Créateur : Mari Dein
Perception de la couleur : un sujet fascinant mêlant biologie, physique et psychologie
Source : https://leclairage.fr/th-vision/
La perception de la couleur par l’œil humain est un phénomène remarquable résultant de la détection par les photorécepteurs de la rétine, appelés cônes.
Il existe trois types de cônes dans l’œil humain, chacun avec une sensibilité spectrale différente, ce qui leur permet de détecter différentes longueurs d’ondes lumineuses.
Ces cônes sont sensibles aux couleurs rouge, vert et bleu, et c’est l’interprétation des signaux provenant de ces trois types de cônes par le cerveau qui permet de percevoir les couleurs.
L’espace de couleur CIELAB est une représentation tridimensionnelle des couleurs qui cherche à correspondre le plus fidèlement possible à la perception humaine des différences colorimétriques. Chaque couleur dans cet espace est représentée par un point défini par trois coordonnées : L, a, et b.
Coordonnées de l’Espace CIELAB
- L : Cette valeur représente la luminosité ou la clarté, variant de 0 (noir) à 100 (blanc). Cet aspect de l’espace CIELAB aide à différencier les couleurs sur une échelle lumineuse.
- a et b : Ces deux coordonnées définissent la couleur elle-même dans l’espace CIELAB. La valeur a représente la position entre le vert et le rouge, tandis que la valeur b représente la position entre le bleu et le jaune.
La distance cartésienne entre deux points dans cet espace est utilisée pour correspondre aux perceptions humaines des différences de couleur, ce qui explique pourquoi ce modèle est si utile pour la comparaison des couleurs.
https://www.researchgate.net/figure/CIE-LAB-1976-color-space_fig2_263697963
Quand la Couleur Devient un Défi Technologique
Dans les secteurs de l’horlogerie, de la joaillerie, de la lunetterie ou des objets décoratifs haut de gamme, la couleur n’est pas qu’un choix esthétique : c’est un critère de différenciation, un marqueur de qualité, et souvent, un défi technique.
Pour répondre à ces exigences, l’Atomic Layer Deposition (ALD) s’impose comme une technologie de rupture.
Pourquoi l’ALD pour les Couches Décoratives ?
L’ALD permet de déposer des couches minces avec une précision atomique, même sur des géométries complexes comme les cadrans texturés ou les verres bombés. Cette technologie offre :
🎯 Un contrôle d’épaisseur extrême, essentiel pour la stabilité des couleurs par interférence.
🌀 Une excellente uniformité et conformité, même sur des pièces 2.5D ou à forte topographie.
🌈 Des effets optiques riches et dynamiques, grâce à l’interférence lumineuse maîtrisée.
🧪 Une compatibilité avec une large gamme de matériaux (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂…).
La Couleur, une Science de la Précision
Les couleurs par interférence dépendent directement de l’épaisseur optique des couches. Une variation de seulement 1 % peut suffire à rendre une différence visible à l’œil nu. Grâce à l’ALD, il est possible de maintenir cette variation sous 0,5 %, même en production.
📏 Exemple : Un empilement Al₂O₃/TiO₂ de 500 cycles chacun permet d’obtenir une couleur stable avec une tolérance ΔE < 1 dans l’espace CIELAB.
Relation entre Variation d'Épaisseur et Variation de Couleur
La couleur obtenue par dépôt ALD dépend fortement de l’épaisseur optique des couches déposées. Cette relation est particulièrement critique dans les applications décoratives où la précision colorimétrique est essentielle.
🔬 Pour les monocouches (ex. TiO₂ sur substrat réfléchissant), la variation de couleur ΔE est directement liée à la variation d’épaisseur optique Γ. Une courbe en V est observée lorsque l’on trace ΔE en fonction de Γ. Une variation de ΔE = 1 correspond typiquement à une tolérance d’épaisseur de ΔΓ/Γ₀ ≈ 1.1 %.
📘 Exemples de tolérances :
– ΔΓ/Γ₀ = 1.1 % : différence à peine perceptible
– ΔΓ/Γ₀ = 3 % : différence visible
– ΔΓ/Γ₀ = 1.2 % : seuil critique pour les applications de haute précision
🧪 Pour les bicouches (ex. Al₂O₃ + TiO₂), la relation entre ΔE et Γ devient non injective. Cela est dû aux différences spectrales des indices de réfraction et aux réflexions multiples aux interfaces diélectriques. Toutefois, pour de faibles variations, ΔΓ reste un excellent indicateur de stabilité colorimétrique.
📊 Exemple expérimental : 500 cycles Al₂O₃ + 500 cycles TiO₂ sur wafer silicium de 200 mm avec une tolérance d’épaisseur < 0.5 %, assurant ΔE < 1 dans l’espace CIELAB.
Ces considérations permettent de définir des seuils de tolérance pour garantir une reproductibilité industrielle des couleurs, tout en exploitant les effets optiques dynamiques permis par l’ALD.
Quelles couleurs peuvent être créées ?
Toutes les couleurs ne peuvent pas être créées par dépôt ALD !
En effet, pour une combinaison donnée de substrat et de matériaux diélectriques (ayant des propriétés optiques fixes), les couleurs obtenues dépendent uniquement de l’épaisseur des couches déposées.
Dans l’espace colorimétrique CIELAB, cela signifie que les couleurs réalisables ne remplissent pas tout l’espace, mais se situent sur des objets géométriques bien définis :
- Pour une monocouche diélectrique, les couleurs possibles forment une courbe dans l’espace L*a*b*.
- Pour une bicouche (deux matériaux diélectriques), les couleurs réalisables forment une surface dans cet espace.
Cela implique que certaines teintes ne sont tout simplement pas accessibles avec une combinaison donnée de matériaux et de substrat. La conception de la couleur passe donc par une ingénierie optique rigoureuse, combinant itérativement simulation et expérimentation.
Ces contraintes ouvrent néanmoins la voie à une personnalisation fine et reproductible des couleurs, en jouant sur les épaisseurs et les empilements de couches, ainsi que sur la sous-couche du substrat.
La machine Encapsulix C200 a été conçue pour répondre aux exigences de l’industrie décorative :
⚙️ Architecture single-platter pour un dépôt homogène et rapide.
🔁 Répétabilité exceptionnelle (σ < 0,3 % sur plusieurs cycles).
🌡️ Contrôle thermique avancé, crucial pour les pièces 3D.
📈 Stabilité à long terme prouvée sur plusieurs mois de production.
🔍 Compatibilité avec la métrologie in situ, pour un contrôle en temps réel.
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Vers un Contrôle Avancé et Intelligent
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