Το 2010 η Νότια Κορέα αντιμετώπισε έναν ιδιαίτερα βαρύ χειμώνα. Οι άνθρωποι δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τα κινητά τους ενώ φορούσαν γάντια, οπότε άρχισαν να χρησιμοποιούν λουκάνικα με αποτέλεσμα μια εταιρία να δει αύξηση 40% στην πώληση λουκάνικων.
Tι μπορούν να κάνουν τα λουκάνικα που δεν μπορούν να το κάνουν τα γάντια; Με άλλα λόγια, πώς λειτουργούν οι οθόνες αφής;
Οι Τσαρλς Γουάλας και Σάτζαν Σαίνι (Charles Wallace, Sajan Saini) αναλύουν την επιστήμη πίσω από τις οθόνες αφής.
Transcript
Το 2010 η Νότια Κορέα αντιμετώπισε έναν ιδιαίτερα βαρύ χειμώνα. Οι άνθρωποι δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το κινητό με τα γάντια, οπότε άρχισαν να χρησιμοποιούν λουκάνικα, με αποτέλεσμα μια εταιρία να δει αύξηση 40% στις πωλήσεις σε λουκάνικα. Άρα, τι μπορούσαν να κάνουν τα λουκάνικα σε αντίθεση με τα γάντια; Με άλλα λόγια, πώς λειτουργούν στην πραγματικότητα οι οθόνες αφής;
To 1965 εφευρέθηκε η πρώτη οθόνη αφής, για να βοηθήσει τους Βρετανούς ελεγκτές εναέριας κυκλοφορίας με τα πλάνα πτήσεων. Όμως, η τεχνολογία αυτή ήταν δύσχρηστη και ακριβή για γενικευμένη χρήση. Τις επόμενες δεκαετίες, οι μηχανικοί ανέπτυξαν περαιτέρω αυτή την τεχνολογία και πειραματίστηκαν με εναλλακτικά είδη οθονών αφής. Σύντομα, αντιστασιακές οθόνες αφής κατέκλυσαν την αγορά. Αλλά έπειτα, το 2007 η Apple κυκλοφόρησε το πρώτο iPhone. Ήταν αρκετά πρωτοποριακό αλλά, χρησιμοποιούσε την ίδια πάλι αρχή με την πρώτη οθόνη αφής: αυτή της χωρητικότητας. Πλέον, οι χωρητικές και οι αντιστασιακές οθόνες αφής, αποτελούν τα δύο πιο κοινά είδη.
Χρησιμοποιούν εξωτερική τροφοδοσία για το ηλεκτρικό κύκλωμα. Στα αγώγιμα υλικά, ηλεκτρόνια ρέουν γύρω από τα άτομα, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Σε αντίθεση με τους μονωτές, τα ηλεκτρόνια στους αγωγούς είναι αδύναμα δεσμευμένα και ρέουν εύκολα.
Μία αντιστασιακή οθόνη έχει δύο στρώσεις. Το πάνω είναι ένα καθαρό, εύκαμπτο υλικό, συνήθως πλαστικό, ενώ το από κάτω είναι κάτι δύσκαμπτο, όπως το γυαλί. Τα δύο στρώματα είναι καλυμμένα με μία αγώγιμη ουσία, και διαχωρίζονται από ένα λεπτό κενό. Με την κατάλληλη πίεση, τα στρώματα συνδέονται, ολοκληρώνοντας το ηλεκτρικό κύκλωμα. Αυτό προκαλεί μία αλλαγή στην τάση στην οποία αντιδράει το λογισμικό. Οι αντιστασιακές οθόνες μπορεί να μην ανταποκρίνονται πάντα, αλλά γενικά είναι φθηνές και ανθεκτικές, οπότε προορίζονται για βιομηχανική και γενική χρήση. Η πλειοψηφία των οθονών αφής που παρήχθησαν το 2007 ήταν αντιστασιακές. Αλλά στα χρόνια μετά την κυκλοφορία του iPhone, έγιναν κατά βάση χωρητικές.
