用於生產抗眩光藍寶石材料的單和/或多電荷氣體離子束處理方法與流程

2023-07-23 08:07:37

本發明涉及通過單和/或多電荷氣體離子束處理藍寶石材料的方法；該方法旨在例如在長期使用中例如在可見區波長譜降低反射和增強光透射。本發明還涉及在可見區具有高透射率的電容式觸板。

根據本發明，「藍寶石材料」是基本上由金剛砂即氧化鋁(α-Al2O3)組成的材料。藍寶石材料可以包含痕量元素例如鐵、鈦、鉻、銅或鎂,其可以分別給予金剛砂藍色、黃色、紫色、橙色或綠色的。金剛砂中的鉻雜質產生粉紅色或紅色，後者通常稱為「紅寶石」；紅寶石是根據本發明措辭的藍寶石材料的一部分。顏色歸因於金剛砂帶隙內的能量水平的出現、歸因於雜質的存在。這些水平改變材料的發出和吸收譜，從而改變其顏色。其他的痕量元素也可以是藍寶石材料的一部分。

藍寶石材料包含至少98重量％的氧化鋁，例如至少99重量％的氧化鋁，例如至少99.9重量％的氧化鋁。

藍寶石材料可由一種或多種金剛砂單晶製成；因此它可以是多晶的；根據本發明的實施方式，藍寶石材料是一種金剛砂單晶部件。

藍寶石材料可以是天然或合成的；根據一個實施方式，本發明的藍寶石材料是合成藍寶石材料。

背景技術：

自十九世紀早期以來，已經了解如何在實驗室中製造合成藍寶石(和合成紅寶石)，其化學組成和物理性質與天然寶石相同。至少對於最老的生產，可以通過其通常彎曲的結晶化線路來檢測這些合成寶石。

合成藍寶石材料生產當前處於工業階段。合成藍寶石材料可以例如通過Czochralski工藝或通過衍生自Czochralski工藝的方法(例如Kyropolis法、Bagdasarov法、Stepanov法、EFG(限邊饋膜生長)工藝)來製造；合成藍寶石材料也可以從在惰性氣氛下燒結和融合(例如通過熱等靜壓處理)的聚集的氧化鋁製造，產生透明但略多孔的多晶體產物。

藍寶石材料也稱為「藍玻璃」或「藍寶石玻璃」，即使它們本身不是玻璃本身，而是晶體材料。

在物理術語中，合成藍寶石材料是屬於金剛砂家族的非常硬的晶體材料(莫氏刻度上的硬度等於9)，具有等於1.76的非常高的折射率。

藍寶石可以是熱處理的；可以加熱太淺、太深或包含物含量高的寶石。該工藝可以增加顏色和透明度，同時溶解寶石中以痕量形式存在的元素。

自十九世紀早期以來，已經了解如何在實驗室中製造合成藍寶石和合成紅寶石，其化學組成和物理性質與天然寶石相同。然而，至少對於最老的生產，可以通過其常規曲線結晶化線路來檢測這些合成寶石。

由於其高抗刮擦性，合成藍寶石材料用於廣泛的應用中，例如屏幕，諸如觸控螢幕、窗、表玻璃、發光(LED)部件、發光裝置部件、光學部件，例如諸如裝置透鏡或照相機透鏡。在智慧型手機領域採用合成藍寶石材料可以是特別相關的。

眾所周知的是，合成藍寶石材料表面反射約15.5％的入射光。當需要閱讀藍寶石材料窗後面的信息時，這種高的光反射可能是缺點；這實際上可以降低例如手錶或電腦或行動電話的平面屏幕的閱讀能力。

合成藍寶石材料表面上的光反射更通常用菲涅耳方程來解釋，所述方程是為以90°的入射角、以下反射(R)和透射(T)係數通過分界面的光射線給出的：

R＝((nS-nM)/(nS+nM))2；

T＝4.nM.nS/(nS+nM)2。

反射(R)係數通常也稱為「功率反射係數」或「反射比」；

透射(T)係數通常也稱為「功率透射係數」或「透射比」。

在貫穿本文件的公式中，當符號「.」包含在兩個參數之間時，它是指乘號；符號「x」也可以用於指示乘號。

nS和nM分別是藍寶石材料和連接藍寶石材料和通過分界面分離其的介質的可見光範圍(波長值為400-800nm)內的折射率。

注意到R+T＝1(能量守恆)。

作為實例，可以計算空氣/藍寶石材料構造的R和T，其中空氣的nM＝1(其中nM＝nA，空氣折射率)和例如合成藍寶石材料的nS＝1.76；這裡上述公式給出以下結果：

R＝0.0758和T＝1-R＝0.9242；

因此7.6％的光被反射，而92.4％的光由於所述藍寶石材料和空氣之間的折射率差異而被透射。這種光反射水平可能被認為是高的且對於若干用途而言是缺點。

當考慮到藍寶石材料被兩個空氣層圍繞，因而具有兩個空氣/藍寶石材料分界面時，這種缺點甚至更加重要。對於這種由兩個面組成的合成藍寶石材料條，這種反射率損失大了兩倍，即2x7.6％＝15.2％。這種高反射率導致藍寶石材料屏幕或表玻璃情況下閱讀數據困難。

抗眩光方法是現有技術已知的且由基於金屬氧化物的沉積組成，其相對複雜且使用成本高。例如對於表玻璃，可以提及由真空沉積(10-5託)精密度為約一埃的金屬氧化物薄層組成的方法。在無灰塵的殼體中，首先將表玻璃在洗滌線路中清潔並經歷超聲乾燥。將它們設置在支持物中，進入處理鍾室。在鍾腔室中產生真空以使氧化物在較低溫度下蒸發(升華)。可以通過焦耳效應通過加熱氧化物或利用電子槍進行蒸發。必須對真空質量和測量、蒸發率和沉積層的厚度具有完美控制。這些厚度應該明顯是相同的。其他類型的成本較低的PVD(物理汽相沉積)塗層有例如氟化鎂MgF2(折射率1.38)和氟鋁酸鈉Na3AlF6(折射率1.35)，其中折射率接近理想折射率(等於1.33)，然而，不能獲得類似於或優於通過本發明方法獲得的合成藍寶石材料的抗刮擦性。目的是賦予所述藍寶石材料抗眩光性的沉積在合成藍寶石材料上的PVD塗層易於刮擦或碎裂，因此最初沒有任何興趣。

然而，PVD塗層法具有缺點；PVD塗層法在於製備若干薄層，必須完美控制其厚度和化學組成以形成具有非常精確的折射率的幹涉層的各個堆積。當利用這種方法時可能產生困難；即，難以提供相關和/或可重複的結果；那些困難可由以下問題引起：厚度控制問題、折射率控制問題、真空室中部件的形狀和位置、製造各層之前氣體類型改變、金屬類型改變、各氣體和/或金屬改變後的殘留汙染層、處理新部件之前處理參數的確認。

所有上述產生提供增強的抗眩光性的藍寶石材料處理方法的需要。優選地，根本這種方法獲得的抗眩光性在非常長的時期內應是穩定的；優選地，所述抗眩光性應具有良好的防刮擦性，即，例如與原始的合成藍寶石材料的那些基本上類似或更優。因此，所述藍寶石材料表面處理方法可以代替抗眩光PVD塗層並且甚至可以導致增強的抗眩光效果。優選所述的藍寶石材料表面處理方法應易於工業化，以能夠以顯著的數量和合理的成本提供這種藍寶石材料。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種開闢新途徑的用於處理藍寶石材料的方法；優選地，所述方法不昂貴甚至是便宜的且適於處理滿足眾多應用的需要的表面。

為此，本發明的一個主題是藍寶石材料的處理方法，所述方法包括通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊藍寶石材料表面以在藍寶石材料中產生離子注入層，所述表面面對不同於藍寶石材料的介質，其中：

-各離子束每表面積單位注入的單和/或多電荷氣體離子的劑量選自1012個離子/cm2-1018個離子/cm2的範圍；

-加速電壓選自5kV-1000kV的範圍；

-進一步選擇注入的單和/或多電荷氣體離子的劑量和加速電壓以在可見區獲得抗眩光處理；和

–其中單和/或多電荷氣體離子的離子選自下列元素的離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)。

根據所述處理方法，可以實現藍寶石材料的抗眩光處理；這種抗眩光處理可以導致優異的透射結果，即在可見區。根據實施方式，可以獲得之前從未實現的透射效果。根據所述處理方法，可以處理滿足眾多應用需要的藍寶石材料表面。這些應用中，可以提及：觸控螢幕、窗、表玻璃、發光(LED)部件、照明裝置部件、光學部件，例如諸如裝置透鏡。

