鍵盤設計的發展

現今電腦的應用已相當的廣泛，但是基本的輸入設備仍需要倚靠鍵盤，雖 然其他輸入設備推陳出新包含：滑鼠、軌跡球、手寫、搖桿、語音、觸控筆、光 學文字辨識(OCR)等，但仍無法取代鍵盤的普遍。

雖然語音與手寫輸入雖較具自然語言溝通的便利，但語音在辨識率的提升 上仍有待成熟。大多數的使用者認為手寫輸入時並不穩定，當必須握持於手上操 作時，更是容易發生失誤（鄭年哲，2006）。因著需要較快的文字輸入速度、正 確及穩定率，電腦鍵盤仍是不可或缺之設備。

鍵盤的發展包括：QWERTY 鍵盤、人因改善之鍵盤、單手和弦鍵盤、虛擬 鍵盤、手機鍵盤、替代性鍵盤等。從這些發展可以看出，如何配合使用者需要並 具便利性（行動攜帶）的鍵盤設計，一直是努力的方向。

一、QWERTY 鍵盤

目前最廣泛的鍵盤以 QWERTY 鍵盤最為多數人所使用，最初此鍵盤由打字 機發展而來，打字機的鍵盤是按照字母順序排列的，但如果打字速度過快，某些 鍵 的 組 合 很 容 易 出 現 卡 鍵 問 題 ， 於 是 Christopher Latham Sholes 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，最大限度放慢敲 鍵速度以避免卡鍵。Sholes 在 1868 年申請專利，1873 年使用此佈局的第一台 商用打字機成功投入市場，這就是爲什麽有今天鍵盤的排列方式（許晉嘉，

2005）。

圖 2-1 Qwerty 鍵的安排

資料來源：引自 http://en.wikipedia.org/wiki/Keyboard_layout

但 QWERTY 排列上幾項明顯的缺點：

（1）主要的擊鍵有 57﹪是由左手執行，但是有 80﹪人口的慣用擇用右手。

(施瓊斐，2002)

（2）手指工作負荷的分配不均衡。(施瓊斐，2002)

（3）字母排列不佳，增加手指的行程總量與潛在的疲勞。(施瓊斐，2002)

（4）使用 QWERTY 鍵盤必須雙手提高，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、手腕背屈等許多人因工程上的 問題。（Rose，1991）（許晉嘉，2005）

為了改善 QWERTY 鍵盤的缺點，許多不同設計的改良鍵盤陸續產生，但 尚未能取代 QWERTY 鍵盤的普及性。

二、人因工程改善之鍵盤

（1）Dvorak 鍵盤

為了減少 QWERTY 鍵盤對於手指操作負荷，改善手指伸展肌的疲勞。統 計學教授 Dvorak 於 1936 年提出 Dvorak 鍵盤的排列方式。它重新以較平均的方 式分配各手指的工作負荷，並將高使用率的字元放在基本鍵列，以改善手指疲 勞。據估計，Dvorak 的排列方式可以減少打字員手指的行程，從每天超過 16 公 里減到每天 1.6 公里，同時也減少疲勞(Lueder,1985；Russel, 1986) (施瓊斐，

2002)。

圖 2-2 Dvorak 鍵的安排

資料來源：引自 http://en.wikipedia.org/wiki/Dvorak_Simplified_Keyboard )

（2）Maltron 鍵盤

另外為了改善手腕在鍵盤上的角度，減少尺側偏移，Lillian Malt（1977）提 出 Maltron 鍵盤的設計，之後由 S.W. Hobday 協助加以修正。此鍵盤配合手在

圖 2-3 Maltron 鍵的安排

資料來源：引自 http://en.wikipedia.org/wiki/Keyboard_layout

（3）和弦鍵盤

Cumming 於 1984 年提出和弦鍵盤是指在同一時間需同時按下兩個以上的 鍵而輸入一單位(文字或數字)，主要具有體積小、易於攜帶，不需要穩定環境皆 可操作的優勢，適用於單手的文數資料輸入（鄭年哲，2006）。

