Elektronik
Biegbares OLED-Display fungiert als Lautsprecher dank PVDF‑Technologie
In der Welt der Technologie versprechen flexible Elektronik eine bahnbrechende Innovation. Dies bezieht sich nicht nur auf faltbare Telefone, die derzeit vor der Herausforderung hoher Kosten und Haltbarkeitsprobleme stehen, sondern auch auf rollbare Displays und Anwendungen in tragbaren Geräten, intelligenten Textilien, Diagnosewerkzeugen, Medikamentenabgabesystemen und Gesundheitsüberwachung.
Flexible Elektronik zeigt also transformative Möglichkeiten dank ihres leichten Gewichts und ihrer Formbarkeit, die es ermöglichen, neue Funktionen hinzuzufügen und die Fähigkeiten von Produkten in verschiedenen Branchen zu verändern.
Diese flexiblen Elektroniksysteme gehen über die Möglichkeiten konventioneller starrer Elektronik hinaus, die sich nicht an komplexe Formen anpassen können und hauptsächlich in flachen Oberflächenanwendungen eingesetzt werden.
Konventionelle Elektronik fehlt die Flexibilität, was wenig Gestaltungsfreiheit bedeutet. Das schließt komplexe und unkonventionelle Geräte aus, und ihre starre Beschaffenheit verursacht zudem Schadensprobleme.
Flexible Elektronik bietet natürlich eine Lösung für diese Probleme, indem sie hoch anpassungsfähig an flexible Umgebungen wie zufällig geformte, gekrümmte oder deformierte Oberflächen ist.
Zudem steigt die Nachfrage nach organischen Benutzeroberflächen (OUI) in der Interaktion zwischen Mensch und Elektronik. Flexible Displays spielen hier eine Schlüsselrolle bei der Übermittlung von Informationen zwischen Nutzer und Gerät.
Infolgedessen beobachten wir den Aufstieg von formverändernden Displays als nächste Generation der Displaytechnologie.
Fortschritte bei faltbaren OLED-Displays
Betrachten wir nun einige wichtige Entwicklungen im Bereich der biegbaren OLED-Displays. Ein flexibles OLED verwendet ein flexibles Substrat. Die erste Generation flexibler OLEDs war jedoch nicht wirklich flexibel. Der Hersteller krümmte das Display zwar, aber der Endnutzer konnte es nicht wirklich biegen.
Die nächste Generation flexibler Displays könnte gefaltet werden, und Unternehmen erwägen nun die Einführung kostengünstiger scrollbarer OLEDs.
Obwohl die Kommerzialisierung langsam voranschreitet, machen Forscher große Fortschritte. Vor ein paar Jahren, im Jahr 2022, entwickelten Forscher der University of Minnesota 3D-gedrucktes flexibles OLED-Display in seiner Gesamtheit, um kostengünstige OLED-Displays zur Realität zu machen.
Senior-Studienautor Michael McAlpine, Professor in der Abteilung für Maschinenbau, bemerkte:
„OLED-Displays werden normalerweise in großen, teuren, ultra-reinen Fertigungsanlagen hergestellt. Wir wollten sehen, ob wir das im Wesentlichen komprimieren und ein OLED-Display auf unserem Tisch-3D-Drucker drucken können, der kundenspezifisch gebaut wurde und etwa die gleichen Kosten wie ein Tesla Model S hat.“
Dies war nicht der erste Versuch. Das Team hatte zuvor dasselbe versucht, stieß jedoch auf Probleme mit der Konsistenz der Schichten. Dieses Mal druckten die Forscher sechs Geräteschichten, indem sie zwei verschiedene Druckmodi kombinierten. Mit dem 3D-Drucker sprühte das Team die aktiven Schichten, während die Elektroden, Isolierung, Verkapselung und Verbindungen extrudiert wurden.
Das resultierende Gerät war ein flexibles OLED-Display, das über 2.000 Biegezyklen hinweg eine stabile Emission zeigte.
Ein hochstabiler, transparenter, wasserbeständiger und flexibler OLED wurde ebenfalls von einem Forscherteam der KAIST School of Electrical Engineering entwickelt. Dafür nutzten sie die MXene-Nanotechnologie, ein 2D-Material mit hoher optischer Transmission und elektrischer Leitfähigkeit.
Der auf MXene basierende RGB-OLED emittierte eine Helligkeit von über 1.000 cd/m², was bedeutet, dass er selbst bei Sonnenlicht mit bloßem Auge erkennbar ist. Der rote MXene-basierte OLED war hingegen flexibel, hielt 1.000 Zyklen bei geringer Krümmung aus, hatte eine Standby-Lebensdauer von 2.000 Stunden und eine Betriebsdauer im Standby von 1.500 Stunden.
