TWI865295B - 能投射懸浮影像的非接觸式按鍵 - Google Patents

Abstract

一種非接觸式按鍵，包括基板、多個發光元件、擋光元件以及成像片。發光元件固定於基板上。擋光元件固定於基板上。擋光元件具有多個容置空間、第一表面和第二表面。第一表面和第二表面相對，且第一表面具有多個出光口。容置空間貫穿第一表面和第二表面，並分別相通於出光口。發光元件分別位於容置空間內。成像片與第一表面相對設置。

Description

能投射懸浮影像的非接觸式按鍵

本發明是有關一種按鍵，尤其是一種能投射懸浮影像的非接觸式按鍵。

常見的按鍵種類大致可區分為接觸式按鍵和非接觸式按鍵。一般來說，接觸式按鍵必需被按壓或碰觸才會致動，因此相較於非接觸式按鍵，接觸式按鍵往往更容易磨損，且也難以維持清潔。非接觸式按鍵通常會配置多個發光元件與成像片，以投射出懸浮影像。

類似於接觸式按鍵，不同功能的非接觸式按鍵通常會彼此緊鄰設置，以避免佔用大量空間。然而，由於各非接觸式按鍵彼此距離太近，不同非接觸式按鍵的發光元件所產生的光線容易互相干擾。因此，在習知技術中，已關閉的非接觸式按鍵的懸浮影像往往無法完全消失，造成使用者誤觸。此外，習知的非接觸式按鍵的懸浮影像還有亮度與對比度不足的問題，導致影像品質不佳。

本發明提供一種能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，以改善懸浮影像無法完全消失的問題，並提升影像品質。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明所提供的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵包括基板、多個發光元件、擋光元件以及成像片。發光元件固定於基板上。擋光元件固定於基板上。擋光元件具有多個容置空間、第一表面和第二表面。第一表面和第二表面相對，且第一表面具有多個出光口。容置空間貫穿第一表面和第二表面，並分別相通於出光口。發光元件分別位於容置空間內。成像片與第一表面相對設置。

在本發明的一實施例中，上述之擋光元件可包括多個擋光牆。第一表面和第二表面位於擋光牆的相對二末端。擋光牆彼此交錯並圍繞容置空間，且擋光牆彼此密合連接。

在本發明的一實施例中，上述之擋光牆例如呈一體結構或分體結構。

在本發明的一實施例中，上述之擋光牆可分別具有二光反射面。每一擋光牆的二末端包括頂端和底端。第一表面位於頂端，且第二表面位於底端。二光反射面彼此相對並位於頂端和底端之間，且二光反射面位於容置空間內。

在本發明的一實施例中，上述之擋光牆分別具有寬度，且寬度介於二光反射面之間。寬度例如從頂端朝向底端漸增。

在本發明的一實施例中，上述之位於底端的第二表面包括平面，且二光反射面可相對平面傾斜。

在本發明的一實施例中，上述之二光反射面可分別包括凹弧面。

在本發明的一實施例中，上述之擋光牆可分別包括本體和光反射層。頂端和底端位於本體的相對兩側。光反射層設置於本體的介於頂端和底端之間的部分，並形成二光反射面。本體和光反射層例如呈一體結構或分體結構。

