Procédé pour l'alimentation électrique d'un composant électronique d'un vitrage feuilleté, vitrage feuilleté pour la mise en œuvre dudit procédé et installation comprenant un vitrage feuilleté.

L'invention se rapporte aux vitrages feuilletés, spécialement aux vitrages feuilletés incorporant des composants électroniques.

L'invention concerne plus particulièrement un procédé pour l'alimentation électrique d'un composant électronique d'un tel vitrage feuilleté, ainsi qu'un vitrage feuilleté spécialement adapté à la mise en oeuvre de ce procédé.

Les vitrages feuilletés sont communément utilisés dans l'industrie automobile pour la fabrication des pare-brise des voitures automobiles et dans l'industrie du bâtiment pour la fabrication notamment de vitrages de sécurité, de verrières et de garde-fous de balcons ou de terrasses. Les vitrages feuilletés sont des assemblages composites feuilletés. Ils comprennent normalement deux feuilles de verre superposées, entre lesquelles un intercalaire thermoplastique est interposé. L'intercalaire thermoplastique est un film adhésif dont la fonction est de solidariser les deux feuilles de verre. On utilise communément du polyvinylbutyral (PVB) ou un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), bien que d'autres matières adhésives puissent convenir.

Dans le document WO 2004/062908 (GLAVERBEL), on décrit des vitrages feuilletés dans lesquels on a incorporés des composants électroniques, ainsi qu'un circuit électroconducteur pour la connexion desdits composants électroniques à une source de courant électrique.

Les composants électroniques (par exemple des diodes électroluminescentes) et le circuit électroconducteur sont logés entre les feuilles de verre ou entre une desdites feuilles et l'intercalaire thermoplastique.

On a observé que, dans certaines conditions d'utilisation, ces vitrages connus subissent un vieillissement caractérisé par une corrosion progressive du circuit électroconducteur.

On a maintenant trouvé que l'on peut ralentir considérablement, voire annihiler, la corrosion des vitrages connus précités, au moyen d'une sélection appropriée de l'alimentation électrique de leurs composants électroniques.

En conséquence, l'invention vise à fournir un procédé nouveau et original pour l'alimentation électrique des composants électroniques des vitrages connus décrits plus haut, ce procédé évitant une corrosion du circuit électroconducteur du vitrage, au cours de son utilisation.

L'invention a dès lors aussi pour objectif de fournir un procédé pour l'alimentation électrique des composants électroniques des vitrages feuilletés, qui ralentit, voire annihile, le vieillissement de ces vitrages.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un vitrage nouveau, qui est spécialement adapté à la mise en oeuvre du procédé susdit.

Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir une installation comprenant, d'une part, un vitrage feuilleté incorporant un composant électronique et, d'autre part, une source de courant électrique reliée audit composant électronique, ladite installation étant conçue pour ralentir, voire annihiler, le vieillissement défini plus haut du vitrage.

En conséquence, l'invention a pour objet un procédé pour l'alimentation électrique d'un composant électronique d'un vitrage feuilleté, ledit vitrage feuilleté comprenant au moins deux feuilles de verre superposées avec interposition d'au minimum un intercalaire thermoplastique et le composant électronique étant logé entre les deux feuilles de verre, procédé selon lequel on relie le composant électronique à une source de courant électrique par l'intermédiaire d'un circuit électroconducteur, qui est logé entre les feuilles de verre ; selon l'invention, le procédé se caractérise en ce que la source de courant électrique est une source de courant alternatif.

Les vitrages feuilletés mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont du type de ceux communément utilisés en technique, définis plus haut. Ils comprennent, d'une manière générale au moins une paire de feuilles de verre entre lesquelles un intercalaire en matière thermoplastique est pris en sandwich.

Les dimensions et la forme du vitrage ne sont pas critiques pour la définition de

l'invention. Le vitrage peut être indifféremment plan ou incurvé ou avoir toute forme compatible avec sa destination.

Suivant les applications recherchées, on peut indifféremment mettre en oeuvre des feuilles de verre clair, coloré, mat, sablé, sérigraphié ou tout autre type de verre approprié.

