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Title:
LAMINATED LIQUID CRYSTAL GLAZING WITH UV CUTOFF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/058684
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to laminated glazing (1) with liquid crystal variable transmission, comprising at least a first glass substrate (10) and a second glass substrate (11), at least one guest-host liquid crystal cell (2), referred to as the guest-host cell, comprising a mixture of liquid crystals and at least one dichroic dye, at least a first lamination interlayer film (30) between the first glass substrate (10) and the guest-host cell (2), and at least a second lamination interlayer film (40) between the second glass substrate (11) and the guest‐host cell (2), the glazing being characterised in that at least said first lamination interlayer film (30) and/or said second lamination interlayer film (40) further constitute ultraviolet filters; preferably said first lamination interlayer film (30) and said second lamination interlayer film (40) are ultraviolet filters.

Inventors:
MAILLAUD LAURENT (FR)
LABROT MICHAEL (DE)
JAAFAR ADIL (FR)
Application Number:
PCT/FR2021/051583
Publication Date:
March 24, 2022
Filing Date:
September 15, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SAINT GOBAIN (FR)
International Classes:
B32B17/10
Domestic Patent References:
WO2016008375A12016-01-21
Foreign References:
DE102017113985A12018-12-27
EP0540353A21993-05-05
Attorney, Agent or Firm:
SAINT-GOBAIN RECHERCHE (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS Vitrage feuilleté (1) à transmission variable par cristaux liquides comportant au moins un premier substrat verrier (10) et un deuxième substrat verrier (11), au moins une cellule à cristaux liquides hôte-invités (2), dite cellule guest-host, comprenant un mélange de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque, au moins un premier film intercalaire de feuilletage (30) entre le premier substrat verrier (10) et la cellule guest- host (2), et au moins un deuxième film intercalaire de feuilletage (40) entre le deuxième substrat verrier (11) et la cellule guest-host (2), caractérisé en ce que au moins ledit premier film intercalaire de feuilletage (30) et/ou ledit deuxième film intercalaire de feuilletage (40) constituent en outre des filtres ultraviolets, de préférence ledit premier film intercalaire (30) de feuilletage et ledit deuxième film de feuilletage (40) sont des filtres ultraviolets. Vitrage feuilleté selon la revendication 1, la cellule guest-host (2) comporte un mélange qui est liquide de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque. Vitrage feuilleté selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un cadre (5) en matière polymérique qui est agencé tout autour de la cellule guest-host (2) et entre les deux films intercalaires (30, 40), ce cadre (5) constituant en outre un filtre ultraviolet. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ou des films intercalaires supplémentaires (31, 41) qui sont superposés au premier film intercalaire de feuilletage (30) et/ou au deuxième film intercalaire de feuilletage (40), au moins l'un des films intercalaires supplémentaires pouvant être un filtre ultraviolet. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les filtres aux ultraviolets (30, 31, 40, 41, 5) sont conçus de sorte que chaque filtre présente une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, de préférence une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre aux ultraviolets (30, 31, 40, 41, 5) est à base d'au moins un polymère choisi parmi les polymères suivants : polyvinyle butyrale, éthylène vinyle acétate, polyuréthane, polyéthylène téréphtalate, polyéthylène, polycarbonate, polyméthylméthacrylate, polyacrylate, polychlorure de vinyle, résine de polyacétate, acrylate, éthylène propylène fluoré, polyfluorure de vinyle, éthylène tétrafluoroéthylène, copolymère d'oléfine cyclique, matériau adhésif transparent notamment du type acrylique, acétate de polyvinyle, polyuréthane, silicone ou époxy. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cellule guest-host (2) comporte en tant que substrats d'encapsulation (27, 28) du mélange de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque, des substrats polymériques ou verriers. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche fonctionnelle de protection infrarouge, la couche fonctionnelle étant appliquée sur la face interne ou externe du premier substrat verrier (10) et/ou du deuxième substrat verrier (11), et/ou du premier film intercalaire (30) et/ou du deuxième film intercalaire (40) et/ou d'un ou de films intercalaires supplémentaires, ou est constituée du premier film intercalaire (30) et/ou du deuxième film intercalaire (40) et/ou d'un ou de films intercalaires supplémentaires. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux cellules guest-host (2), ou une cellule guest-host et un système à cristaux liquides autre que la cellule guest-host (2), tel qu'un PDLC ou un CLC ou un PNLC. Vitrage feuilleté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un vitrage de bâtiment ou de véhicule, notamment de véhicule choisi parmi une automobile, un train, un camion, un aéronef, un bus, et un véhicule militaire, le vitrage pouvant être plat ou bombé, et pouvant être utilisé dans un double vitrage ou dans un triple vitrage.
Description:
DESCRIPTION

TITRE : VITRAGE FEUILLETE A CRISTAUX LIQUIDES ET A COUPURE DANS l'UV

[001] L'invention concerne le domaine des vitrages électro-commandables à propriétés optiques variables, et plus particulièrement concerne un vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides.

