鍵盤

一、鍵盤的探討

電腦鍵盤是電腦週邊產品中的基本輸入設備 ，其設計之初是從打字機演變而 成。最初它只是打字機與計算器等的資料輸入器，經過多年的演變，即使有滑鼠、

語音輸入、手寫輸入、光學元件辨識技術等輸入裝置的加入 ，電腦鍵盤仍是今日 電腦系統中不可或缺之設備 ，亦是學生進行中英文輸入時 ，最重要的工具及影響 輸入成效的原因之一。

最單純的鍵盤每個鍵只有一個功能 ，如果功能不多，而且空間容許的話，這 是比較好的設計。每個鍵只指定一個功能，有幾項顯著的優點（施瓊斐，2002）：

1、鍵盤容易學習與使用。通常不需要訓練，而且只要按一個鍵就可以啟 動功能。

2、最小的認知要求。與功能相連的鍵，可以清楚的標示，不需要多重標 示（這會造成混淆），使用者不需要強記鍵的順序或組合 。

3、所有的功能都要隨要隨有 。

標準鍵盤的操作定義是由兩手（左、右手）各控制其半，左右手的食指（Index）

分別控制鍵盤兩邊的兩行八個鍵；其他三指中指（Middle）、無名指（Ring）、小指

（Little）各控制一行四個鍵（圖 2-8-1），姆指（Thumb）控制空白鍵（space bar）。

雙手另外四指擺放在主列 （Home-Row）上，依擊鍵的需要而上下移動（Cooper，

1983）。本研究中標準鍵盤以此操作定義 。

圖2-8-1 標準鍵盤的操作定義（引自施瓊斐，2002）

二、鍵盤依字鍵開關分類

電腦鍵盤依字鍵開關區分 ，可分為機械式、電容式、薄膜式與導電橡皮式四 種，早期鍵盤多以機械式按鍵開關為主 ，但隨著技術的演進與成本的考量 ，現今 絕大多數鍵盤已改為具成本效益的薄膜式按鍵開關鍵盤 （柯宏澤，1998）。現今台 灣常見的鍵盤多為機械式及薄膜式鍵盤 ，以下介紹此兩種鍵盤。

（一）機械式鍵盤

所謂的機械式鍵盤，主要是以 Switch（中文稱之為軸）用機械的方式來觸發 訊號（圖 2-8-2）。雖然鍵盤的外型與薄膜式鍵盤相同，但若拆開鍵盤後，會發現內 在的部分與薄膜式鍵盤大不相同 。薄膜式鍵盤會看到橡膠帽以及三層薄片 ，而機 械式鍵盤會看到已固定在 PCB 上的軸（不過有的鍵盤在軸與 PCB 板的中間還有鐵 板，以幫助軸固定在 PCB 板上的穩定性（圖 2-8-3）。把 PCB 板翻轉過來看，還可 以看到軸下方有突出的接腳 ，就是導電接點。軸內有兩個接點，在平常沒使用的 時候，藉由卡榫頂住，而沒有接觸導通。在按下鍵帽後，就會將軸壓下，便可導 通，來觸發訊號。

圖2-8-2 機械式鍵盤，只要將鍵帽拔下，就可以看到軸了

圖2-8-3 最上方為軸，中間為鐵板，最下方為PCB板

由於每個按鍵都是由一個軸來作觸發 ，因此各自獨立的，所以若某個按鍵發 生了問題，只要將該按鍵下的軸換掉 ，就可以正常使用。機械式鍵盤是採用軸做 開關的動作，所以在使用壽命上遠比塑膠片來得長 ，所以機械式鍵盤的壽命則是 薄膜式鍵盤的數倍。

一般說來，好的機械式鍵盤在使用五 、六年後，雖然手感不可能跟新的鍵盤 一樣，不會有卡鍵等輸入不順的情形發生 。這也就是為何高階伺服器 、實驗器材 或是醫療器材會採用機械式鍵盤的原因 ，耐用度是一大關鍵。不過，機械式鍵盤 有個極大的缺點，就是成本過高。（引自奕專欄：鍵盤原理（二）－機械式鍵盤 http://chinese.engadget.com/2007/06/26/keyboard -mechanical-principle/）