„Durch die Herstellung eines Matrix‑MXene‑OLEDs und die Anzeige einfacher Buchstaben und Formen haben wir die Grundlagen für die Anwendung von MXene im Bereich transparenter Displays gelegt.“
– Doktorand So Yeong Jeong.
Neben einer Richtlinie für die Anwendung von MXene in elektrischen Geräten erwarten die Forscher, dass es auch in anderen Bereichen eingesetzt wird, die flexible und transparente Displays erfordern, wie Automobilindustrie und funktionale Kleidung.
Letzten Sommer hat ein Team von Elektroingenieuren die Herausforderung der Auflösungsverschlechterung bei gebogenen Bildschirmen überwunden.
Das Problem entsteht, weil der Abstand zwischen den Pixeln beim Biegen des Geräts größer wird, wodurch eine dunkle Lücke entsteht und ein Verlust der Auflösung verursacht wird. Um dieses Problem zu lösen, fügten die Forscher superdünne OLEDs hinzu, die nur beim Biegen des Geräts sichtbar sind. Dadurch wurde der geometrische Füllfaktor während normaler Dehnung auf 97 % verbessert.
Dafür entwickelte das Team ein extrem dünnes OLED, das über eine Quad‑Axial‑Dehnung (d. h. gleichzeitiges Dehnen in vier Richtungen) an einer Struktur befestigt wurde, um eine präzise, verzerrungsfreie Ausrichtung zu gewährleisten. Ein Teil davon wird verborgen, indem es „eingefaltet“ wird, was beim Dehnen allmählich an die Oberfläche kommt.
Vor einigen Monaten entwickelten Forscher der University of Michigan ein flexibles Display, das von Sepien inspiriert ist und versteckte Bilder speichern und enthüllen kann. Dieser Bildschirm könnte in Umgebungen mit begrenztem Licht und Strom eingesetzt werden, wie bei E‑Readern, Barcodes, Aufklebern und Kleidung.
Die Forschung zu Beginn dieses Jahres zeigte hingegen einen neuen Lift‑Off‑Prozess für flexible OLED‑Displays. Die neue Methode basiert auf Graphen und wird als GLLO oder Graphene Laser Lift Off bezeichnet.
Der Durchbruch bestand darin, 2,9 µm‑dicke ultradünne PI‑Substrate mithilfe von GLLO erfolgreich zu trennen, ohne mechanische Schäden zu verursachen oder Kohlenstoffrückstände zu hinterlassen. Darüber hinaus behielten mit GLLO verarbeitete OLEDs ihre elektrische und mechanische Leistung bei und überstanden extreme Deformationen ohne Funktionsverlust.
Klicken Sie hier, um zu erfahren, wie nach Bildschirmen auch Batterien biegsam werden könnten.
Der Vorstoß zu kommerziell nutzbaren faltbaren Displays
Während die Forschung in diesem Bereich weitergeht, haben einige dieser faltbaren, rollbaren, biegbaren und dehnbaren Displays bereits begonnen, kommerziellen Erfolg zu erzielen.
Anfang dieses Jahres stellte Samsung seine neuen flexiblen OLED-Display-Lösungen auf der CES 2025 vor. Dazu gehörte der „weltweit erste 18,1‑Zoll‑faltbare“ Monitor, den das Unternehmen in diesem Jahr in Massenproduktion bringen wird. Samsung präsentierte außerdem drei rollbare oder verschiebbare Displays für Gerätehersteller auf der Veranstaltung.
Unterdessen gehören faltbare Telefone wie das Samsung Galaxy Z Fold 6, Google Pixel 9 Pro Fold, Motorola Razr Plus, OnePlus Open und Oppo Find N5 zu den derzeit beliebtesten Handys auf dem Markt.
Durch die Nutzung von Flexibilität maximieren deformierbare Displays den Benutzerkomfort und betonen dünne, leichte und kompakte Designs.
Elemente wie Lautsprecher, Sensoren und Aktuatoren werden ebenfalls in diese Displays integriert, um das Benutzerinteraktionserlebnis weiter zu verbessern und eine effektive Informationsübermittlung zu ermöglichen.
Allerdings erfordert die Integration von Soundfunktionen zusätzliche Komponenten, was das Design verkompliziert. Daher stehen deformierbare Displays weiterhin vor Herausforderungen wie mechanischen Ausführungen (Kabel und Scharniere).
