19也会产生相对应的压按信号并产生相对应 的功能。当使用者停止压下该按键外盖13后，该按键外盖13会由于该半球 形金属簧片15的弹力，而回复至使用者压下前的位置。上述的机械式按键也常见于计算机的键盘。请参阅图1C，其所绘示为一 常用机械式按键应用于一计算机系统的方块示意图。该计算机系统主要包 含 一中央处理单元21(CPU)、 一北桥芯片23(North Bridge)、 一存储器 25(RAM)、 一南桥芯片27(South Bridge)、 一键盘控制器29(Keyboard Controller)、与一机械式按键键盘31;其中该机械式按键键盘31连接至该键 盘控制器29，且该机械式按键键盘31每一按键可视同一机械式开关 (Mechanical Switch)。当使用者压下该机械式按键键盘31的某一按键后，可 触动该键盘控制器29产生一压按信号，压按信号再先后经由南桥芯片27与 北桥芯片23传送至该中央处理单元21(CPU)，该中央处理单元21(CPU)再产 生该按键压下所相对应的动作。为了使单一按键具有多重功能，较常见的做法是将按键搭配一显示屏 幕，并将该按键的功能显示于该显示屏幕的特定区域上，如此一来，该按键 的功能将随着对应的特定区域所显示的信息或图案的改变而改变。举例来说，请参阅图2A，其所绘示为一具有多重功能按键的银行自动柜员机 (Automated Teller Machine, ATM)使用者界面示意图。该银行自动柜员机 (ATM)使用者界面主要包含 一显示屏幕33与一按键组35;其中该按键组 35包含按键1、按键2、按键3、按键4、按键5、与按键6。由于银行自动 柜员机(ATM)所提供的功能愈来愈多，为了避免使用者界面过于复杂，现今 的银行自动柜员机(ATM)多采用具有多重功能的按键。如图2B所示，假设 在银行自动柜员机(ATM)的起始画面中，银行自动柜员机(ATM)的按键1、 按键2、按键3、按键4、按键5、与按键6分别提供如取款、存款、转帐、 查询余额、更改密码、与其它等功能，因此，在接近按键l、按键2、按键3、 按键4、按键5、与按键6的显示屏幕33上，将会分别显示取款、存款、转 帐、査询余额、更改密码、与其它等信息。随着使用者因不同的需求而按下 不同的按键，代表按键功能的信息也随之调整。假设，当使用者想要取款而 压下按键1后(图2B)，银行自动柜员机(ATM)的显示屏幕33所显示的信息 也随之调整，如图2C所示，在接近按键l、按键2、按键3、按键4、按键 5、与按键6的显示屏幕33上，将会分别显示如提取一千、提取二千、提取 三千、提取五千、提取一万、与提取其它金额等信息。显而易见的， 一旦银 行自动柜员机(ATM)的显示屏幕33停止供电，则使用者将无法通过显示屏幕 33得知该按键组35中各个按键所代表的功能。或者，如PDA上可以搭配触控式屏幕以及显示按键的图形来达到单一 按键具有多重功能。然而，当PDA停止供电时，使用者也无法通过触控式 屏幕得知每个按键所代表的功能。另夕卜，在笔记本型计算机中，常见有一些快速键(QuickKeys)的设计，用 以快速地提供使用者一些特定功能，而如前所述，这些快速键的功能可被设 计显示于该笔记本型计算机屏幕的特定区域上。举例来说，当笔记本型计算 机连上网络后，该快速键的功能可规划为开启浏览器或收发信件等，而代表 开启浏览器或收发信件的功能图案则显示于靠近快速键的计算机屏幕特定 区域上；当使用者利用笔记本型计算机观看或聆听多媒体(Multi Media)时，该快速键的功能则可规划为快转、倒退、或暂停等，而代表快转、倒退、或 暂停的功能图案则显示于靠近快速键的计算机屏幕特定区域上。