CN103764587B - 离子交换玻璃板的边缘发光 - Google Patents

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Abstract

用于面外光束耦合的平坦离子交换玻璃板，其包括第一表面、与所述第一表面相邻和平行的离子交换第一玻璃区域、与所述第一玻璃区域相邻和平行的芯体玻璃区域、与所述芯体玻璃区域相邻和平行的离子交换第二玻璃区域、以及与所述第二玻璃区域相邻和平行的第二表面。所述玻璃板的边缘之一具有倾斜于平面的倾斜端面，所述倾斜端面穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸。还公开了制备平坦离子交换玻璃板，使用该平坦离子交换玻璃板将面外光束耦合进入平面，以及散射耦合的光以至少使所述玻璃板的暴露表面的选定区域发光的方法。

Description

离子交换玻璃板的边缘发光
相关申请交叉参考
本申请要求2011年10月31日提交的美国申请No.13/285,616的优先权，该美国申请要求2011年8月31日提交的美国临时申请登记No.61/529,573的优先权。
技术领域
本发明涉及离子交换的、化学硬化的玻璃板的边缘发光，以用于所述玻璃板的表面发光，具体来说，涉及光的面外光学耦合进入离子交换的、化学硬化的玻璃盖或玻璃饰带，该玻璃盖或玻璃饰带用于电器或其它装置以构建装饰性效果。
背景
玻璃板用作装置如电器、便携式电子装置、手机、家具、建筑特征/元件、和电视的保护性或装饰性盖或饰带。在通过显示器或触摸屏显示和收集信息的装置中，最常使用玻璃盖。玻璃盖或玻璃饰带提供的表面是美学光滑、有光泽、耐刮和易于清洁的，能与现有电器饰带如不锈钢或聚合物比拟。本发明解决了怎样将光耦合进入玻璃板的平面，该玻璃板可以是离子交换玻璃板的，从而使该玻璃板的表面发光。本发明还解决了当入射光束与玻璃板的平面不对齐时，如当光束是“面外的（out-of-plane）”时，怎样将光耦合进入该玻璃板的平面，从而使玻璃板发光并提供观赏或装饰效果。
概述
本发明的一方面是具有集成的面外光束耦合的平坦离子交换玻璃板，所述玻璃板包括平行于所述平坦离子交换玻璃平面的第一离子交换玻璃区域、在所述第一离子交换玻璃区域下面且与所述第一离子交换玻璃区域成整体的芯体玻璃区域、和在所述芯体玻璃区域下面且与所述芯体玻璃区域成整体的第二离子交换玻璃区域。所述平坦离子交换玻璃板还包括倾斜于所述平面的倾斜端面。所述倾斜端面穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸，且与至少一个玻璃区域成整体的。
在一种实施方式中，所述倾斜端面穿过所述第一离子交换玻璃区域的厚度延伸，且与所述第一离子交换玻璃区域成整体的，且所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度并大于n0/n1的反正弦，其中n0是空气的折射率，且n1是第一离子交换玻璃区域的折射率。
在一种实施方式中，所述倾斜端面穿过所述第二离子交换玻璃区域的厚度延伸，且与所述第二离子交换玻璃区域成整体的，且所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度并大于n0/n2的反正弦，其中n0是空气的折射率（refractive index），且n2是第二离子交换玻璃区域的折射率。
在一种实施方式中，所述倾斜端面穿过所述芯体玻璃区域的厚度延伸，且与所述芯体玻璃区域成整体的，且所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度并大于n0/n3的反正弦，其中n0是空气的折射率，且n3是芯体玻璃区域的折射率。
在一种实施方式中，所述倾斜端面穿过所有玻璃区域的厚度总和延伸，且其中所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度并大于n0/n1的反正弦、n0/n2的反正弦、n0/n3的反正弦中的最大值，其中n0是空气的折射率，n1是第一离子交换玻璃区域的折射率，n2是第二离子交换玻璃区域的折射率，以及n3是芯体玻璃区域的折射率。
本发明的另一方面是用于集成的面外光束耦合和使该玻璃板表面发光的平坦离子交换玻璃板，所述玻璃板包括：第一表面。与所述第一表面平行和相邻的离子交换第一玻璃区域。与所述第一玻璃区域平行和相邻的芯体玻璃区域；与所述芯体玻璃区域平行和相邻的离子交换第二玻璃区域；与所述第二玻璃区域平行和相邻的第二表面。设置于（a）在第一表面上和（b）在至少一个玻璃区域的体积之内中至少一种的光散射特征；以及倾斜于所述第一表面且穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸的倾斜端面。
在一种实施方式中，通过下述来进行获取步骤：选定平坦离子交换玻璃板，其中所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的：所述倾斜端面穿过下述至少一个区域的厚度延伸：（a）第一离子交换玻璃区域，（b）第二离子交换玻璃区域，和（c）芯体玻璃区域，且其中所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度且大于至少一种n0/n1的反正弦，其中n0是空气的折射率，且n1是相应的（a）第一离子交换玻璃区域，（b）第二离子交换玻璃区域，和（c）芯体玻璃区域之一的折射率。
在一种实施方式中，通过下述来进行获取步骤：选定平坦离子交换玻璃板，其中所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的，从而所述倾斜端面穿过所有玻璃区域的厚度总和延伸，且其中所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度且大于n0/n1的反正弦、n0/n2的反正弦、n0/n3的反正弦中的最大值，其中n0是空气的折射率，n1是第一离子交换玻璃区域的折射率，n2是第二离子交换玻璃区域的折射率，以及n3是芯体区域的折射率。
在一种实施方式中，所述第一和第二离子交换玻璃区域的折射率与所述芯体玻璃区域的折射率不同。
在一种实施方式中，各个所述第一和第二离子交换玻璃区域处于压缩状态，且所述芯体玻璃区域处于拉伸状态，且玻璃板的厚度小于或等于约2毫米、或小于或等于1.5毫米、或小于或等于1毫米、或小于或等于0.7毫米。
在一种实施方式中，在所述倾斜端面上形成反射层。
在一种实施方式中，在所述第一和第二离子交换玻璃区域中至少一种的表面上一位置处形成减反射层，在该位置时所述减反射层与所述倾斜端面相对。
在一种实施方式中，在所述第二表面上形成反射层。
在一种实施方式中，所述光散射颗粒位于玻璃板的选定区域或者集中在玻璃板的选定区域，从而当光束耦合进入所述玻璃板时，使所述玻璃板的暴露表面上的装饰性图案发光。
本发明的另一方面提供了利用面外光束使玻璃板的暴露表面发光的方法，所述玻璃板在物体上形成装饰性饰带。所述方法包括以下步骤。获取具有下述特征的平坦离子交换玻璃板：(i)第一表面，(ii)与所述第一表面相邻和平行的离子交换第一玻璃区域，(iii)与所述第一玻璃区域相邻和平行的芯体玻璃区域，(iv)与所述芯体玻璃区域相邻和平行的离子交换第二玻璃区域，(v)与所述第二玻璃区域相邻和平行的第二表面，(vi)光散射特征，该光散射特征按下述的至少一种设置：（a）在第一表面上和（b）在至少一个玻璃区域的体积之内；以及(v)倾斜端面，该倾斜端面倾斜于所述平面且穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸。将细长光束邻近所述第二表面放置，且与所述倾斜端面相对。将所述细长光束发射到所述平坦离子交换玻璃板，从而所述光束穿透过至少一个玻璃区域并撞击所述倾斜端面，以产生耦合进入至少一个玻璃区域的反射细长光束。散射至少部分的所述耦合进入至少一个玻璃区域的光，由此将部分散射的光从所述玻璃板的暴露表面发射出去，且使所述玻璃板的暴露表面的至少一部分发光。
