易建瓊

摘 要：當(dāng)下，觸摸屏移動(dòng)終端的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)空前的階段，觸摸屏上虛擬鍵盤的設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響用戶對(duì)觸摸屏終端的使用體驗(yàn)。因此，虛擬鍵盤的設(shè)計(jì)成為各觸摸屏終端廠商爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。本文以基于觸摸屏上的虛擬鍵盤技術(shù)，以專利申請(qǐng)作為分析對(duì)象，重點(diǎn)分析全球及中國(guó)范圍內(nèi)關(guān)于觸摸屏上的虛擬鍵盤技術(shù)的專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、重要申請(qǐng)人、典型技術(shù)方案等方面。

關(guān)鍵詞：觸摸屏；虛擬鍵盤；專利

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）02-0058-02

A Survey of Patent Technology of Virtual Keyboard on Touch Screen

YI Jianqiong

（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office， SIPO，Chengdu 610213，China）

Abstract：At present，the development of touch screen mobile terminal has entered an unprecedented stage. The design of the virtual keyboard on the touch screen directly influences the user experience of mobile terminal. As a result，the design of virtual keyboard has become a hot topic among the manufacturers of touch screen terminals. This paper focus on the trend of patent applications、important applicants、typical technical scheme of the virtual keyboard technology on the touch screen.

Keywords：touch screen；virtual keyboard；patent

0 引 言

隨著觸摸屏技術(shù)、智能移動(dòng)終端的迅速發(fā)展與普及，人機(jī)交互設(shè)備的鍵盤也相應(yīng)地發(fā)展成為觸摸屏幕上的虛擬鍵盤，虛擬鍵盤在GUI信息輸入中扮演著非常重要的角色。虛擬鍵盤作為觸摸屏人機(jī)交互設(shè)備的重要輸入媒介，隨著觸摸屏技術(shù)的迅猛發(fā)展經(jīng)歷了一系列技術(shù)創(chuàng)新，包括在智能布局、提高輸入速率和準(zhǔn)確性、擴(kuò)大輸入空間、改善用戶體驗(yàn)等方面。

1 基于觸摸屏的虛擬鍵盤的技術(shù)分支

虛擬鍵盤用于人機(jī)交互設(shè)備上的信息輸入。相比于傳統(tǒng)鍵盤，它具有較多優(yōu)點(diǎn)，如由軟件實(shí)現(xiàn)、具有可編程性、可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行個(gè)性化定制以及滿足用戶在個(gè)體化上的需求。同時(shí)，其相對(duì)物理鍵盤也存在一些明顯的缺點(diǎn)，如受屏幕大小的限制，虛擬鍵盤的顯示空間較小，導(dǎo)致了虛擬鍵盤中每個(gè)字符的排列位置緊密，容易出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤、以及用戶使用虛擬鍵盤時(shí)，不能像使用物理鍵盤一樣獲得觸感反饋，從而導(dǎo)致體驗(yàn)不佳等。

本文基于現(xiàn)有的全球?qū)＠暾?qǐng)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索、閱讀、分析，總結(jié)出觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)的主要研究方向，主要包括：（1）布局優(yōu)化；（2）提高輸入準(zhǔn)確性；（3）提高輸入效率；（4）虛擬鍵盤的附加功能。從觸摸屏虛擬鍵盤各研究技術(shù)分支在全球?qū)＠暾?qǐng)量中的分布，可以看出關(guān)于觸摸屏虛擬鍵盤布局的專利申請(qǐng)量最多，這是由于相較于傳統(tǒng)物理鍵盤，虛擬鍵盤最大的優(yōu)點(diǎn)是可編程性，可以實(shí)現(xiàn)虛擬鍵盤的用戶定制，因此，為了提高觸摸屏虛擬鍵盤的用戶體驗(yàn)效果，各觸控智能終端的制造商都對(duì)虛擬鍵盤的布局進(jìn)行了大量的研究；其次是提高在虛擬鍵盤上進(jìn)行文本輸入的效率，主要是提高輸入速度。由于觸摸屏虛擬鍵盤最大的不足是顯示空間有限，導(dǎo)致虛擬鍵盤上的按鍵大多都非常緊湊，在用戶使用手指進(jìn)行輸入時(shí)，容易出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤，因此，在提高輸入的準(zhǔn)確性方面的研究也非常重要。虛擬鍵盤是觸摸屏設(shè)備上最常用的輸入工具，用戶使用的頻率高；另外，為了提高觸控設(shè)備使用的便捷性，在虛擬鍵盤上添加附屬功能，如快捷啟動(dòng)應(yīng)用程序、快捷操作等也是研究的熱點(diǎn)。上述各個(gè)分支并不是完全獨(dú)立的，多個(gè)分支之間會(huì)交叉融合，以達(dá)到進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)的效果。

