12 键 QWERTY 文本输入方法 相关申请的交叉引用
本申请请求 2004 年 11 月 19 日提交的美国临时申请 60/629,546 的优先权, 是 PCT 申请 PCT/US05/12009、 美国申请 US11/283,510 和美国申请 US60/718,107 的部分延续申请, 它们在此引作参考。
引用的文件
美国专利文件
5,528,235 A Edward Lin, Wallace Lin 6,043,761 A Gregory N.Smallwood
6,731,227 A Kenichi Horie 6,911,970 A Tai Chun Wen
7,091,885 A Vadim Fux, etc 7,096,036 A Jason Griffin, etc
技术领域 本发明涉及数据输入设备。具体而言, 本方法和系统包括在手持电子设备 ( 如手 机 ) 上的按键排布。举例而言, 该按键排布可应用于 12 键的手机产品, 也可以应用于智 能手机、 IP 电话、 游戏控制台的控制器、 家用娱乐设备或计算系统的遥控器、 个人数字助理 (PDA)、 手表、 卡拉 OK 控制器、 汽车导航控制器、 单手使用的辅助 PC 键盘, 以及它们的任意组 合, 任何 12 键的设备以及类似设备。
背景技术 在手机上使用数据服务, 如电子邮件、 即时消息和 SMS, 已经越来越普遍。用户已 经习惯于使用传统的手机按键排布, 即共 12 个键, 分为 3 列 4 行。如图 1 所示, 标准格式是 将字母分配到从 2 到 9 的数字键上, 如 2(ABC)、 3(DEF)、 4(GHI)、 5(JKL)、 6(MNO)、 7(PQRS)、 8(TUV)、 9(WXYZ), 而且建议不同的电话系统都使用这样的按键分配以保持一致。每个键都 主要是用来输入数字 0-9, 或功能键 * 或 #。某些键也用来输入字母 A-Z 或符号, 常常需要 在同一个键上按许多次。
考虑到键盘的大小, 简便、 快捷而且准确地通过按键输入字母和符号以使用数据 服务已经成为重要的问题。
如图 2 所示, 黑莓类型的设备支持字母键, 共有 10 列 4 行。QWERTY 键盘设备成为 智能手机市场中的标准文字输入方法。 最近, 这个潮流也开始影响手机市场, 这一市场几百 倍于智能手机市场。
美国专利号 7,091,885 公开了一种 20 键的 QWERTY 按键排布, 分为 5 列 4 行。如 图 3 所示, 每个键区上分配有 2 个字母, 每个字母是通过参考内部的词典用预想式输入法智 能选择的。但是, 预想式输入法受到内部词典大小的限制, 无法实现准确的字母选择。流行 的 T9 输入技术也有类似的问题。
美国专利号 7,096,036 公开了一种双模式键盘, 它包含多个双向开关, 每个都有 相关联的字符, 以解决美国专利号 7,091,885 的问题。但是, 排列成 5 列 4 行的 20 个键使 得设备稍显笨重。
美国专利号 6,911,970 和 6,931,125 公开的方法是, 在键盘键的背面有多个触点, 而向上倾斜且可扳动的按键下面则放置了多个接触垫, 每个触点都与其中一个接触垫相搭 配。 按某个按键的右侧、 中间或左侧会形成不同的接触搭配, 从而用一个键区产生三个不同 的字符。一次按键可在 3 列 4 行的键盘上产生最多 36 种不同的字符。但是, 用户更希望的 是应用 QWERTY 按键分布。
美国专利号 6,731,227 公布的 3 列 4 行的 QWERTY 键盘包括了倾斜度感应器或角速 度感应器, 分配与 QWERTY 键盘相同的排列, 分为左、 中、 右区, 如 6,911,970 所述。但是, 最 上面一行是 1[QWE]、 2[RTY]、 3[UIO], 但实际需要 10 个字母, [P] 放不下, 只能分配到 9[MP]。 同时, 倾斜设备以进行文字输入需要额外的手部动作, 减慢了输入速度。
