TITRE : VITRAGE FEUILLETE A CRISTAUX LIQUIDES

[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 de feuilletage en matière plastique, très souvent en polyvinyle butyrale (PVB), et une cellule à cristaux liquides placée entre les deux films intercalaires de feuilletage. La cellule à cristaux liquides comporte des cristaux liquides encapsulés entre deux films polymériques d'encapsulation 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 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] La nature polymérique des films d'encapsulation de la cellule, très souvent en polytéréphtalate d'éthylène (PET) ou polycarbonate (PC), permet aisément de feuilleter la cellule aux films intercalaires de feuilletage en PVB des substrats verriers.

[005] Si aujourd'hui, les cellules à cristaux liquides peuvent être utilisées dans certaines applications bâtiment avec du verre plat, cette technologie intéresse également depuis peu le domaine de l'automobile pour lequel les vitrages nécessitant un assombrissement du verre sont divers : toits ouvrants, lunettes arrière, vitres latérales ou bandes en dégradé de la partie supérieure d'un pare-brise.

[006] Cependant, le procédé de fabrication d'un vitrage feuilleté, du fait de fortes pression et température utilisées lors des étapes de feuilletage par la mise en œuvre d'un sac à vide et d'un autoclave, peut entrainer des déformations locales des films polymériques d'encapsulation de la cellule à cristaux liquides, en particulier une augmentation de l'épaisseur de la cellule, engendrant une modification locale de l'orientation des cristaux liquides. Il en résulte sur un vitrage qui est normalement clair, la présence de zones sombres, qui ne sont nullement souhaitées, surtout dans une application de véhicule automobile. En effet, dans un véhicule automobile, les occupants étant à proximité immédiate des vitrages, les zones sombres sont nettement visibles ; ces zones sombres sont non seulement inesthétiques, mais peuvent même être gênantes pour la vision du conducteur. De plus, le problème de maintien en épaisseur de la cellule à cristaux liquides lors de la fabrication du vitrage feuilleté est encore accentué lorsque le vitrage est bombé. Or, les vitrages bombés sont indispensables dans le domaine de l'automobile.

[007] Par ailleurs, la déformation cyclique de la cellule à cristaux liquides, due aux cycles de variation de température dans l'utilisation du vitrage, affecte également les électrodes transparentes avec notamment le risque de propagation de fissures, ce qui entraîne une chute, voire une perte de la conductivité électrique et le dysfonctionnement de la cellule.

[008] L'invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités en fournissant une solution technique qui procure un vitrage feuilleté de transmission variable par cristaux liquides dont le risque de déformation de la cellule à cristaux liquides est minimisé, de sorte que le vitrage feuilleté puisse présenter une surface d'aspect homogène et dépourvue de taches, et cela même lorsque le vitrage feuilleté est bombé. De plus, en minimisant le risque de déformation, les électrodes de la cellule ne seront pas endommagées.

[009] Selon l'invention, le vitrage feuilleté à transmission variable par cristaux liquides comporte au moins un premier substrat verrier principal et un deuxième substrat verrier principal, au moins une cellule à cristaux liquides comprenant des cristaux liquides encapsulés entre deux substrats d'encapsulation (dont les faces internes sont dotées d'électrodes et de couches d'alignement), et au moins un premier film intercalaire de feuilletage entre le premier substrat verrier et la cellule à cristaux liquides et un deuxième film intercalaire de feuilletage entre le deuxième substrat verrier et la cellule à cristaux liquides, le vitrage feuilleté étant caractérisé en ce que chacun des substrats d'encapsulation de la cellule à cristaux liquides est en verre.

[010] De préférence, la cellule à cristaux liquides est telle que les cristaux liquides se présentent sous la forme d'un volume liquide de cristaux liquides. Le volume liquide est emprisonné dans la cavité délimitée par les substrats d'encapsulation en verre et un joint périphérique de scellement.

[011] Lorsque la cellule à cristaux liquides est sans colorants, elle comprend deux polariseurs. Les polariseurs sont alors associés aux faces externes des substrats d'encapsulation en verre de la cellule (faces opposées à la cavité contenant le volume liquide).

