CN113625901A - 显示装置、非接触式按键及输入装置 - Google Patents

显示装置、非接触式按键及输入装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种显示装置，包含具有容置腔的框架及设置于其中的显示模块。显示模块包含：第一光源、光学单元、设置于光学单元背向第一光源的一侧的成像单元、及配置于成像单元背向第一光源的一侧的透镜阵列。对应于预设图样，第一光源所出射的光线通过光学单元、成像单元及透镜阵列以于容置腔外的浮空显示区域成像预设浮空图像。另外，本发明还提出包含上述显示模块的非接触式按键及输入装置。

Description

显示装置、非接触式按键及输入装置
技术领域
本发明关于一种显示装置、非接触式按键及输入装置。具体而言，本发明关于一种成像预设浮空图像的显示装置、非接触式按键及输入装置。
背景技术
由于实体机械式按键或表面型触控装置在操作时必须直接接触装置本体，因此在长久使用下不可避免地会产生磨损，从而降低了实体机械式按键或表面型触控装置的使用寿命。另外，在实体机械式按键或表面型触控装置设置于公共场合的情况下，由于接触装置本体的人数较多，卫生清洁管理的难度也随之提高。承上，这类的实体机械式按键或表面型触控装置亦增加了病毒及细菌等传染病原体附着于装置本体而间接感染接触者的风险。
承上，为了减少或避免上述基于接触所可能造成的缺陷及/或风险，非接触式输入装置如声控型输入装置亦可能被应用于各种情境中。然而，由于声音内容的识别困难性，此类的声控型输入装置难以精准地输入指令，且在多人操作或有背景噪音下会有互相干扰的可能性。此外，对于具有发声或语言障碍的使用者亦不利于运用及操作。因此，仍需要研发应用于各种情境可取代上述实体机械式按键或表面型触控装置的非接触式输入装置。特别是，需开发可成像预设浮空图像以供识别甚至进一步对应操作的技术，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述问题，根据本发明的一实施例提出一种非接触式按键，其包含：框架；触控模块；以及设置于框架的容置腔内的显示模块。其中，显示模块包含：第一光源、光学单元、设置于光学单元背向第一光源的一侧且具有预设图样的成像单元、及配置于成像单元背向第一光源的一侧的透镜阵列。承上，对应于预设图样，第一光源所出射的光线通过光学单元、成像单元及透镜阵列以于容置腔外的浮空显示区域成像预设浮空图像。另外，触控模块配置以于容置腔外建立浮空触控区域，使得浮空显示区域与浮空触控区域至少部分重叠。
根据本发明的另一实施例提出一种输入装置，其具有多个上述的非接触式按键相邻排列设置的按键阵列。
根据本发明的再一实施例提出一种显示装置，其包含：框架；以及设置于框架的容置腔内的显示模块。其中，显示模块包含：第一光源、光学单元、设置于光学单元背向第一光源的一侧且具有预设图样的成像单元、及配置于成像单元背向第一光源的一侧的透镜阵列。承上，对应于预设图样，第一光源所出射的光线通过光学单元、成像单元及透镜阵列以于容置腔外的浮空显示区域成像预设浮空图像。
对照现有技术的功效：
依据本发明的各实施例所提供的显示装置、非接触式按键及输入装置，可于浮空位置成像预设浮空图像以供识别。基于此，可实现浮空显示功能，且可能进一步搭配触控产生装置等操作或反应装置，以进一步实现对应于识别内容进行浮空触控及其他操作的对应功能。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的具有第一光源、光学单元、成像单元及透镜阵列的显示装置的示意图。
图2为根据本发明一实施例的具有显示模块及触控模块的非接触式按键的示意图。
图3为根据本发明一实施例的透镜阵列的透镜单元的尺寸的示意图。
图4A及图4B为根据本发明各实施例实现不同颜色光线的模式的示意图。
图5为根据本发明一实施例根据出射不同光线基于相同成像单元的预设图样所成像的不同浮空图像的示意图。
图6A为根据本发明一实施例的实际成像单元的预设图样的照片。
图6B为根据本发明一实施例的实际光线经过图6A的预设图样所投射成像的预设浮空图像的照片的正视图。
图6C为根据本发明一实施例的实际光线经过图6A的预设图样所投射成像的预设浮空图像的照片的斜侧视图。
图6D为根据本发明一实施例的预设浮空图像呈现为浮空立体按键的示意图。
图7为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为红外线触控模块的示意图。
