TWI416569B - Ring with a light-emitting diode touch button device - Google Patents

Description

環設有發光二極體之觸控按鍵裝置

本發明係關於按鍵裝置，尤指一種在該按鍵裝置上環設有發光二極體，且能利用顏色光感測元件持續偵測該等發光二極體所散發出的顏色光，且在使用者的手指遮蔽住其中一個顏色光感測元件後，該按鍵裝置即可執行相對應的程序，令該按鍵裝置在不需使用液晶觸控面板的情況下，仍得以實現平面觸控的按鍵效果。

按，隨著科技產業的精進，諸多新穎的產品相繼被研發設計成功，且取代了傳統的產品，舉例而言，現今應用於門戶上的保全系統，通常會在門口的附近裝設一按鍵裝置，當使用者欲進出該門口時，必須先行在該按鍵裝置上按壓預設的按鍵組合(如：密碼)，才得以開啟裝設於門口的控制物件(如：鐵門)。

承上，目前的按鍵裝置仍大多使用機械式按鍵，請參閱第1圖所示，該按鍵裝置1包括一鍵盤本體10、一鍵帽11、一橡膠套管13及複數個限位元件15，其中該鍵盤本體10上凹設有複數個鍵座100(第1圖中僅顯示一個)，該橡膠套管13之一端固設在該鍵座100中，其另一端則連接有該鍵帽11，又，該等限位元件15係為一桿體，且相互交錯地嵌卡至該鍵帽11及該鍵座100之間，如此，當使用者按壓該鍵帽11後，該橡膠套管13即會因受力而變形，而當使用者不再壓迫該鍵帽11時，該橡膠套管13自身會產生一回復力，使該鍵帽11能恢復到原來的位置，且藉由該等限位元件15的設置，能夠確保該鍵帽11在位移的過程中，準確地朝該鍵座100的方向位移，不會偏離該鍵座100的位置，惟，前述具有機械式按鍵的鍵盤裝置1，在長時間使用後仍會產生諸多缺點，首先，該等限位元件15受到長期的作動影響，容易因磨擦而受損，造成該等限位元件15的表面出現凹痕或裂痕，除了會影響該鍵帽11的移動軌跡，造成該鍵帽11無法順暢地移動外，甚至在使用者大力或快速按壓該鍵盤裝置1上的按鍵時，容易導致該等限位元件15發生斷裂的情況，另，該橡膠套管13在長時間使用後，亦會因彈性老化的關係，而不易將鍵帽11推抵回原位置，因此，在該橡膠套管13及該等限位元件15皆有問題時，該鍵帽11極易在使用者按壓的過程中，產生晃動或卡住的不良效果，造成使用者無法順利地輸入密碼。

承上所述，有業者因機械式按鍵的缺點，造成保全系統無法正常作業，轉而採用液晶觸控面板作為按鍵裝置的按鍵區域，亦即業者會在液晶觸控面板上規劃出複數個區塊，且每一個區塊代表某一個按鍵功能(如：1、2、3、+、-)，如此，使用者即可藉由該液晶觸控面板而輸入預設的密碼，以順利地開啟控制物件，惟，液晶觸控面板雖然在使用上極為便利，但其造價卻頗為昂貴，造成業者的生產成本居高不下，且當該液晶觸控面板的其中一個區塊損壞時，使用者即必須更換整個液晶觸控面板，導致使用者後續的維護成本大增，前述原因，亦會造成使用者較無意使用具有液晶觸控面板的按鍵裝置，降低了業者的市場競爭力。

綜上所述可知，傳統的按鍵裝置在使用上仍具有諸多缺點，造成業者及使用者的困擾，故，如何設計出一種嶄新的按鍵裝置，以有效解決前述問題，即成為目前按鍵裝置業者亟思解決之重大課題。

有鑑於現今的按鍵裝置，已無法兼顧長使用壽命、低成本、低維修成本等，因此，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之一種環設有發光二極體之觸控按鍵裝置，以期藉由本發明之問世，而提供使用者一種全新結構的按鍵裝置，進而能提高業者的市場競爭力。