[012] Le volume liquide de cristaux liquides peut comprendre un ou des colorants dichroïques. La cellule à cristaux liquides comprenant un mélange liquide de cristaux liquides dans lequel sont dispersés un ou des colorants dichroïques, est nommée dans la suite de la description cellule à cristaux liquides hôte-invités, ou encore cellule à cristaux liquides « guest- host » en utilisant l'expression anglaise. [013] La cellule à cristaux liquides comprenant un mélange liquide guest-host peut comprendre en outre un ou des polariseurs (sur l'un ou les faces externes de la cellule).

[014] Le verre des substrats d'encapsulation est un verre ultra-mince, c'est-à-dire un verre dont l'épaisseur le rend suffisamment flexible pour épouser une forme courbe.

[015] Ainsi, de manière surprenante, en utilisant pour la cellule à cristaux liquides une paire de substrats d'encapsulation en verre plutôt qu'une paire de substrats en matière plastique, le vitrage reste homogène en teinte, aucune tache colorée n'apparaissant (aucune tache sombre ou claire). Il en ressort que la cellule, lors du procédé de feuilletage, est beaucoup moins sujette à des variations d'épaisseur lorsqu'elle est faite à partir de substrats verriers d'encapsulation, plutôt que de films d'encapsulation en matière polymérique. De plus, les substrats de la cellule étant en verre, le feuilletage avec les intercalaires en matière plastique pour associer la cellule à cristaux liquides aux substrats verriers principaux, ne pose aucun problème. Par ailleurs, la très fine épaisseur de verre constitutive des substrats d'encapsulation de la cellule, les rend suffisamment flexibles pour que la totalité de la cellule forme un film qui peut être déposé en épousant parfaitement un profil courbe/incurvé du vitrage, et cela avant les étapes de mise sous vide et de chauffage du procédé de feuilletage. [016] Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le premier et le deuxième substrats verriers principaux sont bombés. La configuration de la cellule à cristaux liquides selon l'invention (dont les substrats d'encapsulation sont en verre ultra-mince) permet ainsi de faciliter le feuilletage de la cellule entre les deux substrats verriers principaux bombés du vitrage (via les films intercalaires polymériques), sans dégrader l'homogénéité de transmission lumineuse du vitrage.

[017] En particulier, les inventeurs ont mis en évidence de manière inattendue que l'utilisation de substrats verriers d'encapsulation dans la fabrication d'une cellule à cristaux liquides dont le volume encapsulé de cristaux liquides est notamment liquide, n'engendre pas l'inconvénient de variation d'épaisseur de la cellule lorsque celle-ci est feuilletée avec des substrats verriers bombés pour la fabrication d'un vitrage feuilleté bombé. Par conséquent, l'utilisation d'une cellule à cristaux liquides faite à partir de substrats verriers d'encapsulation (notamment lorsque le volume encapsulé de cristaux liquides est liquide), est particulièrement efficace dans la fabrication d'un vitrage feuilleté bombé ; aucune zone inhomogène en transmission lumineuse n'est détectée dans le vitrage feuilleté bombé.

[018] 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.

[019] 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.

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

[021] 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.

[022] Dans une variante de réalisation, le vitrage feuilleté peut comporter deux cellules à cristaux liquides dont les substrats d'encapsulation sont en verre.

[023] Dans une variante de réalisation, le vitrage feuilleté peut comporter deux cellules à cristaux liquides, l'une d'entre elles est la cellule revendiquée dont les substrats d'encapsulation sont en verre et comprenant en outre un volume liquide de cristaux liquides mélangés à des colorants dichroïques, tandis que l'autre cellule à cristaux liquides est 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 présente ses substrats d'encapsulation faits d'un matériau polymérique. Ledit autre système à cristaux liquides se présente sous la forme d'un film polymérique, du fait de ses substrats d'encapsulation en matière polymérique. Il s'avère que la cellule 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 permettra de fournir à l'état sombre du vitrage, une couleur de noir total (au lieu d'un effet uniquement teinté). De plus, la présence de deux cellules distinctes permettra de faire fonctionner indépendamment chacune des cellules selon l'effet souhaité, et de découpler les fonctions en zones distinctes du vitrage si besoin.