[002] L'invention sera plus particulièrement décrite quant à l'utilisation d'un vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides dans une application de véhicule (véhicule automobile, train, aéronef), sans toutefois y être limitée. Elle pourra notamment s'appliquer aux vitrages pour le bâtiment, tels que des parois d'extérieur ou des cloisons ou autres surfaces vitrées d'intérieur.

[003] Un vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides, comporte au moins deux substrats verriers principaux, deux films intercalaires en matière plastique de feuilletage des substrats verriers, très souvent en polyvinyle butyrale (PVB), et une cellule à cristaux liquides placée entre les deux films intercalaires de feuilletage. Une cellule à cristaux liquides du type connu comporte un mélange hôte-invités qu'on nomme usuellement par l'expression anglaise « guest-host », fait d'un mélange de cristaux liquides dans laquelle sont dispersés des colorants dichroïques, les cristaux liquides présentant une orientation prédéfinie ou direction d'équilibre. Le guest-host est encapsulé entre deux films polymériques qui sont maintenus à distance constante grâce à des espaceurs tels que des billes en verre. Chaque film polymérique d'encapsulation est pourvu d'une électrode. Lorsqu'une tension est appliquée aux électrodes, les cristaux liquides associés aux colorants changent d'orientation et modifient la transmission lumineuse à travers la cellule, le vitrage passant d'un état clair à un état sombre, ou inversement. On entend par « état clair, état sombre » que le vitrage possède dans son état clair une transmission lumineuse dans le visible supérieure à la transmission lumineuse qu'il possède dans son état sombre. La cellule à cristaux liquides peut comprendre en combinaison avec les cristaux liquides des colorants dichroïques, et/ou des polariseurs sur l'extérieur de ses faces. En fonction de l'application visée, de l'orientation d'équilibre des cristaux liquides en interaction avec les colorants dichroïques lorsqu'ils sont présents, les états clair et sombre correspondront à un état ON/OFF ou OFF/ON de mise sous tension des électrodes. On parlera d'un état normalement clair du vitrage lorsque la transmission lumineuse est la plus élevée en l'absence de tension entre les électrodes (état OFF), autorisant donc la vision à travers le vitrage, tandis que l'état sombre dudit vitrage correspondra à la mise sous tension des électrodes (état ON) engendrant une réorientation des cristaux liquides et une modification de la transmission lumineuse (la transmission lumineuse devenant plus faible). Inversement, on parlera d'état normalement sombre d'un vitrage lorsque la transmission lumineuse est la plus faible en l'absence de tension, tandis qu'en appliquant une tension, le vitrage deviendra clair.

[004] Aujourd'hui, un tel vitrage à cristaux liquides est notamment utilisé dans le bâtiment. Cependant, la cellule à cristaux liquides s'avère être très sensible aux rayons ultraviolets qui dégradent avec le temps les colorants dichroïques. Lorsque le vitrage feuilleté est en particulier utilisé en étant en contact avec l'environnement extérieur, les cellules à cristaux liquides se dégradent alors rapidement avec le temps en raison des rayonnements ultraviolets du soleil.

[005] L'invention a donc pour but de pallier l'inconvénient de dégradation par les ultraviolets des colorants dichroïques d'une cellule guest-host à cristaux liquides dans un vitrage feuilleté afin de rendre la cellule à cristaux liquides, et donc le vitrage feuilleté, davantage durables dans le temps.

[006] Selon l'invention, le vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides comporte au moins un premier substrat verrier et un deuxième substrat verrier, au moins une cellule à cristaux liquides hôte-invités, dite cellule guest-host, comprenant un mélange de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque, au moins un premier film intercalaire de feuilletage entre le premier substrat verrier et la cellule guest-host, et au moins un deuxième film intercalaire de feuilletage entre le deuxième substrat verrier et la cellule guest- host, le vitrage feuilleté étant caractérisé en ce que au moins ledit premier film intercalaire de feuilletage et/ou ledit deuxième film intercalaire de feuilletage constituent en outre des filtres ultraviolets, de préférence ledit premier film intercalaire de feuilletage et ledit deuxième film de feuilletage sont des filtres ultraviolets.

[007] Selon une caractéristique, la cellule guest-host comporte un mélange qui est liquide de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque. [008] La cellule guest-host se présente à la manière d'un film s'étendant sur toute ou une partie de la surface du vitrage ; la cellule présente deux faces opposées en regard respectivement des premiers et deuxième films intercalaires. Ainsi, en dotant au moins l'un des films intercalaires du vitrage feuilleté d'une fonction de filtre aux ultraviolets, la surface principale du vitrage qui se trouve en regard de l'une au moins des faces de la cellule guest- host est protégée des ultraviolets, protégeant en conséquence la cellule guest-host et donc les colorants dichroïques.

[009] On entend par filtre ultraviolet une protection au moins dans le spectre des rayonnements ultraviolets de 280 nm à 400 nm.

