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l~7~a~0
La présente demande est une divisiQn de la
demande déposee le 5 septembre 1980 sous le numero de
série 359,639.
L'invention a pour objet un vitrage à chauf-
fage electrique porteur d'un mince film électriquement
conducteur d'une resistance de 1 à 10 Q/o (symbole de
"Ohm par carré"), deposé sur un support transparent et
raccordé électriquement à des collecteurs en forme de
bandes servant à l'alimentation en courant.
~es vitrages a chauffage électrique dont la
résistance chauffante est constituée d'un mince film
transparent existent sous diverses formes. Ils sont par
exemple utilisés dans les cas où il faut éviter qu'un
depôt d'humidité ne perturbe la visibilité. Le film
résistan~ lui-meme peut être constitué de matériaux très
différents. En r~gle générale, on utilise des couches
métalliques, en particulier des couches d'or ou d'argent
mais aussi des couches à base de composes métalliques,
en particulier d'oxyde dlétain ou d'oxyde d'indium, et
le cas échéant des couches mixtes correspondantes. Ces
couches peuvent 8tre obtenues par evaporation ou pulve-
risation thermique du métal correspondant, sous atmos-
phère raréfiée, par projection de solutions de composés
metalliques d~composes ensuite par pyrolyse, ou encore
par diffusion ionique, etc...
D'autre part, ils peuvent etre déposes soit
immédiatement à la surface de la feuille de verre sili-
cate, soit encore sur un support transparent, en parti-
culier une feuille de matière plastique transparente
incorporee dans un vitrage feuillete comprenant une ou
plusieurs feuilles de
..,_ . ,~
11790(~0
verre silicate.
Toutes ces variantes appartiennent à l'état de la
technique.
Dans ee~ films résistants e~trêmement minces règne
S souvent u~e densité de courant très élevée, de sorte que
les couches sont souvent sollicitées presque à la limite
de leur~ capacités. La densité de courant est particu-
lièrement élevée là où existent des défauts d'homogéné-
ité à l'intérieur de ia couche résistante et de tels dé-
fauts peuvent rapidement aboutir à une surcharge localedu film résistant.
La transition brutale de la couche qui forme le
collecteur~ de résistivité superficielle relativement
basse au rilm résistant, de résistivité superficielle
relativement élevée constitue une telle inhomogénéité. Il
en résulte que les zones de transition des collecteurs aux
films minces de ce type de vitrages chauffants sont en
règle générale des zones critiques dans lesquelles se
produisent facilement des concentrations locales de
courant. A ces emplacements~ le film résistant br~le et
perd sa conductivité ; d'autres zones doivent donc sup-
porter le passage d'un courant plus élevé ce qui les
surcharge à leur tour et provoque alors leur destruction.
Dans les cas les plus défavorables, on obtient finalement
le long du collecteur une ligne de destruction continue
qui interrompt le passage du courant.
L'invention a pour objet d'améliorer le raccordement
électrique du film résistant mince aux collecteur~ par
rapport aux vitrages à chauffage électrique de l'art
antérieur et par conséquent de reduire les risques de
surcharges locales donc le danger de destruction de la
couche résistante.
Pour résoudre ce*te difficulté, l'invention propose
un ensemble de mesures convergentes.
Selon une première caractéristique de l'invention,
on interpose entre le film résistant mince et les collec-
teurs une couche de transition constituée d'un matériau
dont 1Q resistivité spécifique est nettement plus grande
que celle des collecteurs et de la couche mince.
11~790(~)
Cette solut~on se fonde sur le rait qu'on ne peut
obtenir un contact homogène entre un collecteur et le
film résistant, mais que, bien au contraire~ les surrace6
l~n quelque sorte ne se touchent que ponctuellement. La
~urcharge de courant 6e produit tout particulièrement le
~ong de la bordure interne, de sorte que les points de
contact dangereux se trouvent le long de cette ligne. Si
llon interpo~ç une couche de transition ~elon l'invention,
les points de contact en question sont munis dans une
certaine mesure d'une ~ésistance en série qui limite les
concentrations de courant locales par la chute de
tension qu'elle en~endre à sa traver6ée. Ceci améliore
la répartition du courant en dépit du manque d'homogénéité
de~ contacts.