在一种实施方式中，所述玻璃板是平坦离子交换玻璃板，其中所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的：在发射步骤中，当细长光束撞击所述倾斜端面时，会在所述倾斜端面发生全内反射。
在一种实施方式中，所述散射至少一部分光的步骤包括在所述玻璃板的选定区域散射比所述玻璃板的其它区域更多的光，由此在所述玻璃板的暴露表面上的装饰性图案发光。
在一种实施方式中，所述装饰性图案包括信息，且该信息在发生时间时选择性的发光。
在一种实施方式中，所述细长光束包括具有第一颜色的第一部分和至少一种具有第二颜色的第二部分，该第一部分与信息的对齐，该第二部分与装饰性图案的剩余区域对齐，由此所述装饰性图案的信息发光颜色与所述装饰性图案的剩余区域发光颜色不同。
在一种实施方式中，当发生事件时，发生改变细长光束的颜色的步骤。
在一种实施方式中，当发生事件时，发生开始发射细长光束的步骤。
在一种实施方式中，所述细长光束包括具有第一颜色的第一部分和至少一种具有第二颜色的第二部分，由此所述装饰性图案的第一部分发光颜色与所述装饰性图案的至少第二部分发光颜色不同。
根据本发明的另一方面，在物体上的发光玻璃饰带包括：具有下述特征的玻璃板：(a)顶部表面和底部表面；(b)与所述玻璃板的顶部表面相邻的离子交换第一玻璃区域；(c)在所述第一离子交换玻璃区域下面的芯体玻璃区域；(d)在所述芯体玻璃区域下面且邻近所述玻璃板的底部表面的第二离子交换玻璃区域；(e)倾斜端面，该倾斜端面倾斜于所述玻璃板的平面，穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸，且具有在所述玻璃板内的、面向所述玻璃板底部表面的倾斜内部反射表面；以及（f）散射特征，该散射特征中的至少一种分散在所述玻璃板之内和分散在所述玻璃板的顶部表面之上。与所述玻璃板的底部表面邻近、与所述倾斜端面对齐放置的细长光源，该细长光源发射的细长光束穿过至少一个玻璃区域并撞击反射面，以产生耦合进入至少一个玻璃区域的反射光束，由此通过散射特征散射所述反射光束，部分光从所述玻璃板的顶部表面发射出去，并使所述玻璃板的顶部表面发光。
在一种实施方式中，与所述玻璃板的其它区域相比，所述光散射颗粒更集中在玻璃板的选定区域，由此使所述玻璃板的顶部表面上的装饰性图案发光。
在一种实施方式中，所述装饰性图案是品牌名称、商标或标记或者信息中的至少一种。
在一种实施方式中，所述装饰性图案包括是观赏性设计的第一部分，以及是品牌名称、商标或标记或者信息中的至少一种的第二部分。
在一种实施方式中，所述细长光源包括：第一细长光源以第一颜色将第一细长光束发射进入对应于所述装饰性图案第一部分的所述玻璃的第一部分，以使所述装饰性设计以第一颜色发光；以及第二细长光源以第二颜色将第二细长光束发射进入对应于所述装饰性图案第二部分的所述玻璃的第二部分，以使品牌名称、商标或标记或者信息中的至少一种以第二颜色发光。
在一种实施方式中，所述细长光源发射响应事件而改变颜色的彩色光束。
在一种实施方式中，所述玻璃饰带安装在电子装置的前表面或者顶部表面上。
在一种实施方式中，所述玻璃饰带安装在电器的门的前面。
在一种实施方式中，所述细长光源位于所述门的侧面且在所述门的前表面平面之后。
在一种实施方式中，所述玻璃板的厚度小于或等于约2毫米、或小于或等于1.5毫米、或小于或等于1毫米、或小于或等于0.7毫米
在一种实施方式中，所述玻璃板具有平坦的中央部分和一种或更多种向后弯曲的侧面部分，在所述中央部分和侧面部分之间的弯曲的半径小于或等于5毫米。
在一种实施方式中，各个所述第一和第二离子交换玻璃区域的折射率与所述芯体玻璃区域的折射率不同，以及各个所述第一和第二离子交换玻璃区域处于压缩状态，且所述芯体玻璃区域处于拉伸状态。
在一种实施方式中，所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的：所述倾斜端面穿过下述至少一个区域的厚度延伸：（a）第一离子交换玻璃区域，（b）第二离子交换玻璃区域，和（c）芯体玻璃区域，且其中所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度且大于至少一种n0/n1的反正弦，其中n0是空气的折射率，且n1是相应的（a）第一离子交换玻璃区域，（b）第二离子交换玻璃区域，和（c）芯体玻璃区域之一的折射率。
在一种实施方式中，所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的：所述倾斜端面穿过所有玻璃区域的厚度总和延伸，且其中所述倾斜端面和所述平面之间的玻璃角小于90度且大于n0/n1的反正弦、n0/n2的反正弦、n0/n3的反正弦中的最大值，其中n0是空气的折射率，n1是第一离子交换玻璃区域的折射率，n2是第二离子交换玻璃区域的折射率，以及n3是芯体区域的折射率。
在一种实施方式中，在所述倾斜端面上形成反射层。
在一种实施方式中，在所述第一和第二离子交换玻璃区域中至少一种的表面上一位置处形成减反射层，在该位置时所述减反射层与所述倾斜端面相对。
在一种实施方式中，在所述第二表面上形成反射层。
附图简述
以下是对附图中各图的描述。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
图1a是具有倾斜端面的平坦离子交换玻璃板的透视图，该倾斜端面用于将面外光束耦合进入平面中。
图1b是图1a所示的平坦离子交换玻璃板的横截面，显示了嵌入的光散射颗粒。
图1c是图1a所示的平坦离子交换玻璃板的横截面，显示了嵌入的光散射区域。
图2是图1a所示的平坦离子交换玻璃板的侧视图，显示了倾斜端面的各种性质。
图3是图1a所示的平坦离子交换玻璃板的侧视图，显示了将面外光束耦合进入该玻璃板。
图4是具有倾斜端面的平坦离子交换玻璃板的侧视图，该倾斜端面用于将面外光束耦合进入平面中。
图5是通过该平坦离子交换玻璃板的倾斜端面将面外光束耦合进入平坦离子交换玻璃板的数码图像。
图6是耦合进入离子交换玻璃区域的功率随该离子交换玻璃区域的倾斜端面的玻璃深度变化的图表。
图7是耦合进入离子交换玻璃区域的功率随该离子交换玻璃区域的倾斜端面的玻璃深度变化的另一图表。
图8是用于使用倾斜端面将面外光束耦合进入平坦离子交换玻璃板的实验装置，该倾斜端面穿过该玻璃板的整个横截面延伸。
图9是耦合进入用于光学耦合的、具有倾斜端面的平坦离子交换玻璃板或被该玻璃板散射的功率随光源位置变化的图表。
图10是用于光学耦合的、具有倾斜端面的平坦离子交换玻璃板的远端发射的远场功率随光源位置变化的图表。
根据本发明的一方面，图11是示意性俯视图（不成比例），显示了连接到电器的光耦合的玻璃板。
根据本发明另一方面，图12是示意性俯视图（不成比例），显示了连接到电器的光耦合成形的玻璃板。
根据本发明另一方面，图13是光耦合的玻璃板、安装轨道和电器的部分分解视图。
发明详述
在以下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的细节。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节中的一些细节或全部细节的情况下实施。在其它情况下，不会详细描述熟知的特征或工艺，从而聚焦在本发明中新颖的和非显而易见的内容。此外，类似或相同的附图编号用于标识相同或类似的部件。
因为离子交换的、化学硬化的玻璃板具有高强度和高耐刮性，为电器和其它装置提供了优异的保护性或装饰性盖。薄的离子交换玻璃板特别适于用作如便携式装置、智能手机、电视和智能电器的电子装置的装饰带，该电子装置通过屏幕显示或收集信息。通过“薄”来指玻璃板的厚度是小于或等于2毫米、或小于或等于1.5毫米、或小于或等于1毫米、或小于或等于0.7毫米、或者0.5毫米-1.5毫米、或者0.5毫米-1毫米。薄的玻璃板提供增强的显示器外观，且增强位于玻璃盖或玻璃饰带下面的触摸屏或控制器的性能。薄得玻璃饰带还使得能将在该玻璃板下面的触摸控制器和显示器与干净、现代和顶尖的设计组合。薄的离子交换玻璃板还同时为大型电器如厨房电器和小型便携式装置如智能手机和媒体播放器，提供轻量、坚韧、节省空间的盖或饰带。
