OLED 혁신: 내장 오디오와 파란색 픽셀 수명 연장

유기 발광 다이오드, 즉 OLED는 약 40년 전 코닥에서 만들어졌습니다. OLED 기술의 아이디어는 기존 액정 디스플레이(LCD)보다 더 효율적이고 유연하며 얇은 디스플레이를 생산하는 것이었습니다.

이 장치들은 유기 발광층을 사용하며, 이 층은 두 개의 전도체 사이에 끼워져 있습니다. 얇은 층은 실리콘이나 인듐이 아니라 탄소 기반 반도체로 만들어지며, 이는 LED의 표준 재료입니다.

OLED 디스플레이 화면의 각 픽셀은 빨강, 초록, 파랑 다이오드로 구성되어 있으며 전압이 가해지면 빛을 방출하므로 자체 발광형입니다. 

여기서 각 픽셀은 개별적으로 제어될 수 있어 OLED가 백라이트가 필요 없게 하며, 그 결과 대비, 이미지 품질 및 에너지 효율이 향상됩니다. 

OLED 디스플레이가 LCD보다 갖는 다른 장점으로는 높은 밝기, 넓은 색 영역, 더 넓은 시야각, 초박형 및 접이식 디스플레이, 낮은 전력 소비, 그리고 향상된 내구성이 있습니다. 그러나 비용이 많이 들고 수명이 제한적이라는 도전 과제도 있습니다.

그럼에도 불구하고 OLED 시장은 현재 견고한 확장을 목격하고 있으며, 매년 10억 개가 넘는 OLED 패널이 생산되고 있습니다.

OLED 시장은 실제로 2026년까지 728억 달러 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. 이 성장은 스마트폰, 텔레비전 화면, 스마트 웨어러블, 휴대용 게임 콘솔, 자동차, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 대형 디스플레이 등 다양한 제품군에서 기술 채택이 증가함에 따라 주도됩니다.

OLED는 실제로 비교적 새로운 디스플레이 기술이며 놀라운 속도로 개발되고 있습니다. 이 분야에서 유망한 혁신으로는 롤러블 및 스트레처블 디스플레이, 투명 디스플레이, 그리고 피부 패치와 같은 웨어러블이 포함됩니다.

하지만 이것은 시작에 불과합니다; 최신 발전은 이제 파란색 OLED의 내구성을 향상시키고 다중 스피커 기능을 갖춘 OLED를 만들고 있습니다.

따라서 눈에 띄는 투자는 아니지만 우리는 화면에 의존하고 어디서든 사용합니다. 이제 이 두 가지 혁신을 더 깊이 살펴보고 이들이 디스플레이 산업을 어떻게 변화시킬지 알아보겠습니다.

OLED 내장 스피커가 있는 OLED 디스플레이: 차세대 프론티어

지난 수십 년 동안 디스플레이 기술은 해상도, 색 정확도, 높은 다이내믹 레인지에 중점을 두고 크게 발전했습니다. 하지만 이제 이미지 품질에서 다른 요소로 초점을 전환하여 사용자에게 보다 몰입감 있고 현실적인 경험을 제공할 필요가 있습니다.

왜 다감각 OLED 디스플레이가 중요한가

시각 기술이 성숙함에 따라 이제 다감각 입력을 통합하려는 관심이 증가하고 있습니다. 결국 시각과 청각은 인간의 주요 감각입니다.

디스플레이는 이제 단순히 이미지가 표시되는 수동 패널이 아니라 여러 인간 감각을 자극하는 몰입형 인터페이스로 진화하고 있습니다. 시각에 소리와 촉감을 결합하는 것이 사용자 참여와 현실감을 향상시키는 데 필수적이 되고 있습니다.

여기서 소리는 매우 중요합니다. 연구에 따르면 시청각 동기화가 인지된 몰입감의 거의 90%를 차지합니다. 따라서 기업과 연구기관이 디스플레이의 사운드 측면을 연구하는 것은 당연합니다.

하지만 현재 대부분의 디스플레이는 여전히 외부 사운드바나 다채널 스피커가 필요하며, 이는 명백한 설계상의 문제를 야기합니다.

스마트폰 및 TV와 같은 디스플레이 장치에서는 스피커 통합이 얇은 폼 팩터와 충돌합니다. 동시에 사운드의 인지된 출처와 스피커 위치 사이의 공간적 불일치는 몰입감을 감소시킵니다. 자동차에서는 차량 내부가 컴팩트해 이 통합이 매우 어렵습니다.

