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VITRAGE LUMINEUX AVEC ISOLATEUR OPTIQUE ET SA FABRICATION
La présente invention se rapporte au domaine de l'éclairage et plus
particulièrement concerne un vitrage lumineux avec isolateur optique et sa
fabrication.
Il est connu de former un vitrage lumineux en éclairant un verre par la
tranche
avec des LED. La lumière ainsi injectée est guidée par réflexion totale
interne à
l'intérieur de ce verre grâce au contraste d'indice avec les matériaux
environnants.
Cette lumière est ensuite extraite à l'aide de motifs diffusants.
Le document W02008/059170 propose en relation avec la figure 11, un toit
lumineux 1" à éclairage par la tranche comportant :
- un premier verre, d'indice optique n1 égal à 1,5 environ, par exemple un
verre clair ou extraclair,
- un verre teinté dans la masse,
- un intercalaire de feuilletage, entre les premier et deuxième verres, par
exemple un polyvinylbutyral,
- une couche sol gel de silice poreuse discontinue formant séparateur
optique, déposée sur le premier verre, la couche étant d'indice optique n2
égale à 1,1 et d'épaisseur 400nm,
- une source d'éclairage par la tranche du premier substrat, sous forme de
diodes électroluminescentes de préférence logées dans une rainure du
premier verre 1,
- un réseau rétrodiffusant interne entre la couche poreuse et le premier
substrat, sous forme de motifs de dimensions adaptées en fonction de
l'éclairage souhaité.
Toutefois cette solution n'est pas assez robuste ou à tout le moins son
efficacité n'est pas optimale, on souhaite mieux encore contrôler l'extraction
de lumière
en un ou des points bien définis par exemple bien répartis sur la surface du
verre.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose comme premier objet un
vitrage lumineux comportant :
- un premier substrat verrier, en verre minéral (transparent, clair,
extraclair),
d'indice de réfraction n1 inférieur à 1,65 clair, extraclair), d'indice de
réfraction n1 inférieur à 1,65 à 550nm et même à 1,6, mieux dans
l'ensemble du spectre visible, et même inférieur à 1,55 ou même encore à
1,5, notamment de 1,45 à 1,55 avec des première et deuxième face
principales et une tranche, et, en contact optique avec le premier substrat
verrier :
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- une couche polymérique, en contact optique avec le premier substrat
verrier, choisie parmi l'un au moins des éléments suivants :
- un intercalaire de feuilletage en matière thermoplastique associé à un
élément teinté et/ou diffusant, et/ou réfléchissant (miroir, miroir
espion) et/ou
- une encapsulation polymérique opaque ou un primaire
d'encapsulation polymérique, notamment opaque, sous une
encapsulation polymérique opaque,
- un isolateur optique, sur le premier substrat verrier (notamment
directement, au moins hors zone(s) avec moyens d'extraction de
lumière) et sous la couche polymérique, l'isolateur comportant (mieux
est constitué) une couche de silice poreuse d'épaisseur e2 d'au moins
400nm et de préférence d'au plus 1,5pm, mieux d'au moins 600nm,
d'indice de réfraction n2 à 550nm (mieux dans l'ensemble du spectre
visible) d'au plus 1,35, de préférence d'au plus 1,25 et même inférieur à
1,2
- une source de lumière (visible), de préférence un ensemble de diodes
électroluminescentes (alignées, notamment en rangée(s)) ou une fibre
optique extractrice, couplée optiquement au premier substrat verrier, de
préférence par la tranche, dite tranche de couplage, ou en variante
couplée optiquement à l'une des faces principales (notamment avec un
trou pour loger des diodes), le premier substrat verrier dit verre de guidage
guidant la lumière émise par la source de lumière,
- de préférence des moyens d'extraction de lumière (issue du guidage)
associés au verre de guidage (éventuellement vendus séparément ou dans
un vitrage lumineux en kit et/ou ajoutés par l'utilisateur)- notamment des
moyens diffusants du côté de la première face principale et/ou du côté de
(même de préférence sur) la deuxième face principale et/ou dans la masse
du verre de guidage - moyens d'extraction de lumière éventuellement
formant concentrateur de la lumière.
L'éventuelle encapsulation polymérique et primaire d'encapsulation est en
outre
de préférence en regard de la tranche, notamment sans gêner ledit couplage
optique
(en particulier plus éloigné de la tranche de couplage que la source de
lumière).
Le vitrage lumineux comprend en outre un revêtement de protection, minéral
et transparent, directement sur la couche de silice poreuse et directement
sous la
couche polymérique. Le revêtement de protection comprend (même est constitué
de)
une couche de silice avec une épaisseur e3 supérieure à 50nm et un indice de
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réfraction n3 d'au moins 1,4 à 550nm et même d'au moins 1,42, même encore d'au
moins 1,44.
Ici c'est le verre de guidage qui est revêtu de l'isolateur optique.
L'intercalaire de feuilletage peut être teinté et/ou être feuilleté avec un
deuxième substrat verrier teinté, en verre minéral ou organique et/ou porteur
d'un film
teinté côté intercalaire de feuilletage ou face principale opposée au
feuilletage.
L'intercalaire de feuilletage peut être feuilleté avec un deuxième substrat
verrier en verre minéral ou organique, deuxième substrat avec une face
principale dite
de collage liée à l'intercalaire de feuilletage, face de collage revêtue d'une
couche
décorative et/ou de masquage notamment un émail et/ou une peinture (laque) ou
une
couche réfléchissante, périphérique et du côté du couplage optique (cadre), ou
répartie
et même couvrant sensiblement la face de collage.
Sous la peinture (laque), il peut y avoir un primaire d'adhésion transparent
de
préférence.
Alternativement on peut avoir :
- la séquence suivante: verre de guidage/ isolateur optique/ revêtement de
protection/ intercalaire de feuilletage (PVB) avec peinture ou encre décor(/
deuxième substrat verrier (transparent, teinté)),
- la séquence suivante: verre de guidage/ isolateur optique/ revêtement de
protection/ intercalaire de feuilletage/ un élément de décor (film avec
peinture décor etc)/ autre intercalaire de feuilletage (transparent, teinté)/
deuxième substrat verrier (transparent, teinté).
Un vitrage laqué feuilleté avec une éventuelle sous couche primaire
d'adhésion est décrit dans le document W02009/081077. Afin d'optimiser
l'adhésion
entre la peinture et une éventuelle feuille intercalaire de feuilletage
polymère, on
soumet de préférence la peinture à l'action d'un plasma, notamment par un
traitement
du type décharge couronne, avant traitement thermique. Dans le même but, il
est
également possible de déposer sur la peinture des silanes, par exemple par
pulvérisation ou chiffonnage. Ces traitements permettent d'utiliser des
peintures,
notamment des laques, dont l'adhésion avec les feuilles intercalaires
polymères est
naturellement faible. Ils génèrent néanmoins un surcoût et ne sont de ce fait
pas
préférés.
L'intercalaire de feuilletage peut être feuilleté avec un deuxième substrat
verrier en verre minéral (de préférence) ou organique, deuxième substrat avec
une
face principale dite de collage lié à l'intercalaire de feuilletage, la face
de collage ou la
face opposée comporte une couche diffusante (dépôt, élément notamment
plastique
rapporté notamment collé avec une colle optique) et/ou ledit deuxième substrat
est
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diffusant et/ou encore un élément diffusant est entre le revêtement de
protection et
l'intercalaire de feuilletage notamment en couvrant partiellement le
revêtement de
protection ou autrement dit partiellement entre le revêtement de protection et
l'intercalaire, laissant intercalaire de feuilletage et revêtement de
protection en contact
dans une ou des zones.
On peut avoir :
- la séquence suivante: verre de guidage/ isolateur optique/ revêtement de
protection/ l'intercalaire de feuilletage (PVB) avec peinture ou encre
diffusante (sur la face principale de l'intercalaire à l'opposé de la face
principale coté revêtement de protection)/ deuxième substrat verrier
(transparent ou teinté),
- ou la séquence suivante: verre de guidage/ isolateur optique/ revêtement
de protection/ l'intercalaire de feuilletage/ un élément diffusant (film avec
peinture etc)/ autre intercalaire de feuilletage/ deuxième substrat verrier
(transparent ou teinté).
Un élément diffusant est classiquement une texturation de surface de
hauteur entre 100nm et 100pm, de préférence micrométrique, ou une
matrice avec des particules diffusantes. Il peut s'agir alternativement d'un
système à cristaux liquides comme décrit plus tard.
Si le verre de guidage est feuilleté via l'intercalaire, sa face principale
liée à
l'intercalaire est dite face interne et la face principale opposée dite face
externe.
L'invention a pour autre objet un vitrage lumineux comportant :
- un substrat verrier, en verre minéral (transparent, clair, extraclair) ou
organique, d'indice de réfraction n1 inférieur à 1,65 à 550nm même à 1,6
notamment de 1,45 à 1,55, mieux dans l'ensemble du spectre visible, avec
des face principales et une tranche, feuilleté par une face principale dite
face de liaison à un autre substrat verrier, via un intercalaire de
feuilletage
en matière thermoplastique (transparente, clair, extraclair, diffusant faisant
partie des moyens d'extraction),
l'autre substrat verrier, en verre minéral avec une première face principale
dite de face de feuilletage, deuxième substrat verrier teinté et/ou diffusant
et/ou porteur d'un élément teinté et/ou diffusant et/ou réfléchissant sur la
face
principale opposée à la face de feuilletage,
- un isolateur optique directement sur la face de feuilletage notamment
directement, au moins hors zone(s) avec moyens d'extraction de lumière
et sous l'intercalaire, l'isolateur comportant (mieux étant constitué d') une
couche de silice poreuse d'épaisseur e2 d'au moins 400nm et de
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préférence d'au plus 1,5pm, mieux d'au moins 600nm, d'indice de
réfraction n2 à 550nm (mieux dans l'ensemble du spectre visible) d'au plus
1,35, de préférence d'au plus 1,25 et même inférieur à 1,2, l'autre substrat
verrier étant dénommé substrat isolé,
5 - une
source de lumière (visible), de préférence un ensemble de diodes
électroluminescentes (alignées, notamment en rangée(s)) ou une fibre
optique extractrice, couplée optiquement au premier substrat verrier, de
préférence par la tranche, dite tranche de couplage, ou en variante
couplée optiquement à l'une des faces principales (notamment avec un
trou pour loger des diodes), le premier substrat verrier, dit substrat de
guidage, guidant la lumière émise par la source,
- de préférence des moyens d'extraction de lumière (issue du guidage)
associés au substrat de guidage (éventuellement vendus séparément ou
dans un vitrage lumineux en kit et/ou ajoutés par l'utilisateur) - notamment
des moyens diffusants du côté feuilletage et/ou du côté opposé (même de
préférence sur la face dite extérieure) et/ou dans la masse du substrat de
guidage - moyens d'extraction de lumière éventuellement formant
concentrateur de la lumière.
Ce vitrage lumineux comprend en outre un revêtement de protection, minéral
et transparent, directement sur la couche de silice poreuse et directement
sous
l'intercalaire de feuilletage. Le revêtement de protection comprend (même est
constitué
de) une couche de silice avec une épaisseur e3 supérieure à 50nm et un indice
de
réfraction n3 d'au moins 1,4 à 550nm et même d'au moins 1,42 même encore d'au
moins 1,44.
Ici, c'est le substrat isolé distinct du substrat de guidage qui est revêtu de
l'isolateur optique.
Ce vitrage lumineux peut aussi comprendre, si le substrat de guidage est
minéral sur la face principale dite face extérieure, opposée à la face de
liaison, en
périphérie :
- un autre
isolateur optique directement sur la face de feuilletage, l'isolateur
comportant une couche de silice poreuse d'épaisseur e2 d'au moins
400nm et de préférence d'au plus 1,5pm, mieux d'au moins 600nm,
d'indice de réfraction n2 à 550nm (mieux dans l'ensemble du spectre
visible) d'au plus 1,35, de préférence d'au plus 1,25 et même inférieur à
1,2, l'autre substrat verrier étant dénommé substrat isolé, de préférence
identique audit isolateur optique,
- un
autre revêtement de protection, minéral et transparent, directement sur
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la couche de silice poreuse, de préférence identique audit revêtement de
protection (nature voire même épaisseur) notamment qui
comprend (même est constitué de) une couche de silice avec une
épaisseur e3 supérieure à 50nm et un indice de réfraction n3 d'au moins
1,4 à 550nm et même d'au moins 1,42, même d'au moins 1,44
une encapsulation polymérique opaque ou un primaire d'encapsulation
polymérique, notamment opaque, sous une encapsulation polymérique
opaque, en périphérie et de préférence en regard de la tranche du substrat
de guidage.