然而，相同于前面所述的银行自动柜员机(ATM)，一旦笔记本型计算机的屏幕停止供电， 则使用者将无法通过屏幕得知该快速键所代表的功能。举例来说，目前市场 上的笔记本型计算机，有些在不需要开启计算机屏幕的状态下，使用者依旧 可使用笔记本型计算机的多媒体功能。也就是说，在某些笔记本型计算机中， 使用者并不需要进入操作系统，亦即笔记本型计算机并不需要点亮屏幕，使 用者依然可以从笔记本型计算机的光驱中听取音乐CD。然而在此状况下， 由于笔记本型计算机的屏幕并未点亮，使用者当然也无法从屏幕中得知快速 键的功能。因此，提供一种在无电力供应下，仍具有持久显示功能图案的按键，为 本发明的主要目的。发明内容本发明提出一种可持久显示功能图案的按键，包含透明按键外盖；电 子纸，位于该透明材质按键外盖下方，该电子纸可以接收多个电子信号而显 现图案；以及，按键单元，位于该电子纸下方；其中，当该透明按键外盖被 压按时，可触动该按键单元产生压按信号。根据上述的可持久显示功能图案的按键，其中还包括软性印刷电路板， 连接至该电子纸，用以传输多个电子信号使得该电子纸显现该图案。根据上述的可持久显示功能图案的按键，其中该按键单元包含半球形金 属簧片以及印刷电路板，当使用者压按该透明按键外盖时，该半球形金属簧 片与该印刷电路板接触而产生该压按信号。根据上述的可持久显示功能图案的按键，其中还包括连接器，用以连接 该印刷电路板与该软性印刷电路板，以将所述多个电子信号经由该印刷电路 板、该连接器、该软性印刷电路板传递至该电子纸。本发明还提出一种可持久显示功能图案的触控面板，包含触控面板； 电子纸，位于该触控面板下方；以及，印刷电路板，电连接至该电子纸；其 中，多个电子信号可经由该印刷电路板传输至该电子纸，使得该电子纸显示 出图案。根据上述的可持久显示功能图案的触控面板，其中该触控面板为电容式 触控面板或声波式触控面板。本发明还提出一种具可持久显示功能图案按键的计算机系统，包含 具透明按键外盖的机械式按键键盘；键盘控制器，连接至该机械式按键键盘， 当该机械式按键键盘被压按时，能够触动该键盘控制器产生压按信号；电子 纸，位于该透明按键外盖下方，该电子纸可以接收多个电子信号而显现图案; 以及电子纸图案控制单元，连接至该电子纸，用以传输多个电子信号使得该 电子纸显现该图案。根据上述的具可持久显示功能图案按键的计算机系统，其中还包括中央 处理单元、北桥芯片、与南桥芯片，且该键盘控制器所产生的该压按信号可 先后经由该南桥芯片、该北桥芯片而传送至该中央处理单元，而该中央处理 单元可根据该压按信号产生相对应的动作。本发明另外提出一种具可持久显示功能图案电容式触控面板的计算机 系统，包含电容式触控面板；电容式触控面板控制器，连接至该电容式触 控面板，用以计算出使用者触控该电容式触控面板的实际位置；键盘控制器， 连接至该电容式触控面板控制器，可根据计算出的使用者触控该电容式触控 面板的实际位置产生触控信号；电子纸，位于该电容式触控面板下方，该电 子纸可以接收多个电子信号而显现图案；以及电子纸图案控制单元，连接至 该电子纸，用以传输多个电子信号使得该电子纸显现该图案。 根据上述的具可持久显示功能图案电容式触控面板的计算机系统，其中还包 括中央处理单元、北桥芯片、与南桥芯片，且该键盘控制器所产生的该触控 信号可先后经由该南桥芯片、该北桥芯片而传送至该中央处理单元，而该中 央处理单元可根据该触控信号产生相对应的动作。 借由电子纸，本发明的可持久显示功能图案的按键或触控面板，不仅可以随需要改变其功能图 案，进而达成按键或触控面板的多重功能，此外，在系统没有供电的情况下， 依旧可持续显示该按键或触控面板的功能图案。
