„Hú, de baró kvarcórád van, minden órában pitty-pitty” – cikizte az 1980-as évek kultikussá vált divatholmiját a Bikini együttes az egyik akkoriban rögzített dalában. A paródia már csak azért is keserédes volt, mert a szóban forgó időmérőhöz az 1980-as évek elején legfeljebb „kabát alól” lehetett hozzájutni, az eleinte külföldről, kerülő utakon az országba szállított darab ugyanis státuszszimbólumnak számított. Néhány év múlva azonban – a tömeggyártásnak köszönhetően – az analóg órákat szinte mindenki digitálisra cserélte. Az értékesebb darabokon több gomb is díszelgett, a legfőbb attrakciót pedig az azok által lejátszható dallamok száma nyújtotta.
A kvarcórák működtetését kémiai alapelvek lefektetése tette lehetővé. Mérföldkőnek számított például annak felismerése, hogy a kvarckristály (a szilícium-dioxid) belső rezgése óramű pontosságú, amit a hőmérséklet változása sem befolyásol. A piezoelektromosságot, vagyis hogy nyomás hatására bizonyos kristályok felszínén elektromos töltések jelennek meg, elsőként – a feleségével, a lengyel származású Marie Curie-vel és honfitársával, a francia Henry Becquerellel a radioaktivitás felfedezéséért 1903-ban fizikai Nobel-díjat kiérdemelt – Pierre Curie francia fizikus írta le az 1880-as években.
A piezoelektromosság ellentettjét, az úgynevezett elektrostrikciót is megfigyelték, vagyis azt, hogy elektromos impulzus hatására a szóban forgó kristályok mérete (és alakja) némileg megváltozik. A megnyúlás, illetve összehúzódás elektromos tér hatására ritmikusan ismétlődhet, vagyis rezgés jöhet létre. Ez a mechanizmus teszi alkalmassá a kvarcot arra, hogy időmérő szerkezetek alapját képezze.
Nem ma kezdték
Laboratóriumi körülmények között már 1928-ban készítettek kvarcórát. A kvarckristályt hőszigeteléssel állandó hőmérsékleten tartó szerkezet roppant nagy méretű volt. A feljegyzések szerint naponta mindössze egy ezredmásodpercnyi járáseltérést mutatott, vagyis már a kvarcórák őse is meglehetősen pontos volt. A készülékeknek nemcsak a mérete, hanem az ára is folyamatosan csökkent. A nagy áttörést a japánoknak sikerült elérniük 1968-ban, amikor a Seiko gyár megalkotta a kvarc-oszcillációs Astron fantázianevű modelljét. „Itt már a ma szabványosnak tekinthető 32768 Hz frekvenciájú kvarckristályt alkalmazták.
Azért éppen ezt, mert ez már megfelelően kicsi méretű, de még jól megmunkálható (ezért pontos) kvarckristályt feltételezett, miközben egy 15 bites, aránylag egyszerű osztóval előállítható volt az 1 Hz-es impulzus a mutatószerkezet másodpercenkénti léptetéséhez” – sorolta a szóban forgó darab legfontosabb ismérveit a svajciora.hu szakportál bejegyzése. Az összefoglalóból tehát kiderül, hogy a kvarcórák korántsem jelentettek digitális kijelzőjű készülékeket. Az óra kvarckristállyal üzemeltetett „lelkéhez” mechanikus szerkezet kapcsolódott analóg, mutatós kijelzővel.
A digitális kijelzőket a számlapon függőlegesen és vízszintesen vonalszerűen elhelyezett, gallium-arzenid alapú világító diódákkal (angolul LED-del) látták el. A gallium-arzenid félvezető legfontosabb tulajdonsága, hogy elektromos áram hatására világít. Az óra vezérlése tehát azt szabályozta, hogy mikor melyik vonalkának kell világítania. Mivel a LED-ek energiaszükséglete megehetősen nagy, az ilyen rendszerű órákon csak akkor villant fel a pontos idő, ha a megfelelő gombbal működésbe léptette a kijelzőt a tulajdonosa.
Ezek voltak az alapállapotukban sötét, gombnyomásra vörös számokkal világító órák. Ezt a megoldást ma már inkább csak rádiós ébresztőórákon használják, mert azokat úgyis hálózati feszültség táplálja. A folyamatos kijelzést a folyadékkristályos (LCD) kijelzők tették lehetővé. Utóbbiak működésének lényege, hogy egyes speciális anyagok azon tulajdonságát használják ki, hogy azok polárszűrőként viselkednek, és elektromos tér hatására a fényt polarizáló síkjuk 90 fokkal elfordul. Ha két üveglap közé bevitt folyadékkristály réteg elé polárszűrőt helyeznek, az átlátszóság elektromos feszültséggel vezérelhető.
Az ekképp működő kijelzők előállítása meglehetősen olcsó, ezért hamar felváltották a korábbi megoldásokat. A technikai megoldás sajátos magyar nyelvi tévedést eredményezett: mivel magyarul a folyadékkristályos kijelzőt egyszerűen kvarckijelzőnek hívták, az 1980-as évektől rohamosan terjedő LCD-s játékok is kvarcjáték néven futottak.