Beispielsweise nutzen bestehende Techniken die direkte Kraftanwendung auf ein Display-Panel, um das Biegen zu bewirken, was ein breiteres Sichtfeld bietet, Verzerrungen reduziert und die Benutzerimmersion durch bedarfsgesteuerte Änderungen des gekrümmten Bildschirms erhöht. Neben Kabelanschlüssen oder dem physischen Falten des Display-Panels, um einen flachen Bildschirm in ein biegbares Display zu verwandeln, sind oft zusätzliche mechanische Ausführungen erforderlich, um die Kabel zu führen oder die Panels zu schieben.
Diese Geräte sind jedoch starr und sperrig. Das führt zu erhöhter Dicke, verringerter Flexibilität und begrenzter Verformbarkeit in verschiedene Formen. Daher müssen erhebliche technische Einschränkungen überwunden werden, um zukünftige Displays zu realisieren, die verschiedene Formen mit Flexibilität, Portabilität und kompaktem Design annehmen können.
Dies erfordert Forschung, um die Flexibilität des Display-Panels zu verbessern und die Form zu verformen, ohne die Gesamtflexibilität zu beeinträchtigen.
Eine neue Studie hat genau das erreicht – ein multifunktionales, flexibles OLED-Display, das sich in dynamische Formen biegen und Klang erzeugen kann, alles über ein einziges integriertes Signal. Dies wurde durch eine neuartige Aktuatorkonstruktion ermöglicht, die PVDF (Polyvinylidenfluorid) und Strain‑Engineering nutzt und die Notwendigkeit von sperrigen Scharnieren oder externen Lautsprechern eliminiert.
Ultradünnes, formveränderndes OLED-Panel mit integriertem Lautsprecher
Forscher der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) haben das weltweit erste organische Leuchtdioden‑Panel (OLED) entwickelt, das seine Form frei verändern kann.
Die Formveränderung geht einher mit seiner Funktion als Lautsprecher, die erreicht wurde, ohne die ultradünnen, flexiblen Eigenschaften des Smartphone‑artigen OLED-Panels zu beeinträchtigen.
Mit diesem Erfolg haben die Forscher die Herausforderung gemeistert, Formanpassungsfähigkeit und Audiofunktionalität in einem Gerät zu integrieren.
Die Studie, unterstützt vom Ministerium für Handel, Industrie und Energie, dem LG Display‑POSTECH Inkubations‑Kooperationsprojekt und der Nationalen Forschungsstiftung Koreas, wurde in Nature.3 Sie beschrieb ihre neuartige Lösung zur Eliminierung des Bedarfs an externen Komponenten für Bewegung und Schallausgabe.
Die neue Lösung basiert auf einem spezialisierten ultradünnen piezoelektrischen Polymeraktuator. Diese Geräte nutzen den piezoelektrischen Effekt, um elektrische Energie in mechanische Bewegung umzuwandeln und umgekehrt, wobei Materialien wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) für Flexibilität verwendet werden.
Wenn sie in das Display-Panel integriert wird, ermöglicht der aus 40 µm dicken PVDF-Folien gefertigte Aktuator die Schallerzeugung sowie komplexe Formtransformationen durch schnelle Ansteuerung und Vibration. Das Team nutzte asymmetrisches Strain‑Engineering auf PVDF, um Deformationen durch elektrische Signale zu erzeugen.
Die elektrisch gesteuerte Formtransformation kann in eine Vielzahl komplexer Formen umgesetzt werden, darunter konkave, konvexe, S‑förmige, invers S‑förmige und wellenartige Konfigurationen, die wie ein sich bewegendes Display reagieren.
Der entscheidende Punkt ist, dass die Deformation vollständig durch elektrische Signale erzielt wird. Es gibt also keine externen Motoren, Zahnräder oder Scharniere.
Da keine mechanischen Komponenten erforderlich sind, behält das OLED-Display seine charakteristische Weichheit, Dünnheit und Leichtbauweise bei.
Interessanterweise kann dieser Aktuator auch Vibrationen erzeugen, wenn er hochfrequenten elektrischen Signalen ausgesetzt wird, was es dem Display ermöglicht, als Lautsprecher zu fungieren. Laut Professor Su Seok Choi von der Abteilung für Elektrotechnik, der die Forschung leitete:
„Dies ist die erste Technologie, die freie Formveränderung und integrierte Schallausgabe in einem einzigen ultradünnen OLED-Panel ohne externe Komponenten kombiniert. Wir haben alles bewahrt, wofür OLEDs bekannt sind – Dünnheit, Flexibilität und Leichtgewicht – und ihre Funktionalität in eine völlig neue Richtung komplexer und dynamischer Formveränderungen mit zusätzlicher Schallausgabe erweitert.“
Die Technologie wurde auch erfolgreich auf einem realen OLED-Panel in Smartphone‑Größe getestet. Als das Team die Technologie implementierte, zeigte das praktische 6‑Zoll‑OLED-Panel eine zuverlässige, reversible Formtransformation zwischen verschiedenen Geometrien und eine klare Schallerzeugung, während es dünn, flexibel und kompakt blieb.