在本發明的一實施例中，上述之擋光元件還可包括框體。框體圍繞並密合連接擋光牆。

在本發明的一實施例中，上述之第一表面例如包括平面。

在本發明的一實施例中，上述之非接觸式按鍵還可包括透鏡層，透鏡層設置於成像片的背對基板的一側。

在本發明的一實施例中，上述之非接觸式按鍵還可包括懸浮觸控層，懸浮觸控層設置於透鏡層的背對成像片的一側。

在本發明中，非接觸式按鍵的發光元件設置於擋光元件的容置空間內。因此，位於不同容置空間內的發光元件所產生的光線受到擋光元件的阻隔，不會入射到鄰近的容置空間內，而是集中通過出光口入射至成像片。基於上述，本發明的非接觸式按鍵不但能改善懸浮影像無法完全消失的問題，並還能增加入射至成像片的光線亮度，進而提升影像品質。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。圖2是圖1的能非接觸式按鍵的基板、發光元件及擋光元件的俯視示意圖。請參考圖1及圖2，能投射懸浮影像的非接觸式按鍵100包括基板110、多個發光元件120、擋光元件130以及成像片140。發光元件120固定於基板110上。擋光元件130固定於基板110上。擋光元件130具有多個容置空間A、第一表面S1和第二表面S2。第一表面S1和第二表面S2相對，且第一表面S1具有多個出光口O。容置空間A貫穿第一表面S1和第二表面S2，並分別相通於出光口O。發光元件120分別位於容置空間A內。成像片140與第一表面S1相對設置。為便於描述，「能投射懸浮影像的非接觸式按鍵100」在下文稱為「非接觸式按鍵100」。

基板110可包括電路板。具體來說，上述電路板例如包括印刷電路板，其中所述印刷電路板可包括單面印刷電路板（Single Layer PCB）、雙面印刷電路板（Double Layer PCB）和多層印刷電路板（Multi Layer PCB），但本發明不限於此。

在本實施例中，發光元件120可電連接至所述電路板。發光元件120例如包括發光二極體，但其他實施例不限於此。在本實施例中，各容置空間A內可設置四個發光元件120，但能理解的是，本發明不對此多做限制。

在本實施例中，擋光元件130的材料可採用光穿透率為零的材料。如此，能更阻隔不同容置空間A內的發光元件120產生的光線入射到鄰近的容置空間A內，進而更確保所述光線由出光口O集中出射。擋光元件130可包括多個擋光牆，而本實施例以四個擋光牆131示例。第一表面S1和第二表面S2位於擋光牆131的相對二末端1310及1311。各擋光牆131彼此交錯並圍繞各容置空間A，且各擋光牆131彼此密合連接，以阻隔不同容置空間A內的發光元件120產生的光線入射到鄰近的容置空間A內，進而確保上述光線由出光口O集中出射。須說明的是，前述的密合連接表示上述光線無法通過各擋光牆131之間的連接處而入射至鄰近的容置空間A。例如，本實施例的四個擋光牆131可呈一體結構，如此不但能更防止上述光線通過各擋光牆131之間的連接處而入射至鄰近的容置空間A，並還能使非接觸式按鍵100更易於組裝。附帶一提，四個擋光牆131可經由一體成型的製程而形成，但本發明不對此多做限制。在本實施例中，第一表面S1可緊靠於成像片140，第二表面S2則可緊靠於基板110，以更進一步防止漏光問題發生。進一步說，第一表面S1例如包括平面，使成像片140更易於緊靠於第一表面S1。

每一擋光牆131可具有光反射面R1及R2。每一擋光牆131的末端1310包括頂端T，每一擋光牆131的末端1311則包括底端B。第一表面S1位於頂端T，且第二表面S2位於底端B。光反射面R1及R2彼此相對並位於頂端T和底端B之間，且光反射面R1及R2位於容置空間A內。因此，各擋光牆131能反射更多光線至出光口O，進而提升光利用率。詳細來說，各擋光牆131可包括本體1312和光反射層1313。頂端T和底端B位於本體1312的相對兩側。光反射層1313設置於本體1312的介於頂端T和底端B之間的部分，並形成光反射面R1及R2。本體1312和光反射層1313可呈一體結構。例如，光反射材料可通過一體成型的製程而形成四個擋光牆131，在此情形下，本體1312和光反射層1313呈一體結構。前述的光反射材料例如包括金屬或塑膠，但本發明不對此多做限制。須說明的是，在本實施例中，各擋光牆131的反射面R1及R2圍繞容置空間A，以更提升光利用率。

擋光元件130還可包括框體F。框體F圍繞並密合連接各擋光牆131，以防止框體F和各擋光牆131的連接處發生漏光問題。類似地，框體F與各擋光牆131可呈一體結構，以更防止上述的漏光問題發生。框體F的其他特徵大致同擋光牆131，故相關描述在此省略。附帶一提，框體F可圍繞所有容置空間A與出光口O。此外，第一表面S1和第二表面S2可從各擋光牆131延伸至框體F；換言之，基板110與成像片140可一併緊靠於各擋光牆131和框體F，但本發明不對此多做限制。

