MicroLED显示：12mW光功率，屏内生物传感，革命性！

法国先进技术研究院CEA-Leti近期展示了一项突破性的封装架构：将微发光二极管（MicroLED）与有机光电探测器（OPD）进行协同封装，从而在显示屏中实现光学传感功能。新媒网跨境获悉，这一创新解决方案为将传感能力直接集成到MicroLED显示屏中开辟了道路，且不会影响显示性能。

这项研究成果已在Photonics West会议上以论文“Co-Packaging of Organic Photodetector with MicroLED Matrix for Multifunctional Display Bio-Application”的形式发布。该研究验证了一种系统级方法，它结合了设备设计、电子技术和建模，以实现多功能显示应用。MicroLED技术以其高亮度特性，仅占用像素表面的一小部分，这为集成额外功能留出了充足空间。利用这一特性，CEA-Leti开发了一种与定制OPD协同封装的MicroLED阵列。这两种器件都经过优化，可在绿光波长下运行，该波长与光电容积描记（PPG）信号的提取高度相关。PPG技术通常用于心率和血氧饱和度监测等生物传感应用。

技术性能评估与验证

为了超越单一组件层面的演示，研究人员设计了一个专用电子平台，旨在实现完整信号链的端到端表征。这一平台涵盖了从MicroLED驱动、通过被测设备、到光电探测以及读出电路的全过程。研究团队采用了锁相检测技术，以显著提升信噪比并有效抑制静态寄生分量。这一技术对于生物传感检测尤为关键，因为它能够大幅增强交流（AC）信号与直流（DC）信号的比率，从而提高测量的准确性和可靠性。

系统验证环节，研究人员使用了经过专门设计的“光学模型”（optical phantoms）。这些模型能够精确复制生物组织的光吸收和散射特性，为在受控且可重复的环境下评估生物传感性能提供了接近真实的条件。实验结果与分析模型相结合，推导出一个闭式表达式，该表达式能够将MicroLED的操作条件、光电探测器的响应度以及被测设备的光反射率与检测到的信号关联起来，从而量化系统性能。

具体数据显示，协同封装的MicroLED器件在525纳米波长下展现出高达12毫瓦的光功率。在检测端，OPD的响应度通过调整ZnPc活性层的厚度进行了精确调谐，使其与MicroLED的发射峰值保持一致，最终在目标波长下达到了0.083 A/W的响应度。这些技术指标的实现，为在显示屏中集成高效的光学传感功能奠定了坚实基础。

MicroLED技术的独特优势

研究结果明确表明，MicroLED显示屏能够支持在像素层面集成光学传感功能，而无需在亮度、分辨率和传感区域之间做出任何妥协。这与基于OLED（有机发光二极管）的方案形成了鲜明对比。在OLED技术中，显示功能和传感功能往往争夺同一表面空间，导致性能上的相互制约。然而，MicroLED与OPD的协同封装架构允许这两种功能在同一前平面上共存。

这一经过全面表征的端到端系统，为结合视觉输出、集成传感和自适应功能的显示器奠定了技术基础，对于下一代显示技术的发展具有潜在的重要意义。传统的传感设备通常位于显示屏的边框内，而这种新方法则能将传感能力直接设计到显示屏内部并实现广泛分布，从而极大地提升用户体验和设备的集成度。

系统-技术协同设计理念

该论文的主要作者、来自法国CEA-Leti研究机构的米夏埃尔·佩利西耶（Michaël Pelissier）表示：“这项工作充分展现了CEA-Leti的系统-技术协同设计方法，从概念定义和MicroLED技术，到光电探测器的协同设计、电子开发以及在真实条件下的实验验证，都体现了这一理念。通过将硬件开发与分析建模及仿真相结合，我们为评估和扩展传感集成显示架构建立了一个具体的框架。”

这项研究不仅积累了将MicroLED显示器与光学传感功能协同集成的实践经验，其所采用的架构本身也具有高度的可扩展性。这意味着该技术可以根据具体应用场景，适应不同的像素间距和分辨率需求，其应用范围从智能手机、可穿戴设备等中小型显示器，一直延伸到显示器和电视等更大尺寸的设备。这些研究成果为未来多功能显示器的发展提供了坚实的技术基础，预示着视觉输出与传感能力将从系统层面进行一体化设计，而非仅仅作为单独的组件进行添加。

新媒网了解到，这项工作是IPCEI微电子和连接项目的一部分，并获得了法国公共部门在“法国2030”框架内的支持。（图片来源：Eric Kroemer/CEA-Leti）

行业报告洞察

值得关注的是，市场研究机构TrendForce集邦咨询将在2025年分两次发布《2025 Micro LED显示屏及非显示应用市场分析报告》。首次发布时间为2025年5月29日，第二次为2025年11月30日。该报告将提供繁体中文和英文版本，共计119页，详细分析Micro LED在显示和非显示领域的应用市场前景与趋势。

这一系列报告的发布，进一步印证了Micro LED技术正受到全球产业界的高度关注，其在多功能显示和更广泛应用场景中的潜力正逐步被挖掘。CEA-Leti的最新研究成果，正是推动Micro LED技术从概念走向实际应用的重要一步，为未来的智能显示生态系统构建了新的基石。

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本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/microled-display-12mw-power-biosensing.html