BE1016680A3 - Vitrage comportant un detecteur de pluie capacitif. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne les vitrages comportant un détecteur de pluie capacitif. Les vitrages selon l'invention sont composés d'au moins une feuille rigide exposée à la pluie, vitrage comportant un détecteur capacitif de pluie qui n'est pas sur la face exposée à la pluie, le détecteur comprenant des électrodes constituées d'un matériau conducteur de faible épaisseur, matériau essentiellement transparent à ces épaisseurs, ce matériau conducteur ne couvrant qu'une partie limitée du vitrage, et pour l'essentiel correspondant aux électrodes du détecteur. Les vitrages selon l'invention sont utilisés notamment pour les véhicules automobiles.

Description

Vitrage comportant un détecteur de pluie capacitif

La présente invention concerne les vitrages comportant undétecteur de pluie, et notamment ceux utilisés sur les véhiculesautomobiles.

L'utilisation de capteurs pour détecter la présence d'eau surun vitrage, par exemple pour commander une opération telle que la miseen marche d'essuie-glace pour les véhicules automobiles est usuelle. Danscette application les capteurs commercialisés sont du type utilisantl'altération d'un signal lumineux sur le trajet duquel se situent les gouttesd'eau à détecter. Le capteur comprend un émetteur et un récepteur dusignal lumineux constitué par exemple d'un rayon réfléchi.

Les capteurs fonctionnant sur ces signaux optiques, lorsqu'ilssont utilisés notamment sur des vitrages automobiles, ont l'inconvénient deconduire à la présence sur le vitrage d'éléments non-transparents. Mêmeminiaturisés, le capteur recouvre une dizaine de centimètres carrés. Pourminimiser la gêne sur les pare-brise, le capteur est habituellementdissimulé derrière le rétroviseur intérieur. Même dans cette disposition, laprésence du capteur sur le pare-brise reste inesthétique, au moins vu del'extérieur.

Un autre type de capteur a été proposé antérieurement, quimet en oeuvre un dispositif dans lequel le signal est généré par unevariation de capacité. Un ensemble d’électrodes est disposé sur le vitrage.La présence d'eau sur le vitrage, eau qui présente une constantediélectrique très différente de celle de l'air ou du verre, modifie de façonsignificative la capacité du système d'électrodes. Cette variation constituele signal généré par le capteur.

Les capteurs capacitifs proposés antérieurement présententdes constructions variées. Initialement les électrodes du capteur étaientdirectement sur la face du vitrage exposée à la pluie. Cette disposition sielle est très sensible, n'est pas en pratique utilisable les électrodes setrouvant soumises à l'action abrasive du balayage des essuie-glace. Lecapteur en effet est nécessairement disposé dans la zone balayée de tellesorte que le signal soit modifié dès que l'apport d'eau sur le virage cesseou évolue.

D'autres dispositions ont été proposées, dans lesquelles lesélectrodes constituant le capteur capacitif sont situées sur la face duvitrage non-exposée à la pluie. Dans ces modes de réalisation les capteursprésentent habituellement une sensibilité insuffisante. Ils ont en plusl'inconvénient de générer des signaux erronés lorsque le vitrage est l'objetde la formation de buée sur la face portant le capteur.

Pour répondre aux limites ou inconvénients indiqués ci-dessus, il a été aussi envisagé de disposer les électrodes entre les feuillesde verre dans les vitrages feuilletés en utilisant pour constituer cesélectrodes, une couche conductrice revêtant ce vitrage et destinéenotamment à réduire la transmission des rayonnements infrarouges. Onsait que les couches ayant cette propriété sont des couches conductricesqu'elles soient formées d'oxydes conducteurs comme 1ΊΤΟ ("indium-tinoxide") ou, plus fréquemment d'un ensemble de couches dont celleréfléchissant les infrarouges est une couche métallique mince, le plussouvent d'argent.

L'avantage des couches en question est qu'elles conserventune transmission très importante du spectre lumineux visible. Typiquementles vitrages feuilletés comportant ces couches offrent comme laréglementation l'impose pour les pare-brise automobiles, une transmissionlumineuse qui n'est pas inférieure à 75%.

La formation des électrodes des capteurs constitués dans cescouches conductrices, est obtenue essentiellement en séparant les plagesconductrices du reste de la couche revêtant le vitrage par exemple par l'ablation localisée de la couche suivant un dessin correspondant à laforme des électrodes.

Les capteurs capacitifs de ce dernier type, comme ceux destypes précédents, n'ont pas connu d'exploitation industrielle jusqu'à cejour. Commercialement en effet les pare-brise comportant les couchesréfléchissant les rayons infrarouges restent un produit relativement peurépandu en raison d'un coût élevé, coût liés aux difficultés de productionde produits sans défauts.

Les inventeurs proposent d'offrir des capteurs de pluiecapacitifs qui soient compatibles avec tous les vitrages feuilletés, sans pourautant que ces vitrages comportent une couche limitant la transmission desrayons infrarouges.

Selon l'invention les vitrages sont constitués d'un ensemble defeuilles dont au moins une feuille rigide. La feuille rigide est de préférenced'un verre minéral. Elle peut aussi être constituée d'un verre dit"organique" usuels comme les feuilles de poly-carbonates fréquemmentutilisées pour constituer des vitrages de véhicules. Dans la suite parmesure de simplification la description est faite en se référant aux feuillesde verre. L'invention s'applique cependant aux vitrages comportant cesverres organiques.