本发明借由下列附图及说明，能够被更深入的了解图1A所示为一常用仅具单一功能的机械式按键示意图。图1B所示为一常用机械式按键的结构示意图。 图1C所示为一常用机械式按键应用于一计算机系统的方块示意图。 图2A所示为一具有多重功能按键的银行自动柜员机(ATM)使用者界面 示意图。图2B所示为一具有多重功能按键的银行自动柜员机(ATM)使用者界面 示意图。图2C所示为一具有多重功能按键的银行自动柜员机(ATM)使用者界面 示意图。图3所示为一电子纸的结构示意图。图4A所示为本发明的可持久显示功能图案的机械式按键的结构示意图。图4B所示为本发明的可持久显示功能图案的机械式按键应用于一计算 机系统的方块示意图。图5A所示为一常用电容式触控面板的机构示意图。图5B所示为一常用电容式触控面板应用于一计算机系统的方块示意图。图6A所示为本发明的可持久显示功能图案的电容式触控面板的机构示 意图。图6B所示为本发明的可持久显示功能图案的电容式触控面板应用于一 计算机系统的方块示意图。其中，附图标记说明如下11功能图案13、 41按键外盖15、47半球形金属簧片17、 49连接器19、45、 51、 77、 97印刷电路板21、 53、 79、 99中央处理单元23、55、 81、 101北桥芯片25、 57、 83、 103存储器27、59、 85、 105南桥芯片29、 61、 87、 107键盘控制器31、63机械式按键键盘33显示屏幕35按键组37透明电极38微小胶囊39驱动电极43、67、 95、 113电子纸69、 115电子纸图案控制单元71、75氧化铟锡层(ITO)73母玻璃89、 109电容式触控面板控制器 91、 93、 111电容式触控面板具体实施方式
本发明的可持久显示功能图案的按键，是采用电子纸(E-Paper)技术，使 其在无电力供应下仍可持久显示代表按键功能的图案或信息。请参阅图3，其所绘示为一电子纸的结构示意图。该电子纸结构主要包 含 一透明电极37(Transparent electrode)、多个微小胶囊38(Microcapsule)、 与一驱动电极39(Drive electrode);其中该微小胶囊38内含两种颜料，分别 为白色颜料和黑色颜料，称之为电子墨水(E-ink)，且该微小胶囊38内所承载 的为透明液体；此外，该驱动电极39可分别由正负电压所驱动。所谓的电子纸，和一般的纤维纸不同，是一种包含许多微小胶囊38的 导电高分子材料。电子纸的外表和特征与一般的纸一样，皆具有柔软度且可 重复显示数据。在电子纸技术中，微小胶囊38的大小代表显示器像素(Pixel) 的大小，其中微小胶囊38的特色是会受到外在电压的驱动而改变其状态， 也因此，电子纸的材料必须为导体。此外，为了使电子纸能像一般纸一样的 挠巻，电子纸必须为具有较佳可挠性(Flexible)的高分子材料。以图3的该微小胶囊38内的白色颜料和黑色颜料来说，假设白色颜料 和黑色颜料分别为带有正电和负电的粒子；当该微小胶囊38仅被带正电的 驱动电极39所驱动(如图3左侧的微小胶囊)，则带正电的白色颜料会被带正 电的驱动电极39排斥向上，而带负电的黑色颜料会被带正电的驱动电极39 吸引向下，如此一来，阅读者将从该微小胶囊读出白色像素；同样的，当该 微小胶囊38仅被带负电的驱动电极39所驱动(如图3右侧的微小胶囊)，则 带负电的黑色颜料会被带负电的驱动电极39排斥向上，而带正电的白色颜 料会被带负电的驱动电极39吸引向下，如此一来，阅读者将从该微小胶囊 38读出黑色像素；同样的，当该微小胶囊38同时被带负电和正电的驱动电 极39所驱动(如图3中间的微小胶囊)，则部分带负电的黑色颜料和部分带正 电的白色颜料会分别被带正电的驱动电极39和带负电的驱动电极39排斥向 上，如此一来，阅读者将从该微小胶囊38读出黑白色(灰色)像素。