La Demanderesse a constaté qu'en appliquant directement l'intercalaire de
feuilletage sur la couche de silice poreuse (sur le verre de guidage ou le
substrat isolé)
sa fonction d'isolateur optique était perdue.
Il est probable que les pores, en particulier ceux ouverts en surface, de la
couche poreuse soient pollués au moment de la fabrication et que les polluants
restent
piégés dans les pores même après un traitement thermique (pour le
feuilletage).
La Demanderesse a également constaté aussi qu'en appliquant directement
une primaire d'encapsulation polymérique ou une encapsulation polymérique sur
la
couche de silice poreuse sa fonction d'isolateur optique était diminuée.
En l'absence d'isolateur optique, les pertes optiques sont particulièrement
significatives lorsqu'un élément teinté présente une TL inférieure à 85%
notamment
pour une épaisseur (de référence) de 4mm ou même 2mm. TL se mesure de façon
classique selon la norme EN410 avec illuminant D65 et un spectrophotomètre.
Même un élément réfléchissant, notamment spéculaire, notamment un miroir,
à l'argent ou un miroir espion, peut être avantageusement être isolé
optiquement pour
un meilleur guidage. Des exemples de couches formant miroir espion sont
décrits
dans le brevet W02012/035258.
Le revêtement de protection couvre de préférence toute la surface de la
couche de silice poreuse par simplicité même le cas échéant dans une ou des
aires
sans la couche polymérique.
De manière avantageuse, l'épaisseur e3 est d'au moins 80nm ou d'au moins
100nm et mieux d'au moins 180nm. Et n3 d'au moins 1,42 même d'au moins 1,44.
La couche de silice (dense) peut être de préférence submicronique et même
d'au plus 500nm.
Le choix de n3 révèle que le revêtement de protection est dense. Il est dénué
de pores traversants (de taille égale à e3 ou de l'ordre de e3 soit taille /e3
entre 1 et 2)
et même on peut considérer qu'il est essentiellement dénué de pores à tout le
moins
avec une fraction volumique inférieure à 10%, mieux à 5%.
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La couche de silice dense comporte de préférence une phase solide
(essentiellement) continue, plutôt qu'une phase solide principalement sous
forme de
(nano)particules ou de cristallites.
Une couche de silice dense (notamment non rendue poreuse de manière
intentionnelle) présente de manière classique un indice de réfraction à 550nm
de
l'ordre de 1,45 si déposée par dépôt physique en phase vapeur et entre 1,42 et
1,46 si
obtenue par voie sol gel.
Lors d'essais, la Demanderesse a constaté qu'avec une épaisseur inférieure à
50nm la barrière aux polluants de la couche de silice poreuse était
insuffisante.
Dans le cas du feuilletage notamment, les pertes optiques sont diminuées
progressivement au-delà de 50nm. A partir de 80nm on constate une bonne
amélioration du guidage, à 120nm un guidage encore amélioré et à 230nm un
excellent guidage.
Choisir un revêtement de protection à base de silice est la solution la plus
simple tout en étant performante. Dans une alternative, le revêtement de
protection
pourrait comprendre, mieux être constitué d'un nitrure, un oxyde, un
oxynitrure de
préférence d'un des éléments suivants : Ti, Zr, Al, ou encore d'un des
éléments
suivants W, Sb, Hf, Ta, V, Mg, Mn, Co, Ni, Sn, Zn, Ce. Ce peut être une couche
sol-
gel ou une couche déposée par voie physique ou chimique. On ajusterait
l'épaisseur
e3 du revêtement de protection pour qu'il remplisse sa fonction de protection
en
fonction de sa nature, et, indirectement, en fonction de sa densité.
De préférence la couche polymérique est en contact avec le revêtement de
protection sur toute sa surface. De préférence, en particulier, entre la face
de
feuilletage du substrat isolé (ou la face interne du erre de guidage) et le
revêtement de
protection aucun élément est intercalé, ou à tout le moins on exclut de
préférence une
couche déposée sur la couche polymérique ou sur le revêtement de protection.
L'ensemble premier substrat verrier (verre de guidage), couche de silice
poreuse et revêtement de protection peut présenter une transmission lumineuse
TL
d'au moins 80% et même d'au moins 90% notamment pour une épaisseur de verre
(de
référence) de 4mm ou même 2mm.
La transparence du revêtement de protection permet en particulier de
préserver la vision au travers du vitrage lumineux ou encore la teinte
conférée par
l'élément teinté.
La transparence du revêtement de protection permet en particulier de
préserver la vision d'un élément décor, par exemple une peinture (notamment
une
laque) notamment sur le deuxième substrat verrier ou le substrat isolé (et/ou
d'un émail
sur le deuxième substrat verrier ou le substrat isolé, émail ou peinture
(laque) répartie
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sur une surface du deuxième substrat verrier (face de collage ou face opposée)
ou du
substrat isolé (face opposée à face de feuilletage), couvrant sensiblement
cette surface
ou en motifs discrets ou encore en bordure (bandes latérales et/ou
longitudinales,
cadre).
La transparence est ici prise au sens large, impliquant une vision au travers,
le
revêtement de protection pouvant être incolore ou teintée, couleur neutre ou
couleur
vive. Le revêtement de protection peut même être ajusté en fonction de la
teinte de
l'élément teinté, notamment deuxième substrat verrier ou le substrat isolé
et/ou de
l'intercalaire de feuilletage lui-même teinté pour un complément de couleur,
dans la
réalisation avec le verre de guidage. Le revêtement de protection peut être
par
exemple ajusté en fonction de la couleur de la peinture et/ou de l'émail
utilisé à des fins
décoratives, pour un complément de couleur.
La peinture ou l'émail est généralement opaque mais peut alternativement
laisser passer plus de lumière par exemple appliquée en couche fine et/ou en
ajustant
le taux de charges dans le liant.
Le revêtement de protection peut être teinté par nature (de la matrice) et/ou
par
exemple par ajout d'additifs colorants, peut contenir comme un colloïde de
métal,
d'oxyde métallique ou de sel métallique. Comme sol-gel de silice coloré, on
peut citer
les exemples du document W02013/054041.
Par simplicité, on peut préférer un revêtement de protection sans additifs ou
charges, ou plus largement sans (nano)particules.
La transparence du revêtement de protection peut permettre de l'appliquer
directement dans une zone donnée (ou plusieurs zones) sur la face de liaison
ou la
face de feuilletage si l'isolateur optique est discontinu. Alors de préférence
le
revêtement de protection est choisi d'indice de réfraction n3 à 550nm (mieux
dans
l'ensemble du spectre visible) tel que l'écart n3-n1, en valeur absolue ou non
(notamment avec n3>n1), est inférieur à 0,1 mieux d'au plus 0,05.
Si les moyens d'extraction sont au-dessus de l'intercalaire de feuilletage,
plus
éloignés du substrat de guidage, l'intercalaire de feuilletage peut être de
préférence
d'indice de réfraction n'3 à 550nm (mieux dans l'ensemble du spectre visible)
tel que
l'écart à n'3-n1, en valeur absolue ou non (notamment avec n'3>n1), est
inférieur à 0,1
mieux d'au plus 0,05.
Si l'isolateur optique est discontinu et les moyens d'extraction sont au-
dessus
de l'intercalaire de feuilletage, plus éloignés du verre de guidage,
l'intercalaire de
feuilletage peut être de préférence d'indice de réfraction n'3 à 550nm (mieux
dans
l'ensemble du spectre visible) tel que l'écart à n'3-n1 en valeur absolue ou
non
(notamment avec n'3>n1) est inférieur à 0,1 mieux d'au plus 0,05.
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La face externe du verre de guidage opposée à la face interne ou la face
extérieure opposée à la face de liaison peut être revêtue en périphérie de
l'encapsulation polymérique ou du primaire d'encapsulation et de
l'encapsulation
polymérique.
Dans le cas du primaire d'encapsulation et/ou de l'encapsulation, la
transparence du
revêtement de protection n'est pas indispensable toutefois on peut souhaiter
utiliser le
même revêtement que pour l'intercalaire de feuilletage dans le cas d'un
vitrage
feuilleté, pour simplifier. Toutefois, le vitrage lumineux avec une
encapsulation
polymérique peut être éventuellement monolithique (avec un seul verre minéral,
non
feuilleté).
Toutefois, dans de multiples applications le feuilletage est requis,
feuilletage
avec un substrat verrier en verre de préférence minéral, par exemple pour une
cloison
vitrée feuilletée, une porte vitrée d'entrée feuilletée, un vitrage feuilleté
de véhicule (toit,
pare-brise et même vitre latérale).
Entre le verre de guidage et un deuxième substrat verrier, ledit intercalaire
de
feuilletage peut être :
- transparent notamment clair ou extraclair
- ou diffusant (en volume plutôt qu'une texturation de surface) ou porteur
d'une couche diffusante par exemple, une encre, une couche imprimée,
par exemple locale, et faisant partie ou formant les moyens d'extraction si
l'isolateur optique est discontinu.
Le deuxième substrat verrier (souple, rigide ou semi rigide) en verre minéral
peut être clair, extraclair ou même diffusant ou porteur d'un élément
diffusant (dépôt,
film rapporté) par exemple de l'autre côté de sa face de collage avec
l'intercalaire.
Entre le substrat de guidage et l'autre substrat verrier, ledit intercalaire
de
feuilletage peut être :
- transparent notamment de préférence clair ou extraclair, (éventuellement
légèrement teinté)
- ou diffusant (en volume plutôt qu'une texturation de surface) ou porteur
d'une couche diffusante par exemple, une encre, une couche imprimée,
par exemple locale, et faisant partie ou formant les moyens d'extraction.
Pour un vitrage automobile, le deuxième substrat verrier, en verre minéral,
est
de préférence teinté (en
particulier pour un toit automobile) et mieux encore
l'intercalaire de feuilletage est aussi teinté ou le substrat isolé est teinté
(en particulier
pour un toit automobile). L'épaisseur des substrats verriers est de préférence
d'au plus
3mm. Un tableau 1 ci-dessous donne des exemples de verre vendu par la
Demanderesse. Ils sont adaptés à tous les vitrages d'un véhicule, qu'ils
soient trempés
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ou feuilletés. Le verre SGS THERMOCONTROL Absorbing/ Venus améliore le
confort thermique en absorbant la charge énergétique dans la masse du verre.
Ces
verres sont divisés en deux catégories : Vision (Transmission
lumineuse>70%) et
Privacy (Transmission lumineuse <70%).
5
Type de verre TL (%) TE (%) RE (%)
SGS THERMOCONTROL Venus Green 49 27 7
Haute Performance teinté vert // Verre Clair 28 16 3
SGS THERMOCONTROL Venus Green 35 22 5
SGS THERMOCONTROL Venus Grey 10 10 8 1
SGS THERMOCONTROL Absorbing 71 44 18
TSA3+
Verre standard vert 78 53 25
Tableau 1
Le verre Vision est adapté à tous les types de vitrage dans le véhicule:
vert /
bleu / gris et assure une transmission énergétique réduite (TE). La couleur la
plus
appréciée à cette fin est le vert. Elle a été choisie en raison de son aspect
neutre qui
n'affecte pas l'harmonie des couleurs d'un véhicule.
Le verre Privacy est un vitrage teinté dans la masse pour le confort
thermique et l'intimité. C'est un vitrage surteinté vert foncé ou gris foncé.
Pour assurer
l'intimité, ce vitrage présente des valeurs de transmission lumineuse qui sont
au-
dessous de 70%, généralement autour de 55% ou moins. En raison de sa teinte
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foncée, ce type de verre assure aussi une faible transmission UV (les rayons
UV
peuvent causer des irritations de la peau).