Dans le mode le plus usuel, selon l'invention le capteur estintroduit dans un vitrage feuilleté entre deux feuilles rigides réunies aumoyen d'une feuille intercalaire en matériau synthétique tel que lepolyvinyl-butyral (PVB) une résine d'éthylène vinyle acétate (EVA) ou toutintercalaire traditionnel pour ce type d'assemblage. Le capteur selonl'invention peut aussi être utilisé dans les vitrages dits "bilayer" quicomportent une feuille de verre associée à une feuille d'un matériauplastique, notamment de polyuréthane, matériau qui offre simultanémentla plasticité assurant la résistance contre l'éviction des passagers en casd'accident, et une qualité de surface suffisante pour résister aux rayures.Dans tous les cas les électrodes du capteur capacitif selon l'invention nesont pas sur la face du vitrage exposée à la pluie, et ne sont pas au contact avec l'atmosphère située de l'autre côté du vitrage. Elles sont au moinsisolées de cette atmosphère par un film protecteur non-conducteur del'électricité.

Dans la suite de la description par mesure de simplification,l'invention est présentée dans le cadre de vitrages feuilletés.

Les électrodes du capteur selon l'invention sont constituéesd'un matériau de faible épaisseur, essentiellement transparent, de sorteque la transmission lumineuse dans le domaine du visible dans la zonecouverte par ces électrodes ne soit pas inférieure à 60% et de préférencepas inférieure à 65%.

La surface conductrice peut être essentiellement formée par lasurface des électrodes et éventuellement des éléments conducteurs reliantces électrodes au dispositif d'analyse des variations de capacité. Selon lemode d'analyse le capteur peut aussi comprendre des électrodes mise à laterre. Les es électrodes sont de dimensions et de configuration tellequ'elles développent des capacités suffisantes pour présenter unesensibilité adéquate aux modifications liées à la présence des gouttesd'eau.

Les conducteurs répondent seulement à la nécessité de relierles électrodes au dispositif d'analyse ou à la terre. Ils sont aussi peusensibles que possible aux variations mesurées. Ils présentent de ce faitune surface relativement faible par rapport à celles des électrodes.

La surface conductrice peut aussi s'étendre au-delà deséléments formant le capteur proprement dit. C'est le cas en particulierlorsque les électrodes sont formées par ablation de matériau conducteur àpartir d'une surface uniformément revêtue comme il sera détaillé plus loin.La présence de ces éléments conducteurs avoisinant le capteur lui-mêmene participe pas à proprement parler à la mesure. Ces élémentsconducteurs, qui peuvent aussi être à la terre, sont de préférence desurface limitée pour ne pas accroître inutilement les zones du vitragecomportant des éléments conducteurs, lesquels même essentiellementtransparents restent discernables sur le vitrage.

La surface du vitrage sur lequel le matériau conducteurs'étend, est en conséquence essentiellement celle des éléments du capteur,et notamment de ces électrodes. En pratique la surface des électrodesreprésente au moins 10% et de préférence au moins 50% de la surfaceconductrice du vitrage. Il va de soi que ces pourcentages sont fonction del'étendue des surfaces avoisinant le capteur dont il est question ci-dessus.Ces surfaces peuvent être modulées à volonté sans pour autant sortir ducadre de l'invention. Pour les raisons indiquées leur extension ne présentecependant aucune utilité pratique, aussi sont-elles normalement limitées,leur étendue dépendant principalement de la commodité de fabrication ducapteur.

Le choix d'électrodes essentiellement transparentes répond àla nécessité de disposer d'un capteur qui ne nuise pas à l'aspect général duvitrage contrairement aux capteurs actuellement dans le commerce. Parailleurs, les dimensions propres des électrodes des capteurs selonl'invention, font qu'une petite partie seulement de la surface du vitrage, telun pare-brise, supporte le capteur. Dans la pratique pour un pare-brise lasurface concernée pour garantir une bonne sensibilité est de l'ordre de0,01 à 0,005m2. En pratique la surface couverte par les électrodes estavantageusement comprise entre 0,0004 et 0,04m2. Cette surfacesuffisamment limitée, et le caractère transparent font que la présence ducapteur est relativement discrète et ne perturbe en rien le champ visuel,d'autant que la localisation de ce capteur peut avantageusement se situer,comme pour les capteurs optiques, derrière le rétroviseur intérieur. Laseule obligation comme pour tous les capteurs est qu'il se situe dans unezone balayée par les essuie-glace.

La limitation de la surface des électrodes permet surtout lamise en œuvre de tels dispositifs même sur des vitrages ne comportant pasde couches conductrices destinées à faire obstacle à la transmission desrayonnements infrarouges. La réalisation en est beaucoup facilitée. Eneffet même dans le cas où les électrodes du capteur seraient formées d'uneou plusieurs couches conductrices du type de celles utilisées pour constituer ces vitrages à faible transmission dans l'infrarouge leurréalisation est moins contraignante en raison du fait que d'une part lasurface étant plus petite la production en est simplifiée, et, d'autre part laqualité, notamment l'absence totale de défauts ponctuels de cette couchequi constitue une des grandes difficultés de leur production, n'est pas unecondition impérative pour le bon fonctionnement du capteur. Bienentendu, il reste préférable pour ces électrodes de disposer de couches trèshomogènes

Dans la production des capteurs capacitifs selon l'inventioncomprenant une couche ou ensemble de couches conductrices, lestechniques mise en œuvre pour la formation d'un filtre infrarouge sontévidemment applicables. Pour les couches de type oxyde conducteur telque 1ΊΤΟ, Sn02 dopé, oxydes de vanadium, la formation estavantageusement faite par une technique de pyrolyse. Pour les ensemblesde couches comportant une couche conductrice métallique, notammentd'argent, de préférence la formation est obtenue par des techniques sousvide, comme la pulvérisation avec magnétron.

