Le revêtement anti-reflet Super Clear de Seiko

L'une des choses les plus marquantes lorsque l'on a sous la main une Seiko Astron est l'impression d'absence de verre devant le cadran et les aiguilles. Cet effet troublant et fascinant vient du traitement particulier que Seiko applique sur les verres saphir de ses Astron. Ce revêtement a été breveté et commercialisé par Seiko sous le nom de "Super-Clear".

L'illustration suivante présente suscintement le principe de ce traitement ainsi que les performances en comparaison avec un verre saphir non traité.

L'illustration commerciale de Seiko pour son revêtement Super Clear

Le phénomène de la réfraction

Le principe du traitement anti-reflet, commun à l'univers de l'optique, est celui d'un revêtement déposé sur un verre de manière à limiter l'effet de voile causé par le verre. Cet effet de voile est provoqué par la lumière se réfléchissant d'abord sur la face externe du verre, ensuite sur la face interne du verre.

D'autre part, l'air ayant un indice de réfraction de 1 (ou presque), plus le verre présente un indice de réfraction supérieure à 1, plus la quantité de lumière réfléchie sera importante. Cela a été théorisé par Fresnel (si vous cherchez les équations de ce phénomène, Wikipedia vous en apprendra beaucoup). Or, les verres saphir ont un indice de réfraction de l'ordre de 1,77. Il est à noter que les verres acryliques avec un indice de 1,491 réfléchissent moins la lumière que les saphirs, d'où leurs aspects différents.

Par ailleurs, la réfraction et les indices de réfraction varient en fonction de la longueur d'onde du rayon lumineux. La lumière blanche étant composée de tout un spectre de longueurs d'onde différentes, la lumière réfléchie sera d'une composation spectrale différente que la lumière incidente, d'où les reflets bleutés de certains verres saphirs traités anti-reflets par exemple.

Spectre électromagnétique visible par l'homme

Le principe du revêtement anti-reflet

Un traitement anti-reflet simple consiste à déposer une mince couche de matière présentant un indice de réfraction déterminé pour une longueur d'onde choisie. L'épaisseur de la couche de matière (d'une dizaine de nanomètres) est fonction de la longueur d'onde choisie. Ce type de traitement mono-couche permet de filtrer au mieux une longueur d'onde du spectre de la lumière visible uniquement.

Pour obtenir un traitement anti-reflet plus complet, sur une plus large plage de longueur d'onde et pour idéalement couvrir l'ensemble du spectre visible de la lumière blanche, plusieurs couches de matières différentes et d'épaisseurs différentes sont superposées sur le verre.

Un enjeu double pour les Seiko Astron

Nous commençons à percevoir ici la difficulté à obtenir un traitement anti-reflet parfait :

• une difficulté dans le choix des matières à déposer,
• des couches d'une finesse incroyable, avec une épaisseur régulière et précise pour être efficace dans la longueur d'onde qu'impose le choix du matériau,
• un nombre de couche suffisant pour couvrir l'ensemble de la plage visible.

Un paramètre supplémentaire spécifique aux Seiko Astron provient de l'utilisation de cellules photosensibles, cellules montées sur le cadran de celles-ci. Seiko utilise des cellules au silicium amorphe (a-Si) sensibles à des longueurs d'onde comprises entre 510 et 530 nm (dans le vert). Plus la lumière incidente sur la montre est réfléchie dans cette gamme de longueur d'onde, moins les cellules sont efficaces.

Seiko n'utilise pas de cellule à silicium monocristallon (c-Si) qui est sensible dans l'infrarouge, ce qui va à l'encontre de la recherche d'une meilleure transmission de la lumière dans le visible, ce qui importe pour le possesseur de la montre.

L'exigence de Seiko pour ses verres saphir et leurs traitements est donc non seulement d'améliorer la visibilité du cadran et des aiguilles, mais aussi d'améliorer l'efficacité des cellules photosensibles.

Dernier point et non des moindres, le traitement, puisqu'il est notamment appliqué sur la face externe du verre saphir, doit pouvoir résister aux rayures.

Le traitement anti-reflet Super Clear de Seiko

Le traitement anti-reflet Super Clear de Seiko est constitué d'une superposition alternée de couches à haut indice de réfraction de nitrure de silicium (SiNx) et de couches à plus faible indice de réfraction d'oxyde de silicium (SiO2). Ces matériaux déposés présentent l'intérêt d'une bonne résistance aux rayures.

Le traitement interne / externe Super Clear de Seiko

Le schéma ci-dessous présente l'alternance des couches de nitrure et d'oxyde de silicium. Le schéma ne représente pas fidèlement les épaisseurs de chacune des couches.

Avec un tel traitement sur les deux faces d'un verre saphir, Seiko atteint un facteur de réflection de 0,5% (moyenne des facteurs de réflection sur l'ensemble du spectre visible), ce qui permet d'atteindre une efficacité de 0,99% de la cellule photosensible. A titre de comparaison, un verre saphir non traité réfléchi 14% de la lumière incidente avec une efficacité de la cellule abaissée à 0,85%. Un saphir traité que sur la face interne réfléchit 7,4% de la lumière au mieux pour une efficacité de la cellule de 0,92%.

De telles performances expliquent l'effet saisissant que procure ces verres saphir avec traitement Super Clear. On a presque la sensation de pouvoir toucher le cadran et les aiguilles. Effet collatéral (recherché par Seiko), la recharge de leurs piles solaires est pleinement efficace.

Seiko Astron (Credit ForumàMontres)