用于生产抗眩光蓝宝石材料的单和/或多电荷气体离子束处理方法与流程

本发明涉及通过单和/或多电荷气体离子束处理蓝宝石材料的方法；该方法旨在例如在长期使用中例如在可见区波长谱降低反射和增强光透射。本发明还涉及在可见区具有高透射率的电容式触板。

根据本发明，“蓝宝石材料”是基本上由金刚砂即氧化铝(α-Al₂O₃)组成的材料。蓝宝石材料可以包含痕量元素例如铁、钛、铬、铜或镁,其可以分别给予金刚砂蓝色、黄色、紫色、橙色或绿色的。金刚砂中的铬杂质产生粉红色或红色，后者通常称为“红宝石”；红宝石是根据本发明措辞的蓝宝石材料的一部分。颜色归因于金刚砂带隙内的能量水平的出现、归因于杂质的存在。这些水平改变材料的发出和吸收谱，从而改变其颜色。其他的痕量元素也可以是蓝宝石材料的一部分。

蓝宝石材料包含至少98重量％的氧化铝，例如至少99重量％的氧化铝，例如至少99.9重量％的氧化铝。

蓝宝石材料可由一种或多种金刚砂单晶制成；因此它可以是多晶的；根据本发明的实施方式，蓝宝石材料是一种金刚砂单晶部件。

蓝宝石材料可以是天然或合成的；根据一个实施方式，本发明的蓝宝石材料是合成蓝宝石材料。

背景技术：

自十九世纪早期以来，已经了解如何在实验室中制造合成蓝宝石(和合成红宝石)，其化学组成和物理性质与天然宝石相同。至少对于最老的生产，可以通过其通常弯曲的结晶化线路来检测这些合成宝石。

合成蓝宝石材料生产当前处于工业阶段。合成蓝宝石材料可以例如通过Czochralski工艺或通过衍生自Czochralski工艺的方法(例如Kyropolis法、Bagdasarov法、Stepanov法、EFG(限边馈膜生长)工艺)来制造；合成蓝宝石材料也可以从在惰性气氛下烧结和融合(例如通过热等静压处理)的聚集的氧化铝制造，产生透明但略多孔的多晶体产物。

蓝宝石材料也称为“蓝玻璃”或“蓝宝石玻璃”，即使它们本身不是玻璃本身，而是晶体材料。

在物理术语中，合成蓝宝石材料是属于金刚砂家族的非常硬的晶体材料(莫氏刻度上的硬度等于9)，具有等于1.76的非常高的折射率。

蓝宝石可以是热处理的；可以加热太浅、太深或包含物含量高的宝石。该工艺可以增加颜色和透明度，同时溶解宝石中以痕量形式存在的元素。

自十九世纪早期以来，已经了解如何在实验室中制造合成蓝宝石和合成红宝石，其化学组成和物理性质与天然宝石相同。然而，至少对于最老的生产，可以通过其常规曲线结晶化线路来检测这些合成宝石。

由于其高抗刮擦性，合成蓝宝石材料用于广泛的应用中，例如屏幕，诸如触摸屏、窗、表玻璃、发光(LED)部件、发光装置部件、光学部件，例如诸如装置透镜或照相机透镜。在智能手机领域采用合成蓝宝石材料可以是特别相关的。

众所周知的是，合成蓝宝石材料表面反射约15.5％的入射光。当需要阅读蓝宝石材料窗后面的信息时，这种高的光反射可能是缺点；这实际上可以降低例如手表或电脑或移动电话的平面屏幕的阅读能力。

合成蓝宝石材料表面上的光反射更通常用菲涅耳方程来解释，所述方程是为以90°的入射角、以下反射(R)和透射(T)系数通过分界面的光射线给出的：

R＝((nS-nM)/(nS+nM))²；

T＝4.nM.nS/(nS+nM)²。

反射(R)系数通常也称为“功率反射系数”或“反射比”；

透射(T)系数通常也称为“功率透射系数”或“透射比”。

在贯穿本文件的公式中，当符号“.”包含在两个参数之间时，它是指乘号；符号“x”也可以用于指示乘号。

nS和nM分别是蓝宝石材料和连接蓝宝石材料和通过分界面分离其的介质的可见光范围(波长值为400-800nm)内的折射率。

注意到R+T＝1(能量守恒)。

作为实例，可以计算空气/蓝宝石材料构造的R和T，其中空气的nM＝1(其中nM＝nA，空气折射率)和例如合成蓝宝石材料的nS＝1.76；这里上述公式给出以下结果：

R＝0.0758和T＝1-R＝0.9242；

因此7.6％的光被反射，而92.4％的光由于所述蓝宝石材料和空气之间的折射率差异而被透射。这种光反射水平可能被认为是高的且对于若干用途而言是缺点。

当考虑到蓝宝石材料被两个空气层围绕，因而具有两个空气/蓝宝石材料分界面时，这种缺点甚至更加重要。对于这种由两个面组成的合成蓝宝石材料条，这种反射率损失大了两倍，即2x7.6％＝15.2％。这种高反射率导致蓝宝石材料屏幕或表玻璃情况下阅读数据困难。

抗眩光方法是现有技术已知的且由基于金属氧化物的沉积组成，其相对复杂且使用成本高。例如对于表玻璃，可以提及由真空沉积(10^-5托)精密度为约一埃的金属氧化物薄层组成的方法。在无灰尘的壳体中，首先将表玻璃在洗涤线路中清洁并经历超声干燥。将它们设置在支持物中，进入处理钟室。在钟腔室中产生真空以使氧化物在较低温度下蒸发(升华)。可以通过焦耳效应通过加热氧化物或利用电子枪进行蒸发。必须对真空质量和测量、蒸发率和沉积层的厚度具有完美控制。这些厚度应该明显是相同的。其他类型的成本较低的PVD(物理汽相沉积)涂层有例如氟化镁MgF₂(折射率1.38)和氟铝酸钠Na₃AlF₆(折射率1.35)，其中折射率接近理想折射率(等于1.33)，然而，不能获得类似于或优于通过本发明方法获得的合成蓝宝石材料的抗刮擦性。目的是赋予所述蓝宝石材料抗眩光性的沉积在合成蓝宝石材料上的PVD涂层易于刮擦或碎裂，因此最初没有任何兴趣。

然而，PVD涂层法具有缺点；PVD涂层法在于制备若干薄层，必须完美控制其厚度和化学组成以形成具有非常精确的折射率的干涉层的各个堆积。当利用这种方法时可能产生困难；即，难以提供相关和/或可重复的结果；那些困难可由以下问题引起：厚度控制问题、折射率控制问题、真空室中部件的形状和位置、制造各层之前气体类型改变、金属类型改变、各气体和/或金属改变后的残留污染层、处理新部件之前处理参数的确认。

所有上述产生提供增强的抗眩光性的蓝宝石材料处理方法的需要。优选地，根本这种方法获得的抗眩光性在非常长的时期内应是稳定的；优选地，所述抗眩光性应具有良好的防刮擦性，即，例如与原始的合成蓝宝石材料的那些基本上类似或更优。因此，所述蓝宝石材料表面处理方法可以代替抗眩光PVD涂层并且甚至可以导致增强的抗眩光效果。优选所述的蓝宝石材料表面处理方法应易于工业化，以能够以显著的数量和合理的成本提供这种蓝宝石材料。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种开辟新途径的用于处理蓝宝石材料的方法；优选地，所述方法不昂贵甚至是便宜的且适于处理满足众多应用的需要的表面。

为此，本发明的一个主题是蓝宝石材料的处理方法，所述方法包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击蓝宝石材料表面以在蓝宝石材料中产生离子注入层，所述表面面对不同于蓝宝石材料的介质，其中：

-各离子束每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自10¹²个离子/cm²-10¹⁸个离子/cm²的范围；

-加速电压选自5kV-1000kV的范围；

-进一步选择注入的单和/或多电荷气体离子的剂量和加速电压以在可见区获得抗眩光处理；和

–其中单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

根据所述处理方法，可以实现蓝宝石材料的抗眩光处理；这种抗眩光处理可以导致优异的透射结果，即在可见区。根据实施方式，可以获得之前从未实现的透射效果。根据所述处理方法，可以处理满足众多应用需要的蓝宝石材料表面。这些应用中，可以提及：触摸屏、窗、表玻璃、发光(LED)部件、照明装置部件、光学部件，例如诸如装置透镜。