2 基于觸摸屏的虛擬鍵盤的技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠傆[

2.1 申請(qǐng)態(tài)勢(shì)

觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)的全球?qū)＠暾?qǐng)總體可以分為三個(gè)階段。2001年以前，是觸摸屏虛擬鍵盤研究的萌芽期，2002-2005年之間是觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)的緩慢增長(zhǎng)期，2006-2012年之間是觸摸屏虛擬鍵盤的快速增長(zhǎng)期，在2012年達(dá)到頂峰，最大申請(qǐng)量為276項(xiàng)。觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)在2006-2012年間獲得快速發(fā)展，這是由于觸摸智能終端在此期間快速發(fā)展的推進(jìn)，特別是智能手機(jī)的發(fā)展，基于開(kāi)源操作系統(tǒng)Android的智能手機(jī)地突起更是促進(jìn)了虛擬鍵盤各個(gè)研究方面的發(fā)展，逐漸步入技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的成熟期。因此，在2013年后其相關(guān)專利申請(qǐng)量也從急劇增長(zhǎng)的狀態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)向回落。

國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量情況體現(xiàn)為初期的發(fā)展相對(duì)滯后，但是隨著國(guó)內(nèi)觸摸屏智能移動(dòng)終端的發(fā)展，不斷有新的企業(yè)加入到觸摸智能移動(dòng)終端的制造大軍中來(lái)，加上國(guó)內(nèi)高新技術(shù)企業(yè)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)越來(lái)越重視，因此國(guó)內(nèi)各觸摸屏智能移動(dòng)終端在觸摸屏虛擬鍵盤領(lǐng)域的創(chuàng)新研究勢(shì)頭從2011年到現(xiàn)在仍然強(qiáng)勁。

2.2 全球主要申請(qǐng)人分布

觸摸屏虛擬鍵盤主要的技術(shù)原創(chuàng)地區(qū)依次為：美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、日本和歐洲，其中美國(guó)和中國(guó)的申請(qǐng)項(xiàng)數(shù)最多，韓國(guó)和日本分別位列第三、第四位。中國(guó)在觸摸屏虛擬鍵盤領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力越來(lái)越強(qiáng)，這得益于觸摸智能移動(dòng)終端在中國(guó)的快速發(fā)展。

三星公司在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量最大，達(dá)到了91件，這與三星公司在智能便攜式終端產(chǎn)品領(lǐng)域，如手機(jī)和平板電腦的巨大成功是密不可分的；其次是加拿大的捷迅研究公司，該公司旗下的黑莓手機(jī)在智能手機(jī)領(lǐng)域中占有一席之地；第三位是蘋果公司，蘋果公司在智能便攜式終端的引領(lǐng)地位是顯而易見(jiàn)的。另外，有多家中國(guó)公司躋身全球觸摸屏虛擬鍵盤研究領(lǐng)域的前列，包括聯(lián)想、鴻海集團(tuán)、中興、華為公司，這也說(shuō)明了中國(guó)在該領(lǐng)域已經(jīng)具備相當(dāng)強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，正在快速邁進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平行列。

2.3 國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人的地區(qū)分布

觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)的專利申請(qǐng)量在國(guó)內(nèi)的區(qū)域分布不均勻，主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，其中廣東省的申請(qǐng)數(shù)量位居全國(guó)首位，占據(jù)了國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人全部申請(qǐng)量的33%，其次是北京和上海，分別位居第二位和第三位。在廣東省內(nèi)，以深圳的申請(qǐng)量最多，達(dá)145件。這是由于觸摸智能手機(jī)的快速發(fā)展推動(dòng)了觸摸屏虛擬鍵盤的研究，而廣東省有多家知名的觸摸智能手機(jī)廠商，如華為、中興、OPPO等。