藍寶石材料的新應用也可以根據本發明的處理方法來開發。

此外，本發明的處理方法因為成本效率裝置可以實施。也可以實施該方法以獲得高生產率水平。

因此本發明為藍寶石材料的處理和用途開闢了新途徑。

根據本發明的不同實施方式，可根據所有技術上有價值的實施方式進行組合：

-所述單和/或多電荷氣體離子的離子選自下列元素的離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮(N)和氧(O)，例如選自氮(N)和氧(O)；

-通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊的離子由電子迴旋共振(ECR)源產生；

-滿足進一步的特徵，其中：

-選擇每表面積單位注入的單和多電荷氣體離子的劑量以獲得注入層離子的原子濃度，使得注入層的折射率n約等於(nA.nS)1/2，例如大於或等於0.8x(nA.nS)1/2且等於或小於1.2x(nA.nS)1/2,其中nA是空氣的折射率，nS是藍寶石材料的折射率；

-選擇加速電壓以獲得注入層厚度e，其大於或等於0.75x p.λ/(4.nL)且等於或小於1.25x p.λ/(4.nL)，例如等於p.λ/(4.nL)；其中：

○e是與注入區域對應的注入層厚度，其中注入的單和多電荷氣體離子的原子濃度大於或等於1％，其中e以納米表示；

○p是非零正整數；

○λ是入射波長，其中λ以納米表示，例如λ等於560nm；和

○nL是離子注入層的折射率，例如nL等於1.4；

-氣體離子束是單和多電荷且包含10％多電荷離子或大於10％的多電荷離子；

-選擇加速電壓以獲得75.p-125.p，例如等於100.p的注入層厚度，以nm表示，其中p是非零正整數；

-選擇每表面積單位注入的單和/或多電荷氣體離子的劑量以使注入離子的原子濃度大於或等於5％且等於或小於20％，例如大於或等於9.5％且等於或小於10.5％；

-藍寶石材料可以0.1mm/s-1000mm/s的速度VD相對於單和/或多電荷氣體離子束移動；根據一個實施方式，藍寶石材料的相同區域以速度VD沿著多個通道NP在單和/或多電荷氣體離子束下移動；

-每表面積單位注入的單和/或多電荷氣體離子的劑量選自1016個離子/cm2-1018個離子/cm2的範圍；例如選自2.1016個離子/cm2-2.1017個離子/cm2；

-所述加速電壓選自10kV-100kV的範圍；

-根據額外的選擇規則進一步選擇注入的單和/或多電荷氣體離子的劑量和加速電壓；根據不同的實施方式：

○額外的選擇規則包括使用在通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊待處理藍寶石材料之前的步驟中收集的數據，其中：

-所述步驟在於從下列元素選擇一種單和/或多電荷離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)，通過使用所述待轟擊的離子並改變每表面積單位注入的單和/或多電荷氣體離子劑量和加速電壓用與待處理的藍寶石材料類似的藍寶石材料進行多個實驗，直到確定期望的每表面積單位注入的單和/或多電荷氣體離子劑量和加速電壓範圍以產生在可見區獲得期望的抗眩光處理的離子注入層；

-在之前步驟的範圍內選擇每表面積單位的單和/或多電荷氣體離子劑量和加速電壓值並用所述離子所述值處理待處理的藍寶石材料；

○額外的選擇規則包括

-從下列元素選擇一種單和/或多電荷離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)；

-根據所選離子的注入深度，根據基於離子注入譜的計算來選擇每表面積單位的單和/或多電荷氣體離子劑量和加速電壓值，其中已經預先計算或測定多個加速電壓的離子注入譜以產生離子注入層以在可見區獲得期望的抗眩光處理，從而獲得大於或等於5％且等於或小於20％、例如大於或等於9.5％且等於或小於10.5％的注入離子的原子濃度；

○額外的選擇規則包括

-從下列元素選擇一種單和/或多電荷離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)；

-根據以下方程式選擇每表面積單位的單和/或多電荷離子劑量和加速電壓值：

0.02≤D.C2/(T.Δn)≤2，其中

-D是待選擇的每表面積單位的單和/或多電荷離子劑量值，以1016個離子/cm2表示；

-C＝M/15，其中M是所選離子的原子質量。

-T是待選擇的加速電壓，以kV表示；

-Δn是待處理的藍寶石材料的折射率nS和面對藍寶石材料中待離子轟擊表面的介質的折射率nM之間的折射率差；根據一個實施方式，D.C2/(T.Δn)大於或等於0.1，例如大於或等於0.5，和/或等於或小於1，例如等於或小於0.8。

本發明還涉及由合成藍寶石材料製成的部件，所述合成藍寶石材料包含根據前述權利要求任一項所述的具有注入離子的至少一個表面，其中當與未處理的藍寶石材料上可見區的入射波的反射(例如諸如入射波波長為560nm)相比時，可見區的入射波的反射可以降低至少三分之一，例如降低一半。

本發明還涉及根據之前方法的任何實施方式的處理方法在處理由合成藍寶石材料製成的固體部件中的用途，所述固體部件選自屏幕，諸如觸控螢幕、窗、表玻璃、發光(LED)部件、照明裝置部件、光學部件例如諸如裝置透鏡。

本發明還涉及包含至少一個具有注入的元素離子的合成藍寶石材料，所述元素選自下列：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)，其中當在560nm波長測量時，所述表面上的可見區的入射波的反射率等於或小於2％，例如等於或小於1％。

本發明還涉及在可見區具有高透射率的電容式觸板，包括：

a)由藍寶石材料製成的正面，其中藍寶石材料的正面已經用離子束進行離子轟擊，其中所述離子選自來自下列原子的離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)；

b)電容式接觸檢測層；

c)顯示屏。

根據所述電容式觸板的實施方式，藍寶石材料的正面的厚度等於或小於1mm。

根據所述電容式觸板的實施方式，電容式觸板進一步包含面對顯示屏且由藍寶石材料製成的背面，其中藍寶石材料的背面已經用離子束進行離子轟擊，其中所述離子選自來自下列原子的離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)。

根據所述電容式觸板的實施方式，藍寶石材料的背面的厚度小於或等於400μm，例如等於100μm。

根據所述電容式觸板的實施方式，正面、電容式檢測層和背面連接裝配並通過空氣層與顯示屏分離。

根據所述電容式觸板的實施方式，由藍寶石材料製成的至少一面的至少側面已經用離子束進行離子轟擊，其中所述離子選自來自下列原子的離子：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)。

根據所述電容式觸板的實施方式，例如當在560nm波長測量時，顯示屏發出的光的光透射率大於或等於90％，例如等於或大於97％，甚至等於或大於98％。

根據本發明實施方式，本發明還涉及：

○合成藍寶石材料的可見區的長期抗眩光處理方法，其由以下組成：用由電子迴旋共振(ECR)源產生的單或多電荷氣體離子束轟擊，其中：

-每表面積單位注入的單和多電荷氣體離子的劑量選自1012個離子/cm2-1018個離子/cm2的範圍以獲得氣體離子的原子濃度，使得注入層的折射率n約等於(nA.nS)1/2，其中nA是空氣的折射率，nS是合成藍寶石材料的折射率；

-選擇加速電壓為5kV-1000kV以使注入厚度e等於p.λ/4.nL，其中e是與注入區域對應的注入厚度，其中注入的單和多電荷氣體離子的原子濃度大於或等於1％，其中p是整數，λ是入射波長，nL是注入層的折射率；

○在所述方法中，離子束的單和多電荷氣體離子可選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)元素的離子；

○在所述方法中，離子束的單和多電荷氣體離子選自氮氣(N2)和氧氣(O2)氣體的離子；

○在所述方法中，單和多電荷氣體離子束包含10％多電荷離子或大於10％多電荷離子；

○在所述方法中，選擇加速電壓以使注入厚度等於p.100nm，其中p是整數；

○在所述方法中，選擇每表面積位注入的單或多電荷氣體離子的劑量以使注入離子的原子濃度等於10％(其中不確定度(+/-)5％)；

○在所述方法中，每表面積單位注入的單和多電荷氣體離子劑量的選擇和加速電壓的選擇可通過之前進行的用於評價每表面積單位注入的單或多電荷氣體離子劑量的計算來進行以使基於根據注入深度所選擇的離子注入譜的注入離子的原子濃度等於10％(其中不確定度(+/-)為5％)；