다감각 디스플레이 경험을 발전시키기 위해서는 이러한 과제들을 먼저 해결해야 합니다.

압전 스피커가 사운드 방출 OLED를 구동하는 방식

디스플레이를 다감각으로 만들기 위해 연구자들은 사운드 생성 기능을 OLED 디스플레이에 직접 통합하는 방안을 탐구해 왔습니다. 그러나 전기 정전식 스피커와 열음향 스피커와 같은 기술은 디스플레이 통합 스피커의 가능성을 보여주지만 효율성, 성능, 실용성 측면에서 과제를 안고 있습니다.

상업적으로는 LG 디스플레이의 Crystal Sound OLED(CSO)와 소니의 Acoustic Surface Audio가 디스플레이에 스피커를 통합했지만, 이들은 큰 하드웨어를 사용하고 정확한 사운드 위치 지정에 어려움을 겪고 있습니다.

진동을 통해 사운드를 생성하는 기존 엑사이터의 문제는 크고 부피가 크며 현대의 초박형 및 유연한 디스플레이에 전혀 적합하지 않다는 점입니다. 여러 스피커 간의 사운드 크로스토크는 국소 오디오에 대한 정밀 제어를 방해합니다.

따라서 패널 스피커의 실현 가능성을 보여주면서도, 이러한 상용 제품은 전자기 스피커의 구조적 제한을 강조합니다. 이는 디스플레이 기술의 새로운 트렌드에 더 잘 맞는 솔루션이 필요함을 의미합니다.

여기서 압전 스피커가 등장합니다. 이 스피커는 역압전 효과를 통해 전기 에너지를 직접 기계적 움직임으로 변환합니다. 이를 통해 유연하고 가볍고 저전력 설계로 효율적인 사운드 생성이 가능합니다.

압전 스피커는 전극과 압전 소재만을 포함하는 간단한 층 구조를 가지고 있어 비용 효율성, 소형화, 고에너지 효율성이라는 장점을 제공합니다.

다양한 압전 기술이 현재 개발 중이지만 대부분은 단일 요소 또는 엑사터에만 초점을 맞추고 있어 다요소 구성을 다루지는 않습니다. 이는 스피커가 종종 성능을 향상하고 현실적인 스테레오 효과를 얻기 위해 배열된 여러 엑사터를 필요로 한다는 사실에도 불구하고입니다.

따라서 POSTECH 연구자들의 최신 연구는 압전 스피커의 두 핵심 요소에 초점을 맞추었으며, 이는 크로스토크 없는 다이어프램 진동을 달성하고 주파수 응답의 균일성을 개선하는 것을 포함합니다.

픽셀 기반 로컬 사운드 OLED: 디스플레이 스피커 혁신

포항공과대학교(POSTECH) 연구진은 최초의 픽셀 기반 로컬 사운드 OLED 기술을 구축했습니다.

이 혁신은 OLED 디스플레이의 모든 픽셀이 동시에 서로 다른 사운드를 방출하도록 허용합니다. 이를 통해 디스플레이가 다채널 스피커 배열로 기능할 수 있습니다.

POSTECH 전기공학부의 최수석 교수의 지도 아래 연구팀은 13인치 OLED 패널(일반 노트북 및 태블릿에 사용되는 것과 동일)에서 이 새로운 기술을 성공적으로 시연했습니다.

Advanced Science 저널¹에 발표된 이 연구는 전자부품 기술 혁신 프로그램 하에 산업통상자원부의 지원을 받았습니다.

연구에 따르면 팀은 OLED 디스플레이 프레임 내에 초박형 압전 엑사터를 픽셀처럼 배열하여 삽입했습니다. 이 압전 엑사터는 외부 공간을 차지하지 않고 전기 신호를 사운드 진동으로 변환합니다. 더욱 중요한 것은 이들이 OLED 패널의 얇은 폼 팩터와 완전히 호환된다는 점입니다.

각 픽셀은 독립적인 사운드 소스로 작동할 수 있어 픽셀 기반 로컬 사운드 기술을 가능하게 합니다.

고정밀 오디오를 위한 OLED의 로컬 사운드

디스플레이의 서로 다른 영역에서 발생하는 다중 사운드가 서로 영향을 주지 않도록 사운드 크로스토크를 완전히 제거하기 위해, 연구진은 진정한 로컬 사운드 경험을 가능하게 하는 방법을 개발했습니다.