L'intercalaire thermoplastique a pour fonction de solidariser les deux feuilles de verre. Il comprend généralement un film en polyester, celui-ci pouvant avantageusement être sélectionné parmi le polyvinylbutyral (PVB), les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) et le polyéthylènetéré- phtalate (PET). L'intercalaire peut comprendre un film unique en polyester. En variante, l'intercalaire peut comprendre un empilage de plusieurs films en polyester du type décrit ci-dessus. L'épaisseur de l'intercalaire thermoplastique n'est pas critique pour la définition de l'invention. L'épaisseur optimum doit être déterminée dans chaque cas particulier par l'homme du métier en fonction de divers paramètres, notamment les dimensions du vitrage, la destination de celui- ci et de la composition dudit intercalaire. L'épaisseur de l'intercalaire thermoplastique est généralement inférieure à 3,5 mm, cette dimension étant toutefois donnée à titre purement exemplatif et non limitatif quant à la portée de l'invention. En variante, le vitrage peut comprendre plus de deux feuilles de verre superposées, alternant avec des intercalaires thermoplastiques.

Le composant électronique a pour fonction de conférer au vitrage une ou plusieurs fonctionnalités particulières. Il doit normalement avoir des dimensions qui permettent de l'insérer entre les feuilles de verre, sans nuire aux propriétés du vitrage. La sélection la plus appropriée des dimensions du composant électronique doit être déterminée dans chaque cas particulier par l'homme du métier, en fonction de divers paramètres, notamment la forme, les dimensions et la constitution du vitrage, ainsi que sa destination. En pratique, le composant électronique a généralement une très faible épaisseur, habituellement inférieure à 3 mm, par exemple comprise entre 0,1 et 1,2 mm. Ces dimensions du composant électronique sont toutefois données à titre purement exemplatif et ne sont pas limitatives quant à la portée de l'invention.

La sélection du composant électronique va dépendre de la fonctionnalité recherchée. Les composants optoélectroniques tels que notamment les diodes électroluminescentes (LED), les photorésistances, les photodiodes et les capteurs de vision, par exemple du type CCD (abréviation bien connue en technique de l'expression anglo-saxonne "Charge çoupled Device") et CMOS (abréviation bien connue en technique de l'expression anglo-saxonne "çomplementary Métal Oxide Semiconductor") sont particulièrement utiles car directement en rapport avec l'aspect optique du vitrage. Cependant, d'autres composants électroniques peuvent aussi être insérés afin de réaliser des circuits électroniques complets. Suivant le type de composants et les conducteurs électriques utilisés, ces circuits peuvent être visibles ou non.

Le vitrage mis en oeuvre dans l'invention peut comprendre un seul composant électronique. Il peut toutefois aussi comprendre plusieurs composants électroniques, ce qui est le cas le plus fréquent. Lorsque le vitrage contient plusieurs composants électroniques, ceux-ci peuvent être tous identiques. En variante, le vitrage peut comprendre une pluralité de composants électroniques différents, exerçant des fonctionnalités différentes.

Dans la suite du présent mémoire, le vocable "composant électronique" désigne un composant électronique individuel ou, globalement, un ensemble de plusieurs composants électroniques.

De façon générale, l'invention concerne tous types de composants électroniques insérés dans les verres feuilletés, notamment les circuits de mise en forme et d'amplification des signaux issus des antennes électromagnétiques intégrées dans ces mêmes vitrages ainsi que les circuits de contrôle des éclairages et des capteurs ci-dessus détaillés.

Le composant électronique du vitrage doit pouvoir être alimenté en courant électrique, pour exercer sa fonctionnalité. A cet effet, le vitrage comprend, de manière connue en soi, un circuit électroconducteur, logé entre les deux feuilles de verre ou entre une feuille de verre et l'intercalaire thermoplastique. A cet effet, le circuit électroconducteur peut comprendre des fils, des bandes ou une ou plusieurs couches d'une matière électro conductrice, reliant le