蓝宝石材料的新应用也可以根据本发明的处理方法来开发。

此外，本发明的处理方法因为成本效率装置可以实施。也可以实施该方法以获得高生产率水平。

因此本发明为蓝宝石材料的处理和用途开辟了新途径。

根据本发明的不同实施方式，可根据所有技术上有价值的实施方式进行组合：

-所述单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮(N)和氧(O)，例如选自氮(N)和氧(O)；

-通过单和/或多电荷气体离子束轰击的离子由电子回旋共振(ECR)源产生；

-满足进一步的特征，其中：

-选择每表面积单位注入的单和多电荷气体离子的剂量以获得注入层离子的原子浓度，使得注入层的折射率n约等于(nA.nS)^1/2，例如大于或等于0.8x(nA.nS)^1/2且等于或小于1.2x(nA.nS)^1/2,其中nA是空气的折射率，nS是蓝宝石材料的折射率；

-选择加速电压以获得注入层厚度e，其大于或等于0.75x p.λ/(4.nL)且等于或小于1.25x p.λ/(4.nL)，例如等于p.λ/(4.nL)；其中：

○e是与注入区域对应的注入层厚度，其中注入的单和多电荷气体离子的原子浓度大于或等于1％，其中e以纳米表示；

○p是非零正整数；

○λ是入射波长，其中λ以纳米表示，例如λ等于560nm；和

○nL是离子注入层的折射率，例如nL等于1.4；

-气体离子束是单和多电荷且包含10％多电荷离子或大于10％的多电荷离子；

-选择加速电压以获得75.p-125.p，例如等于100.p的注入层厚度，以nm表示，其中p是非零正整数；

-选择每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量以使注入离子的原子浓度大于或等于5％且等于或小于20％，例如大于或等于9.5％且等于或小于10.5％；

-蓝宝石材料可以0.1mm/s-1000mm/s的速度V_D相对于单和/或多电荷气体离子束移动；根据一个实施方式，蓝宝石材料的相同区域以速度V_D沿着多个通道NP在单和/或多电荷气体离子束下移动；

-每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自10¹⁶个离子/cm²-10¹⁸个离子/cm²的范围；例如选自2.10¹⁶个离子/cm²-2.10¹⁷个离子/cm²；

-所述加速电压选自10kV-100kV的范围；

-根据额外的选择规则进一步选择注入的单和/或多电荷气体离子的剂量和加速电压；根据不同的实施方式：

○额外的选择规则包括使用在通过单和/或多电荷气体离子束轰击待处理蓝宝石材料之前的步骤中收集的数据，其中：

-所述步骤在于从下列元素选择一种单和/或多电荷离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)，通过使用所述待轰击的离子并改变每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子剂量和加速电压用与待处理的蓝宝石材料类似的蓝宝石材料进行多个实验，直到确定期望的每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子剂量和加速电压范围以产生在可见区获得期望的抗眩光处理的离子注入层；

-在之前步骤的范围内选择每表面积单位的单和/或多电荷气体离子剂量和加速电压值并用所述离子所述值处理待处理的蓝宝石材料；

○额外的选择规则包括

-从下列元素选择一种单和/或多电荷离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)；

-根据所选离子的注入深度，根据基于离子注入谱的计算来选择每表面积单位的单和/或多电荷气体离子剂量和加速电压值，其中已经预先计算或测定多个加速电压的离子注入谱以产生离子注入层以在可见区获得期望的抗眩光处理，从而获得大于或等于5％且等于或小于20％、例如大于或等于9.5％且等于或小于10.5％的注入离子的原子浓度；

○额外的选择规则包括

-从下列元素选择一种单和/或多电荷离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)；

-根据以下方程式选择每表面积单位的单和/或多电荷离子剂量和加速电压值：

0.02≤D.C²/(T.Δn)≤2，其中

-D是待选择的每表面积单位的单和/或多电荷离子剂量值，以10¹⁶个离子/cm²表示；

-C＝M/15，其中M是所选离子的原子质量。

-T是待选择的加速电压，以kV表示；

-Δn是待处理的蓝宝石材料的折射率nS和面对蓝宝石材料中待离子轰击表面的介质的折射率nM之间的折射率差；根据一个实施方式，D.C²/(T.Δn)大于或等于0.1，例如大于或等于0.5，和/或等于或小于1，例如等于或小于0.8。

本发明还涉及由合成蓝宝石材料制成的部件，所述合成蓝宝石材料包含根据前述权利要求任一项所述的具有注入离子的至少一个表面，其中当与未处理的蓝宝石材料上可见区的入射波的反射(例如诸如入射波波长为560nm)相比时，可见区的入射波的反射可以降低至少三分之一，例如降低一半。

本发明还涉及根据之前方法的任何实施方式的处理方法在处理由合成蓝宝石材料制成的固体部件中的用途，所述固体部件选自屏幕，诸如触摸屏、窗、表玻璃、发光(LED)部件、照明装置部件、光学部件例如诸如装置透镜。

本发明还涉及包含至少一个具有注入的元素离子的合成蓝宝石材料，所述元素选自下列：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)，其中当在560nm波长测量时，所述表面上的可见区的入射波的反射率等于或小于2％，例如等于或小于1％。

本发明还涉及在可见区具有高透射率的电容式触板，包括：

a)由蓝宝石材料制成的正面，其中蓝宝石材料的正面已经用离子束进行离子轰击，其中所述离子选自来自下列原子的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)；

b)电容式接触检测层；

c)显示屏。

根据所述电容式触板的实施方式，蓝宝石材料的正面的厚度等于或小于1mm。

根据所述电容式触板的实施方式，电容式触板进一步包含面对显示屏且由蓝宝石材料制成的背面，其中蓝宝石材料的背面已经用离子束进行离子轰击，其中所述离子选自来自下列原子的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

根据所述电容式触板的实施方式，蓝宝石材料的背面的厚度小于或等于400μm，例如等于100μm。

根据所述电容式触板的实施方式，正面、电容式检测层和背面连接装配并通过空气层与显示屏分离。

根据所述电容式触板的实施方式，由蓝宝石材料制成的至少一面的至少侧面已经用离子束进行离子轰击，其中所述离子选自来自下列原子的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

根据所述电容式触板的实施方式，例如当在560nm波长测量时，显示屏发出的光的光透射率大于或等于90％，例如等于或大于97％，甚至等于或大于98％。

根据本发明实施方式，本发明还涉及：

○合成蓝宝石材料的可见区的长期抗眩光处理方法，其由以下组成：用由电子回旋共振(ECR)源产生的单或多电荷气体离子束轰击，其中：

-每表面积单位注入的单和多电荷气体离子的剂量选自10¹²个离子/cm²-10¹⁸个离子/cm²的范围以获得气体离子的原子浓度，使得注入层的折射率n约等于(nA.nS)^1/2，其中nA是空气的折射率，nS是合成蓝宝石材料的折射率；

-选择加速电压为5kV-1000kV以使注入厚度e等于p.λ/4.nL，其中e是与注入区域对应的注入厚度，其中注入的单和多电荷气体离子的原子浓度大于或等于1％，其中p是整数，λ是入射波长，nL是注入层的折射率；

○在所述方法中，离子束的单和多电荷气体离子可选自氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)元素的离子；

○在所述方法中，离子束的单和多电荷气体离子选自氮气(N₂)和氧气(O₂)气体的离子；

○在所述方法中，单和多电荷气体离子束包含10％多电荷离子或大于10％多电荷离子；

○在所述方法中，选择加速电压以使注入厚度等于p.100nm，其中p是整数；

○在所述方法中，选择每表面积位注入的单或多电荷气体离子的剂量以使注入离子的原子浓度等于10％(其中不确定度(+/-)5％)；

○在所述方法中，每表面积单位注入的单和多电荷气体离子剂量的选择和加速电压的选择可通过之前进行的用于评价每表面积单位注入的单或多电荷气体离子剂量的计算来进行以使基于根据注入深度所选择的离子注入谱的注入离子的原子浓度等于10％(其中不确定度(+/-)为5％)；