玻璃盖或玻璃饰带可由平的玻璃板来形成，或者可由弯曲的或成形的玻璃板来形成。透明或不透明的玻璃饰带还可通过在该玻璃板下面或邻近处提供光源，透过该玻璃饰带发光或照亮，来实现装饰性照明效果。在一些电器应用中，因为受限于空间或美学，不能或不期望将光源置于玻璃饰带下面，或者置于在玻璃板平面的玻璃饰带的一条边缘中并与玻璃板的边缘对齐。本发明解决了当入射光束不与玻璃板的平面对齐（如，是“面外的（out-of-plane）”）时，怎样将光耦合进入该玻璃板的平面，该玻璃板可以是离子交换玻璃板。
图1a显示了具有集成的面外光束耦合的平坦离子交换玻璃板100。该平坦离子交换玻璃板100包括顶部离子交换玻璃区域102、在该顶部离子交换玻璃区域102下面的芯体玻璃区域104、和位于该芯体玻璃区域104下面的底部离子交换玻璃区域106。虚线102a、106a用来从外观上将离子交换玻璃区域102、106与芯体玻璃区域104隔开。与离子交换玻璃区域102、106一起使用的术语“顶部”和“底部”相对于附图的方向是任意的，且只是为了方便才使用。本文中，离子交换区域102、106是表面区域。本文中，离子交换玻璃区域具有更大半径离子扩散的区域，该区域之前由形成玻璃板的基底玻璃的更小半径的离子占据。芯体玻璃区域104不是离子交换区域，即它不包括任意或显著量的、离子交换玻璃板102、106特有的扩散的离子，从而该芯体玻璃区域基本上保持了基底玻璃的组成。在一种实施方式中，所述基底玻璃且因此是各个玻璃区域102、104、106的玻璃结构，包含碱金属离子。此外，在所述离子交换玻璃区域102、106中的至少一些碱金属离子是所述芯体玻璃区域104所没有的更大半径的碱金属离子。在离子交换玻璃区域102、106中的更大半径的离子扩散进入该玻璃板，且扩散的量足以使该离子交换玻璃区域102、106与芯体玻璃区域104有差异，并改善平坦离子交换玻璃板100的整体强度。差异化可以以玻璃结构、玻璃中的应力和一种或更多种光学性质来表示。
在一种实施方式中，因为在离子交换玻璃区域102、106中扩散的更大半径的离子占据了初始时由基底玻璃中的更小半径的离子占据的区域，但芯体玻璃区域保留了所以的更小半径的离子且不包含扩散的更大半径的离子，所以离子交换玻璃区域102、106是应力压缩的或处于压缩状态，且芯体玻璃区域104处于拉伸状态或处于拉伸应力下。此外，在一种实施方式中，在离子交换玻璃区域102、106中的扩散离子改变了这些区域的折射率，从而各个离子交换玻璃区域102、106的折射率都与芯体玻璃区域104的折射率不同。在一种实施方式中，选择在离子交换玻璃区域102、106中的扩散离子，从而各个离子交换玻璃区域102、106的折射率都大于芯体玻璃区域104的折射率。在另一种实施方式中，选择在离子交换玻璃区域102、106中的扩散离子，从而各个离子交换玻璃区域102、106的折射率都小于芯体玻璃区域104的折射率。离子交换玻璃区域102、106的折射率可以相同或不同。芯体玻璃区域104和离子交换玻璃区域102、106两者之一的差最高为0.1，或在某些情况下，甚至高达0.1，如当使用银作为交换离子时。
尽管如上所述，该离子交换玻璃区域102、106和芯体玻璃区域104是不同的，但是在一种实施方式中，离子交换玻璃区域102、106和芯体玻璃区域104形成整体的主体，即，离子交换玻璃区域102与芯体玻璃区域104是整体的，且芯体玻璃区域104与离子交换玻璃区域106是整体的，因此形成单一连续的玻璃板。本文中，如果在两个区域之间没有缝隙或连接件，则称第一区域和第二区域是整体的。对于本实施方式，在图1a中使用虚线102a、106a从外观上分别将离子交换玻璃区域102、106与芯体玻璃区域104隔开，且其它的图中没有显示这些区域之间的缝隙或连接件。
玻璃区域102、104、106是平坦的，且与平坦离子交换玻璃板100的平面P平行。平面P通过芯体玻璃区域104任意绘制。但是，平面P也易于通过离子交换玻璃区域102、106的两者之一来绘制、或通过芯体玻璃区域104和离子交换玻璃区域102、106的两者之一之间来绘制。各个玻璃区域102、104、106具有沿着垂直于平面P的方向测量的厚度。通常，各个离子交换玻璃区域102、106的厚度或层深度范围是0.1微米-400微米，且芯体玻璃区域104的厚度范围是50微米-10毫米。通常，平坦离子交换玻璃板100的总厚度T范围是50微米-10毫米，在一种实施方式中，该总厚度是玻璃区域102、104、106厚度的和，但优选的是薄的玻璃板，总厚度是小于或等于2毫米、或者小于或等于1.5毫米、或小于或等于1毫米、或者小于或等于0.7毫米。
在一种实施方式中，光散射颗粒107（在图1a中）分散或设置在顶部离子交换玻璃区域102的表面103上。该颗粒的折射率可与顶部离子交换玻璃区域的折射率不同，从而增强散射效果。光散射颗粒107可以是无定形颗粒如二氧化硅颗粒或掺杂的二氧化硅颗粒。一般的，可通过粘合剂如聚合物或通过溶胶-凝胶涂覆将这些颗粒连接到表面103。或者，可在顶部离子交换玻璃区域102的表面103上设置光散射纹路来替代光散射颗粒，例如通过粗糙化、摩擦、蚀刻或其它方式来使表面103具有纹路。在一种实施方式中，光散射颗粒108（在图1b中）分散或设置在玻璃区域102、104、106中至少一种的体积之内。光散射颗粒108可以是无定形颗粒如二氧化硅颗粒或掺杂的二氧化硅颗粒。在另一种实施方式中，光散射颗粒109（在图1c中）形成于玻璃区域102、104、106中至少一种的体积之内。光散射区域109可以是在体积内的光学性质或几何形状对照物的形式。光散射区域109可包括空气空穴如气泡，或者其它形式的、与完美的平的表面不同的折射率对照物或几何形状对照物。该表面纹路、颗粒或散射区域的深度/高度或尺寸/直径大于50纳米，或在约50纳米-约100纳米的范围，从而散射在可见光区的光。
不同位置和形式的光散射颗粒107、108和光散射区域109提供散射特征，致使耦合进入玻璃板100平面的光扩散和散射穿过平坦离子交换玻璃板100（图3的箭头123和125），从而部分光（箭头123）透过玻璃板的表面103发射出去。由此，使玻璃板100发光，且看起来像照亮或有余辉。光散射特征，如颗粒107、108和/或光散射区域109，可基本上均匀的透过玻璃板100散射，从而当光耦合到玻璃板100的边缘时，可基本上均匀的使整个玻璃板100发光。或者，光散射特征107、108和109可位于选定区域，从而当光耦合到玻璃板100的边缘时，可在玻璃板100的表面上产生发光的装饰性图案如画、主题或设计。装饰性图案可以是或包括品牌名称、商标或标记、或信息。
在一种实施方式中，顶部离子交换玻璃区域102包括倾斜端面110，位于平坦离子交换玻璃板100的边缘101处。在一种实施方式中，该倾斜端面110与顶部离子交换玻璃区域102是整体的（图1a、2和3）。该倾斜端面110用于将面外光束耦合进入平坦离子交换玻璃板100。在一种实施方式中，该倾斜端面110是平的表面。包括该倾斜端面110的边缘101可由平坦表面制成，或者由平坦和弯曲表面的组合制成。