○在所述方法中，合成藍寶石材料可以0.1mm/s-1000mm/s的速度VD相對於單和/或多電荷氣體離子束移動；

○在所述方法中，合成藍寶石材料的相同區域可以以速度VD沿著多個通道N在單和/或多電荷氣體離子束下移動；

○在所述方法中，合成藍寶石材料的相同區域以速度VD沿著多個通道N在單和/或多電荷氣體離子束下移動；

○根據所述方法的實施方式獲得的部件可以是由包含至少一個表面的合成藍寶石材料製成的部件，其中可見區的入射波的反射降低至少一半；

○所述方法可用於處理由選自下列的由合成藍寶石材料製成的固體部件：觸控螢幕、表玻璃、光學裝置透鏡。

根據本發明的實施方式，本發明還涉及：

-在可見區具有高透射率的防刮擦電容式觸板，其特徵在於其包含：

a)由藍寶石材料製成的「正」面，其厚度小於或等於1mm，例如等於400μm，例如等於330μm，通過使用離子束離子轟擊在接觸表面側(正面)上在可見區進行抗眩光處理，其中所述離子選自來自下列原子的離子：氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)；

b)電容式接觸檢測層，包含電軌道、絕緣樹脂；

-所述電容式觸板的檢測層的電軌道可由ITO(氧化銦錫)材料製成；

-所述電容式觸板的電容式接觸檢測層的電軌道可以形成網格，其中體積可以包含至少90％的空隙且可以由電導率大於或等於純鋁、銀納米線、銀納米顆粒或碳納米管的金屬製成；

-所述電容式觸板的電容式接觸檢測層的電軌道可以用絕緣樹脂裝配，其中可見區的折射率可以大於或等於1.6，例如等於1.8；

-所述電容式觸板可以包含由藍寶石材料製成的「背」面，其厚度小於或等於400μm，例如等於100μm，通過與用於「正」面的接觸表面的抗眩光處理相同的離子轟擊在顯示屏側(背面)上進行抗眩光處理；

-所述電容式觸板的「正」面、電容式檢測層和「背」面可以連接並通過空氣層與顯示屏分離；

-所述電容式觸板的藍寶石材料在可見區的抗眩光處理可以由單和多電荷離子束轟擊組成，其中：

○每表面積單位注入的單和多電荷氣體離子的劑量選自1012個離子/cm2-1018個離子/cm2的範圍以獲得氣體離子的原子濃度，使得注入層的折射率n約等於(nA.nS)1/2，其中nA是空氣的折射率，nS是合成藍寶石材料的折射率；

○選擇加速電壓為10kV-100kV以使注入厚度e等於p.λ/4.nL，其中e是與注入區域對應的注入厚度，其中注入的單和多電荷氣體離子的原子濃度大於或等於1％，其中p是整數，λ是入射波長，nL是注入層的折射率；

-所述電容式觸板的注入厚度可以等於p.80nm，其中p是整數；

-所述單和多電荷氣體離子束可由電子迴旋共振(ECR)源產生；

-所述電容式觸板的藍寶石材料可通過以0.1mm/s-1000mm/s的速度VD相對於單和多電荷氣體離子束移動進行抗眩光處理；

-所述電容式觸板的藍寶石材料的相同區域通過以速度VD沿著多個通道NP在單和多電荷氣體離子束下移動進行抗眩光處理；

-所述電容式觸板的至少一種藍寶石材料可用注入離子進行抗眩光處理，且可見區的入射波的反射可降低至少一半；

-所述電容式觸板的至少一種藍寶石材料可進行抗眩光處理，其中注入厚度的化學式為Al2O3+X，其中X為注入厚度中的0.01-0.5；

-所述電容式觸板在560nm波長的光透射率可以大於或等於90％，例如等於97％。

根據本發明的實施方式，本發明還涉及由初級電容式觸板的組裝物組成的大尺寸電容式觸板，其中所述初級電容式觸板是如上所定義的防刮擦的電容式觸板，其中各初級觸板中由藍寶石材料製成的「正」和/或「背」面通過離子轟擊其側面進行抗眩光處理，所述離子轟擊的條件與用於其正和/或後側的抗眩光處理的條件相同。

附圖說明

現在將根據附圖描述實施例，其中：

圖1是藍寶石材料晶體的簡圖；

圖2是根據現有技術方法通過PVD(物理汽相沉積)處理的藍寶石材料樣品的透射圖；

圖3-14是通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖；

圖15-18是用於討論通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的結果的圖；

圖19-23是通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖；

圖24-28是用於討論通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的結果的圖；

圖29和30是根據現有技術的電容式觸板的簡圖；

圖31-33是根據本發明的電容式觸板的簡圖。

具體實施方式

圖中的一些元件為簡單和清楚起見闡明且沒有必要按比例描繪。例如，圖中的一些元件的尺寸可以相對於其他元件放大以幫助改進對本發明實施方式的理解。

然而，透射圖按比例描繪。透射圖闡明了一個或多個透射係數(T)(通常也稱為「功率透射係數」或「透射比」)隨光波長而變化的函數。波長範圍包含可見波長範圍。

透射圖由用分光光度計進行的測量產生，其中入射光束通過樣品的兩個主要表面和其中在多個波長測量通過所述樣品的光透射率。所述兩個主要表面通常是平行面。

通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖用METASH公司銷售的UV-5200UV/VIS分光光度計測量。在那些測量中，面對(和接觸)藍寶石材料樣品的每個主要面的介質是空氣。

圖1是藍寶石材料單晶體的簡圖，其中可以區別這種晶體的結晶學主要特性；藍寶石(金剛砂)單晶體結構可以通過排序八面體來表示，其中O2-離子位於八面體的頂部(峰值)，Al3+在八面體內部。圖1顯示對應於藍寶石的結構系統的藍寶石晶體的主要平面的結構。以下平面在該圖中示出：C-平面是(0001)；A-平面是(1120)和R-平面是(1012)。平面命名法對應於通常的結晶學命名法。

如上所述，未處理的藍寶石材料樣品的各面反射約7.75％的入射光；因此未處理的藍寶石材料樣品在可見區的透射率為約84.5％。

圖2顯示根據現有技術方法通過PVD(物理汽相沉積)處理後的藍寶石材料樣品的透射圖，其中藍寶石材料樣品的兩面經過PVD處理。所述PVD處理由Bloesch公司進行。曲線21是測量的所述藍寶石材料樣品的透射圖，曲線22是經計算的所述藍寶石材料樣品的透射率的平均值曲線。獲得抗眩光性且可見區內的平均透射率值為約95.5％。因此，由於藍寶石材料樣品的兩面的PVD處理，所述樣品在可見區內的反射降低約11％。

發明人用已經根據本發明處理的藍寶石材料樣品進行測試。

使用的藍寶石材料樣品是直徑為一英寸，側面為10mm的環形或方形板；其厚度等於或小於1mm。

根據本發明實施方式的實例，合成藍寶石材料的樣品是研究對用，一些樣品採用單和多電荷氦離子，其他樣品採用單和多電荷氬離子。

這些單和多電荷氣體離子通過ECR源(電子迴旋共振源)發出。

發明人採用以下進行第一系列的測試：

-包含He+和He2+離子的安培數為1mA的單和多電荷氦離子束；加速電壓是35kV；He+的能量是35keV且He2+的能量是70keV。處理劑量等於1016、5.1016和1017個離子/cm2。

-包含Ar+、Ar2+、Ar3+離子的安培數為1mA的單和多電荷氦離子束；加速電壓是35kV；Ar+的能量是35keV，Ar2+的能量是70keV，Ar3+的能量是105keV。處理劑量等於1016、5.1016和1017個離子/cm2。

處理樣品以120mm/s的速度和以各返回移動4mm(測量為40mm的束直徑的10％)的側坡度(lateral pitch)相對於束移動。為達到期望劑量，所述處理在多個通道進行。

發明人通過在略微傾斜的處理表面上用肉眼從氖燈觀察光的反射對不同劑量進行定性測試。以約10°角觀察從該氖燈反射的圖像。

從這些定性測試，表明在較低的對比度下，氖燈的反射似乎為約5.1016個氬離子/cm2和1017個氦離子/cm2。

發明人還用定性觀察測試觀察到，與未處理的合成藍寶石表面相比，通過根據本發明方法處理的合成藍寶石表面更容易且更舒服地看到目標圖像。

在發明人開發的基於半經驗數據的多電荷離子注入模擬器上進行的初步研究在上述列舉的處理條件下提供以下記錄結果：表1是氦，表2是氬。

表1

表2

如根據本發明實施方式的方法所建議，計算離子加速電壓設置以將注入厚度設置在約100nm的倍數內。可以在實驗調整階段利用評估反射係數最佳降低的精確幹涉手段更準確地設置這些外推值(加速電壓)。