Dans la production des vitrages comportant une coucheconductrice l'obtention d'une bonne uniformité sur toute la surface conduità procéder au dépôt sur des feuilles de verre planes, donc avant lesopérations de formage. Ces opérations de formage, essentiellement debombage et de trempe impliquent des traitements thermiques relativementvigoureux qui sont de nature à altérer ces couches, en particulier lescouches métalliques. Dans le cas d'une application qui ne concerne qu'unepetite surface du vitrage comme pour les capteurs selon l'invention, la miseen œuvre peut se faire soit avant soit après formage. Dans les deux casl'opération comporte moins de risques d'aboutir à des produits défectueux.Pour l'application avant bombage, la dimension limitée de la surfaceconductrice réduit considérablement les inhomogénéités des conditionsthermiques qui peuvent concerner la surface du vitrage. Il est donc aiséd'éviter des défauts liés à une maîtrise insuffisamment précise de cesconditions sur l'ensemble de la surface. Pour l'application après bombage les dimensions du capteur sont suffisamment petites pour que la surfaceconcernée apparaisse pratiquement comme plane. Il en résulte que sicertaines techniques d'application, notamment le dépôt sous vide, nepeuvent être utilisées pour revêtir un vitrage entier préalablement bombé,il n'en est pas de même pour la constitution de la couche utilisée pourconstituer un capteur.

Les matériaux constituant les électrodes répondent tous auxconditions de conductivité et de transparence aux épaisseurs utilisées. Laconductivité est un facteur significatif. Les mesures dans les techniquespréférées sont effectuées en mettant en oeuvre des fréquences relativementélevées (plusieurs dizaines de kilohertz). A ces fréquences, les matériauxdoivent être suffisamment conducteurs pour que les charges électriques, etles champs qu'elles génèrent soient suffisamment intenses. Les couchesmétalliques, argent, aluminium, cuivre, or, platine notamment sontutilisables. Comme indiqué précédemment les oxydes conducteursconstituent également un groupe de matériaux commodément utilisables.On peut aussi utiliser des vernis ou encres conducteurs ou encore despolymères conducteurs comme les poly-éthylène dioxythiophène(commercialisés sous le nom de "Pedot") ou les poly-anilines(commercialisés notamment par la société Panipol Oy ).

L'application de couches sur une partie seulement d'unvitrage, s'effectue par les moyens traditionnels. Il s'agit des techniquestelles que la pyrolyse de poudres ou de gaz, particulièrement pour laconstitution de couches d'oxydes conducteurs. Il s'agit aussi des techniquesde dépôt dites "sous-vide" comme les techniques de pulvérisationcathodique au moyen de magnétrons, ceci particulièrement pour lesdépôts d'ensembles de couches dont une couche métallique. Il s'agit aussides applications de compositions conductrices au moyen de pochoirs oupar sérigraphie. L'impression du motif constituant les électrodes peut aussiêtre obtenue par projection du type "jet d'encre".

Soit l'application du matériau conducteur reproduitdirectement le motif du capteur, soit ce motif est obtenu à partir d'une surface uniformément recouverte, par ablation localisée suivant le motifrecherché, soit encore la conductivité du matériau est activé suivant lemotif en question. Au premier mode correspondent notamment lemasquage, l'impression par sérigraphie pochoir ou impression par jetd'encre, les décalcomanies ou impression transfert... Au second modecorrespondent habituellement les techniques de pulvérisation sous vide oude dépôts pyrolytiques (CVD, LPCVD). Au troisième mode correspond parexemple la transformation de polymères.

L'enlèvement localisé des couches préalablement appliquées,compte tenu de la petitesse des motifs, notamment les intervalles séparantdes zones conductrices de zones qui ne le sont pas, parfois de l'ordre dumillimètre ou moins, peut être préférable aux techniques de masquage.Dans ce cas, on procède à une application uniforme de la surface ducapteur, éventuellement suivant un contour correspondant à la périphériede ce capteur, et ensuite à la délimitation des électrodes les unes parrapport aux autres, de même qu'au dessin des conducteurs, par ablationlocalisée des couches préalablement déposées selon le dessin approprié.Le mode le plus usuel pour ce type d'ablation très précise, est l'utilisationd'un faisceau laser, mais une ablation mécanique ou chimique estégalement envisageable.

Dans tous les cas, les caractéristiques de l'ablation sontchoisies de façon que localement la couche conductrice soit complètementéliminée, délimitant ainsi des zones électriquement isolées les unes desautres, sans aller jusqu'à attaquer le substrat verrier.

Si, comme indiqué ci-dessus, le capteur peut être constitué decouches disposées sur une des feuilles de verre du vitrage feuilleté, il peutêtre encore plus commode de disposer les électrodes sur une feuille"support" insérée entre les feuilles de verre.