在图2中，倾斜端面110包括面向平坦离子交换玻璃板100内部的玻璃侧111和面向平坦离子交换玻璃板100外部的空气侧113。倾斜端面110以玻璃角g1，倾斜于平坦离子交换玻璃板100的平面P。与角度一起使用的术语“玻璃”指该角度是透过玻璃来测量的。在一个实施方式中，所述玻璃角g1是锐角。玻璃角g1可以是锐角，且至少等于倾斜端面110的临界角c1。玻璃角g1可以是锐角，且大于倾斜端面110处的临界角。倾斜端面110处的临界角c1是相对于倾斜端面110的法向N1来测量的，是入射角，大于该入射角时会在倾斜端面110发生全内反射。临界角c1是n0/n1的反正弦（arc sine），其中n0是倾斜端面110的空气侧113介质的折射率，且n1是倾斜端面110的玻璃侧111介质的折射率。倾斜端面110的空气侧113的介质可以是空气，但可以是其它气体或框架或包封该玻璃板边缘的包封材料。倾斜端面110的玻璃侧111的介质可以是顶部离子交换玻璃区域102。在一种实施方式中，n0是空气的折射率，且n1是顶部离子交换玻璃区域102的折射率。倾斜端面110具有玻璃高度h1，在一种实施方式中，该高度与顶部离子交换玻璃区域102的厚度t1相同。倾斜端面110还具有通过t1/tan(g1)给定的玻璃深度d1。对于任意给定的玻璃高度h1，都可适当的选定玻璃角g1或者玻璃深度h1，以最优化倾斜端面110的耦合效率。
在图3中，使延长的或线性的光源118如荧光灯管、激光器的线性阵列、LED装置的线性阵列、或者通过分光器耦合到激光器或LED装置的光纤的线性阵列，与底部表面105相邻、平行且在该表面下面，并与设置了倾斜端面110的玻璃板100（如，面外）边缘101相邻。光源118相对于倾斜端面110的玻璃侧111相对放置，从而将面外细长光束或光束的线性阵列（入射光束120）导向和透过平坦离子交换玻璃板100，到达倾斜端面110的玻璃侧111。输入光束120可以以基本上垂直于平坦离子交换玻璃板100平面P的方向发射。面外光束120可以是极化的或非极化的，且可以在紫外、可见、近红、和红外波长的任意范围。可将光学元件119如微透镜或延长透镜的线性阵列，置于光源118和平坦离子交换玻璃板100之间，从而将面外光束120的分布修饰成能更有效的通过倾斜端面110耦合进入平坦离子交换玻璃板100的光束，例如光学元件119可用来制备准直光束（collimated beam）。面外光束120可以是沿着平坦离子交换玻璃板100的宽度W（见图1a的W）排布的多个点光束的线性阵列。或者，面外光束120可以是沿着平坦离子交换玻璃板100的宽度W宽度延伸的延长线光束。还可通过单一光源118利用分光器来提供多个光束的线性阵列。
面外光束120透过玻璃板100底部表面105的表面部分105a进入该平坦离子交换玻璃板100，经过离子交换玻璃区域106和芯体玻璃区域104，且随后撞击倾斜端面110的表面111，从而产生反射光束122。反射光束122是面内光束（相对于玻璃板100的平面P而言），对齐以进入顶部离子交换玻璃区域102。当反射光束122沿着顶部离子交换玻璃区域经过时，它撞击光散射特征（颗粒107或108和/或光散射区域109）、玻璃板的顶部表面103、和顶部离子交换玻璃区域102和芯体玻璃区域104之间的玻璃-玻璃边界102b。穿过表面103的部分反射光束122撞击光散射特征107、108、109，并被散射（图3的箭头123和125），从而反射光束122的至少一部分123从玻璃板100（和顶部离子交换玻璃区域102）的顶部表面103发射出去。反射光束122的另一部分125则散射进入芯体玻璃区域104。散射进入芯体玻璃区域104的光束可反射进入离子交换玻璃区域102、106。但是，如果选择使芯体玻璃区域104的折射率大于顶部离子交换玻璃区域102和底部离子交换玻璃区域106的折射率，散射进入芯体玻璃区域104的光束125可被限制在该芯体玻璃区域104并沿着芯体玻璃区域104导向。一些光束125将被（a）芯体玻璃区域104和底部离子交换玻璃区域106之间的边界106a；和（b）该玻璃板100的底部表面105中的一种反射回来，并离开该玻璃板的顶部表面103。可在玻璃板的底部表面105提供反射涂层（未显示），来将主要部分的光束125反射回来并离开玻璃板的顶部表面103，由此增强玻璃板顶部表面103的亮度或发光功率。
可采取多种措施来最大化倾斜端面110的耦合效率，并由此最大化从玻璃板的顶部表面103发射出去的光的亮度。措施之一是将玻璃角g1设定成大于临界角c1。在该设定下，理论上会在倾斜端面110上发生全内反射，从而撞击倾斜端面110的面外光束120被全部反射进入平坦离子交换玻璃板100，以反射更多的面外光束120，且将该面外光束120作为反射光束122耦合进入顶部离子交换玻璃区域102。因为材料的不完美性，一些撞击倾斜端面110的面外光束120会逃逸到倾斜端面110的空气侧113或者被散射到玻璃板以外的区域。为了限制透过倾斜端面110的光功率损失，并由此允许更多的光功率耦合进入顶部离子交换玻璃区域102，可在倾斜端面110的空气侧113上应用反射涂层126。可在玻璃板的输入区域105a应用减反射涂层127，来避免面外光束120的首次初始反射（对于玻璃-空气界面这种初始反射通常为4%），这样也使得能将更多的光功率耦合进入顶部离子交换玻璃区域102并从玻璃板的顶部表面103发射出去。还可通过匹配面外光束120的宽度w1和倾斜端面110的深度d1（见图2的d1），来改善耦合效率。宽度w1可以是倾斜端面110深度d1的0.05-10倍，但该宽度w1最终也可以是所用光源的光斑尺寸的函数。
以与顶部离子交换玻璃区域102类似的方式，芯体玻璃区域104和底部离子交换玻璃区域106也可包括倾斜端面。在图4中，底部离子交换玻璃区域106包括整体的倾斜端面128，该倾斜端面128以玻璃角g2，倾斜于平坦离子交换玻璃板的平面P。在一种实施方式中，玻璃角g2是锐角，且大于倾斜端面128处的临界角。在这种情况下，倾斜端面128处的临界角是n0/n2的反正弦，其中n0是倾斜端面128的空气侧139介质的折射率，且n2是倾斜端面128的玻璃侧137介质的折射率。倾斜端面128的空气侧139的介质可以是空气。倾斜端面128的玻璃侧137的介质可以是底部离子交换玻璃区域106。换句话说，n0是空气的折射率，且n2是底部离子交换玻璃区域106的折射率。以与倾斜端面110类似的方式，倾斜端面128将面外光束耦合进入底部离子交换玻璃区域106。
在一种实施方式中，芯体玻璃区域104也包括倾斜端面130，该倾斜端面130以玻璃角g3，倾斜于平坦离子交换玻璃板100的平面P。在一种实施方式中，玻璃角g3是锐角，且大于倾斜端面130处处的临界角。在这种情况下，倾斜端面130处的临界角是n0/n3的反正弦，其中n0是倾斜端面130的空气侧131介质的折射率，且n3是倾斜端面130的玻璃侧129介质的折射率。倾斜端面130的空气侧131的介质可以是空气。倾斜端面130的玻璃侧129的介质将是芯体玻璃区域104。换句话说，n0是空气的折射率，且n3是芯体玻璃区域104的折射率。以与倾斜端面110类似的方式，倾斜端面130将面外光束耦合进入芯体玻璃区域104。
在一种实施方式中，倾斜端面110、128、和130是连续且对齐的，从而它们形成单一的（连续的）倾斜端面132，该倾斜端面132穿过平坦离子交换玻璃板100的整个横截面（或厚度）延伸。或者，倾斜端面110和128可只穿过顶部离子交换玻璃区域102和芯体玻璃区域104（未显示）延伸。该倾斜端面132以玻璃角g倾斜于平坦离子交换玻璃板100的平面P，其中90度＜g＜(n0/n1的反正弦、n0/n2的反正弦、n0/n3的反正弦)中的最大值，其中n0、n1、n2、和n3如上所定义。倾斜端面132的不同部分，以与上述参考图3所述相同的方式，将不同部分的面外光束134耦合进入区域102、104、106。为了透过芯体玻璃区域104导向，各个离子交换玻璃区域102、106的折射率可选择成低于芯体玻璃区域104的折射率，从而从离子交换玻璃区域102、106散射进入该芯体玻璃区域104的光停留在芯体玻璃区域104内。可作为单一光束或者多个光束来提供面外光束134，该单一光束足够宽以在邻近所有区域102、104、106的位置撞击倾斜端面132。在后一种情况下，可将多个光束中的每一个靶向地用于耦合区域102、104、106中的一个。上述用于最大化或改善倾斜端面110耦合效率的措施，也可应用倾斜端面132。例如，可用反射材料141涂覆倾斜端面132。此外，面外光束134的宽度w应以倾斜端面132的深度、所需的耦合效率和对齐公差（即，光源118和表面部分105a之间的对齐公差，光束通过该表面部分105a进入平坦离子交换玻璃板100）为基础适当选择。