当微小胶 囊38内的白色颜料和黑色颜料经由驱动电极39的正负电压所驱动后，即使 移去该驱动电极39的正负电压，微小胶囊38内的白色颜料和黑色颜料并不会改变其位置；也就是说， 一旦微小胶囊38内的白色颜料和黑色颜料的位 置决定后，即使电子纸在没有电源的供给下，微小胶囊38内的白色颜料和 黑色颜料所显示的信息或图案并不会消失请参阅图4A，其所绘示为本发明的可持久显示功能图案的机械式按键 的结构示意图。该可持久显示功能图案的机械式按键的结构主要包含 一透 明材质按键外盖41、 一电子纸43、 一软性印刷电路板45(FPCB)、 一半球形 金属簧片47、 一连接器49、与一印刷电路板51。其中，该半球形金属簧片 47与该印刷电路板51可视为一按键单元。首先，由于该按键外盖41为透明材质，本发明的机械式按键的功能图 案可借由该电子纸43来显示；也就是说，电子信号可以经由印刷电路板51、 连接器49、软性印刷电路板45传递至电子纸43。亦即，经由该软性印刷电 路板45中电子信号的控制，该电子纸43可随时变换机械式按键的功能图案。 此外，为适应该透明材质按键外盖41会随使用者压下或放开而上下活动， 因此采用该软性印刷电路板45。如前所述， 一旦电子纸43所显示的功能图 案决定后，即使本发明的机械式按键所处的系统不再继续供电，电子纸43 所显示的功能图案依旧可持续显示；也就是说，即使在系统不再继续供电的 情况下，使用者依然可借由电子纸43所显示的功能图案得知该按键的功能。请参阅图4B，其所绘示为本发明的可持久显示功能图案的机械式按键应 用于一计算机系统的方块示意图。该计算机系统主要包含 一中央处理单元 53(CPU)、 一北桥芯片55、 一存储器57、 一南桥芯片59、 一键盘控制器61、 一机械式按键键盘63、 一电子纸67、与一电子纸图案控制单元69;其中该 机械式按键键盘63与该电子纸67即为本发明的可持久显示功能图案的机械 式按键；且该电子纸图案控制单元69可控制该电子纸67产生机械式按键所 相对应的功能图案。当该电子纸67借由该电子纸图案控制单元69的控制， 而将该机械式按键键盘63所对应的功能图案显示于该电子纸67后，即使该 计算机系统未被供电，该电子纸67所显示的功能图案可依旧持续显示；也 就是说，在该计算机系统未被供电的情况下，使用者依旧可通过该电子纸67 所显示的功能图案得知该机械式按键键盘63的功能。举例来说，在笔记本型计算机中，使用者并不需要进入操作系统，亦即 笔记本型计算机并不需要点亮屏幕，使用者依然可以从笔记本型计算机的光驱中听取音乐CD。而听取音乐时所使用的按键为本发明可持久显示功能图案的机械式按键。因此，当计算机关机之前，只要利用电子信号将特定图案 显示于电子纸，使用者即可以很方便的在笔记本型计算机关机时，根据按键 上的图形来得知每个按键的功能。此外，本发明的概念亦可应用于一电容式触控面板。请参阅图5A，其 所绘示为一常用电容式触控面板的机械示意图。该电容式触控面板机构主要 包含 一第一氧化铟锡层71(Indium Tin Oxides,以下简称ITO)、 一母玻璃 73(Glass)、 一第二ITO层75、与一印刷电路板77;其中该第一ITO层71作 用为在该母玻璃73表面上建立一均匀电场，使得可利用感应人体微弱电流 方式达到触控的目的；该第二ITO层75作用为遮蔽功能，使得电容式触控 面板能在无干扰的环境下工作。