[010] Selon une autre caractéristique, le vitrage comporte un cadre en matière polymérique agencé tout autour de la cellule guest-host et entre les deux films intercalaires, ce cadre constituant en outre un filtre ultraviolet. En effet, il arrive que la surface de la cellule guest- host ne soit associée qu'à une partie de la surface du vitrage. On compense alors l'espace existant entre les deux films intercalaires et tout autour de la cellule, en y agençant un cadre (courant donc sur la totalité de la tranche périphérique de la cellule), ce cadre étant dans un matériau polymérique pour assurer le feuilletage. L'invention propose avantageusement de doter ce cadre polymérique d'une fonction supplémentaire de filtre aux ultraviolets. Cette configuration supplémentaire de filtre aux ultraviolets sur l'ensemble de la périphérie du chant de la cellule guest-host, maximise la protection de la cellule aux ultraviolets, la cellule étant non seulement protégée sur sa face principale mais également sur sa tranche.

[011] En effet, les inventeurs ont mis en évidence que la dégradation des colorants dichroïques pouvait se faire par la tranche de la cellule guest-host. Bien que la tranche de la cellule représente une surface minime par rapport aux faces principales de la cellule, de manière étonnante, l'impact des ultraviolets à travers la tranche de la cellule n'est en réalité pas négligeable. La cellule guest-host peut être affectée durant le transport du vitrage feuilleté dans ses différents lieux de stockage avant d'être définitivement installé, et même après installation du vitrage feuilleté selon le type de d'utilisation.

[012] Par conséquent, le cadre entourant la cellule guest-host, par sa fonction supplémentaire de filtre ultraviolet, fournira une protection accrue de la cellule, dès son intégration au vitrage, jusqu'à l'installation finale dudit vitrage, ainsi que durant son utilisation. [013] Lorsque le vitrage feuilleté est destiné à être utilisé dans une ouverture pour séparer l'intérieur d'un bâtiment ou d'un habitacle, de l'environnement extérieur, l'un des substrats verriers est dit substrat verrier extérieur car destiné à être face à l'environnement extérieur en position installée du vitrage, tandis que le substrat verrier opposé est dit substrat intérieur. Dans ce mode de réalisation, au moins le ou les films intercalaires qui sont associés à une face de la cellule destinée à être en regard de l'environnement extérieur (c'est-à-dire le ou les films de feuilletage entre le substrat extérieur et la cellule guest-host) constituent des filtres ultraviolets.

[014] Toutefois, il sera préférable de protéger les deux faces principales de la cellule guest- host, de sorte que de préférence, au moins ledit premier film intercalaire de feuilletage et ledit deuxième film intercalaire de feuilletage (respectivement de part et d'autre de chacune des faces opposées de la cellule guest-host) sont des filtres ultraviolets.

[015] Le vitrage feuilleté peut comporter plusieurs films de protection contre les ultraviolets. En particulier, le vitrage feuilleté comporte un ou des films intercalaires supplémentaires qui sont superposés au premier film intercalaire de feuilletage et/ou au deuxième film intercalaire de feuilletage, au moins l'un des films intercalaires supplémentaires pouvant être un filtre ultraviolet.

[016] Ainsi, diverses configurations sont possibles quant au nombre et à la fonctionnalité des films intercalaires qui sont disposés de part et d'autre de chacune des faces de la cellule guest- host : seule l'une des faces de la cellule est protégée par un filtre ultraviolet, avec la présence d'un seul film intercalaire anti-ultraviolet, ou la présence de plusieurs films intercalaires superposés dont un seul ou plusieurs sont des films anti-ultraviolets ; les deux faces opposées de la cellule sont protégées par un filtre ultraviolet, par la présence en regard de chacune des faces de la cellule, d'un unique film intercalaire anti-ultraviolets ou de plusieurs films intercalaires superposés dont un seul ou plusieurs sont des films anti-ultraviolets.

[017] Un film intercalaire de feuilletage peut être teinté (coloré), indépendamment de sa fonction ou non de filtre ultraviolet.

[018] Le filtre ultraviolet (à savoir le film intercalaire filtrant les rayonnements ultraviolets et/ou le cadre entourant la cellule et filtrant les rayonnements ultraviolets) est à base d'au moins un polymère choisi parmi les polymères suivants : polyvinyle butyrale (PVB), éthylène vinyle acétate (EVA), polyuréthane (PU), polyéthylène téréphtalate (PET), polyéthylène, polycarbonate, polyméthylméthacrylate, polyacrylate, polychlorure de vinyle, résine de polyacétate, acrylate, éthylène propylène fluoré, polyfluorure de vinyle, éthylène tétrafluoroéthylène, copolymère d'oléfine cyclique (COC), matériau adhésif transparent nommé encore OCA pour « Optical Clear Adhesive » en anglais.

[019] L'OCA est notamment du type acrylique, acétate de polyvinyle (PVA), polyuréthane (PU), silicone, ou époxy.