composant électronique à la source de courant électrique. Il doit normalement avoir des dimensions qui permettent de l'insérer entre les feuilles de verre, sans nuire aux propriétés du vitrage. Des couches conductrices typiques ont une épaisseur généralement comprise entre 0,02 et 1 μm, de préférence entre 0,02 et 0,5 μm, de manière encore préférée entre 0,2 et 0,4 μm et une résistance de surface située entre 0 et 80 ω/carré, de manière préférée entre 4 et 50 ω/carré, de manière encore préférée entre 4 et 20 ω/carré. En fonction des applications recherchées, le circuit électroconducteur peut ou doit être visible, invisible, transparent, translucide ou opaque. Dans une premier mode de réalisation de l'invention, le circuit électroconducteur comprend un réseau de fils conducteurs laminés dans la matière thermoplastique de l'intercalaire ou déposés par sérigraphie sur la face intérieure d'une feuille de verre laminé.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, le circuit électroconducteur comprend une couche électro conductrice transparente, recouvrant une feuille de verre à l'interface de celle-ci avec l'intercalaire thermoplastique. Dans cette variante de l'invention, des pistes ou bandes électro conductrices peuvent avoir été découpées dans cette couche conductrice par l'action d'un rayon laser qui brûle la couche sur une faible largeur, réalisant ainsi des sillons non conducteurs qui délimitent les pistes dans le reste de la couche.

Les sillons non conducteurs ont généralement une largeur comprise entre 0,01 et

3 mm, de préférence comprise entre 0,05 et 1,5 mm, et de manière encore préférée entre 0,1 et 0,8 mm. De cette manière, on peut obtenir des connexions électriques quasiment invisibles même si la couche conductrice présente une légère coloration.

Dans ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le circuit électroconducteur comprend une couche électro conductrice que l'on a déposée sur une des feuilles de verre. Deux processus opératoire industriels distincts peuvent être mis en oeuvre pour réaliser le dépôt de cette couche électro conductrice.

Dans un premier processus opératoire, la couche électro conductrice comprend une couche pyrolytique, déposée sur la surface du verre à des

températures allant de 500 à 750 ⁰ C. De préférence, la couche pyrolytique conductrice est déposée à des températures de 570 à 660 ⁰ C. Une couche de ce type peut être déposée directement sur le ruban de verre chaud, à la sortie de l'étape dans laquelle le verre fondu flotte à la surface d'un bain d'étain métallique liquide, dans le procédé de fabrication bien connu du verre flotté ("float glass"). Le dépôt peut être fait par pulvérisation (spray) de fines gouttes de liquide ou par dépôt chimique en phase vapeur. Avantageusement, la couche pyrolytique est une couche déposée chimiquement en phase vapeur. La couche pyrolytique est constituée d'au moins un oxyde électroconducteur. Généralement, la conduc- tibilité électrique est réalisée par la présence d'une faible proportion d'éléments dopants dans la couche d'oxyde(s). De telles couches pyrolytiques comprennent par exemple de l'oxyde de zinc dopé à l'indium ou à l'aluminium, de l'oxyde d'étain dopé au fluor ou à l'antimoine ou de l'oxyde d'indium dopé à l'étain (ce dernier étant généralement connu sous l'abréviation ITO). Le processus opératoire pyrolytique convient bien pour former une couche de dioxyde d'étain dopé avec du fluor et/ou de l'antimoine.

Dans un deuxième processus opératoire, la couche électro conductrice est obtenue par pulvérisation cathodique magnétron sous vide (connu sous la terminologie "magnétron sputtering" dans la littérature anglo-saxonne). Cette couche électro conductrice peut par exemple être une couche tendre constituée d'un empilage des couches élémentaires suivantes :

TiO ₂ / ZnO / Ag / Ti / ZnO / SnO ₂

La résistance de surface de ces couches tendres est généralement de 1 à 20 ω/carré et, de préférence de 1 à 10 ω/carré. Une valeur de résistance de surface de 5 ω/carré a donné d'excellents résultats.

La couche conductrice magnétron peut aussi être constituée d'un empilage qui comprend une couche électro conductrice Zn dopé Al ou encore une couche In dopé Sn (couche "ITO"). La résistance de surface de ces couches est d'environ 4 à 50 ω/carré et, de préférence d'environ 4 à 15 ω/carré. On préfère généralement les couches pyrolytiques aux couches magnétron, en raison de leur résistance mécanique à la rayure plus élevée.

Des informations complémentaires concernant le vitrage feuilleté mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont accessibles dans le document WO 2004/062908 (GLAVERBEL).

