不断改进键盘 满足各种应用

移动电话制造商们正在投入大量资金，花费大量时间，企图改进现有的标准12键小键盘的接口界面，更方便地传送信号。对于当今用途日益繁杂的手机，用户们有许多不满的意见，其中最主要的一条就是：众多的功能键使用不方便。尤其是将手机用作无线数据传输工具时，越来越小的按键和狭小的显示屏，使得用户难于准确地输入信息或命令；至于如何检验输入的结果就更说不上了。

一些高级的智能电话和个人数据助理（PDA）装置，已经附有声音模块；不少厂商正在开发先进的输入技术，例如：语音识别，手写文字识别，配备有数字式地址簿的快速拨号，以及触摸屏式的键盘/显示器等。

驱动人们关注这个领域的原因是：现在手机市场达到了年销售5亿部的规模。带有PDA功能的手机虽然是目前最耀眼的产品，但是它的总需求量不超过总市场1%。市场的其余份额都属于传统的12键键盘；并且，这样的市场形势并不会很快改变。

任何一种机械式的键盘，下面都有一个转换机构。所有机械式键盘在构造上都可以分为两个主要部分：实际可以看到的供用户输入用的硬键，和在下面的用来驱动线路的转换装置（参看图1）。另外，对于具有多样化用途的手机，还配备有输入软件，可以为键盘提供附加的功能。

移动电话所用键盘的工作原理，和膜片式的组合开关差不多（在www.ggi-international .com/products/c-1-2.htm上，可以看到膜片式开关的典型构造，这是一个很好的示例）。按键的特性包括触通后的反馈，所需施加的力量，以及机械的使用寿命等。这些特性主要和按键的构造以及所采用的材料有关系。

目前的移动电话手机，它们的结构一般可分为两种，即金属顶盖和聚酯顶盖两种。此外还有非接触的构造。制造商们了解到，一般的最终用户都比较喜欢在触通后有所反馈的按键。这样在他们呼叫电话后，或者在向手机输入文本后，能够知道输入是否完成，是否准确。触通的反馈，即使比较微弱，但是应该能够感觉得到，或者可以听得到；即能从感觉到的阻力，或者听到的微小嘀哒声中，知道已经起作用了。在触通按键时，实际施加的力量和能够使开关有效触通所需要的力量之间，存在一定的相差，反馈的大小应该和那种差别程度成比例。需要施加的力量和材料的厚度、顶盖的直径、高度有关系。

在金属顶盖按键的内部，有一个不锈钢的盖片；当按键被按下时，盖片在开关内形成完全的通路。聚酯顶盖型的开关，是在它构造中的多层聚酯层的某一层上，形成顶盖的形状。这两种按键都有多种不同的设计，随着设计的不同，顶盖的厚度与尺寸也很不相同。普遍认为聚酯顶盖型的键盘与金属顶盖键盘相比，耐久性更好，成本也较低，因此在移动电话手机中应用得越来越多。此外，通常在开关的下面，非导电薄层上，用丝网印刷的方法‘印刷’上含银的浆液，以便做成开关的线路。非导电的薄层衬底一般是使用聚酯材料做成的，但是也有使用其它材料的。

Qwertec公司的副总裁Michel-Grosjean先生说道：“聚酯顶盖构造的实质，就是在键盘按键的聚酯薄层上形成按键的形状。当手指按下按键时，顶盖上的导电材料就和下面的薄膜形成接触。”Qwertec公司是一家法国公司，它的母公司是美国的Apem公司。Apem公司是制造各种移动电话用键盘，以及相关制品的综合系统公司。

Michel-Grosjean先生认为，聚酯顶盖制造过程中，有一种被称为“薄膜上的塑料(plastic on film)”的工艺，越来越受到人们的重视。以前这种工艺主要应用在高级型号的手机，现在中等的手机已逐渐开始采用。“我们在薄膜的背面，直接在聚碳酸酯层的下面，进行丝网印刷。然后在薄膜上进行热成型加工形成按键的形状。然后再进行外表的模塑成型。”

用移动电话输入文本时，有一个典型的软件接口，需要多次敲击同一个按键。在进行网上浏览，或者进行instant messaging，或者使用日程安排助理时，或者进行其它需要输入文本的作业，向存储器输入数据时，这时手机的使用者需要对12键小键盘的数字按键实行多次敲击，才能输入字符并组成文字。

有些厂商提出了另外的方案来取代繁琐的多次敲击，此方案以字典为基础，利用了字识别程序；在由数码状态变换为字母字符状态后，对数字键只需要敲击一次即可。

由Tegic Communications公司成功开发、现由AOL Mobile公司持有的‘T9文本输入技术’就是这样的一种软件。它是应用得最普遍，并且已经取得了专利的这软件。该软件已经在许多OEM厂商的40多种电话手机中获得了应用，其中包括Motorola公司的iDEN移动电话系列产品。但是Motorola公司的Lexicus分部自己也开发了一种和T9类似，并且具有相当竞争力的字识别接口软件；已经提供给一些OEM公司在另外一些型号的手机上使用了。该软件的命名为iTAP。