3 典型專利分析

（1）智能布局（US2006033724A1，被引證次數(shù)200，同族數(shù)量14）

要解決的技術(shù)問(wèn)題：由于虛擬鍵盤和應(yīng)用界面顯示在同一屏幕上，這樣虛擬鍵盤就會(huì)擠壓或覆蓋應(yīng)用的顯示空間，因此，如何布局虛擬鍵盤使其能夠方便使用成為需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

采用的技術(shù)手段：對(duì)特定的應(yīng)用以特定的方式顯示虛擬鍵盤，依賴于應(yīng)用的特性，確定應(yīng)用顯示的不重要的部分，壓縮或者覆蓋不重要的部分，使顯示虛擬鍵盤形成復(fù)合顯示圖像。

達(dá)到的技術(shù)效果：增大虛擬鍵盤的顯示空間，方便用戶輸入。

（2）基于位置檢測(cè)的虛擬鍵盤布局（EP03738447A，被引證次數(shù)85，同族數(shù)量7）

要解決的技術(shù)問(wèn)題：實(shí)現(xiàn)盲打。

采取的技術(shù)方案：預(yù)先定義虛擬鍵盤的布局，當(dāng)使用者將至少兩個(gè)手指放在觸摸屏上時(shí)，由微控制器將虛擬鍵盤上的參考鍵，如QWERTY鍵盤中的“F、J”鍵盤，分配給被接觸區(qū)，然后根據(jù)已知的虛擬鍵盤的布局分配虛擬鍵盤上剩余的其他按鍵。參考鍵的大小可以與手指的大小成比例。

達(dá)到的技術(shù)效果：根據(jù)手指位置來(lái)顯示虛擬鍵盤，能夠方便用戶操作，且不需要用戶一直看著屏幕，更加方便用戶輸入。

（3）連續(xù)筆劃輸入（US2004140956A1，被引證次數(shù)262，同族數(shù)量7）

要解決的技術(shù)問(wèn)題：提高文本輸入的速度。

采用的技術(shù)手段：在固定的布局鍵盤上，通過(guò)與屏幕的接觸、描繪出連續(xù)圖形以及當(dāng)達(dá)到字詞的最后一個(gè)字母時(shí)斷開(kāi)與屏幕的接觸，這樣一來(lái)用戶輸入字詞時(shí)，連續(xù)圖形順次通過(guò)字詞的每個(gè)字母或在其附近。

當(dāng)用戶在觸摸屏上描繪出輸入圖形時(shí)，系統(tǒng)記錄由觸摸屏控制硬件探測(cè)的接觸點(diǎn)的順序。當(dāng)輸入圖形被記錄時(shí)，通過(guò)輸入圖形分析組件對(duì)其進(jìn)行處理，由輸入圖形分析組件提取圖形匹配組件所需的數(shù)據(jù)，將一個(gè)或多個(gè)被識(shí)別出的字詞提供給用戶供其選擇，在分析輸入圖形時(shí)，確定一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)相關(guān)的位置，并計(jì)算每個(gè)確定的位置和與文本字符按鍵相關(guān)位置之間的距離，確定出最匹配的字母，圖形匹配組件將提取的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的字詞進(jìn)行比較，以識(shí)別一個(gè)或多個(gè)被確定為最可能匹配的候選字詞的列表供用戶選擇。

達(dá)到的技術(shù)效果：當(dāng)用戶輸入文本字詞時(shí)，不必針對(duì)每一字母輸入執(zhí)行舉起并放下記錄筆的動(dòng)作，且用戶描繪的路徑不需要精確地接觸預(yù)期字詞的每個(gè)字母，有效地提高了輸入速度。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)觸摸屏虛擬鍵盤專利文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀分析和整理，將現(xiàn)有的觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)專利按其發(fā)明點(diǎn)進(jìn)行分類，并進(jìn)一步對(duì)申請(qǐng)態(tài)勢(shì)和重要申請(qǐng)人進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，結(jié)果表明觸摸屏虛擬鍵盤技術(shù)在國(guó)內(nèi)外正受到越來(lái)越高地重視。目前的研究熱點(diǎn)主要圍繞在智能布局和提高輸入效率以提高用戶體驗(yàn)方面。

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