本發(fā)明涉及改變藍寶石材料表面的反射顏色的處理方法，包括通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊。

本發(fā)明還涉及由包含至少一種根據(jù)所述處理方法處理的表面的合成藍寶石材料制成的部件。

根據(jù)本發(fā)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。金剛砂中的鉻雜質(zhì)產(chǎn)生粉紅色或紅色，后者通常稱為“紅寶石”；紅寶石是根據(jù)本發(fā)明措辭的藍寶石材料的一部分。顏色歸因于金剛砂帶隙內(nèi)的能量水平的出現(xiàn)、歸因于雜質(zhì)的存在。這些水平改變材料的發(fā)射和吸收譜，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制成；因此它可以是多晶的；根據(jù)本發(fā)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(jù)一個實施方式，本發(fā)明的藍寶石材料是合成藍寶石材料。

背景技術(shù)：

自十九世紀(jì)早期以來，已經(jīng)了解如何在實驗室中制造合成藍寶石(和合成紅寶石)，其化學(xué)組成和物理性質(zhì)與天然寶石相同。至少對于最老的生產(chǎn)，可以通過其通常是彎曲的結(jié)晶化線路來檢測這些合成寶石。

合成藍寶石材料生產(chǎn)當(dāng)前處于工業(yè)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)來制造；合成藍寶石材料也可以從在惰性氣氛下燒結(jié)和融合(例如通過熱等靜壓)的聚集的氧化鋁制造，產(chǎn)生透明但略多孔的多晶體產(chǎn)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，而是晶體材料。

在物理術(shù)語中，合成藍寶石材料是屬于金剛砂家族的非常硬的晶體材料(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。

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。

由于其高抗刮擦性，合成藍寶石材料用于廣泛的應(yīng)用中，例如屏幕，諸如表玻璃、窗、觸摸屏、照明裝置部件、發(fā)光裝置(LED)部件、光學(xué)部件，例如諸如裝置透鏡或照相機透鏡。在智能手機領(lǐng)域采用合成藍寶石材料例如可以是特別相關(guān)的。

一般可得到的藍寶石材料在色度上是基本上無色且基本上中性的。

然而，需要可用于眾多用途的有色的藍寶石材料。

例如，珠寶可以利用藍寶石材料的機械性能并期望獲得可以根據(jù)設(shè)計或美學(xué)需要調(diào)整或選擇的所述材料的廣泛的顏色。

作為另一個實例，照明工業(yè)也可能需要有色的藍寶石材料以制造有色過濾器。

作為另一個實例，屏幕工業(yè)也可能需要有色的藍寶石材料以制造有色的屏幕。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供開辟新途徑的用于改變藍寶石材料的反射顏色的方法；優(yōu)選地，所述方法不昂貴甚至是便宜的且適于處理滿足眾多應(yīng)用的需要的表面。

為此，本發(fā)明的一個主題是改變藍寶石材料表面的反射顏色的處理方法，包括通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊以在藍寶石材料中產(chǎn)生離子注入層，其中：

-加速電壓選自5kV-1000kV的范圍；

-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的范圍；

-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獲得與未處理的藍寶石材料表面相比，反射顏色改變的處理的藍寶石材料表面；和

-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)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

根據(jù)所述處理方法，可以實現(xiàn)藍寶石材料的反射顏色的改變。

根據(jù)所述處理方法，可以處理滿足眾多應(yīng)用需要的藍寶石材料表面。這些應(yīng)用中，可以提及：觸摸屏、窗、表玻璃、發(fā)光裝置(LED)部件、照明裝置部件、光學(xué)部件，例如諸如裝置透鏡。

藍寶石材料的新應(yīng)用也可以根據(jù)本發(fā)明的處理方法來開發(fā)。

此外，本發(fā)明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(chǎn)率水平。

因此本發(fā)明為藍寶石材料的處理和用途開辟了新途徑。

根據(jù)一個實施方式，根據(jù)本發(fā)明處理方法獲得的有色的藍寶石材料也具有抗眩光性。

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(dāng)需要閱讀藍寶石材料窗后面的信息時，這種高的光反射可能是缺點；這實際上可以降低例如手表或電腦或移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)系數(shù)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)系數(shù)通常也稱為“功率反射系數(shù)”或“反射比”；