請繼續參考圖1，在本實施例中，成像片140例如具有多個成像孔H，以供發光元件120產生的光線通過，從而形成懸浮影像。能理解的是，成像片140的對應不同容置空間A的區域可具有不同形狀的成像孔H，以呈現出不同形狀的懸浮影像。

相較於習知技術，在本實施例中，非接觸式按鍵100的發光元件120設置於擋光元件130的容置空間A內。因此，位於不同容置空間A內的發光元件120所產生的光線受到擋光元件130的阻隔，不會入射到鄰近的容置空間A內，而是集中通過出光口O入射至成像片140。基於上述，本實施例的非接觸式按鍵100不但能改善懸浮影像無法完全消失的問題，並還能增加入射至成像片140的光線亮度，進而提升影像品質。

附帶一提，非接觸式按鍵100還可包括透鏡層150。透鏡層150設置於成像片140的背對基板110的一側，以將通過成像片140的光線投射成懸浮影像。在本實施例中，透鏡層150例如包括微透鏡陣列（micro lens array，MLA），但本發明不限於此。

在本實施例中，非接觸式按鍵100還可包括懸浮觸控層160。懸浮觸控層160設置於透鏡層150的背對成像片140的一側，以提供懸浮觸控的功能。舉例來說，懸浮觸控層160可包括電容觸控層。不過，在一實施例中，非接觸式按鍵100可採用紅外線訊號收發器提供懸浮觸控的功能。本發明不對提供懸浮觸控的具體手段多做限制。

圖3是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。本實施例的非接觸式按鍵100a的結構與優點類似於圖1的實施例，以下僅說明差異處。請參考圖3，擋光元件130a的擋光牆131a分別具有寬度W1，且寬度W1介於光反射面R1a及R2a之間。寬度W1例如從頂端T1朝向底端B1漸增。如此，通過出光口O而入射至成像片140的光線L能更加準直，進而更提升懸浮影像的亮度與對比度。舉例來說，位於底端B1的第二表面S2a包括平面，且光反射面R1a及R2a可相對所述平面傾斜，以使寬度W1從頂端T1朝向底端B1漸增。在本實施例中，第二表面S2a例如為緊靠於基板110的平面，光反射面R1a及R2a則相對第二表面S2a傾斜。

圖4是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。本實施例的非接觸式按鍵100b的結構與優點類似於圖3的實施例，以下僅說明差異處。請參考圖4的擋光元件130b，擋光牆131b的光反射面R1b及R2b可分別包括凹弧面，使通過出光口O而入射至成像片140的光線L能更加準直。此外，上述的凹弧面還可使光線更均勻地從出光口O出射，進而更進一步提升影像品質。

圖5是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的基板、發光元件及擋光元件的俯視示意圖。本實施例的非接觸式按鍵100c的結構與優點類似於圖1的實施例，以下僅說明差異處。請參考圖5，擋光牆131c例如呈分體結構。因此，擋光元件130c可更易於改變配置方式。須說明的是，各擋光牆131c之間的連接處可設有彼此對應的卡合結構（圖未示），使各擋光牆131c之間可彼此密合連接。舉例來說，上述的卡合結構可包括形狀互補的凹槽與凸塊，但本發明不對此多做限制。附帶一提，在本實施例中，框體Fc與各擋光牆131c可呈分體結構。框體Fc與各擋光牆131c的組裝方式大致同各擋光牆131c之間的組裝方式，故在此省略相關描述。在一實施例中，框體Fc可為非接觸式按鍵100c的外殼（圖未示），但本發明不對框體Fc的具體特徵多做限制。