图8为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为红外线触控模块的俯视示意图。
图9为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为电容式触控模块的示意图。
图10为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为电容式触控模块的示意图。
图11为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为电容式触控模块的俯视示意图。
图12为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为超音波触控模块的示意图。
图13为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为超音波触控模块的俯视示意图。
图14为根据本发明一实施例的非接触式按键的触控模块为超音波触控模块的示意图。
图15为根据本发明一实施例的非接触式按键的超音波收发器与第一光源共同整合于相同电路板上的俯视示意图。
图16为根据本发明一实施例的非接触式按键进一步整合有触觉反馈模块的示意图。
图17为根据本发明一实施例的具有多个非接触式按键的输入装置的示意图。
其中，附图标记：
1：显示装置
10、11、12、12’、13、13’、14、15：非接触式按键
50：触控感应对象
100：容置腔
200：触控模块
210：红外线触控模块
212：红外线产生器
214：红外线接收器
220：电容式触控模块
225：电容触控线路
230：超音波触控模块
235：超音波收发器
300：显示模块
305：电路板
310：光源
311：第一光源
312：第二光源
315：连接单元
320：光学单元
330：成像单元
340：透镜阵列
345：透镜单元
350：触觉反馈模块
500：框架
510：壁体
520：透明盖板
600：浮空立体按键
1000：输入装置
B1：遮蔽图样
D1：俯视方向
D2：侧视方向
L1：光线
L2：光线
P1：预设图样
P1’：预设浮空图像
P1”：反馈浮空图像
M1：浮空显示区域
M1’：浮空显示区域范围
T1：浮空触控区域
T1’：浮空触控区域范围
E：触觉反馈效果
d1：排列方向
S1：表面
S2：表面
R1、R2：红外线
g：尺寸
OP：开口
C：外围轮廓
C1：切线
N：法线
θ：夹角
MX：按键阵列
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
参照图1，根据本发明一实施例提出一种显示装置1，其包含：容置腔100；以及设置于容置腔100内的显示模块300。另外，进一步参照图2，根据本发明又一实施例提出一种非接触式按键10。所述非接触式按键10与上述显示装置1相同或类似亦包含：容置腔100；以及设置于容置腔100内的显示模块300，且相较于显示装置1进一步包含触控模块200。
承上，显示装置1与非接触式按键10皆可于容置腔100外的浮空显示区域M1成像预设浮空图像P1’。例如，可于显示装置1与非接触式按键10上的无实体元件设置的空气或环境中呈现预设浮空图像P1’。另外，在图2的非接触式按键10进一步设置有触控模块200的情况下，触控模块200可配置以于容置腔100外建立浮空触控区域T1(具体设置将会于下文中相对其他图式再进一步地详述)，使得浮空显示区域M1与浮空触控区域T1至少部分重叠。例如，根据一实施例，浮空显示区域M1与浮空触控区域T1可相对于相同的中心轴线进行设置，且在于俯视方向D1俯视时，浮空显示区域M1与浮空触控区域T1可至少部分地重叠。
详细而言，如图1及图2所示，容置腔100可基于例如具有不同构型或细部结构的框架500来界定。然后，显示装置1或非接触式按键10的显示模块300则设置于框架500所界定的容置腔100中，且从底部朝向顶部可依序包含：配置以出射光线L1的第一光源311(出射光线的光源310)；配置以扩散及/或准直由第一光源311出射的光线L1的光学单元320；设置于光学单元320背向第一光源311的一侧，并与光学单元320光学对齐的成像单元330；及配置于成像单元330背向第一光源311的一侧，并与光学单元320光学对齐的透镜阵列340。