그들은 여기서 진동 격리 프레임 구조를 도입하고 형태, 치수, 재료 특성을 최적화했습니다. 이 프레임은 표면 진동을 지정된 영역에 제한하여 인접 영역으로 전달되는 것을 방지하고 주파수 응답의 균일성을 향상시켰습니다.

팀은 또한 프레임의 높이와 너비를 늘리고 서로 다른 음향 임피던스를 가진 재료를 사용하면 총 고조파 왜곡(THD)이 감소하고 주파수 응답 일관성이 향상된다는 것을 발견했습니다.

이 기술은 13인치 OLED 패널에 성공적으로 구현되어 외부 스피커 없이 화면에서 직접 고품질 오디오를 제공하면서 OLED의 얇고 가벼운 디자인을 유지합니다. 이 구현은 기술의 실용적인 확장성과 상업적 타당성을 입증합니다.

According to Professor Su Seok Choi:

“디스플레이는 시각 출력 장치를 넘어 시각과 청각을 모두 자극하는 포괄적인 인터페이스로 진화하고 있습니다. 이 기술은 차세대 장치의 핵심 기능이 될 잠재력이 있으며, 스마트폰, 노트북, 자동차 디스플레이에서 슬림하고 가벼운 디자인을 가능하게 하면서 몰입감 있고 고충실도 오디오를 제공할 수 있습니다.”

사용 사례에 관해 이 방법은 대시보드에 통합된 OLED 스피커와 다중 구역 자동차 사운드 시스템의 잠재력을 보여주며, 같은 화면에서 내비게이션 안내와 음악 감상과 같은 다양한 기능을 제공할 수 있습니다. 스마트폰이나 VR에서는 공간 사운드가 사용자의 손이나 머리 움직임에 맞춰 조정되어 현실감과 몰입감을 크게 향상시킵니다.

전반적으로 이 연구는 얇고 유연한 디스플레이 통합 오디오 시스템의 향후 개발에 대한 귀중한 통찰을 제공하며, 몰입형 다감각 사용자 경험에 새로운 가능성을 제시합니다.

파란색 OLED 효율 및 수명 혁신

한편 미시간 대학교 연구진은 파란색 인광 OLED가 녹색 PHOLED와 동일한 수명을 갖도록 하면서 보다 에너지 효율적인 OLED 화면을 구현하는 길을 열었습니다.

파란색 PHOLED가 겪는 어려움 – 그리고 해결 방안

파란색 PHOLED는 높은 효율을 가지고 있지만, 짧은 작동 수명 때문에 아직 디스플레이와 조명 분야에서 널리 상용화되지 않았습니다. 

이는 발광층에 고에너지 삼중항 엑시톤이 높은 밀도로 축적되어 결국 소멸하면서 분자 분해가 일어나기 때문입니다.

하지만 최신 연구는 에너지부(DOE)와 Universal Display Corporation (OLED )의 지원을 받아 “파란색을 녹색 수명 영역으로 이동시키는” 해결책을 찾았습니다.

According to the corresponding study author, Stephen Forrest, who is Peter A. Franken Distinguished University Professor of Electrical Engineering:

“문제가 완전히 해결됐다고 말할 수는 없습니다—물론 디스플레이에 적용될 때까지는 해결되지 않았습니다—하지만 우리는 20년 동안 커뮤니티가 회피해 온 실제 해결책으로 가는 길을 제시했다고 생각합니다.” 

더 빠른 변환으로 OLED 에너지 효율 향상

OLED에 관해서는 모두가 동일하지 않으며, 특히 에너지 사용량과 수명에 차이가 있습니다.

현재 빨강 및 녹색 OLED는 효율적인 인광 방식을 사용하고, 파란색 OLED는 형광을 사용합니다. 이는 이론적으로 빨강 및 녹색 OLED는 장치를 통과하는 전자당 최대 하나의 광자를 방출한다는 의미입니다. 반면 파란색 OLED는 훨씬 낮은 효율로 최대화됩니다.

문제는 빨강, 파랑, 녹색(RGB) 빛 중 파란색이 가장 높은 광자 에너지를 가지고 있다는 점입니다. 따라서 파란색 PHOLED에서는 분자가 빨강 및 녹색 PHOLED보다 높은 에너지를 관리해야 합니다. 대부분의 에너지는 파란색 빛 형태로 남지만, 이것이 포획되면 색을 생성하는 분자를 분해할 수 있습니다.