因此, 有必要寻求一种能在 3 列 4 行的 12 键键盘上提供标准 QWERTY 键盘的字符 输入设备, 以通过单次按键快速准确地输入字母、 数字和符号。 发明内容 鉴于前文, 本发明是一个 12 键的 QWERTY 文字输入设备以及文字输入方法, 通过利 用无键区域, 以 3 行 4 列的布局分配用户友好的标准 QWERTY 键盘布局, 实现单次按键快速 准确地输入字母、 数字和符号。
仅供示例, 此按键排布可应用于手机产品, 也可以应用于智能手机、 IP 电话、 游戏 控制台的控制器、 家用娱乐设备或计算系统的遥控器、 个人数字助理 (PDA)、 手表、 卡拉 OK 控制器、 汽车导航控制器、 单手使用的辅助 PC 键盘, 以及它们的任意组合, 任何 12 键的设备 以及类似设备。
出于上述及其它目的, 本发明提供了一种数据输入设备, 它的每一个键表面上至 少印有一个第一符号、 一个第二符号和一个第三符号。第四符号印在两个键区之间的主机 壳上。而且还提供至少一个第一开关、 一个第二开关和一个第三开关, 与所述的符号相对 应。当按下第一符号, 第一开关被启动 ; 当按下第二符号, 第二开关被启动 ; 当按下第三符 号, 所述第一和第二开关同时被启动。 当按下两个键区之间的第四符号, 左侧键区的右侧开 关和右侧键区的左侧开关被启动。
本发明还提供了一种控制数据输入设备的方法。 扫描数据输入设备的信号端口以 确定数据输入设备的状态是否有所改变。 如果有, 则可以确定被按下的开关的位置, 然后根 据开关被按下的次数和其位置确定可能的输出。
在具体的实施例中, 本发明提供了一种通讯设备。该通讯设备包含机体。该通讯 设备可以是一部手机, 或其它无线设备。 该通讯设备还包含一个键盘, 其中有多个按键代表 数字 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 0、 # 和 *。键盘连接到机体。上述所有按键或其中大部分都代表 至少一个第一字符、 一个第二字符和一个第三字符。每个键都有第一、 第二和第三部分, 而 且在两个相邻的键区之间还有一个额外的第四字符部分。
该通讯设备还包含一个第一开关, 当按键的第一部分被按下, 第一开关被启动。 该 通讯设备包含一个第二开关, 当按键的第二部分被按下, 第二开关被启动。 该通讯设备还包 含一个转换设备, 耦合第一和第二开关。 转换设备将第一输入耦合到第一开关, 将第二输入 耦合到第二开关。第一输入可以传递表示第一字符的第一输出, 第二输入可以传递表示第 二字符的第二输出。当第一开关和第二开关同时被启动, 转换设备还可以在同时从第一开
关和第二开关接收到输入时产生第三字符。
该通讯设备还包含一个转换设备, 耦合左侧键区右侧的第二开关和右侧键区左侧 的第一开关。该转换设备还可以在接收到同时发生的按键操作时产生第四字符。
该通讯设备还包含标准个人电脑的 QWERTY 键盘布局, 如数字 [1] 代表 “QWE” , [2] 代表 “TYU” , [3] 代表 “OP@” , 字符 “R” 位于数字 [1] 和 [2] 键区之间, 字符 “I” 位于数字 [2] 和 [3] 键区之间。 附图说明
本发明的实施例在此通过所附的绘图描述。类似的附图标记表示功能类似的元 素。
图 1 示出了传统的手机按键排布。
图 2 示出了市面上可见的如黑莓等智能手机所采用的 QWERTY 键盘。
图 3 示出了市面上可见的智能手机的 20 键、 5 列 4 行的二合一 QWERTY 键盘。
图 4 示出了本发明的一个实施例中手机的一个键。
图 5 示出了本发明的一个实施例中手机的一个开关布局。