[024] Ledit autre système à cristaux liquides, en particulier le film PDLC, sera rapporté par collage ou rendu solidaire par le procédé de feuilletage. Ainsi, ledit autre système à cristaux liquides sera agencé entre l'un des substrats verriers principaux et la cellule à cristaux liquides de l'invention en étant intercalé entre deux films intercalaires de feuilletage, ou bien en étant directement couplé à la cellule à cristaux liquides par une couche adhésive.

[025] Ledit autre système à cristaux liquides, en particulier le film PDLC, peut avantageusement fournir une fonction diffusante au vitrage ; lorsque le vitrage sera notamment sombre, l'aspect sombre sera plus intense, associé à une variation de transmission lumineuse plus importante.

[026] 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 à cristaux liquides de l'invention.

[027] Par ailleurs, le vitrage feuilleté peut comprendre deux cellules à cristaux liquides de l'invention, en particulier couplée l'une à l'autre par un matériau adhésif. La combinaison de deux cellules permettra notamment de fournir un état sombre plus intense, associé à une variation de transmission lumineuse plus importante.

[028] Selon une autre caractéristique, le premier film intercalaire et/ou le deuxième film intercalaire sont formés d'un film transparent en matière polymérique qui 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 (OCA pour « Optical Clear Adhesive » en anglais).

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

[030] Le matériau adhésif transparent (OCA) peut être déposé à l'état solide, ou à l'état liquide et durci pendant le procédé de feuilletage formant après durcissement un film intercalaire.

[031] Le premier film intercalaire et/ou le deuxième film intercalaire de feuilletage peuvent être transparent ou teintés.

[032] Le premier film intercalaire et/ou le deuxième film intercalaire de feuilletage peuvent constituer des filtres ultraviolets. Le filtre ultraviolet 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%. La transmission lumineuse est mesurée selon la norme ISO 13887.

[033] Si un filtre ultraviolet est efficace en-dessous de 400nm, l'absorption des ultraviolets ne l'est pas toujours à 400 nm, à la limite du spectre du visible. Ici, le ou les filtres sont 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.

[034] De plus, le filtre ultraviolet 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.

[035] 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%.

[036] Dans un exemple de réalisation, un filtre ultraviolet comporte une superposition d'au moins deux films du commerce en PVB filtrant les ultraviolets, chaque film PVB filtrant les ultraviolets présentant une transmission lumineuse à 400 nm qui est inférieure à 1%. Les inventeurs ont mis en évidence qu'en superposant deux films du commerce de PVB filtrant les ultraviolets qui présente chacun une transmission lumineuse à 400 nm inférieure à 1%, la superposition des deux films intercalaires procure un filtre dont la transmission lumineuse à 400 nm parvient à être 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.

[037] Avantageusement, le vitrage feuilleté comporte au moins une couche fonctionnelle de protection infrarouge et/ou de protection contre les rayonnements ultraviolets, la couche fonctionnelle étant appliquée sur la face interne ou externe du premier substrat verrier principal (la face externe étant celle en regard de l'environnement extérieur) et/ou sur la face interne ou externe du deuxième substrat verrier principal et/ou sur le premier film intercalaire et/ou sur le deuxième film intercalaire et/ou sur un film intercalaire supplémentaire, et/ou est constituée du premier film intercalaire et/ou du deuxième film intercalaire et/ou d'un ou de films intercalaires supplémentaires.