L'introduction d'une feuille souple comportant une coucheréfléchissant sélectivement les infrarouges est une alternative connue audépôt de couches directement sur les feuilles de verre. L'utilisation dans lesfeuilles intercalaires d'une feuille portant une couche réfléchissant les infrarouges était néanmoins limitée aux vitrages n'offrant pas de courburesaccentuées et surtout ne comportant pas de courbures composées. Si eneffet l'utilisation de feuilles intercalaires de liaison du type PVB ou EVA, seprête sans trop de difficultés à un assemblage entre deux feuillescomportant des doubles courbures en raison de l'élasticité certaine de cesmatériaux, les systèmes de couches ne peuvent supporter desmodifications de forme très accentuées sans risque d'altérations. Pour cetteraison l'utilisation de telles feuilles revêtues de couches réfléchissant lesinfrarouges a été limitée à certains vitrages. Dans l'automobile parexemple, l'utilisation de ces films concerne essentiellement les vitrageslatéraux qui comportent un bombage généralement limité et surtoutessentiellement de type "cylindrique".

Les feuilles introduites peuvent être de nature variée. Il s'agitpar exemple de polypropylène, de polyéthylène haute ou basse densité,mais surtout de polytéréphtalate d’éthylène glycol (PET).

Pour éviter que les couches soient distendues lors duformage, entraînant des propriétés non uniformes sur toute la surface,l'utilisation la plus usuelle consiste à prendre comme support de cescouches des films relativement peu extensibles. Des films, préférés sontconstitués de polytéréphtalate d'éthylène glycol (PET). Ces filmsprésentent une grande résistance mécanique, ce qui permet de les utiliser àdes épaisseurs extrêmement faibles de l'ordre de quelques dizainesdemicrons. Ces faibles épaisseurs favorisent une transmission lumineusevisible très importante. Autrement dit, la présence de ce filmsupplémentaire n'occasionne pas de diminution sensible de la transmissionlumineuse du vitrage dans lequel ce film réfléchissant les infrarouges estintroduit sur ce support.

De manière particulière le film inséré dans le vitrage feuilletépeut être conducteur par lui-même sans qu'il soit nécessaire de luiappliquer une couche conductrice supplémentaire. Des produits de ce typesont par exemple des produits commercialisés sous le nom polyoléfineprémix Préélec TP 9815.

Pour l'application selon l'invention la disposition consistant enla formation des électrodes du capteur sur un support qui est ensuiteintroduit entre les deux feuilles de verre ne soulève pas les problèmesrencontrés précédemment à propos de l'introduction d'une feuille couvrantl'ensemble du vitrage. Le capteur et le support de celui-ci sontavantageusement de petites dimensions par rapport au vitrage supportantce capteur. Même sur des vitrages à fort bombage, et surtout à fortbombage complexe, l'introduction de ce capteur et du film qui le supportene risque pas de conduire à la formation par exemple de plis, même si lesupport introduit est relativement peu extensible.

La commodité de la formation des électrodes du capteur surun élément rapporté est certaine. La qualité du support n'est pas tributairedes conditions notamment thermiques des opérations effectuéesprécédemment sur les feuilles de verre du vitrage. La seule contrainte estde pouvoir supporter les conditions qui sont celles de la formation dufeuilleté. Mais à ce stade les conditions notamment thermiques imposéessont beaucoup moins contraignantes. A titre indicatif si le formage duverre impose des températures de l'ordre 600 à 650°C, l'assemblage d'unvitrage feuilleté au moyen d'un intercalaire se fait à l'étuve à destempératures qui ne dépassent pas normalement 150°C.

Avantageusement selon l'invention le circuit conducteurconstituant le capteur est donc disposé sur un support introduit dans lefeuilleté. La partie conductrice est formée sur ce support dans desconditions analogues à celles permettant de constituer le capteurdirectement sur les feuilles de verre, avec l'avantage que le dépôt s'étendde préférence sur la quasi-totalité de la feuille support. Il n'est pasnécessaire que la partie conductrice soit sensiblement en retrait des bordsdu support, elle peut être parfaitement coextensive.

Dans la production du circuit conducteur, une feuille supportpeut comporter une multiplicité d'éléments constituant chacun un capteur,pour utiliser au mieux les dimensions de l'installation de dépôt descouches conductrices. Une fois la feuille revêtue les capteurs sont individualisés par une découpe appropriée. Cette façon de procéderminimise le coût de production de ces éléments.

L'introduction dans le vitrage est avantageusement effectuéeau cours de l'opération de feuilletage. L'élément formant le capteur estinséré par exemple entre une feuille de verre et la feuille intercalaired'assemblage, typiquement de PVB. Le cas échéant si l'élément formant lecapteur est supporté par un matériau qui n'adhère pas au verre, il estpossible de le disposer entre deux feuilles intercalaires. Il est aussi possiblede disposer un adhésif sur la face de l'élément au contact de la feuille deverre. De manière connue cet adhésif peut être constitué d'une poudre dePVB appliquée entre le verre et la feuille supportant les couchesconductrices.

Les éléments conducteurs constituant les électrodes ducapteur doivent offrir une certaine capacité pour que la modification de laconstante diélectrique liée à la présence d'eau sur le vitrage introduise unevariation sensible de cette capacité. Pour cette raison les électrodesdoivent offrir une certaine surface compte tenu de ce que par ailleurs lesépaisseurs des couches conductrices sont nécessairement très faibles. Si ladistance entre les électrodes est faible pour favoriser l'intensité des champsélectriques, il est nécessaire cependant d'une part que la distance soitsuffisante pour prévenir un risque de court-circuit en raison d'uneéventuelle configuration insuffisamment précise. Il faut surtout que lasurface située entre les électrodes soit suffisante pour que la présence desgouttes d'eau sur le vitrage soit détectée dès l'apparition de ces gouttesindépendamment du fait que la distribution de ces gouttes estnécessairement aléatoire. Dans ce sens l'accroissement de la surface"sensible" à la présence des gouttes d'eau accroît la probabilité de trouverles gouttes dès leur apparition.