Pour mettre en oeuvre cette solution, on constitue
avantageusement ]a couche de transition d'un matériau dont
la résistivité spécifique est de 50 à 500 fois supérieure
à celles du matériau constituant le film mince et les
collecteurs, lesquelles sont sensiblement du même ordre
dans les deux cas en dépit de la grande différence de résis-
tivité superficielle.
On obtient par exemple de bons résultats si, en fonc-
tion de la conductibilité de la couche de transition, on
ajuste son épaisseur de sorte que la chute de tension soit
de l'ordre de 0,1 à 1 ~, et de préférence proche de 0,5
de la tension d'alimentation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on
peut constituer les collecteurs eux-mêmes d'un matériau
possedant une résistivité spécifique de l'ordre de 2 à 5
fois supérieure à celle du matériau du film mince.
Cette solution agit de la m8me façon que la solution
précédente à la d~fférence près que la résistance en série
sur les points de contact entre collecteurs et film résis-
tant est fournie par le matériau du collecteur lui-mame.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la
bordure interne de chaque collecteur, tournée vers le film
et vers le collecteur opposé~possède une forme ondulée.
Ceci prolonge ~ensiblement la zone limite à l'intérieur de
laquelle la plus grande partie du courant passe des collec-
~9oo()
teurs au film résistant, BanB créer de p~intessur la bordure
cle chaque--collecteur, ce qui conduirait à nou~eau à une
augmentation de l~intensité du courant accompag~ée des
inconvénients précités~
Une solution qui permet dlatteindre de bons résultats
est de constituer la bordure de chaque collecteur d~une ~_
~uccession de demi-ondes sinuso;dale6 ayant chacune un pas
de 0,5 à 2 cm et une amplitude du même ordre de grandeur de
0,5 à 2 cm. Dans ces conditions, la longueur de la bordure
est sensiblement doublée de sorte que la densité de courant
moyenne est réduite de moitié.
Selon une autre caractéristique, il est possible
dlatteindre les résultats cherchés en diminuant la section
des bandes qui constituent les collecteurs au moins dans la
région la plus proche du film résistant~ sur une largeur
de 0,5 à 2 cm~ lui donnant un profil qui s~aminçit en biseau~
1~épaisseur décroissant régulièrement, de celle de la région
qui sert à répartir le courant jusqulà une épaisseur de
l~ordre de celle du film résistant. Dans ce cas également,
on évite une transition brutale entre le collecteur et le
film résistant mince, et on obtient au contraire un coupla-
ge progressif puisque la résistance du collecteur augmente
progressivement en direction du film mince pour se ra~pro-
-1 cher de la résistance de celui-ci. Il y a donc une transi-
tion progressive depuis les collecteurs à faible résistivi-
té superficielle vers la couche résistante à forte résis-
tivité superficielle. La solution la plus complète consiste
à combiner ces différentes mesures.
Différents exemples avantageux d'exécution sont
décrits de plus près ci-dessous, en référence aux dessins.
Ces dessins montrent :
Fig. 1 : une vue partielle d~un vitrage chauffant dont
les collecteurs ont une bordure sinusoldale,
Fig. 2 : une coupe suivant la ligne II-II du vitrage
représenté sur la fi~ure 1~
Fig. 3 : une coupe d~un vitrage chauffaDt muni d~un
mince film résistant et de collecteurs placés entre le
vitrage et le film résistant et dont l'épaisseur se réduit
dans la région de la bordure,
~17~
-- 5
Fig. 4 : une coupe d'un vitrage chauffant muni
d'un mince film resistant sur lequel les collecteurs
sont deposes avec interposition d'une couche de transi-
tion,
S Fig. 5 : une coupe d'un vitrage chauffant
feuillete dont le mince film résistant est déposé sur un
support de matière plastique intercalé entre deux
feuilles de verre,
Fig. 6 : une coupe d'un vitrage chauffant
feuilleté correspondant à une autre variante de l'inven-
tion.
La figure 1 est une vue partielle d'un vitrage
possedant un film transparent formant resistance elec-
trique 1, depose sur une feuille de verre silicate 2 et,
sur le bord de celle-ci des bandes collectrices 3
servant de collecteurs d'amenee du courant, dont une
seule est représentée. Le film résistant est constitue
d'une très mince couche d'oxydes d'etain et d'indium
d'une résistance superficielle de 6 Q/O (symbole de "Ohm
par carré") déposée par pyrolyse, les collecteurs 3 d'un
email à l'argent depose par impression, d'une façon bien
connue par exemple à l'écran de soie; ils ont une épais-
seur de l'ordre de 20 ~m et une resistance superficielle
de 0,01 Q/O.