和弦鍵盤可以同時按壓多鍵以輸入字元，這在傳統鍵盤上也有相似應用；

洪湘穎（2003）整理和弦鍵盤尚具備以下幾種特性（Buxton，2002）：

(1) 和弦鍵盤具有較少的按鍵，其優勢為體積比起傳統鍵盤縮小許多，非常 適宜行動攜帶（Cumming，1984）。

(2) 部分和弦鍵盤支援單手打字，有利於肢障者使用。

(3) 在行進中或不穩定的環境中皆可操作。

(4) 另外，有些和弦鍵盤甚至可以預防重複施力傷害（Fisher，1992）。

以 Half QWERTY 和弦鍵盤來說明，其設計如下圖 2-4：

資料來源：引自 http://pitecan.com/presentations/IPSJ20030326/page105.html，本研 究整理

這項設計可利於應用行動資訊設備上，方便以單手輸入方式使用。然而需 要學習與記憶才能順利操作，是使用前的一個門檻。

一般說來，和弦式鍵盤不容易學習，尤其是其編碼系統的學習更為困難，

可是一但熟悉之後，即可將資訊以串集形式(反應單位)來反應，其輸入績效便相 當不錯（許勝雄,彭游,吳水丕，1996）。

陳立儀（1996）指出以單手操作之鍵盤輸入模式，對於操作姿勢之調整性 及與其它設備之相容性，有其發展之潛力。

依據 E Matias et al.（1996）的測試顯示，使用單手 QWERTY 鍵盤約在練習 8 小時後可達雙手操作 QWERTY 鍵盤的 50%的速率，練習 10 小時後可達 41%

至 73%的速率。

三、虛擬鍵盤

（1）螢幕鍵盤

螢幕鍵盤是使用軟體的設計，在螢幕上顯示鍵盤，讓使用者可以透過滑鼠 或是指向裝置來輸入資料，便利於可攜式之通訊及資訊產品。許多螢幕鍵盤能將 原有的功能鍵加以重新定義或自訂更多的功能鍵，亦易於修改幫助肢體障礙者提 供基本程度的輔助功能。

目前國內外螢幕鍵盤軟體眾多，而功能幾乎大同小異，簡易或免費取得的 如:”Microsoft Windows 螢幕小鍵盤”（如圖 2-5）、”Click-N-Type 螢幕鍵盤”（如 圖 2-6）等。

圖 2-6 Click-N-Type 螢幕鍵盤 資料來源：引自 http://www.lakefolks.org/cnt/

最近，微軟正在申請某項虛擬鍵盤專利，它會感測使用者手掌和手指的位 置，利用多重觸控技術將虛擬鍵盤對準使用者的手，因此不用擔心會按錯鍵，因 為按鍵就固定在手指下方，打字時不必再緊盯著螢幕上的鍵盤不放（如圖 2-9）

（數位時代，2009）。

圖 2-7 鍵盤就在手指下 資料來源：引自

http://gizmodo.com/5368149/microsoft-getting-cleverer-and-cleverer-wi...

（2）光投影鍵盤

為符合行動資訊使用者的需求，光投射鍵盤應運而生。

Siggraph (2003)大會中所展示光投影鍵盤(Canasta Keyboard)，此鍵盤主要分 三部份，一為投射紅外線到平面的光源，一為跟蹤手指移動的感應器，以及一個 可以將標準鍵盤用紅色鍵盤顯示出來的圖形投影器，因此將可在多種狀況下進行 輸入作業，並於 2005 正式上市（鄭年哲，2006）。

以色列的 VKB Inc.也推出虛擬鐳射鍵盤（Virtual Laser Keyboard）運用於手 機上（如圖 2-8）。

圖：2-8 虛擬鐳射鍵盤（Virtual Laser Keyboard）

資料來源：引自 http://www.laser-keyboard.com/

將手機鍵盤由鈕釦般大小的投影裝置投影到平面上，使用者可以直接敲打 鍵盤影像，由投影裝置旁的感測器判斷手指是落在哪個按鈕上。藉由這項技術投 射出的虛擬鍵盤，與真實鍵盤大小相符。（數位時代，2005）

四、手機鍵盤

目前手機鍵盤以 3 行(columns)4 列(rows)的居多，12 個按鍵內包含了數字模 式、英文字母以及中文注音，因此在輸入時要切換模式，又要連續敲擊鍵盤最多 次，才能選到要輸入的字元，雖然輸入操作上較困難但符合手機短小輕薄之需 要，仍為市場的主流。