具体言之，上述第一光源311可为各种光源，例如但不限于发光二极管(LED)、电致发光学单元等。另外，例如但不限于图2所示，第一光源311可设置于电路板305上且藉由连接单元315连接至电力来源、控制装置或其他装置。然而，此仅为示例，且设置可发光的第一光源311的配置及对外连接不限于此。
承上，基于第一光源311出射光线L1，如图1及图2所示，光线L1可接着通过光学单元320，且被光学单元320扩散及/或准直，从而再进入成像单元330。在此，举例而言，所述被光学单元320准直的定义可为：相对于垂直于成像单元330的法线N，光学单元320系配置将通过其中的光线L1以正负10度的角度朝向成像单元330出射。然而，本发明不限于上述例子，且光学单元320可为任何可将第一光源311(或光源310的其他光源)所出射的光线相对原先发射角度更加垂直地入射成像单元330的任何光学单元。或者是，光学单元320可为任何可将第一光源311(或光源310的其他光源)所出射的光线均匀化地入射成像单元330的任何光学单元。
根据一些实施例，光学单元320可为菲涅耳透镜。然而，本发明不限于此。另外，根据一些实施例，亦可依据所需入射至成像单元330的入射角度来调整设置光学单元320的微结构，或是加入相对应的扩散粒子。
承上，基于光学单元320将光线L1扩散及/或准直，可使得光线L1可以所需的角度进入与光学单元320光学对齐的成像单元330。具体而言，所述成像单元330可具有预设图样P1。例如，成像单元330可为具有预设图样P1的底片、光罩、或图层膜片等，但本发明不限于此。承上，光线L1可依据设计的入射角度(依据光学单元320的准直)通过具有设计好的预设图样P1的成像单元330。藉此，当光线L1通过成像单元330且进一步进入与光学单元320光学对齐的透镜阵列340时，透镜阵列340可聚焦及投射穿过成像单元330的光线L1。然后，可对应于成像单元330的预设图样P1，而于容置腔100外的浮空显示区域M1成像预设浮空图像P1’。
根据一些实施例，如图1所示，上述的透镜阵列340可为单面凸透镜阵列，且凸面可相对背向成像单元330或朝向成像单元330。另外，根据其他实施例，如图2所示，透镜阵列340亦可为双面凸透镜阵列。然而，上述皆仅为示例，且本发明不限于此。另外，根据一些实施例，由于需与光学单元320及成像单元330光学对齐，若是透镜阵列340为双面凸透镜阵列的情况下，其双面对位的精度需<0.1mm。
进一步参照图3根据一实施例的透镜阵列340的放大示意图。透镜阵列340可包含沿着实质上平行于成像单元330朝向透镜阵列340的表面S2的一排列方向d1排列的多个透镜单元345。其中，该些透镜单元345中的各透镜单元345沿着排列方向d1的尺寸g可介于0.2～1mm之间。
根据一些实施例，制作透镜阵列340可基于UV印刷、射出成型或热平压等制程所制成。
如上所述，如图1及图2所示，可设计使得光学单元320、成像单元330及透镜阵列340相互彼此光学对齐，而使第一光源311所出射的光线L1可通过光学单元320、成像单元330及透镜阵列340以于容置腔100外的浮空显示区域M1成像对应于预设图样P1的预设浮空图像P1’。藉此，根据本实施例，可基于相对简化的架构实现预设浮空图像P1’，且因此可更广泛地应用于各种需进行浮空显示的场合。此外，根据本实施例，由于其相对简化的架构，故亦可应用于空间较小或较为限缩的设置位置来进行显示。
如图1及图2所示，根据一些实施例，预设浮空图像P1’、浮空触控区域T1或其组合实质上平行于成像单元330朝向透镜阵列340的表面S2的剖面面积可沿着背向显示模块300的方向渐缩。举例而言，如图2所示，预设浮空图像P1’、浮空触控区域T1或其组合的外围轮廓C的切线C1可与实质上垂直于成像单元330朝向透镜阵列340的表面S2的法线N之间的夹角θ介于85～45度之间。或者是，根据一些实施例，自透镜阵列340背向成像单元330的一侧俯视(亦即自俯视方向D1观察)，成像单元330的面积可等于或大于预设浮空图像M1或浮空触控区域T1的面积。藉此，若此类显示装置1或非接触式按键10相邻设置，所显示的预设浮空图像P1’或所建立的浮空触控区域T1可于显示装置1或非接触式按键10本身正上方，而减少或避免不同显示装置1或非接触式按键10所显示的预设浮空图像P1’或所建立的浮空触控区域T1难以识别、或相互干扰干涉或混杂。因此，可确保每个显示装置1或非接触式按键10进行显示或触控感应的独立性和明确性。