Dans la plupart des pays, le verre Vénus / Privacy est adapté aux vitrages
latéraux arrière (après le pilier B), lunette arrière et toit. La seule
exception est les
Etats-Unis, où les vitrages surteintés sont interdits sur les véhicules légers
(sauf toit
ouvrant) et, par conséquent, ils ne sont utilisés que sur les véhicules
utilitaires (après le
pilier B). L'application sur des toits ouvrants est acceptée dans le monde
entier, quel
que soit le type de voiture.
La législation européenne actuelle impose une transmission lumineuse
minimum de 75% sur les pare-brise et de 70% sur les portes avant.
SGS THERMOCONTROL Venus est constitué de vitrage surteinté de
couleur gris foncé ou vert foncé. Ils ont tous les avantages thermiques du
verre de type
Vision (SGS THERMOCONTROL O Type) avec une protection solaire améliorée:
- des valeurs plus faibles en transmission énergétique (par rapport à
toutes
les autres solutions de verre),
- sa couleur foncée bloque également le rayonnement UV, qui est
responsable de l'irritation de la peau et la décoloration de l'habitacle,
- offre une plus grande intimité pour les passagers du véhicule (il est
difficile
de voir à travers le verre depuis l'extérieur).
Comme un intercalaire de feuilletage, notamment d'épaisseur d'au plus
1,3mm, ou même submillimétrique, notamment 0,38mm ou 0,76mm, on peut choisir
notamment une feuille (ou plusieurs feuilles) de matière thermoplastique par
exemple
en polyvinylbutyral (PVB), en éthylène vinylacétate (EVA), en polyuréthane
(PU).
On peut citer les produits dénommés Saflex de la société Solutia.
Le vitrage lumineux peut comprendre un système électrocommandable à
propriétés optiques variables, notamment à cristaux liquides, à valve
optique,électrochrome, et même thermochrome ou thermotrope, entre le substrat
de
guidage et le revêtement de protection notamment en couvrant partiellement le
revêtement de protection (ou autrement dit partiellement entre le revêtement
de
protection et l'intercalaire, laissant intercalaire de feuilletage et
revêtement de
protection en contact dans une ou des zones) ou plus éloigné du verre de
guidage que
l'isolateur optique.
Dans un vitrage feuilleté selon l'invention, on peut avoir le système suivant
:
ledit intercalaire de feuilletage/support (film plastique)/ première
électrode/ système
optique électrocommandable /deuxième électrode/support (film plastique)/ un
autre
intercalaire de feuilletage/deuxième substrat verrier ou substrat isolé. Comme
support
on peut choisir un poly(téréphtalate d'éthylène) dit PET.
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Comme système optique électrocommandable on peut préférer les cristaux
liquides, une valve optique (SPD), l'électrochrome, .
Le système optique électrocommandable à cristaux liquides peut occuper toute
ou partie de la surface du vitrage lumineux. Il peut éventuellement faire
partie ou
former les moyens d'extraction de lumière.
On peut citer les cristaux liquides décrits dans les demandes EP964288,
EP0823653A1, EP0825478A1, EP0964288A3, EP1405131.
Le deuxième substrat verrier (feuilleté par l'intercalaire) peut aussi être en
verre organique notamment souple comme :
- un poly(téréphtalate d'éthylène) (PET) de préférence feuilleté avec PVB
ou EVA, PET fonctionnel (teinté, diffusant),
- ou un polyester éventuellement avec une couche dure telle qu'un
siloxane,
- ou encore un PU thermodurcissable feuilleté avec un intercalaire
thermoplastique PU comme décrit dans le document EP132198.
Le deuxième substrat verrier peut aussi être en verre organique (rigide, semi
rigide) comme un polyméthacrylate de méthyle (PMMA), un polycarbonate (PC).
Le substrat de guidage (feuilleté par l'intercalaire) peut aussi être en verre
organique notamment souple (rigide, semi rigide) comme un polyméthacrylate de
méthyle (PMMA), un polycarbonate (PC).
Le vitrage lumineux, de préférence feuilleté (avec verre minéral ou organique)
notamment avec le dit intercalaire de feuilletage formant couche organique,
peut faire
partie d'un double ou triple vitrage, comme une fenêtre de bâtiment ou de
véhicule
(train etc) ou une porte de bâtiment ou de véhicule (train etc). On préfère
dans ce cas
laisser une zone transparente sur la plupart du vitrage lumineux, en
particulier zone
centrale (clair de vitre) avec éventuel motif(s) (local) d'extraction. On
préfère aussi
placer le vitrage lumineux du côté intérieur du bâtiment ou du véhicule.
Le vitrage lumineux peut même faire partie d'un double vitrage d'une porte
d'équipement réfrigéré, notamment vertical. On préfère dans ce cas laisser une
zone
transparente sur la plupart du vitrage lumineux (clair de vitre) avec un
éventuel motif(s)
(local) d'extraction. Le vitrage lumineux peut être le plus extérieur de
l'équipement.
La face opposée à la face de feuilletage ou la face de collage peut être
libre,
ou à moins accessible et/ou servir pour l'assemblage.
La couche de silice poreuse peut être un empilement compact de
nanoparticules de silice, par exemple obtenue par voie sol-gel, ou de
préférence, une
couche de silice comportant une matrice de silice (autrement appelée réseau de
silice)
contenant des pores et de préférence obtenue par voie sol-gel. On préfère tout
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particulièrement une couche poreuse comportant une phase solide
(essentiellement)
continue, formant ainsi les murs denses des pores, plutôt qu'une phase solide
principalement sous forme de (nano)particules ou de cristallites.
Pour fabriquer la couche sol gel poreuse, il existe différents agents
porogènes. Le document EP1329433 divulgue ainsi une couche de silice poreuse
élaborée à partir d'un sol de tétraéthoxysilane (TEOS) hydrolysé en milieu
acide avec
un agent porogène à base de polyéthylène glycol tert phényle éther (dit
Triton) à une
concentration entre 5 et 50 g/I. La combustion de cet agent porogène à 500 C
libère
les pores. Cet agent porogène non localisé est de forme indéterminée et se
répand
dans la structure de façon incontrôlée.
D'autres agents porogènes connus tels que des micelles de molécules
tensioactives cationiques en solution et, éventuellement, sous forme
hydrolysée, ou de
tensioactifs anioniques, non ioniques, ou des molécules amphiphiles, par
exemple des
copolymères blocs. De tels agents génèrent des pores sous forme de canaux de
petite
largeur ou des pores plus ou moins ronds de petite taille entre 2 et 5 nm.
On préfère une couche de silice poreuse obtenue avec un agent porogène
particulaire comme des billes polymériques qui permet quant à lui une
meilleure
maîtrise de la taille des pores, notamment l'accès à des grandes tailles, une
meilleure
maîtrise de l'organisation des pores notamment une distribution homogène,
ainsi
qu'une meilleure maîtrise du taux de pores dans la couche et une meilleure
reproductibilité. Les billes polymériques peuvent être un coeur polymérique et
une
écorce minérale.
La plus petite dimension caractéristique des pores peut être encore plus
préférentiellement supérieure ou égale à 30 nm et de préférence inférieure à
120 nm
mieux à 100 nm. Et de préférence également, la plus grande dimension
caractéristique
des pores peut être encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 30 nm
et de
préférence inférieure à 120 nm mieux à 100 nm.
Le facteur de forme plus grande dimension divisé par plus petite dimension
peut être inférieur à 2 et même à 1,5.
Dans un mode de réalisation préféré, la couche de silice poreuse est une
matrice de silice avec des pores fermés (de préférence délimités par les
parois de la
silice) en volume, et en particulier une porosité ouverte en surface,
notamment pores
fermés de forme sensiblement ovale ou sensiblement sphérique, chacun de plus
petite
dimension d'au moins 30nm et de plus grande dimension d'au plus 120nm,de
préférence entre 75nm et 100nm (bornes incluses de préférence), avec e3
supérieure
à la plus grande dimension des pores et de préférence submicronique.
La couche poreuse à pores fermés en volume est mécaniquement stable, elle
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ne s'effondre pas même pour des fortes concentrations de pores. Les pores
peuvent
être aisément séparés les uns des autres, bien individualisés.
Les pores peuvent avoir une forme allongée, notamment en grain de riz.
Encore plus préférentiellement, les pores peuvent avoir une forme sensiblement
sphérique ou ovale. On préfère que la majorité des pores fermés, voire au
moins 80%
d'entre eux, aient une forme donnée sensiblement identique, notamment
allongée,
sensiblement sphérique ou ovale.
La majorité des pores fermés, (voire entre 80% ou même 95% ou mieux tous),
peuvent avoir de préférence une plus petite dimension caractéristique, et de
préférence une plus grande dimension également, entre 75 et 100 nm (bornes
incluses
de préférence).
Dans la couche poreuse, les pores peuvent être de dimensions différentes, bien
que ce ne soit pas préféré.
La porosité peut être en outre monodisperse en taille, la taille des pores
étant
alors calibrée à une valeur minimale de 30nm, de préférence 40nm encore plus
préférentiellement 50nm et de préférence inférieure à 120nm.
La proportion en volume de pores peut être de préférence supérieure à 50%
et même à 65% et de préférence inférieure à 85%.
Il doit être noté cependant que la fraction volumique maximale de 74 % est la
valeur maximale théorique appliquée à un empilement de sphères de dimension
identique, quelle qu'elle soit.
Le verre de guidage ou le substrat isolé avec la couche sol gel et le
revêtement de protection (de préférence sol gel) peut avoir été traité
thermiquement, à
une température supérieure ou égale à 450 C de préférence supérieure ou égale
à
600 C, notamment est même un verre trempé, bombé trempé.
De préférence, par simplicité, la couche de silice poreuse est une couche sol-
gel et le revêtement de protection comprend, mieux est constituée, d'une
couche de
silice sol-gel plutôt qu'un dépôt physique en phase vapeur PVD notamment
magnétron
(c'est-à-dire par pulvérisation cathodique assistée par magnétron) de la
couche de
silice (ou autre oxyde) sont plus onéreux et long du fait du caractère isolant
électrique
de la silice et compliquant la fabrication.
La silice poreuse et/ou la silice du revêtement de protection peut être
hybride
minéral organique. La silice poreuse et/ou la silice du revêtement de
protection peut
être dopée. Les éléments dopants peuvent de préférence être choisis parmi Al,
Zr, B,
Sn, Zn. Le dopant est introduit pour remplacer les atomes de Si dans un
pourcentage
molaire pouvant de préférence atteindre 10%, encore plus préférentiellement
jusqu'à
5%.
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Les moyens d'extraction peuvent être du côté du feuilletage, plus proche du
substrat de guidage que le revêtement de protection.
Dans un mode de réalisation, la couche de silice poreuse couvre partiellement
le verre de guidage ou le substrat isolé, présentant ainsi une première zone
dite
5 d'isolation optique comportant en outre le revêtement de protection et
l'intercalaire de
feuilletage, première zone d'isolation optique de préférence plus proche de la
source
de lumière que les moyens d'extraction.
Et une zone, dite zone lumineuse, adjacente (à côté) et de préférence contigüe
(jointive) à la première zone d'isolation optique comporte les moyens
d'extraction (tout
10 ou partie) donc coté feuilletage.
Ces moyens d'extraction, notamment formés par une couche diffusante, sont
- directement sur le verre de guidage,
- ou encore plus éloigné que l'intercalaire de feuilletage du verre de
guidage.
- ou directement sur l'intercalaire de feuilletage, face en regard du verre
de
15 guidage ou substrat de guidage ou face opposée au verre de guidage
ou
au substrat de guidage.
Eventuellement la couche de silice poreuse est discontinue présentant ainsi
une deuxième zone dite d'isolation optique comportant en outre le revêtement
de
protection et l'intercalaire de feuilletage, deuxième zone dite d'isolation
optique, la zone
d'extraction étant entre la première et la deuxième zone d'isolation optique
notamment
contigüe à la première et la deuxième zone d'isolation optique.
La couche diffusante peut être une peinture, notamment une laque, de
préférence :
- sur le deuxième substrat verrier feuilleté par l'intercalaire au verre de
guidage
- ou sur l'intercalaire de feuilletage feuilleté au deuxième substrat
verrier.