透射(T)系數(shù)通常也稱為“功率透射系數(shù)”或“透射比”。

在貫穿本文件的公式中，當(dāng)符號“.”包含在兩個參數(shù)之間時，它是指乘號；符號“x”也可以用于指示乘號。

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(zhì)的可見光范圍(波長值為400-800nm)內(nèi)的折射率。

注意到R+T＝1(能量守恒)。

作為實例，可以計算空氣/藍寶石材料構(gòu)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；這里上述公式給出以下結(jié)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于若干用途而言是缺點。

當(dāng)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。對于這種由兩個面組成的合成藍寶石材料條，這種反射損失大了兩倍，即2x7.6％＝15.2％。這種高反射導(dǎo)致藍寶石材料屏幕或表玻璃情況下閱讀數(shù)據(jù)困難。

根據(jù)本發(fā)明處理方法，也可以實現(xiàn)藍寶石材料的抗眩光處理；這種抗眩光處理可以導(dǎo)致優(yōu)異的透射結(jié)果，即在可見區(qū)。根據(jù)實施方式，可以獲得之前從未實現(xiàn)的透射結(jié)果。根據(jù)實施方式，當(dāng)與未處理的藍寶石材料上可見區(qū)的入射波的反射(例如諸如入射波波長為560nm)相比時，可見區(qū)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(jù)本發(fā)明的不同實施方式，可根據(jù)所有技術(shù)上有價值的實施方式組合：

-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)，例如所述單和/或多電荷氣體離子的離子是氧(O)離子；

-通過單和/或多電荷氣體離子束轟擊的離子由電子回旋共振(ECR)源制備；

-所述氣體離子束的離子是單和多電荷的，且包含10％多電荷離子或大于10％多電荷離子；

-所述加速電壓選自10kV-100kV的范圍；

-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的范圍；例如選自2.10¹⁶個離子/cm²-2.10¹⁷個離子/cm²；

-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于或等于5％且等于或小于20％；

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

-處理包含通過多個單和/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(chǎn)生離子注入層，其中所述加速電壓和/或離子束的元素在不同的氣體離子束之間彼此不同；

-所述方法包括各自通過一種或通過多種單和/或多電荷氣體離子束轟擊第一和第二藍寶石材料表面以在藍寶石材料中的第一藍寶石材料表面上產(chǎn)生離子注入層和在第二藍寶石材料表面上產(chǎn)生離子注入層，其中第一和第二藍寶石材料表面是通過透明介質(zhì)分離的基本上平行的表面，其中用于處理第二藍寶石材料表面的加速電壓和/或離子束的元素分別不同于用于處理第一藍寶石材料表面的加速電壓和/或離子束的元素；

-使用不同的氣體離子束且不同氣體離子束的離子是相同元素的離子且離子束的加速電壓在不同的氣體離子束之間彼此不同；根據(jù)一個實施方式，離子束的加速電壓相差5-50kV的值，例如相差10-20kV的值；

-根據(jù)額外的選擇規(guī)則進一步選擇加速電壓和單和/或多電荷氣體離子的注入劑量；例如：

○額外的選擇規(guī)則可以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(shù)據(jù)，其中：

-所述步驟在于選擇選自下列元素的一種單和/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)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)，通過使用所述待轟擊的離子并改變每表面積單位的注入的單和/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范圍以產(chǎn)生適于獲得藍寶石材料表面改變的反射顏色的離子注入層；

-在之前步驟的范圍內(nèi)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并用所述離子所述值處理待處理的藍寶石材料；

○收集并處理由多個實驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以根據(jù)單和/或多電荷離子束的元素、加速電壓和每表面積單位的離子劑量為藍寶石表面的顏色變化提供指示；

○選擇單和/或多電荷氣體離子束的元素、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以滿足藍寶石材料表面的反射顏色的顏色目標(biāo)的要求。