○在所述方法中，合成蓝宝石材料可以0.1mm/s-1000mm/s的速度V_D相对于单和/或多电荷气体离子束移动；

○在所述方法中，合成蓝宝石材料的相同区域可以以速度V_D沿着多个通道N在单和/或多电荷气体离子束下移动；

○在所述方法中，合成蓝宝石材料的相同区域以速度V_D沿着多个通道N在单和/或多电荷气体离子束下移动；

○根据所述方法的实施方式获得的部件可以是由包含至少一个表面的合成蓝宝石材料制成的部件，其中可见区的入射波的反射降低至少一半；

○所述方法可用于处理由选自下列的由合成蓝宝石材料制成的固体部件：触摸屏、表玻璃、光学装置透镜。

根据本发明的实施方式，本发明还涉及：

-在可见区具有高透射率的防刮擦电容式触板，其特征在于其包含：

a)由蓝宝石材料制成的“正”面，其厚度小于或等于1mm，例如等于400μm，例如等于330μm，通过使用离子束离子轰击在接触表面侧(正面)上在可见区进行抗眩光处理，其中所述离子选自来自下列原子的离子：氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)；

b)电容式接触检测层，包含电轨道、绝缘树脂；

-所述电容式触板的检测层的电轨道可由ITO(氧化铟锡)材料制成；

-所述电容式触板的电容式接触检测层的电轨道可以形成网格，其中体积可以包含至少90％的空隙且可以由电导率大于或等于纯铝、银纳米线、银纳米颗粒或碳纳米管的金属制成；

-所述电容式触板的电容式接触检测层的电轨道可以用绝缘树脂装配，其中可见区的折射率可以大于或等于1.6，例如等于1.8；

-所述电容式触板可以包含由蓝宝石材料制成的“背”面，其厚度小于或等于400μm，例如等于100μm，通过与用于“正”面的接触表面的抗眩光处理相同的离子轰击在显示屏侧(背面)上进行抗眩光处理；

-所述电容式触板的“正”面、电容式检测层和“背”面可以连接并通过空气层与显示屏分离；

-所述电容式触板的蓝宝石材料在可见区的抗眩光处理可以由单和多电荷离子束轰击组成，其中：

○每表面积单位注入的单和多电荷气体离子的剂量选自10¹²个离子/cm²-10¹⁸个离子/cm²的范围以获得气体离子的原子浓度，使得注入层的折射率n约等于(nA.nS)^1/2，其中nA是空气的折射率，nS是合成蓝宝石材料的折射率；

○选择加速电压为10kV-100kV以使注入厚度e等于p.λ/4.nL，其中e是与注入区域对应的注入厚度，其中注入的单和多电荷气体离子的原子浓度大于或等于1％，其中p是整数，λ是入射波长，nL是注入层的折射率；

-所述电容式触板的注入厚度可以等于p.80nm，其中p是整数；

-所述单和多电荷气体离子束可由电子回旋共振(ECR)源产生；

-所述电容式触板的蓝宝石材料可通过以0.1mm/s-1000mm/s的速度V_D相对于单和多电荷气体离子束移动进行抗眩光处理；

-所述电容式触板的蓝宝石材料的相同区域通过以速度V_D沿着多个通道NP在单和多电荷气体离子束下移动进行抗眩光处理；

-所述电容式触板的至少一种蓝宝石材料可用注入离子进行抗眩光处理，且可见区的入射波的反射可降低至少一半；

-所述电容式触板的至少一种蓝宝石材料可进行抗眩光处理，其中注入厚度的化学式为Al₂O_3+X，其中X为注入厚度中的0.01-0.5；

-所述电容式触板在560nm波长的光透射率可以大于或等于90％，例如等于97％。

根据本发明的实施方式，本发明还涉及由初级电容式触板的组装物组成的大尺寸电容式触板，其中所述初级电容式触板是如上所定义的防刮擦的电容式触板，其中各初级触板中由蓝宝石材料制成的“正”和/或“背”面通过离子轰击其侧面进行抗眩光处理，所述离子轰击的条件与用于其正和/或后侧的抗眩光处理的条件相同。

附图说明

现在将根据附图描述实施例，其中：

图1是蓝宝石材料晶体的简图；

图2是根据现有技术方法通过PVD(物理汽相沉积)处理的蓝宝石材料样品的透射图；

图3-14是通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图；

图15-18是用于讨论通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的结果的图；

图19-23是通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图；

图24-28是用于讨论通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的结果的图；

图29和30是根据现有技术的电容式触板的简图；

图31-33是根据本发明的电容式触板的简图。

具体实施方式

图中的一些元件为简单和清楚起见阐明且没有必要按比例描绘。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件放大以帮助改进对本发明实施方式的理解。

然而，透射图按比例描绘。透射图阐明了一个或多个透射系数(T)(通常也称为“功率透射系数”或“透射比”)随光波长而变化的函数。波长范围包含可见波长范围。

透射图由用分光光度计进行的测量产生，其中入射光束通过样品的两个主要表面和其中在多个波长测量通过所述样品的光透射率。所述两个主要表面通常是平行面。

通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图用METASH公司销售的UV-5200UV/VIS分光光度计测量。在那些测量中，面对(和接触)蓝宝石材料样品的每个主要面的介质是空气。

图1是蓝宝石材料单晶体的简图，其中可以区别这种晶体的结晶学主要特性；蓝宝石(金刚砂)单晶体结构可以通过排序八面体来表示，其中O^2-离子位于八面体的顶部(峰值)，Al³⁺在八面体内部。图1显示对应于蓝宝石的结构系统的蓝宝石晶体的主要平面的结构。以下平面在该图中示出：C-平面是(0001)；A-平面是(1120)和R-平面是(1012)。平面命名法对应于通常的结晶学命名法。

如上所述，未处理的蓝宝石材料样品的各面反射约7.75％的入射光；因此未处理的蓝宝石材料样品在可见区的透射率为约84.5％。

图2显示根据现有技术方法通过PVD(物理汽相沉积)处理后的蓝宝石材料样品的透射图，其中蓝宝石材料样品的两面经过PVD处理。所述PVD处理由Bloesch公司进行。曲线21是测量的所述蓝宝石材料样品的透射图，曲线22是经计算的所述蓝宝石材料样品的透射率的平均值曲线。获得抗眩光性且可见区内的平均透射率值为约95.5％。因此，由于蓝宝石材料样品的两面的PVD处理，所述样品在可见区内的反射降低约11％。

发明人用已经根据本发明处理的蓝宝石材料样品进行测试。

使用的蓝宝石材料样品是直径为一英寸，侧面为10mm的环形或方形板；其厚度等于或小于1mm。

根据本发明实施方式的实例，合成蓝宝石材料的样品是研究对用，一些样品采用单和多电荷氦离子，其他样品采用单和多电荷氩离子。

这些单和多电荷气体离子通过ECR源(电子回旋共振源)发出。

发明人采用以下进行第一系列的测试：

-包含He⁺和He²⁺离子的安培数为1mA的单和多电荷氦离子束；加速电压是35kV；He⁺的能量是35keV且He²⁺的能量是70keV。处理剂量等于10¹⁶、5.10¹⁶和10¹⁷个离子/cm²。

-包含Ar⁺、Ar²⁺、Ar³⁺离子的安培数为1mA的单和多电荷氦离子束；加速电压是35kV；Ar⁺的能量是35keV，Ar²⁺的能量是70keV，Ar³⁺的能量是105keV。处理剂量等于10¹⁶、5.10¹⁶和10¹⁷个离子/cm²。

处理样品以120mm/s的速度和以各返回移动4mm(测量为40mm的束直径的10％)的侧坡度(lateral pitch)相对于束移动。为达到期望剂量，所述处理在多个通道进行。

发明人通过在略微倾斜的处理表面上用肉眼从氖灯观察光的反射对不同剂量进行定性测试。以约10°角观察从该氖灯反射的图像。

从这些定性测试，表明在较低的对比度下，氖灯的反射似乎为约5.10¹⁶个氩离子/cm²和10¹⁷个氦离子/cm²。

发明人还用定性观察测试观察到，与未处理的合成蓝宝石表面相比，通过根据本发明方法处理的合成蓝宝石表面更容易且更舒服地看到目标图像。

在发明人开发的基于半经验数据的多电荷离子注入模拟器上进行的初步研究在上述列举的处理条件下提供以下记录结果：表1是氦，表2是氩。

表1

表2

如根据本发明实施方式的方法所建议，计算离子加速电压设置以将注入厚度设置在约100nm的倍数内。可以在实验调整阶段利用评估反射系数最佳降低的精确干涉手段更准确地设置这些外推值(加速电压)。

进行进一步的实验并测量样品的透射性。

图3-14显示通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图，在处理蓝宝石材料样品后根据以下实验条件测量所述蓝宝石材料样品：

图3-14涉及：单和/或多电荷气体离子束是单和多电荷氧离子O⁺、O²⁺、O³⁺束；估计O离子的分配如下：60％的O⁺、30％的O²⁺、10％的O³⁺。

图3和4涉及：仅处理蓝宝石材料样品的一面；

图5-14涉及：处理蓝宝石材料样品的两面。

图3、5、7和13涉及：处理蓝宝石材料样品的平面A。

图4、6、8-12和14涉及：处理蓝宝石材料样品的平面C。

在以下数据中，离子剂量(进一步称为“剂量”)用10¹⁶个离子/cm²表示，加速电压(进一步称为“电压”)用kV表示。

在图3中，曲线30涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线31涉及用剂量＝11和电压＝17.5处理的蓝宝石材料样品；曲线32涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线33涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