Si deux électrodes sont suffisantes pour engendrer un signalde variation de la capacité, le mode d'analyse de ce signal peut conduire àchoisir un nombre différent d'électrodes.

/wee aeux eiectroaes il est avantageux comme décrit dans iademande européenne n°04104149.2 déposée le 30 août 2004, deprocéder à l'analyse par la technique dite de transfert de charge. Seloncette technique le temps nécessaire au transfert d'une quantité donnée decharge électrique vers les électrodes est mesuré. Ce temps est fonction dela capacité et donc de l'état des diélectriques, y compris la présence d'eau,dans le champ du capteur. Une référence sert à la comparaison du tempsmesuré pour déterminer les variations liées à la présence ou non d'eau surle vitrage auquel le capteur est associé.

Une autre technique d'analyse de la variation du signalproposée antérieurement, nécessite la comparaison de deux capacités. Latechnique, dite "différentielle", est basée sur le principe selon lequel dansles limites des dimensions du champ sur lequel les gouttes sontsusceptibles de modifier la capacité, deux capacités voisines ne sont jamaisprécisément modifiées de la même façon, la distribution aléatoire neconduisant pas à des variations parfaitement de même ampleur. L'analyseconsiste alors à partir d'un état des capacités correspondant à l'absenced'eau, à détecter les déséquilibres introduits par la présence de gouttes.

Dans les modes différentiels les deux capacités peuvent, êtreformées à partir de trois électrodes alignées côte à côte, l'électrodecentrale constituant l'électrode antagoniste des deux autres. Cettedisposition est illustrée dans certains des exemples ci-dessous.

Il a été indiqué que les électrodes sont de très petite épaisseurpour tenir compte de la possibilité de les disposer entre les deux feuilles deverre. Une épaisseur excessive rendrait difficile le dégazage quiaccompagne l'assemblage du feuilleté et, à la limite, ne permettrait pas degarantir de manière satisfaisante l'étanchéité du vitrage feuilleté dans lazone occupée par le capteur. Il est nécessaire en effet de situer le capteur àproximité immédiate du bord du vitrage. Le dispositif d'analyse du signalest avantageusement situé aussi près que possible des électrodes pourminimiser le bruit de fond engendré tout au long des conducteurs. Il est eneffet impossible de s'affranchir complètement des capacités correspondant à ces conducteurs eux-mêmes. Il est néanmoins nécessaire de minimiser cebruit de fond en limitant la distance séparant le capteur proprement dit desmoyens d'analyse des signaux, en plaçant ce capteur près du bord duvitrage.

Le capteur doit être aussi très peu épais pour la raison qu'ilest préférable d'avoir des électrodes quasi-transparentes, et que si leurépaisseur s'accroît trop elles perdent nécessairement cette qualité.L'épaisseur de la couche est, bien entendu, fonction de la nature desmatériaux qui la constituent.

Pour les ensembles comportant une couche métallique dutype de celles déposées par pulvérisation sous-vide les épaisseurs sontavantageusement comprises entre 25 et 200Â et de préférence entre 50 et150Â.

Pour l'obtention d'une conductivité élevée sous l'épaisseur laplus faible possible, les électrodes sont avantageusement constituées d'unecouche d'argent de 60 à 140Â d'épaisseur, disposée entre des couchesd'oxyde protégeant l'argent et permettant d'atteindre une bonne neutralitéde couleur en réflexion notamment.

Pour les couches à base d'oxyde conducteur, notamment ITOou Sn02 dopé, l'épaisseur est sensiblement plus importante, de l'ordre de50 à lOOOnm et le plus fréquemment de 100 à 500nm.

Pour le couches déposées par les techniques d'impression lesépaisseurs peuvent être encore plus importantes. Elles se situent par exemple entre 1 et 50μ, et de préférence entre 5 et 20μ.

L'invention est décrite de manière détaillée dans la suite enfaisant référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique enperspective du principe de mise en oeuvre d'un détecteur de pluie sur unpare-brise automobile; - la figure 2 est une coupe selon A-A de la figure 1; - la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la figure 2; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 pour une miseen oeuvre selon l'invention; - la figure 5a et 5b présentent en coupe deux autres modes deréalisation selon l'invention, analogues à celui de la figure 4; - la figure 6 illustre en "éclaté" l'assemblage des éléments dutype présenté à la figure 5a; - les figures 7a et 7b montrent schématiquement un mode deréalisation de la connexion du capteur; - la figure 8 représente schématiquement un dessin desélectrodes d'un capteur selon l'invention; - la figure 9 est un autre dessin d'électrodes d'un capteurselon l'invention; - la figure 10 est encore un mode de réalisation d'un capteurselon {'invention.

La figure 1 présente la disposition typique d'un capteur depluie sur un pare-brise automobile (1). Le pare-brise comporte descourbures composées, dans la largeur (direction X) et dans la hauteur(direction Y), forme usuelle dans les modèles actuels.