本發(fā)明還涉及由合成藍寶石材料制成的部件，所述合成藍寶石材料包含根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法處理的至少一個表面的，其中所述處理表面的反射顏色的主波長λ_DT從未處理的藍寶石材料表面的反射顏色的主波長λ_DU移位至少+50nm或至少-50nm，例如移位至少+100nm或至少-100nm。

本發(fā)明還涉及根據(jù)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制成的固體部件中的用途，所述固體部件選自屏幕，諸如觸摸屏、窗、表玻璃、照明裝置部件例如發(fā)光裝置(LED)部件、光學(xué)部件例如諸如裝置透鏡。

本發(fā)明還涉及包含至少一個具有注入的元素離子的有色合成藍寶石材料，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)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)，其中當(dāng)在560nm波長測量時，所述表面上的可見區(qū)的入射波的反射等于或小于2％，例如等于或小于1％。

當(dāng)還期望可見區(qū)的抗眩光性時，可以實施以下實施方式：

○用由電子回旋共振(ECR)源產(chǎn)生的單或多電荷氣體離子束轟擊，其中：

-每表面積單位的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的范圍以獲得氣體離子的原子濃度，使得注入層的折射率n約等于(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；

-加速電壓選擇為5kV-1000kV以使注入厚度e等于p.λ/4.nL，其中e是與注入?yún)^(qū)域?qū)?yīng)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于或等于1％，其中p是整數(shù)，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)的氣體離子；

○在所述方法中，選擇加速電壓以使注入的厚度等于p.100nm，其中p是整數(shù)；

○在所述方法中，選擇每表面積單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于10％(其中不確定度(+/-)為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于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于根據(jù)注入深度所選擇的離子注入譜的注入離子的原子濃度等于10％(其中不確定度(+/-)為5％)。

附圖說明

現(xiàn)在將根據(jù)附圖描述實施例，其中：

圖1是藍寶石材料晶體的簡圖；

圖2-6是通過本發(fā)明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖；

圖7-10是用于討論通過本發(fā)明方法處理的藍寶石材料樣品的結(jié)果的圖；

圖11-14闡明了根據(jù)本發(fā)明方法改變藍寶石材料表面的反射顏色的實施例；

圖15-19是通過本發(fā)明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖。

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。

然而，透射圖按比例描繪。透射圖闡明了一個或多個透射系數(shù)(T)(通常也稱為“功率透射系數(shù)”或“透射比”)隨光波長而變化的函數(shù)。波長范圍包含可見波長范圍。

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

通過本發(fā)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(zhì)是空氣。

圖1是藍寶石材料單晶體的簡圖，其中可以區(qū)別這種晶體的結(jié)晶學(xué)主要特性；藍寶石(金剛砂)單晶體結(jié)構(gòu)可以通過排序八面體來表示，其中O^2-離子位于八面體的頂部(峰值)和，Al³⁺在八面體內(nèi)部。圖1顯示對應(yīng)于藍寶石的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的藍寶石晶體的主要平面的結(jié)構(gòu)。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(yīng)于通常的結(jié)晶學(xué)命名法。

如上所述，常規(guī)可獲得的藍寶石材料在色度方面基本上是無色的且基本上是中性的。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(qū)的透射率為約84.5％。

發(fā)明人用已經(jīng)根據(jù)本發(fā)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且側(cè)面為10mm的環(huán)形或方形板；其厚度等于或小于1mm。

在以下實施例中，這些單和多電荷氣體離子由ECR源(電子回旋共振源)來發(fā)射。

圖2-5顯示通過本發(fā)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后根據(jù)以下實驗條件測量所述藍寶石材料樣品：

圖2-5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2和3涉及：僅處理藍寶石材料樣品的一面；

圖4和5涉及：處理藍寶石材料樣品的兩面。

圖2和4涉及：處理藍寶石材料樣品的平面A。

圖3和5涉及：處理藍寶石材料樣品的平面C。

在以下數(shù)據(jù)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2中，曲線20涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線21涉及用劑量＝11和電壓＝17.5處理的藍寶石材料樣品；曲線22涉及用劑量＝12.5和電壓＝25處理的藍寶石材料樣品；曲線23涉及用劑量＝15和電壓＝32.5處理的藍寶石材料樣品。