在图4中，曲线40涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线41涉及用剂量＝11和电压＝17.5处理的蓝宝石材料样品；曲线42涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线43涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

在图5中，曲线50涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线51涉及用剂量＝11和电压＝17.5处理的蓝宝石材料样品；曲线52涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线53涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

在图6中，曲线60涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线61涉及用剂量＝11和电压＝17.5处理的蓝宝石材料样品；曲线62涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线63涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

在图7中，曲线71涉及用剂量＝11.9和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线72涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线73涉及用剂量＝13.1和电压＝25处理的蓝宝石材料样品。

在图8中，曲线81涉及用剂量＝12.5和电压＝22.5处理的蓝宝石材料样品。

在图9中，曲线91涉及用剂量＝13.8和电压＝22.5处理的蓝宝石材料样品。

在图10中，曲线101涉及用剂量＝15和电压＝22.5处理的蓝宝石材料样品。

在图11中，曲线111涉及用剂量＝15和电压＝25处理的蓝宝石材料样品。

在图12中，曲线121涉及用剂量＝11.9和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线122涉及用剂量＝12.5和电压＝25处理的蓝宝石材料样品；曲线123涉及用剂量＝13.1和电压＝25处理的蓝宝石材料样品。

在图13中，曲线131涉及用剂量＝13.5和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品；曲线132涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品；曲线133涉及用剂量＝16.5和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

在图14中，曲线141涉及用剂量＝13.5和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品；曲线142涉及用剂量＝15和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品；曲线143涉及用剂量＝16.5和电压＝32.5处理的蓝宝石材料样品。

根据这些附图，可以考虑多个工艺参数的影响。

图3和4可以分别与图5和6相比以表明单面对比双面处理的影响。

图7、8-10、12、13和14表明对于恒定电压而言，剂量的影响。

报告于图3-14中的测量结果表明，通过单和/或多电荷离子束轰击蓝宝石材料的表面(所述表面面对不同于蓝宝石材料的介质)适于在蓝宝石材料中产生在可见区提供抗眩光处理的离子注入层。

令人惊讶地，已经在可见区获得非常高的透射率。

已经获得包含至少一个具有注入离子的表面的合成蓝宝石材料，其中当在560nm波长测量时，所述表面上的可见区的入射波的反射率等于或小于2％，例如等于或小于1％。

因此根据本发明处理的蓝宝石材料的透射结果可明显高于通过PVD(物理汽相沉积)处理的蓝宝石材料获得的那些。

根据报告于图3-14中的结果，可以确定优选范围以实施根据本发明的方法，其中：

-选择氧(O)作为单和/或多电荷离子；

-根据以下方程式选择每表面积单位的单和/或多电荷离子剂量和加速电压：

0.02≤D.C²/(T.Δn)≤2，其中：

-D是待选择的每表面积单位的单和/或多电荷离子剂量值，以10¹⁶个离子/cm²表示；

-C＝M/15，其中M是所选离子的原子质量。

-T是待选择的加速电压，以kV表示；

-Δn是待处理的蓝宝石材料折射率nS和待离子轰击的面对蓝宝石材料表面的介质的折射率nM之间的折射率差。

在本实施方式中，M(氧)＝16；nM＝nA(空气)＝1；Ns＝1.76。

当使用氧作为单和/或多电荷离子，且用空气作为面对蓝宝石材料表面的介质时，优选的范围是0.015≤D/T≤1.3。

甚至更优选的范围是0.5≤D/T≤1。

图15-18阐明了当使用氧作为单和/或多电荷气体离子时，可用于选择参数的数据。通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图可以基于图15分析；可以根据透射图(150)确定三个参数，其中P是透射峰位(nm)，D是可变性参数(透射单位)，L是与D可变性对应的透射图的宽度(nm)。

基于图3-14的结果，图16显示作为加速电压的函数的用于获得最大透射峰值(P)的最佳计算剂量；曲线160涉及根据A平面处理的蓝宝石材料，曲线161涉及根据C平面处理的蓝宝石材料。

基于前图的结果，图17显示对于根据A平面处理的蓝宝石材料，透射图的宽度(L)的变化作为可变性参数(D)的函数。

基于前图的结果，图17显示对于根据C平面处理的蓝宝石材料，的透射图的宽度(L)的变化作为可变性参数(D)的函数。

图19-22显示通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图，在处理蓝宝石材料样品后根据以下实验条件测量所述蓝宝石材料样品：

图19-22涉及：单和/或多电荷气体离子束是单和多电荷氮离子N⁺、N²⁺、N³⁺束；估计N离子的分配如下：57％的N⁺、32％的N²⁺、11％的N³⁺；仅处理蓝宝石材料样品的一面。

图19和20涉及：处理蓝宝石材料样品的平面A。

图21和22涉及：处理蓝宝石材料样品的平面C。

在以下数据中，离子剂量(进一步称为“剂量”)用10¹⁶个离子/cm²表示，和加速电压(进一步称为“电压”)用kV表示。

图19和21所涉及，电压＝20；

图20和22所涉及，电压＝25；

在图19中，曲线190涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线191涉及用剂量＝2.5处理的蓝宝石材料样品；曲线192涉及用剂量＝5处理的蓝宝石材料样品；曲线193涉及用剂量＝7.5处理的蓝宝石材料样品；曲线194涉及用剂量＝10处理的蓝宝石材料样品；曲线195涉及用剂量＝12.5处理的蓝宝石材料样品；曲线196涉及用剂量＝15处理的蓝宝石材料样品。

在图20中，曲线200涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线201涉及用剂量＝2.5处理的蓝宝石材料样品；曲线202涉及用剂量＝5处理的蓝宝石材料样品；曲线203涉及用剂量＝7.5处理的蓝宝石材料样品；曲线204涉及用剂量＝10处理的蓝宝石材料样品；曲线205涉及用剂量＝12.5处理的蓝宝石材料样品；曲线206涉及用剂量＝15处理的蓝宝石材料样品；曲线207涉及用剂量＝17.5处理的蓝宝石材料样品。

在图21中，曲线210涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线211涉及用剂量＝2.5处理的蓝宝石材料样品；曲线212涉及用剂量＝5处理的蓝宝石材料样品；曲线213涉及用剂量＝7.5处理的蓝宝石材料样品；曲线214涉及用剂量＝10处理的蓝宝石材料样品；曲线215涉及用剂量＝12.5处理的蓝宝石材料样品；曲线216涉及用剂量＝15处理的蓝宝石材料样品；曲线217涉及用剂量＝17.5处理的蓝宝石材料样品。

在图22中，曲线220涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线221涉及用剂量＝2.5处理的蓝宝石材料样品；曲线222涉及用剂量＝5处理的蓝宝石材料样品；曲线223涉及用剂量＝7.5处理的蓝宝石材料样品；曲线224涉及用剂量＝10处理的蓝宝石材料样品；曲线225涉及用剂量＝12.5处理的蓝宝石材料样品；曲线226涉及用剂量＝15处理的蓝宝石材料样品；曲线227涉及用剂量＝17.5处理的蓝宝石材料样品。

因此根据当使用氮离子时，本发明方法实现抗眩光性。

图23显示通过本发明方法处理的蓝宝石材料样品的透射图，在根据以下实验条件处理蓝宝石材料样品后测量所述蓝宝石材料样品：

单和/或多电荷气体离子束是单和多电荷氩离子Ar⁺、Ar²⁺、Ar³⁺束；估计Ar离子的分配如下：71％的Ar⁺、23％的Ar²⁺、6％的Ar³⁺；处理蓝宝石材料样品的两面。处理的是蓝宝石材料的平面A。加速电压是35kV。在以下数据中，离子剂量(进一步称为“剂量”)用10¹⁶个离子/cm²表示：

曲线230涉及未处理的蓝宝石材料样品；曲线231涉及用剂量＝2.5处理的蓝宝石材料样品；曲线232涉及用剂量＝7.5处理的蓝宝石材料样品；曲线233涉及用剂量＝10处理的蓝宝石材料样品。