팀은 이전에 이 포획된 에너지를 더 빠르게 배출하는 방법을 찾았습니다. 이는 음극에 코팅을 적용하여 에너지가 파란색 빛으로 변환되도록 돕는 것으로, 효과적으로 빠른 경로를 만들었습니다.

“차선이 충분하지 않은 도로에서 급한 운전자는 서로 충돌하여 모든 교통을 차단합니다—마치 두 엑시톤이 충돌해 많은 고열 에너지를 생성해 분자를 파괴하는 것과 같습니다. 플라스몬 엑시톤-폴라리톤은 우리에게 엑시톤의 빠른 경로를 제공하는 광학 설계입니다.”

– First 저자 Haonan Zhao, 최근 물리학 박사 졸업생.

다음 세대 디스플레이에 전력을 공급할 PHOLED 기술에 대해 알아보려면 여기를 클릭하십시오.

Purcell 효과가 OLED 성능을 향상시키는 방법

여기 상황의 구체적인 내용은 양자역학, 즉 원자 및 분자 수준에서의 빛의 행동에 기반합니다.

전자가 음극을 통과하면, 음전하를 가진 입자인 전자는 하나의 분자에서 여기 상태를 만들고, 이는 파란색 빛을 생성합니다. 

이 상태는 전자가 더 높은 에너지 레벨로 뛰어오르는 음전하 전자이며, 전자에 의해 남겨진 양전하 ‘홀’과 함께 엑시톤을 형성합니다.

보통 전자는 원래 상태로 돌아가 파란색 광자를 방출합니다. 하지만 인광 경로를 사용할 때 엑시톤은 머무르는 경향이 있습니다.

전극에 가까운 엑시톤은 반짝이는 표면이 표면 플라스몬(SP)이라고 불리는 양자 준입자를 지원하기 때문에 광자를 더 빠르게 생성합니다. 이는 금속 표면의 전자에서 작은 파동과 같습니다.

발광 물질의 엑시톤이 전극에 꽤 가깝게 위치하면, 표면 플라스몬에 에너지를 전달하여 파란색 빛으로 변환되는 데 도움을 받으며, 이를 Purcell 효과라고 합니다. 이 효과는 양자 시스템의 자발적 방출 속도가 주변 환경에 의해 향상되는 현상입니다.

하지만 모든 표면 플라스몬이 광자를 생성하는 것은 아니므로, 엑시톤의 진동이 전극 내 전자에 파동을 만들더라도 자동으로 도움이 되지는 않습니다. 광자를 얻기 위해서는 엑시톤이 SP와 연결되어 플라스몬 엑시톤 폴라리톤을 생성해야 합니다.

녹색만큼 효율적인 파란색 OLED 만들기: 새로운 연구

이 효과를 촉진하기 위해 팀은 탄소 기반 반도체의 얇은 층을 반사 전극에 추가하여 에너지 전달을 촉진했습니다. 그들의 접근 방식은 효과를 재료 내부 깊숙이 확장시켜 전극에서 멀리 떨어진 엑시톤도 이점을 얻을 수 있게 합니다.

팀은 이 효과를 다른 경로와 결합하여 파란색 PHOLED가 녹색 PHOLED만큼 밝게 빛날 뿐만 아니라 동일한 수명을 갖도록 만들고 있습니다.

Nature Photonics에 발표된 이 연구²는 양극과 음극 모두에서 폴라리톤 강화 Purcell (PEP) 효과를 사용한 장시간 작동 가능한 딥 블루 탠덤 PHOLED를 보고했습니다. 이 기술은 Universal Display Corp.에 라이선스되었습니다.

여기서 설계는 탠덤 OLED를 포함하는데, 이는 두 개의 발광층을 가지고 각 층의 발광 부담을 줄이고 두 엑시톤이 합쳐지는 확률을 낮춥니다. 양극과 음극 근처에서 엑시톤이 SP와 공명하도록 돕는 층을 추가함으로써 팀은 두 발광층 모두에게 빠른 경로를 제공합니다.

전체 시스템은 광학 캐비티, 즉 광학 공진기로, 파란색 빛이 전극 사이에서 공명하여 광자의 색을 더 깊은 파란색 영역으로 이동시킵니다. 연구는 다음과 같이 밝혔습니다:

“우리의 지식에 따르면, 이는 녹색 PHOLED와 비교할 만한 안정성을 보이는 최초의 딥 블루 PHOLED 시연이며, 전력 효율이 높은 디스플레이와 조명에서 딥 블루 인광 발광체의 사용을 가속화합니다.”

