アップルは今秋に予定されているiPhoneの発表に先立ち、この珍しい素材で作られたフロントカバーと光るボタンを備えた端末を示唆するサファイア関連の特許を3件申請した。
米特許商標庁は木曜日、サファイアディスプレイカバーの弱い部分を強化する方法、サファイアの物理的コントロールの照明、サファイア表面の下にマーキングを埋め込むことなどを網羅したアップルの特許出願を公開した。
おそらく、現在の噂や推測に最も関連しているのは、Apple の「残留圧縮応力を持つサファイア部品」の発明でしょう。これは、破損しやすい特定の領域を強化するために、酸化アルミニウムセラミック (サファイア) 材料を成形し、残留圧縮応力を選択的に生成する方法を説明しています。
今週初め、「iPhone 6」のディスプレイカバーガラスとされるものが人工サファイアで作られているという動画がウェブ上で公開されました。素材自体が疑問視されていますが、実際の部品はナイフによる刺し傷、傷、そして極端な曲げにも耐性を示しており、業界標準のゴリラガラスではない可能性を示唆しています。
本発明で概説されている特性は、ビデオで見られる特性と非常に類似しています。例えば、出願書類では、サファイアに残留圧縮応力を付与することで、耐衝撃性、ひずみ特性、そして全体的な耐久性が向上することが具体的に指摘されています。圧縮応力が付与された領域は、この処理が施されていない領域よりも大幅に弾力性が向上します。
局所的な残留圧縮応力の適用の図解。
詳述するように、本発明は、サファイア結晶材料から形成されたデバイスのカバーガラス部品（前面、背面、または両方）に適用される。耐衝撃性および耐衝撃性を向上させるために、ガラス窓の内面または外面に圧縮残留応力領域を形成することができる。
圧縮残留応力を発生させるには、焼鈍、焼戻し、焼入れなどの適切な方法を使用できます。より精密な用途には、レーザー加熱や強化も使用できます。
例えば、いくつかの実施形態では、残留圧縮応力領域の深さを変化させることで、高荷重条件に適したカスタマイズされた強化層を提供することができます。損傷が避けられない場合には、プロセス全体にわたって破壊ガイドを適用し、破壊パターンを定義することができます。
サファイアが取り付けられているデバイスの種類に応じて、残留圧縮応力処理がガラスの角や端、または中央部分に適用される場合があります。
レーザー加熱処理をはじめとする様々な処理技術（下）。
Appleの2つ目のサファイア発明は、セラミックインサート、つまりデバイスの筐体内に統合可能なサファイアボタンと物理コントロールに関するものです。「セラミックインサート制御機構」と題されたこの出願では、ホームボタンや音量ボタンなどの物理コントロール部品をサファイア素材で製造する技術が概説されています。
特許出願では、現行のiPhoneの操作ボタンと同様に、手動で部品を押したり、スライドさせたり、切り替えたりすることでアクチュエーターを操作するサファイア製部品について説明しています。これらの操作ボタンは、デバイスの筐体内に取り付けることも、iPhoneのホームボタンのようにサファイア製ディスプレイに挿入することもできます。
ボタンアクチュエータ（上）とスライドスイッチの図。
損傷を防ぐため、サファイア部品の周囲にベアリング、絶縁体、またはシムを配置することがあります。これらの部品は不透明にすることも、サファイアと同じ屈折率を持つ材料で作ることもでき、整合構造を形成します。
Apple はすでにこの特許のバリエーションを現在の Touch ID 指紋センサーに導入しており、コンポーネントに埋め込まれた敏感な回路を保護するためにサファイア カバー ガラスを使用しています。
申請書には、機構の開口部の近くに配置したり、光ガイドを通じてそこに導いたりして、サファイア部分を照らすための LED 照明の使用についても記載されています。
最後に、3 番目の特許出願は、サファイアガラス構造を通して見えるシリアル番号や商標などのマークを作成するという、より日常的なタスクを扱っています。
Apple の「カバーガラスまたはディスプレイ部品用のイオンインプラント表示」の発明で説明されているように、表面下のパターンまたはマーキングがサファイアガラス板の表面または裏面に埋め込まれます。
この方法では、イオン注入を用いてサファイア素材の表面下層における光学的特性または色彩特性を変化させ、容易に読み取り可能でありながら環境から保護されたマークを残します。このプロセスで使用されるイオンとしては、クロム、チタン、鉄などが挙げられ、これらは電界で加速され、サファイア部品に注入されます。異なるイオンを使用することで、異なる色を付与できますが、用途によっては、ガラスの光学特性がわずかに変化する場合もあります。
表示には、デバイスのメーカー名や型番、その他の関連情報を表示することができます。他の実施形態では、イオン注入はスイッチやその他の操作部品のラベルとして使用できます。
Appleの3件の特許出願はすべて2013年1月に出願され、発明者としてケルビン・クォン氏を名乗っています。セラミックインサートに関する特許では、ベンジャミン・J・ポープ氏とニコラス・G・メルツ氏も発明者として挙げられています。