進行進一步的實驗並測量樣品的透射性。

圖3-14顯示通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖，在處理藍寶石材料樣品後根據以下實驗條件測量所述藍寶石材料樣品：

圖3-14涉及：單和/或多電荷氣體離子束是單和多電荷氧離子O+、O2+、O3+束；估計O離子的分配如下：60％的O+、30％的O2+、10％的O3+。

圖3和4涉及：僅處理藍寶石材料樣品的一面；

圖5-14涉及：處理藍寶石材料樣品的兩面。

圖3、5、7和13涉及：處理藍寶石材料樣品的平面A。

圖4、6、8-12和14涉及：處理藍寶石材料樣品的平面C。

在以下數據中，離子劑量(進一步稱為「劑量」)用1016個離子/cm2表示，加速電壓(進一步稱為「電壓」)用kV表示。

在圖3中，曲線30涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線31涉及用劑量＝11和電壓＝17.5處理的藍寶石材料樣品；曲線32涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線33涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖4中，曲線40涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線41涉及用劑量＝11和電壓＝17.5處理的藍寶石材料樣品；曲線42涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線43涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖5中，曲線50涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線51涉及用劑量＝11和電壓＝17.5處理的藍寶石材料樣品；曲線52涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線53涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖6中，曲線60涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線61涉及用劑量＝11和電壓＝17.5處理的藍寶石材料樣品；曲線62涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線63涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖7中，曲線71涉及用劑量＝11.9和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線72涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線73涉及用劑量＝13.1和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品。

在圖8中，曲線81涉及用劑量＝12.5和電壓＝22.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖9中，曲線91涉及用劑量＝13.8和電壓＝22.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖10中，曲線101涉及用劑量＝15和電壓＝22.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖11中，曲線111涉及用劑量＝15和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品。

在圖12中，曲線121涉及用劑量＝11.9和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線122涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線123涉及用劑量＝13.1和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品。

在圖13中，曲線131涉及用劑量＝13.5和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品；曲線132涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品；曲線133涉及用劑量＝16.5和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖14中，曲線141涉及用劑量＝13.5和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品；曲線142涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品；曲線143涉及用劑量＝16.5和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

根據這些附圖，可以考慮多個工藝參數的影響。

圖3和4可以分別與圖5和6相比以表明單面對比雙面處理的影響。

圖7、8-10、12、13和14表明對於恆定電壓而言，劑量的影響。

報告於圖3-14中的測量結果表明，通過單和/或多電荷離子束轟擊藍寶石材料的表面(所述表面面對不同於藍寶石材料的介質)適於在藍寶石材料中產生在可見區提供抗眩光處理的離子注入層。

令人驚訝地，已經在可見區獲得非常高的透射率。

已經獲得包含至少一個具有注入離子的表面的合成藍寶石材料，其中當在560nm波長測量時，所述表面上的可見區的入射波的反射率等於或小於2％，例如等於或小於1％。

因此根據本發明處理的藍寶石材料的透射結果可明顯高於通過PVD(物理汽相沉積)處理的藍寶石材料獲得的那些。

根據報告於圖3-14中的結果，可以確定優選範圍以實施根據本發明的方法，其中：

-選擇氧(O)作為單和/或多電荷離子；

-根據以下方程式選擇每表面積單位的單和/或多電荷離子劑量和加速電壓：

0.02≤D.C2/(T.Δn)≤2，其中：

-D是待選擇的每表面積單位的單和/或多電荷離子劑量值，以1016個離子/cm2表示；

-C＝M/15，其中M是所選離子的原子質量。

-T是待選擇的加速電壓，以kV表示；

-Δn是待處理的藍寶石材料折射率nS和待離子轟擊的面對藍寶石材料表面的介質的折射率nM之間的折射率差。

在本實施方式中，M(氧)＝16；nM＝nA(空氣)＝1；Ns＝1.76。

當使用氧作為單和/或多電荷離子，且用空氣作為面對藍寶石材料表面的介質時，優選的範圍是0.015≤D/T≤1.3。

甚至更優選的範圍是0.5≤D/T≤1。

圖15-18闡明了當使用氧作為單和/或多電荷氣體離子時，可用於選擇參數的數據。通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖可以基於圖15分析；可以根據透射圖(150)確定三個參數，其中P是透射峰位(nm)，D是可變性參數(透射單位)，L是與D可變性對應的透射圖的寬度(nm)。

基於圖3-14的結果，圖16顯示作為加速電壓的函數的用於獲得最大透射峰值(P)的最佳計算劑量；曲線160涉及根據A平面處理的藍寶石材料，曲線161涉及根據C平面處理的藍寶石材料。

基於前圖的結果，圖17顯示對於根據A平面處理的藍寶石材料，透射圖的寬度(L)的變化作為可變性參數(D)的函數。

基於前圖的結果，圖17顯示對於根據C平面處理的藍寶石材料，的透射圖的寬度(L)的變化作為可變性參數(D)的函數。

圖19-22顯示通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖，在處理藍寶石材料樣品後根據以下實驗條件測量所述藍寶石材料樣品：

圖19-22涉及：單和/或多電荷氣體離子束是單和多電荷氮離子N+、N2+、N3+束；估計N離子的分配如下：57％的N+、32％的N2+、11％的N3+；僅處理藍寶石材料樣品的一面。

圖19和20涉及：處理藍寶石材料樣品的平面A。

圖21和22涉及：處理藍寶石材料樣品的平面C。

在以下數據中，離子劑量(進一步稱為「劑量」)用1016個離子/cm2表示，和加速電壓(進一步稱為「電壓」)用kV表示。

圖19和21所涉及，電壓＝20；

圖20和22所涉及，電壓＝25；

在圖19中，曲線190涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線191涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線192涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線193涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線194涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線195涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線196涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品。

在圖20中，曲線200涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線201涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線202涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線203涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線204涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線205涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線206涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線207涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖21中，曲線210涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線211涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線212涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線213涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線214涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線215涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線216涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線217涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖22中，曲線220涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線221涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線222涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線223涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線224涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線225涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線226涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線227涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

因此根據當使用氮離子時，本發明方法實現抗眩光性。

圖23顯示通過本發明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖，在根據以下實驗條件處理藍寶石材料樣品後測量所述藍寶石材料樣品：

單和/或多電荷氣體離子束是單和多電荷氬離子Ar+、Ar2+、Ar3+束；估計Ar離子的分配如下：71％的Ar+、23％的Ar2+、6％的Ar3+；處理藍寶石材料樣品的兩面。處理的是藍寶石材料的平面A。加速電壓是35kV。在以下數據中，離子劑量(進一步稱為「劑量」)用1016個離子/cm2表示：

曲線230涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線231涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線232涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線233涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品。

因此當使用氬離子時，根據本發明方法實現抗眩光性。

基於已經收集的數據，可以用高水平置信度估計其他離子應該適於實施本發明方法且與藍寶石材料產生抗眩光性相關。

本文上述表明了氦(He)和氬(Ar)離子適於實施本發明方法；因此，其他「稀有」氣體離子似乎也適於實施本發明方法，例如氖(Ne)、氪(Kr)和氙(Xe)。不受任何科學理論束縛，發明人表明稀有氣體離子在藍寶石材料中產生納米氣泡，當注入所述離子時，其可以降低藍寶石材料的折射率。

本文上述表明了氮(N)和氧(O)離子適於實施本發明方法；因此，其他的周期表周圍離子似乎也適於實施本發明方法，例如硼(B)、碳(C)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)。不受任何科學理論束縛，發明人表明氧、氮和周期表周圍離子使得藍寶石材料局部環境的極性降低，當注入所述離子時，其可以降低藍寶石材料的折射率。