La ou les zones lumineuses peuvent être :
- à fonction décorative, lumière d'ambiance (en un ou plusieurs motifs de
forme et/ou de couleurs distinctes, jointifs ou espacés)
et/ou
- fournir un éclairage architectural
- fournir un éclairage directionnel (moyens d'extraction concentrateur de
lumière)
- avec un ou des motifs de signalisation et/ou à visée commerciale (LOGO
etc) de forme et/ou de couleur distinctes, jointifs ou espacés
La lumière extraite du motif d'extraction peut clignoter, changer de couleur
grâce à des moyens de pilotage de la source de lumière par exemple un ensemble
de
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diodes émettrices de blanc ou encore de rouge, de vert, de bleu et de
préférence
également de blanc.
Pour l'extraction de la lumière on emploie des moyens de diffusion, par
exemple formés soit par un traitement superficiel du verre du type sablage,
attaque
acide, dépôt d'émail ou de pâte diffusante, ou par un traitement dans la masse
du
verre de type gravure laser.
Les moyens d'extraction diffusantssont de préférence sous forme d'une
texturation de surface, notamment de la première ou de la deuxième face, ou
d'une
couche diffusante notamment un émail, une peinture, une encre (blanc de
préférence
ou autre en fonctions des zones des besoins) ou encore un sticker diffusant
(amovible).
Les moyens d'extraction forment un concentrateur de lumière (émission de
lumière dirigée) par exemple
- moyen réfléchissant en regard de moyen d'extraction pour réfléchir les
rayons extraits selon une direction donnée comme décrit dans FR2989176,
- lentille comme décrit dans le document W02005/018283,
- premier substrat verrier en biseau notamment avec un angle aigu inférieur
ou égal à 45 , décrit dans le document FR2987043 (notamment exemple
en figure 2) avec réflecteur qui est une surface réfléchissante et/ou polie.
Les moyens d'extraction (tout ou partie) peuvent être sur la face externe
opposée à la face interne plutôt que sous la couche de silice poreuse occupant
sensiblement toute la face interne.
Un produit (intermédiaire) correspondant au vitrage lumineux selon l'invention
sans les moyens d'extraction de lumière peut être vendu, et l'utilisateur ou
client final
peut lui-même réaliser les moyens d'extraction de lumière, notamment
effacables ou
amovibles, par exemple par un sticker ou encore un stylo marqueur adapté. Ces
moyens d'extraction de lumière de préférence sont associés (ou sont sur) la
face
principale du verre de guidage ou substrat de guidage (la plus accessible)
opposée à
la face principale côté intercalaire de feuilletage ou sur la face opposée à
la face coté
lame de gaz d'un double (ou triple) vitrage.
Selon une caractéristique, une couche diffusante est blanche, notamment une
peinture ou un émail, en présentant une clarté L* d'au moins 50, fait partie
ou forme les
moyens d'extractions à l'opposé de l'intercalaire de feuilletage ou du côté de
l'intercalaire de feuilletage dans une zone dépourvue de l'isolateur optique.
La couleur
est définie de manière connue par les paramètres L*, a* et b* est mesurée par
un
spectrocolorimètre.
En cas de couche diffusante côté feuilletage, la couche de silice poreuse peut
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être déposée uniquement adjacente et même contigüe à la couche diffusante (de
part
et d'autre) ou bien recouvrir également la couche diffusante ou même une zone
dépolie.
La couche diffusante qui est côté feuilletage, est de préférence avec un
facteur de réflexion diffuse supérieur ou égal à 50%, voire à 80%.
La couche diffusante qui est côté opposé au feuilletage, de préférence est de
facteur de transmission diffuse supérieur ou égal à 50%, voire à 80%.
La couche diffusante peut être un ensemble de motifs diffusants qualifié de
réseau diffusant tout particulièrement pour une zone lumineuse de grande
taille
souhaitée la plus uniforme possible.
Ce réseau diffusant peut être formé de motifs diffusants par exemple de
largeur (moyenne) de 0,2mm à 2mm, préférentiellement inférieure à 1mm et
d'épaisseur micronique par exemple de 5 à 10pm. L'espacement (moyen) entre les
motifs peut être 0,2 à 5mm. Pour former ce réseau on peut texturer une couche.
Dans la ou les zones lumineuses (du côté opposé à la face avec moyen
d'extraction tel que l'émail et/ou du côté de la face avec moyen d'extraction
tel que
l'émail), l'éclairage peut être du type lambertien et non directionnel,
suivant un axe de
propagation de la lumière. Ainsi, la luminance a l'avantage d'être
sensiblement égale
quel que soit l'angle d'observation.
De préférence, le verre de guidage ou le substrat de guidage revêtu des
moyens d'extraction, notamment émail, présente une transmission lumineuse
inférieure à 45% voire à 40% ou même à 35%.
Les moyens d'extraction, notamment émail, s'étendent, par exemple sur la
totalité d'une face du verre ou substrat de guidage, de manière discontinue ou
selon
des formes géométriques éparses aux lignes courbes et/ou droites. L'émail est
par
exemple à géométrie fractale.
Selon une autre caractéristique, les moyens d'extraction s'étendent de manière
discontinue et délimite des zones sombres notamment des motifs de formes
géométriques éparses aux lignes courbes et/ou droites, notamment de longueur
(plus
grande dimension) au moins centimétrique.
La zone lumineuse peut couvrir une partie de la surface, laisser ainsi au
moins
une première zone sombre, c'est-à-dire non lumineuse peut couvrir une partie
de la
surface, laisser ainsi au moins une première zone, zone sombre qui est choisie
parmi
une zone transparente (clair de vitre...) ou une zone décorative par un
revêtement
opaque et/ou coloré tel que le premier revêtement, ou encore une zone
réfléchissante
notamment miroir par exemple formée par une argenture couverte par une
peinture de
protection.
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Le miroir est par exemple le produit SGG Miralite de la société SAINT-
GOBAIN GLASS, avec une peinture de protection à l'oxydation, l'argenture du
miroir
étant disposée :
- sur la même face que les moyens d'extraction (émail, peinture) ou sur une
face opposée
- du côté du feuilletage.
En variante, le miroir est à base de chrome tel que le produit SGG Mirastar de
la société SAINT-GOBAIN GLASS, le chrome étant
- sur la même face que les moyens d'extraction (émail, peinture) ou sur une
face opposée
- du côté du feuilletage ou sur la face externe ou face extérieure.
La largeur maximale, la largeur correspondant à la plus petite dimension
surfacique de cette zone lumineuse (de toute forme possible), peut être de
préférence
inférieure à 200mm voire inférieure ou égale à 100mm, notamment pour laisser
une
surface de zone sombre importante. La largeur est constante ou variable.
La zone lumineuse peut être une zone périphérique, notamment le long d'au
moins un bord, selon par exemple au moins une bande ou un dessin, tandis que
la
zone sombre est davantage centrale (et plus éloignée de la source de lumière).
La couche diffusante, notamment émail, peut être une couche continue en
surface, de largeur inférieure à 200mm, voire à 100mm et encore plus
préférentiellement inférieure ou égale à 50mm, ou être discontinue et formée
d'un
ensemble de motifs fins, de largeur (dimension minimale du motif) inférieure à
200mm,
voire à 100mm et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 50mm.
Les motifs d'extraction, diffusants sont par exemple géométriques : bande
rectiligne ou courbée, des ronds concentriques, des L. etc. Les motifs sont
identiques
ou distincts, parallèle entre eux ou non, avec une distance entre eux
identiques ou non.
Dans un mode de réalisation préféré, la couche diffusante (tout ou partie des
moyens
d'extraction) est constituée de particules agglomérées dans un liant, lesdites
particules
présentant un diamètre moyen compris entre 0,3 et 2microns, ledit liant étant
dans une
proportion comprise entre 10 et 40% en volume et les particules formant des
agrégats
dont la dimension est comprise entre 0,5 et 5microns. Cette couche diffusante
préférée
est particulièrement décrite dans la demande W00190787.
Les particules peuvent être choisies parmi des particules semi-transparentes
et de préférence des particules minérales telles que des oxydes, des nitrures,
des
carbures. Les particules seront de préférence choisies parmi les oxydes de
silice,
d'alumine, de zircone, de titane, de cérium, ou d'un mélange d'au moins deux
de ces
oxydes. Pour l'extraction de la lumière on emploie des moyens de diffusion,
formés soit
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par un traitement superficiel de la feuille de verre du type sablage, attaque
acide, dépôt
d'émail ou de pâte diffusante, soit par un traitement dans la masse du verre
de type
gravure laser.
La couche diffusante (tout ou partie des moyens d'extraction) peut être
composée d'éléments contenant des particules et un liant, le liant permettant
d'agglomérer entre elles les particules. Les particules peuvent être
métalliques ou des
oxydes métalliques, la taille des particules peut être comprise entre 50nm et
1pm, de
préférence le liant peut être minéral pour une résistance à la chaleur.
Dans un mode de réalisation préféré, la couche diffusante (tout ou partie des
moyens d'extraction) est constituée de particules agglomérées dans un liant,
lesdites
particules présentant un diamètre moyen compris entre 0,3 et 2microns, ledit
liant étant
dans une proportion comprise entre 10 et 40% en volume et les particules
formant des
agrégats dont la dimension est comprise entre 0,5 et 5microns. Cette couche
diffusante préférée est particulièrement décrite dans la demande W00190787.
Les particules peuvent être choisies parmi des particules semi-transparentes
et de préférence des particules minérales telles que des oxydes, des nitrures,
des
carbures. Les particules seront de préférence choisies parmi les oxydes de
silice,
d'alumine, de zircone, de titane, de cérium, ou d'un mélange d'au moins deux
de ces
oxydes.
Par exemple, on choisit une couche minérale diffusante (tout ou partie des
moyens d'extraction) d'environ 10 pm.
Avantageusement, une zone lumineuse est un aplat d'émail (donc une zone
pleine par opposition à un réseau de motifs ponctuels type points
millimétriques)
notamment de longueur (plus grande dimension) au moins centimétrique.
Selon une caractéristique, l'émail d'extraction présente la composition
suivante
- entre 20 et 60% en poids de 5i02,
- 10 à 45% en poids de pigments réfractaires, notamment de Ti02,
notamment de taille micronique
- de préférence pas plus de 20% en poids d'alumine et/ou d'oxyde de zinc.
Les pigments TiO2 rendent l'émail suffisamment opaque (pour visualiser
l'émail à l'état off) et abaissent la TL. Des exemples de composition d'émail
d'extraction peuvent être l'émail sous la dénomination Ferro 194011
commercialisé par
l'entreprise FERRO, la référence AF5000 commercialisé par la société JM, la
référence
VV30-244-1 commercialisé par Pemco sont très blancs avec une brillance
supérieure à
20 et présentent une transmission lumineuse basse, inférieure à 40 %.
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On peut souhaiter que la lumière ne se voit que du côté de la face extérieure
ou externe. Pour ce faire on peut
- utiliser un réflecteur ou un élément opaque sur les moyens d'extractions
côté feuilletage, (couche diffusante notamment),
5 - utiliser un réflecteur ou un élément opaque côté feuilletage en
regard des
moyens d'extractions en face extérieure ou externe
- augmenter suffisamment l'épaisseur de la couche diffusante (côté
feuilletage).
On peut utiliser un système d'émail diffusant /d'émail de masquage selon le
10 procédé de vision à sens unique avec des motifs discrets en émail décrit
dans le brevet
W02012/172269 ou encore EP1549498.
Comme source de lumière on peut choisir une fibre optique extractrice, avec
une face émettrice latérale (couplée à une source de lumière primaire qui est
typiquement une diode).0n utilise par exemple la fibre optique de 3M dite 3M-
rm
15 Precision Lighting Elements.
On préfère des diodes. Les diodes peuvent être (pré) encapsulées, c'est-à-
dire comprenant une puce semi-conductrice et une enveloppe, par exemple en
résine
type époxy ou en PMMA, encapsulant la puce et dont les fonctions sont
multiples :
élément diffusant ou de focalisation, conversion de longueur d'onde.
L'enveloppe est
20 commune ou individuelle.
Avantageusement, les diodes sont disposées de manière à injecter de la
lumière par la tranche du verre ou substrat de guidage selon deux côtés
opposés
parallèles.