雖然有些手機搭配小型 QWERTY 鍵盤，例如黑梅機（Blackberry），僅適 合於單或雙指操作（IS MacKenzie et al. ,2002）。由於手機鍵盤操作不易，常也 搭配手寫輸入或觸控按鍵，不過這些也有辨識穩定度或按鍵過小等情況尚待改

圖 2-9 常見手機鍵群編排方式 資料來源：林明宏，2009 五、替代性鍵盤

替代式鍵盤 對於那些無法使用標準鍵盤，甚至即使加了鍵盤配件或軟體也 無法操作的人來說，替代式鍵盤或許是適當的選擇，替代式鍵盤包含了鍵盤或特 殊開關以代替或額外加在傳統鍵盤上，鍵盤或許變小或變大來克服肢體動作困難 和相關障礙的使用困難。(Church & Glennen, 1992)（全國特殊教育資訊網-資訊取 得之相關輔具，http://www.spc.ntnu.edu.tw/files/elearning/a29.pdf）

替代性鍵盤（Alternative Keyboard）即是依據個體的能力與特性設計發展出 的鍵盤，其形式可能有尺寸大小、版面設計呈現方式甚至是外加裝置一種或一種 以上的改變。以鍵盤尺寸而言，可分為放大（Expanded Keyboard）鍵盤或縮小 鍵盤（Contracted Keyboard）。放大鍵盤又可分為尺寸放大與鍵盤間距放大兩種，

其主要的使用者為精細動作較差但肢體動作障礙較佳者。縮小鍵盤是將整個鍵盤 完全的變小，或者只取出鍵盤中的一部分以達成特定的輸入工作。縮小鍵盤適用 於精細動作較佳但肢體動作障礙較差者。以版面設計而言，最主要的方式為重新 排列（Keyboard Layouts），一般標準鍵盤又稱為 QWERT 鍵盤，此名稱的由來 即因長久以來標準鍵盤英文的排列方式按順序為 QWERT 而來，重新排列的方 式，乃將使用頻率較高的符號重組在一起，以方便使用。(林莊富，2004)

對於肢體活動能力有限，只有某些肌肉或關節可以操作控制的使用者（如 肌肉萎縮或脊髓損傷者），可透過單一或組合式的特殊開關控制電腦的畫面或選 擇選項，甚至輸入文字與電腦指令。另外對於動作協調能力不佳與缺乏良好視覺 追蹤能力的使用者，目前已有改良式的摩斯碼輸入法，如謝明哲（1999）的適應 性六鍵式摩斯碼鍵盤。（李佩璇，2009）

六、小結：亟待突破的鍵盤設計

（1）QWERTY 鍵盤普遍，卻存在缺點

鍵盤的設計經過許多轉變，但因需要的按鍵相當多，使得其大小難以縮減，

即使行動設備儘量將其縮小，但是按鍵變得太小而且密集，不易於操作。而且這 些設計的轉變仍難以取代 QWERTY 鍵盤的普遍，常在不知覺中漸漸影響了手 指、腕及肩臂的傷害。

（2）許多改善鍵盤之發展正在進行中

由於鍵盤在人因工程上的影響層面漸漸呈現，一些相對的研發改善之鍵盤 也設計出來，包括：分離式鍵盤（將鍵盤分成兩半，配合手腕及肩）、塑型鍵盤

（改變鍵盤弧度及形狀，配合手腕）、替代型鍵盤（配合肢體障礙者之擴大式或 微動式）等；然而有更多的發展也配合著行動資訊朝向單手、和弦及投射鍵盤等。

（3）行動攜帶性強烈的壓迫著鍵盤形式的改變

目前資訊電子產品走向輕薄短小的行動攜帶性，強烈的壓迫著鍵盤形式的 改變，較趨近這個改變方向的目前是和弦鍵盤，但是它縮減的按鍵卻轉換成了使 用者記憶學習的負擔，形成進入的門檻。因此鍵盤的設計仍亟待突破。

螢幕鍵盤搭配觸控螢幕並運用在平板電腦上，對於需要大量攜帶或行動式

螢幕鍵盤搭配觸控螢幕並運用在平板電腦上，對於需要大量攜帶或行動式