[038] La couche fonctionnelle de protection infrarouge peut être une couche mince métallique déposée directement sur le verre des substrats principaux, ou sur un film associé à l'un des substrats verriers principaux ou à l'un des premier et deuxième films intercalaires. 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. De plus, cela minimise le risque de déformation, de variation en épaisseur de la cellule, évitant une inhomogénéité de la transmission lumineuse de la cellule (et donc une inhomogénéité de la teinte du vitrage) qui se traduirait par l'apparition de taches sombres sur la surface du vitrage en des endroits où l'épaisseur serait augmentée ou bien de taches claires où l'épaisseur serait diminuée. 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] La couche fonctionnelle contre les rayonnements ultraviolets est de préférence constituée par l'un des films intercalaires (des particules bloquant les ultraviolets étant noyées dans le film intercalaire) qui constitue ainsi un filtre ultraviolet. Le premier film intercalaire et le deuxième film intercalaire peuvent être des filtres ultraviolets, ce qui permet de protéger des ultraviolets les deux faces opposées de la cellule à cristaux liquides. Le ou les films intercalaires sont par exemple du PVB filtrant les ultraviolets. Les filtres ultraviolets sont particulièrement utiles pour protéger les colorants lorsque ceux-ci sont présents dans la cellule à cristaux liquides, augmentant ainsi la durée de vie de la cellule.

[040] Dans un exemple particulier d'application, le vitrage feuilleté comporte au moins une couche fonctionnelle de protection infrarouge et au moins une couche fonctionnelle contre les rayonnements ultraviolets, de préférence le vitrage feuilleté comportant 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 principal, et constituant un filtre ultraviolet, de préférence le film étant en PVB filtrant les ultraviolets 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.

[041] Le vitrage feuilleté peut comporter d'autres fonctionnalités, qui sont ajoutées via des revêtements en contact direct avec les substrats verriers principaux et/ou les substrats verriers d'encapsulation de la cellule à cristaux liquides 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 verriers principaux. Ces fonctionnalités diverses sont par exemple des propriétés acoustiques, antireflets, antiadhésifs, anti-rayures, photocatalytiques, anti-traces de doigts, antibuée, de coloration, etc.

[042] Lorsque la cellule à cristaux liquides ne s'étend que sur une partie de la surface du vitrage, un cadre en matière polymérique est agencé tout autour de la cellule à cristaux liquides et entre les deux films intercalaires pour compenser l'épaisseur de la cellule dans l'espace qui serait sinon vide entre les deux films intercalaires. Le cadre peut avantageusement constituer un filtre ultraviolet, protégeant l'ensemble de la périphérie du chant de la cellule à cristaux liquides, ce qui est particulièrement utile lorsque la cellule à cristaux liquides de l'invention est une cellule à cristaux liquides guest-host contenant des colorants, de façon à protéger les colorants contre les ultraviolets. Le cadre peut être dans l'une des matières citées ci-dessus pour la constitution d'un film intercalaire.

[043] Le vitrage feuilleté de l'invention peut constituer un vitrage de bâtiment.

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

[045] 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.

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

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

[048] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un vitrage feuilleté précité de l'invention, comprenant : une étape de pré-laminage d'au moins un premier film intercalaire en matière polymérique (on entend par « étape de pré-laminage » une étape de dépôt du film) sur un premier substrat verrier principal pouvant être bombé, et de pré-laminage d'au moins un deuxième film intercalaire en matière polymérique sur un deuxième substrat verrier principal pouvant être bombé ; une étape de fourniture et de dépôt sur le premier film intercalaire, d'une cellule à cristaux liquides dont les substrats d'encapsulation sont en verre, de préférence la cellule comprenant encapsulé entre les deux substrats d'encapsulation en verre, un mélange liquide de cristaux liquides et éventuellement d'au moins un colorant dichroïque, et éventuellement l'agencement d'un cadre autour de la cellule à cristaux liquides ; une étape de dépôt sur la cellule à cristaux liquides, du deuxième substrat verrier principal de façon que le deuxième film intercalaire laminé soit en contact avec la cellule à cristaux liquides ; une étape de passage en autoclave de l'ensemble de l'empilement, de préférence dans un sac à vide.