因此当使用氩离子时，根据本发明方法实现抗眩光性。

基于已经收集的数据，可以用高水平置信度估计其他离子应该适于实施本发明方法且与蓝宝石材料产生抗眩光性相关。

本文上述表明了氦(He)和氩(Ar)离子适于实施本发明方法；因此，其他“稀有”气体离子似乎也适于实施本发明方法，例如氖(Ne)、氪(Kr)和氙(Xe)。不受任何科学理论束缚，发明人表明稀有气体离子在蓝宝石材料中产生纳米气泡，当注入所述离子时，其可以降低蓝宝石材料的折射率。

本文上述表明了氮(N)和氧(O)离子适于实施本发明方法；因此，其他的周期表周围离子似乎也适于实施本发明方法，例如硼(B)、碳(C)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。不受任何科学理论束缚，发明人表明氧、氮和周期表周围离子使得蓝宝石材料局部环境的极性降低，当注入所述离子时，其可以降低蓝宝石材料的折射率。

可以进行假设，当注入所述离子时，所有所述离子有助于降低蓝宝石材料的折射率，这至少归因于注入层的部分非晶化工艺。

不受任何科学理论束缚，发明人建议了理解结果的方式，和适用于预期如何获得优化结果的方法。

基于当使用氧离子时获得的本文上述结果给出实施例。

图24、25、26表示注入的氧浓度谱X(在y轴上)(分别为240、250、260)作为以埃表示的深度(在x轴上)的函数，在3个不同剂量1.25、1.375、1.5.10¹⁷个氧离子/cm²计算。考虑到经历22.5kV的加速电压的单和多电荷O⁺、O²⁺、O³⁺离子束，这些浓度谱是数字模拟的。估计O⁺/O²⁺/O³⁺的离子分布等于58％/31％/11％，其各自的能量等于22.5keV/45keV/67.5keV。

在y轴上，X表示添加到式Al₂O₃所述的纯蓝宝石的化学组成的注入氧离子的额外原子浓度。可以认为掺杂有氧注入的蓝宝石化学组成具有化学式Al₂O_3+X所述的化合物组成，其与氧化铝(Al₂O₃)的亚氧化物形式有关。X在注入区域外等于0，并在注入区域内采用不是零的值。发明人认为，通过氧注入产生的抗眩光层由氧化铝的亚氧化物形式组成并具有化学式Al₂O_3+X，其中X在注入区域中为0.01-0.5。

发明人在图24、25和26中观察到注入氧离子的原子浓度X的最大值为0.35-0.3、不超过0.5，其值不是零，并在厚度等于80nm时降低。很可能X的逐步变化与发明人观察到的抗眩光性出现的有利的折射率梯度有关。发明人认为，注入氧离子的蓝宝石的化学和结晶组成应该在注入厚度上连续变化，从注入区域的表面端的无定形的化学式Al₂O_3.5变为边界端处的菱形(蓝宝石)的化学式Al₂O₃。

发明人用实验方法观察到，80nm的注入厚度具有与蓝宝石的四方之一波长(560nm)对应的基本上类似的值：实际上(560nm/1.76x4)＝79.5nm。

注入厚度对应于其中注入氧离子的原子浓度大于或等于1％(换言之X＝0.01)的区域。也可以通过计算浓度分布图的右侧的切线(T)(在图24、25、26中分别为241、251、261)和x轴之间的交点I推算该值。图24、25、26描绘了基本上位于约80nm(800埃)的各自交点I1、I2、I3。

图27表示经历22.5kV的加速电压的1.5.10¹⁷个离子/cm²的剂量的单和多电荷O⁺、O²⁺、O³⁺离子束而计算的浓度分布图(270)。估计O⁺/O²⁺/O³⁺离子分布为等于58％/31％/11％，其各自的能量等于25keV/50keV/75keV。示出切线271。交点I4基本上位于约85nm。

图28表示经历35kV的加速电压的5.10¹⁶个离子/cm²的剂量的单和多电荷离子氩Ar⁺、Ar²⁺、Ar³⁺离子束而计算的浓度分布图(280)。估计Ar⁺/Ar²⁺/Ar³⁺离子分布为等于60％/30％/10％，其各自的能量等于35keV/70keV/105keV。示出切线281。交点I基本上位于约72nm。

根据本发明的单和多电荷气体离子以及这些单和多电荷气体离子的轰击条件的选择可以有利地获得蓝宝石材料的折射率的降低，导致反射系数降低和透射系数增加。这些性质对于明显增强例如电容式触板的透射是非常重要的。

发明人观察到，可以根据加速电压和每表面积单位的单和多电荷气体离子剂量所选择的范围来选择实验条件，在其中眩光(以及反射系数)的降低通过单和多电荷气体离子轰击变为可能。

此外，他们观察到在某些情况下，通过观察给定负荷下金刚石在参考蓝宝石和处理蓝宝石上留下的印记，本发明可以增加所处理蓝宝石的表面韧性。处理蓝宝石上留下的印记具有菱形形状，其中绘出了部分外形，而参考蓝宝石上留下的印记在全部外围显示刺眼的衍射光。处理后，蓝宝石可具有优异的表面韧性，换言之优异的抗刮擦性。

根据本发明剂量范围中每表面积单位单和多电荷气体离子剂量的选择可以由在先校准步骤产生，其中用一种单或多电荷气体离子例如来自He、Ne、Ar、Kr、Xe、N₂、O₂的离子轰击由预期的蓝宝石材料组成的样品可以用在根据本发明的范围内的多个单或多电荷气体离子剂量在材料的各个区域轰击该蓝宝石材料。然后观察处理区域以根据以0°角(垂直于表面)在处理表面上的或多或少明显观察的眩光来选择适合的剂量。

因此采用简单的观察技术对处理区域进行观察，例如用肉眼分别以0°或10°的入射角从实际观测者或反射图像(例如接近于样品的墙)或常规实验室实验技术进行观察来定量测量与400-800nm的可见光谱的各波长有关的透射谱。

不希望受任何科学理论束缚，推断这种关于注入厚度折射率降低的现象可以通过间隙的产生和聚集，或充满折射率非常接近1的气体的纳米空腔来解释。事实上，这些单和多电荷气体离子在低于某一原子浓度阈值(估计为低于1％)时可以溶于蓝宝石。一旦超过浓度阈值，似乎形成充满气体的纳米空腔，造成注入层的折射率降低。也可能离子轰击破坏蓝宝石的规则晶序(非晶化)，降低了与折射率有关的注入层的介电常数。也可以想象在氧的情况下，氧掺杂有助于形成化学式相对接近于氧化铝(Al₂O₃)的亚氧化物，其写成Al₂O_3+x形式，其中x为0-0.5，其中化学和/或结晶组成方面的可变性可以形成较之其他类型的离子非常有效的折射率梯度，明显减少光反射。

本发明还涉及在可见区具有远优于现有触板的例如大于或等于90％或甚至等于97％的透射率和防刮擦接触表面(除由接触金刚石引起的任何刮擦以外)的电容式触板。它包含至少一个或两个通过离子轰击进行抗眩光处理的蓝宝石衬底，所述离子轰击明显增加来自显示屏的光透射率，明显降低使阅读显示屏困难或不可能的环境光(尤其在户外环境)的杂光反射，连续并按比例降低与显示有关的电消耗，最终明显增加电池寿命。本发明所使用的离子轰击处理保留与蓝宝石有关的防刮擦性，对电容式触板的检测灵敏度没有影响并可以有利地增加经历接触相关的弯曲移动或震动的触板的机械抗性。本发明可以产生对尺寸没有限制的电容式触板，其由目视不能区分的连接的初级电容式触板的组装物组成。

注意到触摸屏是组合两种功能的电子设备：显示屏幕(监视器)和指示设备，其可以是鼠标、触板以及光触笔。

这可以降低一些系统上装置的数量并生产非常适于某些功能的人类环境改造学软件。触摸屏例如用于PDA、GPS系统、MP3播放器、智能电话、标牌、手提式游戏托架、自动售票机、ATM、所有自助结账和计算机。

术语触板表示屏幕的一部分，其可以优异的分辨率对大于两个的压力水平敏感(图板和笔)且一次大于一个点(多次接触和手指)。

触板上压力点的检测基于测量物理量的变化。

接触技术的特征在于测量的各种物理量，和用于将测量值转化为坐标(x；y)的获得方法。最常见的接触技术的原理是本质上有电阻的、电容式的和红外线的。

术语电容式触板表示包含至少一个固体接触表面的板，所述接触表面可由玻璃制成或由蓝宝石制成，其在接触表面下遍布带电网格。用户手指在接触表面上的接触将一部分这些电荷传递到手指，引起仅需要定位以处理信息的损失。