Τα μοντέλα ποικίλλουν, αλλά οι οθόνες των κινητών σήμερα, αποτελούνται εξωτερικά από ένα προστατευτικό και μονωτικό τζάμι κι από κάτω μια οθόνη LCD που παράγει τις εικόνες που βλέπεις. Ανάμεσα στο γυάλινο περίβλημα και την οθόνη LCD υπάρχουν πολλά στρώματα. Το ένα περιβάλλεται από σειρές ενός διάφανου, αγώγιμου υλικού που φέρει εναλλάξ ηλεκτρικό κύκλωμα. Ένα λεπτό μονωτικό στρώμα χωρίζει αυτές τις αγώγιμες γραμμές από άλλες, που είναι τοποθετημένες σε στήλες. Με τη μία πάνω στην άλλη, οι γραμμές σχηματίζουν ένα πλέγμα. Τα σημεία όπου διασταυρώνονται ονομάζονται κόμβοι. Η μπαταρία του κινητού έλκει τα ηλεκτρόνια στο πρώτο στρώμα γραμμών, και κάποια ηλεκτρόνια συγκεντρώνονται σε κάθε κόμβο, δημιουργώντας ένα μικρό ηλεκτρικό πεδίο. Αυτές οι οθόνες ονομάζονται χωρητικές οθόνες αφής, γιατί οι κόμβοι συμπεριφέρονται ως πυκνωτές με το να αποθηκεύουν φορτίο.
Γενικά, χρησιμοποιούνται πιο εύκολα από τις αντιστασιακές οθόνες, γιατί αλληλοεπιδρούν απευθείας με το δάχτυλο χωρίς να χρειάζεται πίεση. Το σώμα σου είναι ένας καλός αγωγός και μεταδίδει συνεχώς ηλεκτρικά κυκλώματα. Γιατί; Επειδή αποτελείσαι σχεδόν από 60% νερό. Ενώ το χημικά καθαρό νερό θεωρείται μονωτής, το περισσότερο είναι νοθευμένο. Το νερό μέσα σου είναι φορτισμένο με ιόντα, άτομα ή μόρια που έχουν αραιό ηλεκτρικό φορτίο. Οπότε, όταν επιλέγεις μία εφαρμογή, το δάχτυλο λειτουργεί ως μία τρίτη γραμμή. Αλληλοεπιδρά με το υπάρχον ηλεκτρικό πεδίο που προκαλεί ένα ασθενές ηλεκτρικό κύκλωμα που κυκλοφορεί στο δάχτυλό σου και τελικά ξανά πίσω στο τηλέφωνο. Αυτό αλλάζει την ποσότητα του φορτίου στους κόμβους που επηρεάζονται. Και οι μετρήσεις της τάσης στο δεύτερο στρώμα γραμμών λένε στον μικροεπεξεργαστή ποιο σημείο της οθόνης αγγίζεται.
Παρ′ όλα αυτά, αν χρησιμοποιήσεις το κινητό με βρεγμένα χέρια ή με γάντια, μάλλον θα δυσκολευτείς. Και τα δύο εμποδίζουν την ηλεκτρική επαφή του δαχτύλου και του κινητού. Αν πέσει νερό στην οθόνη, μπορεί να δώσει έναυσμα σε πολλούς κόμβους και το κινητό θα φερθεί σαν να αγγίζεται σε πολλά σημεία ταυτόχρονα. Από την άλλη, τα γάντια είναι μονωτές, οπότε το φορτίο δεν μπορεί να πάει κάπου. Στο μεταξύ, αντικείμενα που μεταφέρουν ηλεκτρισμό, τόσο καλά όσο με το δάχτυλο, όπως η φλούδα της μπανάνας και ορισμένα επεξεργασμένα κρέατα, μπορούν να ενεργοποιήσουν την οθόνη, μία γνώση που μπορεί να γίνει χρήσιμη όταν το χρειαστείς.
