Une nouvelle ère pour les écrans intelligents
« Un écran multifonction ne se contente pas d'afficher du contenu : il capte et interagit avec son environnement », explique Michaël Pelissier, ingénieur en systèmes optoélectroniques au CEA-Leti et responsable du projet écrans multifonctions.
Cette technologie permet une interaction à distance via la reconnaissance gestuelle, un accès sécurisé par détection d'empreintes digitales sur toute la surface de l'écran, et même l'extraction de paramètres physiologiques d'une personne en contact avec l'écran.
Au cœur de cette innovation se trouve la technologie micro-LED, un facteur différenciant clé pour le CEA-Leti.
« Les micro-LED offrent une luminosité exceptionnelle tout en conservant une empreinte minimale, ce qui laisse de la place pour intégrer d'autres fonctions et ouvre la voie à des écrans transparents », ajoute Michaël Pelissier. « Ce projet adopte une approche multidisciplinaire, de la spécification système à la mise en œuvre technologique, garantissant une solution à la fois globale et de pointe. »
Une intégration fluide des technologies
Le principal défi technologique du développement de ces écrans multifonctions réside dans l'intégration fluide de technologies hétérogènes — en l'occurrence, les micro-LED et les photodétecteurs.
« En utilisant des procédés de fabrication microélectronique, nous assurons la compatibilité entre ces deux composants clés », explique Paolo De Martino, ingénieur en dispositifs optoélectroniques au CEA-Leti. « Nous commençons par préparer une matrice de micro-LED qui sert à la fois d'affichage et de source d'éclairage. Ensuite, nous intégrons une matrice de photodétecteurs chargés de capter les signaux lumineux réfléchis par la scène éclairée. »
Les salles blanches de pointe du CEA-Leti permettent d'atteindre un niveau de précision dans la fabrication des micro-LED mille fois plus fin que la largeur d'un cheveu humain.
Miser sur le CMOS pour la souveraineté européenne
Les écrans multifonctions avancés nécessitent des circuits de commande très performants — un défi que la technologie CMOS permet de relever avec efficacité.
« Le CMOS est utilisé partout — des caméras de smartphones aux ordinateurs — car il permet de combiner fonctions analogiques et numériques via des transistors », explique Margaux Vigier, chercheuse en conception de circuits analogiques au CEA-Leti. « Nous voyons un réel avantage à utiliser le CMOS pour les écrans multifonctions, non seulement pour ses performances, mais aussi parce qu'il pourrait favoriser un retour vers une production européenne, dans un contexte où la majorité des écrans sont aujourd'hui fabriqués en Asie. »
La technologie CMOS permet également d'intégrer des fonctions complexes directement dans l'écran. Fortes de plusieurs années de recherche avancée, les équipes du CEA-Leti sont capables d'alimenter simultanément les micro-LED, de capter des signaux et même d'ajouter un traitement de signal de proximité pour limiter les transferts de données vers des systèmes externes.
« Une telle efficacité est cruciale pour optimiser les échanges de données, mais aussi pour extraire des informations pertinentes de l'environnement de l'écran », souligne Margaux Vigier.
De nouvelles applications pour la santé
L'une des applications les plus prometteuses des écrans multifonctions réside dans le suivi physiologique.
« Grâce à cette technologie, nous pouvons mesurer des paramètres physiologiques directement à partir de la personne en contact avec la surface de l'écran », explique Emma Villeneuve, chercheuse en traitement du signal au CEA-Leti. « Le CEA-Leti réunit trois expertises clés dans ce domaine : l'optique, le traitement du signal et la conformité réglementaire. »
L'expertise en optique est mise à profit pour étudier la propagation de la lumière dans la peau humaine à l'aide de dispositifs expérimentaux, de modèles de peau et de simulateurs optiques. Le savoir-faire en traitement du signal permet de développer des algorithmes capables d'extraire la fréquence cardiaque à partir de signaux optiques. Enfin, l'expertise réglementaire garantit que les dispositifs sont sûrs pour l'humain avant leur passage en essais cliniques et leur déploiement.
Une révolution dans les technologies d'affichage
En combinant micro-LED, détection photométrique avancée, conception CMOS et traitement du signal de pointe, les écrans multifonctions du CEA-Leti marquent une avancée majeure dans le domaine de l'affichage. Leur capacité à intégrer authentification biométrique, reconnaissance gestuelle et suivi de santé directement dans les écrans ouvre des perspectives nouvelles pour des secteurs allant de l'électronique grand public au diagnostic médical. Alors que ces technologies se rapprochent de la commercialisation, les écrans multifonctions sont appelés à devenir une composante essentielle des systèmes interactifs de prochaine génération.