通过装置中直接整合的计算算法进行信息处理。它测定落点(在多次接触的情况下)、移动方向、有时所施加的压力和相应的动作。

现有的电容式触板具有彼此不同的分层结构，但其共同特性是具有刚性接触表面(由玻璃或蓝宝石制成)和表面下的电网格，所述网格可以以位于相同平面的电轨道XY的网格形式或在两个分离平面中在电轨道Y网格上叠加的电轨道X的网格形式呈现。在两种情况下，电轨道X和Y是分离的且通过绝缘树脂装配。

目前，90％的触板配备有由ITO(氧化铟锡)制成的电轨道，ITO是一种具有以下性质的金属氧化物：

·可见光中的透明度，

·根据波长在可见光中1.7-2的高光学指数，

·限制为以下的电导率：

·聚合物(柔性)上100欧姆/平方，

·玻璃材料(刚性)上50欧姆/平方。

电导率的该限制对于将电容式触板的尺寸限制为12英寸(换言之约30cm)具有直接影响。

ITO(氧化铟锡)具有以下重要缺点：

·用于在高温下将其沉积的能源成本，

·其非常高的反射率(与空气(n＝1)或玻璃(n＝1.5)形成分界面)，

·其易碎性，

·其低挠性，

·其电阻率是可接受的，但与银、铜相比较高。

关于具有全部放在玻璃上的ITO(氧化铟锡)网格的电容式板结构，可以提及：

·结构1：玻璃(正面接触表面)/网格X/玻璃/粘合剂/网格Y/玻璃(背面)，

·结构2：接触玻璃(正面接触表面)/网格XY/玻璃(背面)，

·结构3：接触玻璃(正面接触表面)/网格X/玻璃/网格Y，

·结构4：接触玻璃(正面接触表面)/网格XY。

关于具有部分放在玻璃上且部分放在聚合物膜上的ITO(氧化铟锡)网格的电容式板结构，可以提及：

·结构5：接触玻璃(正面接触表面)/网格X/玻璃/粘合剂/网格Y/聚合物膜(背面)。

关于具有全部放在聚合物膜上的ITO(氧化铟锡)网格的电容式板结构，可以提及：

·结构6：玻璃(正面接触表面)/网格X/薄膜/粘合剂/网格Y/玻璃(背面)，

·结构7：玻璃(正面接触表面)/网格XY/玻璃(背面)，

·结构8：玻璃(正面接触表面)/网格X/玻璃/网格Y，

·结构9：接触玻璃(正面接触表面)/网格XY。

电容式触板目前具有其结构和组成固有的光学限制。这些光学限制与来自显示屏和周围环境的光的透射和反射、和显示屏尺寸有关。这些限制涉及电容式触板的结构的复杂性(读者和显示屏之间插入的分界面数目)和层的物理性质(网格电阻率、通过各种分界面分离的介质的折射率之差)。这类光学限制的来源、预期的解决方案和相关的缺点给出如下：

显示屏和读者之间插入的分界面数目的增加是可能的：

当待通过的分界面数目增加时，来自显示屏的光透射减少。类似地，当分界面数目增加时，环境光(尤其在户外环境)的反射增加。效果的组合导致显示屏易读性降低。

一种解决方案是降低形成电容式触板的层数目，代价是其机械抗性。

可以考虑相对于铺设衬底，由ITO制成的网格电轨道的极高的折射率：

分界面上光的反射随着通过分界面分离的介质之间的折射率之差的上升而增加。对于放在玻璃衬底(折射率等于1.5)上的基于ITO(折射率等于1.8)的电轨道也是这样。约1％的反射率损失不可忽略并增加其他反射率损失。

一种解决方案是将在玻璃衬底和由ITO制成的电轨道之间进行基于TiO₂和SiO₂的抗眩光处理，代价是经历接触相关的挠曲负荷的ITO制成的电轨道的成本和耐用性。

可以考虑允许检测超过30英寸的电信号的由ITO制成的电轨道的不足的电导率：

一种解决方案将是引入以低密度网格(体积包含至少90％空隙)形式呈现的高导电的电轨道，所述低密度网格的优点是通过增加介质的透明度促进光流动(换言之其透射)。该方法因为工业化和成本问题还未获得成功。目前，90％网格由基于ITO的电轨道制成。

可能接替ITO的技术实例可以包括：

-由4-5微米导电的轨道以100-400微米间隔组成的金属网格。这类网格仅覆盖衬底的一部分(空隙度>90％)。

-银纳米线网格(10欧姆/平方；空隙度>94％)。

-银纳米颗粒网格(4欧姆/平方；空隙度>95％空隙)。

-碳纳米管网格。

除以上列举的光学限制之外，存在第二种任何时候易于出现且与使用电容式触摸屏有关的光学限制：接触表面的刮擦能力、在震动或弯曲、指印作用下电容式触板的裂化。这类光学限制的来源、预期解决方案和与其相关的缺点给出如下。

待考虑的接触表面的刮擦能力：

用手指移动前，玻璃表面容易被易于沉积在其上的环境磨料颗粒刮擦。刮擦和产生的碎片在通过显示屏透射的光和通过所述接触表面反射的环境光两者中造成散射。这种光的散射增加了阅读通过显示屏发出的图像的降低。

一种解决方案是用蓝宝石表面替代玻璃表面。蓝宝石以其仅低于金刚石的极高硬度而众所周知，但其主要缺点是在加热至2050℃的熔炉中长期和高成本的生产以及其极高的折射率(n＝1.76)，其直接作用导致在接触表面上环境光的高反射率(15％反射率)和来自显示屏的图像大量减弱(85％透射率)。为进行弥补，必须增加来自显示屏的光，换言之，增加电能消耗。PVD型抗眩光涂层非常适合作为蓝宝石表玻璃的内涂层，但不适于(由于其易碎性)作为例如暴露于从袖子后面穿戴的外涂层，甚至由于接触更不适于穿戴。

待考虑的对震动和挠曲负荷的敏感性：

高硬度与低抗震性有关，但高电阻与挠曲负荷(高弹性)有关。

一种解决方案是发现由相对硬的表面组成的混合表面形式的平衡，其中所述表面几乎没有或没有在较低硬度的厚度中嵌入的裂纹尖端。

待考虑的油的吸收：存在使表面排斥油的产品，但其缺点是昂贵且不持久。

本发明的一个目的是补救以上描述的限制、缺点和技术问题。

根据一个实施方式，本发明涉及电容式触板，其连续包含以下连接部件(无任何空气层)：

a)由蓝宝石制成的刚性衬底组成的“正”面，其中侧面之一形成触板的接触表面。该“正”面仅在一面(与手指接触的一面)接受离子轰击处理以降低其反射率。使用离子束进行离子轰击，其中离子选自来自下列的原子：氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)氙(Xe)；下文中，术语电容式触板的“正”面表示该蓝宝石层，其中背面是用户手指的接触表面。该层是平面的且厚度小于1mm，例如等于400μm，或例如330μm。

b)由一个或多个层组成的电容式检测层，其功能是使电容式技术检测“正”面的接触表面上的手指接触。这些层包括由一组电轨道组成的电容式检测网格，绝缘树脂使电轨道绝缘并装配电轨道。这些电轨道可由ITO(氧化铟锡)、高导电的金属(导电率大于铝)、银纳米线或纳米颗粒或碳纳米管的网格制成。所使用的绝缘树脂的折射率类似于ITO(等于约1.8)。下文中，术语电容式检测层表示“正”面和“背”面之外的并以连接方式(没有空气层)位于“正”面和“背”面之间的上述层的组装物，描述如下。

c)由通过离子轰击处理以降低其反射率的蓝宝石衬底组成的“背”面，在与用于处理“正”面相同的条件下处理面对显示屏的一侧。因此获得有利的抗反射效果，其相对于“正”面所获得的极大地增加，所述“正”面适于经由上板从显示屏获得大于90％例如等于97％的光透射。由于蓝宝石相关成本问题，该背面的厚度降低，优选小于400μm，例如等于100μm。

术语抗反射处理表示用于降低光反射例如至少降低一半的处理。对于空气/蓝宝石界面，反射为约7.5％，抗反射处理可以将该反射值降低至小于3.75％的值。例如，空气/蓝宝石界面的透射率约等于92.5％，蓝宝石的抗反射处理例如应该使得透射率至少等于96.25％。对于双面处理的蓝宝石条，这例如应导致通过所述条的光透射率至少等于92.5％而不是85％。