进行了一个实验来证明通过离子交换玻璃区域的、玻璃角为45度的倾斜端面，光学耦合进入离子交换玻璃板的持久性。使用图3的装置进行实验。倾斜端面110处的临界角为约41.5度。倾斜端面110的玻璃深度d1为100微米，和45度的玻璃角一起，得到玻璃高度h1为100微米。离子交换玻璃区域的离子扩散层深度是51.6微米。在本实验中，玻璃板不包括任何光散射颗粒107、108或光散射区域109，且所用面外光束的宽度为300微米。使用发射波长为1550纳米的激光器，将面外光束发射该玻璃板。通过红外照相机检测玻璃板的输出。图5显示了本实验结果的数码图像。明亮的区域114显示了通过离子交换玻璃区域的倾斜端面耦合进入该玻璃板的光束。
实施第一模拟来研究倾斜端面110的玻璃深度d1对通过倾斜端面光学耦合进入第一离子交换玻璃区域的影响，该玻璃深度d1与玻璃角g1、高度h1、顶部离子交换玻璃区域102的t1有关。在模拟中，玻璃板不包括任何光散射颗粒107、108或光散射区域109，且所用面外光束的宽度为300微米。具有倾斜端面的离子交换玻璃区域的厚度是25微米，该厚度是面外光束宽度的1/12。通过CCD照相机153和校准功率计监控反射光122的亮度或功率，并通过CCD照相机149和校准功率计监控非反射光的亮度或功率。图6是图表，显示了耦合进入具有倾斜端面的离子交换玻璃区域的反射光122的亮度或功率（Pn）随玻璃深度d1的变化（见图2的d1）。图6所示的功率都已经标准化了。这表明光功率或光量有效的耦合进入该玻璃板，以及当在玻璃板中添加光散射颗粒107、108或者光散射区域109时，光功率或光量可被散射以用来使该玻璃板的顶部表面103发光。虽然在图表中没有显示，很少或没有光耦合进入芯体玻璃区域和底部离子交换玻璃区域，即，这些区域不具有倾斜端面。耦合的功率与玻璃深度呈非线性关系。在图6中观察到的多个功率峰，是由来自多次反射的干涉和玻璃板中的多模耦合产生的。
基本上如在第一模拟所述的实施第二模拟，除了所用面外光束的宽度是50微米。图7是图表，显示了耦合进入具有倾斜端面的离子交换玻璃区域的反射光122的亮度或功率随玻璃深度d1的变化。图6所示的功率都已经标准化了。和第一模拟类似，很少或没有光耦合进入芯体玻璃区域和第二离子交换玻璃区域，这些区域不具有倾斜端面。和第一模拟类似，耦合的功率与玻璃深度呈非线性关系。在图7中观察到的多个功率峰，是由来自多次反射的干涉和玻璃板中的多模耦合产生的。
进行了一个实验来证明使用穿过玻璃板整个横截面延伸的倾斜端面，光学耦合进入整个玻璃板横截面的持久性。实验装置见图8。倾斜端面132的玻璃角是45度。在本实验中，玻璃板不包括任何光散射颗粒107、108或光散射区域109，且所用面外光束的宽度为300微米。使用LED装置作为光源118来产生宽度为3毫米且数值孔径为15度的面外光束120。如图8所示的将输入光束发射到玻璃板。用CDD照相机149和校准功率计测量透过玻璃板传输的光（即未被反射和耦合进入玻璃板的光）的亮度或功率。用CDD照相机153和校准功率计测量反射的和耦合进入玻璃板的光（并由此可用于被散射和使该玻璃板的顶部表面103发光）的亮度或功率。在测试中，光源118相对于靠近的玻璃板边缘101的位置是变化的（如箭头B所示）。通过面外光束的功率和所测透过玻璃板传输的功率，来估算耦合进入玻璃板的光功率。图9是图表，显示了耦合进入玻璃板的亮度或功率（Pc）随光源位置（B）的变化（见图9的实线）。耦合进入玻璃板（并可用于被散射以使玻璃板发光）的输入功率的百分比随光源位置的变化也见图9（见图9的虚线）。耦合进入玻璃板的功率和光源位置之间的关系是非线性的。但是，存在明显范围的光源位置，在这些位置可最大化耦合进入玻璃板的功率。图9表明，在最佳光源位置，约25%的输入功率耦合进入玻璃板。对于有些光源位置，存在少量或没有耦合，可能是因为LED没有与玻璃板对齐，从而几乎没有从倾斜端面反射的光。
对于结果在图9显示和装置在图8显示的实验中所用的相同参数，在离玻璃板的远处边缘150有一定距离处，使用绕着该玻璃板的中心位置聚焦的UV透镜151、CCD照相机153和校准功率计，来测量被反射和耦合进入玻璃板的光122的亮度或功率。与之前的实验类似，测量时光源118相对于靠近的玻璃板边缘101的位置是变化的。UV透镜151只收集了从玻璃板的远端表面150辐射的所有功率的一部分。图10显示了部分远场功率（Pf）（实线）随光源位置（B）的变化。图10还显示了作为输入功率百分比的部分远场功率随光源位置的变化（虚线）。图9表明对于所有考虑的光源位置，即甚至当功率看起来没有耦合进入玻璃板时（对于没有功率耦合进入玻璃板的光源位置，见图8），都有光从玻璃板的远边缘150辐射。这表明有些远场收集的光是由光在表面103、105和玻璃区域102a和106a被散射而产生的。
在一种实施方式中，制备平坦离子交换玻璃板100的方法包括提供平的玻璃板。玻璃板可以由经过化学强化的玻璃板，例如EagleTM（康宁亿格）玻璃形成。玻璃板可以是相对薄的。通过“相对薄”来指玻璃板的厚度是小于或等于约2毫米、或小于或等于1.5毫米、或小于或等于1毫米、或小于或等于0.7毫米、或者0.5毫米-1.5毫米、或者0.5毫米-1毫米。使用这种薄的玻璃板来成形饰带或盖，使得能弯曲该玻璃板以形成曲率，该曲率的曲率半径远远小于使用相对厚的玻璃板如3.2毫米厚度钠钙玻璃板所能达到的曲率半径。对于在饰带或盖（该饰带或盖用于使电子或其它装置具有清新整洁的装饰外观）上提供相对尖锐的角落而言，小于或等于10毫米或者小于或等于5毫米的相对小曲率半径是符合期望的。格力亚（Gorilla）玻璃具有相对深的压缩应力层深度（DOL），具有相对高的挠曲强度、耐刮性和抗冲击性。如落球测试数据所示，1毫米厚的格力亚（Gorilla）玻璃板的落球抗冲击性相当于3.2毫米厚的经退火的钠钙玻璃板。格力亚（Gorilla）玻璃的优势使得能制造用于家用电器和其它相对大的装置如建筑物体和特征的坚韧、薄的、轻量玻璃面板，以及能制造用于小型便携式装置的坚韧、节省空间、轻量外壳。此外，相对薄的格力亚（Gorilla）玻璃板具有优异的电容触摸功能灵敏度，这能够将任意类型的显示器和其他控制触摸板更好地集成到装置的前表面内。
玻璃板可以是含碱玻璃。合适的玻璃组合物的示例如美国专利申请号11/888213、12/277573、12/392577、12/393241以及12/537393中所述，它们全部转让给康宁有限公司（Corning Incorporated），其全部内容通过参考结合于此。适用于形成玻璃板的可离子交换玻璃的例子是碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃，但是也可考虑其它玻璃组合物。本文所用的“可离子交换”是指玻璃能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子交换位于玻璃表面处或附近的阳离子。一种示例性玻璃组成包含SiO2、B2O3和Na2O，其中(SiO2+B2O3)≥66摩尔%并且Na2O≥9摩尔%。在一个实施方式中，玻璃板包含至少6重量%的氧化铝。在另一个实施方式中，玻璃板包含一种或多种碱土金属氧化物，且碱土金属氧化物的含量至少为5重量%。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一个特定的实施方式中，玻璃可以包含61-75摩尔%SiO2、7-15摩尔%Al2O3、0-12摩尔%B2O3、9-21摩尔%Na2O、0-4摩尔%K2O、0-7摩尔%MgO以及0-3摩尔%CaO。
在另一实施例中，适于形成玻璃层叠件的玻璃组合物还包括：60-70摩尔%SiO2、6-14摩尔%Al2O3、0-15摩尔%B2O3、0-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O、0-10摩尔%K2O、0-8摩尔%MgO、0-10摩尔%CaO、0-5摩尔%ZrO2、0-1摩尔%SnO2、0-1摩尔%CeO2、小于50ppm As2O3和小于50ppm Sb2O3，其中12摩尔%≤（Li2O＋Na2O+K2O）≤20摩尔%，0摩尔%≤（MgO+CaO）≤10摩尔%。