Les diodes peuvent être de préférence simples puces semi-conductrices par
exemple de taille de l'ordre de la centaine de pm ou du mm. Leur largeur est
de
préférence inférieure à l'épaisseur du premier substrat verrier surtout si non
feuilleté
côté deuxième face.
Les diodes peuvent éventuellement comprendre une enveloppe protectrice
(provisoire ou non) pour protéger la puce lors de manipulations ou pour
améliorer la
compatibilité entre les matériaux de la puce et d'autres matériaux.
La diode peut être choisie notamment parmi au moins l'une des diodes
électroluminescentes suivantes :
- une diode à émission latérale, c'est-à-dire parallèlement aux (faces de)
contacts électriques, avec une face émettrice latérale par rapport au
support,
- une diode dont la direction principale d'émission est perpendiculaire ou
oblique par rapport la face émettrice de la puce.
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Le diagramme d'émission d'une source de lumière (des diodes) peut être
lambertien.
De préférence la distance entre les puces et la première feuille (le premier
substrat verrier) est inférieure ou égale à 2 mm
Pour une isolation optique tenant compte de l'épaisseur de peau, on préfère
que:
- lorsque n2 est inférieur ou égal à 1,3, e2 est d'au moins 600nm
- lorsque n2 est inférieur ou égal à 1,25, e2 est d'au moins 500nm
- lorsque n2 est inférieur ou égal à 1,2, e2 est d'au moins 400nm.
Par sécurité on choisit e2 d'au moins 600nm et même d'au moins 700nm ou
d'au moins 800nm.
Le substrat ou verre de guidage employé peut être tout type de verre plat,
(éventuellement bombé par les procédés de bombage connus de l'homme du métier,
lorsqu'il s'agit de revêtir des surfaces courbes). Il peut s'agir de verres
monolithiques,
c'est-à-dire composés d'une seule feuille de verre minérale, laquelle peut
être produite
par le procédé float permettant d'obtenir une feuille parfaitement plane
et lisse, ou
par des procédés d'étirage ou de laminage.
A titre d'exemples de matériaux verriers, on peut citer le verre float (ou
verre
flotté) de composition sodo-calcique classique, éventuellement durci ou trempé
par
voie thermique ou chimique, un borosilicate d'aluminium ou de sodium ou toute
autre
composition.
Le verre du substrat ou verre de guidage peut être clair, extra-clair, à très
faible teneur en oxyde(s) de fer. Il s'agit par exemple des verres
commercialisés dans
la gamme DIAMANT par SAINT-GOBAIN GLASS.
Le substrat du substrat ou verre de guidage peut être un vitrage en verre
silicosodocalcique, notamment extraclair, peut présenter :
- une transmission du rayonnement lumineux supérieure ou égale à 91%
voire supérieure ou égale 92% ou même 93% ou 94% à 550 nm ou de
préférence sur toute la gamme visible,
- et/ou une réflexion du rayonnement lumineux inférieure ou égale à 7%,
voire inférieure ou égale à 4%, à 550 nm ou de préférence sur toute la
gamme visible.
La tranche de couplage peut être façonnée, notamment façonnage automobile
(arrondi), droite.
Le premier substrat verrier peut être trempé et/ou bombé avant ou même
après être revêtu avec la couche de silice poreuse (sol gel) et le revêtement
de
protection. Le premier substrat verrier avec ou sans la couche de silice
poreuse (sol
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gel) et le revêtement de protection (de préférence sol-gel) peut avoir été
traité
thermiquement, à une température supérieure ou égale à 450 C de préférence
supérieure ou égale à 600 C, notamment est même un verre trempé, bombé trempé.
De préférence, le premier substrat verrier avec la couche sol gel et le
revêtement de protection (de préférence sol-gel) peut avoir été traité
thermiquement, à
une température supérieure ou égale à 450 C de préférence supérieure ou égale
à
600 C, notamment est même un verre trempé, bombage trempé.
L'épaisseur du premier substrat verrier est de préférence comprise entre 2 et
19mm, de préférence d'au plus 10mm, notamment entre 4 et 10mm, plus
particulièrement entre Set 9mm surtout dans le bâtiment.
Le vitrage feuilleté peut avoir la configuration suivante :
- la tranche du verre de guidage comporte un évidement marginal traversant
dans l'épaisseur où est logée la source, ou le deuxième substrat est
dépassant de la tranche d'injection de la première feuille, créant un
décrochement latéral du vitrage,
A titre d'exemples, le vitrage lumineux est destiné à :
- un vitrage de bâtiment, comme une façade éclairante, une fenêtre
éclairante, un plafonnier, une dalle de sol ou murale éclairante, une porte
vitrée éclairante, une cloison éclairante, un plafond éclairant, une marche
d'escalier, un garde-corps, une balustrade, un comptoir,
- un véhicule de transport, comme une vitre latérale éclairante ou un toit
vitré
éclairant ou une fenêtre éclairante ou une lunette arrière, une porte vitrée
éclairante, notamment de transport de particuliers, tel que automobile,
camion, ou en commun, tel que train, métro, tramway, bus ou de véhicule
aquatique ou aérien (avion),
- l'éclairage routier ou urbain,
- un vitrage de mobilier urbain, comme une partie vitrée éclairante
d'abribus,
de balustrade, de présentoir, d'une vitrine, d'une étagère, d'une serre,
- un vitrage d'ameublement intérieur, comme une paroi éclairante de salle
de
bains, un miroir éclairant, une partie vitrée éclairante d'un meuble,
- une partie vitrée, notamment porte, étagère vitrée, couvercle
d'équipement
réfrigéré domestique ou professionnel.
L'invention a encore pour objet une cloison notamment feuilleté, porte
(encadrée ou non, notamment feuilleté), fenêtre notamment en double ou triple
vitrage,
tablette ou porte (notamment en double vitrage) d'équipement réfrigéré
domestique ou
professionnel vitrage d'ameublement, notamment porte de placard, plafond,
garde-
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corps, panneau mural, carrelage mural, marche d'escalier, miroir, comptoir,
vitrine
incorporant un vitrage lumineux selon l'invention.
La cloison peut être fixe ou sous forme de panneaux coulissants, par exemple
montés sur des rails. La porte peut être une porte d'intérieur ou d'extérieur
ou encore
une porte de douche.
Pour un éclairage de cloison, d'étagère, de vitrine de magasin ou de locaux
d'une société, la forme géométrique de la combinaison de l'émail et de la
surface vitrée
transparente correspondra avantageusement au logo de la société.
Dans un véhicule, on ajuste l'extraction/la conversion des rayonnements (ainsi
que le type et/ou la position et/ou le nombre des diodes) pour :
- un éclairage d'ambiance, de lecture, notamment visible à l'intérieur du
véhicule,
- une signalisation lumineuse notamment visible à l'extérieur :
- par activation de télécommande : détection du véhicule dans un parking
ou autre, indicateur de (dé)verrouillage de portes, ou
- signalisation de sécurité, par exemple comme feux stop sur l'arrière,
- un éclairage sensiblement homogène sur toute la surface d'extraction (une
ou plusieurs zones d'extraction, fonction commune ou distincte).
La lumière peut être :
- continue et/ou par intermittence,
- monochromatique et/ou plurichromatique.
Visible à l'intérieur du véhicule, elle peut ainsi avoir une fonction
d'éclairage
de nuit ou d'affichage d'informations de toutes natures, de type dessin, logo,
signalisation alphanumérique ou autres signalétiques.
Comme motifs décoratifs, on peut former par exemple une ou des bandes
lumineuses, un cadre lumineux périphérique.
On peut réaliser une seule face d'extraction (interne au véhicule de
préférence).
L'insertion de diodes dans ces vitrages permet d'autres fonctionnalités de
signalisation suivantes :
- affichage de témoins lumineux de signalisation destinés au chauffeur du
véhicule ou aux passagers (exemple : témoin d'alarme de température du
moteur dans le pare-brise automobile, témoin de mise en fonctionnement
du système de dégivrage électrique, des vitres...),
- affichage de témoins lumineux de signalisation destinés aux personnes à
l'extérieur du véhicule (exemple : témoin de mise en fonctionnement de
l'alarme du véhicule dans les vitres latérales),
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- affichage lumineux sur les vitrages des véhicules (par exemple affichage
lumineux clignotant sur les véhicules de secours, affichage de sécurité
avec faible consommation électrique signalant la présence d'un véhicule en
danger).
Le vitrage peut comprendre une diode réceptrice de signaux de commande,
notamment dans l'infrarouge, pour télécommander les diodes.
Le vitrage est destiné à équiper tout véhicule :
- vitre latérale d'un véhicule terrestre, notamment automobile, véhicule
utilitaire, camion, train, notamment avec l'élément fonctionnel qui est une
pièce de maintien d'un système de lève-vitre ou avec le capot enjoliveur,
- toit mobile ou fixe d'un véhicule terrestre, notamment automobile,
véhicule
utilitaire, camion, train, avec une première feuille éventuellement galbée,
notamment un vitrage feuilleté,
- pare brise d'un véhicule terrestre, notamment automobile, véhicule
utilitaire, camion, train, notamment avec la ou les zones lumineuses
(formant une signalisation HUD par exemple) dans la bordure en émail
ou à proximité, lunette arrière notamment dans la bordure en émail ou à
proximité,
- hublot, pare-brise d'un véhicule aérien,
- vitres de fenêtre, toit, d'un véhicule aquatique, bateau, sous-marin
- double ou triple vitrage dans un train, un bus.
Le vitrage comprend un élément de masquage de la source et d'éventuelle
lumière parasite (notamment en face opposée à la face d'extraction, à
proximité de la
zone de couplage), et/ou de masquage de la fixation du vitrage à la
carrosserie du
véhicule par la deuxième face, l'élément de masquage pouvant être :
- l'encapsulation polymérique (suffisamment opaque noire),
- un émail suffisamment opaque, sur la périphérie de la deuxième face et/ou
sur la première face
- et/ou une surface réfléchissante (couche ...) sur la périphérie de la
face de
collage et/ou sur la face interne.
Comme déjà vu le vitrage lumineux, notamment de véhicule, peut comporter
un encapsulation polymérique, notamment épaisse de 0,5 mm, mieux 2mm, à
plusieurs cm, obtenue par surmoulage et de préférence entre l'encapsulation et
le
vitrage, notamment en verre minéral, une couche de primaire, mono, bi ou tri-
composants, par exemple à base de polyuréthane, polyester, polyvinyle acétate,
isocyanate.
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Dans les applications de véhicules, la matière d'encapsulation est
généralement grise ou noire (pour des fins esthétiques et/ou de masquage).
L'encapsulation peut être en polyuréthane, notamment en PU-RIM (Reaction In
Mold
en anglais). D'autres matières de surmoulage sont :
5 - les thermoplastiques souples :
- thermoplastique élastomère (TPE), notamment composés à base de
styrène éthylène butadiène styrène SEBS/ polypropylène (PP),
thermoplastique TPU, polypropylène PP/EPDM,
- polyvinyle chlore (PVC), terpolymère éthylène-propylène-diène (EPDM),
10 - thermoplastiques rigides :
- polycarbonate (PC), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyéthylène
(PE), polypropylène (PP), polyamide (PA66), acrylonitrile butadiène
styrène (ABS), et leurs alliages ABS-PC, polystyréne (PS), acrylonitrile
styrène acrylate ASA.
15 La matière de surmoulage peut être colorée, chargée des fibres de
verre.
La couche de primaire, mono, bi ou tri-composants, est par exemple à base
de polyuréthane, polyester, polyvinyle acétate, isocyanate ..., par exemple
épaisse de
5 à 50 pm ou plus, entre l'encapsulation et le vitrage en particulier en verre
minéral, car
cette couche favorise l'adhésion à un verre minéral.
20 Le surmoulage apporte également une bonne finition esthétique et
permet
d'intégrer d'autres éléments ou fonctions :
- surmoulage de cadres,
- inserts de renforcement ou inserts de fixation du vitrage, notamment pour
les vitrages ouvrants,
25 - profil d'étanchéité à lèvres multiples (double, triple ...),
s'écrasant après
montage sur la carrosserie,
- enjoliveur.
