Noch vor wenigen Jahren wäre den meisten von uns wohl wie Magie vorgekommen, was heute selbstverständlich ist: Man tippt auf der Glasscheibe eines Smartphones oder Tablet-Computers einen Punkt an, um etwa einen Buchstaben einzugeben. Oder wischt mit dem Finger darüber, sodass plötzlich ein neues Bild auftaucht. Oder spreizt zwei Finger – und schon vergrößert sich die Ansicht wie von Zauberhand. Der berührungsempfindliche Bildschirm, der Touchscreen, hat die Bedienung dieser Geräte revolutioniert (oder überhaupt erst möglich gemacht). Doch wie kann eine starre Glas- oder Kunststoffscheibe derart sensibel auf Berührungen reagieren? Sie leitet ja weder elektrischen Strom, noch wird sie durch den Druck des Fingers verformt; auch lassen sich an ihrer Oberfläche weder Sensoren noch Schalter oder elektrische Kontakte erkennen. Und wieso versagt die Technik bei fast allen Modellen, wenn man sie bei Kälte mit einem Handschuh bedienen möchte? Unter normalen Umständen vermögen sogenannte „kapazitive Touchscreens“ die Position eines Fingers äußerst genau zu bestimmen. Ihre Technik beruht auf einem Netz aus Hunderten von Detektoren, die sich direkt unter der Glasscheibe befinden. Sie bestehen aus nur wenige Millionstel Millimeter dünnen Schichten von Indium-Zinnoxid – einem Material, das elektrischen Strom leiten kann und dennoch durchsichtig ist.
Jeder dieser winzigen Detektoren hat eine einfache, aber wichtige Eigenschaft: Er kann eine bestimmte Anzahl elektrischer Ladungen speichern. Wie viele elektrische Ladungen in den Speicher gelangen, ermittelt eine komplizierte Steuerelektronik. Dazu lädt sie 400-mal pro Sekunde über feinste Leitungen jeden einzelnen Detektor auf, entlädt ihn wieder und zählt dabei die Ladungen. Interessant wird es, wenn ein Finger auf der Glasscheibe liegt. Denn um den aufgeladenen Detektor herum hat sich (dem Coulomb-Gesetz folgend, einem universellen physikalischen Prinzip) ein elektrisches Feld gebildet, das die Glasscheibe des Touchscreens durchdringt – und sogar in den daraufliegenden Finger hineinreicht. Dort geschieht nun etwas Erstaunliches: Weil sich auch im menschlichen Gewebe leicht bewegliche elektrisch geladene Teilchen befinden, werden die über das elektrische Feld mit den Ladungen im Detektor gekoppelt. Damit werden sie quasi zum Bestandteil des Ladungsspeichers – dessen Kapazität verändert sich. Und genau das registriert die Steuerelektronik. Sie erkennt, dass sich die Speicherkapazität der Detektoren an einem bestimmten Punkt auf dem Display geändert hat, und meldet: „Hier befindet sich ein Finger.“ Das alles geschieht rasend schnell.
Touchscreens lassen sich mit Gurken, Bananen und Würstchen bedienen
Mit Handschuhen allerdings gibt es Probleme. Denn die sind in der Regel aus isolierenden Materialien wie Wolle oder Fleece hergestellt. Darin sitzen die elektrischen Ladungen fest an ihrem Platz. Sie lassen sich also nicht so leicht wie im Finger verschieben und können die Kapazität des Ladungsspeichers im Touchscreen nicht ändern. Zwar vermag das elektrische Feld im Prinzip selbst einen Handschuh zu durchdringen – doch ist der Finger dann ja weiter von der Glasscheibe entfernt, und der Effekt wird zu gering, um noch erkannt zu werden. Das könnte sich jedoch bald ändern, denn kürzlich haben Ingenieure einen Touchscreen vorgestellt, dessen verfeinerte Elektronik die Signale eines Fingers im Handschuh zuverlässig zu erkennen vermag. Überraschend gut lassen sich Touchscreens dagegen mit einer Gurke, einer Banane, einer Möhre und sogar einem Würstchen bedienen: Denn all diese Lebensmittel unterscheiden sich in Bezug auf die Beweglichkeit ihrer elektrischen Ladungen verblüffend wenig von einem menschlichen Finger.
