移动电话小键盘技术动向

2004年10月A版
摘 要： 本文介绍了移动电话小键盘的发展动向，指出按键式小键盘仍然是移动电话的主要输入设备。
关键词：小键盘；移动电话；敲键；键击
新技术虽然不断涌现，但在最近的将来，按键式小键盘仍然是移动电话的主要输入设备。移动电话制造商投入大量的人力物力和时间，使标准的12键按钮小键盘这种介面用起来轻巧灵活。
在今天手机体积愈来愈小的趋势下，最终用户对小键盘的主要批评是，想利用它来操控数目繁多的功能，实在是太复杂了。按键愈来愈细小，显示器尺寸也不大，要替无线式数据为本的应用输入命令，或精确地键入其他短讯，实在很困难。一些高档的智能电话和PDA是带有语音模组的，而且采用了先进的输入技术开发出来，包括语音识别，手写符识别，快速的拨号连接到数码地址薄以及触感屏小键盘显示器等。可是，需待以时日，硬键式小键盘仍可经历好几代移动电话才会正式退出舞台。

工作原理
任何类型的机械式小键盘，在它的下方必会有开关器件。结构上有两个主要部分，让用户作输入的实际硬件键子，任何使电路启动的开关器件。至于多用途手机，会有文字输入软件提供额外的功能。移动电话小键盘的工作，是靠一种薄片式membrance开关组装而成的，出色的开关薄片结构样例，可从下式网站找到www.ggi-internationalcom/products。键子特性例如触感(tactile)反馈，所需的激活力和机械生命周期，主要是由所选择的开关结构，以及它的制造材料所决定，在现今的移动电话中，主要有两种开关结构。它们是金属半球(dome)和聚酯半球开关。一般来说，制造商了解到，最终用户发出呼叫或电话用以键入文字时，喜欢有触感反馈，来决定输入是否正确。触感反馈是可触知的(tangible)或听得出的虽然很微弱的阻力或克沥声，那是开关促动时感觉得到或听得出的反馈量与一差值delta成正比，此值是促动力(actuation force)与为了维持开关闭合所需之力两者之差，促动力依赖于材料的厚度，半球的直径和高度。在每个金属半球键的内部，是一个不锈钢半球。其构造是，当压下去时在开关中就形成了闭合电路。聚酯半球开关是在整个开关构造中，于聚酯烯层浮雕聘一个个半球形状物。视乎设计的不同，这两种半球的尺寸和厚度都不相同。聚酯烯半球无论从寿命来说亦或成本方面都较金属半球优胜，因而在移动电话中也愈来愈流行。一般说来，电路层是丝印在非导电性薄膜上，采用的是导电性银基油墨，形成开关。这种薄膜也是聚酯的，但也有采用其他基底的。
法国Qwertec公司副总裁Stephane Michel Grosjean解释：“聚合物半球结构基本上是一种薄膜式的，于小键盘内形成各键子的形状。当手指把这些键子压下时，半球中的导电油墨就会和在其下方的薄膜进行接触。在美国的专利公司Apem是移动电话小键盘解决方案的系统整合商。Michel-Grosjean指出，人们愈来愈感兴趣于一种叫做薄膜上的塑料工艺用在中档电话上，以前，这种工艺主要用于高档型号。我们在薄膜底面丝印，正是在聚碳酯的下方。然后，将薄膜作热处理成型，得出键子的形状。之后，就进行超量模铸(overmolding)。