如上所述，因此可以通过离子轰击抗反射处理的方式来以在接触表面上的空气和蓝宝石之间产生折射率梯度。

由于其高电阻，这种折射率梯度可以承受磨蚀过程：例如，用户手指携带的磨料颗粒在接触表面上的位移。

由于通过本发明所使用的方法所产生的束的非常高的稳定性和在设置与处理有关的动力参数(速度、坡度)上的敏度，离子轰击抗反射处理通常是完全均匀的。设置可以例如与所需的一样精细从而在例如电容式触板的“正”面的接触表面的所有点以获得注入离子的平均原子浓度，其精确度相对于所要求的小于或等于(+/-)5％。由于其厚度小(约80nm)和其完美的均匀性，处理不影响表面下的电容式检测层的敏感度。

根据一个实施方式，本发明涉及包含多个由蓝宝石材料制成的电容式触板的电容式触板，所述蓝宝石材料的背面和正面及其侧面预先经处理、然后装配在一起以产生完美的平面且其之间对于肉眼和触摸不显示任何分离(与抗反射的面相邻)。与玻璃材料不同，蓝宝石的物理性质使得蓝宝石对温度非常稳定(没有玻璃转化)，提供相同的均匀性和非常精确的结晶切割平面。蓝宝石材料在熔炉中的生长期间，蓝宝石材料的结晶特征得到完美控制。

借助于根据本发明的电容式触板，显示屏的易读性可通过降低环境光的反射和通过将来自显示屏的光透射率明显增加至大于或等于90％例如等于97％而相当大地增强。

借助于根据本发明的电容式触板，显示屏的电消耗可明显降低至少15％或甚至30％，与亮度增加和通过增强来自显示屏的光透射和通过减少其上环境光的反射获得的对比度成比例。

借助于根据本发明的电容式触板，由于显示屏的电消耗的明显减少，电池寿命可相当大地增加。

借助于根据本发明的电容式触板，接触表面可以是高度防刮擦的，并长期保留上述光学性能。

借助于根据本发明的电容式触板，正面关于震动和挠曲负荷的机械强度可增加，并长期保留上述光学性能。

借助于根据本发明的电容式触板，指印可明显降低，并长期保留上述光学性能。

借助于根据本发明的电容式触板，可以预期表面积不受任何限制的大尺寸电容式板，其由大量初级电容式触板的边到边组装物组成，所述初级电容式触板包含通过在背面和/或正面和侧面离子轰击进行抗眩光处理的蓝宝石材料，其之间对于肉眼和触摸不显示任何分离。

根据一个实施方式，用于本发明的蓝宝石材料的离子轰击抗反射处理不需要长的处理时间(每cm²和每微加速剂几秒)。

用于本发明的蓝宝石材料的抗反射处理可使其用于工业范围，其中其成本相对于蓝宝石衬底(例如用于触板的1cm²蓝宝石的成本为约4欧，本发明范围内处理的1cm²的成本为几分)的成本不应是因货物有瑕疵要求取消合同(redhibitory)。

根据本发明的一个实施方式，电容式触板包含由蓝宝石制成的“正”面和电容式接触检测层，所述蓝宝石的正面(接触表面)通过离子轰击处理以提供相同的抗反射性，所述接触检测层包含由ITO(氧化铟锡)制成的电轨道或以低密度网格(体积包含至少90％空隙)形式呈现的由高导电金属(导电率大于纯铝)、银纳米线、银纳米颗粒或碳纳米管制成的电轨道，电轨道是电绝缘的并用绝缘树脂装配，其中折射率优选大于或等于1.6，优选类似于蓝宝石(等于1.76)或ITO(等于1.8)的折射率。

根据本发明的一个实施方式，电容式触板包含由蓝宝石制成的“正”面、电容式检测层和由蓝宝石制成的“背”面，所述蓝宝石的正面(接触表面)通过离子轰击处理以提供相同的抗反射性，所述接触检测层包含由ITO(氧化铟锡)制成的电轨道或以低密度网格(体积包含至少90％空隙)形式呈现的由高导电金属(导电率大于钝铜)、银纳米线、银纳米颗粒或碳纳米管制成的电轨道，电轨道是电绝缘的并用绝缘树脂装配，其中折射率优选大于或等于1.6，优选类似于蓝宝石(等于1.76)或ITO(等于1.8)的折射率，其中正面经历与所述“正”面的正侧所用的相同的抗反射处理。由于蓝宝石相关的成本问题，所述背面优选具有低于400微米的减小的厚度，例如100微米。

根据本发明的电容式触板的实施方式的实施例显示于图31-33，而图29和30是根据现有技术的电容式触板的实施方式的实施例。

在图29-33中，相同的附图标记用于指示电容式触板的相同部件，其中：

FP是指“正板”；

CDL是指一个(或多个)“电容式检测层”；

RF是指“背面”，其也称为“背板”；

AL是指“空气层”；

DS是指“显示屏”。

根据图29-33所述的实施方式，电容式触板包含正板FP；电容式检测层CDL；和通过空气层AL与电容式接触检测层CDL分离的显示屏DS。电容式接触检测层CDL形成紧密的组装物(网格+绝缘树脂)且连接至正板FP(无可能分离它们的任何空气层)。

电容式触板的正板FP通常由玻璃制成；它也可由蓝宝石材料制成；根据本发明的电容式触板的正板FP由蓝宝石材料制成。

电容式接触检测层通常由形成低密度网格(体积包含至少90％空隙)的高导电金属(导电率大于或等于铝)、银纳米线或纳米颗粒或碳纳米管制成，其用绝缘树脂绝缘且其折射率大于或等于1.6，优选与用于ITO轨道的树脂的折射率相当(折射率等于约1.8)。

根据环境，电容式接触检测层对表面具有不同的折射率：电容式接触检测层通常具有接近1.8(对应于ITO和其绝缘树脂)的折射率，如果由玻璃制成，其正面的折射率接近1.51，如果由蓝宝石制成，其正面的折射率接近1.76。

图29是现有技术电容式触板290的图例，其中显示了光反射和透射的原理。可见由显示屏DS发出的朝向环境空气(正板FP外部，根据箭头T)的光透射T0的变化。反射诱导的损耗包括与以下有关的那些：

·位于空气层AL和电容式接触检测层CDL的分界面的分界面上发出的光T0的第一光反射R1；

·电容式接触检测层CDL和正板FP之间透射的光T1的第二光反射R2；

·正板FP和环境空气(正板FP外部，根据箭头T)之间透射的光T2的第三光反射R3。

光反射和透射关于反射R和透射T具有相关的系数，其中值为0-1且适于基于以下公式计算。

显示屏发出的光透射的降低与在电容式触板的各分界面处连续发生的反射的聚集相对应：

T＝T0-(R1+R2+R3)，其中

折射随着通过分界面分离的两种介质n1、n2之间的折射率之差的增加而增加。反射和透射系数可采用以下公式(称为Fresnel公式)计算：

R＝((n1-n2)/(n1+n2))²；

T＝(2n1xn2/(n1+n2))²；

其中R+T＝1。

在以下实施例和计算中，认为称为电容式检测层(CDL)、空气层(AL)和显示屏(DS)的部件是相同的类型并具有类似的特征。

下表显示通过形成图29所述的电容式触板的各个分界面的光反射系数值，当正板由玻璃(折射率等于1.51)制成且电容式检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相当的折射率的树脂绝缘的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂相当的树脂绝缘的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于纯铝)。第一栏提供计算涉及的分界面D，第二和第三栏(n1)和(n2)提供通过分界面分离的介质的折射率n1和n2，第四栏(R)包含利用Fresnel公式计算的表示为a％的反射系数。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了通过电容式触板的光反射系数的总和，即13％的损失，对应于87％的光透射率。

详细的结果如下：

下表显示通过图29所述的各个分界面的光反射系数值，当正板由蓝宝石(折射率等于1.76)制成且电容式检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相同折射率的树脂绝缘和装配的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂基本上相当的树脂绝缘和装配的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于纯铝)。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了通过电容式触板的光反射系数的总和，即15.75％的损失，对应于84.25％的光透射率。

详细的结果如下：

下表显示通过形成图30所述的电容式触板的各个分界面的光反射系数值。所述现有技术电容式触板300包含正板FP和背面RF两者。当正板和背面由玻璃(折射率等于1.51)制成且电容式检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相同折射率的树脂绝缘的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂相当的树脂绝缘的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于纯铝)。第一栏提供计算涉及的分界面D，第二和第三栏(n1)和(n2)提供通过分界面分离的介质的折射率n1和n2，第四栏(R)包含利用Fresnel公式计算的表示为a％的反射系数。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了通过电容式触板的光反射系数的总和。该总和对应于等于9.79％的反射诱导的损耗，相当于90.21％的光透射率。所述表包含相对于“常规的”基于玻璃的电容式触板技术(已知的现有技术)而言最惯常和最佳的方案。这些图用作目前销售的标准参考，以强调以下详述的本发明的各个实施方式所获得的增益。