[020] Le matériau adhésif transparent (OCA) peut être déposé à l'état solide, ou à l'état liquide et durci pendant le procédé de feuilletage. La manière dont l'OCA liquide durcit dépend de sa nature, certains OCA réticulant notamment par apport d'énergie du type ultraviolets, et d'autres réticulant à température ambiante avec l'ajout d'un durcisseur.

[021] Concernant le cadre rapporté autour de la cellule guest-host, celui-ci peut être déposé sur le film intercalaire de feuilletage (ou sur l'empilement des films intercalaires de feuilletage) ou forme déjà un ensemble monobloc avec la cellule avant que celle-ci ne soit déposée sur le film intercalaire de feuilletage. Le cadre est par exemple en PVB.

[022] Le ou les filtres aux ultraviolets (film intercalaire de feuilletage et/ou cadre polymérique) sont conçus de sorte que chaque filtre présente une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, de préférence une transmission lumineuse à 400 nm qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%. La transmission lumineuse est mesurée selon la norme ISO 13887.

[023] Si un filtre ultraviolet est efficace en-dessous de 400nm, l'absorption des ultraviolets ne l'est pas toujours à 400 nm, en limite du spectre du visible. Pour l'invention, le ou les filtres sont justement conçus pour absorber les ultraviolets à 400 nm. Un filtre absorbant les ultraviolets à 400 nm sera nécessairement performant pour les rayonnements inférieurs à 400 nm.

[024] De plus, le filtre sélectionné sera de préférence conçu de sorte que les particules d'absorption des ultraviolets ne perturbent pas trop la couleur du filtre, en particulier, le filtre sera adapté afin que sa couleur ne tende pas vers le jaune.

[025] Pour parvenir à une transmission lumineuse inférieure à 0,01% pour un filtre ultraviolet sous la forme d'au moins un film intercalaire, le vitrage feuilleté pourra comprendre un unique film intercalaire présentant cette propriété de transmission lumineuse inférieure à 0,01%, ou pourra comprendre la combinaison d'une pluralité de films intercalaires superposés, la combinaison permettant de procurer une transmission lumineuse inférieure à 0,01%. Par exemple, le filtre ultraviolet peut comporter une superposition d'au moins deux films en PVB anti-ultraviolets du commerce, chaque film PVB présentant une transmission lumineuse à 400 nm qui est inférieure à 1%. La superposition des deux films intercalaires procure un filtre dont la transmission lumineuse à 400 nm est inférieure à 0,01%. Le filtre ultraviolet possède donc une performance élevée à 400 nm, et encore davantage pour la plage en-dessous de 400 nm pour laquelle la transmission lumineuse tend vers zéro.

[026] Concernant la cellule guest-host, celle-ci comporte en tant que substrats d'encapsulation du mélange de cristaux liquides et d'au moins un colorant dichroïque, des substrats polymériques ou verriers. Si usuellement, les substrats d'encapsulation sont en matière polymérique, les inventeurs proposent une nouvelle forme d'encapsulation par des substrats en verre ultra-mince.

[027] Dans le cas de substrats d'encapsulation en verre, ceux-ci sont ultra-minces rendant la cellule flexible comme un film pour aisément la manipuler et la feuilleter en particulier avec les substrats verriers principaux du vitrage lorsque ceux-ci sont bombés. Les inventeurs ont mis en évidence que la cellule guest-host fabriquée à partir de substrats d'encapsulation en verre plutôt que de films d'encapsulation en matière plastique, est beaucoup moins sujette à une variation locale d'épaisseur lors du procédé de feuilletage, et même de façon particulièrement efficace pour un vitrage feuilleté bombé. Cela diminue le risque de présence de zones inhomogènes en transmission lumineuse sur le vitrage en sortie de fabrication. Le vitrage reste homogène en teinte, aucune tache colorée n'apparaissant.

[028] Encore plus particulièrement, les inventeurs ont mis en évidence de manière inattendue que l'utilisation des substrats d'encapsulation en verre trempé chimiquement, évite encore mieux le risque de variation d'épaisseur de la cellule lors du procédé de feuilletage. Ainsi, de préférence, chacun des substrats d'encapsulation en verre de la cellule à cristaux liquides est en verre trempé chimiquement.

[029] Selon une caractéristique, chacun des substrats d'encapsulation en verre de la cellule à cristaux liquides possède une épaisseur telle que la cellule à cristaux liquides constitue un film flexible, c'est-à-dire qui épouse à température ambiante la forme de la surface sur laquelle est déposé ledit film flexible/ladite cellule.

[030] En particulier, chacun des substrats d'encapsulation en verre de la cellule à cristaux liquides possède un rayon de courbure minimal qui est au moins de l'ordre de 600 mm et peut même atteindre 200 mm.

[031] Chacun des substrats d'encapsulation en verre de la cellule à cristaux liquides présente une épaisseur inférieure à 1000 pm, en particulier comprise entre 25 pm et 700 pm, de préférence une épaisseur inférieure à 300 pm, voire inférieure à 100 pm.