Un tubing, autrement dit un profil d'étanchéité à cellules fermées, peut aussi
être accolé à l'élément surmoulé.
De préférence pour un toit, on réalise une encapsulation flush, c'est-à-dire
affleurante à une des faces du vitrage lumineux, comme la face extérieure
(F1).
L'encapsulation peut être monoface (sur une face du verre ou susbtrat de
guidage) ou biface également sur la tranche et même triface (sur face opposée
à face
de collage ou de feuilletage)
Alternativement, le vitrage de véhicule comporte un joint polymérique
prémonté, de préférence en élastomère, notamment en TPE (pour thermoplastique
élastomère), ou EPDM.
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Le joint peut être adhésive pour son maintien. Le joint peut préférablement
tenir simplement par pincement ou par chaussage ou par clipsage (deux demi-
cadres
par exemple). Le joint peut être monoface, biface, triface. Le joint peut
former un
cadre. Le joint peut être de toute forme : en L, en U... Le joint peut être
démontable à
tout moment. Il peut comporter par une ou plusieurs de lèvres mises en
contrainte
après fixation.
Naturellement l'invention porte aussi sur un véhicule incorporant le vitrage
défini précédemment.
D'autre part, l'invention concerne également un procédé de fabrication du
vitrage lumineux tel que décrit précédemment comportant les étapes successives
suivantes :
- (1) sur la face d'un substrat verrier (verre de guidage ou substrat de
guidage) l'application en un première couche d'un premier sol de
précurseur du matériau constitutif de la couche de silice de l'isolateur
optique, dopée ou non, notamment un composé hydrolysable tel qu'un
halogénure ou un alcoxyde de silicium, dans un premier solvant notamment
aqueux et/ou alcoolique, mélangé avec un agent porogène polymérique
solide sous forme de particules notamment en suspension aqueuse, les
particules étant de préférence de taille (plus petite et/ou plus grande
dimension caractéristique) supérieure ou égale à 50nm, notamment entre
75 et 100nm (bornes comprises de préférence), et de préférence
inférieure à 200nm mieux à 130nm,
- (2) un séchage de la couche, dite couche séchée, de préférence à
température ambiante ou d'au plus 110 C, de préférence de durée d'au
plus 1h, notamment éliminant le solvant,
- (3) sur la couche séchée, l'application une deuxième couche d'un
deuxième sol de précurseur du matériau constitutif de la couche de silice
formant le revêtement de protection, dopée ou non, notamment un
composé hydrolysable tel qu'un halogénure ou un alcoxyde de silicium,
dans un deuxième solvant notamment aqueux et/ou alcoolique,
- (4) un traitement thermique à au moins 450 C, notamment de densification
simultanée des première et deuxième couches et d'élimination de l'agent
porogène, de préférence premier traitement thermique (ou premier
traitement thermique de plus de 200 C)
- (5) le refroidissement de préférence jusqu'à la température ambiante
éventuellement lentement pour éviter au maximum le risque de fissures,
(notamment distinct d'une trempe)
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- (6) l'application du premier intercalaire de feuilletage en matière
thermoplastique sur le revêtement de protection
- (7) l'application d'un substrat verrier additionnel, organique ou minéral
(ledit
autre substrat verrier, ledit deuxième substrat verrier)
- (8) un cycle thermique de feuilletage.
Le dépôt (1) et/ou (3) sur le substrat peut être réalisé par pulvérisation,
par
immersion et tirage à partir du sol de silice (ou dip coating ), par
centrifugation (ou
spin coating ), par coulée ( flow-coating ), par rouleau ( roll coating
).
On peut ainsi choisir de la silice élaborée à partir de tétraétoxysilane
(TEOS), de
silicate de sodium, de lithium ou de potassium ou des matériaux hybrides
obtenus à partir
de précurseurs de type organosilane dont la formule générale est
R2n Si(OR1 )4-n
avec n un entier entre 0 et 2, R1 une fonction alkyl de type CxH2x,1, R2 un
groupement
organique comprenant par exemple une fonction alkyl, époxy, acrylate,
méthacrylate,
amine, phényle, vinyle. Ces composés hybrides peuvent être utilisés mélangés
ou seuls,
en solution dans l'eau ou dans un mélange eau/alcool à un pH approprié.
Comme couche hybride, on peut choisir une couche à base de
méthyltriéthoxysilane (MTEOS), un organosilane à groupement organique non
réactif.
Le MTEOS est un organosilane qui possède trois groupements hydrolysables et
dont
la partie organique est un méthyle, non réactif.
De préférence, le deuxième sol est MTEOS/ TEOS en base alcool, de
préférence dans un isopropanol, notamment lorsque l'épaisseur e3 visé est
inférieur à
300nm pour un mouillage optimal, meilleur qu'avec un solvant aqueux et même le
premier sol est TEOS dans un solvant aqueux et les particules polymériques en
suspension aqueuse.
Lorsque le deuxième sol est MTEOS/ TEOS dans un solvant éthanol on
préfère limiter l'épaisseur e3 à 120nm environ même à 100nm.
Toutefois, on a plus de choix de deuxième sol si e3 est d'au moins 300nm et
mieux d'au moins 400nm par exemple MTEOS/ TEOS en base aqueuse, notamment
dans solution acide (HCI), par exemple à pH2.
Le traitement thermique) peut être à au moins 500 C, voire à au moins 600 C
pendant une durée inférieure ou égale à 15minutes, de préférence à 5minutes et
être
suivi une trempe et/ou être un bombage/formage.
En effet, les deux couches de silice ont la capacité de supporter les
traitements thermiques à haute température sans se fissurer et sans altération
notable
de ses propriétés optiques de sa durabilité
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Le traitement thermique à au moins 600 C pendant une durée inférieure ou
égale à 5 minutes, notamment bombage/formage, peut être suivi d'une opération
de
trempe.
Le traitement thermique peut être un bombage/formage entre 650 et 670 C
suivi d'une opération de trempe.
Le traitement thermique peut être un bombage/formage entre 600 et 650 C
entre 2 et 4min (sans trempe ensuite).
On préfère que le traitement thermique et/ou que le refroidissement ne soit
pas trop brutal pour éviter les risques de fissures dans les couches. On
préfère que la
matière de l'agent porogène s'élimine avant que tout soit consolidé et
densifié.
On peut ajuster à façon l'indice de réfraction de la couche de silice poreuse
en
fonction du volume de pores. On peut utiliser la relation suivante pour le
calcul de
l'indice :
n=tni-F(14).n pores où f est la fraction volumique du matériau constitutif de
la
couche et n1 son indice de réfraction et n pores est l'indice des pores
généralement égal à
1 s'ils sont vides.
On peut choisir en particulier un agent porogène en l'un des polymères
suivants :
- en polyméthacrylate de méthyle (PMMA),
- en copolymères méthyl (méth)acrylate/acide (méth)acrylique,
- en polymères polycarbonates, polyester, polystyrène, etc
- un latex,
ou d'une combinaison de plusieurs de ces matériaux.
L'agent porogène solide peut comprendre de manière avantageuse des billes
de préférence polymériques notamment de type PMMA, copolymère méthyl
méthacrylate/acide acrylique, polystyrène L'agent porogène solide peut être un
latex
est de préférence acrylique ou styrénique, stabilisé dans l'eau par un
tensioactif,
notamment anionique.
Il est tout à fait possible de réaliser un revêtement de protection (de
silice)
micrométrique, et de préférence d'au plus 3pm.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention vont maintenant
ressortir des exemples suivants non limitatifs, à l'aide des figures :
- les figures 1 à 10 sont des vues schématiques et partielles en coupe de
vitrages lumineux avec isolateur optique protégé dans plusieurs modes de
réalisation de l'invention.
Les éléments ne sont pas à l'échelle.
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EXEMPLES DE VITRAGES LUMINEUX
La figure 1 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 100 avec
isolateur optique protégé dans un premier mode de réalisation comportant :
- un premier substrat verrier 1, dit verre de guidage, qui est une vitrage
ici de
forme rectangulaire plan ou en variante bombé, en verre silicosodocalcique
clair ou extraclair, (de 6mm environ par exemple pour le bâtiment ou d'au
plus 3mm pour l'automobile), d'indice de réfraction n1 d'environ 1,5 à 550
nm, de TL d'au moins 90%, avec des première et deuxième face
principales 11, 12 et une première tranche 13,
- une source de lumière 4, ici un ensemble de diodes électroluminescentes
(en une rangée) sur une carte de circuit imprimé dite PCB 41, couplée
optiquement à la tranche 13 dit de guidage, le verre de guidage 1 guidant
la lumière émise par les diodes de préférence espacées d'au plus 2mm de
la tranche de guidage, de préférence centrée sur la tranche 13 et de
largeur inférieure à l'épaisseur du verre 1,
- des moyens d'extraction de lumière 6 associés au verre de guidage ici sur
la deuxième face principale 12, dite face externe, qui sont une couche
diffusante de préférence blanche en présentant une clarté L* d'au moins
50, de préférence un émail diffusant, ou en variante un dépoli de la
deuxième face ou encore un concentrateur optique ou un sticker ou une
encre (moyens amovibles), moyens d'extraction en plusieurs motifs
diffusants formant une pluralité de zones lumineuses (ou une zone
lumineuse uniforme si suffisamment proches) ou en variante une zone
lumineuse pleine par exemple unique et centrale.
La première face principale 11, dite face interne, quant à elle
comporte successivement :
- une couche sol gel de silice poreuse 2 d'épaisseur e2 de 800nm, d'indice
de réfraction n2 à 550nm d'au plus 1,35 à 550nm la couche de silice
poreuse 2 étant une matrice de silice avec des pores fermés 20 et même
ouverts en surface, notamment de forme sensiblement ovale ou
sensiblement sphérique, chacun de plus petite dimension d'au moins 30
nm et de plus grande dimension d'au plus 120nm, de préférence entre
75nm et 100nm, couvrant sensiblement la première face 11, de surface
interne 21 et surface externe 22
- un revêtement de protection, minéral et transparent, 3 directement sur la
couche de silice poreuse et couvrant toute la couche de silice poreuse, ici
qui est une couche de silice sol gel avec une épaisseur e3 supérieure
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à 50nm, mieux à 180nm, et un indice de réfraction n3 d'au moins 1,4 à
550nm, de surface interne 31 et surface externe 32,
- un intercalaire de feuilletage 7 en matière thermoplastique de préférence
PVB (en particulier pour l'automobile), EVA, ou PU, généralement
5
submillimétrique, transparent par exemple clair (ou teinté) de surface
interne 71 et surface externe 72,
- un deuxième substrat verrier 1', en verre minéral, par exemple identique
au
verre de guidage avec une face principale de collage 11' coté intercalaire
de feuilletage et une face opposée 12'.
10 La face
de collage 11' porte directement (ou via un primaire d'adhésion) un
premier revêtement décoratif et/ou de masquage 5, par exemple une couche
continue
de peinture et de préférence une laque, colorée (blanc, noir compris) de
préférence de
couleur distincte des moyens d'extraction, ou arrangés en motifs discrets
colorés
disjoints ou continus en une couleur ou des couleurs distinctes, par exemple
fabriqué
15 par masquage ou par sérigraphie.
Le verre de guidage peut être trempé grâce au traitement thermique pour
former la couche de silice poreuse sol gel et la couche de silice sol gel
dense. Le verre
de guidage peut être même bombe trempé grâce au traitement thermique pour
former
la couche de silice poreuse sol gel et la couche de silice sol gel dense.
20 Le
traitement thermique, notamment bombage/formage, peut être à au moins
600 C pendant une durée inférieure ou égale à 5minutes par exemple suivi d'une
opération de trempe. Par exemple, le traitement thermique est un
bombage/formage
entre 650 et 670 C suivi d'une opération de trempe. Ou par exemple, le
traitement
thermique est un bombage/formage entre 600 et 650 C entre 2 et 4min.
25 L'émail d'extraction 6 présente par exemple la composition suivante :
- entre 20 et 60 % en poids de Si02,
- 10 à 45 % en poids de pigments réfractaires, incluant le Ti02, notamment
de taille micronique
- de préférence pas plus de 20 % en poids d'alumine et/ou d'oxyde de zinc.
