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輸入裝置專利之過去、現在和未來

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科技產業資訊室 (iKnow) - 蔡茜堉 發表於 2016年4月21日
滑鼠和鍵盤是歷史悠久的電腦輸入裝置,滑鼠的專利可追朔至1967年的US 3541541(X-Y position indicator for a display system,用於顯示裝置的X-Y軸座標指示器),或是1976年的US 3987685(Cursor position device,游標位置裝置),這麼多年來滑鼠的外在型態沒有太大變革,技術內涵從光柵欄機械式滾輪鼠、使用LED的光學滑鼠演進為使用雷射二極體的雷射滑鼠,面臨近年觸控裝置的發展,身為輸入界長青樹的鍵盤和滑鼠似乎沒有新的突破。

雖然觸控輸入很方便,要輸入冗長文章時很多人會默默的回到鍵盤身邊,主因是傳統鍵盤的回饋感可以提升輸入效率,因此平板電腦有可選購鍵盤配件,例如iPad Pro的Smart keyboard。有沒有更好的解決方案兼顧輸入效率和攜帶便利性?

蘋果專利US8890668 及US9178509
Apple發展的Taptic Engine觸覺反饋技術已用在Apple Watch、iPhone 6S,依據Apple在2013年2月19日申請、2014年11月18日公告的US 8890668,專利名稱「用於使觸覺反饋局部化的方法和裝置(Method and apparatus for localization of haptic feedback)」,依據不同的按壓壓力產生不同的指令,進一步產生反作用力,模擬按鍵回彈的力道。

而Apple在2012年9月28日申請、於2015年11月3日公告的US 9178509,專利名稱「超低行程鍵盤(Ultra low travel keyboard )」,揭露每個按鍵內有壓力感測裝置,按壓力道不同時,提供對應的不同功能,例如輕觸是輸入該按鍵的字母、按壓代表開啟應用程式的特定功能,但這只是鍵盤,Apple的Force Touch不僅於此。

蘋果專利WO 2015106183、US 20150242037、WO 2015123322、US 20160098131
2015年7月16日公開的WO 2015106183,「具有柔性層的溫度補償透明力傳感器(Temperature compensating transparent force sensor having a compliant layer )」,檢測設備或環境的溫度波動,進一步反饋溫度變化的影響,解決傳統觸控螢幕只能檢測觸控是否存在,無法提供細緻觸控的缺憾,本申請案被認為是Force Touch專利之一。

其他相關的申請案有2015年8月27日公開的US 20150242037「具備應力消除的透明力感測器(Transparent Force Sensor With Strain Relief)」,2015年8月20日公開的WO 2015123322「使用薄片感測器及電容式陣列的力量測定(Force determination employing sheet sensor and capacitive array )」等都被認為是Force Touch專利。

Apple的3D Touch是Force Touch的新一代產品,2016年4月7日公開的US 20160098131,「整合力量感測器的顯示器(Force Sensor Incorporated into Display)」,可以確認使用者施加的壓力,並允許使用者改變施力大小,裝置對應力量變化提供附加功能。Force Touch和3D Touch已經使用在產品上,Apple有沒有更前瞻的創新?

蘋果專利US 20160098107、US 9304587
USPTO在2016年4月7日公開Apple的US 20160098107專利申請案,專利名稱是「用於電子裝置的可配置壓力感測輸入結構(Configurable Force-Sensitive Input Structure for Electronic Devices)」,以整片的輸入平面整合鍵盤和觸控板(touchpad),整合金屬接觸層、感應層和驅動層。

輸入平面下方有LED,透過微孔洞向上發光形成虛擬按鍵,檢測使用者輸入時指尖敲擊的壓力,並提供觸覺反饋,這種鍵盤的樣貌像是鏡面上佈滿邊緣發光的小區塊,每個區塊就是一個按鍵。虛擬按鍵不受標準鍵盤按鍵配置的限制,可以替不同應用程式自由配置快捷鍵。

雖然’107號申請案的圖式元件─電子裝置100像是一台MacBook的筆記型電腦,但是實際應用可包含桌上型電腦、平板電腦、智慧型手機、顯示器、音樂播放器、穿戴式裝置等。
 