另一示例性玻璃组合物包括：63.5-66.5摩尔%SiO2、8-12摩尔%Al2O3、0-3摩尔%B2O3、0-5摩尔%Li2O、8-18摩尔%Na2O、0-5摩尔%K2O、1-7摩尔%MgO、0-2.5摩尔%CaO、0-3摩尔%ZrO2、0.05-0.25摩尔%SnO2、0.05-0.5摩尔%CeO2、小于50ppm的As2O3、以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔%，2摩尔%≤(MgO+CaO)≤7摩尔%。
在一个具体实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含氧化铝、至少一种碱金属以及，在一些实施方式中大于50摩尔%的SiO2，在另一些实施方式中至少58摩尔%的SiO2，以及在其他实施方式中至少60摩尔%的SiO2，其中比例其中组分的比例以摩尔%计，改性剂是碱金属氧化物。在具体实施方式中，该玻璃包括下述组分、主要由下述组分组成、或者由下述组分组成：58-72摩尔%SiO2、9-17摩尔%Al2O3、2-12摩尔%B2O3、8-16摩尔%Na2O、和0-4摩尔%K2O，其中比例
在另一个实施方式中，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：61-75摩尔%SiO2、7-15摩尔%Al2O3、0-12摩尔%B2O3、9-21摩尔%Na2O、0-4摩尔%K2O、0-7摩尔%MgO、以及0-3摩尔%CaO。
在另一个实施方式中，所述碱性铝硅酸盐玻璃基底包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：60-70摩尔%SiO2、6-14摩尔%Al2O3、0-15摩尔%B2O3、0-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O、0-10摩尔%K2O、0-8摩尔%MgO、0-10摩尔%CaO、0-5摩尔%ZrO2、0-1摩尔%SnO2、0-1摩尔%CeO2、小于50ppm As2O3和小于50ppm Sb2O3，其中12摩尔%Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔%，0摩尔%≤MgO+CaO≤10摩尔%。
在另一个实施方式中，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：64-68摩尔%SiO2、12-16摩尔%Na2O、8-12摩尔%Al2O3、0-3摩尔%B2O3、2-5摩尔%K2O、4-6摩尔%MgO、以及0-5摩尔%CaO，其中：66摩尔%≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔%;Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔%;5摩尔%≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔%;(Na2O+B2O3)-Al2O3≤2摩尔%;2摩尔%≤Na2O-Al2O3≤6摩尔%;和4摩尔%≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩尔%。
在一些实施方式中，玻璃配料中包含0-2摩尔%的选自下组的至少一种澄清剂：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2。
将平的或成形的玻璃板进行离子交换过程，其中在用更大半径的碱金属离子交换该玻璃结构中的部分更小半径的碱金属离子。离子交换过程发生在不超过玻璃的转变温度的升高的温度范围内。将玻璃板浸入包含碱金属盐的熔浴中，其中盐的碱金属的离子半径大于玻璃中所包含的碱金属离子的离子半径。在浴中，用盐中更大的碱金属离子交换该玻璃中的更小的碱金属离子。在进行离子交换过程的玻璃板的表面或接近表面处，更大的离子将停留在本来由更小的离子占据的区域，这将会在玻璃板的那个区域构建压缩应力。在离子交换之后，冷却该玻璃板。通过玻璃组合物、用于离子交换的时间段和温度来控制离子交换的离子扩散深度。当玻璃板是弯曲的或成形的时，在离子交换过程之前将玻璃板弯曲或成形到所需的形状。
作为将平的或成形的玻璃板进行离子交换过程的替代，制备平坦离子交换玻璃板100的方法还可起始于具有离子交换玻璃区域的平的或成形的玻璃板。这种玻璃的示例之一是购自康宁有限公司（CorningIncorporated）的格力亚（Gorilla）。
接下来，切割已经进行过离子交换过程的平的或成形的玻璃板的一边缘，以构建倾斜端面。切割过程也可在离子交换过程之前发生。倾斜端面可穿过单一离子交换玻璃区域的厚度延伸（如图3所示）或着穿过玻璃板的总厚度延伸（如图4所示），或者穿过单一离子交换玻璃区域和芯体区域延伸（未显示）。还可在将平的玻璃板进行离子交换过程之前，切割平的玻璃板的端部，以在该平的玻璃板的边缘形成倾斜端面。可抛光切割的表面，以增强它的反射率。
在一种实施方式中，将反射材料应用到倾斜端面上、且应用到环绕该倾斜端面的玻璃板表面部分中。反射材料可以是导电漆反射器、导电薄膜、金属膜或介电薄膜堆叠件的形式。
在另一种实施方式中，可将减反射材料应用到光源所在的（即，图3和4中的表面部分105a）玻璃板的平的输入面，且该输入面是光源个玻璃板的第一个界面，该减反射材料可以是涂层、玻璃板表面的粗糙化或纹路化、或多个区域的介电堆叠件。减反射材料可用来增加耦合进入玻璃板的光的量，并避免光在入射光束首次进入该玻璃的界面处的首次初始反射（对于玻璃-空气界面这种初始反射通常为4%）。
可将光散射材料107应用到平的玻璃板表面，以有助于散射耦合进入该玻璃板的光束，从而耦合进入该玻璃板的部分光从该玻璃板的表面发射出去，由此使玻璃板发光。散射材料可以是设置在玻璃板表面上的颗粒的形式。该光散射材料的折射率可与顶部离子交换玻璃区域的折射率不同，从而增强散射效果。散射材料可以是无定形颗粒，如二氧化硅颗粒或掺杂的二氧化硅颗粒。一般的，可通过粘合剂如聚合物或通过溶胶-凝胶涂覆将这些颗粒设置到玻璃板表面。或者，可使用任意合适的过程如蚀刻、喷砂或摩擦来粗糙化或纹路化该玻璃板表面。或者，可将光散射材料或结构嵌入该平的玻璃板中光束耦合进入的体积或区域之内。嵌入的散射材料或结构可以是颗粒、空气空穴、超细气泡的形式，或者其它形式的与完美的平的表面不同的折射率对照物或几何形状对照物。
光散射材料或结构可基本上均匀的透过该玻璃板散射，从而当光耦合进入该玻璃板的边缘时，基本上均匀的使整个玻璃板发光。或者，光散射材料或结构可只位于、或者更集中在玻璃板的选定区域，从而当光耦合到玻璃板的边缘时，可在该玻璃板的表面上产生发光的装饰性图案如画、主题或设计。该装饰性图案可以是在整个玻璃板共同延伸的，或者只位于该玻璃板的选定区域。该装饰性图案可以是或包括品牌名称、口号、警告、商标、标记、或者该装饰性图案提供连续发光的或如所期望或所需地在某些时间选择性发光的操作消息、信息或警告。例如，玻璃板可只在当装置开启时或当电器门打开、关闭或触摸时才发光。此外，警告（如冷冻室或冷藏室过热、没有关闭、需要更换电池或需要更换水过滤器的信息）可以以高度可见的红色发光。装饰性图案还可包括用于位于该玻璃板下面的触摸控制面板的指示，如键/按钮和标签。