[049] De plus, l'invention est relative à un procédé de fabrication de la cellule à cristaux liquides de l'invention, la cellule comprenant un volume liquide de cristaux liquides éventuellement mélangés à un ou des colorants dichroïques, les étapes du procédé étant par exemple les suivantes : fourniture de deux substrats verriers, de préférence en verre trempé chimiquement, d'une épaisseur inférieure à 1000 pm, de préférence d'une épaisseur inférieure à 300 pm, voire inférieure à 100 pm ; chacun des substrats verriers étant doté d'une électrode, tel qu'en ITO (oxyde d'indium et d'étain), et d'une couche d'alignement recouvrant l'électrode ; formation d'un joint périphérique de scellement autour des deux substrats verriers avec mise en regard des couches d'alignement, les substrats verriers étant maintenus espacés via des espaceurs (tels que des billes de verre), les deux substrats verriers constituant des substrats verriers d'encapsulation et délimitant avec le joint de scellement une cavité ; aménagement d'au moins une ouverture dans le joint de scellement et introduction à travers l'ouverture du liquide de cristaux liquides dans la cavité ; bouchage hermétique de ladite au moins une ouverture.

[050] Enfin l'invention est également relative à une utilisation d'un vitrage feuilleté de l'invention tel que défini précédemment pour fabriquer un vitrage feuilleté de véhicule choisi parmi un pare-brise, une partie de pare-brise, une vitre latérale, une lunette arrière et un vitrage de toit, et/ ou pour fabriquer un vitrage de véhicule choisi parmi une automobile, un train, un camion, un aéronef, un véhicule militaire et un bus, et/ou pour fabriquer un double vitrage ou un triple vitrage, et/ou pour fabriquer un vitrage bombé.

[051] D'autres détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre, à l'aide d'un exemple uniquement illustratif et nullement limitatif de la portée de l'invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles :

[052] [Fig. 1] ou figure 1 représente une vue schématique partielle en coupe latérale d'un exemple de vitrage feuilleté à cristaux liquides selon l'invention. [053] [Fig. 2] ou figure 2 est une vue schématique de détail de la cellule à cristaux liquides de la figure 1 selon l'invention.

[054] [Fig.3] ou figure 3 représente une vue schématique de dessus du vitrage feuilleté de la figure 1.

[055] [Fig. ] ou figure 4 est une vue schématique partielle en coupe latérale d'un autre exemple de réalisation de vitrage feuilleté à cristaux liquides selon l'invention.

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

[057] 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.

[058] 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 (le verre et/ou un film intercalaire de feuilletage pouvant être teinté). [059] 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 en tant que vitrage simple, ou sera combiné à un ou d'autres substrats verriers en feuilleté ou espacés.

[060] Le vitrage feuilleté 1 illustré sur la figure 1 comporte : un premier substrat verrier principal 10 ; un deuxième substrat verrier principal 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 en matière polymérique 30 de feuilletage entre le premier substrat verrier principal 10 et l'une des faces principales 20 de la cellule à cristaux liquides 2 ; un deuxième film intercalaire en matière polymérique 40 de feuilletage entre le deuxième substrat verrier principal 11 et la face principale opposée 21 de la cellule à cristaux liquides 2.

[061] Les substrats verriers principaux 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.

[062] 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.

[063] Les films intercalaires de feuilletage 30 et 31 sont ici en PVB.

[064] Le vitrage feuilleté 1 peut comprendre plusieurs films intercalaires superposés entre chaque substrat verrier principal et la cellule à cristaux liquides 2.

[065] La cellule à cristaux liquides 2 est de préférence une cellule à cristaux liquides comprenant un volume liquide de cristaux liquides. Dans le présent exemple, la cellule à cristaux liquides 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 2, la cellule à cristaux liquides 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, et un joint de scellement 29. Les deux substrats d'encapsulation en verre Tl et 28 sont maintenus espacés par des espaceurs en verre non illustrés, et ménagent avec le joint de scellement 29 une cavité accueillant le volume liquide 22 à cristaux liquides. L'étanchéité de la tranche de la cellule est réalisée par le joint périphérique de scellement 29, par exemple en résine époxy ou en silicone. Les espaceurs sont agencés dans ce joint de scellement. 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.

[066] Les deux substrats d'encapsulation Tl et 28 de la cellule à cristaux liquides 2 sont en verre mince. De préférence, ils sont 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.