（二）薄膜式鍵盤

現在的鍵盤幾乎都屬於薄膜式鍵盤的天下 ，而薄膜式鍵盤最大的優勢就是成 本便宜，因此在約十年多前，逐漸取代機械式鍵盤的市場 ，薄膜式鍵盤的架構很 簡單，除了上下蓋、鍵帽之外，拆開鍵盤之後，還會看到橡膠帽（圖 2-8-4）（事實 上現在大都是用矽膠製成 ）、以及三片薄膜，還有電路板以及電路板上的 IC。再檢 視薄膜的話，還可以看到導電的印刷塗料 。薄膜式鍵盤的原理相當簡單 ，三片薄

膜中，最上方為正極電路 ，最下方為負極電路 ，而中間為不導電的塑膠片 （圖 2-8-5）。接著在上方放按壓模組（通常包括鍵帽、鍵帽下方活動模組，以及橡膠帽）， 當手指從鍵帽壓下時，上方與下方薄膜就會接觸通電，即完成導通（Chang, 2007a）。

圖2-8-4 薄膜式鍵盤的橡膠帽

圖2-8-5 最上方為正極電路，最下方為負極電路，而中間為不導電的塑膠片

三、QWERTY鍵盤探討

Qwerty 直譯為科提鍵盤，它是在 1868 年被稱作「打字機之父」Christopher Latham Sholes，獲得了打字機模型專利並取得打字機的經營權 。隨後幾年，人們 設 計 出 實 用 形 式 的 現 代 打 字 機 並 規 範 了 鍵 盤 基 本 樣 式 ， 即 出 現 了 現 在 的

「QWERTY」鍵盤（圖 2-8-6）。

弔詭的是 QWERTY 鍵盤的產生並非是盡可能的提高輸入的速度，相反的是為 了降低打字速度。原來是因為如果打字速度過快，某些鍵的組合很容易出現卡鍵

問題，於是 Christopher 發明了 QWERTY 鍵盤佈局，他將最常用的幾個字母安置 在相反方向，放慢敲鍵速度以避免卡鍵 。

Qwerty 鍵盤卻在排列佈局方式非常沒有效率 ，例如使用率僅占整個打字工作 的 30%左右的字母排被放在了鍵盤的中列 ，因此，為了打一個單詞，人們經常需 要上下重複移動手指，這樣會增加手指的行程總量與潛在的疲勞 ；再則一般情況 下人們慣用用右手，但使用 QWERTY 結果的鍵盤，確使左手負擔了 57%的工作量。

QWERTY 鍵盤按鍵之配置方式除在輸入效率上影響打字外 ，對於手指在操作的負 荷上，也並未考慮不同手指頭的靈活度 ，兩個小拇指及左無名指都是沒有力氣的 手指，卻要頻頻要使用它們，因此也容易引發手指伸肌的疲勞 。

另外 QWERTY 鍵盤具有四列平行排列的平面文字數字鍵，打字員必須將雙手 提高並且與按鍵平行才能快速打字 ，這種不自然的打字姿勢迫使前臂內轉 、手腕 尺偏、手掌背屈等許多人因工程上之問題 （Rose, 1991）。

圖2-8-6 QWERTY 鍵盤 Layout 配置 （出處：http://www.computerlexikon.com/ ）

四、不同造型鍵盤與手部操作姿勢間之關係

1926 年 Klockerberg 及 40 年後的 Kroemer 皆建議把鍵盤上的按鍵分為左 右兩部分，兩邊夾角為 30°，並分別由左右兩手控制，其實驗顯示如果傾斜角度在 30°～45°之間，工作者在手及手臂疲勞方面比傳統鍵盤少，且正確率相同錯誤率較 少。

Zipp 等人在 1983 年發現此種左右兩半邊的人因工程鍵盤 ，即使角度僅 10°

～ 30°，仍會減少靜態的肌肉負荷。Grandjean 等人在 1981 年也指出左右兩邊的 人因工程鍵盤可以減少手部側偏 。Kroemer 及 Macintosh 發展出人因工程鍵盤，

操作此類鍵盤可以充分解決手腕尺偏 、背屈及內轉的問題。為配合手指指尖呈弧 線的排列與手指伸肌疲勞 ，於是重新設計鍵盤的幾何形狀 ，例如：鍵盤的曲線排 列、傾斜度與凹槽設計等，以符合人的能力與限制，減少尺偏及背屈。在鍵盤的 操作上，手部需要一個掌靠擺放的位置來支撐手與前臂 ，讓手腕能輕鬆自然的放 置在鍵盤上，保持平直的姿勢並且適當的休息 。（王映嵐，2006）