基于触摸屏的虚拟键盘专利技术综述

易建琼

摘 要：当下，触摸屏移动终端的发展进入了一个空前的阶段，触摸屏上虚拟键盘的设计的优劣直接影响用户对触摸屏终端的使用体验。因此，虚拟键盘的设计成为各触摸屏终端厂商争相研究的热点。本文以基于触摸屏上的虚拟键盘技术，以专利申请作为分析对象，重点分析全球及中国范围内关于触摸屏上的虚拟键盘技术的专利申请态势、重要申请人、典型技术方案等方面。

关键词：触摸屏；虚拟键盘；专利

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：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

随着触摸屏技术、智能移动终端的迅速发展与普及，人机交互设备的键盘也相应地发展成为触摸屏幕上的虚拟键盘，虚拟键盘在GUI信息输入中扮演着非常重要的角色。虚拟键盘作为触摸屏人机交互设备的重要输入媒介，随着触摸屏技术的迅猛发展经历了一系列技术创新，包括在智能布局、提高输入速率和准确性、扩大输入空间、改善用户体验等方面。

1 基于触摸屏的虚拟键盘的技术分支

虚拟键盘用于人机交互设备上的信息输入。相比于传统键盘，它具有较多优点，如由软件实现、具有可编程性、可以根据用户的需求进行个性化定制以及满足用户在个体化上的需求。同时，其相对物理键盘也存在一些明显的缺点，如受屏幕大小的限制，虚拟键盘的显示空间较小，导致了虚拟键盘中每个字符的排列位置紧密，容易出现输入错误、以及用户使用虚拟键盘时，不能像使用物理键盘一样获得触感反馈，从而导致体验不佳等。

本文基于现有的全球专利申请文献进行检索、阅读、分析，总结出触摸屏虚拟键盘技术的主要研究方向，主要包括：（1）布局优化；（2）提高输入准确性；（3）提高输入效率；（4）虚拟键盘的附加功能。从触摸屏虚拟键盘各研究技术分支在全球专利申请量中的分布，可以看出关于触摸屏虚拟键盘布局的专利申请量最多，这是由于相较于传统物理键盘，虚拟键盘最大的优点是可编程性，可以实现虚拟键盘的用户定制，因此，为了提高触摸屏虚拟键盘的用户体验效果，各触控智能终端的制造商都对虚拟键盘的布局进行了大量的研究；其次是提高在虚拟键盘上进行文本输入的效率，主要是提高输入速度。由于触摸屏虚拟键盘最大的不足是显示空间有限，导致虚拟键盘上的按键大多都非常紧凑，在用户使用手指进行输入时，容易出现输入错误，因此，在提高输入的准确性方面的研究也非常重要。虚拟键盘是触摸屏设备上最常用的输入工具，用户使用的频率高；另外，为了提高触控设备使用的便捷性，在虚拟键盘上添加附属功能，如快捷启动应用程序、快捷操作等也是研究的热点。上述各个分支并不是完全独立的，多个分支之间会交叉融合，以达到进一步提高用户体验的效果。

2 基于触摸屏的虚拟键盘的技术领域专利总览

2.1 申请态势

触摸屏虚拟键盘技术的全球专利申请总体可以分为三个阶段。2001年以前，是触摸屏虚拟键盘研究的萌芽期，2002-2005年之间是触摸屏虚拟键盘技术的缓慢增长期，2006-2012年之间是触摸屏虚拟键盘的快速增长期，在2012年达到顶峰，最大申请量为276项。触摸屏虚拟键盘技术在2006-2012年间获得快速发展，这是由于触摸智能终端在此期间快速发展的推进，特别是智能手机的发展，基于开源操作系统Android的智能手机地突起更是促进了虚拟键盘各个研究方面的发展，逐渐步入技术发展创新的成熟期。因此，在2013年后其相关专利申请量也从急剧增长的状态开始转向回落。

国内的申请量情况体现为初期的发展相对滞后，但是随着国内触摸屏智能移动终端的发展，不断有新的企业加入到触摸智能移动终端的制造大军中来，加上国内高新技术企业对知识产权越来越重视，因此国内各触摸屏智能移动终端在觸摸屏虚拟键盘领域的创新研究势头从2011年到现在仍然强劲。

2.2 全球主要申请人分布

触摸屏虚拟键盘主要的技术原创地区依次为：美国、中国、韩国、日本和欧洲，其中美国和中国的申请项数最多，韩国和日本分别位列第三、第四位。中国在触摸屏虚拟键盘领域的技术创新能力越来越强，这得益于触摸智能移动终端在中国的快速发展。