本發明之一目的，係提供一種環設有發光二極體之觸控按鍵裝置，該觸控按鍵裝置包括一控制單元、一按鍵基板、一框架及至少一條發光二極體燈條，該按鍵基板的一側面設有至少一個顏色光感測元件，各該顏色光感測元件係與該控制單元相電氣連接，且能在接收到一特定顏色的光線後，傳送一按壓訊號(如：高電位)予該控制單元，另，該框架係一中空框體，其內圍繞形成有一容置空間，該框架對應於該容置空間之一側周緣係組裝至該按鍵基板的周緣，以使各該顏色光感測元件及其上之透鏡能完全位在該容置空間中，該框架對應於該容置空間之另一周緣係朝遠離該按鍵基板之方向延伸，再者，各該發光二極體燈條係組裝至該框架對應於該容置空間之內側面，且其上之發光二極體所散發出之特定顏色的光線，會投射至該顏色光感測元件，當其中一個該顏色光感測元件被外物(如：手指)完全遮蔽住時，會因未接收到該發光二極體所投射之光線，而傳送該按壓訊號予該控制單元，使得該控制單元能根據該按壓訊號，而判斷出使用者所按壓的位置，並執行對應的控制程序，如此，本發明之觸控按鍵裝置除完全無需使用到傳統機械式按鍵中的彈性元件，以避免因彈性元件的老化而發生的誤動作之缺點，亦無需使用高成本之液晶觸控面板，即能具體實現平面觸控之按鍵效果及目的。

為便　貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

本發明係一種環設有發光二極體之觸控按鍵裝置，主要是因發光二極體具有諸多優點，如：節能效果、低成本、使用壽命時間長等，因此，發明人乃採用發光二極體而重新設計了一種嶄新的觸控按鍵裝置，在本發明的一較佳實施例中，請參閱第2及3圖所示，第2圖係為一應用於保全系統中之觸控按鍵裝置2的前視圖，第3圖則為該觸控按鍵裝置2的剖面示意圖，但前述圖式僅為方便說明，以供一般大眾或本技藝之從業人員，迅速領略本發明揭露內容之本質與要旨，而並非僅限定為前述的硬體樣式，熟悉該領域的技藝人士，當能在掌握本發明的主要技術特徵後，利用不同樣式的其它結構或裝置加以實現，從而達成本發明之目的，因此，本案申請專利範圍應包含不脫離本發明精神與範圍之相等結構。

承上，復請參閱第2及3圖，該觸控按鍵裝置2包括一控制單元21、一按鍵基板23、一框架25及至少一條發光二極體燈條27，其中該按鍵基板23的一側面設有至少一個顏色光感測元件231，各該顏色光感測元件231係與該控制單元21相電氣連接，請參閱第4圖所示，該第4圖係為顏色光感測元件231與控制單元21的電路示意圖，當該顏色光感測元件231接收到特定的顏色光源(如：紅色光)時，電晶體Q即會呈導通狀態，使得該控制單元21接收到一低電位訊號，反之，當該顏色光感測元件231未接收到特定的顏色光源時，該電晶體Q則會呈截止狀態，使得該控制單元21接收到一高電位訊號，如此，該控制單元21即可依接收到的高電位訊號或低電位訊號，而判斷出該顏色光感測元件231是否已接收到了特定的顏色光源，並執行相對應的程序，惟，在本發明之其它實施例中，業者能夠依生產需求，而使用不同的元件，令控制單元21判斷的電位訊號與前述的方式不同，合先陳明。