图 6 示出了本发明的一个实施例中手机的一个按键位置和开关位置布局。 图 7 示出了本发明的一个实施例中的键开关电路矩阵。 图 8 示出了本发明的一个实施例中手机的一个键。 图 9 示出了本发明的另一个实施例中手机的一个键。 图 10 示出了使用本发明的手机的键处理顺序流程图。 表 1 示出了使用本发明的手机的转换设备表, 参照图 4、 图 8、 图 9 以及流程图图10。 具体实施方式
本发明的目的和优点可通过下面的详细描述得到清楚的体现。 下面关于本发明的 解说性的、 非限定的实施例中提到了特定的配置和组件。 但是, 这些实施例仅是本发明的示 例, 因此下文所述的具体特性只是用于描述该实施例, 从而实现对于本发明的总体理解。 本 领域的技术人员容易理解, 本发明并不仅限于下文所述的特定实施例。 而且, 为了使描述清 楚简练, 此处略去本领域技术人员所熟知的对本发明的各种配置和组件的某些描述。
图 4 显示了本发明的一个实施例中的手机的 12 个键, 3 列 4 行。
“Q” 、 “W” 、 “E” 丝印 (silk print) 在数字 “1” 键表面上。
“T” 、 “Y” 、 “U” 丝印在数字 “2” 键表面上。
“O” 、 “P” 、 “@” 丝印在数字 “3” 键表面上。
“A” 、 “S” 、 “D” 丝印在数字 “4” 键表面上。
“G” 、 “H” 、 “J” 丝印在数字 “5” 键表面上。
“L” 、 “; ” 、 “’ ” 丝印在数字 “6” 键表面上。
“Z” 、 “X” 、 “C” 丝印在数字 “7” 键表面上。
“B” 、 “N” 、 “M” 丝印在数字 “8” 键表面上。
“.” 、 “/” 、 “? ” 丝印在数字 “9” 键表面上。“SHIFT” 丝印在符号 “*” 键表面上。
“SPACE” 丝印在符号 “0” 键表面上。
“ENTER” 丝印在符号 “#” 键表面上。
本发明的独特性在于, 其他字母丝印在主机的表面上。
“R” 丝印在该装置的主面板上数字 “1” 和 “2” 之间的区域。
“I” 丝印在该装置的主面板上数字 “2” 和 “3” 之间的区域。
“F” 丝印在该装置的主面板上数字 “4” 和 “5” 之间的区域。
“K” 丝印在该装置的主面板上数字 “5” 和 “6” 之间的区域。
“V” 丝印在该装置的主面板上数字 “7” 和 “8” 之间的区域。
“, ” 丝印在该装置的主面板上数字 “8” 和 “9” 之间的区域。
图 5 显示本发明的一个实施例中 QWERTY 键盘布局的第一行。 501 是第一行的俯视 图, 502 是键区的侧视图, 503 是设备主机表面的侧视图, 504 是用来连接或断开 506 的外部 和内部环的开关的侧视图, 505 是电路板表面的侧视图, 506 是当 504 所接触之处的实际电 路样式的俯视图。
图 6 显示图 5 的键按下区域和开关位置之间的关系。 Sw-1 位于键区 601 下方左侧, sw-2 位于同一个 601 键区下方右侧。
Sw-3 位于键区 602 下方左侧, sw-4 位于同一个 602 键区下方右侧。
Sw-5 位于键区 603 下方左侧, sw-6 位于同一个 603 键区下方右侧。
按下键表面 601 的 PT01 区域, 只有 sw-1 启动。 按下键表面 601 的 PT02 区域, sw-1 和 sw-2 都会启动。按下键表面 601 的 PT03 区域, 只有 sw-2 启动。按下键表面 601 和 602 之间的 PT04 区域, sw-2 和 sw-3 都会启动。
按下键表面 602 的 PT05 区域, 只有 sw-3 启动。 按下键表面 602 的 PT06 区域, sw-3 和 sw-4 都会启动。按下键表面 602 的 PT07 区域, 只有 sw-4 启动。按下键表面 602 和 603 之间的 PT08 区域, sw-4 和 sw-5 都会启动。