AOL Mobile公司的Shannon Maher先生介绍说，该公司自从购进Tegic公司以后，已经对T9的核心技术进行过多次改进，扩展了语种，增强了性能。在本期杂志出版期间，AOL正在发行它的第5.1版本。所作的改进包括：可以运用双语种，并且可以输入俚语（此外，还可以在俚语中夹入数码，例如短信息服务[SMS]的缩写，用“CUL8R”代替“see you later”短语）。该公司还在为日语和汉语开发有关连的不同接口产品。Shannon Maher先生进一步解释说：“大多数以字母为基础的语言在一个引擎上运行，但是当转到象日语和汉语这些语言时，就必须使用以图形为基础的引擎；围绕这个问题必须开发一整套新的技术。”

每一个数字键都可以代表好几个字母，例如简单地按一下‘2’键，就可能指的是A，B，或者C。T9使用内部的数据库，自动地在各种可能的表示间进行扫描，寻找所表示的正确的字句。当你要向移动电话手机输入“call”这个字时，当然愿意仅仅敲4下，而不愿意象在采用多次敲击方法那样，平均敲10次。Shannon Maher先生又说，“在硬按键的键盘上，敲一个数码，有可能表示不同的文字字母，这是一个困难。但是，当连续敲击一系列数码时，却有可能唯一准确地表示出你所拼写的字。例如当你连续敲击数码2-2-2时；在英语里却仅仅有一种拼写法，那就是‘cab’。尽管单单从字母来看是模糊的，但是对于字句，却是不模糊的。当用户输入最常用的字句时，此项技术根据敲击的数码和顺序，进行截取并破译；并在屏幕上显示出来。”

Zi公司也有一种带有猜测，预言特性的文本输入技术，它可以在移动电话的小键盘上只敲击一次，就可以完成文本输入了。Zi公司的eZiText核心引擎和其语言数据库是彼此互相独立的。这样可以一面优化存储器的容量需求，一面增加新的语种。它可以应用在许多不同的平台上，这些平台可以采用来自不同厂家的芯片组，例如ADI，Conexant, Lucent, Qualcomm, Symbian, TI，以及VLSI等。

Instant messaging(也就是Ericsson公司所说的“移动电话聊天”），正是许多手机制造商所宣称的文本输入技术的推动力。他们认为在提高键盘功能，或者改进用户接口的需求背后，有“移动电话聊天”在推动着。在2000年的12月，一家瑞典OEM公司向美国市场推出了一种被命名为“Chatboard”的键盘模块，可以作为TDMA手机的选件。这种模块可以吧哒一声就接到手机上。这是一种微型的，可以外接49键的键盘。它包括许多具有专门用途的功能键，可以在短信息服务，电子邮件，万维网浏览，电话簿查阅，以及其它附加功能应用中，方便地进行较长的信息文本的输入，或者文本编辑。此模块接在手机的底部，需要和公司的网站www.chatb.com一同运行。购买该模块的同时，提供访问该网站的手段和个人电子邮箱的地址。

业界曾经费尽心机地企图构想出键盘应该采取什么样的形式，以及与它相关连的转换线路应该如何运作。但是，现在的键盘必须变革，以适应移动上网的要求。至于说到Ericsson的Chatboard，那只不过是简单地增加了一个选件，作为一个外接的附加键盘，用来提高内建标准键盘的功能。至于其它一些公司正在开发的产品，有的在解决多功能输入问题方面颇具新意。例如，Kyocera公司的Smartphone，它的键盘安装在一个类似蚌壳的可以启闭的盖子内，这样对于PDA的显示屏也可以起保护作用。这个电话手机增加了一些功能，例如，话筒、电子邮件、快速拨号、语音拨号以及访问Palm.net网网站等方面的功能。

Digit Wireless公司是一家技术公司，在今年夏初，已经开始出让Fastap键盘及用户接口等专用技术的使用许可权。此项专利技术产品是一个完整的计算机接口，面积大约只有信用卡的1/3。这项专利技术产品可以独立地，只需一次敲击，即可完成文字字母，基本的标点符号的输入，也可以执行其它通常的电话机键盘的功能；并且也不需要进行数码模式与字母模式的转换。

Fastap键盘并不是为每一个单个的按键分配一块专有的单元；它重复使用键盘的面积，每一个实体按键实际上都和某些其它的按键合用一部分面积。关于它具体是如何实现的，David Levy先生解释说：“这里有两个窍门，一个是使手指感觉良好；另一个窍门是为了使用户容易明白了解。”