[032] Selon encore une autre caractéristique, le vitrage feuilleté peut comporter deux cellules à cristaux liquides, éventuellement de type différent. Lorsque le vitrage feuilleté comprend deux cellules à cristaux liquides, au moins l'une d'entre elles est une cellule comprenant un volume liquide de cristaux liquides mélangés à des colorants dichroïques, l'autre cellule à cristaux liquides étant un système à cristaux liquides dans lequel le volume de cristaux liquides ne se présente pas sous la forme liquide, tel qu'un système à cristaux liquides polymériques dispersés « PDLC » (pour Polymer-Dispersed Liquid Crystal, en anglais où les cristaux liquides sont dispersés dans une matrice polymérique), ou un système à cristaux liquides cholestériques « CLC » (pour Cholesteric Liquid Crystal en anglais), ou encore un système à cristaux liquides en réseau polymérique « PNLC » (pour Polymer Network Liquid Crystal en anglais). Ledit autre système à cristaux liquides, en particulier le film PDLC, peut permettre de fournir une fonction de variation de la diffusion lumineuse. Lorsque le vitrage sera notamment sombre, l'aspect sombre sera plus intense, associé à une variation de transmission lumineuse plus importante.

[033] Lorsque le vitrage feuilleté comprend deux cellules à cristaux liquides, elles sont en particulier couplées l'une à l'autre par un matériau adhésif. La combinaison de deux cellules permettra notamment de fournir un état sombre plus intense.

[034] La cellule guest-host à volume liquide permettra une transition plus rapide d'un état sombre du vitrage vers son état clair, et le couplage des deux cellules en fonctionnement, comme exprimé aux paragraphes ci-dessus, permettra de fournir à l'état sombre du vitrage, une couleur de noir total (un état sombre intense au lieu d'un effet uniquement teinté). De plus, la présence de deux cellules séparées permettra de faire fonctionner indépendamment chacune des cellules selon l'effet souhaité, et de découpler les fonctions en zones distinctes du vitrage si besoin.

[035] Lorsque le vitrage comprend un autre système à cristaux liquides qu'une cellule guest- host, en particulier le film PDLC, le système sera rapporté par collage ou rendu solidaire par le procédé de feuilletage. Ledit autre système à cristaux liquides sera agencé entre l'un des substrats verriers et la cellule guest-host en étant intercalé entre deux films intercalaires de feuilletage qui pourront être des filtres ultraviolets, ou bien en étant directement couplé à la cellule guest-host par une couche adhésive.

[036] Ledit autre système à cristaux liquides, en particulier le film PDLC, pourra être mis sous tension de manière concomitante ou non avec la mise sous tension de la cellule à cristaux liquides. La commande dudit autre système à cristaux liquides, en particulier du film PDLC, pourra être indépendante de celle de la cellule guest-host.

[037] Par ailleurs, le vitrage feuilleté peut comporter au moins une couche fonctionnelle de protection infrarouge, la couche fonctionnelle étant appliquée sur la face interne ou externe du premier substrat verrier et/ou du deuxième substrat verrier et/ou du premier film intercalaire et/ou du deuxième film intercalaire et/ou d'un ou de films intercalaires supplémentaires, ou est constituée du premier film intercalaire et/ou du deuxième film intercalaire et/ou d'un ou de films intercalaires supplémentaires.

[038] Cette couche de protection infrarouge sera particulièrement utile pour réfléchir les infrarouges afin de ne pas chauffer la cellule à cristaux liquides. En effet, une température trop importante affecterait le bon fonctionnement des cristaux liquides avec le risque de transition de phase. En outre, le risque de propagation de fissures (lié aux cycles de déformation du fait des cycles de variation de température en position d'utilisation du vitrage) au niveau des électrodes de la cellule à cristaux liquides est également minimisé.

[039] Dans un exemple particulier d'application, le vitrage feuilleté à filtre ultraviolet comporte une couche de protection infrarouge sur la face interne du premier substrat verrier (face 2 du vitrage, en position installée du vitrage en contact avec l'environnement extérieur - la face 1 du vitrage étant par convention la face en contact avec l'environnement extérieur) pour protéger la cellule du rayonnement infrarouge en provenance de l'extérieur, un film intercalaire de feuilletage avec le premier substrat verrier et constituant un filtre ultraviolet, de préférence le film étant en PVB et pouvant être teinté, et une couche basse émissive sur la face externe du deuxième substrat verrier (face 4 du vitrage) qui a pour but de réfléchir les infrarouges de grandes longueur d'onde en provenance de l'intérieur d'un habitacle ou d'une pièce intérieure.

[040] Le vitrage feuilleté peut comporter d'autres fonctionnalités, qui sont ajoutées via des revêtements en contact direct avec les substrats verriers et/ou les films intercalaires, ou apportées par le ou les films intercalaires, ou par l'ajout de films supplémentaires aux films intercalaires ou aux substrats. Ces fonctionnalités diverses sont par exemple des propriétés acoustiques, antireflets, antiadhésifs, anti-rayures, photo-catalytiques, anti-traces de doigts, antibuée, de coloration, etc.