另外，如图1及图2所示，容置腔100可具有朝向浮空显示区域M1的开口OP。举例而言，框架500可具有界定容置腔100的壁体510，且壁体510可界定一开口OP朝向预定的浮空显示区域M1。承上，为了美观、防护或其他功能，根据一些实施例，框架500可进一步包含可使光线L1通过的透明盖板520，以覆盖容置腔100朝向浮空显示区域M1的开口OP。然而，上述仅为示例，且本发明可不限于此。
接着，请连同图1及图2进一步参照图4A，根据一些实施例，光源310可进一步包含第一光源311以外的第二光源312。具体而言，显示模块300可进一步包含与该第一光源311出射不同颜色的光线L2的第二光源312。类似于第一光源311，第二光源312可实质上设置于光学单元320背向成像单元330的一侧(例如与第一光源311整合于同一电路板上)。另外，请连同图1及图2进一步参照图4B，第一光源311亦可能为可调整出射光线的颜色的光源(例如第一颜色的光线L1及第二颜色的光线L2)。例如，第一光源311可为可调整RGB比例的光源。承上，依据图4A及图4B，可在具有预设图样P1的成像单元330的设计固定下，依据需求来调整需透过成像单元330投射显示的预设浮空图像的颜色。例如，可在白天或夜晚呈现不同色彩的相同预设浮空图像；或者是，可于进行操作时相对操作而进行预设浮空图像的色彩的切换等。
举例而言，如图4A所示的态样，进一步参照图5，在基于第一光源311出射光线L1而显示预设浮空图像P1’下，若触控操作被确认(例如浮空触控区域T1被碰触)，则显示模块300可关闭第一光源311，并改为由第二光源312出射光线L2，从而以于容置腔100外成像与预设浮空图像P1’为不同颜色的对应于预设图样P1的反馈浮空图像P1”。或者是，如图4B所示的态样，进一步参照图5，在基于第一光源311出射光线L1而显示预设浮空图像P1’下，若触控操作被确认(例如浮空触控区域T1被碰触)，则显示模块300可切换由第一光源311出射的光线的颜色(光线L2)，从而以于容置腔100外成像与预设浮空图像P1’为不同颜色的对应于预设图样P1的反馈浮空图像P1”。藉此，使用者可基于预设浮空图像P1’转换为颜色不同的反馈浮空图像P1”而确认操作已执行，从而改善操作的反馈感及可靠性。
承上，根据本发明的不同实施例可应用切换出射光线L1及L2的数量、情境和实施态样都不限于上述所具体陈述的例子。例如，根据一些实施例，亦可能设置多个第一光源311、第二光源312。或者是，可设置第一光源311、第二光源312以外的其他颜色光源，或进一步同时使第一光源311及第二光源312发光，从而实现更多变化。承上，此些变化应皆涵盖于本发明的范畴。
如上所述，由图1所示的显示装置1或图2所示的非接触式按键10，可在容置腔100外的浮空显示区域M1成像预设浮空图像P1’对应于成像单元330的预设图样P1。举例而言，根据一实施例，图6A示出成像单元330所具有的预设图样P1的实际照片，图6B则示出透过预设图样P1而投射的预设浮空图像P1’的实际照片(以图1及图2的俯视方向D1俯视)，且图6C示出透过预设图样P1而投射的预设浮空图像P1’的实际照片(以图1及图2的测视方向D2斜侧视)。承上，预设图样P1系根据最后设计的预设浮空图像P1’，并考量光学对齐的光学单元320、成像单元330及透镜阵列340的光学效果而设计。因此，根据一些实施例，在直接观察下，预设图样P1可能与最后透过预设图样P1而投射出的预设浮空图像P1’的表面观察形貌并不相同。例如，预设图样P1可为静态的二维图像，且最后呈现的预设浮空图像P1’可为静态的三维图像等。承上，基于本实施例，由于预设图样P1为固定的静态二维图像，且光线经过光学对齐的光学单元320、成像单元330及透镜阵列340的作用而转换投射于空间中不同位点，故可建立相对稳定，分辨率高且以多角度观看皆可呈现为立体图像的裸视三维效果。
根据一些实施例，预设浮空图像P1’可例如为裸视三维图像。例如，如图6D所示，裸视三维图像可为呈现浮空立体按键600的图像，且从至少两个以上的不同角度观看皆可看见立体呈现效果。承上，在此情况下，若设置有触控模块200且建立有与预设浮空图像P1’重叠的浮空触控区域T1，则触控感应对象50(例如手或触控笔)可进一步藉由触碰或按压浮空立体按键600来进行操作。
下文中，将进一步说明可实现如图2所示的非接触式按键10的触控模块200的例示性具体态样。