可以進行假設，當注入所述離子時，所有所述離子有助於降低藍寶石材料的折射率，這至少歸因於注入層的部分非晶化工藝。

不受任何科學理論束縛，發明人建議了理解結果的方式，和適用於預期如何獲得優化結果的方法。

基於當使用氧離子時獲得的本文上述結果給出實施例。

圖24、25、26表示注入的氧濃度譜X(在y軸上)(分別為240、250、260)作為以埃表示的深度(在x軸上)的函數，在3個不同劑量1.25、1.375、1.5.1017個氧離子/cm2計算。考慮到經歷22.5kV的加速電壓的單和多電荷O+、O2+、O3+離子束，這些濃度譜是數字模擬的。估計O+/O2+/O3+的離子分布等於58％/31％/11％，其各自的能量等於22.5keV/45keV/67.5keV。

在y軸上，X表示添加到式Al2O3所述的純藍寶石的化學組成的注入氧離子的額外原子濃度。可以認為摻雜有氧注入的藍寶石化學組成具有化學式Al2O3+X所述的化合物組成，其與氧化鋁(Al2O3)的亞氧化物形式有關。X在注入區域外等於0，並在注入區域內採用不是零的值。發明人認為，通過氧注入產生的抗眩光層由氧化鋁的亞氧化物形式組成並具有化學式Al2O3+X，其中X在注入區域中為0.01-0.5。

發明人在圖24、25和26中觀察到注入氧離子的原子濃度X的最大值為0.35-0.3、不超過0.5，其值不是零，並在厚度等於80nm時降低。很可能X的逐步變化與發明人觀察到的抗眩光性出現的有利的折射率梯度有關。發明人認為，注入氧離子的藍寶石的化學和結晶組成應該在注入厚度上連續變化，從注入區域的表面端的無定形的化學式Al2O3.5變為邊界端處的菱形(藍寶石)的化學式Al2O3。

發明人用實驗方法觀察到，80nm的注入厚度具有與藍寶石的四方之一波長(560nm)對應的基本上類似的值：實際上(560nm/1.76x4)＝79.5nm。

注入厚度對應於其中注入氧離子的原子濃度大於或等於1％(換言之X＝0.01)的區域。也可以通過計算濃度分布圖的右側的切線(T)(在圖24、25、26中分別為241、251、261)和x軸之間的交點I推算該值。圖24、25、26描繪了基本上位於約80nm(800埃)的各自交點I1、I2、I3。

圖27表示經歷22.5kV的加速電壓的1.5.1017個離子/cm2的劑量的單和多電荷O+、O2+、O3+離子束而計算的濃度分布圖(270)。估計O+/O2+/O3+離子分布為等於58％/31％/11％，其各自的能量等於25keV/50keV/75keV。示出切線271。交點I4基本上位於約85nm。

圖28表示經歷35kV的加速電壓的5.1016個離子/cm2的劑量的單和多電荷離子氬Ar+、Ar2+、Ar3+離子束而計算的濃度分布圖(280)。估計Ar+/Ar2+/Ar3+離子分布為等於60％/30％/10％，其各自的能量等於35keV/70keV/105keV。示出切線281。交點I基本上位於約72nm。

根據本發明的單和多電荷氣體離子以及這些單和多電荷氣體離子的轟擊條件的選擇可以有利地獲得藍寶石材料的折射率的降低，導致反射係數降低和透射係數增加。這些性質對於明顯增強例如電容式觸板的透射是非常重要的。

發明人觀察到，可以根據加速電壓和每表面積單位的單和多電荷氣體離子劑量所選擇的範圍來選擇實驗條件，在其中眩光(以及反射係數)的降低通過單和多電荷氣體離子轟擊變為可能。

此外，他們觀察到在某些情況下，通過觀察給定負荷下金剛石在參考藍寶石和處理藍寶石上留下的印記，本發明可以增加所處理藍寶石的表面韌性。處理藍寶石上留下的印記具有菱形形狀，其中繪出了部分外形，而參考藍寶石上留下的印記在全部外圍顯示刺眼的衍射光。處理後，藍寶石可具有優異的表面韌性，換言之優異的抗刮擦性。

根據本發明劑量範圍中每表面積單位單和多電荷氣體離子劑量的選擇可以由在先校準步驟產生，其中用一種單或多電荷氣體離子例如來自He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2、O2的離子轟擊由預期的藍寶石材料組成的樣品可以用在根據本發明的範圍內的多個單或多電荷氣體離子劑量在材料的各個區域轟擊該藍寶石材料。然後觀察處理區域以根據以0°角(垂直於表面)在處理表面上的或多或少明顯觀察的眩光來選擇適合的劑量。

因此採用簡單的觀察技術對處理區域進行觀察，例如用肉眼分別以0°或10°的入射角從實際觀測者或反射圖像(例如接近於樣品的牆)或常規實驗室實驗技術進行觀察來定量測量與400-800nm的可見光譜的各波長有關的透射譜。

不希望受任何科學理論束縛，推斷這種關於注入厚度折射率降低的現象可以通過間隙的產生和聚集，或充滿折射率非常接近1的氣體的納米空腔來解釋。事實上，這些單和多電荷氣體離子在低於某一原子濃度閾值(估計為低於1％)時可以溶於藍寶石。一旦超過濃度閾值，似乎形成充滿氣體的納米空腔，造成注入層的折射率降低。也可能離子轟擊破壞藍寶石的規則晶序(非晶化)，降低了與折射率有關的注入層的介電常數。也可以想像在氧的情況下，氧摻雜有助於形成化學式相對接近於氧化鋁(Al2O3)的亞氧化物，其寫成Al2O3+x形式，其中x為0-0.5，其中化學和/或結晶組成方面的可變性可以形成較之其他類型的離子非常有效的折射率梯度，明顯減少光反射。

本發明還涉及在可見區具有遠優於現有觸板的例如大於或等於90％或甚至等於97％的透射率和防刮擦接觸表面(除由接觸金剛石引起的任何刮擦以外)的電容式觸板。它包含至少一個或兩個通過離子轟擊進行抗眩光處理的藍寶石襯底，所述離子轟擊明顯增加來自顯示屏的光透射率，明顯降低使閱讀顯示屏困難或不可能的環境光(尤其在戶外環境)的雜光反射，連續並按比例降低與顯示有關的電消耗，最終明顯增加電池壽命。本發明所使用的離子轟擊處理保留與藍寶石有關的防刮擦性，對電容式觸板的檢測靈敏度沒有影響並可以有利地增加經歷接觸相關的彎曲移動或震動的觸板的機械抗性。本發明可以產生對尺寸沒有限制的電容式觸板，其由目視不能區分的連接的初級電容式觸板的組裝物組成。

注意到觸控螢幕是組合兩種功能的電子設備：顯示屏幕(監視器)和指示設備，其可以是滑鼠、觸板以及光觸筆。

這可以降低一些系統上裝置的數量並生產非常適於某些功能的人類環境改造學軟體。觸控螢幕例如用於PDA、GPS系統、MP3播放器、智慧型電話、標牌、手提式遊戲託架、自動售票機、ATM、所有自助結帳和計算機。

術語觸板表示屏幕的一部分，其可以優異的解析度對大於兩個的壓力水平敏感(圖板和筆)且一次大於一個點(多次接觸和手指)。

觸板上壓力點的檢測基於測量物理量的變化。

接觸技術的特徵在於測量的各種物理量，和用於將測量值轉化為坐標(x；y)的獲得方法。最常見的接觸技術的原理是本質上有電阻的、電容式的和紅外線的。

術語電容式觸板表示包含至少一個固體接觸表面的板，所述接觸表面可由玻璃製成或由藍寶石製成，其在接觸表面下遍布帶電網格。用戶手指在接觸表面上的接觸將一部分這些電荷傳遞到手指，引起僅需要定位以處理信息的損失。

通過裝置中直接整合的計算算法進行信息處理。它測定落點(在多次接觸的情況下)、移動方向、有時所施加的壓力和相應的動作。

現有的電容式觸板具有彼此不同的分層結構，但其共同特性是具有剛性接觸表面(由玻璃或藍寶石製成)和表面下的電網格，所述網格可以以位於相同平面的電軌道XY的網格形式或在兩個分離平面中在電軌道Y網格上疊加的電軌道X的網格形式呈現。在兩種情況下，電軌道X和Y是分離的且通過絕緣樹脂裝配。