光源可沿着玻璃板边缘的整个长度101延伸或发光。或者，光源可只沿着玻璃板边缘的选定区域延伸，该选定区域对应于包含光散射材料或结构装饰性图案的玻璃板选定区域。光源可以是任意所需的颜色，且可按需改变颜色，或者自动随时间变化。例如，光源的颜色可按需变化，例如手动地或者当发生事件时自动地变化，或者可显示内部温度或该装置的其它操作参数，该事件包括电器或装置的故障、特别的时刻如周年或生日、黄昏、阳光、季节改变、开启、锁定、或者关闭门、触摸该装置、或者隔室达到所期望的或者所不期望的温度。光源的不同部分的颜色可以不同，从而使装饰性图案的不同部分以不同颜色发光。例如，装饰性图案可以以惬意的蓝色发光，而警告如冷冻室或冷藏室过热或者水过滤器需要更换，可以以高度可见的红色发光。
图11示意性的显示了（不成比例）用于将边缘到边缘装饰性平的玻璃盖或玻璃饰带145安装到冰箱们150的一种技术。但是，应理解玻璃板可用作用于任意类型电子装置的玻璃盖或玻璃饰带，如便携式装置（如智能手机、MP3播放器等）、电视和其它智能应用（如烤箱、微波炉、洗碗机等）。玻璃板还可形成其它装置或物体上的保护性或装饰性盖，如家具或建筑特征，如柜台、橱、墙、柱、电梯井或电梯控制面板。
如上文所述，本文所有实施方式的玻璃盖或玻璃饰带可包含一片较薄的化学强化玻璃板100，例如康宁格力亚（Gorilla）玻璃。由于这种玻璃板的较薄挠性特性，可有利地支承饰带的基本整个后表面或者内表面，以抑制玻璃板在遭受冲击或负载力时发生挠曲。根据本发明的一个方面，这是通过提供任选的背衬材料层152（背衬或者背衬片）来实现的，所述背衬材料层的机械性质适合支承较薄玻璃板100并抑制玻璃板在遭受可致使该玻璃板断裂的冲击或负载力时发生局部变形。背衬片可以与玻璃板的内表面粘合，或与玻璃板下方装置的外表面粘合。
根据一种实施方式，可用任意合适的粘合材料162、164如双面粘合胶带（如3M VHB粘合胶带）或者双面粘附泡沫，将由钢或其它材料制成的支撑导轨154和156，粘合到玻璃板100的内表面（或如图所示的任选背衬片152的内表面）。每个支承导轨可具有一个或多个夹子或吊钩172、174或者其他可释放的固定装置，从而使得支承导轨能够与装置150快速可靠地安装和拆卸。可通过装置150前面的狭缝插入夹子或吊钩。运用该结构，在由于破坏或者重塑等对玻璃板进行维修或者替换时，可以容易地拆卸和重新安装玻璃板。
背衬152的宽度可以略小于玻璃板100的宽度，从而允许两条支承导轨直接粘合到饰带内表面的外侧边缘部分。但是，背衬片在玻璃板的相对侧面边缘之间和顶部和底部边缘之间基本上全部延伸是有利的，从而支撑玻璃板的整个后表面。如图11所示。背衬片152还可稍微超出玻璃板100的一种或更多种边缘延伸，以保护该玻璃板的边缘免受冲击。任选地，形成的背衬片152的外边缘可具有包绕或框定玻璃板边缘的台阶或者凸缘（未显示）。台阶的前表面或者外表面可与玻璃板的外表面（未显示）齐平，从而为饰带提供看上去光滑的齐平前表面。或者，台阶可包绕饰带玻璃板的前表面或者外表面，使得玻璃板被背衬（未显示）牢固地固定。
许多装置的外表面并不是完美平坦的，例如它们是非平面的。例如，诸如冰箱门150之类的装置通常由薄片金属外板150形成，并填充了膨胀绝热泡沫。膨胀绝热泡沫倾向于导致外板150向外弯弓，如图11所示。当在装置上采用反射性饰带/前面板（例如本文所述的玻璃盖或玻璃饰带）时，可能希望饰带保持基本平的或者平坦，从而饰带反射的图像看上去不会变形。变形的反射可能产生一种低质量组件的印象。利用上述背衬片152，玻璃板100通过背衬片支撑，从而使玻璃板维持基本上平的/平坦的。
可通过将背衬片的整个外表面连接到玻璃板的内表面，或者只通过将背衬片的选定部分连接到玻璃板，来将背衬片152连接到玻璃板100的内表面。可以使用压敏粘合材料，例如斯卡帕公司(Scapa)的UP204050微米厚的丙烯酸类粘合剂实现所述粘合。可以使用压辊层叠机、高压釜或者其他方法用粘合剂将背衬片层叠到玻璃板上。可使用的其他粘合剂包括热塑粘合剂，例如热塑氨基甲酸酯（TPU）或者乙烯-乙酸乙烯酯（EVA），这需要高压釜或者经加热的压力辊层叠机来充分加热粘合剂并使该粘合剂将背衬片连接到玻璃板。或者，可将薄的玻璃饰带压向装置的弯曲表面，并变形以与该装置的表面形状共形，并通过安装导轨、粘合剂或其它框架或夹持元件固定到位。
背衬片152是由较硬或者刚性材料制造的，从而防止了玻璃板的局部区域向饰带内弯曲。背衬片的弹性模量可以大于或等于约2.0GPa。背衬材料可以由（仅为示例性）聚碳酸酯（PC）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、丙烯酸类或者尼龙形成。背衬片还可以由玻璃或者陶瓷填充的聚合物形成。纤维玻璃、碳纤维、其他复合物堆叠件、陶瓷和金属，例如不锈钢、铝、铜或黄铜也可用作背衬材料。可以将背衬材料模塑、喷涂或者预成形并结合到玻璃板上。背衬片152可以是厚度约为1.5毫米的聚碳酸酯片。
在不锈钢背衬材料的情况下，电器的不锈钢外表皮可以由背衬材料形成。在此情况下，玻璃盖或玻璃饰带也可以与不锈钢电器的外表面直接粘合，以提供抗刮性和抗凹陷性并且易于清洁。背衬片152也可以层叠结构形成，其中将弹性模量大于或等于约2.0GPa的硬材料层叠到具有较小弹性模量的底层吸能材料上。所述吸能材料可位于硬材料的前表面或者外表面上，例如在硬材料和玻璃板之间，或者在硬材料的后表面或内表面上。
根据如图13所示意性显示的本文另一个实施方式，可以通过在玻璃饰带和装置前部之间安装例如显示器和/或控制面板，将显示器和/或控制面板230无缝结合到装置前部或者顶部中。可以在装置的外表面安装显示器和/或触摸控制面板，例如电容式触摸LCD控制面板。可以在电器结构元件的外部或者如图12所示装置的前部所形成的空腔中安装显示器或者控制面板230。或者，显示屏或者控制面板可以与玻璃板的内表面结合。
安装显示器或者控制面板时，可以使显示器或者控制面板的前部紧邻玻璃板的内表面（例如，距离饰带的内表面/后表面的距离D小于或等于约5毫米）。将显示器或者控制面板安装成紧邻本文所有实施方式的较薄玻璃板的这种方式可以明显消除观察使用更厚的玻璃板作为盖板或饰带所构建的显示器时的“隧道效应”。显示器或触摸控制面板可通过标准连接器与电器和CPU相连，所述标准连接器提供了DC运行电压以及显示器和电器控制器之间的通信信号。
如上所述，本文所述的光耦合排布允许将光源118置于玻璃板中倾斜端面110所在位置下面（或后面），由此无需在玻璃板的一侧使用厚的框架或其它结构以遮蔽光源（见图11和13）。这实现了无框玻璃饰带，或者具有非常薄的框架或包封件的玻璃饰带，以从该玻璃饰带后面发光。因此实现了非常干净的、边缘-到-边缘的、无框发光玻璃饰带。如图13所示，可将细长光源118连接到、邻近或结合进入安装导轨154中的一种。
可以用装饰性层例如墨水层、玻璃料层或者其他材料层（未显示）涂覆或层叠玻璃板100的后表面或内表面，为饰带提供所需的颜色、图案、图像或者其他外观效果。在显示器或者控制面板230上方的玻璃板区域232可保持不用装饰或背衬片涂覆，从而该部分饰带是透明的，用于观察显示器或者控制面板。可切割该部分的152片，以允许显示器或者控制面板透过那里是可见的，并将该显示器或者控制面板放置得与玻璃板的内表面尽可能的接近。任选地，可以涂覆玻璃板以提供受控的透明度、可变的透明度、或者单向镜面效果，从而仅当激活或者发光时显示器或者控制面板才是可见的。
图12概略性地显示了根据本发明的成形玻璃板或玻璃饰带20的一个实施方式。在本文的一些方面，可通过模塑、弯曲或下垂（sagging）来成形玻璃板，从而该玻璃板具有基本上平坦的中央前面部分，和向后延伸的侧面部分。所述玻璃板的中央部分和侧面部分可以是基本平坦/平面构型。但是，玻璃饰带的选定部分可任选地具有所需的装饰或有用的形状或构型，例如二维或三维弯曲或者其他更复杂的形状（未显示）。通过向后延伸的侧面部分，光源118和玻璃板的光耦合边缘110可位于接近装置150的后角落或侧面处，或者甚至在该装置的前部面板或门150后面。
支撑成形玻璃板的背衬片152可以是背衬材料的单一连续片，该单一连续片与玻璃板22的基本整个后表面粘合并覆盖了所述玻璃板22的基本整个后表面。背衬片最初可以是与平的玻璃板粘合或者与平的玻璃板层叠的平的材料片。然后可以将玻璃背衬层叠结构弯曲成如图12所示的一种形状。或者，背衬片可以是分段的，独立的、平的背衬材料片与玻璃板的各个区段粘合。还可将背衬片152独立地弯曲成如图12所示的其中一种所需的形状，然后将其层叠到已经弯曲成相应形状的玻璃板100。