一次性敲键胜于三次
在移动电话中输入文字的典型软件方面，需要采用一种称为敲击的进程。为了把数据输入记忆体作万维网浏览，即时短讯电子手帐，或其它文字输入的功能，用户必须在12键小键盘内操作某些数字键好几次，才能输入字母，形成字词。有好几家公司提供多次敲击的代替方法，那是基于字典为本的文章识别程序，在字母符号模式之后进行切换，于标准数值小键盘内只需一下键击就得到结果。
最多人取得牌照并组织实现的软件是T9 Text Input技术，它是由Tegic communications公司创建的，此公司现在已由Aol Mobile公司所拥有。此软件被大约40家OEM的电话设计所采用。包括Motorola公司的iDEN移动电话系列。Motorola的Lexicus分部提供了一种叫做iTAP的类似于T9的竞争性文字识别界面，给它的OEM厂家，还会用于Motorola自己的其他一些型号中。Aol Mobile的Maher说，自从收购了Tegic之后，该公司就不断地改进核心产品，那就是增添更多的语言能力。Aol还在处于推出5.1版本的过程。进行改良的包括对双向语言的支持，和输入俚语的支持，譬如说，在文字中插入数值，例如在短讯服务(SMS，short message service)中的缩写词CuL8R代表短语See you later。该公司还在开发相辅相成但不相同的界面产品，以便用于日文和中文。Maher解释，他们采用大批的相同输入技术，但组织实现十分不同。绝大多数字符字母为本的语言用一个引擎来运行便可以，但当你面对日文或中文这些东西时，就需要图形为本的引擎，并且，围绕着它还要开发出全新的一组技术。每个数字键可以解释为几种字母。在2键上按一次，可以代表A，B或C。T9采用了内部数据库自动地扫描可能的变异，去决定正确的字词。例如，把字“call”输入移动电话用了4个键击，而非多次敲击文本输入法所需的平均10次按压。Moher说在硬式键小键盘里，困难的是一个数字键代表多个字母。但一系列的键击很难是唯一地限定了你正在输入的那个字词。这样一来，假使你敲字符2-2-2，在英文中只有一个字相对应的，那就是唯一的。此技术本身，于用户针对该顺序键入最平常的字词同时。它会截取键击情况，并且显示在屏幕上。那就是这种技术所做的事情，Zi Corporation也开发出一种预测式，一次键击的文本输入技术，用于移动电话小键盘。Zi的eZiTex核心引擎是与它的语言数据库不相关的，这就可以将记忆体要求优化的时候，可以一面增添语言的能力。它可以适应一系列的平台，包括来自不同公司的芯片组，例如，ADI，Conexant，Lucent，Qualcomm，Symbian，Texas Zastruments以及VLSI。