Selon l'invention, l'alimentation électrique du composant électronique est opérée au moyen d'une source de courant alternatif.

Les caractéristiques électriques de la source de courant vont dépendre du composant électronique et doivent être déterminées par l'homme du métier dans chaque cas particulier. En général, dans le cas de diodes électroluminescentes

(LED), on recommande d'utiliser une source de courant dont la tension de crête se situe entre 1 et 5 V, idéalement entre 2 et 4 V.

La source de courant alternatif peut être invariablement une source à ondes carrées ou sinusoïdale. On préfère une source à ondes carrées.

La fréquence du courant électrique est avantageusement au moins égale à 50 Hz et inférieure à 3 kHz. Des fréquences de 50 Hz à 2 kHz (spécialement celles de 100 Hz à 1 kHz) sont recommandées. Les fréquences de 300 à 500 Hz sont préférées.

Le procédé selon l'invention s'applique avec avantage aux vitrages dans lesquels le circuit électroconducteur contient un oxyde métallique (spécialement du dioxyde d'étain) et où l'intercalaire thermoplastique contient des ions métalliques, spécialement des ions de métaux alcalins et/ou de métaux alcalino- terreux. En alimentant un tel vitrage avec une source de courant continu, on observe une corrosion progressive du circuit électroconducteur, à proximité des composants électroniques, cette corrosion se manifestant par une coloration brunâtre dudit circuit électroconducteur. De manière inattendue, cette corrosion n'a pas été observée dans le cas où la source de courant est, conformément à l'invention, une source de courant alternatif.

Le procédé selon l'invention s'applique dès lors tout particulièrement aux vitrages feuilletés dans lesquels le circuit électroconducteur contient du dioxyde d'étain et l'intercalaire thermoplastique contient des ions d'au moins un métal sélectionné parmi le sodium, le potassium, le lithium, le calcium et le magnésium.

Dans cette forme de réalisation de l'invention, on peut mettre en oeuvre du

dioxyde d'étain qui a été dopé avec du fluor et/ou de l'antimoine, pour le rendre conducteur de l'électricité ou un mélange électroconducteur de dioxyde d'étain et d'indium.

En variante, on peut aussi mettre en oeuvre pour le circuit électroconducteur, un empilage de couches dont l'une au moins est conductrice de l'électricité. Dans cette variante de l'invention, l'empilage de couches peut par exemple comprendre une couche d'un métal bon conducteur de l'électricité (avantageusement l'argent). Un empilage de couches TiO ₂ / ZnO / Ag / Ti / ZnO / SnO ₂ convient bien. L'invention concerne aussi un vitrage comprenant, d'une part, deux feuilles de verre superposées avec interposition d'un intercalaire thermoplastique et, d'autre part, au moins deux diodes qui sont logées entre les feuilles de verre et qui sont connectées à un circuit électroconducteur, également logé entre les deux feuilles de verre, le vitrage se caractérisant en ce que les deux diodes sont connectées en parallèle, en position tête-bêche, au circuit électroconducteur.

Dans le vitrage selon l'invention, l'expression "en position tête -bêche" signifie que la connexion des deux diodes aux bornes de la source de courant est agencée de telle sorte qu'une même borne de la source de courant est connectée à l'anode d'une des diode et à la cathode de l'autre diode. Cette connexion électrique a pour résultat que les deux diodes s'allument et s'éteignent alternativement.

Dans le vitrage selon l'invention, les diodes sont avantageusement des diodes électroluminescentes.

L'invention concerne également un vitrage feuilleté pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention défini plus haut, qui remédie au scintillement précité du vitrage. Pour ce faire, on met en oeuvre un courant d'alimentation alternatif dont la fréquence est d'au moins 100 à 500 Hz.

Le procédé et le vitrage selon l'invention trouvent diverses applications industrielles, notamment dans l'industrie du bâtiment à usage privé ou à usage professionnel, dans l'industrie automobile, dans l'industrie navale, dans l'industrie ferroviaire et dans l'industrie aéronautique (liste exemplative, non exhaustive) .