[041] Le vitrage feuilleté de l'invention peut constituer un vitrage de bâtiment ou de véhicule, notamment de véhicule choisi parmi une automobile, un train, un camion, un aéronef, un bus, un véhicule militaire.

[042] S'il s'agit d'un vitrage de véhicule, le vitrage feuilleté est en particulier choisi parmi un vitrage de toit, une lunette arrière, une vitre latérale, un pare-brise, et une bande en dégradé de la partie supérieure du pare-brise.

[043] Le vitrage feuilleté peut être plat ou bombé.

[044] Le vitrage feuilleté peut être utilisé dans un double vitrage ou dans un triple vitrage.

[045] La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles :

[046] [Fig. 1] ou figure 1 représente une vue schématique en coupe latérale d'un premier exemple de réalisation d'un vitrage feuilleté selon l'invention.

[047] [Fig.2] ou figure 2 représente une vue schématique de dessus du vitrage feuilleté de la figure 1.

[048] [Fig. 3] ou figure 3 représente une vue schématique en coupe latérale d'un second exemple de réalisation d'un vitrage feuilleté selon l'invention.

[049] [Fig. 4] ou figure 4 est une vue schématique partielle de détail de la cellule guest-host des exemples de réalisation des figures 1 et 3.

[050] [Fig. 5] ou figure 5 est une vue schématique partielle en coupe latérale d'un autre exemple de réalisation de vitrage feuilleté à cristaux liquides selon l'invention comprenant deux cellules guest-host dont le volume interne est liquide. [051] [Fig. 6] ou figure 6 est une vue schématique partielle en coupe latérale d'un autre exemple encore de réalisation de vitrage feuilleté à cristaux liquides selon l'invention comprenant deux cellules à cristaux liquides, dont une cellule à cristaux liquides est une cellule guest-host à volume interne liquide et l'autre cellule à cristaux liquides étant un système à cristaux liquides dans lequel le volume de cristaux liquides ne se présente pas sous la forme liquide.

[052] Par souci de clarté, les différents éléments représentés sur les figures ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.

[053] Le vitrage feuilleté 1 de l'invention illustré sur la figure 1 est un vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides comportant une cellule à cristaux liquides 2.

[054] Le vitrage feuilleté 1 est destiné à une application bâtiment ou une application de véhicule. Le vitrage feuilleté 1 voit sa transmission lumineuse modifiée lorsqu'une tension électrique est appliquée aux électrodes de la cellule à cristaux liquides 2. Le vitrage 1 peut être normalement clair (de transmission lumineuse élevée) en l'absence de tension, et il devient sombre (de transmission lumineuse faible), en appliquant une tension. Inversement, on peut concevoir le vitrage comme normalement sombre, hors tension ; il devient alors clair par application d'une tension. L'état normalement clair ou normalement sombre est fonction de l'utilisation du vitrage. Dans son état clair, le vitrage peut présenter un aspect coloré ou non selon l'application visée (substrat(s) verrier(s) et/ou film(s) intercalaire(s), voire la cellule à cristaux liquides, pouvant être teinté).

[055] Selon les utilisations faites du vitrage feuilleté 1 décrit ci-après en regard des figures ou dans des variantes envisagées non illustrées, il sera employé de manière monobloc tel quel, ou sera combiné à un ou d'autres substrats verriers en feuilleté ou espacés.

[056] Le vitrage feuilleté 1 du premier exemple illustré sur la figure 1 comporte : un premier substrat verrier 10 ; un deuxième substrat verrier 11 agencé à distance et à l'opposé du premier substrat 10 ; la cellule à cristaux liquides 2 agencée au cœur du vitrage et présentant deux faces principales opposées 20 et 21 ; un premier film intercalaire 30 de feuilletage entre le premier substrat 10 et l'une des faces principales 20 de la cellule 2 ; un deuxième film intercalaire 40 de feuilletage entre le deuxième substrat 11 et la face principale opposée 21 de la cellule 2.

[057] La cellule à cristaux liquides 2 est entourée d'un cadre 5. Le cadre 5 est par exemple en PVB ou en résine époxy. En effet, lorsque la cellule à cristaux liquides 2 ne s'étend pas sur toute la surface du vitrage (figure 2), le cadre 5 sert d'entretoise de même épaisseur que celle de la cellule à cristaux liquides 2, pour combler l'espace vide qui existerait sinon entre les deux intercalaires 30 et 40.

[058] Les substrats verriers 10 et 11 possèdent une épaisseur adaptée à l'utilisation du vitrage feuilleté. L'épaisseur peut être comprise entre 0,3 mm et 15 mm, de préférence entre 1 à 5 mm ; elle est par exemple de 1,6 mm, 1,8 mm ou 2,1 mm.

[059] Dans le second exemple de réalisation illustré sur la figure 3, le vitrage feuilleté 1 comporte entre la cellule 2 et chacun des substrats verriers 10 et 11, non pas un film intercalaire mais deux films intercalaires superposés 30 et 31, et respectivement 40 et 41.