Sur le pare-brise le capteur de pluie (4) est. nécessairementsitué dans une zone (2, 3) balayée par les essuie-glace. Sur la figure ceszones sont schématisées par les traits discontinus. Cette disposition estcommandée par le fait que le capteur (4) est destiné à déclencher lemouvement des essuie-glace en présence d'eau sur les zones balayées. Endehors de ces zones, l'eau peut demeurer après que l'apport de pluie acessé. En conséquence si le capteur était disposé hors des zones balayées,le mouvement des essuie-glace pourrait être maintenu sans nécessité.

Le capteur (4) dans les systèmes de détection optique quicomportent des éléments non-transparents, est de préférence disposé enun point où il ne cause aucune gêne pour le conducteur. Si néanmoins ilest encore dans le champ visuel, de préférence cet emplacement est déjàocculté par un autre élément fonctionnel. Très habituellement les capteursoptiques sont disposés derrière le rétroviseur intérieur.

Dans le cas des capteurs capacitifs selon l'invention, le faitque les électrodes soient très largement transparentes au rayonnementvisible offre une plus grande latitude dans le choix de cet emplacement,même si la surface occupée par le capteur est sensiblement plusimportante que celle masquée par les capteurs optiques traditionnels.

Les capteurs capacitifs fonctionnent avec un ensembled'analyse des signaux qu'ils génèrent. Le plus usuellement l'ensemble enquestion est constitué d'un circuit électronique relativement peuvolumineux. Celui-ci peut même se réduire à une "puce" de quelquesmillimètres carrés ou moins. Cet ensemble est ordinairement non-transparent. Pour cette raison il est avantageux de le situer hors de lapartie transparente du vitrage. Pour les raisons indiquées, l'ensembled'analyse est cependant le plus voisin possible des électrodes du capteur. Ilest situé par exemple derrière les bandes émaillées qui très souvent sontdisposées en bordure des vitrages. Compte tenu de leur encombrement, leplus souvent extrêmement réduit, ils peuvent même s'insérer entre lesfeuilles de verre, sur l'intercalaire des vitrages feuilletés.

Les conducteurs reliant les électrodes à ce circuit d'analysesont inévitablement le siège de signaux parasites, sauf à les protéger parun "blindage". Cette protection n'est généralement pas souhaitable dans lamesure où elle s'établit au moyen de gaines qui ne sont pas transparentes.Pour faire en sorte que les conducteurs soient aussi peu visibles quepossible, ils sont de préférence non-gainés. Ils développent eux-mêmesune certaine capacité qui se superpose à celle des électrodes du capteur.Pour minimiser cet effet parasite, il est souhaitable de raccourcir le pluspossible ces conducteurs. Pour cette raison le capteur est normalement àproximité d'un bord du vitrage.

Dans la forme présentée à la figure 1, le capteur est, comme ilest fréquent, en position haute centrale, c'est à dire derrière le rétroviseur.Compte tenu du caractère essentiellement transparent un autrepositionnement est néanmoins possible.

Dans les propositions antérieures de capteurs capacitifstransparents, ceux-ci étaient systématiquement ménagés dans une coucheconductrice dont le rôle principal était de faire obstacle, au moins enpartie, à la transmission des infrarouges. Une telle couche s'étend bienévidemment sur la quasi-totalité de la surface du vitrage, avec lesinconvénients rappelés précédemment.

La coupe de la figure 2 présente la disposition qui aurait puêtre celle adoptée dans ce type de réalisation si celui-ci avait connu undéveloppement commercial, ce qui n'est pas le cas jusqu'à présent.

La coupe du vitrage, dont le bombage volontairementexagéré, comporte deux feuille de verre (9, 10). Ces feuilles sontassemblées de manière traditionnelle, au moyen d'une feuille intercalaire(11), par exemple de type PVB.

La caractéristique principale de mise en oeuvre de cescapteurs, est donc l'existence d'une couche (5) qui s'étend surpratiquement sur toute la surface du vitrage, à l'exception de quelquesparties qui, lors de la fabrication, ont fait l'objet de réserves ou d'ablationlocalisée. Dans le cas des capteurs formés dans cette couche (5), le dessindes électrodes (6, 7) est effectué en délimitant dans la couche les zonescorrespondantes pour les isoler du reste (8) de la surface de cette couche.Le cas échéant le reste de la couche participe à la constitution du circuitélectrique du capteur, notamment en formant une masse qui peut être encontact avec le reste du véhicule.

Sur la figure 2 les électrodes sont représentées sans respecterl'échelle effective pour la commodité de compréhension. En particulier lesdimensions des électrodes et les distances entre celles-ci sontvolontairement forcées. En pratique les distances entre les électrodes sontrelativement réduites, habituellement moins d'un millimètre, afin demaximiser le champ électrique. Comme indiqué précédemment cependant,il s'agit d'établir un compromis entre un champ suffisamment intense, etune surface suffisante pour recouvrir une variation de champ bienreprésentative du phénomène détecté.