承上，根据本发明的一实施例，类似于图2所示的非接触式按键10，图7示出一种触控模块200为红外线触控模块210的非接触式按键11。具体而言，红外线触控模块210可包含；红外线产生器212及红外线接收器214。其中，红外线产生器212及红外线接收器214可分别对应于浮空显示区域M1两侧而设置于浮空显示区域M1与显示模块300之间，且分别配置以倾斜而朝向预定的浮空触控区域T1出射红外线R1或接收红外线R2。例如，红外线触控模块210可设置于显示模块300上方2～30mm处，且使红外线产生器212及红外线接收器214相互呈现一夹角，使得建立的红外线感应范围涵盖浮空触控区域T1。藉此，可基于红外线来建立可被触控感应的浮空触控区域T1。
在此，为了使图式简洁而未明确绘出浮空显示区域M1及浮空触控区域T1的范围轮廓，且其可能态样请参照前述图式。另外，根据一些实施例，上文及下文中所述的态样中，浮空显示区域M1可建立于容置腔100上方的0～10cm之间。例如，如图7所示，浮空显示区域M1可建立于浮空显示区域范围M1’的高度的内。另外，根据一些实施例，浮空触控区域T1可建立于容置腔100上方的0～20cm之间。例如，如图7所示，浮空触控区域T1可建立于浮空触控区域范围T1’的高度之内。然而，上述皆仅为示例，且本发明不限于此。
为了使发射红外线R1及接收红外线R2可不受到阻碍，根据一些实施例，可将红外线产生器212及红外线接收器214设置于框架500之上，或者是在框架500对应红外线产生器212及红外线接收器214的不透明部分开通开孔，使得发射红外线R1及接收红外线R2更为顺利。若框架500为透明材料或红外线穿透材料，则可不需开孔。承上，当从俯视方向D1俯视观察时，可呈现预设浮空图像P1’的浮空显示区域M1及/或浮空触控区域T1相对于红外线产生器212及红外线接收器214的配置可例如图8所示。然而，上述设置红外线产生器212及红外线接收器214的位置及方式皆仅为示例，且本发明不限于此。另外，未于本态样中详细说明的细节可例如与上述实施例相同或类似，或可另外在不冲突核心技术原则下进行自由变化，且在此将不再进行赘述。
接下来，根据本发明的又一实施例，类似于图2所示的非接触式按键10，图9及图10分别示出一种触控模块200为电容式触控模块220的非接触式按键12、12’。具体而言，电容式触控模块220可包含；电容触控线路225。电容触控线路225可至少分别对应于浮空显示区域M1两侧而设置于浮空显示区域M1与显示模块300之间。藉此，可基于设置于不同位置的电容触控线路225彼此的电容偶合，而在容置腔100的中央上方来建立可被触控感应的浮空触控区域T1。
根据一些实施例，如图9所示，所述电容触控线路225可建构设置于框架500之上。例如，可使用额外的电路板(未示出)而设置于界定容置腔100的壁体510之上，且从而设置于浮空显示区域M1与显示模块300之间并在容置腔100的中央上方来建立可被触控感应的浮空触控区域T1。进一步，当框架500进一步包含配置以覆盖容置腔100朝向浮空显示区域M1的开口的透明盖板520时，若透明盖板520相对覆盖或保护电容触控线路225，则透明盖板520对应于电容触控线路225背向显示模块300的一侧亦可选择性设置有一遮蔽图样B1。藉此，可减少或避免电容触控线路225被察知，从而改善了整体非接触式按键12的美观性或完整性。然而，上述仅为示例，且亦可能不设置透明盖板520或不设置对应于电容触控线路225的遮蔽图样B1。另外，可使用透明导电材料制作电容触控线路225，如氧化铟锡(ITO)、高分子导电材料(PEDOT:PSS)、纳米碳管(CNT)等。此外，可将电容触控线路225制作于浮空显示区域M1内，从而使浮空显示区域M1与浮空触控区域T1相重叠。
另外，如图10所示，根据又一些实施例，当框架500进一步包含配置以覆盖容置腔100朝向浮空显示区域M1的开口的透明盖板520时，该电容触控线路225亦可直接藉由模内电子(in-mold electronics,IME)方式与该透明盖板520一起制作而射出成型，且从而设置于浮空显示区域M1与显示模块300之间并在容置腔100的中央上方来建立可被触控感应的浮空触控区域T1。类似的，在此态样中，透明盖板520对应于电容触控线路225背向显示模块300的一侧亦可选择性设置有一遮蔽图样B1。例如，可以模内电子(IME)方式进行薄膜印刷或黑框印刷来设置遮蔽图样B1。藉此，可减少或避免电容触控线路225被察知，从而改善了整体非接触式按键12’的美观性或完整性。然而，上述仅为示例，且亦可能不设置对应于电容触控线路225的遮蔽图样B1。