圖6是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。本實施例的非接觸式按鍵100d的結構與優點類似於圖1的實施例，以下僅說明差異處。請參考圖6，本體1312d和光反射層1313d例如呈分體結構。詳細來說，在擋光元件130d的製造過程中，可先形成本體1312d，再於本體1312d的外表面設置光反射層1313d。在本實施例中，光反射層1313d的材料可包括金屬，但本發明不限於此。

綜上所述，在本發明中，非接觸式按鍵的發光元件設置於擋光元件的容置空間內。因此，位於不同容置空間內的發光元件所產生的光線受到擋光元件的阻隔，不會入射到鄰近的容置空間內，而是集中通過出光口入射至成像片。基於上述，本發明的非接觸式按鍵不但能改善懸浮影像無法完全消失的問題，並還能增加入射至成像片的光線亮度，進而提升影像品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100a、100b、100c、100d:非接觸式按鍵 110:基板 120:發光元件 130、130a、130b、130c、130d:擋光元件 131、131a、131b、131c、131d:擋光牆 140:成像片 150:透鏡層 160:懸浮觸控層 1310、1311:末端 1312、1312d:本體 1313、1313d:光反射層 A:容置空間 B、B1:底端 F、Fc:框體 H:成像孔 L:光線 O:出光口 R1、R2、R1a、R2a、R1b、R2b:光反射面 S1:第一表面 S2、S2a:第二表面 T、T1:頂端 W1:寬度

圖1是本發明一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。 圖2是圖1的能非接觸式按鍵的基板、發光元件及擋光元件的俯視示意圖。 圖3是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。 圖4是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。 圖5是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的基板、發光元件及擋光元件的俯視示意圖。 圖6是本發明另一實施例的能投射懸浮影像的非接觸式按鍵的剖視示意圖。

100:非接觸式按鍵

110:基板

120:發光元件

130:擋光元件

131:擋光牆

140:成像片

150:透鏡層

160:懸浮觸控層

1310、1311:末端

1312:本體

1313:光反射層

A:容置空間

B:底端

F:框體

H:成像孔

O:出光口

R1、R2:光反射面

S1:第一表面

S2:第二表面

T:頂端

Claims (10)

1. 一種能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，包括：一基板；多個發光元件，固定於該基板上；一擋光元件，固定於該基板上，該擋光元件具有多個容置空間、一第一表面和一第二表面，該第一表面和該第二表面相對，且該第一表面具有多個出光口，該些容置空間貫穿該第一表面和該第二表面，並分別相通於該些出光口，該些發光元件分別位於該些容置空間內；一成像片，與該第一表面相對設置；其中該擋光元件包括多個擋光牆，該第一表面和該第二表面位於該些擋光牆的相對二末端，該些擋光牆彼此交錯並圍繞該些容置空間，且該些擋光牆彼此密合連接；其中該些擋光牆呈分體結構。
2. 如請求項1所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該些擋光牆分別具有二光反射面，每一該些擋光牆的該二末端包括一頂端和一底端，該第一表面位於該些頂端，且該第二表面位於該些底端，該二光反射面彼此相對並位於該頂端和該底端之間，且該二光反射面位於該容置空間內。
3. 如請求項2所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該些擋光牆分別具有一寬度，且該寬度介於該二光反射面之間，該寬度從該頂端朝向該底端漸增。
4. 如請求項3所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中位於該底端的該第二表面包括一平面，且該二光反射面相對該平面傾斜。
5. 如請求項3所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該二光反射面分別包括一凹弧面。
6. 如請求項2所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該些擋光牆分別包括一本體和一光反射層，該頂端和該底端位於該本體的相對兩側，該光反射層設置於該本體的介於該頂端和該底端之間的部分，並形成該二光反射面，該本體和該光反射層呈一體結構。
7. 如請求項1所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該擋光元件更包括一框體，該框體圍繞並密合連接該些擋光牆。
8. 如請求項1所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，其中該第一表面包括一平面。
9. 如請求項1所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，更包括一透鏡層，設置於該成像片的背對該基板的一側。
10. 如請求項9所述之能投射懸浮影像的非接觸式按鍵，更包括一懸浮觸控層，其中該懸浮觸控層設置於該透鏡層的背對該成像片的一側。

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