[067] Les inventeurs ont mis en évidence que lorsque le procédé de feuilletage de la cellule à cristaux liquides 2, et des substrats verriers principaux 10 et 11 par les films intercalaires en matière polymérique 30 et 40, est mis en œuvre en utilisant une cellule à cristaux liquides dont les substrats d'encapsulation Tl et 28 sont en verre mince (et non en matière polymérique), cela minimise le risque de déformation en augmentation d'épaisseur de la cellule, évitant ainsi l'apparition de zones dont la transmission lumineuse ne correspondrait pas à celle du reste de la surface du vitrage (formant comme des taches).

[068] La cellule à cristaux liquides 2 de l'invention peut par exemple être fabriquée de la manière suivante :

On fournit les deux substrats verriers Tl et 28, de préférence trempés chimiquement, d'une épaisseur inférieure à 1000 pm, de préférence d'une épaisseur inférieure à 300 pm, voire inférieure à 100 pm ; chacun des substrats verriers étant doté d'une électrode 25, 26 en matériau électriquement conducteur tel qu'en ITO, et d'une couche d'alignement 23, 24. La couche d'alignement est de manière connue une couche de matière organique de quelques nanomètres, que l'on vient brosser, pour former des microstries qui permettront l'alignement des cristaux liquides. On positionne les deux substrats verriers Tl et 28 avec une mise en regard des couches d'alignement 23 et 24, et on scelle la périphérie par le joint de scellement 29, les substrats verriers Tl et 28 étant maintenus espacés via des espaceurs tels que des billes de verre qui sont disposées dans le joint de scellement. Le joint de scellement 29 est par exemple de la résine siliconée, ou de la résine époxy ou autre.

On aménage une ou plusieurs ouvertures dans le joint de scellement 29 afin d'introduire par injection à travers celles-ci le liquide 22 de cristaux liquides (mélangés éventuellement à au moins un colorant dichroïque) jusqu'à ce qu'il occupe toute la cavité entre les deux substrats d'encapsulation en verre Tl et 28. Pour accélérer le processus de remplissage, on peut prévoir un tirage au vide par une ouverture opposée à celle(s) d'injection.

On bouche hermétiquement la ou les ouvertures, de préférence avec le même matériau que celui du joint de scellement.

[069] La cellule à cristaux liquides 2 est ainsi monobloc et peut être feuilletée avec les substrats verriers principaux 10 et 11.

[070] La cellule à cristaux liquides 2 peut présenter une surface restreinte par rapport à la totalité de la surface des substrats verriers 10 et 11 et des films intercalaires de feuilletage 30 et 31. Lorsque la cellule à cristaux liquides 2 ne s'étend pas sur toute la surface du vitrage (figures 1 et 3), 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. Le cadre 5 est par exemple en PVB, ou constitué d'un OCA, par exemple une résine époxy.

[071] Le vitrage feuilleté 1 de l'invention est fabriqué de la manière suivante : pré-laminage des films intercalaires 30 et 31 sur chacun des substrats verriers principaux respectifs 10 et 11 ; positionnement de la cellule à cristaux liquides 2 sur l'un des films intercalaires laminés avec l'un des substrats ; positionnement si besoin du cadre 5 sur le film intercalaire, par exemple en agençant sur le film intercalaire un cadre 5 en PVB tout autour de la cellule à cristaux liquides ; en variante le cadre 5 peut être obtenu en déposant une barrière d'étanchéité tel qu'un adhésif sur et en bordure du film intercalaire, et en déposant un OCA liquide entre la cellule et la barrière, puis en faisant durcir l'OCA ; encore en variante, le cadre 5 peut déjà être solidaire de la cellule à cristaux liquides lorsqu'elle est fournie ; puis positionnement du deuxième substrat principal avec son film intercalaire laminé, le film intercalaire étant en contact avec la cellule à cristaux liquides 2 et le cadre 5 ; l'ensemble de l'empilement étant agencé dans un sac à vide et passé en autoclave.

[072] Par ailleurs, le vitrage feuilleté 1 à cristaux liquides de l'invention est de préférence conçu pour protéger la cellule à cristaux liquides 2 des rayonnements ultraviolets, grâce à un ou des filtres ultraviolets. La protection sera au moins assurée sur l'une des faces principales de la cellule à cristaux liquides, 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 de la cellule à cristaux liquides 2 et/ou au niveau de la tranche de la cellule à cristaux liquides 2.