Dieses neue Display ist das erste seiner Art auf dem Markt. Aktuelle kommerzielle Displays, wie LGs 5K‑2K‑biegbarer Monitor, hängen weiterhin von motorisierten strukturellen Unterstützungen ab. Dann gibt es Samsungs KI‑verbesserte OLEDs, die keinen Ton in die Display-Oberfläche integrieren.
Der Ansatz der POSTECH‑Forscher zeichnet sich dadurch aus, dass er mechanische Anpassungsfähigkeit und akustische Ausgabe einzigartig kombiniert, vollständig in die OLED‑Struktur eingebettet, während er die ultradünne Flexibilität beibehält, die in einer so kompakten Größe wie Smartphones erreicht wird.
Dieser Durchbruch hat das Potenzial, den Weg für eine neue Generation faltbarer Smartphones und formverändernder Wearables zu ebnen. Er kann zudem zur Schaffung intelligenter und immersiver Audio‑Visueller Geräte in verschiedenen Branchen führen.
Erste Nischenanwendungen der Technologie in flexibler Elektronik könnten innerhalb von 3–5 Jahren entstehen, gefolgt von einer breiteren Verbraucherakzeptanz.
Innovatives Unternehmen
LG Display Co., Ltd. (LPL )
Ein weltweit führendes Unternehmen in flexiblen und OLED-Display‑Technologien, LG Display erforscht aktiv nächste Generation von Formfaktoren und multifunktionalen Displays.
Ende letzten Jahres stellte das südkoreanische Unternehmen sein dehnbares Display vor, das sich um bis zu 50 % der Originalgröße ausdehnen kann – das höchste in der Branche. Interessant ist, dass der Bildschirm gedreht, gefaltet und gezogen werden kann, ohne zu reißen oder zu brechen.
Dieser Durchbruch wurde im LG Science Park im Rahmen des südkoreanischen Nationalprojekts für dehnbare Displays vorgestellt.
Der Prototyp zeigte einen 12‑Zoll‑Bildschirm, der auf 18 Zoll gedehnt wurde, wobei er seine hohe Auflösung (100 Pixel pro Zoll) und RGB‑Farbe beibehielt. Diese Dehnbarkeit wurde mit Hilfe einer Mikro‑LED‑Lichtquelle und einem speziellen silikongebasierten Substrat erreicht, dem gleichen, das in Kontaktlinsen verwendet wird. Gleichzeitig wurde eine Haltbarkeit von über 10.000 Dehnungen erzielt, selbst bei Stößen und extremen Temperaturen.
In Bezug auf das Design ist das Display dünn und leicht und lässt sich leicht an gekrümmte Oberflächen anpassen. Das macht es besonders wertvoll für Wearables, Schutzausrüstung und Automobilanwendungen.
(LPL )
Zu den Unternehmenskennzahlen: LGs Aktien, mit einer Marktkapitalisierung von 3 Milliarden $, werden derzeit bei 3,02 $ gehandelt, ein Rückgang von 1,47 % im Jahresverlauf. Das EPS (TTM) beträgt -1,89, während das KGV (TTM) -1,59 beträgt.
Im dreimonatigen Zeitraum bis zum 31. Dezember 2024 meldete das Unternehmen einen Umsatz von 7.833 Mrd. KRW (5,45 Mrd. $), ein Anstieg von 15 % gegenüber dem Vorquartal und 6 % gegenüber dem 4. Quartal 2023. Der operative Gewinn lag hingegen bei 83,1 Mrd. KRW (58 Mio. $), verglichen mit einem Verlust von 80,6 Mrd. KRW im Vorquartal.
In diesem Zeitraum betrug der Nettoverlust 839 Mrd. KRW (580 Mio. $), verglichen mit einem Nettoverlust von 338 Mrd. KRW im 3. Quartal 2024 und einem Nettoergebnis von 50,5 Mrd. KRW im 4. Quartal 2023.
Für das gesamte Jahr 2024 betrug der Umsatz 26,6 Billionen KRW (19 Mrd. $) und der operative Verlust 560,6 Mrd. KRW (390 Mio. $).