目前，90％的觸板配備有由ITO(氧化銦錫)製成的電軌道，ITO是一種具有以下性質的金屬氧化物：

·可見光中的透明度，

·根據波長在可見光中1.7-2的高光學指數，

·限制為以下的電導率：

·聚合物(柔性)上100歐姆/平方，

·玻璃材料(剛性)上50歐姆/平方。

電導率的該限制對於將電容式觸板的尺寸限制為12英寸(換言之約30cm)具有直接影響。

ITO(氧化銦錫)具有以下重要缺點：

·用於在高溫下將其沉積的能源成本，

·其非常高的反射率(與空氣(n＝1)或玻璃(n＝1.5)形成分界面)，

·其易碎性，

·其低撓性，

·其電阻率是可接受的，但與銀、銅相比較高。

關於具有全部放在玻璃上的ITO(氧化銦錫)網格的電容式板結構，可以提及：

·結構1：玻璃(正面接觸表面)/網格X/玻璃/粘合劑/網格Y/玻璃(背面)，

·結構2：接觸玻璃(正面接觸表面)/網格XY/玻璃(背面)，

·結構3：接觸玻璃(正面接觸表面)/網格X/玻璃/網格Y，

·結構4：接觸玻璃(正面接觸表面)/網格XY。

關於具有部分放在玻璃上且部分放在聚合物膜上的ITO(氧化銦錫)網格的電容式板結構，可以提及：

·結構5：接觸玻璃(正面接觸表面)/網格X/玻璃/粘合劑/網格Y/聚合物膜(背面)。

關於具有全部放在聚合物膜上的ITO(氧化銦錫)網格的電容式板結構，可以提及：

·結構6：玻璃(正面接觸表面)/網格X/薄膜/粘合劑/網格Y/玻璃(背面)，

·結構7：玻璃(正面接觸表面)/網格XY/玻璃(背面)，

·結構8：玻璃(正面接觸表面)/網格X/玻璃/網格Y，

·結構9：接觸玻璃(正面接觸表面)/網格XY。

電容式觸板目前具有其結構和組成固有的光學限制。這些光學限制與來自顯示屏和周圍環境的光的透射和反射、和顯示屏尺寸有關。這些限制涉及電容式觸板的結構的複雜性(讀者和顯示屏之間插入的分界面數目)和層的物理性質(網格電阻率、通過各種分界面分離的介質的折射率之差)。這類光學限制的來源、預期的解決方案和相關的缺點給出如下：

顯示屏和讀者之間插入的分界面數目的增加是可能的：

當待通過的分界面數目增加時，來自顯示屏的光透射減少。類似地，當分界面數目增加時，環境光(尤其在戶外環境)的反射增加。效果的組合導致顯示屏易讀性降低。

一種解決方案是降低形成電容式觸板的層數目，代價是其機械抗性。

可以考慮相對於鋪設襯底，由ITO製成的網格電軌道的極高的折射率：

分界面上光的反射隨著通過分界面分離的介質之間的折射率之差的上升而增加。對於放在玻璃襯底(折射率等於1.5)上的基於ITO(折射率等於1.8)的電軌道也是這樣。約1％的反射率損失不可忽略並增加其他反射率損失。

一種解決方案是將在玻璃襯底和由ITO製成的電軌道之間進行基於TiO2和SiO2的抗眩光處理，代價是經歷接觸相關的撓曲負荷的ITO製成的電軌道的成本和耐用性。

可以考慮允許檢測超過30英寸的電信號的由ITO製成的電軌道的不足的電導率：

一種解決方案將是引入以低密度網格(體積包含至少90％空隙)形式呈現的高導電的電軌道，所述低密度網格的優點是通過增加介質的透明度促進光流動(換言之其透射)。該方法因為工業化和成本問題還未獲得成功。目前，90％網格由基於ITO的電軌道製成。

可能接替ITO的技術實例可以包括：

-由4-5微米導電的軌道以100-400微米間隔組成的金屬網格。這類網格僅覆蓋襯底的一部分(空隙度>90％)。

-銀納米線網格(10歐姆/平方；空隙度>94％)。

-銀納米顆粒網格(4歐姆/平方；空隙度>95％空隙)。

-碳納米管網格。

除以上列舉的光學限制之外，存在第二種任何時候易於出現且與使用電容式觸控螢幕有關的光學限制：接觸表面的刮擦能力、在震動或彎曲、指印作用下電容式觸板的裂化。這類光學限制的來源、預期解決方案和與其相關的缺點給出如下。

待考慮的接觸表面的刮擦能力：

用手指移動前，玻璃表面容易被易於沉積在其上的環境磨料顆粒刮擦。刮擦和產生的碎片在通過顯示屏透射的光和通過所述接觸表面反射的環境光兩者中造成散射。這種光的散射增加了閱讀通過顯示屏發出的圖像的降低。

一種解決方案是用藍寶石表面替代玻璃表面。藍寶石以其僅低於金剛石的極高硬度而眾所周知，但其主要缺點是在加熱至2050℃的熔爐中長期和高成本的生產以及其極高的折射率(n＝1.76)，其直接作用導致在接觸表面上環境光的高反射率(15％反射率)和來自顯示屏的圖像大量減弱(85％透射率)。為進行彌補，必須增加來自顯示屏的光，換言之，增加電能消耗。PVD型抗眩光塗層非常適合作為藍寶石表玻璃的內塗層，但不適於(由於其易碎性)作為例如暴露於從袖子後面穿戴的外塗層，甚至由於接觸更不適於穿戴。

待考慮的對震動和撓曲負荷的敏感性：

高硬度與低抗震性有關，但高電阻與撓曲負荷(高彈性)有關。

一種解決方案是發現由相對硬的表面組成的混合表面形式的平衡，其中所述表面幾乎沒有或沒有在較低硬度的厚度中嵌入的裂紋尖端。

待考慮的油的吸收：存在使表面排斥油的產品，但其缺點是昂貴且不持久。

本發明的一個目的是補救以上描述的限制、缺點和技術問題。

根據一個實施方式，本發明涉及電容式觸板，其連續包含以下連接部件(無任何空氣層)：

a)由藍寶石製成的剛性襯底組成的「正」面，其中側面之一形成觸板的接觸表面。該「正」面僅在一面(與手指接觸的一面)接受離子轟擊處理以降低其反射率。使用離子束進行離子轟擊，其中離子選自來自下列的原子：氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)氙(Xe)；下文中，術語電容式觸板的「正」面表示該藍寶石層，其中背面是用戶手指的接觸表面。該層是平面的且厚度小於1mm，例如等於400μm，或例如330μm。

b)由一個或多個層組成的電容式檢測層，其功能是使電容式技術檢測「正」面的接觸表面上的手指接觸。這些層包括由一組電軌道組成的電容式檢測網格，絕緣樹脂使電軌道絕緣並裝配電軌道。這些電軌道可由ITO(氧化銦錫)、高導電的金屬(導電率大於鋁)、銀納米線或納米顆粒或碳納米管的網格製成。所使用的絕緣樹脂的折射率類似於ITO(等於約1.8)。下文中，術語電容式檢測層表示「正」面和「背」面之外的並以連接方式(沒有空氣層)位於「正」面和「背」面之間的上述層的組裝物，描述如下。

c)由通過離子轟擊處理以降低其反射率的藍寶石襯底組成的「背」面，在與用於處理「正」面相同的條件下處理面對顯示屏的一側。因此獲得有利的抗反射效果，其相對於「正」面所獲得的極大地增加，所述「正」面適於經由上板從顯示屏獲得大於90％例如等於97％的光透射。由於藍寶石相關成本問題，該背面的厚度降低，優選小於400μm，例如等於100μm。

術語抗反射處理表示用於降低光反射例如至少降低一半的處理。對於空氣/藍寶石界面，反射為約7.5％，抗反射處理可以將該反射值降低至小於3.75％的值。例如，空氣/藍寶石界面的透射率約等於92.5％，藍寶石的抗反射處理例如應該使得透射率至少等於96.25％。對於雙面處理的藍寶石條，這例如應導致通過所述條的光透射率至少等於92.5％而不是85％。

如上所述，因此可以通過離子轟擊抗反射處理的方式來以在接觸表面上的空氣和藍寶石之間產生折射率梯度。

由於其高電阻，這種折射率梯度可以承受磨蝕過程：例如，用戶手指攜帶的磨料顆粒在接觸表面上的位移。

由於通過本發明所使用的方法所產生的束的非常高的穩定性和在設置與處理有關的動力參數(速度、坡度)上的敏度，離子轟擊抗反射處理通常是完全均勻的。設置可以例如與所需的一樣精細從而在例如電容式觸板的「正」面的接觸表面的所有點以獲得注入離子的平均原子濃度，其精確度相對於所要求的小於或等於(+/-)5％。由於其厚度小(約80nm)和其完美的均勻性，處理不影響表面下的電容式檢測層的敏感度。