Le film resistant 1 s'etend sous l'electrode 3
jusqu'au bord de la feuille de verre mais, en raison de
la forte différence de résistivite superficielle des
deux couches en contact, le passage du courant du col-
lecteur 3 au film resistant 1 se produit principalement
le long de la bordure 4.
Afin d'y réduire la densité de courant, cette
bordure 4 a la forme d'une succession de demi-ondes
sinusoïdales ou de dents en festons arrondis dont chacun
se developpe en direction du film 1. L'amplitude A des
demi-ondes est de l'ordre de 1 cm, leur pas L également
de l'ordre de 1 cm.
~ ~79000
- 5a -
Si, au lieu de la forme sinusoidale représen- -
tée, on donne a la bordure 4, dans le but d'augmenter sa
longueur, une forme différente, il faut veiller à ce
qu'il n'y ait pas de pointe dirig~e vers le film résis-
tant 1, mais toujours choisir des formes arrondies assu-
rant la meilleure homogénéité possible de la répartition
de la densité du courant le long de cette bordure.
Les collecteurs 3 peuvent posséder sur la
totalité de leur surface, y compris les festons sinu-
soidaux, une épais-
i~79000
seur constante ainsi que le montre la figure ~. Toutefois~le passage du courant des collecteurs 3 au film résistant 1
sera encore plu8 régulier S 1 il8 pos~èdent dans toute la
région marginale, par exemple sur une largeur correspondant
5 à l~Pmplit~de A des feston~ ~inusoldaux, une épai~seur
continuement décroissante.
Dans la variante représentée sur la figure 3~ la
feuille de verre silicate 7 resoit en premier lieu-les col-
lecteurs 8 et la couche résistante 10 est ensuite déposée
sur l~ensemble de la surface du vitrage 7 et des collec-
teurs 8.
Ces derniers, à nouveau constitués d~une couche con-
ductrice à l~argent possèdent une forme en ~iseau c~est-à-
dire un bord rectiligne 9 d~épaisseur régulièrement décrois-
sante. Le film résistant 10 est une couche d~or ou dlargentdéposée par vaporisation sous vide élevé et possédant une
transmission lumineuse de llordre de 80 %. Il peut aussi
avoir une structure à plusieurs couches obtenues par des
dépôts de composés métalliques effectués aussi bien sous
la couche métallique que par dessus, dans le but d~amélio-
rer son adhérence, son couplage optique au substrat~ ou
de la protéger~ etc... A cette fin~ llemploi de couches de
sulfure de zinc, d~oxyde de titane, de fluorure de magné-
sium ou autres est d~usage courant.
Les collecteurs 8 possèdent sur le bord de la feuille
de verre une région d~une épaisseur constante D de l~ordre
de 20 ~m. Cette région du`collecteur sert essentiellement à
amener le courant sur toute la longueur de celui-ci avec le
moins possible de pertes. Il s'y raccorde~ en direction du
film résistant mince 10, une région de largeur B dont la
section s~aminit progressivement, passant de l~épaisseur D
à zéro ou à une épaisseur correspondant à celle du film
résistant 10. Le collecteur se trouve en contact avec la
couche résistante 10 sur toute la distance B.
En raison de la forme en coin de sa section transver-
sale~ sa résistivité superficielle augmente en direction de
ltextrémité des saillants, clest-à-dire en direction du
film résistant 10 et se rapproche de celle de ce
dernier.
ii~90~
Il en résulte que la résistance du contact augmente
dans cette r~gion critique, ce qui provoque un couplage
progressif du courant ~ur une plu~ grande partie du
collecteur et évite une transition trop rapide.
La làrgeur B du domaine en biseau du collecteur 8
peut mesurer de 0,~ à 2 cm environ et avanta~eusement
~tre de llordre de 1 cm.
Lea collecteurs 8 peuvent bien entendu ~tre aussi
déposés sur le film résistant 10.