根据图10所示的态样，电容触控线路225与透明盖板520系整合制作而设置，故可在建立浮空触控区域T1下减少可能需设置的元件或装置的数量。因此，可进一步改善整体装置的一体性并减少整体装置的占据空间、厚度及重量，从而提升了装置的外观美感度及/或简洁度，且可更适用于应用于设置空间较小的场合或各种现有较难以应用浮空触控的应用领域。
承上，根据图9及图10所示的态样，当从俯视方向D1俯视观察时，可呈现预设浮空图像P1’的浮空显示区域M1及/或浮空触控区域T1相对于电容触控线路225的配置可例如图11所示。然而，上述设置电容触控线路225的位置及方式皆仅为示例，且本发明不限于此。另外，未于本态样中详细说明的细节可例如与上述实施例相同或类似，或可另外在不冲突核心技术原则下进行自由变化，且在此将不再赘述。
接着，根据本发明的再一实施例，类似于图2所示的非接触式按键10，图12示出一种触控模块200为超音波触控模块230的非接触式按键13。具体而言，超音波触控模块230可包含；超音波收发器235。超音波收发器235可设置于浮空显示区域M1与显示模块300之间。藉此，可基于超音波收发器235在容置腔100的中央上方来建立可被触控感应的浮空触控区域T1。
根据一些实施例，如图12所示，超音波收发器235可直接设置于容置腔100中。例如，超音波收发器235可设置于显示模块300上方，且以一角度倾斜地设置以朝着预定的浮空触控区域T1发射/接收超音波。藉此，可减少或避免在容置腔100两边方向增加突出设置的装置或组件，进而减少容置腔100两边需占用的设置空间。
承上，根据图12所示的态样，当从俯视方向D1俯视观察时，可呈现预设浮空图像P1’的浮空显示区域M1及/或浮空触控区域T1相对于超音波收发器235的配置可例如图13所示。
另外，根据一些实施例，如图14所示的触控模块200为超音波触控模块230的非接触式按键13’，设置于容置腔100中的超音波收发器235亦可直接设置于光学单元320背向成像单元330的一侧。例如，参照图15由俯视方向D1俯视观察图14的非接触式按键13’的超音波收发器235、第一光源311及电路板305的相对配置示意图，超音波收发器235可与第一光源311整合设置于相同的电路板305上而使收发超音波透过层叠架构后进行浮空触控感应。藉此，可再进一步简化或缩小整体结构的设置及体积。
应注意的是，上述设置超音波收发器235的位置及方式皆仅为示例，且本发明不限于此。另外，未于本态样中详细说明的细节可例如与上述实施例相同或类似，或可另外在不冲突核心技术原则下进行自由变化，且在此将不再赘述。
接着，请参照图16，根据一些实施例的非接触式按键14可应用如上所述的各种实施例来设置浮空显示模块300及浮空触控模块200。进一步，非接触式按键14可进一步包含触觉反馈模块350。所述触觉反馈模块350可配置以在浮空触控区域T1被碰触时产生触觉反馈效果E。例如，可基于气体喷射方式、气体漩涡方式、超音波声辐射力方式、聚焦超音波方式等任何现有或未来开发的方式来整合触觉反馈模块350与浮空显示模块300及浮空触控模块200，从而在浮空触控区域T1被碰触时产生触觉反馈效果E。承上，基于触觉反馈效果E，可使得操作者进一步于触控时获得实际感官的触觉反馈，从而改善了使用者体验的层次，并提升了操作的可靠性。
类似于上述触控模块200，触觉反馈模块350所产生的触觉反馈效果E的范围亦可能与浮空显示区域M1与浮空触控区域T1相对于相同的中心轴线进行设置。
如图16所示，上述的用于产生触觉反馈效果E的触觉反馈模块350亦可类似地与第一光源311一同整合设置于电路板305上，从而简化并整合不同模块使得整体非接触式按键14可进一步减少所占据的空间。
承上所述，根据一些实施例，当上述浮空触控模块200系为超音波触控模块230时，该超音波触控模块230亦可配置以进一步在浮空触控区域T1被碰触时产生一触觉反馈效果E。因此，可毋需再进一步设置触觉反馈模块350即可实现触觉反馈效果E。
进一步，根据本发明的一些实施例，由于电子配置可兼容现有的开关模块的外型及电性信号，故现有的开关模块可较轻易地改造为如上文所述的显示装置1或各非接触式按键(例如非接触式按键11、12、12’、13、13’、14)。