根據一個實施方式，本發明涉及包含多個由藍寶石材料製成的電容式觸板的電容式觸板，所述藍寶石材料的背面和正面及其側面預先經處理、然後裝配在一起以產生完美的平面且其之間對於肉眼和觸摸不顯示任何分離(與抗反射的面相鄰)。與玻璃材料不同，藍寶石的物理性質使得藍寶石對溫度非常穩定(沒有玻璃轉化)，提供相同的均勻性和非常精確的結晶切割平面。藍寶石材料在熔爐中的生長期間，藍寶石材料的結晶特徵得到完美控制。

藉助於根據本發明的電容式觸板，顯示屏的易讀性可通過降低環境光的反射和通過將來自顯示屏的光透射率明顯增加至大於或等於90％例如等於97％而相當大地增強。

藉助於根據本發明的電容式觸板，顯示屏的電消耗可明顯降低至少15％或甚至30％，與亮度增加和通過增強來自顯示屏的光透射和通過減少其上環境光的反射獲得的對比度成比例。

藉助於根據本發明的電容式觸板，由於顯示屏的電消耗的明顯減少，電池壽命可相當大地增加。

藉助於根據本發明的電容式觸板，接觸表面可以是高度防刮擦的，並長期保留上述光學性能。

藉助於根據本發明的電容式觸板，正面關于震動和撓曲負荷的機械強度可增加，並長期保留上述光學性能。

藉助於根據本發明的電容式觸板，指印可明顯降低，並長期保留上述光學性能。

藉助於根據本發明的電容式觸板，可以預期表面積不受任何限制的大尺寸電容式板，其由大量初級電容式觸板的邊到邊組裝物組成，所述初級電容式觸板包含通過在背面和/或正面和側面離子轟擊進行抗眩光處理的藍寶石材料，其之間對於肉眼和觸摸不顯示任何分離。

根據一個實施方式，用於本發明的藍寶石材料的離子轟擊抗反射處理不需要長的處理時間(每cm2和每微加速劑幾秒)。

用於本發明的藍寶石材料的抗反射處理可使其用於工業範圍，其中其成本相對於藍寶石襯底(例如用於觸板的1cm2藍寶石的成本為約4歐，本發明範圍內處理的1cm2的成本為幾分)的成本不應是因貨物有瑕疵要求取消合同(redhibitory)。

根據本發明的一個實施方式，電容式觸板包含由藍寶石製成的「正」面和電容式接觸檢測層，所述藍寶石的正面(接觸表面)通過離子轟擊處理以提供相同的抗反射性，所述接觸檢測層包含由ITO(氧化銦錫)製成的電軌道或以低密度網格(體積包含至少90％空隙)形式呈現的由高導電金屬(導電率大於純鋁)、銀納米線、銀納米顆粒或碳納米管制成的電軌道，電軌道是電絕緣的並用絕緣樹脂裝配，其中折射率優選大於或等於1.6，優選類似於藍寶石(等於1.76)或ITO(等於1.8)的折射率。

根據本發明的一個實施方式，電容式觸板包含由藍寶石製成的「正」面、電容式檢測層和由藍寶石製成的「背」面，所述藍寶石的正面(接觸表面)通過離子轟擊處理以提供相同的抗反射性，所述接觸檢測層包含由ITO(氧化銦錫)製成的電軌道或以低密度網格(體積包含至少90％空隙)形式呈現的由高導電金屬(導電率大於鈍銅)、銀納米線、銀納米顆粒或碳納米管制成的電軌道，電軌道是電絕緣的並用絕緣樹脂裝配，其中折射率優選大於或等於1.6，優選類似於藍寶石(等於1.76)或ITO(等於1.8)的折射率，其中正面經歷與所述「正」面的正側所用的相同的抗反射處理。由於藍寶石相關的成本問題，所述背面優選具有低於400微米的減小的厚度，例如100微米。

根據本發明的電容式觸板的實施方式的實施例顯示於圖31-33，而圖29和30是根據現有技術的電容式觸板的實施方式的實施例。

在圖29-33中，相同的附圖標記用於指示電容式觸板的相同部件，其中：

FP是指「正板」；

CDL是指一個(或多個)「電容式檢測層」；

RF是指「背面」，其也稱為「背板」；

AL是指「空氣層」；

DS是指「顯示屏」。

根據圖29-33所述的實施方式，電容式觸板包含正板FP；電容式檢測層CDL；和通過空氣層AL與電容式接觸檢測層CDL分離的顯示屏DS。電容式接觸檢測層CDL形成緊密的組裝物(網格+絕緣樹脂)且連接至正板FP(無可能分離它們的任何空氣層)。

電容式觸板的正板FP通常由玻璃製成；它也可由藍寶石材料製成；根據本發明的電容式觸板的正板FP由藍寶石材料製成。

電容式接觸檢測層通常由形成低密度網格(體積包含至少90％空隙)的高導電金屬(導電率大於或等於鋁)、銀納米線或納米顆粒或碳納米管制成，其用絕緣樹脂絕緣且其折射率大於或等於1.6，優選與用於ITO軌道的樹脂的折射率相當(折射率等於約1.8)。

根據環境，電容式接觸檢測層對表面具有不同的折射率：電容式接觸檢測層通常具有接近1.8(對應於ITO和其絕緣樹脂)的折射率，如果由玻璃製成，其正面的折射率接近1.51，如果由藍寶石製成，其正面的折射率接近1.76。

圖29是現有技術電容式觸板290的圖例，其中顯示了光反射和透射的原理。可見由顯示屏DS發出的朝向環境空氣(正板FP外部，根據箭頭T)的光透射T0的變化。反射誘導的損耗包括與以下有關的那些：

·位於空氣層AL和電容式接觸檢測層CDL的分界面的分界面上發出的光T0的第一光反射R1；

·電容式接觸檢測層CDL和正板FP之間透射的光T1的第二光反射R2；

·正板FP和環境空氣(正板FP外部，根據箭頭T)之間透射的光T2的第三光反射R3。

光反射和透射關於反射R和透射T具有相關的係數，其中值為0-1且適於基於以下公式計算。

顯示屏發出的光透射的降低與在電容式觸板的各分界面處連續發生的反射的聚集相對應：

T＝T0-(R1+R2+R3)，其中

折射隨著通過分界面分離的兩種介質n1、n2之間的折射率之差的增加而增加。反射和透射係數可採用以下公式(稱為Fresnel公式)計算：

R＝((n1-n2)/(n1+n2))2；

T＝(2n1xn2/(n1+n2))2；

其中R+T＝1。

在以下實施例和計算中，認為稱為電容式檢測層(CDL)、空氣層(AL)和顯示屏(DS)的部件是相同的類型並具有類似的特徵。

下表顯示通過形成圖29所述的電容式觸板的各個分界面的光反射係數值，當正板由玻璃(折射率等於1.51)製成且電容式檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相當的折射率的樹脂絕緣的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂相當的樹脂絕緣的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於純鋁)。第一欄提供計算涉及的分界面D，第二和第三欄(n1)和(n2)提供通過分界面分離的介質的折射率n1和n2，第四欄(R)包含利用Fresnel公式計算的表示為a％的反射係數。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了通過電容式觸板的光反射係數的總和，即13％的損失，對應於87％的光透射率。

詳細的結果如下：

下表顯示通過圖29所述的各個分界面的光反射係數值，當正板由藍寶石(折射率等於1.76)製成且電容式檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相同折射率的樹脂絕緣和裝配的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂基本上相當的樹脂絕緣和裝配的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於純鋁)。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了通過電容式觸板的光反射係數的總和，即15.75％的損失，對應於84.25％的光透射率。

詳細的結果如下：

下表顯示通過形成圖30所述的電容式觸板的各個分界面的光反射係數值。所述現有技術電容式觸板300包含正板FP和背面RF兩者。當正板和背面由玻璃(折射率等於1.51)製成且電容式檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相同折射率的樹脂絕緣的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂相當的樹脂絕緣的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於純鋁)。第一欄提供計算涉及的分界面D，第二和第三欄(n1)和(n2)提供通過分界面分離的介質的折射率n1和n2，第四欄(R)包含利用Fresnel公式計算的表示為a％的反射係數。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了通過電容式觸板的光反射係數的總和。該總和對應於等於9.79％的反射誘導的損耗，相當於90.21％的光透射率。所述表包含相對於「常規的」基於玻璃的電容式觸板技術(已知的現有技術)而言最慣常和最佳的方案。這些圖用作目前銷售的標準參考，以強調以下詳述的本發明的各個實施方式所獲得的增益。