不同的键击
本行业现已弄清楚，为了符合移动上网，小键盘无论尺寸大小，以及其下面的开关技术的操作，都应该有所变化。除了Ericsson公司的chatboard之外，它只不过是简单地增添外置键盘选次来增强内建的标准小键盘，其他一些公司正在开发具革新解决方案的产品，以便形成多功能输入设备。例如，Kyocera Smartphone 京陶智能电话就有一个装在翻开式机壳盖子的小键盘，来保护PDA的显示器。此电话具有多种能力，诸如免提电话E-mail，高速拨号，电话薄数码拨号，语音拨号以及接达到Palm.net的web网站。DigitWireless公司首席行政总裁及创建人David Levy,他也是Fastap硬件和软件的发明者，他说：“标准12键移动电话小键盘并不是打算用来浏览Web网或写E-mail或即时短讯的。哪怕是最简单的任务， Moblile Web用户也得借着麻烦的键顺序去完成。”Digit Wireless是一家技术公司。今年夏季早期，开始给它的Fastap小键盘和用户界面发放牌照。这种已取得专利的技术，在小的面积内提供完整的电脑界面，此面积是信用卡的三分之一。它设计来提供独立和即时接达每个字母的基本标点符号，以及传统的电话小键盘。那并不需要在数字与字母模式之间来作切换。Fastap的键板 Keypad不是给每个隔离的按钮配置一个独立的元件，而是将一个区域重复使用。所以，每一物理按键实际上是由其他按键组合而成。Levy解释道：“Fastap最初的原型是不太受欢迎的，因为看起来很复杂。开发的其中一部分是要简化它的外观，以便将所有几何上的复杂性都不让用户觉察出来。如果你将今天的Fastap技术也5年前的作一比较，它是简单多了。”Fastap技术采用了升高键与下陷键的矩阵，让手指有足够空间，一次按压就能接达任何字符。升高的字母，字符按钮与邻近按钮不同，而它们之间的谷地就形成数字键。Fastap界面是基于字符识别，而不是字词识别的，因此就无需字典，节省记忆体。要接达任何字符，包括标准的标点，用户可按下带有该字符的键子。Levy解释：“我们得要将开关膜片完全改变，因为，要在连续的膜片上得到良好的触感反馈是很困难的。我们用一种新的工艺来解决了。这种制作工艺包括了在连续性表面的背后生成模泡的触感锥体。”Cirque 公司也在采用新的技术来增强小键盘的功能性。它的旗舰HTS (hidden touch surface) 隐性接触表面电容技术，常常在笔记本电脑中使用，正被采纳于移动电话。Cirque的首席执行官及总裁Richard clasen说，该公司打算把它的传感器为本，接触垫模组整合到传统键板内，使那些键子具有传感器因应不同手势的能力。
HTS技术是围绕柔软印刷传感器阵列FPSA而建立起来的，设计上是透过非导电性材料来工作的，这样，就无需在包封上有一个沟缘开口，采用压力敏感黏合剂来装到FPSA薄膜上。引线部分插入到电路连接器中，控制器组就固定在附近。这种技术的一个改良版本是给手持设备使用的，该公司称之为Glide Sensor。Clasen解释：“基本上，Glide Sensor允许我们做到的就是将一个传感器及位整合到实在键板开关层，我们现在可以感测到手指的活动，但不需要手指直接在触感垫上作出压力。大约一年之前，我们开发出称为pocket keyboard的东西，用于palm pilot和HandSpring.在那里，我们把触感垫转换成为没有机械按钮的键盘。由于Glide Sensor硬件的厚度仅为0.1mm，故可以放在电话手机或PDA的盖子里。我们的电路尺寸很小，可以放在薄膜上，然后将它连接到有关芯片，此芯片可以是在设备的电路板上任何地方。”Girgue给OEM厂家提供Glide Sensor ASIC 界面和传感器。该公司最近开发的事项，是把Glide Sensor整合到传统移动电话小键盘设计的一种新方法。Clasen解释：“我们实际上可以和这种标准系统共存。我们实际上开发出一种方法，在这阶段，我们能够讲的东西是有限的，允许你在键垫上方移动手指，利用它来移动光标或进行Graffitit似的文本输入。我们把这个当作为触感屏的真实代替品，而你也可因此大大节省成本。”

关于照明
小键盘的照明，可以用有源方式或无源方式整合到膜片结构中。无源技术例如磷光不会从设备中吸取电能，但有源技术就要电源来驱动背光。例如EL灯就是一种有源背光方式，由电气充电，平行电极电容器所组成，将电能转换为光。Qwertec开发出一种专利技术，制造新的EL照明系统作为背光，来代替更耗费电能的发光二极管。这家法国的制造商在键子内部印刷其专用的EL油墨。Michel Grosjean说：“重要的是要指出，我们把丝印油墨放在键子内部，而不是在键子上。它是可以抵受划痕的。我们用来作照明的油墨的施加方法，一如给键子施加彩色油墨一样。因此，油墨是放在聚酯酸薄膜与塑料之间，这些塑料，我们注入到键子内，以提高键子的强度和结构上的刚性。由于照明只是在键子的顶部，而不是深入小键盘内里，如LED那样，所以，键子的光亮历时较久。因为它的功耗很低，设备的重量会降低，可以用较少的电池或同样体积的电池得到较长的寿命。”
随着大众市场移动电话演进成为多种用途，用户可以进行更为复杂的操控，输入机制也必须相应地演进，不但要在人体工程学方面让人感觉得更舒服，而且更使得把其复杂性不易被人们觉察出来。