按下键表面 603 的 PT09 区域, 只有 sw-5 启动。 按下键表面 603 的 PT10 区域, sw-5 和 sw-6 都会启动。按下键表面 603 的 PT11 区域, 只有 sw-6 启动。
本发明的独特之处在于, 无按键的区域也高效地分配了其它唯一的字符。按下两 个键区之间的空隙区域, 如图 6 中所示的 PT04 和 PT08 区域, 将分配新的字符, 如” R” 和” I” 。
图 7 显示本发明的一个实施例的键扫描矩阵。701 是一个控制器, 从 708 到 711 发 出键扫描输出信号, 发送到键扫描矩阵电路, 扫描按键状态, 捕捉到状态作为键扫描输入信 号 702 到 707 返回到控制器 701。712 示出了开关的概念。702 到 707 连接到控制器 701 的 键输入端口, 通过电阻拉到 “高” 。708 到 711 连接到控制器 701 的键扫描输出信号端口, 除 了特定线路的键扫描时序外保持着 “高” 的状态。例如, 当扫描信号 708 输出为
“低” , 而 709 到 711 为 “高” , 则 sw-1 到 sw-6 开关的 “开 / 关” 状态通过 702 到 707 反应出第一行键的按下状态, 并被控制器 701 捕捉到。当键表面的某个部分被按下, 相关联 的一个或多个开关会启动。如果某个开关被按下, 对应的输入端口在 708 到 711 的特定的 扫描时序变成 “低” 。例如, 当数字 1(QWE) 键的 PT01 位置被按下, 在 708 扫描信号变成 “低” 的时序, 702 输入变成 “低” , 703 到 707 保持 “高” 。控制器 701 不断扫描所有开关的开 / 关 状态, 并执行进一步的数据转换, 以显示相应的字符。
图 8 示出了本发明的另一个实施例中的手机的 12 个键, 3 列 4 行。与图 4 相比较 可看出, 每个键区上以及键区之间的主机表面区域都增加了丝印。
表 1 示出了键按下的位置如何转换成输入的字符的转换表。 “ON” 状态表示适用 的键区位置 (PT01 到 PT11) 被按下, 开关启动。 “OFF” 状态表示适用的键区位置 (PT01 到 PT11) 没有被按下, 开关没有启动。
图 10 示出了一个简要的键处理顺序流程图, 针对按照本发明的一个实施例所述 的图 7 键扫描以及表 1 数据转换。键处理顺序从 901 开始, 扫描所有键开关状态 ( 如图 7 所述 ), 并将每一行 ( 第一到第四 ) 的所有 702 到 707 状态保存到控制器的内存里。然后, 去掉键振动或电子噪音后, 将数值与之前在 902 扫描到的数据相比较。如果没有键数据发 生改变, 则键处理结束。如果 902 有任何键数据改变, 则在 903 找出发生变化的行。
如表 1 所示, 在 904, 如果 4 行中任何的 sw-1 到 sw-6 处于” ON” 位置, 则在 905 找 出它的具体位置 PT01 到 PT11, 在 906 通过参照转换表 1 分配相应的字符输出, 然后在 907 显示适当的字符。所显示的字符是暂时的, 直到在 904 键状态变成 “键关闭” 。手指从按键 位置完全离开后, 在 909, 所显示的字符就变成确定的输入, 并将光标移到显示设备上的下 一个字符输入位置。
如图 8 所示, 按照本发明的一个实施例, 特殊功能 SHIFT、 SPACE 以及 ENTER 被分配 到了第四行的键区。
“*” 键的 PT01 到 PT03 被分配为 “SHIFT” 键。
数字 “0” 键的 PT05 到 PT07 被分配为 “SPACE” 键。
“#” 键的 PT09 到 PT11 被分配为 “ENTER” 键。