另，復請參閱第3圖所示，該框架25係一中空框體(如第2圖的矩形框體)，其內圍繞形成有一容置空間250，該按鍵基板23能組裝至該框架25對應於該容置空間250之一側，且使各該顏色光感測元件231能完全位在該容置空間250中，惟，在本發明之其它實施例中，該框架25與該按鍵基板23的連接方式，並非僅限定於第3圖所示，只要該框架25之一側能組裝至該按鍵基板23上，並使所有的顏色光感測元件231及透鏡233皆位在容置空間250中即可，再者，該發光二極體燈條27係環設組裝至該框架25對應於該容置空間250之內側面，且遠離該按鍵基板23之一側面，其包括一電路板270及複數個發光二極體271，該等發光二極體271會朝該容置空間250的方向照射特定的光線，且其所散發出的光線，會投射至該等顏色光感測元件231，使得該顏色光感測元件231能夠接收到該等發光二極體271所散發之特定顏色的光線，並持續傳送一高電位訊號予該控制單元21，又，由於該等發光二極體燈條27係環設組裝至該框架25的內側面，亦即該等發光二極體271乃是環繞著該容置空間250散發光線，故，不僅能夠在夜晚或周圍環境光線不佳的情況下，提供使用者一個良好的照明效果，令使用者能夠清楚地看見該按鍵基板23之一側面上的文字或符號(如第2圖所示之數字)，同時，該控制單元21亦可藉此判斷出所有的顏色光感測元件231皆已接收到特定顏色的光線，除此之外，為能提高該顏色光感測元件231的偵測效果，該發光二極體燈條27的位置係高於該顏色光感測元件231的位置，意即該等發光二極體271所散發的光線，不會被顏色光感測元件231所阻擋住，以避免位在按鍵基板23中央位置的顏色光感測元件231無法接收到特定顏色的光線。

再者，復請參閱第2及3圖所示，當該按鍵基板23的面積較大，或者是發光二極體271為低亮度時，為能有效聚集外界光線，各該顏色光感測元件231尚能被一透鏡233所覆蓋，如此，外界的光線必須先行經過該透鏡233的折射後，才能被對應的顏色光感測元件231所接收，有效達到聚集光線的效果，避免距離該發光二極體271較遠的顏色光感測元件231，因接收的特定顏色之光線較弱，而產生誤動作。又，藉由本發明之觸控按鍵裝置2的整體設計，當使用者欲輸入密碼(如：5588)時，若該觸控按鍵裝置2已設有透鏡233，則使用者可依序直接以手指按壓對應符號的透鏡233，此時，由於手指上的肌肉具有彈性，而能順著該透鏡233的外形變化，故會完全覆蓋且遮蔽住該透鏡233，當該透鏡233被手指完全遮蔽住時，對應該透鏡233的顏色光感測元件231會因未接收到發光二極體271所投射之特定顏色的光線，而傳送一按壓訊號(如：高電位)予該控制單元21，該控制單元21在依序接收到該按壓訊號後，便會判斷出使用者所按壓的透鏡233之位置，且將使用者所按壓的位置對應的數字，顯示於一顯示面板28上，並執行對應的控制程序(如：開啟控制的門扉)，雖然使用者在按壓其中一個透鏡233時，會遮擋住其中一方向之發光二極體271的光線，造成對應該方向的顏色光感測元件231無法接收到特定顏色的光線，但由於本發明之發光二極體燈條27乃是沿著該容置空間環設而成，故，未被使用者按壓的透鏡233仍可以接收到其它方向之特定顏色的光線，以避免出現控制單元21判斷錯誤的情況，如此，本發明之觸控按鍵裝置2完全無需使用到傳統機械式按鍵中的彈性元件，而得以避免因彈性元件的老化而發生的誤動作之缺點，又，因使用者在按壓該透鏡233的過程中，該透鏡233或顏色光感測元件231並不會任何位移或作動關係，故，在長時間的使用下，該觸控按鍵裝置2亦不會有元件磨損的問題，有效提高產品的使用壽命。