玻璃饰带100的宽度和高度可大约等于或大于装置150的宽度和高度。然而饰带的宽度也可以仅仅是装置宽度或高度的一部分，从而玻璃板仅覆盖了装置前面的一部分。
尽管已经就有限数量的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员在了解本发明的益处的基础上可以理解，在不偏离本文所揭示的本发明范围的前提下，可以设计出其他的实施方式。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书限定。

Claims (20)

1.用于集成的面外光束耦合和使玻璃板表面发光的平坦离子交换玻璃板，所述玻璃板的特征在于：
第一顶部表面和第二底部表面；
与所述第一顶部表面平行和相邻的离子交换第一玻璃区域；
与所述第一玻璃区域平行和相邻的芯体玻璃区域；
与所述芯体玻璃区域平行和相邻的离子交换第二玻璃区域；
与所述第二玻璃区域平行和相邻的第二表面；
光散射特征，该光散射特征设置于(a)在第一顶部表面上和(b)在至少一个玻璃区域的体积之内中的至少一种；以及
倾斜端面，该倾斜端面倾斜于所述第一顶部表面且穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸。
2.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述倾斜端面穿过下述至少一个区域的厚度延伸：(a)第一离子交换玻璃区域，(b)第二离子交换玻璃区域，和(c)芯体玻璃区域，且其中所述倾斜端面和所述玻璃板的平面之间的玻璃角小于90度且大于至少一种n0/n1的反正弦，其中n0是空气的折射率，且n1是相应的(a)第一离子交换玻璃区域，(b)第二离子交换玻璃区域，和(c)芯体玻璃区域之一的折射率。
3.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述倾斜端面穿过所有玻璃区域的厚度总和延伸，且其中所述倾斜端面和所述玻璃板的平面之间的玻璃角小于90度且大于n0/n1的反正弦、n0/n2的反正弦、n0/n3的反正弦的最大值，其中n0是空气的折射率，n1是第一离子交换玻璃区域的折射率，n2是第二离子交换玻璃区域的折射率，以及n3是芯体区域的折射率。
4.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，各个所述离子交换第一玻璃区域和离子交换第二玻璃区域的折射率与所述芯体玻璃区域的折射率不同。
5.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，各个所述离子交换第一玻璃区域和离子交换第二玻璃区域处于压缩状态，且所述芯体玻璃区域处于拉伸状态，且玻璃板的厚度小于或等于2毫米。
6.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃板还包括在所述倾斜端面上形成的反射层。
7.如权利要求6所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃板还包括在所述交换玻璃第一玻璃区域和离子交换第二玻璃区域中至少一种的表面上一位置处形成的减反射层，在该位置时所述减反射层与所述倾斜端面相对。
8.如权利要求1所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃板还包括在所述第二表面上形成的反射层。
9.如权利要求1-8任一项所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述光散射颗粒位于玻璃板的选定区域或者集中在玻璃板的选定区域，从而当光束耦合进入所述玻璃板时，使所述玻璃板的暴露表面上的装饰性图案发光。
10.如权利要求1-8任一项所要求保护的平坦离子交换玻璃板，其特征在于：
与所述玻璃板的底部表面邻近、与所述倾斜端面对齐放置的细长光源，该细长光源发射的细长光束穿过至少一个玻璃区域并撞击反射面，以产生耦合进入至少一个玻璃区域的反射光束，由此通过散射特征散射所述反射光束，部分光从所述玻璃板的顶部表面发射出去，并使所述玻璃板的顶部表面发光。
11.如权利要求10所述的平坦离子交换玻璃板，其中所述细长光源的特征在于：
第一细长光源以第一颜色将第一细长光束发射进入对应于装饰性图案第一部分的所述玻璃的第一部分，以使所述装饰性设计以第一颜色发光；以及
第二细长光源以第二颜色将第二细长光束发射进入对应于装饰性图案第二部分的所述玻璃的第二部分。
12.如权利要求10所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃饰带安装在电子装置或电器的前表面或者顶部表面上。
13.如权利要求10所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃板的厚度小于或等于2毫米。
14.如权利要求13所述的平坦离子交换玻璃板，其特征在于，所述玻璃板具有平坦的中央部分和一个或多个向后弯曲的侧面部分，在所述中央部分和侧面部分之间的弯曲的半径小于或等于5毫米。
15.利用面外光束使玻璃板的暴露表面发光的方法，所述玻璃板在物体上形成装饰性饰带，所述方法的特征在于：
(a)获取具有下述特征的平坦离子交换玻璃板：
(i)第一表面，
(ii)与所述第一表面相邻和平行的离子交换第一玻璃区域，
(iii)与所述第一玻璃区域相邻和平行的芯体玻璃区域，
(iv)与所述芯体玻璃区域相邻和平行的离子交换第二玻璃区域，
(v)与所述第二玻璃区域相邻和平行的第二表面，
(vi)光散射特征，该光散射特征按下述的至少一种设置：(a)在第一表面上和(b)在至少一个玻璃区域的体积之内；以及
(v)倾斜端面，该倾斜端面倾斜于所述玻璃板的平面且穿过至少一个玻璃区域的厚度延伸；
(b)将细长光束邻近所述第二表面放置，且与所述倾斜端面相对；
(c)将所述细长光束发射到所述平坦离子交换玻璃板，从而所述光束穿透过至少一个玻璃区域并撞击所述倾斜端面，以产生耦合进入至少一个玻璃区域的反射细长光束；以及
(d)散射至少部分的所述耦合进入至少一个玻璃区域的光，由此将部分散射的光从所述玻璃板的暴露表面发射出去，且使所述玻璃板的暴露表面的至少一部分发光。
16.如权利要求15所述的方法，其中获取步骤的特征在于，选定平坦离子交换玻璃板，其中所述倾斜端面和所述平坦离子交换玻璃板平面之间的玻璃角是这样的：在发射步骤中，当细长光束撞击所述倾斜端面时，会在所述倾斜端面发生全内反射。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述散射至少一部分光的步骤的特征在于，在所述玻璃板的选定区域散射比所述玻璃板的其它区域更多的光，由此在所述玻璃板的暴露表面上的装饰性图案发光。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述细长光束包括具有第一颜色的第一部分和至少一种具有第二颜色的第二部分，该第一部分与装饰性图案的至少第一选定区域的对齐，该第二部分与装饰性图案的至少第二选定区域的对齐，由此所述装饰性图案的第一选定区域发光颜色与所述装饰性图案的第二选定区域发光颜色不同。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤之一：(i)当发生事件时，改变细长光束的颜色或者(ii)当发生事件时，开始发射细长光束。
20.如权利要求15-19任一项所述的方法，其特征在于，所述细长光束包括具有第一颜色的第一部分和至少一种具有第二颜色的第二部分，由此所述装饰性图案的第一部分发光颜色与所述装饰性图案的至少第二部分发光颜色不同。
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