Le procédé et le vitrage selon l'invention s'appliquent indifféremment à des vitrages utilisés comme cloisons internes ou externes de bâtiment publics ou privés ou de véhicules, ou aussi à des vitrages décoratifs disposés à l'intérieur ou à l'extérieur de bâtiments ou de véhicules. L'invention concerne dès lors aussi une installation comprenant un vitrage feuilleté incorporant un composant électronique relié à une source de courant électrique, ledit vitrage feuilleté comprenant deux feuilles de verre superposées avec interposition d'un intercalaire thermoplastique et le composant électronique étant logé entre les deux feuilles de verre et étant relié à la source de courant électrique par l'intermédiaire d'un circuit électroconducteur, qui est logé entre les deux feuilles de verre ; selon l'invention, l'installation se caractérise par la source de courant électrique qui est une source de courant alternatif.

L'installation selon l'invention comprend par exemple un bâtiment public ou privé dont le vitrage équipe une fenêtre ou sert de cloison interne ou est utilisé en tant que cloison décorative. L'installation selon l'invention peut aussi comprendre un véhicule automobile terrestre, naval ou aérien dans le quel le vitrage constitue une fenêtre ou un hublot donnant sur l'extérieur ou une cloison interne, éventuellement décorative.

Le vitrage feuilleté de l'installation selon l'invention, est généralement du type de ceux décrits dans le document WO 2004/062908 (GLAVERBEL) .

Dans une forme de réalisation particulière de l'installation selon l'invention, le vitrage feuilleté de celle-ci est un vitrage conforme à l'invention, défini plus haut.

L'installation selon l'invention peut comprendre un vitrage unique. En variante, l'installation selon l'invention peut comprendre plusieurs vitrages feuilletés identiques ou différents, incorporant des composants électroniques.

Dans le cas où l'installation selon l'invention comprend plusieurs vitrages feuilletés incorporant chacun des composants électroniques, l'installation peut comprendre une seule source de courant alternatif raccordée à l'ensemble des vitrages ou plusieurs sources de courant alternatif qui sont raccordées chacune à un vitrage distinct.

Des particularités et détails de l'invention vont apparaître au cours de la description suivante des figures annexées, qui représentent quelques formes de réalisation particulières de l'invention.

La figure 1 montre schématiquement une forme de réalisation particulière de l'installation selon l'invention ;

La figure 2 est un schéma d'un détail d'un vitrage conforme à l'invention ; La figure 3 montre un détail d'un autre vitrage conforme à l'invention.

Dans ces figures des mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments. L'installation schématisée à la figure 1 comprend un vitrage feuilleté qui a été réalisé comme suit. Une couche électro conductrice 6 (conductivité d'environ 2 ω/carré) a été déposée sur une feuille 2 de verre sodocalcique clair de 2,1 mm d'épaisseur, destinée à être la feuille de verre extérieure du vitrage. La couche conductrice 6 est éliminée au laser sur de fines bandes ou sillons 4 d'environ 0,15 mm de large, de manière à délimiter des pistes conductrices 6a, 6b. Des électrodes électroluminescentes (LED) 8 dont les dimensions extérieures ne dépassent pas 0,6 mm d'épaisseur sont collées de part et d'autre d'une fine bande 4 avec une colle conductrice, de telle sorte que leurs électrodes soient en contact électrique avec les bandes électro conductrices 6a et 6b. Des colles conductrices typiques sont par exemple des colles à l'argent.

La feuille de verre 2 est alors laminée, face revêtue vers l'intérieur, avec une deuxième feuille 10 de verre sodocalcique clair de manière traditionnelle, en intercalant une feuille thermoplastique double 12 de 0,72 mm d'épaisseur totale.

La colle utilisée pour fixer les LED 8 aux bandes 6a et 6b doit être choisie pour sa résistance aux hautes températures et pression nécessaires pour réaliser le vitrage feuilleté. Elle doit aussi être choisie en fonction de sa viscosité de manière à éviter qu'elle ne se répande dans la bande isolante 4 lors du laminage du feuilleté.

Les bandes électro conductrices 6a et 6b sont raccordées à une source de courant électrique 11 qui, conformément à l'invention, est une source de courant alternatif.