另外，由于上文所述的显示装置1或各非接触式按键(例如非接触式按键11、12、12’、13、13’、14)可不使用液晶显示面板、有机发光显示面板等复杂且庞大的装置以进行成像，且设置浮空显示及浮空触控时限制了浮空显示区域M1与浮空触控区域T1向相邻的其他非接触式按键(例如非接触式按键11、12、12’、13、13’、14)的方向发散，故亦可轻易地整合为相邻排列设置的按键阵列而作为更复杂且精细的输入装置。
举例而言，请参照图17，根据本发明的一实施例提出一种输入装置1000。所述输入装置1000可具有多个非接触式按键15相邻排列设置的按键阵列MX。承上，各非接触式按键15的架构可各别相同或类似于上述非接触式按键11、12、12’、13、13’、14的架构。因此，输入装置1000可于相邻非接触式按键15之间不互相干扰下建立各别的预设浮空图像P1’及浮空触控区域T1，且可让操作者在不接触实体物件下识别并执行动作(例如碰触或按压)以进行输入操作。藉此，可减少或避免卫生问题以及病原体交叉传染的风险性，并可减少磨损而提升输入装置1000的使用寿命。进一步，由于各别非接触式按键15系以简化架构设置且各别独立，在任一非接触式按键15损坏的情况下，亦可较为容易地针对各别非接触式按键15进行维修或更换，从而减少了维护的成本及困难性。
如上述，非接触式按键15及输入装置1000可应用于各种输入系统作为输入用途。特别是，可应用于需求排列配置多个按键且对于精准度有较高需求的输入场合或系统。例如，可用于开放大众使用的电梯操作面板、ATM机台、自动门按钮、售票机、取票机等，以让不定的多人使用。
综上所述，根据本发明的各实施例的显示装置、非接触式按键及输入装置，可于浮空位置成像预设浮空图像以供识别。进一步，亦可能进一步搭配触控产生装置或其他装置以实现浮空触控及对应的非接触式操作功能。承上，根据本发明的各实施例的显示装置、非接触式按键及输入装置，由于成像架构的简化，故可更易于整合适用于现存的各种显示单元及按键单元中，从而提升浮空显示、浮空触控及浮空输入的实施性、泛用性及可靠性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (24)

1.一种非接触式按键，其特征在于，包含：
一框架，包含一容置腔；
一触控模块；以及
一显示模块，设置于该容置腔内；其中，该显示模块包含：
一第一光源，出射一光线、
一光学单元、
一成像单元，设置于该光学单元背向该第一光源的一侧，且具有一预设图样、及
一透镜阵列，配置于该成像单元背向该第一光源的一侧；
其中，对应于该预设图样，该第一光源所出射的光线通过该光学单元、该成像单元及该透镜阵列以于该容置腔外的一浮空显示区域成像一预设浮空图像，且
其中，该触控模块配置以于该容置腔外建立一浮空触控区域，使得该浮空显示区域与该浮空触控区域至少部分重叠。
2.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该第一光源为LED。
3.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该显示模块进一步包含与该第一光源出射不同颜色的光线的一第二光源，且该第二光源设置于该光学单元背向该成像单元的一侧，且，
其中，在基于该第一光源出射光线而显示该预设浮空图像下，若该浮空触控区域被碰触，则该显示模块关闭该第一光源，并改为由该第二光源出射光线，从而以于该容置腔外成像与该预设浮空图像为不同颜色的对应于该预设图样的一反馈浮空图像。
4.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该第一光源为可调整出射光线的颜色的光源，且，
其中，在基于该第一光源出射光线而显示该预设浮空图像下，若该浮空触控区域被碰触，则该显示模块切换由该第一光源出射的光线的颜色，从而以于该容置腔外成像与该预设浮空图像为不同颜色的对应于该预设图样的一反馈浮空图像。
5.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该光学单元为一菲涅耳透镜。
6.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该成像单元为一底片、一光罩、或一图层膜片。
7.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该透镜阵列为一单面凸透镜阵列或一双面凸透镜阵列。