30 Les
pigments TiO2 rendent l'émail suffisamment opaque pour visualiser
l'émail à l'état off) et abaissent la TL.
Des exemples de composition d'émail peuvent être l'émail sous la
dénomination Ferro 194011 commercialisé par l'entreprise FERRO, la référence
AF5000 commercialisé par la société JM, la référence VV30-244-1 commercialisé
par
Pemco.
L'émail est ici sérigraphié ou en variante imprimé. On peut envisager que le
traitement thermique servant à fabriquer les couches sol gel servent à cuire
l'émail.
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Les moyens d'extraction peuvent former une pluralité de motifs lumineux par
exemple en larges bandes périphériques et/ou motifs plus discrets notamment
géométriques. Les motifs lumineux forment un décor, une signalétique, un LOGO,
une
marque. L'éclairage peut être continu ou clignotant et/ou de couleur variable.
On peut rajouter d'autres diodes sur la tranche opposée (non montrée ici)
notamment dans le cas d'un vitrage de grande taille et/ou avec plusieurs
motifs
centimétriques espacés.
Afin de voir le fond continu de laque 5 (ou émail ou autre peinture) côté face
12 on peut souhaiter que la zone lumineuse ne soit pas répartie sensiblement
sur tout
le vitrage (éviter l'extraction sur toute la face porteuse des moyens
d'extraction ici face
12).
En variante, la couche diffusante peut être directement sur la face interne 11
:
- sous la couche de silice poreuse éventuellement avec une rupture ou une
hétérogénéité d'épaisseur sur au niveau de chaque bord 63, 64 et/ou la
surface externe 62.
- si la couche poreuse 2 devient discontinue (en regard, directement) sous
la peinture 5 permettant éventuellement d'absorber de la lumière extraite
en direction opposée à la face externe.
La face 12' opposée à la face de collage 11"peut être une surface libre du
vitrage lumineux, visible voire même accessible (au toucher).
On peut aussi avoir un verre 1' teinté notamment si la laque 5 couvre
partiellement le verre 1', dans une ou plusieurs zones par exemple
périphériques
et/ou formant un ou des motifs décoratifs. Et même avec un clair de vitre, on
peut
former un double vitrage voire un triple vitrage avec ce vitrage lumineux 100.
Par
exemple on peut souhaiter garder un clair de vitre. Le vitrage peut être alors
faire partir
d'un double vitrage (ou d'un triple vitrage) comme un vitrage isolant par
exemple côté
face12', assemblé avec un autre vitrage espacé par une première lame de gaz.
Entre
ces vitrages, en périphérie, sont ajoutés un premier joint polymérique en
cadre et un
intercalaire formant espaceur. Usuellement, l'intercalaire est fixé à par ses
faces
latérales par du caoutchouc butyl qui a également pour rôle de rendre étanche
l'intérieur du vitrage isolant à la vapeur d'eau. L'intercalaire est disposé
en retrait à
l'intérieur du vitrage et à proximité des bords longitudinaux des tranches des
vitrages,
de façon à ménager une gorge périphérique dans laquelle sont injectés le
premier joint
polymérique du type mastic, tel qu'en polysulfure ou polyuréthane. Le mastic
confirme
l'assemblage mécanique des deux vitrages et assure une étanchéité à l'eau
liquide ou
aux solvants.
Après installation du vitrage lumineux 100 cette surface libre 12' peut être
en
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regard d'une paroi vitrée d'un bâtiment (mur, cloison, plafond, toit) ou même
d'un
véhicule.
Après installation du vitrage lumineux, cette surface libre peut être en
regard
d'une paroi opaque d'un bâtiment (mur, cloison, plafond, toit ) ou même d'un
véhicule.
Le vitrage lumineux 100 forme par exemple pour former une cloison, un
plafond, un sol, un panneau décoratif mural.
Le deuxième substrat 1' revêtu de laque 5 peut être le produit Planilaque ou
Décolaque de la Demanderesse, avec une large gamme de teintes disponibles
(chaudes, froides métallisées).
On peut même insérer un système électrocommandable à propriétés optiques
variables soit la séquence suivante entre le revêtement de protection et le
deuxième
substrat verrier 1':
ledit premier intercalaire PVB ou EVA 7/ premier support
transparent d'électrode tel que du PET/ première électrode transparente
notamment
ITO ou multicouche argent/couche de cristaux liquides/ deuxième électrode
transparente notamment ITO ou multicouche argent/ deuxième support transparent
d'électrode tel que du PET/ deuxième PVB ou EVA. A l'état off, le système est
opaque
et à l'état on le système est transparent et révèle le premier revêtement 5.
La figure 2 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 200 avec
isolateur optique protégé dans un deuxième mode de réalisation comportant :
- un substrat verrier 1, dit substrat de guidage, qui est une vitrage ici
de
forme rectangulaire plan ou en variante bombé, en verre silicosodocalcique
clair ou extraclair, (de 6mm environ par exemple pour le bâtiment ou d'au
plus 3mm pour l'automobile), d'indice de réfraction n1 d'environ 1,5 à 550
nm, de TL d'au moins 90%, avec une première face principale 11 dite face
de liaison, et une deuxième face principale opposé 12 dite face extérieure,
et une première tranche 13,
- une source de lumière 4, ici un ensemble de diodes électroluminescentes
sur une carte de circuit imprimé dite PCB 41, couplée optiquement à la
tranche 13 dit de guidage du substrat de guidage, le substrat de guidage
guidant la lumière émise par les diodes de préférence espacées d'au plus
2mm de la tranche de guidage, de préférence centrée sur la tranche et de
largeur inférieure à l'épaisseur du verre 1;
- des moyens d'extraction de lumière 6 associés au substrat de guidage ici
sur la face de liaison 11 sous l'intercalaire 7 , qui sont une couche
diffusante de préférence blanche en présentant une clarté L* d'au moins
50, de préférence un émail diffusant, ou en variante un concentrateur
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optique, moyens d'extraction en une zone lumineuse pleine par exemple
unique et centrale ou en variante en plusieurs motifs diffusants formant
une pluralité de zones lumineuses (ou une zone lumineuse uniforme si
suffisamment proches), ou alternativement sur la face 12 par exemple une
couche émail ou un un sticker (amovible) ou du feutre effacable,
- un intercalaire de feuilletage 7 en matière thermoplastique de préférence
PVB, EVA, ou PU, généralement submillimétrique, transparent par exemple
clair, extraclair de surface interne 71 et surface externe 72, en variante
porteur des moyens d'extraction (localement), ou intégrant des moyens
d'extraction (particules diffusantes etc),
- un autre substrat verrier 1', en verre minéral, par exemple identique au
verre de guidage avec une face principale de feuilletage 11' coté
intercalaire de feuilletage et une face opposée 12'.
En variante, le substrat de guidage 1 est en verre organique par exemple PC
(de préférence avec intercalaire de feuilletage 7 PU), PMMA (de préférence
avec
intercalaire de feuilletage 7 PVB).
La face de feuilletage 11' comporte successivement :
- une couche sol gel de silice poreuse 2 d'épaisseur e2 de 800nm, d'indice
de réfraction n2 à 550nm d'au plus 1,35 à 550nm la couche de silice
poreuse 2 étant une matrice de silice avec des pores fermés 20 et ouverts
en surface, notamment de forme sensiblement ovale ou sensiblement
sphérique, chacun de plus petite dimension d'au moins 30 nm et de plus
grande dimension d'au plus 120nm, de préférence entre 75nm et 100nm,
couvrant sensiblement la face 11', de surface interne et surface externe
- un revêtement de protection, minéral et transparent 3 directement sur la
couche de silice poreuse et couvrant toute la couche de silice poreuse, ici
qui est une couche de silice sol gel avec une épaisseur e3 supérieure
à 50nm, mieux à 180nm, et un indice de réfraction n3 d'au moins 1,4 à
550nm, de surface interne et surface externe,
L'autre substrat verrier 1' est qualifié de substrat isolé (optiquement).
La face opposée à la face de feuilletage 11' porte directement (ou via un
primaire d'adhésion) un premier revêtement de décor et/ou de masquage 5', par
exemple un émail (plutôt si verre minéral 1') ou une peinture, par exemple
fabriqué par
masquage ou par sérigraphie, en un motif en périphérie et/ou même ailleurs
(zone
centrale etc).
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Le premier revêtement de décor et/ou de masquage peut servir sur une partie
de sa longueur notamment pour masquer (absorber) de la lumière parasite
sortant
directement des diodes aux grands angles.
En fonction des besoins, le verre 1' peut être teinté.
Le substrat isolé 1' revêtu de laque 5' peut être le produit Planilaque ou
Décolaque (peinture en base aqueuse) de la Demanderesse, avec une large gamme
de teintes disponibles (chaudes, froides métallisées). Le substrat isolé peut
être
trempé, filmé pour sa protection (sur la laque). La face 12' avec la laque
peut être
imprimée et revêtue de laque et/ou texturée pour un dépoli adjacent, contiguë
à la
laque.
Le substrat isolé 1' peut être trempé grâce au traitement thermique pour
former la couche de silice poreuse sol gel et la couche de silice sol gel
dense. Le
vitrage peut aussi être bombe trempé grâce au traitement thermique pour former
la
couche de silice poreuse sol gel et la couche de silice sol gel dense.
Le traitement thermique, notamment bombage/formage, peut être, à au moins
600 C pendant une durée inférieure ou égale à 5 minutes par exemple suivi
d'une
opération de trempe. Par exemple, le traitement thermique est un
bombage/formage
entre 650 et 670 C suivi d'une opération de trempe. Ou par exemple, le
traitement
thermique est un bombage/formage entre 600 et 650 C entre 2 et 4min.
L'émail d'extraction 6 présente par exemple la composition suivante :
- entre 20 et 60 % en poids de Si02,
- 10 à 45 % en poids de pigments réfractaires, incluant le Ti02, notamment
de taille micronique
- de préférence pas plus de 20 % en poids d'alumine et/ou d'oxyde de zinc.
Les pigments TiO2 rendent l'émail suffisamment opaque pour visualiser
l'émail à l'état off) et abaissent la TL
Des exemples de composition d'émail peuvent être l'émail sous la
dénomination Ferro 194011 commercialisé par l'entreprise FERRO, la référence
AF5000 commercialisé par la société JM, la référence VV30-244-1 commercialisé
par
Pemco.
L'émail est ici sérigraphié ou en variante imprimé.
Les moyens d'extraction peuvent former une pluralité de motifs lumineux par
exemple en larges bandes périphériques et/ou motifs plus discrets notamment
géométriques. Les motifs lumineux forment un décor, une signalétique, un LOGO,
une
marque. L'éclairage peut être continu ou clignotant et/ou de couleur variable.
On peut rajouter d'autres diodes sur la tranche opposée (non montrée ici)
notamment dans le cas d'un vitrage de grande taille et/ou avec plusieurs
motifs
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centimétriques espacés.
La face 12' opposée à la face de feuilletage 11' peut être une surface libre
du
vitrage lumineux monolithique est visible voire même accessible (au toucher).
Après installation du vitrage lumineux, cette surface libre peut être en
regard
5 d'une paroi vitrée d'un bâtiment (mur, cloison, plafond, toit) ou même
d'un véhicule.
Après installation du vitrage lumineux monolithique, cette surface libre peut
être en regard d'une paroi opaque d'un bâtiment (mur, cloison, plafond, toit)
ou même
d'un véhicule.
Le vitrage lumineux 200 forme par exemple pour former une cloison, un
10 plafond, un sol, un panneau décoratif mural.
On peut même insérer un système électrocommandable à propriétés optiques
variables soit la séquence suivante entre la face 11 et le revêtement de
protection : le
premier PVB ou EVA 7/ premier support transparent d'électrode tel que du PET/
première électrode transparente notamment ITO ou multicouche argent/couche de
15 cristaux liquides/ deuxième électrode transparente notamment ITO ou
multicouche
argent/ deuxième support transparent d'électrode tel que du PET/ deuxième PVB
ou
EVA. A l'état off, le système est opaque et à l'état on le système est
transparent.
La figure 3 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 300 avec
20 isolateur optique protégé dans un troisième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au premier mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 300 diffère comme suit.