首先，当使用者的手尚未与电容式触控面板 接触前，各种电极是同电位的，因此触控面板上没有电流的通过；当使用者 的手与电容式触控面板接触时，人体所带的静电将流入地面而产生微弱电流 通过，借由电极上电流的变化，即可计算出使用者的手在触控面板上所接触 的位置，进而达到电容式触控面板的功能。请参阅图5B，其所绘示为一常 用电容式触控面板应用于一计算机系统的方块示意图。该计算机系统主要包 含 一中央处理单元79(CPU)、 一北桥芯片81、 一存储器83、 一南桥芯片 85、 一键盘控制器87、 一电容式触控面板控制器89、与一电容式触控面板 91;其中该电容式触控面板91经由该电容式触控面板控制器89连接至该键 盘控制器87。当使用者触控该电容式触控面板91后，该电容式触控面板控 制器89即可计算出使用者触控该电容式触控面板91的实际位置，并将结果 输出至该键盘控制器87，该键盘控制器87根据计算出的使用者触控该电容 式触控面板的实际位置产生一触控信号，触控信号再先后经由南桥芯片85 与北桥芯片81传送至该中央处理单元79(CPU)，该中央处理单元79(CPU) 再产生相对应的动作。请参阅图6A,其所绘示为本发明的可持久显示功能图案的电容式触控 面板的机构示意图。该可持久显示功能图案的电容式触控面板的机构主要包 含 一电容式触控面板93、 一电子纸95、与一印刷电路板97。首先，本发 明的电容式触控面板的功能图案可借由该电子纸95来显示；也就是说，经 由该印刷电路板97的控制，电子纸95可随时变换电容式触控面板的功能图案。如前所述， 一旦电子纸95所显示的功能图案决定后，即使本发明的电 容式触控面板所处的系统不再继续供电，电子纸95所显示的功能图案依旧 可持续显示；也就是说，即使在系统不再继续供电的情况下，使用者依然可 借由电子纸95所显示的功能图案得知该电容式触控面板93的功能。请参阅图6B，其所绘示为本发明的可持久显示功能图案的电容式触控面 板应用于一计算机系统的方块示意图。该计算机系统主要包含 一中央处理 单元99(CPU)、 一北桥芯片101、 一存储器103、 一南桥芯片105、 一键盘控 制器107、 一电容式触控面板控制器109、 一电容式触控面板lll、 一电子纸 113、与一电子纸图案控制单元115;其中该电容式触控面板111与该电子纸 113即为本发明的可持久显示功能图案的电容式触控面板；且该电子纸图案 控制单元115可控制该电子纸113显示该电容式触控面板111所相对应的功 能图案。当该电子纸113借由该电子纸图案控制单元115的控制，而将该电 容式触控面板111所对应的功能图案显示于该电子纸113后，即使该计算机 系统未被供电，该电子纸113所显示的功能图案依旧能持续显示；也就是说， 在该计算机系统未被供电的情况下，使用者依旧可通过该电子纸113所显示 的功能图案得知该电容式触控面板111所提供的功能。因此，借由电子纸，本发明的可持久显示功能图案的按键或触控面板， 不仅可以随需要改变其功能图案，进而达成按键或触控面板的多重功能，此 外，在系统没有供电的情况下，依旧可持续显示该按键或触控面板的功能图 案。此外，本发明虽以机械式按键和电容式触控面板为例，但并不限于此两 种按键和触控面板，其它种类按键，如电阻式按键，或其它种类触控面板， 如声波式触控面板，亦可适用于本发明。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本 发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更 动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1. 一种可持久显示功能图案的按键，包含透明按键外盖；电子纸，位于该透明材质按键外盖下方，该电子纸可以接收多个电子信号而显现图案；以及按键单元，位于该电子纸下方；其中，当该透明按键外盖被压按时，能够触动该按键单元产生压按信号。