[060] Un film intercalaire de feuilletage présente notamment une épaisseur comprise entre 0,07 mm et 2 mm, en particulier est de 0,38 mm ou 0,76 mm.

[061] Les films intercalaires 30, 31, 40 et 41 du vitrage feuilleté 1 sont ici en PVB.

[062] La cellule à cristaux liquides 2 est une cellule à cristaux liquides guest-host comprenant un volume liquide 22 de cristaux liquides mélangés à au moins un colorant dichroïque. Comme illustré sur la figure 4, la cellule guest-host 2 comporte le mélange liquide 22, deux couches d'alignement 23 et 24, deux électrodes 25 et 26, deux substrats d'encapsulation en verre Tl et 28. Les deux substrats d'encapsulation en verre Tl et 28 sont maintenus espacés par des espaceurs en verre (non illustrés) agencés dans l'ensemble de la cavité et préférentiellement également dans le joint de scellement périphérique solidaire du chant des substrats et donc de la cellule. Le joint de scellement et d'étanchéité sont par exemple en résine époxy ou en silicone. La cavité qui est ménagée entre les deux substrats d'encapsulation Tl et 28 accueille de manière étanche le volume liquide 22 à cristaux liquides. La surface interne en regard de la cavité de chacun des deux substrats d'encapsulation Tl et 28, est recouverte de l'électrode 25, respectivement 26, par exemple en ITO, elle-même recouverte de la couche d'alignement 23, respectivement 24, les couches d'alignement 23 et 24 étant en contact avec le volume liquide 22. La cellule à cristaux liquides 2 présente une épaisseur totale comprise entre 250 et 350 pm. La hauteur de la cavité correspond à la hauteur des espaceurs, la cavité ayant une hauteur en particulier de l'ordre de 10 pm.

[063] Les deux substrats d'encapsulation Tl et 28 de la cellule à cristaux liquides 2 sont polymériques ou en verre mince.

[064] Lorsque les deux substrats d'encapsulation Tl et 28 sont en verre, ils sont de préférence en verre trempé chimiquement. Chacun des substrats d'encapsulation en verre Tl , 28 présente une épaisseur inférieure à 1000 pm, en particulier comprise entre 25 pm et 700 pm, de préférence une épaisseur inférieure à 300 pm, voire inférieure à 100 pm. L'épaisseur de verre de chaque substrat d'encapsulation est suffisamment mince pour procurer à la cellule à cristaux liquides de la flexibilité à la manière d'un film lorsqu'il s'agit d'associer la cellule aux substrats verriers 10 et 11, d'autant plus lorsque ces derniers sont bombés. En particulier, l'épaisseur de verre de chaque substrat d'encapsulation en verre Tl , 28 est telle que chaque substrat d'encapsulation en verre possède un rayon de courbure minimal qui est au moins de l'ordre de 600 mm et peut même atteindre 200 mm.

[065] Les inventeurs ont mis en évidence que lorsqu'est mis en œuvre le procédé de feuilletage de la cellule 2 avec les substrats verriers 10 et 11 par les films intercalaires en matière plastique 30 et 40, et éventuellement les films 31 et 41 lorsqu'ils sont présents, en utilisant une cellule guest-host 2 dont les substrats d'encapsulation Tl et 28 sont en verre mince (et non en matière plastique), cela minimise le risque de déformation en augmentation d'épaisseur de la cellule, évitant un endommagement des électrodes et un aspect inhomogène de transmission lumineuse une fois le vitrage totalement terminé d'assembler.

[066] Le vitrage feuilleté 1 selon l'invention est conçu pour protéger la cellule à cristaux liquides 2 des rayonnements ultraviolets. La protection sera au moins assurée sur l'une des faces principales 21 ou 22 de la cellule, face qui correspondra à celle en regard de l'environnement extérieur lorsque le vitrage feuilleté 1 sera utilisé dans une ouverture donnant sur l'extérieur. De préférence, la protection contre les rayonnements ultraviolets sera établie de manière complémentaire sur l'autre face principale 21 ou 22 de la cellule 2 et/ou au niveau de la tranche de la cellule 2.

[067] A cette fin, le vitrage feuilleté 1 comporte au moins un filtre à rayonnements ultraviolets qui est disposé pour protéger au moins l'une des faces principales 20 ou 21 de la cellule guest-host 2, de préférence deux filtres à rayonnements ultraviolets agencés pour protéger les deux faces principales 20 et 21 de la cellule 2, et un filtre supplémentaire à rayonnements ultraviolets protégeant la tranche périphérique de la cellule 2.