La figure 3 montre un détail de la figure 2 correspondant àl'emplacement des électrodes. La courbure du vitrage est commeprécédemment très accentuée par rapport aux formes effectivementrencontrées pour mieux souligner le type de difficultés que peut souleverla mise en place d'une couche recouvrant la totalité de la surface de lafeuille. Par opposition le schéma de la figure 4 illustre un mode deréalisation de l'invention dans lequel les électrodes (12, 13) sont forméesindépendamment d'une couche de revêtement de la surface.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 4 les électrodessont par exemple formées par dépôt d'une couche conductrice limitée àl'étendue de ces électrodes. Cette opération peut être conduite sur lafeuille préalablement formée pour éviter tout risque d'altération. Le faitque la feuille ne soit pas plane à ce stade du processus, n'occasionne pasde difficulté particulière d'application dans la mesure où la surfaceconcernée est de dimensions limitées de telle sorte que les variations desconditions de dépôt sur cette surface réduite ne sont pratiquement passensibles.

Les figures 5a, 5b et 6 représentent des modes de réalisationparticulièrement avantageux. Dans ces modes de réalisation les électrodessont formées sur un film transparent non-conducteur (15) d'un matériaucompatible avec les composants avec lesquels il est en contact,essentiellement la feuille de verre (10) , et l'intercalaire d'assemblage (11).Un matériau bien connu pour ce type d'application est le polytéréphtalated'éthylène glycol (PET) qui présente l'avantage d'être extrêmementrésistant même sous de très faibles épaisseurs. Ce matériau présenteencore la particularité de ne pas se prêter facilement à l'étirage. Pour cetteraison il n'est généralement pas utilisé dans les vitrages comportant descourbures de type sphérique, lorsque le but est de constituer un filtreinfrarouge. Dans le cas présent la surface des électrodes restant dedimensions limitées, les courbures sont pratiquement sans incidence surl'insertion de ce film support (15).

L'utilisation de cet élément support des électrodes offreplusieurs avantages. Il évite de devoir procéder à la formation d'unecouche conductrice sur une grande surface qui hors la présence du capteurne comporterait pas une telle couche, opération qui présente desdifficultés en raison des dimensions des feuilles de verre manipulées,opération d'autant plus mal-commode si elle est effectuée sur des feuillespréalablement bombées. L'insertion du support (15) intervient au stade del'assemblage du feuilleté, alors que les traitements ultérieurs ne comportentplus l'exposition à des températures très élevées. L'assemblage dans lesconditions traditionnelles est effectué à l'étuve à une température del'ordre de 150°C.

Le film de PET n'adhère pas au verre par lui-même. Sinécessaire une poudre de PVB ou tout autre adhésif approprié connu peutêtre disposé sur la face au contact du verre dans les formes représentéesaux figures 5a et 6. Cependant les petites dimensions de ce support (15),et le fait qu'il puisse être entouré complètement de zones sur lesquellesl'intercalaire est bien collé aux deux feuilles de verre, fait que la présencede ces adhésifs n'est pas systématiquement nécessaire. Le cas échéantl'utilisation de l'adhésif peut se limiter à la zone de sortie des conducteursdu feuilleté sur le bord du vitrage, pour garantir si nécessaire une parfaiteétanchéité de l'assemblage.

Dans le mode représenté à la figure 5b, le support (15) ducapteur est disposé entre deux feuilles intercalaires (lia) et(llb). Ce modeconduit à un assemblage présentant toutes les caractéristiques derésistance qui sont celles des vitrages feuilletés traditionnels dans lamesure où l'adhérence aux feuilles de verre s'effectue directement avec lesintercalaires.

Le dépôt des couches conductrices est avantageusementréalisé sur un film support (15) de dimensions bien supérieures à celles ducapteur seul pour utiliser au mieux les installations de dépôt. Unemultiplicité de capteurs peut être déposée simultanément. Les capteurssont ensuite individualisés par découpe du film ainsi revêtu.

La presence du film support (15) est avantageusement utiliséepour constituer dans le même temps les conducteurs associés auxélectrodes. Le support déborde le périmètre des électrodes proprementdites pour inclure une languette (18) sur laquelle sont constitués cesconducteurs. Les conducteurs sont avantageusement constitués de lamême couche ou ensemble de couches, formant les électrodes. Lalanguette (18) s'étend avantageusement de manière à dépasser le bord desfeuilles de verre (9, 11) pour faciliter le raccordement aux moyensd'analyse des signaux.

Les figures 7a et 7b illustrent un mode de raccordement desélectrodes. Le film support (15) pris entre la feuille de verre (10) et lafeuille intercalaire (11) dépasse le bord du vitrage d'une partie (18)formant éventuellement une languette moins large que la partie supportantles électrodes. Cette partie (18) est avantageusement rabattue comme en7b sur la face du vitrage, et collée à cette face par une encapsulationlocale (17) au moyen par exemple d'un matériau thermoplastique formédirectement sur le bord du vitrage. Les connexions avec les conducteursreliés au dispositif d'analyse sont par exemple assurées au moyen deconducteurs rubans (16) appliqués sur les extrémités de la partie (18). Lafixation des conducteurs au moyen de l'encapsulation (17), permetéventuellement d'éviter la nécessité de procéder à une soudure.

Les figures 8 et 9 illustrent de manière non limitative, desdessins d'électrodes utilisables selon l'invention. Sur ces figures lesélectrodes sont présentées sur un support (15) du type décritprécédemment.