2. 如权利要求1所述的可持久显示功能图案的按键，其中还包括软性印 刷电路板，连接至该电子纸，用以传输多个电子信号使得该电子纸显现该图 案。
3. 如权利要求2所述的可持久显示功能图案的按键，其中该按键单元包 含半球形金属簧片以及印刷电路板，当使用者压按该透明按键外盖时，该半 球形金属簧片与该印刷电路板接触而产生该压按信号。
4. 如权利要求3所述的可持久显示功能图案的按键，其中还包括连接 器，用以连接该印刷电路板与该软性印刷电路板，以将所述多个电子信号经 由该印刷电路板、该连接器、该软性印刷电路板传递至该电子纸。
5. —种可持久显示功能图案的触控面板，包含 触控面板；电子纸，位于该触控面板下方；以及 印刷电路板，电连接至该电子纸；其中，多个电子信号能够经由该印刷电路板传输至该电子纸，使得该电 子纸显示出图案。
6. 如权利要求5所述的可持久显示功能图案的触控面板，其中该触控面 板为电容式触控面板或声波式触控面板。
7. —种具可持久显示功能图案按键的计算机系统，包含-具透明按键外盖的机械式按键键盘；键盘控制器，连接至该机械式按键键盘，当该机械式按键键盘被压按时， 能够触动该键盘控制器产生压按信号；电子纸，位于该透明按键外盖下方，该电子纸可以接收多个电子信号而显现图案；以及电子纸图案控制单元，连接至该电子纸，用以传输多个电子信号使得该 电子纸显现该图案。
8. 如权利要求7所述的具可持久显示功能图案按键的计算机系统，其中 还包括中央处理单元、北桥芯片、与南桥芯片，且该键盘控制器所产生的该 压按信号可先后经由该南桥芯片、该北桥芯片而传送至该中央处理单元，而 该中央处理单元可根据该压按信号产生相对应的动作。
9. 一种具可持久显示功能图案电容式触控面板的计算机系统，包含 电容式触控面板；电容式触控面板控制器，连接至该电容式触控面板，用以计算出使用者 触控该电容式触控面板的实际位置；键盘控制器，连接至该电容式触控面板控制器，可根据计算出的使用者 触控该电容式触控面板的实际位置产生触控信号；电子纸，位于该电容式触控面板下方，该电子纸可以接收多个电子信号 而显现图案；以及电子纸图案控制单元，连接至该电子纸，用以传输多个电子信号使得该 电子纸显现该图案。
10. 如权利要求9所述的具可持久显示功能图案电容式触控面板的计算 机系统，其中还包括中央处理单元、北桥芯片、与南桥芯片，且该键盘控制 器所产生的该触控信号可先后经由该南桥芯片、该北桥芯片而传送至该中央 处理单元，而该中央处理单元可根据该触控信号产生相对应的动作。
全文摘要
本发明提供一种可持久显示功能图案的按键，包含透明按键外盖；电子纸，位于该透明材质按键外盖下方，该电子纸可以接收多个电子信号而显现图案；以及，按键单元，位于该电子纸下方；其中，当该透明按键外盖被压按时，可触动该按键单元产生压按信号。本发明还提供一种可持久显示功能图案的触控面板及计算机系统。借由电子纸，本发明的可持久显示功能图案的按键或触控面板，不仅可以随需要改变其功能图案，进而达成按键或触控面板的多重功能，此外，在系统没有供电的情况下，依旧可持续显示该按键或触控面板的功能图案。
文档编号H03K17/96GK101272140SQ20081009898
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者林永森 申请人:宏碁股份有限公司