Le flux lumineux émis par les LED 8 est indiqué par la flèche. Il est orienté vers la feuille de verre intérieure 10 du vitrage.

Dans le vitrage de la figure 2, le composant électronique comprend deux LED 8 et 8' qui sont raccordées en parallèle aux deux bandes électro conductrices 6a et 6b. Conformément à l'invention, les deux LED 8 et 8' sont disposées tête bêche, de telle sorte que l'anode de la LED 8 et la cathode de la LED 8' soient raccordées à la bande électro conductrice 6a, tandis que l'anode de la LED 8' et la cathode de la LED 8 sont raccordées à la bande électro conductrice 6b. Lorsque les bandes 6a et 6b sont raccordées à une source de courant alternatif, les LED 8 et 8' s'allument et s'éteignent alternativement, en phase avec la fréquence du courant alternatif.

Dans le vitrage de la figure 3 le composant électronique comprend six LED réparties en deux rangs de trois LED chacun : un rang comprend les trois LED 8a, 8b et 8c raccordées en série électrique et l'autre rang comprend les trois LED 8'a, 8'b et 8'c raccordées en série électrique. Les deux rangs de LED sont raccordés en parallèle aux deux bandes électro conductrices 6a et 6b. Conformément à l'invention, les LED 8a, 8b et 8c sont disposées tête-bêche par rapport aux LED 8'a, 8'b et 8'c. Lorsque les bandes 6a et 6b sont raccordées à une source de courant alternatif, le rang des LED 8a, 8b et 8c et le rang des LED 8'a, 8'b et 8'c s'allument et s'éteignent alternativement, en phase avec la fréquence du courant alternatif.

Les deux exemples qui suivent montrent le progrès réalisé par l'invention.

Dans chacun des deux exemples, on a mis en oeuvre un vitrage feuilleté que l'on a obtenu en opérant comme suit :

- Sur une feuille de verre de 2,1 mm d'épaisseur, on a déposé une couche électro conductrice à base d'oxyde d'étain dopé au fluor, de 300 nm d'épaisseur et d'environ 2 ω/carré ;

- Au moyen d'un rayon laser, on a délimité dans la couche électro conductrice, deux zones électro conductrices distinctes, séparées par un sillon non-conducteur ;

- De part et d'autre du sillon non conducteur, on a collé un nombre suffisant de diodes électroluminescentes (LED) pour obtenir l'effet lumineux recherché, l'anode de chaque diode étant en contact avec une des deux zones conductrices susdites et la cathode de chaque diode étant en contact avec l'autre zone conductrice ;

- Sur l'assemblage ainsi obtenu, on a posé trois feuilles de PVB clair totalisant une épaisseur de 1,14 mm, puis une feuille de verre clair de 2,1 mm d'épaisseur.

L'ensemble ainsi réalisé a été passé à l'autoclave pendant un cycle de 120 minutes comportant au minimum 35 minutes à température et pression élevées (125°C et 8 bars).

Dans ce mode de réalisation, les LED sont disposées en parallèle. Ce mode de réalisation a l'avantage de fournir un circuit de connexion totalement invisible même en utilisant deux feuilles de verre clair.

Exemple 1 (non conforme à l'invention) :

Dans cet exemple, les deux zones électro conductrices précitées ont été raccordées respectivement aux deux bornes d'une source de courant continu, de telle sorte que les anodes des LED soient reliées à la borne positive de la source de courant, les cathodes étant reliées à la borne négative de ladite source de courant.

On a soumis le vitrage à un test de vieillissement dans les conditions suivantes :

- courant électrique dans les LED : 50 mA ; - température ambiante : 50 ⁰ C ;

- durée du test : 1.500 heures.

A l'issue du test, on a observé une coloration brune dans la zone conductrice du vitrage, raccordée à la borne négative de la source de courant continu. Cette coloration se présentait sous la forme d'une ligne brunâtre le long

du sillon non-conducteur, à proximité des LED et sous la forme d'un demi- anneau brunâtre à quelques millimètres des LED.

Exemple 2 (conforme à l'invention (conforme à l'invention) : On a répété l'essai de l'exemple 1, en utilisant une source de courant alternatif.

A l'issue du test de vieillissement, on n'a pas relevé de coloration brune dans le vitrage.