La couche sol gel de silice poreuse 2 et le revêtement de protection 3 sont
discontinus (formant une première et deuxième zone d'isolation optique 24, 25
25 séparées par une discontinuité 23), laissant une zone de la face interne
11 directement
en contact avec l'intercalaire de feuilletage 7 de préférence clair,
extraclair. La
discontinuité peut être entourée de l'isolateur optique 2 (motif fermé).
Les moyens d'extraction 6 sont formés par la peinture ou laque choisie
blanche sur la face de collage 11' (ou alternativement un émail de préférence
blanc),
30 formant un fond continu par exemple décoratif.
Alternativement, sur la face de collage 11' la laque est blanche dans la zone
en regard de la discontinuité et ailleurs il existe une ou de zones de couleur
par
exemple vive.
Alternativement, la face 71 côté face de collage ou côté face interne 72 de
35 l'intercalaire de feuilletage 7 comprend une couche diffusante, par
exemple est un PVB
imprimé de préférence localement.
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Le revêtement de protection 2 en couche de silice sol gel d'indice 1,45
environ
peut rester une pleine couche couvrant sensiblement la face interne 11 dans la
discontinuité 23.
La figure 4 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 400 avec
isolateur optique protégé dans un quatrième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au deuxième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 400 diffère comme suit.
Le substrat isolé 1' comporte sur sa face 12' opposée à la face de feuilletage
11' un élément teinté 5 par exemple un PET teinté collé par une colle optique
ou par
une intercalaire de feuilletage (PVB etc), notamment clair, extraclair. Cet
élément teinté
couvre (ici entièrement) la face 12'.
Les moyens d'extraction 6 peuvent être déplacés côté face extérieure 12
opposée à la face de liaison11, par exemple amovibles.
La figure 5 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 500 avec
isolateur optique protégé dans un cinquième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au premier mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 500 diffère comme suit.
En remplacement (ou en variante en addition) de la peinture décorative 5, on
insère un système électrocommandable à propriétés optiques variables 52 soit
la
séquence suivante entre le revêtement de protection 3 et la face de collage
11':
- le premier intercalaire 7 (PVB ou EVA)/ un premier support transparent
d'électrode 81 tel que du PET / première électrode transparente 82
notamment ITO ou multicouche argent/couche à base de cristaux liquides
83/ deuxième électrode transparente 83 notamment ITO ou multicouche
argent/ deuxième support transparent d'électrode 85 tel que du PET/
deuxième PVB ou EVA 7'.
A l'état off, le système est opaque et à l'état on le système est transparent.
Le deuxième verre 1' est par exemple teinté.
On peut ajouter des diodes sur la tranche opposée (non montrée).
La figure 6 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 600 avec
isolateur optique protégé dans un sixième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au deuxième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 600 diffère comme suit.
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Le premier revêtement de décor et/ou de masquage est remplacé par une
couche miroir 50 à base d'argenture avec une surcouche de protection ou un
miroir
espion à base de chrome. On forme donc un miroir éclairant. De préférence la
zone
miroir est au moins centrale (si miroir partiel sur la face 12') et la ou les
zones
lumineuses 6 sont plus périphériques (bandes pleines, discontinue à partir de
motifs
discrets..).
On peut ajouter des diodes sur la tranche opposée (non montrée).
La figure 7 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 700 avec
isolateur optique protégé dans un septième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au troisième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 700 diffère comme suit.
Le deuxième substrat verrier 1' est en verre organique, par exemple un PET
teinté 1'. La face interne de l'intercalaire de feuilletage 7 comprend une
couche
diffusante 6 directement sur cette face (ou en variante sur le revêtement de
protection
3 présent dans la zone 23, ou en contact avec 1', ou déposée sur la face 11 ou
sur
l'intercalaire 7 de préférence clair coté face 11'), par exemple est un PVB
imprimé de
préférence localement.
Par exemple on forme ainsi une porte de meuble de placard.
La figure 8 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 800 avec
isolateur optique protégé dans un huitième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au troisième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 800 diffère comme suit.
Par exemple par dépôt sélectif, par sérigraphie (émail etc), on forme les
moyens d'extraction 6, notamment couche diffusante, directement sur la face
interne
11 ou sur le revêtement de protection 3 présent en variante dans la zone 23.
L'intercalaire de feuilletage 7 couvre l'émail d'extraction 6 feuilleté un
deuxième
substrat verrier organique 51' teinté (PET) et/ou diffusant.
La figure 9 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 900 avec
isolateur optique protégé dans un neuvième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au deuxième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 900 diffère comme suit.
Le substrat de guidage 1, présente un évidement longitudinal local de la
tranche de couplage 13 pour loger les diodes 4 qui sont à face émettrice
latérale. De la
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colle 9' en face arrière du PCB 41 sert à fixer l'ensemble PCB 41 +diodes 4
sur la face
de feuilletage 11'.
La face 12' opposée à la face de collage 11' est par exemple dépolie
entièrement 120 ou partiellement, comme le verre Satinovo de la Demanderesse.
On utilise ce vitrage lumineux 900 par exemple dans le bâtiment comme
cloison.
En variante, la couche 6, par exemple amovible, peut être sur la face 12.
La figure 10 montre une vue partielle en coupe d'un vitrage lumineux 1000
avec isolateur optique protégé dans un dixième mode de réalisation.
Seules les différences par rapport au neuvième mode sont décrites. Le vitrage
lumineux 1000 diffère comme suit.
L'isolateur optique 2 et le revêtement de protection 3 sont sur le verre de
guidage 1.
Le verre de guidage 1 est de 2mm environ, notamment pour une application
de véhicule en particulier toit automobile. Le vitrage lumineux présente un
primaire
d'encapsulation notamment opaque 91 et une encapsulation polymérique de
préférence en PU 9, classiquement noire ou foncé, encapsulation de type biface
(flush
côté opposé à la face de collage 11'). L'espace entre la face émettrice 4 et
la tranche
de couplage 13 (arrondie, pour un façonnage de type automobile) est, ici,
remplie par
exemple par de la colle optique 9' fixant les diodes.
Un revêtement opaque 5' comme un émail et/ou un réflecteur est en
périphérique de la face de collage 11' pour favoriser le masquage de la
lumière
parasite (rayon grand angle) s'échappant.
Le verre 1', notamment de 2mm environ, est de préférence teinté et/ou
l'intercalaire de feuilletage 7 est teinté (de préférence PVB en particulier
de 0,76mm).
De préférence, le PCB 41 est contre le revêtement 5' (et même collé) ou
directement contre la face 11' (et même collé).
La couche 6 est de préférence sur la face 12 (face 'F4').
EXEMPLES D'ISOLATEURS OPTIQUES PROTEGES
Sur une première face principale de quatre verre flotté silicosodocalcique
d'épaisseur 6mm, numérotés El à E4, tel que le verre Diamant de la société
Saint
Gobain Glass France, on forme quatre isolateurs optiques protégés, chacun sous
forme d'une couche sol gel de silice poreuse d'épaisseur e2 de 800 nm environ
d'épaisseur, avec 18 % environ d'extrait sec de 5i02 et 80% environ de
porosité,
d'indice de réfraction n2 d'environ 1,15 à 550nm, revêtue d'une couche de
silice
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(dense) comme revêtement de protection transparent d'indice de réfraction n2
d'environ 1,45 à 550nm et d'épaisseur e3 variable comme suit:
- pour El :e3 est de 80nm environ.
- pour E2 : e3 est de 130nm environ
- pour E3 : e3 est de 200nm environ
- pour E4 : e3 est de 250nm environ
On prépare une formulation utilisée pour tous ces quatre exemples.
Une solution constituée de 12,45m1 de tétraéthoxysilane ¨TEOS- (40 % en poids)
et de
17,55m1d'HCI aqueux à pH2 est agitée pendant au moins une heure.
A 26m1 de cette solution de TEOS pré-hydrolysé, on ajoute 15 ml d'une solution
aqueuse d'agents porogènes polymériques solides qui sont des billes de latex
BT21
(Neocry10- de diamètre 80nm environ) commercialisé par la société IMCD France
SAS, et 9m1d'HCI à pH2.
On recouvre chaque verre des exemples El à E4 de ce mélange liquide par spin
coating (tournette) à la vitesse de 750 t/min et accélération de 1000 t/min/s
pendant 30
s.
Après on réalise un séchage de 30 min à 110 C.
Sur cette couche séchée, on recouvre d'une composition liquide de formulation
variante pour les exemples El à E4 comme indiqué ci-dessous
El
A 10,7g d'une solution de tétraéthoxysilane ¨TEOS- + méthyltriéthoxysilane
¨MTEOS-
à 28 % en poids dans l'isopropanol ¨IPA- (solution commerciale de la société
Evonik
sous le nom de Xenios0) sont ajoutés 89,3g d'IPA de manière à obtenir une
concentration de 3 % en poids de TEOS + MTEOS
Le dépôt de ce mélange est effectué sur la couche séchée refroidie, par spin
coating
(tournette) à une accélération de 1000 t/min/s, pendant 30 s, à une vitesse de
2000
t/min
E2
A 10,7 g d'une solution de tétraéthoxysilane ¨TEOS- + méthyltriéthoxysilane
¨MTEOS-
à 28 % en poids dans l'isopropanol ¨IPA- sont ajoutés 89,3 g d'IPA de manière
à
obtenir une concentration de 3% en poids de TEOS + MTEOS
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Le dépôt de ce mélange est effectué sur la couche séchée refroidie, par spin
coating
(tournette) à une accélération de 1000 t/min/s, pendant 30 s, à une vitesse de
2000
t/min
5 E3
A 21,4 g d'une solution de tétraéthoxysilane ¨TEOS- + méthyltriéthoxysilane
¨MTEOS-
à 28 % en poids dans l'isopropanol ¨IPA- sont ajoutés 78,6 g d'IPA de manière
à
obtenir une concentration de 6% en poids de TEOS + MTEOS.
Le dépôt de ce mélange est effectué sur la couche séchée refroidie, par spin
coating
10 (tournette) à une accélération de 1000 t/min/s, pendant 30 s, à une
vitesse de 2000
t/min
E4
A 21,4 g d'une solution de tétraéthoxysilane ¨TEOS- + méthyltriéthoxysilane
¨MTEOS-
15 à 28 % en poids dans l'isopropanol ¨IPA- sont ajoutés 78,6 g d'IPA de
manière à
obtenir une concentration de 6% en poids de TEOS + MTEOS.
Le dépôt de ce mélange est effectué sur la couche séchée refroidie, par spin
coating
(tournette) à une accélération de 1000 t/min/s, pendant 30 s, à une vitesse de
2000
t/min
Puis pour chaque exemple El à E4 on recuit comme suit: montée à 100 C en 10
min,
100 C pendant 1 h, de 100 à 450 C en 3 h, 450 C pendant 3 h, puis
refroidissement.
En variante, on augmente le pallier maximal à 600 C ou même au-delà en
diminuant la
durée à moins de 15min, même 5min, en bombant éventuellement le verre, et/ou
même éventuellement on réalise une opération de trempe.
On feuillète les exemples El à E3 avec un EVA et un verre clair et laqué blanc
couvrant la totalité de la face de collage.
Les moyens d'extraction sont l'émail diffusant blanc de l'exemple 1, sur la
face externe.
Les luminances mesurées à la normale des exemples El à E3 sont augmentent avec
l'épaisseur e3. Par comparaison, en l'absence de la couche de silice de
protection, le
guidage n'est pas satisfaisant.
De préférence on choisit une épaisseur e3 d'au moins 180nm et même d'au
moins 300nm ou 400nm.
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On dépose un primaire d'encapsulation noir, opaque sur le revêtement de
protection
de l'exemple E4.
La luminance mesurée à la normale de E4 est satisfaisante. Par comparaison,
en l'absence de la couche de silice de protection, le guidage n'est pas
satisfaisant.
De préférence on choisit une épaisseur e3 d'au moins 180nm et même d'au
moins 300nm ou 400nm.
De manière surprenante on peut réaliser si nécessaire un bicouche sol gel
silice
poreuse d'au moins 600nm et mieux 800nm (et de préférence submicronique)/ sol-
gel
silice dense micronique (d'au plus 3pm même d'au plus 2pm) sans générer de
fissures.