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。

根據(jù)這些附圖，可以考慮多個工藝參數(shù)的影響。

圖2和3可以分別與圖4和5相比以表明單面對比雙面處理的影響。

報告于圖2-5中的測量結(jié)果表明根據(jù)本發(fā)明轟擊藍寶石材料的表面改變藍寶石材料表面的反射顏色。

其中電壓是17.5kV的對應(yīng)于曲線21、31、41和51的樣品的藍寶石材料表面的反射顏色基本上是橙色；

其中電壓是25kV的對應(yīng)于曲線22、32、42和52的樣品的藍寶石材料表面的反射顏色基本上是紫色；

其中電壓是32.5kV的對應(yīng)于曲線23、33、43和53的樣品的藍寶石材料表面的反射顏色基本上是深藍色。

因此可以選擇藍寶石材料表面的反射顏色并選擇允許獲得期望顏色的相關(guān)的處理方法參數(shù)。

基于這種實驗，可以收集數(shù)據(jù)并處理它們以根據(jù)單和/或多電荷離子束的元素(這里指氧)、加速電壓和每表面積單位的離子劑量為藍寶石表面的顏色變化提供進一步指示。

報告于圖2-5中的測量結(jié)果表明通過單和/或多電荷離子束轟擊藍寶石材料的表面(所述表面面對不同于藍寶石材料的介質(zhì))也適于在藍寶石材料中產(chǎn)生在可見區(qū)提供抗眩光處理的離子注入層。

令人驚訝地，在可見區(qū)獲得了非常高的透射率。

已經(jīng)獲得包含具有至少一個注入離子的表面的合成藍寶石材料，其中當(dāng)在560nm波長測量時，所述表面上的可見區(qū)的入射波的反射率等于或小于2％，例如等于或小于1％。

根據(jù)報告于圖2-5中的結(jié)果，可以確定優(yōu)選范圍以實施根據(jù)本發(fā)明的方法。

確定所述優(yōu)選范圍是根據(jù)需要未選擇元素離子、加速電壓和注入的單和/或多電荷氣體離子劑量提供額外的選擇規(guī)則的方法。

圖6-10闡明了當(dāng)使用氧作為單和/或多電荷氣體離子時，可用于選擇參數(shù)的數(shù)據(jù)。

通過本發(fā)明方法處理的藍寶石材料樣品的透射圖可以基于圖6分析；可以根據(jù)透射圖(60)確定三個參數(shù)，其中P是透射峰位(nm)，D是可變性參數(shù)(透射單位)，L是與D可變性對應(yīng)的透射圖的寬度(nm)。

圖7和8闡明了根據(jù)藍寶石材料的平面A和C分別的加速電壓而變化的透射峰位(分別為曲線70和80)。

根據(jù)這種圖，可以選擇獲得期望顏色的加速電壓。

圖9顯示根據(jù)A平面處理的藍寶石材料的透射圖的寬度(L)隨可變性參數(shù)(D)變化的函數(shù)。

圖10顯示根據(jù)C平面處理的藍寶石材料的透射圖的寬度(L)隨可變性參數(shù)(D)變化的函數(shù)。

大量其他的數(shù)據(jù)可用于為獲得期望顏色提供額外的選擇規(guī)則。

通過本文上述結(jié)果所示，可使用本發(fā)明處理方法以在藍寶石材料的單個表面上產(chǎn)生離子注入層或在藍寶石材料的第一和第二藍寶石材料表面產(chǎn)生多個離子注入層，其中第一和第二藍寶石材料表面是基本上平行的表面且通過透明介質(zhì)分離。

圖11-14闡明根據(jù)當(dāng)使用多個單和/或多電荷氣體離子束時，本發(fā)明方法在藍寶石材料中產(chǎn)生離子注入層從而改變藍寶石材料表面的反射顏色的實施例；當(dāng)使用多個離子注入層時，在藍寶石材料的第一和第二藍寶石材料表面上將獲得類似的結(jié)果，其中所述第一和第二藍寶石材料表面是通過透明介質(zhì)分離的基本上平行的表面。