Fastap键盘是由一些凸起的按键和凹下的按键组成的阵列。键盘应该能够为指头提供适当的空间，使它能对于任何一个字符，只需一次按压就可以实现输入。凸起的是字母字符，相互之间距离比较远；处于字母字符按键之间的谷底的按键，是数字按键(参看图2）。Fastap接口依据的是字符识别，而不是依靠字句识别，因此不需要字典，并且省去了存储器。用户只需要直接按下标有某一个字符的按键，就可以输入任何一个字符，包括基本的标点符号。

Digit Wireless公司认为，如果要想获得良好的触通反馈，必须彻底改进开关的膜片，因为利用连续的膜片很难得到很好的触通反馈。为了解决这个问题，该公司开发了新的制造过程，其中一项是在连续表面的背面模塑成型接触的锥体。

Cirque公司也在采用新的技术来提高键盘的功能。该公司的一项主要成果是隐蔽接触表面HTS（Hidden Touch Surface)电容技术，以前曾经作为接触块，应用在笔记本电脑上，现在正在逐渐被移动电话手机所采用。Cirque公司的总裁兼CEO（首席执行官）Clasen先生说，该公司正在计划以传感器为基础的接触块模块，推广应用到传统的键盘上去，这样可以使按键具有光标指示和以动作示意的功能。

HTS技术的基础是做在软性印制线路板(PCB)上的传感器阵列FPSA(flexible printed sensor array,灵活印制传感器阵列），是通过非导电材料对它进行操作的，因此不需要在包封外壳上开窗口，制作镶嵌的边框。 它依赖一种对压力敏感的粘合剂，安装在FPSA薄膜上。柔性的连接线与附近的控制器组合件上的连接器接头相连接。利用这种技术，为手持电子产品所制作的型号被公司命名为“GlideSensor”。

Clasen先生解释道：“简单地说，GlideSensor就是把一个传感器系统集成到实际键盘的转换线路层上去了。利用它，可以感知手指的移动，而并不需要直接在接触垫块上施加压力。在一年前，我们曾经为Palm Pilot公司和Handsping公司开发了一种可以放进口袋内的键盘，命名为‘pocket keyboard’（参看图3）。在这种装置内，我们利用接触垫块做成了一个没有机械式按键的键盘。线路的尺寸很小，可以安置在一片薄膜上；然后再和芯片相连,而芯片则可以安装在线路板上，线路板可以安放在产品的某个合适的地方。”由于线路的尺寸很小，很薄，也可以将它放在电话手机或者PDA的盒盖内。

Cirque公司在今年6月曾向移动电话制造厂商展示了最近开发的成果。这是一种新方法，可以将GlideSensor安装在普通电话手机的小键盘中。Clasen先生又解释说：“这种方法可以通过手指在键盘垫上的运动来移动光标，或者象涂写画画那样，进行手写文本的输入。我们认为这是一种实际上可以代替触摸屏的方案，应用它可以明显地减少占用面积。”

键盘的背光照明，不论是采用有源发光，还是无源发光，都能够做成薄膜的形式。采用无源发光技术例如荧光，不需要耗费主产品的能量；而如果采用有源发光技术，则需要为背光的驱动提供电源。例如场致发光（EL）照明就是一种有源背光照明，它包含有可以充电的平行板电容器，电容器通过放电的形式为照明提供能量。

Qwertec公司开发了一项已经取得专利权的新型EL照明技术，可以应用于背光照明，取代消耗功率比较大的发光二极管（LED）。

法国一家制造商将特制的EL浆料印制在键盘按键的内部，作为发光源。据该公司的Michel Grosjean先生介绍说，“应该指出的是，我们是用丝网印刷的方法，将浆料印制在按键的内部，而不是印在按键的表面，因此它不怕划伤。我们在按键内印制照明浆料，就同为按键材料添加色彩一样。浆料是放置在聚碳酸酯薄膜和支撑塑料之间，我们注入的支撑塑料是为了加强结构的牢固性。”由于发光部分是在按键的顶部，而不是像LED那样，安置在键盘内的下部深处，因此按键亮度可以保持长一些。由于消耗电能较少，电子产品可以使用比较小的电池，因此产品的重量可以减轻。如果采用同样的电池，那么电池的使用时间可以延长。

由于市场规模庞大的电话手机用途越来越广泛，功能越来越复杂，最终用户越来越难于操作，因此，手机的输入机构必须相应发展改进，不但应该要求它能够更符合工效学的原理，让使用者感到舒服，而且应该能使它的复杂功能，容易被最终用户所理解并掌握。■(正华译自Portable Design,August)