详细的结果如下：

下表显示通过形成图30所述的电容式触板的各个分界面的光反射系数值，当正板FP和背面RF由蓝宝石(折射率等于1.76)制成且电容式检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相同折射率的树脂绝缘的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂基本上相当的树脂绝缘的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于纯铝)。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了对通过电容式触板的光施用的反射率的总和，即15.19％的损失，对应于85.81％的光透射率。几乎不超过图29描述的包含由蓝宝石制成的单个正面的结构的透射系数。这不意外，因为蓝宝石的折射率(其相对接近ITO)仍然远大于将显示屏与“背”面分离的空气层的折射率。

详细的结果如下：

下表显示通过图31所述的根据本发明实施方式的电容式触板310的各个分界面的光反射系数值。由蓝宝石(折射率等于1.76)制成的正板FP具有根据本发明方法制成的抗眩光处理层311。根据第一和第二个实施方式，抗眩光处理层的作用在分界面A/FP分别将光反射率降低了50％(反射系数从7.5％变为3.75％，称为311(50％))和80％(反射系数从7.5％变为1.5％，称为311(80％))，假设电容式接触检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相当的折射率的树脂绝缘的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂相当的树脂绝缘的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于铝)。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了对通过电容式触板的光施用的反射系数的总和。损失RT(％)等于11.92％，对应于311(50％)的88.08％的光透射率；损失RT(％)等于9.68％，对应于311(80％)的90.32％的光透射率。观察到311(50％)相当于平均折射率等于1.48的层，以获得空气和蓝宝石之间的反射系数降低50％以从7.5％变为3.75％；观察到311(80％)相当于平均折射率等于1.28的层，以获得空气和蓝宝石之间的反射系数降低80％以从7.5％变为1.5％；在后面一种情况下，折射率接近对应于空气和蓝宝石的折射率的乘积的平方根的那些，等于(1x1.76)^1/2＝1.32。用AR(80％)，本发明的该实施方式在透射率上的光学性能与在正板和背面使用玻璃材料的“常规的”电容式触板获得的那些相当(第一个透射率90.32％，第二个为90.21％)，其无可争辩的优点是具有与对震动和挠曲负荷的机械抗性增加有关的接触表面的防刮擦性。

详细结果如下，其中第一个表是指抗眩光处理层的光反射率降低50％(本文上述第一个实施方式)，第二个表是指光反射率降低80％(本文上述第二个实施方式)：

下表显示通过图32所述的根据本发明实施方式的电容式触板320的各个分界面的光反射系数值。由蓝宝石(折射率等于1.76)制成的正板FP具有抗眩光处理层321；所述电容式触板320也包含也由蓝宝石制成的背面RF，其具有抗眩光处理层322。

根据第一和第二个实施方式，抗眩光处理层(321)和(322)的作用在分界面A/(FP+321)和(RF+322)/AL将光反射率降低了50％(反射系数从7.5％变为3.75％，称为321(50％))和80％(反射系数从7.5％变为1.5％，称为321(80％))，假设电容式接触检测层包含由ITO(折射率等于1.8)制成的通过具有基本上相当的折射率的树脂绝缘的电轨道，或包含借助于具有低密度(体积包括至少90％空隙)的通过折射率与用于ITO(折射率1.8)的树脂相当的树脂绝缘的高导电的电轨道网格(导电率大于或等于纯铝)。相对而言，包含RT(％)的单元描绘了对通过电容式触板的光施用的反射系数的总和。损失RT(％)等于7.51％，对应于321(50％)和322(50％)的92.49％的光透射率；损失RT(％)等于3.04％，对应于321(80％)和322(80％)的96.96％的光透射率。观察到对于321(50％)和322(50％)，等于92.49％的透射率超过采用玻璃材料作为“正”面的“常规的”电容式触板的等于90.21％的透射率，其无可争辩的优点是具有与对震动和挠曲负荷的机械抗性增加有关的接触表面的防刮擦性。对于321(80％)和322(80％)，这些光学和机械优点相当大地增加，透射率基本上等于97％，极大超过采用玻璃材料作为正板和背面的“常规的”电容式触板的等于90.21％的透射率，此外，还具有与对震动和挠曲负荷的机械抗性增加有关的接触表面的防刮擦性的无可争辩的优越性。在能量方面，认为对于321(50％)、321(50％)，显示屏的能量消耗可降低约15％(来自显示屏的光透射增加7.5％，环境光的反射降低7.5％)；对于321(80％)、321(80％)，显示屏的能量消耗可降低约24％(来自显示屏的光透射增加12％，环境光的反射降低12％).因此电池寿命可明显增加。

详细结果如下，其中第一个表是指抗眩光处理层的光反射率降低50％(本文上述第一个实施方式)，第二个表是指光反射率降低80％(本文上述第二个实施方式)：

图33显示根据本发明实施方式的电容式触板330。由蓝宝石(折射率等于1.76)制成的正板FP具有抗眩光处理层331；所述电容式触板330也包含也由蓝宝石制成的背面RF，其具有抗眩光处理层332。在该实施方式中，正板FP的侧面332、333和背面RF的侧面335、336也具有抗眩光处理层。已经根据本发明方法获得抗眩光处理层。

借助于以这种方法施加的抗眩光处理，由显示屏DS发出的光可以通过空气层AL、电容式接触检测层CDL、正板FP面331、正板FP的侧面332、333、背面RF面334、背面RF的侧面335、336，其中反射率极大降低，提供初级电容式触板组装物连续性的视觉印象。根据一个实施方式，不同面的抗眩光处理是相同的。

最后，为能够超越电容式板的尺寸限制，发明人建议装配包含蓝宝石材料的初级电容式触板，所述蓝宝石材料不仅在正面或背面而且在侧面上用根据本发明方法的离子轰击进行抗眩光处理。一旦装配，蓝宝石材料的侧面变成对肉眼透明，因此提供单个大尺寸电容式板的印象。对于正面或背面和侧面，可在相同条件下使用离子轰击抗眩光处理。

此外，发明人在以下的比较表中收集了多个电容式触板“结构”获得的透射率值。所述电容式触板可以包含玻璃和/或蓝宝石材料的正板和/或背面。根据本发明的电容式触板包含蓝宝石材料的正板和/或背面；至少一个其蓝宝石材料表面已经根据本发明方法进行抗眩光处理；这种抗眩光处理的蓝宝石材料在下表中称为“T_蓝宝石”(“根据本发明方法处理的蓝宝石材料)。示出在560nm波长的透射率值。电容式接触检测层CDL包含ITO部件。DS是指显示屏。

可以注意到采用本文上述的比较表，根据本发明的电容式触板进行单次处理(T_蓝宝石/CDL/空气/DS)在560nm的光透射率大于90％或进行两次处理在560nm的光透射率等于97％(T_蓝宝石/CDL/T_蓝宝石/空气/DS)，并具有防刮擦、抗震和耐挠曲负荷的重要优点，换言之，能够长期保留这种高透射质量。玻璃/CDL/玻璃/DS技术在于通过将显示屏结合玻璃去除由玻璃制成的背面和显示屏之间的空气层。该已知技术可以至多实现95％，但其缺点是具有由可刮擦玻璃制成的接触表面、万一裂化不允许单独替换触板(同时替换与触板刚性连接的显示屏)；最后，它不超过通过本发明获得的高透射率。

根据本发明，可以获得由包含至少一个具有注入离子的表面的合成蓝宝石材料制成的部件，其中当与未处理的蓝宝石材料的可见区的入射波的反射(例如诸如入射波波长为560nm)相比时，可见区的入射波的反射可以降低至少三分之一，例如降低一半。

根据本发明，可以获得包含至少一个具有注入离子的表面的合成蓝宝石材料，所述注入离子的元素选自氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)，其中当在560nm波长测量时，所述表面上可见区的入射波的反射率等于或小于2％，例如等于或小于1％。

本发明的处理方法可用于处理例如选自但不限于下列的蓝宝石材料制成的固体部件：屏幕，诸如触摸屏、窗、表玻璃、照明装置部件例如发光装置(LED)部件、光学部件例如诸如装置透镜。

在不限制总体发明构思的情况下，上文在实施方式的帮助下描述了本发明；尤其是参数不限于所讨论的实施例。