詳細的結果如下：

下表顯示通過形成圖30所述的電容式觸板的各個分界面的光反射係數值，當正板FP和背面RF由藍寶石(折射率等於1.76)製成且電容式檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相同折射率的樹脂絕緣的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂基本上相當的樹脂絕緣的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於純鋁)。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了對通過電容式觸板的光施用的反射率的總和，即15.19％的損失，對應於85.81％的光透射率。幾乎不超過圖29描述的包含由藍寶石製成的單個正面的結構的透射係數。這不意外，因為藍寶石的折射率(其相對接近ITO)仍然遠大於將顯示屏與「背」面分離的空氣層的折射率。

詳細的結果如下：

下表顯示通過圖31所述的根據本發明實施方式的電容式觸板310的各個分界面的光反射係數值。由藍寶石(折射率等於1.76)製成的正板FP具有根據本發明方法製成的抗眩光處理層311。根據第一和第二個實施方式，抗眩光處理層的作用在分界面A/FP分別將光反射率降低了50％(反射係數從7.5％變為3.75％，稱為311(50％))和80％(反射係數從7.5％變為1.5％，稱為311(80％))，假設電容式接觸檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相當的折射率的樹脂絕緣的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂相當的樹脂絕緣的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於鋁)。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了對通過電容式觸板的光施用的反射係數的總和。損失RT(％)等於11.92％，對應於311(50％)的88.08％的光透射率；損失RT(％)等於9.68％，對應於311(80％)的90.32％的光透射率。觀察到311(50％)相當於平均折射率等於1.48的層，以獲得空氣和藍寶石之間的反射係數降低50％以從7.5％變為3.75％；觀察到311(80％)相當於平均折射率等於1.28的層，以獲得空氣和藍寶石之間的反射係數降低80％以從7.5％變為1.5％；在後面一種情況下，折射率接近對應於空氣和藍寶石的折射率的乘積的平方根的那些，等於(1x1.76)1/2＝1.32。用AR(80％)，本發明的該實施方式在透射率上的光學性能與在正板和背面使用玻璃材料的「常規的」電容式觸板獲得的那些相當(第一個透射率90.32％，第二個為90.21％)，其無可爭辯的優點是具有與對震動和撓曲負荷的機械抗性增加有關的接觸表面的防刮擦性。

詳細結果如下，其中第一個表是指抗眩光處理層的光反射率降低50％(本文上述第一個實施方式)，第二個表是指光反射率降低80％(本文上述第二個實施方式)：

下表顯示通過圖32所述的根據本發明實施方式的電容式觸板320的各個分界面的光反射係數值。由藍寶石(折射率等於1.76)製成的正板FP具有抗眩光處理層321；所述電容式觸板320也包含也由藍寶石製成的背面RF，其具有抗眩光處理層322。

根據第一和第二個實施方式，抗眩光處理層(321)和(322)的作用在分界面A/(FP+321)和(RF+322)/AL將光反射率降低了50％(反射係數從7.5％變為3.75％，稱為321(50％))和80％(反射係數從7.5％變為1.5％，稱為321(80％))，假設電容式接觸檢測層包含由ITO(折射率等於1.8)製成的通過具有基本上相當的折射率的樹脂絕緣的電軌道，或包含藉助於具有低密度(體積包括至少90％空隙)的通過折射率與用於ITO(折射率1.8)的樹脂相當的樹脂絕緣的高導電的電軌道網格(導電率大於或等於純鋁)。相對而言，包含RT(％)的單元描繪了對通過電容式觸板的光施用的反射係數的總和。損失RT(％)等於7.51％，對應於321(50％)和322(50％)的92.49％的光透射率；損失RT(％)等於3.04％，對應於321(80％)和322(80％)的96.96％的光透射率。觀察到對於321(50％)和322(50％)，等於92.49％的透射率超過採用玻璃材料作為「正」面的「常規的」電容式觸板的等於90.21％的透射率，其無可爭辯的優點是具有與對震動和撓曲負荷的機械抗性增加有關的接觸表面的防刮擦性。對於321(80％)和322(80％)，這些光學和機械優點相當大地增加，透射率基本上等於97％，極大超過採用玻璃材料作為正板和背面的「常規的」電容式觸板的等於90.21％的透射率，此外，還具有與對震動和撓曲負荷的機械抗性增加有關的接觸表面的防刮擦性的無可爭辯的優越性。在能量方面，認為對於321(50％)、321(50％)，顯示屏的能量消耗可降低約15％(來自顯示屏的光透射增加7.5％，環境光的反射降低7.5％)；對於321(80％)、321(80％)，顯示屏的能量消耗可降低約24％(來自顯示屏的光透射增加12％，環境光的反射降低12％).因此電池壽命可明顯增加。

詳細結果如下，其中第一個表是指抗眩光處理層的光反射率降低50％(本文上述第一個實施方式)，第二個表是指光反射率降低80％(本文上述第二個實施方式)：

圖33顯示根據本發明實施方式的電容式觸板330。由藍寶石(折射率等於1.76)製成的正板FP具有抗眩光處理層331；所述電容式觸板330也包含也由藍寶石製成的背面RF，其具有抗眩光處理層332。在該實施方式中，正板FP的側面332、333和背面RF的側面335、336也具有抗眩光處理層。已經根據本發明方法獲得抗眩光處理層。

藉助於以這種方法施加的抗眩光處理，由顯示屏DS發出的光可以通過空氣層AL、電容式接觸檢測層CDL、正板FP面331、正板FP的側面332、333、背面RF面334、背面RF的側面335、336，其中反射率極大降低，提供初級電容式觸板組裝物連續性的視覺印象。根據一個實施方式，不同面的抗眩光處理是相同的。

最後，為能夠超越電容式板的尺寸限制，發明人建議裝配包含藍寶石材料的初級電容式觸板，所述藍寶石材料不僅在正面或背面而且在側面上用根據本發明方法的離子轟擊進行抗眩光處理。一旦裝配，藍寶石材料的側面變成對肉眼透明，因此提供單個大尺寸電容式板的印象。對於正面或背面和側面，可在相同條件下使用離子轟擊抗眩光處理。

此外，發明人在以下的比較表中收集了多個電容式觸板「結構」獲得的透射率值。所述電容式觸板可以包含玻璃和/或藍寶石材料的正板和/或背面。根據本發明的電容式觸板包含藍寶石材料的正板和/或背面；至少一個其藍寶石材料表面已經根據本發明方法進行抗眩光處理；這種抗眩光處理的藍寶石材料在下表中稱為「T_藍寶石」(「根據本發明方法處理的藍寶石材料)。示出在560nm波長的透射率值。電容式接觸檢測層CDL包含ITO部件。DS是指顯示屏。

可以注意到採用本文上述的比較表，根據本發明的電容式觸板進行單次處理(T_藍寶石/CDL/空氣/DS)在560nm的光透射率大於90％或進行兩次處理在560nm的光透射率等於97％(T_藍寶石/CDL/T_藍寶石/空氣/DS)，並具有防刮擦、抗震和耐撓曲負荷的重要優點，換言之，能夠長期保留這種高透射質量。玻璃/CDL/玻璃/DS技術在於通過將顯示屏結合玻璃去除由玻璃製成的背面和顯示屏之間的空氣層。該已知技術可以至多實現95％，但其缺點是具有由可刮擦玻璃製成的接觸表面、萬一裂化不允許單獨替換觸板(同時替換與觸板剛性連接的顯示屏)；最後，它不超過通過本發明獲得的高透射率。

根據本發明，可以獲得由包含至少一個具有注入離子的表面的合成藍寶石材料製成的部件，其中當與未處理的藍寶石材料的可見區的入射波的反射(例如諸如入射波波長為560nm)相比時，可見區的入射波的反射可以降低至少三分之一，例如降低一半。

根據本發明，可以獲得包含至少一個具有注入離子的表面的合成藍寶石材料，所述注入離子的元素選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)、磷(P)和硫(S)，其中當在560nm波長測量時，所述表面上可見區的入射波的反射率等於或小於2％，例如等於或小於1％。

本發明的處理方法可用於處理例如選自但不限於下列的藍寶石材料製成的固體部件：屏幕，諸如觸控螢幕、窗、表玻璃、照明裝置部件例如發光裝置(LED)部件、光學部件例如諸如裝置透鏡。

在不限制總體發明構思的情況下，上文在實施方式的幫助下描述了本發明；尤其是參數不限於所討論的實施例。