[073] Le filtre ultraviolet des faces 20 et/ou 21 de la cellule à cristaux liquides 2 est constitué d'un film intercalaire de feuilletage. Par conséquent, lorsque plusieurs films intercalaires sont empilés entre la cellule à cristaux liquides 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 à cristaux liquides 2. Les films ultraviolets sont dans une matière polymérique telle qu'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 particules noyées dans le film, qui sont aptes à bloquer les ultraviolets et qui ne diffusent pas dans le rayonnement visible. De préférence, le filtre ultraviolet sera sélectionné pour ne pas dégrader la couleur du vitrage, en restant de couleur neutre sans tendre vers le jaune, ce qui est particulièrement appréciable pour une application automobile.

[074] Avantageusement, le filtre ultraviolet d'une face de la cellule à cristaux liquides et de la tranche de la cellule à cristaux liquides 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%. [075] 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%.

[076] Lorsque le filtre est constitué d'une combinaison/d'une superposition de plusieurs films intercalaires, 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%.

[077] Un film du commerce en PVB filtrant les ultraviolets 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 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.

[078] Par ailleurs, pour maximiser la protection de la cellule à cristaux liquides 2 contre les ultraviolets au niveau de sa tranche, le cadre 5 constitue également un filtre ultraviolet. Le cadre 5 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%.

[079] Lorsque le cadre 5 est en PVB, celui-ci est un PVB filtrant les ultraviolets, comme par exemple de la même composition que celle du PVB commercialisé sous Eastman RU41.

[080] Le vitrage feuilleté 1 peut comprendre de nombreuses variantes, en particulier selon son utilisation. Par exemple, le vitrage feuilleté peut comprendre deux cellules à cristaux liquides 2 collées l'une à l'autre, et/ou au moins un système à cristaux liquides dont les substrats d'encapsulation sont en revanche polymériques, tel qu'un système PDLC, 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 principaux du vitrage peuvent présenter des fonctionnalités techniques telles que protection infrarouge, propriétés acoustiques, antireflets, antiadhésifs, anti-rayures, photocatalytiques, anti-traces de doigts, antibuée, de coloration.

[081] Sur l'exemple de réalisation de la figure 1, si le vitrage 1 est utilisé avec le premier substrat verrier 10 en regard de l'environnement extérieur, tandis que le second substrat verrier 11 est destiné à être en regard d'un habitacle, le vitrage comporte les couches fonctionnelles suivantes : une première couche fonctionnelle de protection infrarouge ; la face interne (face 2 du vitrage) du premier substrat 10 comporte avantageusement une couche fonctionnelle de protection infrarouge 10' de façon protéger la cellule à cristaux liquide 2 du rayonnement infrarouge en provenance de l'extérieur ; une couche fonctionnelle d'absorption des ultraviolets, en particulier à 400 nm ; le film intercalaire 30, de préférence en PVB, possède une fonction de filtre des ultraviolets ; une seconde couche fonctionnelle de protection infrarouge ; sur la face externe (face 4 du vitrage) du deuxième substrat verrier 11 comporte une couche basse émissive 11' réfléchissant les infrarouges de grandes longueur d'onde en provenance de l'intérieur de l'habitacle ; éventuellement, une autre couche fonctionnelle d'absorption des ultraviolets constituée par le deuxième film intercalaire 40.

[082] Dans l'exemple de la figure 4, le vitrage feuilleté 1 comporte deux cellules à cristaux liquides 2 et 6. La première cellule à cristaux liquides 2 est celle décrite plus haut, comprenant des substrats d'encapsulation en verre et un volume liquide de cristaux liquides mélangés à des colorants dichroïques. La seconde cellule à cristaux liquides 6 est 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 » 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. Un intercalaire 41 permet de coupler les deux cellules à cristaux liquides 2 et 6. Le type d'intercalaire 41 peut-être un film polymérique du type PVB ou EVA ou autre, ou un OCA sous forme liquide ou film. De préférence, l'intercalaire 41 entre les deux cellules à cristaux liquides 2 et 6 est un OCA, et les films intercalaires 30 et 40 sont en PVB.