在图 8 中, 与图 4 相比, 每个键和主机表面的上半部分都丝印了特殊字符集。这些 额外的字符集是类似于 PC 键盘的数字和符号。 SHIFT(*) 键有特殊操作, 可更改下一个字母 的输入模式。
按下 SHIFT 键左侧的 PT01 区域, 当显示 “SYM” 图标, 则只有下一个按键输入变成 符号和数字模式。 “SYM” 丝印颜色可以与所有键以及主机表面的上半部分的颜色相一致。
按下 SHIFT 键右侧的 PT03 区域, 则只有下一次第一个按键输入变成大写字母输入 模式。 “Aa” 标志的颜色可以与所有键以及主机表面的下半部分的颜色相一致。
按下 SHIFT 键中间的 PT02 区域, 则选中 “*” 。
SHIFT 键的功能与标准 PC 键盘类似, 将可输入字符的总数翻倍, 并涵盖了标准 QWERTY 键盘的几乎所有按键输入。
SPACE(0) 键的工作方式在 SHIFT 键按下后稍有不同。在此特殊情况下, 按下 “0” 键左侧的 PT05 区域, 则锁定大写状态。大写锁定状态应在显示区的某个部分得到反映, 或 通过 LED 显示。在此操作后, 字母输入变成大写而不是小写。要解开大写锁定, 需要进行相 同的操作。按 SHIFT(*) 键的任意部分, 然后按 “0” 键左侧的 PT05 区域。锁定状态被取消。
在按下 SHIFT 键之后按下 SPACE(0) 键右侧的 PT07 区域, 则设定 NUM 状态。NUM 锁 定状态应在显示区的某个部分得到反映, 或通过 LED 显示。在此操作后, 按 10 个数字键的 任意部分都会输入数字。要取消 NUM 锁定状态, 需要进行相同的操作。
大写锁定和 NUM 锁定功能是可选的。
ENTER(#) 键的工作方式在 SHIFT 键按下后稍有不同。在此特殊情况下, 按下” #”键左侧的 PT09 区域, 则产生 Ctrl+ 键码, 按下” #” 键右侧的 PT11 区域则产生 Alt+ 键码。
如图 8 所示, 按下第四行的 PT04 或 PT08 位置后, f1、 f2、 f3 和 f4 的功能也有所 改变。用户可将它们定义为启动某个应用程序, 或预先定义成 “Backspace” 、 “Delete” 、 “Home” 、 “END” 、 “PGUP” 、 “PGDN” 、 “INS” 、 “ESC” 、 “TAB+” 、 “TAB-“, 等等。
通常, 与 “Backspace” 相同, “CLR” 可以作为标准手机的独立键, 因此本发明 “CLR” 的功能不再赘述。但是, “Backspace” 和 “DEL” 最好设置在所述 f1 到 f4 区域。
另一实施方式
图 9 示出了本发明的另一个实施例中采用标准 [2abc] 手机按键分配的完整键盘。 通过改变输出的分配, 表 1 可以轻松地变成完全不同的键转换表。 本发明的好处是在如图 1 所示的标准的 [2abc] 键盘上实现了单次按键的字符输入。由于基本的数字和字母分配与 标准的 [2abc] 型式一样, 用户可以在标准的多次按键模式和本发明的单次按键模式之间 切换输入法。
例如, 在第三行, 用户只需在数字键 7 左侧的 PT01 位置按一下就可以输入 “P” , 在 数字键 7 中间的 PT02 位置按一下就可以输入 “Q” , 在数字键 7 右侧的 PT03 位置按一下就 可以输入 “R” , 并且在数字键 7 和 8 之间的主机表面区域按一下 PT04 区域就可以输入 “S” 。 此外, 在数字键 8 左侧的 PT05 位置按一下就可以输入” T” , 在数字键 8 中间的 PT06 位置按 一下就可以输入 “U” , 在数字键 8 右侧的 PT07 位置按一下就可以输入” V” , 并且在数字键 8 和 9 之间的主机表面区域按一下 PT08 区域就可以输入 “W” 。在数字键 9 左侧的 PT09 位置 按一下就可以输入 “X” , 在数字键 9 中间的 PT10 位置按一下就可以输入 “Y” , 在数字键 9 右 侧的 PT11 位置按一下就可以输入 “Z” 。 图 9 的符号分配与图 8 稍有不同。例如, 要选择单引号和 s, 即’ s, 只需按 SHIFT 键的右侧, 然后按数字键 7 和 8 之间的 “S” 丝印区域以选择单引号, 然后按同一位置选择 s。 符号分配是经过仔细考虑决定的, 以最大程度地减少实际文字输入时所需的动作。