三星公司在该领域的申请量最大，达到了91件，这与三星公司在智能便携式终端产品领域，如手机和平板电脑的巨大成功是密不可分的；其次是加拿大的捷迅研究公司，该公司旗下的黑莓手机在智能手机领域中占有一席之地；第三位是苹果公司，苹果公司在智能便携式终端的引领地位是显而易见的。另外，有多家中国公司跻身全球触摸屏虚拟键盘研究领域的前列，包括联想、鸿海集团、中兴、华为公司，这也说明了中国在该领域已经具备相当强大的创新能力，正在快速迈进国际先进水平行列。

2.3 国内主要申请人的地区分布

触摸屏虚拟键盘技术的专利申请量在国内的区域分布不均匀，主要集中在经济发达地区，其中广东省的申请数量位居全国首位，占据了国内申请人全部申请量的33%，其次是北京和上海，分别位居第二位和第三位。在广东省内，以深圳的申请量最多，达145件。这是由于触摸智能手机的快速发展推动了触摸屏虚拟键盘的研究，而广东省有多家知名的触摸智能手机厂商，如华为、中兴、OPPO等。

3 典型专利分析

（1）智能布局（US2006033724A1，被引证次数200，同族数量14）

要解决的技术问题：由于虚拟键盘和应用界面显示在同一屏幕上，这样虚拟键盘就会挤压或覆盖应用的显示空间，因此，如何布局虚拟键盘使其能够方便使用成为需要解决的技术问题。

采用的技术手段：对特定的应用以特定的方式显示虚拟键盘，依赖于应用的特性，确定应用显示的不重要的部分，压缩或者覆盖不重要的部分，使显示虚拟键盘形成复合显示图像。

达到的技术效果：增大虚拟键盘的显示空间，方便用户输入。

（2）基于位置检测的虚拟键盘布局（EP03738447A，被引证次数85，同族数量7）

要解决的技术问题：实现盲打。

采取的技术方案：预先定义虚拟键盘的布局，当使用者将至少两个手指放在触摸屏上时，由微控制器将虚拟键盘上的参考键，如QWERTY键盘中的“F、J”键盘，分配给被接触区，然后根据已知的虚拟键盘的布局分配虚拟键盘上剩余的其他按键。参考键的大小可以与手指的大小成比例。

达到的技术效果：根据手指位置来显示虚拟键盘，能够方便用户操作，且不需要用户一直看着屏幕，更加方便用户输入。

（3）连续笔划输入（US2004140956A1，被引证次数262，同族数量7）

要解决的技术问题：提高文本输入的速度。

采用的技术手段：在固定的布局键盘上，通过与屏幕的接触、描绘出连续图形以及当达到字词的最后一个字母时断开与屏幕的接触，这样一来用户输入字词时，连续图形顺次通过字词的每个字母或在其附近。

当用户在触摸屏上描绘出输入图形时，系统记录由触摸屏控制硬件探测的接触点的顺序。当输入图形被记录时，通过输入图形分析组件对其进行处理，由输入图形分析组件提取图形匹配组件所需的数据，将一个或多个被识别出的字词提供给用户供其选择，在分析输入图形时，确定一个或多个转折点相关的位置，并计算每个确定的位置和与文本字符按键相关位置之间的距离，确定出最匹配的字母，图形匹配组件将提取的数据与数据库中的字词进行比较，以识别一个或多个被确定为最可能匹配的候选字词的列表供用户选择。

达到的技术效果：当用户输入文本字词时，不必针对每一字母輸入执行举起并放下记录笔的动作，且用户描绘的路径不需要精确地接触预期字词的每个字母，有效地提高了输入速度。

4 结 论

本文通过对触摸屏虚拟键盘专利文献进行阅读分析和整理，将现有的触摸屏虚拟键盘技术专利按其发明点进行分类，并进一步对申请态势和重要申请人进行了统计和分析，结果表明触摸屏虚拟键盘技术在国内外正受到越来越高地重视。目前的研究热点主要围绕在智能布局和提高输入效率以提高用户体验方面。

参考文献：

[1] 程险峰，等.手机虚拟键盘输入法界面交互语意研究 [D].长沙：湖南大学，2012.

[2] 53网源网.全球智能手机用户数量分析 [EB/OL].[2016-6-20].http：//www.53shop.

com/pp_news47743.html.

[3] 周胜生.智能手机专利战的新年猜想 [N].中国知识产权报， 2014-01-08.