圖11顯示表明可見區(qū)內(nèi)透射上的第一110和第二111氧多電荷氣體離子束的入射的簡圖，其中在不同的氣體離子束之間涉及的加速電壓彼此不同。在兩條曲線110、111之間可見峰值差異ΔP。加速電壓例如為10-50kV，例如為15-35kV，且相鄰之間的加速電壓差為5-50kV、10-20kV。發(fā)明人測定了這種曲線的組合產(chǎn)生的色度特性，相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示于圖12。

圖12顯示基于CIE xy色度圖的CIE 1931顏色空間中的結(jié)果。外曲線邊界120是光譜軌跡，其中波長以納米顯示。所述圖表示所有普通人可見的色度。這種圖通常用于顏色信息介紹領(lǐng)域，且這種圖的解釋是本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的。點121對應(yīng)于用15kV和25kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是粉紅色。點122對應(yīng)于用20kV和30kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是略帶紫色的粉紅色。點123對應(yīng)于用25kV和35kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是紫色/藍色。

圖13顯示表明可見區(qū)內(nèi)透射上第一(131)、第二(132)和第三(133)氧多電荷氣體離子束的入射的簡圖，其中就可見區(qū)透射而言，涉及的加速電壓在不同的氣體離子束之間彼此不同。在兩條極端的曲線131、133之間可見峰值差ΔP。加速電壓的定義和圖11的范圍相同。

圖14顯示基于CIE xy色度圖的CIE 1931顏色空間中的結(jié)果。外曲線邊界140是光譜軌跡，其中波長以納米顯示。點141對應(yīng)于用10kV、20kV和30kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是略帶黃色的粉紅色。點142對應(yīng)于用12.5kV、22.5kV和32.5kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是中性色。點143對應(yīng)于用15kV、25kV和35kV氧多電荷氣體離子束處理的藍寶石材料表面的色度；相應(yīng)的顏色是淺藍。

在圖14的CIE xy色度圖中，鄰近于中性點145的“中性色盒”用矩形146定義。點142位于所述中性色盒內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的多個氧多電荷氣體離子束的組合允許細調(diào)藍寶石材料表面的反射顏色。如上所述，本發(fā)明方法也允許提供具有離子注入層的藍寶石材料表面的中性反射顏色。因此可以獲得中性色抗眩光的表面。

獲得具有離子注入層的藍寶石材料表面的中性反射顏色可以通過組合多個對應(yīng)于不同的加速電壓的透射譜來實現(xiàn)，以獲得平坦且恒定的透射譜。

根據(jù)一個實施方式，為了獲得位于藍色(400nm)和紅色(800nm)之間的96-97％的平坦且恒定的透射譜，發(fā)明人還給出以兩個步驟進行的以下離子轟擊處理實施例：

-用比參考萃取電壓(適于在45°獲得黃色強光)小約10％的萃取電壓和對應(yīng)于參考劑量(用于在45°角獲得相同的黃色強光)的一半的劑量進行第一離子轟擊處理，換言之，約等于20KV的電壓和等于0.75x10¹⁷個離子/cm²的劑量；

-用比參考萃取電壓(適于在45°獲得黃色強光)大約10％的萃取電壓和對應(yīng)于參考劑量(用于在45°角獲得相同的黃色強光)的一半的劑量進行第二離子轟擊處理，換言之，約等于25KV的電壓和

這兩步驟處理可以有利地生成藍色(400nm)和紅色(800nm)之間的平坦且恒定的透射譜，同時基本上保留黃色(560nm)的高透射。

圖15-19顯示通過本發(fā)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后根據(jù)以下實驗條件測量所述藍寶石材料樣品：

圖15-18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15和16涉及：處理藍寶石材料樣品的平面A。

圖17和18涉及：處理藍寶石材料樣品的平面C。

在以下數(shù)據(jù)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。

圖15和17所涉及，電壓＝20；

圖16和18所涉及，電壓＝25；

在圖15中，曲線150涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線151涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線152涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線153涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線154涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線155涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線156涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品。