Le capteur de la figure 8 comporte trois électrodes (19, 20,21). Il est avantageusement utilisé dans une mesure de type "différentiel".Selon ce mode différentiel deux capacités sont utilisées, l'une servant demesure et l'autre de référence. Le déséquilibre entre les deux capacitésconstitue le signal qui fait l'objet de l'analyse. Dans le mode présentél'électrode centrale est commune aux deux capacités constituéesrespectivement par les électrodes (19, 20) d'une part et (20, 21) d'autre part. L'identité des électrodes (19) et (21) et des espacements entre lesélectrodes, conduit à des capacités identiques. Cette disposition n'est pasnécessaire pour la mise en oeuvre. Lorsque les capacités constituées sontdifférentes, c'est le rapport du signal provenant de ces capacités qui estsuivi. Toute modification dans les conditions des champs électriques,modifie aussi le rapport de ces signaux. C'est cette modification quiconstitue la mesure de l'apparition de gouttes d'eau.

La forme "différentielle" présentée à la figure 8 peut êtreréalisée avec plus de trois électrodes. Il est possible notamment deconstituer un ensemble de quatre électrodes associées deux à deux.

Le mode différentiel n'est qu'une voie d'analyse des variationsdes capteurs capacitifs. La figure 9 illustre un type de capteur necomportant que deux électrodes (25,26). Ce type de capteur est parexemple mis en oeuvre au moyen d'une mesure de transfert de charge.Dans ce mode c'est l'évolution instantanée du temps de transfert de chargequi est mesurée de manière permanente. Cette analyse permet enconséquence la suppression des facteurs, comme la température,introduisant des variations de capacité étrangères à la mesure recherchée.

Dans les deux dessins des capteurs, les électrodes sontdisposées côte à côte, et non-entrelacées, pour éviter autant que possibleles interférences des champs qui perturbent les signaux par des bruits defond. Pour maintenir une surface sensible suffisante, surfacecorrespondant à l'espace entre les électrodes, ces dernières doiventnécessairement s'étendre sur une longueur suffisante. Dans la pratiquequelques centimètres suffisent pour avoir un signal convenable. Pourlimiter l'emprise du capteur sur le vitrage on s'efforce de conserver desdimensions aussi petites que la sensibilité du capteur le permet.

Aux figures 8 et 9 le matériau conducteur se limite auxélectrodes et aux alimentations de celles-ci, le placé par exemple sur unsupport dont les limites correspondent au contour extérieur. La dispositionde la figure 10 diffère en ce que le matériau conducteur représenté engrisé recouvre la totalité du support. Les parties non conductrices, en blanc, sont obtenues par exemple par abrasion de la couche conductricesuivant le dessin des électrodes (27,28) et celui des conducteursd'alimentation (29,30).

Les dessins des électrodes présentés ci-dessus à titred'exemple ne sont bien évidemment pas limitatifs. De même ces dessinssont utilisables que les électrodes soient sur un film support ou que cesmêmes électrodes soient formées directement sur une feuille de verre.

Claims (16)

1. Vitrage composé d'au moins une feuille rigide exposée à lapluie, vitrage comportant un détecteur capacitif de pluie qui n'est pas surla face exposée à la pluie, le détecteur comprenant des électrodesconstituées d'un matériau conducteur de faible épaisseur, matériauessentiellement transparent à ces épaisseurs, ce matériau conducteur necouvrant qu'une partie limitée du vitrage, et pour l'essentiel correspondantaux électrodes du détecteur.

2. Vitrage selon la revendication 1 dans lequel les électrodesdu détecteur représentent au moins 10% et de préférence au moins 50%de la surface occupée par le matériau conducteur sur ce vitrage.

3. Vitrage selon la revendication lou la revendication 2 danslequel les électrodes présentent une transmission lumineuse dans le visiblequi n'est pas inférieure à 60% et de préférence pas inférieure à 65%.

4. Vitrage selon l'une des revendications précédentes danslequel la surface des électrodes est comprise entre 0,0004 et 0,04m2.

5. Vitrage selon l'une des revendications précédentes danslequel les électrodes sont constituées par un ensemble de couches mincescomprenant une couche métallique, ensemble formé par dépôt sous-vide.

6. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel lesélectrodes sont constituées d'au moins une couche d'un oxyde conducteur.

7. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel lesélectrodes sont constituées par une méthode d'impression sur un desconstituants du vitrage.

8. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel lesélectrodes sont constituées par un matériau polymère conducteur.

9. Vitrage selon l'une des revendications précédentes danslequel le matériau conducteur dont sont constituées les électrodesconstitue également les conducteurs associés à ces électrodes.

10. Vitrage selon l'une des revendications précédentes,constitué d'un un ensemble feuilleté, le détecteur étant disposé entre lesdeux feuilles de ce vitrage.

11. Vitrage selon l'une des revendications 1 à 9, constituéd'une feuille de verre trempée, le détecteur étant revêtu d'un film isolantnon-conducteur et transparent.

12. Vitrage selon la revendication 8 ou la revendication 9dans lequel les électrodes sont supportées par un film minceessentiellement transparent, film introduit dans l'assemblage feuilleté ouappliqué sur la feuille de verre.

13. Vitrage selon la revendication 12 dans lequel lesdimensions du film support des électrodes sont essentiellement celles ducapteur à savoir celles des électrodes et éventuellement des connexions.

14. Vitrage selon l'une des revendications 10 à 13, danslequel le film support des électrodes est un film PET.

15. Vitrage selon la revendication 10 dans lequel le filmsupport des électrodes est disposé entre deux feuilles intercalairesd'assemblage du feuilleté.

16. Vitrage selon la revendications 10 dans lequel le filmsupport des électrodes est disposé entre une feuille de verre et la feuilleintercalaire d'assemblage du feuilleté.