Apple的壓力感測技術也應用在滑鼠上,2016年4月5日公告的US 9304587「壓力感測滑鼠(Force sensing mouse)」,當使用者按壓滑鼠時,壓力感應器偵測到壓力,啟動觸覺回饋馬達產生震動,提供使用者操作回饋。

Immersion控告蘋果專利US 8,659,571、US 8,619,051、US 8,773,356
觸覺反饋是目前觸控產品的當紅技術,按照過往經驗,有利可圖的市場就有訴訟的可能。2016年2月11日,Immersion在德拉瓦州聯邦地方法院控告Apple和銷售Apple產品的AT&T侵權,案號1:2016cv00077,系爭專利是US 8,659,571「分享回饋於行動裝置的互動式模型(Interactivity Model For Shared Feedback On Mobile Devices)」、US 8,619,051「具有存儲效應的觸覺回饋系統(Haptic Feedback System With Stored Effects)」和US 8,773,356「提供觸感的方法與裝置(Method And Apparatus For Providing Tactile Sensations)」,系爭產品是iPhone 6s和Apple Watch,但是本案在2016年3月21日行政結案(administratively closed),主因是Immersion同步向美國國際貿易委員會ITC提告,ITC立案成立337條款調查案,調查案號337-TA-990,等待ITC做出最終決定後,才會重啟民事庭。

Immersion在訴狀中指出系爭產品有侵害’356號專利的第1~3、5、7、9~13、15、17、13~23、25、26項權利項之虞,以及’051號專利的第1~3、5~15項權利項和’571號專利的第1~7、12~18、23~29項權利項等。

微軟專利US 20160077587、US 9,232,331、US 2015338916
比起Apple的壓力感測鼠,更貼近概念性質的輸入裝置是Microsoft於2014年9月17日申請,並於2016年3月17日公開的美國專利申請案US 20160077587,專利名稱是「智慧戒指(Smart ring)」,以及2016年1月5日公告的US 9,232,331「以表面手勢輸入的手戴式裝置(Hand-worn device for surface gesture input)」,和2015年11月26日公開的US 2015338916「手指追蹤(Finger Tracking)」等。

’587號申請案揭露一種可偵測手指位置、姿勢的指環,具有以手指位置為基礎的座標系統,指尖敲擊、手指彎曲伸直或左右移動改變姿勢時,無線傳送座標資訊回到電腦裝置,例如可攜式裝置、桌機、智慧眼鏡等進行對應的操作。

’331號專利保護的技術內容是一種具有音訊裝置的手戴式輸入設備,麥克風捕捉聲音並產生訊號,並且有可產生加速度訊號的加速計,裝置藉由音訊和加速度訊號決定是否要休眠,以達到節電的目標。

’916號申請案是穿戴式裝置和智慧指環的整合應用,使用者常有在行動裝置閱讀信件、比較購物資訊、看地圖等需求,透過使用者介面操作縮放、移動、翻轉等功能,智慧手機有大螢幕可以滿足需求,但智慧眼鏡、手表等穿戴式裝置缺乏一致的介面,如果使用者戴一個以上的智慧戒指,藉由感測手指在空中的動作、位置改變等參數,可以與穿戴式裝置互動、達到想要的操作功能。

人和電腦間永遠需要建立聯繫、傳送訊息,人機介面從滑鼠和鍵盤隨著技術進步,從遷就輸入裝置走向以人為本的境界,改善穿戴式裝置的人機介面更是提升使用者體驗的關鍵之一,在可預期的未來應該會看到更多新穎的輸入裝置和方法。(2226字;表1)

表一、輸入裝置專利及訴訟案資料:
● Apple專利
Method and apparatus for localization of haptic feedback
公告號 US8890668 B2
 
申請號 US 13/770,863
公告日 2014年11月18日
申請日 2013年2月19日
優先權日 2009年7月17日
發明人 Aleksandar Pance, Paul Alioshin, Brett Bilbrey, David Thomas Amm
原專利權人 Apple Inc.
Ultra low travel keyboard
公告號 US9178509 B2  
 