On peut encore ameliorer le raccordement des collec-
teurs à la couche résistante, aussi bien sur les collec-
teurs ayant une simple forme de bande que, bien entendu,
sur ceux qui ont les formes les plus diverses dans le
r cadre de la description des figures 1 à 3, par le choix
t5 de matériaux qui possèdent une résistivité accrue. Alors
que la résistivité spécifique du matériau qui constitue
les collecteurs est normalement du même ordre de grandeur
que celle du materiau qui constitue le film résistant
mince~ on peut, selon un mode dlexécution de l~invention,
utiliser pour les constituer un matériau possédant une
résistivité au moins double et de préférence allant
jusqu~au quintuple de celle du matériau de ce film résis~
tant.
Dans la variante représentée sur la figure 4, la
feuille de verre silicate 12 supporte un film résistant
13 auquel le courant est amené par des collecteurs 14
constitués d'un matériau de faible résistivité spécifique
tel qu~une feuille de cuivre d~environ 0,1 mm dlépaisseur.
Entre ces collecteurs et le film résistant est cependant
interposée une couche de transition 15 d'une résistivité
plus élevée, provoquant une chute de tension de l~ordre de
0~5 ~ de la tension d~alimentation. Si cette dernière est
de 24 V, et que la couche résistante 13 ait une résistivité
superficielle de 2 Q /~ , la couche de transition peut être
constituée d'un matériau à base de graphite~ agent~ cui~re..
déposé par impression sous forme de pâte à l~épaisseur de
0~5 mm et possédant après durcissement une résistivité
spécifique de 10 5 Ja ..
La figure 5 montre un vitrage feuilleté à chauffage
OO
électrique constitué de deux feuilles externes 18 et l9
de verre silicate et d'une feuille médiane 20 de ~olyester
r~ev8tue sur l'une de ses faces d'un film ré~istant 21 et
a~ssemblée sur les feuilles de verre 18 et 19 à l'aide de
dleux feuille~ de collage 22 et 23 en polyvinylbutyral.
La reuille de polyester ~0 qui sert de support à
la couche résistante 21 possode une épaisseur de l'ordre
de 5 em.
Sa surface est tout d'abord revêtue d'une couche de
sulfure de zinc obtenue par vaporisation thermique qui
sert de couche d'ancrage et améliore le couplage optique
pour abaisser le coefficient de réflexion et par consé-
quent augmenter la transparence. Sur cette couche de
sulfure de zinc est vaporisée la couche conductrice propre-
ment dite, constituée dlargent, ceci sous une épaisseur
telle que la transmission lumineuse soit de l'ordre de 80 ~.
La couche d'areent est à nouveau revêtue d'une couche de
sulfure de zinc. Clest l'ensemble de ces trois couches élé-
mentaires qui forme le rilm résistant 21.
Les collecteurs 14 sont déposés sur ce dernier avec
interposition d'une couche de transition 15 à base de gra-
phite analogue à celle décrite en liaison avec la figure 4.
La figure 6 montre une autre variante selon laquelle
c'est la feuille de verre 26 qui sert de support au film
résistant. La couche conductrice proprement dite 2B est à
nouveau constituée d'argent vaporisé thermiquement sous
vide. Les couches de couplage optique 29 et 30 qui sont
placées au-dessus et au-dessous de la couche d'argent sont
des couches d'oxyde de titane également vaporisées par voie
thermique.
Auparavant, une bande collective 31 constituée d'un
alliage de cuivre et de titane a été déposée par pulvéri-
sation à la flamme. En vue de cette opération, on a place
un masque à distance de 10 mm de la feuille de verre~ de
sorte que l'on a évité toute transition brutale entre
cette bande et le film résistant ; au contraire l'épaisseur
de la bande 31 décro~t progressivement,sur une largeur
d'environ 1 cm~ jusqu'à une valeur nulle,ce qui fournit le
raccordement souhaité du collecteur peu résistant au film
1~9000
tres resistant. Au-de~su~ de la bande 31~ le film résistant
28 reçoit une couche de transition 32 formée d'une compo-
si~ion à base de graphite, pUi8 une bande de cuivre 33
d'une épaisseur de 0,1 mm.
Les électrode~ renforcées de cette façon conviennent
plarticulierement lorsqu'il est nécessaire d'employer sur
le vitrage chauffant des intensités de courant relativement
élevées.
Les couches ~uccessives sont recouvertes d'une feuille
de verre 27 qui est ~ssemblée à l'aide d'~ne couche collan-
te en polyvinylbutyral 34 sur la feuille 26 après dép8t des
différentes couches et pose des collecteurs.