在圖16中，曲線160涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線161涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線162涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線163涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線164涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線165涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線166涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線167涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖17中，曲線170涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線171涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線172涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線173涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線174涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線175涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線176涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線177涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

在圖18中，曲線180涉及未處理的藍寶石材料樣品；曲線181涉及用劑量＝2.5處理的藍寶石材料樣品；曲線182涉及用劑量＝5處理的藍寶石材料樣品；曲線183涉及用劑量＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線184涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品；曲線185涉及用劑量＝12.5處理的藍寶石材料樣品；曲線186涉及用劑量＝15處理的藍寶石材料樣品；曲線187涉及用劑量＝17.5處理的藍寶石材料樣品。

用20kV加速電壓處理的樣品是品藍色；用15kV加速電壓處理的樣品是淡紫色。

因此，當(dāng)使用氮離子時，根據(jù)本發(fā)明方法實現(xiàn)藍寶石材料表面的反射顏色的改變。當(dāng)使用氮離子時，也根據(jù)本發(fā)明方法實現(xiàn)抗眩光性。

圖19顯示通過本發(fā)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后根據(jù)以下實驗條件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(shù)據(jù)中，離子劑量(進一步稱為“劑量”)用10¹⁶個離子/cm²表示：

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＝7.5處理的藍寶石材料樣品；曲線193涉及用劑量＝10處理的藍寶石材料樣品。

因此，當(dāng)使用氬離子時，根據(jù)本發(fā)明方法實現(xiàn)藍寶石材料表面的反射顏色的改變。當(dāng)使用氬離子時，也根據(jù)本發(fā)明方法實現(xiàn)抗眩光性。

基于已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)，可以用高水平置信度估計其他離子應(yīng)該適于實施本發(fā)明方法且與改變藍寶石材料表面的反射顏色相關(guān)。

本文上述表明了氬(Ar)離子適于實施本發(fā)明方法；因此，其他“稀有”氣體離子似乎也適于實施本發(fā)明方法，例如氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)和氙(Xe)。

本文上述表明了氮(N)和氧(O)離子適于實施本發(fā)明方法；因此，其他的周期表周圍離子似乎也適于實施本發(fā)明方法，例如硼(B)、碳(C)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

基于本文上述的結(jié)果和注釋，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用本發(fā)明的教導(dǎo)并通過使用其中離子束的元素在不同的氣體離子束之間彼此不同的多個束實施所述處理方法?？梢允褂盟鍪栽谒{寶石材料的單個表面上產(chǎn)生離子注入層或在藍寶石材料的第一和第二藍寶石材料表面產(chǎn)生多個離子注入層，其中第一和第二藍寶石材料表面是基本上平行的表面且通過透明介質(zhì)分離。

根據(jù)一個實施方式，用于本發(fā)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(幾秒每cm²和每微加速劑)。

用于本發(fā)明的藍寶石材料表面的反射顏色的改變可使其用于工業(yè)范圍，其中其成本相對于藍寶石襯底(例如用于觸板的1cm²藍寶石的成本為約4歐，本發(fā)明范圍內(nèi)處理的1cm²的成本為幾分)的成本不應(yīng)是因貨物有瑕疵要求取消合同(redhibitory)。

根據(jù)本發(fā)明，可以獲得由合成藍寶石材料制成的部件，所述合成藍寶石材料包含根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法處理的至少一個表面，其中所述處理表面的反射顏色的主波長λ_DT從未處理的藍寶石材料表面的反射顏色的主波長λ_DU移位至少+50nm或至少-50nm，例如移位至少+100nm或至少-100nm。

本發(fā)明的處理方法可用于處理由藍寶石材料制成的固體部件，所述固體部件例如選自但不限于：屏幕，諸如觸摸屏、窗、表玻璃、照明裝置部件例如發(fā)光裝置(LED)部件、光學(xué)部件例如諸如裝置透鏡。

在不限制總體發(fā)明構(gòu)思的情況下，上文在實施方式的幫助下描述了本發(fā)明；尤其是參數(shù)不限于所討論的實施例。