Der um 25 % höhere Jahresumsatz wurde durch die Verbesserung der OLED‑fokussierten Geschäftsstruktur vorangetrieben. In Bezug auf die Rentabilität konnte das Unternehmen den operativen Verlust durch Kostenreduktion und operative Effizienz senken.
„Trotz einer bislang nie dagewesenen Marktvolatilität konzentrieren wir unsere Fähigkeiten darauf, unsere Geschäftsleistung weiter zu verbessern, indem wir unsere OLED‑zentrierte Geschäftsstruktur vorantreiben und die Rentabilität durch intensive Kosten‑Innovations‑Aktivitäten stärken. Wir werden unser Jahresergebnis umkehren, indem wir unsere Wettbewerbsfähigkeit weiter steigern.“
– CFO Sung-hyun Kim
Ende letzten Jahres kündigte das Unternehmen zudem die Entwicklung und Einführung eines neuen KI‑Systems an, das OLED‑Produktionsdaten in Echtzeit sammelt und analysiert. Wenn das System Anomalien im Prozess erkennt, passt es sich in Echtzeit an und findet Lösungen.
Da die OLED‑Panels des Unternehmens mehr als 140 Teilprozesse umfassen, wird erwartet, dass das System die Produktionsgeschwindigkeit und -genauigkeit erheblich verbessert. Laut Schätzungen von LG Display wird das neue KI‑System jährlich etwa 200 Mrd. Won (140 Mio. $) einsparen.
Im Sommer des Vorjahres erhielten die OLED‑Monitore und -Fernseher des Unternehmens zudem die UL Solutions Eyesafe‑Verifizierung, die LG Displays Behauptungen bestätigt, dass ihre Displays tatsächlich die Emission von blauem Licht reduzieren, das den zirkadianen Rhythmus unseres Körpers beeinflusst. Laut CTO Soo‑young Yoon:
„Diese Verifizierung durch eine objektive und zuverlässige Institution bedeutet, dass wir einen neuen Standard für Kunden gesetzt haben, um menschenfreundliche Displays zu wählen. LG Display wird weiterhin differenzierten Kundennutzen durch unsere unermüdlichen Anstrengungen und Innovationen bieten.“
Neueste Informationen zu LG Display Co., Ltd.
Fazit
Die Display‑Industrie entwickelt sich rasant, wobei flexible Technologien die nächste Grenze darstellen. Um Displays faltbar, biegbar, dehnbar und rollbar zu machen, basieren die meisten Implementierungen derzeit auf mechanischen Strukturen, die Formanpassungen ermöglichen, jedoch zulasten des Designs.
Nachteile wie erhöhte Dicke und Gewicht sind besonders einschränkend für Smartphones und tragbare Elektronik. Das Bedürfnis nach immersiven Benutzererlebnissen fügt dem Gerät weitere Komplexität und Volumen hinzu.
Vor diesem Hintergrund haben Forscher ein leichtes, multifunktionales Display mit einem mehrformen‑biegbaren Design und integrierten Soundfunktionen entwickelt. Durch das Erreichen neuer mechanischer Freiheiten ohne physische Belastung adressiert diese Forschung die technischen Herausforderungen bestehender biegbarer Displays.
Insgesamt zeigt die Schaffung eines biegbaren Displays mit integrierter Soundfunktion und einem einzigartigen Ansatz vielversprechend für die Verbesserung der Mensch‑Maschine‑Interaktion bei gleichzeitiger Beibehaltung der Display‑Flexibilität, was letztlich das Benutzererlebnis verbessert.
Studienreferenzen:
1. Lee, D., Kim, S.-B., Kim, T., Choi, D., Sim, J. H., Lee, W., Cho, H., Yang, J.-H., Kim, J., Hahn, S., Moon, H., & Yoo, S. (2024). Dehnbare OLEDs basierend auf einem verborgenen aktiven Bereich für hohen Füllfaktor und Auflösungskompensation. Nature Communications, 15, 4349. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48396-w
2. Kang, S., Chang, J., Lim, J., Lee, J., Kim, J., Park, J., Cho, E., Choi, M., Kim, S., & Lee, H. (2024). Graphen‑unterstütztes Laser‑Lift‑Off für ultradünne Displays. Nature Communications, 15, 8288. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52661-3
3. Park, J. Y., Shin, J. H., Hong, I. P., Kim, S., Lee, H., Choi, Y., Kang, D., & Yoo, S. (2025). Dynamisches biegbares Display mit Soundintegration mittels asymmetrischer Strain‑Steuerung von Aktuatoren mit flexiblem OLED. npj Flexible Electronics, 9, 24. https://doi.org/10.1038/s41528-025-00396-6