 
申請號 US 13/630,867
公告日 2015年11月3日
申請日 2012年9月28日
優先權日 2012年9月28日
發明人 Jeffrey T. Bernstein
原專利權人 Apple Inc.
Temperature compensating transparent force sensor having a compliant layer
公開號 WO 2015106183 A1
申請號 PCT/US2015/010969
公開日 2015年7月16日
申請日 2015年1月12日
優先權日 2014年1月13日
發明人 Sinan Filiz, James E. Pedder, Charley T. Ogata, John Stephen Smith, Dhaval Chandrakant Patel, Shin John Choi, Brian Q. Huppi, Christopher J. Butler, Martin P. Grunthaner,
原專利權人 Apple Inc.
Transparent Force Sensor With Strain Relief
公開號 US 20150242037 A1
 
申請號 US14/550845
公開日 2015年8月27日
申請日 2014年11月21日
優先權日 US201414550845 20141121 ; US201461976285P 20140407 ; US201461926905P 20140113 ; US201461937465P 20140207 ; US201461939257P 20140212 ; US201461942021P 20140219
發明人 James E. Pedder; Smith  John Stephen
原專利權人 Apple Inc.
Force determination employing sheet sensor and capacitive array
公開號 WO2015123322 A1
 
申請號 PCT/US2015/015451
公開日 2015年8月20日
申請日 2015年2月11日
優先權日 2014年2月12日
發明人 Sinan Filiz, Martin P. GRUNTHANER, John Stephen Smith, Charley T. OGATA, Christian M. SAUER, Shin John Choi, Christopher J. Butler, Steven J. MARTISAUSKAS,
原專利權人 Apple Inc.
Force Sensor Incorporated into Display
公開號 US2016098131 A1
 
申請號 US14/616059
公開日 2016年4月7日
申請日 2015年2月6日
優先權日 2014年2月6日
發明人 OGATA CHARLEY T, ; GRUNTHANER MARTIN P, ; WITTENBERG MICHAEL B, ; RICHARDS PETER W, ; TEIL ROMAIN A, ; HOTELLING STEVEN P
原專利權人 Apple Inc.
Configurable Force-Sensitive Input Structure for Electronic Devices
公開號 US20160098107 A1
申請號 US 14/867407
公開日 2016年4月7日
申請日 2015年9月28日
優先權日 2014年9月30日
發明人 MORRELL JOHN B, ; HOPKINSON RON A, ; ARNOLD PETER M, ; SILVANTO MIKAEL M, ; LEGGETT WILLIAM F
原專利權人 Apple Inc.
Force Sensing Mouse
公告號 US9304587 B2
 
申請號 US13/766736
公告日 2016年4月5日
申請日 2013年2月13日
優先權日 2013年2月13日
發明人 WRIGHT JAMES E, ; HENDREN KEITH J
原專利權人 Apple Inc.
 

● Microsoft的專利
Smart ring
公開號 US20160077587
 
申請號 US 14/489,385
公開日 2016年3月17日
申請日 2014年9月17日
優先權日 2014年9月17日
發明人 Wolf Kienzle, Kenneth P. Hinckley
原專利權人 Microsoft Corporation
Finger Tracking
公開號 US2015338916
 
申請號 US142/86910
公開日 2015年11月26日
申請日 2014年5月23日
優先權日 2014年5月23日
發明人 PRIYANTHA NISSANKA ARACHCHIGE BODHI, ; LIU JIE
原專利權人 Microsoft Corporation
Hand-worn device for surface gesture input
公告號 US9232331 B2
申請號 US 14/273,238
公告日 2016年1月5日
申請日 2014年5月8日
優先權日 2014年5月8日
發明人 Nissanka Arachchige Bodhi Priyantha, Jie Liu, Jeremy Gummeson
原專利權人 Microsoft Corporation

● 訴訟案
訴訟名稱 Immersion Corporation v. Apple Inc. et al
提告日期 2016年2月11日
原告 Immersion Corporation
被告 Apple Inc., AT&T Inc. and AT&T Mobility LLC
案號 1:2016cv00077 337-TA-990
訴訟法院 Delaware District Court US ITC
系爭專利 US 8,659,571
US 8,619,051
US 8,773,356
系爭產品 iPhone 6s, Apple Watch Mobile Electronic Devices Incorporating Haptics (Including Smartphones and Smartwatches)
訴狀下載  



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