8.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该透镜阵列包含沿着实质上平行于该成像单元朝向该透镜阵列的表面的一排列方向排列的多个透镜单元，且该些透镜单元中的各透镜单元沿着该排列方向的尺寸介于0.2～1mm之间。
9.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该触控模块为一红外线触控模块，且包含：
一红外线产生器及一红外线接收器，分别对应于该浮空显示区域两侧而设置于该浮空显示区域与该显示模块之间，且分别配置以倾斜而朝向该浮空触控区域出射或接收红外线。
10.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该触控模块为一电容式触控模块，且包含：
一电容触控线路，至少分别对应于该浮空显示区域两侧而设置于该浮空显示区域与该显示模块的间。
11.如权利要求10所述的非接触式按键，其特征在于，进一步包含配置以覆盖该容置腔朝向该浮空显示区域的一开口的一透明盖板，且，
其中，该透明盖板对应于该电容触控线路背向该显示模块的一侧设置有一遮蔽图样。
12.如权利要求10所述的非接触式按键，其特征在于，进一步包含配置以覆盖该容置腔朝向该浮空显示区域的一开口的一透明盖板，且，
其中，该电容触控线路藉由一模内电子方式与该透明盖板一起制作而射出成型。
13.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该触控模块为一超音波触控模块，且包含：
一超音波收发器，设置于该浮空显示区域与该显示模块之间。
14.如权利要求13所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该超音波收发器设置于该容置腔中。
15.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该触控模块为一超音波触控模块，且包含：
一超音波收发器，设置于该光学单元背向该成像单元的一侧。
16.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，进一步包含一触觉反馈模块，配置以在该浮空触控区域被碰触时产生一触觉反馈效果。
17.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该触控模块为一超音波触控模块，且该超音波触控模块配置以进一步在该浮空触控区域被碰触时产生一触觉反馈效果。
18.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该预设浮空图像、该浮空触控区域或其组合实质上平行于该成像单元朝向该透镜阵列的表面的剖面面积系沿着背向该显示模块的方向渐缩。
19.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该预设浮空图像、该浮空触控区域或其组合的外围轮廓的切线与实质上垂直于该成像单元朝向该透镜阵列的表面的法线之间的夹角介于85～45度之间。
20.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，自该透镜阵列背向该成像单元的一侧俯视，则该成像单元的面积等于或大于该预设浮空图像的面积。
21.如权利要求1所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该预设浮空图像为一裸视三维图像。
22.如权利要求21所述的非接触式按键，其特征在于，其中，该裸视三维图像为呈现一浮空立体按键的图像。
23.一种输入装置，其特征在于，具有多个如权利要求1所述的非接触式按键相邻排列设置的按键阵列。
24.一种显示装置，其特征在于，包含：
一容置腔；以及
一显示模块，设置于该容置腔内；其中，该显示模块包含：
一第一光源，出射一光线、
一光学单元、
一成像单元，设置于该光学单元背向该第一光源的一侧，且具有一预设图样、及
一透镜阵列，配置于该成像单元背向该第一光源的一侧；
其中，对应于该预设图样，该第一光源所出射的光线通过该光学单元、该成像单元及该透镜阵列以于该容置腔外的一浮空显示区域成像一预设浮空图像。
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