另，由於在複數個顏色光感測元件上，逐一組裝透鏡，係會延長製程上的時間，因此，在本發明之另一較佳實施例中，業者能夠改變透鏡的樣式，請參閱第5圖所示，由於下述實施例之大多數的元件之連接關係皆相同，因此，同樣的元件仍沿用相同的元件編號，且彼此間的連接關係則不予贅述，僅針對新的元件進行編號及描述，合先陳明。該按鍵基板23之一側面尚設有一玻璃基板31，該玻璃基板31位在該容置空間250內，其對應於各該顏色光感測元件231的位置形成一透鏡311，且該玻璃基板31的內側在對應於該顏色光感測元件231之位置設有一凹槽310，使得該顏色光感測元件231能容納於該凹槽310中，又，該玻璃基板31未對應該透鏡311的外側位置設有一遮蔽層313，該遮蔽層313能遮擋住特定顏色的光線，使該特定顏色的光線無法穿透該遮蔽層313，或者穿透該遮蔽層313後會轉變成另一種顏色的光線，惟，在本發明之其它實施例中，業者亦能夠在該凹槽310的側面周緣設有遮蔽層313，或者直接對玻璃基板31上未對應透鏡311的位置直接進行不透光的處理，而非僅限定於將遮蔽層313設在外側，合先敘明。如此，使用者以手指按壓該玻璃基板31，且遮擋住對應其中一透鏡311時，對應該透鏡311的顏色光感測元件231即會因無法接收到特定顏色的光線，而傳送一按壓訊號予該控制單元21，該控制單元21便能依該按壓訊號而執行對應的程序，同時，由於該玻璃基板31與透鏡311係一體成形，故，業者能夠快速地安裝該玻璃基板31及按鍵基板23，並在對應顏色光感測元件231的位置上形成透鏡311，且無需使用高成本之液晶觸控面板，即能具體實現平面觸控之目的，大幅降低了業者的生產成本，除此之外，當其中一個顏色光感測元件231損壞時，業者僅需更換對應的元件即可，而不必如同傳統的液晶觸控面板一般，需要整個更換，有效減少了使用者維修上的成本。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

2．．．觸控按鍵裝置

21．．．控制單元

23．．．按鍵基板

231．．．顏色光感測元件

233、311．．．透鏡

25．．．框架

250．．．容置空間

27．．．發光二極體燈條

270．．．電路板

271．．．發光二極體

28．．．顯示面板

31．．．玻璃基板

310．．．凹槽

313．．．遮蔽層

Q．．．電晶體

第1圖係傳統的按鍵結構；

第2圖係本發明之觸控按鍵裝置之前視示意圖；

第3圖係本發明之觸控按鍵裝置之剖面示意圖；

第4圖係顏色光感測元件之電路示意圖；及

第5圖係本發明之觸控按鍵組裝上玻璃基板之剖面示意圖。

2．．．觸控按鍵裝置

21．．．控制單元

23．．．按鍵基板

231．．．顏色光感測元件

233．．．透鏡

25．．．框架

250．．．容置空間

27．．．發光二極體燈條

270．．．電路板

271．．．發光二極體

Claims (5)

1. 一種環設有發光二極體之觸控按鍵裝置，包括：一框架，係一中空框體，其內圍繞形成有一容置空間；一按鍵基板，係組裝至該框架對應於該容置空間之一側；至少一個顏色光感測元件，該顏色光感測元件係組裝至該按鍵基板對應於該容置空間之一側面；至少一條發光二極體燈條，係組裝至該框架對應於該容置空間且遠離該按鍵基板之內側面，並高於該顏色光感測元件的位置，以使其上之發光二極體所散發出之特定顏色的光線，能投射至該顏色光感測元件；及一控制單元，係與該顏色光感測元件相電氣連接，且在該顏色光感測元件被外物遮蔽住的情況下，該控制單元會接收對應之該顏色光感測元件所產生之一按壓訊號，並執行對應的控制程序。
2. 如請求項1所述之觸控按鍵裝置，其中該顏色光感測元件係被一透鏡所覆蓋，以使該顏色光感測元件能接收對應透鏡所聚集的光線。
3. 如請求項1所述之觸控按鍵裝置，尚設有一玻璃基板，該玻璃基板係組裝至該按鍵基板對應於該顏色光感測元件之一側面上。
4. 如請求項3所述之觸控按鍵裝置，該玻璃基板對應於該顏色光感測元件之位置形成一透鏡，且其內側在對應於該顏色光感測元件之位置設有一凹槽，使得該顏色光感測元件能容納於該凹槽中。
5. 如請求項4所述之觸控按鍵裝置，其中該玻璃基板未對應於該透鏡的外側位置，設有一遮蔽層。