本发明的另一个实施例可以在设备上结合使用其它键以同时使用 SHIFT 的功能。 用户在 PC 键盘上输入字母时按下 SHIFT 键以暂时改变大小写。在手机旁边加上另外的键 盘, 或使用已有的音量键或其它可用的键, 用户就可以用拇指输入字母, 同时用其他手指按 SHIFT 键以暂时改变大小写。
本发明的又一个实施例中改变了键区的形状以区分左、 中、 右, 或者两个键区的中 间。用户在键区的中间加一些不同就可以减少输入错误。
本发明的又一个实施例中改变了击键的深度、 开关的直径、 按键所需力度或击键 的感觉。用户给开关加上不同的感觉就可以减少输入错误。改变键区下面小突起的形状或 高度也可以让用户有不同的感觉。
本发明的又一个实施例中改变了开关不同位置的击键音效。 用户松开按键之前听 到音效可以帮助用户减少输入错误。
本发明的又一个实施例中将同一行的开关连接在一起成为一体, 以降低开关的故 障率和成本。 如图 7 所示, 每行开关的外环都是电子连接的。 将圆顶开关 sw1 到 sw6 联成一 体、 使它们的外缘通过狭窄的金属板相连, 这样单次按压的制造过程会降低故障率和成本。
本发明的又一个实施例中利用了不同行之间的主机表面区域。如图 7 所示, 键扫 描过程也可以检索不同行之间同时发生的按键操作。例如, 当按下 Q 和 A 之间的区域时, 第
一行和第二行的 PT01 区域都会变成 ON。图 8 或图 9 中, 还可以多加 33 个丝印。可以分配 图形符号、 象形符号、 表情符号或其它任何功能。
本发明的又一个实施例中扩展了游戏或其它应用程序的可用性。例如, 用户可以 在向左或向右移动火炮的同时改变其角度, 以射击飞行的目标。当数字 4 被分配为向左移 动, 用户也可以通过按 PT01 区域来转动火炮, 逆时针方向改变火炮的角度, 或者按 PT03 区 域来顺时针转动, 按 PT02 区域停止转动, 同时向左移动它的底座。
本发明的又一个实施例可结合词语预想技术。如图 3 所示, 这种技术可以从多个 候选字母中选出一个。 但是, 现有的预想技术解决方案有其局限性, 需要在多次按键模式之 间切换输入法, 而且降低了输入速度。使用本发明后, 所预想的词会按顺序排列, 同时降低 了用户切换到多次按键模式的风险。 用户可以轻松选择所预想的词, 并且减少错误的键入。
虽然在前文中用手机的键盘排布来阐述本发明, 但本发明也可用于其它电子设 备, 如智能手机、 IP 电话、 无绳电话、 电话录音机、 传真机、 PDA、 手表、 遥控器、 游戏控制器、 卡 拉 OK 控制器、 汽车巡航控制器, 甚至单手使用的辅助 PC 键盘。
遥控器可以是控制任何类型的电子设备的一类, 这些电子设备包括音频和视频设 备、 包含演示控制器的 PC、 VOD( 视频点播 )、 有线电视接收器、 TIVO( 数码视频录制电视服 务 ) 设备或游戏控制台。还有本领域技术人员理解的其他应用。 之前描述的实施例可供本领域技术人员制造和使用本发明。此外, 本领域技术人 员可以很容易地对这些实施例进行更改, 此处描述的一般原理和具体实例可以应用到其它 实施例而不需创造性劳动。例如, 上述实施例中的某些或全部技术特征可以被去除。因此, 本发明的范围不仅限于此处描述的实施例, 而是完全根据权利要求及其对等所限定的最宽 范围。