[068] Le filtre ultraviolet des faces 20 et/ou 21 de la cellule 2 est constitué d'un ou plusieurs films intercalaires de feuilletage, notamment de chacun des films intercalaires de feuilletage 30, 31, 40, et 41. Par conséquent, lorsque plusieurs films intercalaires sont empilés entre la cellule guest-host 2 et chaque substrat 10, 11, soit chacun des films intercalaires est un filtre ultraviolet, soit l'un des films seulement est un filtre ultraviolet, et dans ce dernier cas, il s'agit de préférence du film en contact avec la cellule guest-host 2. Les films ultraviolets sont dans une matière polymérique, par exemple en PVB, possédant la propriété de couper les ultraviolets non seulement en dessous de 400 nm mais également à 400 nm. La propriété de coupure dans l'ultraviolet est fournie par exemple par des composés ou particules dispersés dans le film, qui sont aptes à bloquer les ultraviolets et qui ne diffusent pas dans le rayonnement visible.

[069] Le filtre ultraviolet d'une face de la cellule et de la tranche de la cellule présente une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, en particulier une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%.

[070] Lorsque le filtre n'est constitué que d'un seul film intercalaire (figure 1), le film présente une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, en particulier une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%.

[071] Lorsque le filtre est constitué d'une combinaison/d'une superposition de plusieurs films intercalaires (figure 3), c'est la combinaison des films qui présente une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, en particulier une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%

[072] Quant au cadre 5 en tant que filtre ultraviolet, il présente lui aussi une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, en particulier une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01% [073] Dans l'exemple illustré de la figure 3, les deux films intercalaires 30, 31, et respectivement 40 et 41, de part et d'autre de la cellule 2, sont des filtres ultraviolets, et sont constitués d'un PVB ultraviolets.

[074] Un film PVB ultraviolets du commerce est par exemple le film commercialisé sous la dénomination Eastman RU41, dédié à un vitrage automobile et de 0,76mm d'épaisseur. Ce film d'épaisseur 0,76 mm, présente une transmission lumineuse dans le visible de 90,1 %, et une transmission lumineuse à 400 nm qui reste encore trop haute en étant de 2,7%. Les inventeurs ont proposé de superposer deux films Eastman RU41 de 0,76mm, ce qui permet d'obtenir une coupure dans les ultraviolets très performante, à savoir une transmission lumineuse à 400 nm pour l'ensemble de deux films intercalaires qui est inférieure à 1%, en particulier de 0,08% et ainsi inférieure à 0,1%, tout en ne dégradant pas trop la transmission lumineuse dans le visible, qui est de 88,5% à travers les deux films. En outre, la sélection de ces films permet de ne pas dégrader la couleur du vitrage, les films restant de couleur neutre sans tendre vers le jaune, ce qui est particulièrement appréciable pour une application automobile.

[075] En outre, pour maximiser la protection de la cellule guest-host 2 contre les UV, le cadre 5 constitue également un filtre ultraviolet. Dans les exemples de réalisation des figures 1 et 3, le cadre 5 est en PVB et comporte des composés ou particules absorbant les ultraviolets à 400 nm de sorte à présenter une transmission lumineuse au moins entre 280 nm et 400 nm, en particulier une transmission lumineuse à 400 nm, qui est inférieure à 1%, de préférence inférieure à 0,1 %, de préférence encore inférieure à 0,01%. Le PVB filtrant les ultraviolets pourra être à base de la même composition que le produit Eastman RU41.

[076] Le vitrage feuilleté 1 peut comprendre de nombreuses variantes, en particulier selon son utilisation. Par exemple, le vitrage feuilleté peut comprendre deux cellules guest-host 2 collées l'une à l'autre, ou une cellule guest-host et au moins un autre système à cristaux liquides, et/ou un ou des substrats verriers supplémentaires en regard du premier substrat verrier 10 et/ou du deuxième substrat 11, le ou les substrats verriers supplémentaires étant eux-mêmes feuilletés et/ou disposés à distance dans le cas de la fabrication d'un double vitrage ou d'un triple vitrage. Les films intercalaires (ceux filtrant ou non les ultraviolets) et/ou les substrats verriers peuvent présenter des fonctionnalités techniques. [077] Dans l'exemple de la figure 5, le vitrage feuilleté 1 comporte, non pas une cellule mais deux cellules guest-host 2 à volume interne liquide. Les deux cellules guest-host 2 sont couplées l'une à l'autre par une couche d'adhésif transparent 2', tel qu'un OCA.

[078] Dans l'exemple de la figure 6, le vitrage feuilleté 1 comporte non pas une cellule, mais deux cellules à cristaux liquides, une première cellule guest-host 2 à volume interne liquide et une seconde cellule à cristaux liquides 6 pour laquelle le volume de cristaux liquides ne se présente pas sous la forme liquide, tel qu'un système à cristaux liquides polymériques dispersés « PDLC » ou un système à cristaux liquides cholestériques « CLC » ou encore un système à cristaux liquides en réseau polymérique « PNLC ». La seconde cellule à cristaux liquides 6 présente ses substrats d'encapsulation qui sont en matière polymérique. La seconde cellule 6 est solidarisée à la cellule guest-host 2 via un intercalaire 42, soit par collage via une couche adhésive transparente telle qu'un OCA, soit par le procédé de feuilletage via un film intercalaire de feuilletage du type du film 40 (celui côté deuxième substrat verrier 11).