OLED 디스플레이 투자

이제 주요 OLED 디스플레이 기업과 그 투자 잠재력을 살펴볼 때입니다. Universal Display Corporation은 디스플레이 및 고체 조명 응용을 위한 OLED 기술 및 소재의 연구, 개발, 상용화에 참여하는 이 분야의 저명한 기업입니다.

이 회사는 OLED 소재를 공급하고 인광 OLED(PHOLED) 기술에 대한 핵심 특허를 보유하고 있습니다. 주요 고객으로는 삼성, LG 디스플레이, 파나소닉, 파이오니어, AU 오프트로닉스, CMEL(China Mobile Electronics) 등이 있습니다.

Universal Display Corp. (OLED )

Universal Display Corp.의 시장 실적에 관해 말하자면, 70억 달러 시가총액을 가진 OLED 주식은 현재 $146.95에 거래되고 있으며 연초 대비 0.51% 상승했습니다. 주가가 2021년 최고치 대비 아직 44% 하락했지만, 괜찮은 회복세를 보이고 있습니다.

이에 따라 EPS(TTM)는 4.81, P/E(TTM)는 30.55, ROE(TTM)는 14.58%입니다. 회사가 제공하는 배당 수익률은 1.22%입니다. 최근 회사는 주당 $0.45의 2분기 현금 배당을 발표했으며, 이는 “예상되는 지속적인 현금 흐름 창출 및 주주에게 자본을 반환하겠다는 약속”을 반영합니다.

5월 1일, 회사 이사회는 최대 1억 달러 규모의 보통주 매입 프로그램 승인을 발표했습니다.

이 시기에 Universal Display Corporation은 2025년 3월 31일 종료된 1분기 재무 실적도 보고했습니다. 결과에 따르면 회사는 총 매출 1억 6,630만 달러를 기록했으며, 전년 동기 대비 0.6% 증가에 불과했습니다.

2025년 1분기 소재 판매 매출은 8,620만 달러로, 2024년 1분기 9,330만 달러에서 감소했으며, 이는 방출체 소재의 단위 물량 감소 때문이며 고객 믹스 변화가 일부 상쇄했습니다. 한편 소재 판매 비용은 약간 증가하여 3,390만 달러를 기록했습니다.

이 기간 동안 로열티 및 라이선스 수수료 매출은 7.75% 증가하여 7,360만 달러에 달했습니다.

“우리는 2025년을 견고한 재무 상황으로 시작했으며 OLED 시장의 장기 성장 궤도에 대해 계속해서 확신하고 있습니다.”

– 부사장 겸 최고재무책임자 Brian Millard

Universal Display Corporation의 2025년 1분기 총 총이익률은 77%였으며, 2024년 1분기 대비 1% 감소했습니다. 영업이익은 6,970만 달러, 순이익은 6,440만 달러이며, 희석 주당 1.35달러였습니다.

2025년 매출 가이던스에 대해 회사는 “진화하는 거시경제 환경”이 더 큰 불확실성을 초래함에도 불구하고 6억 4천만 달러에서 7억 달러 사이가 될 것이라고 확언했습니다. 글로벌 환경의 복잡성이 증가함을 인식한 CFO Millard는 이 환경에서 지속적인 발명과 최첨단 기술 및 소재 제공을 통해 OLED 분야에서의 리더십을 지속적으로 강화하는 장기 전략에 전념하고 있다고 말했습니다.

“강력한 혁신 엔진, 탄탄한 재무 구조, 회복력 있는 공급망, 그리고 운영 민첩성을 갖춘 우리는 변화에 적응하고 신속히 대응하며 고객과 파트너를 지속적으로 지원할 준비가 되어 있습니다.”

– Millard

최신 Universal Display (OLED) 주식 뉴스 및 개발

최종 생각: OLED 혁신의 미래

OLED 디스플레이는 스마트폰, 노트북, 자동차, 웨어러블, AR, VR 등 다양한 분야에서 빠르게 우리의 삶에 필수적인 요소가 되고 있습니다. 그러나 이제는 단순한 시각 도구가 아니라, 연구자들은 이를 다감각 인터페이스로 변환하기 위해 노력하고 있습니다.

최근 OLED, 픽셀 수준 사운드, 효율적인 딥 블루 PHOLED의 혁신은 더 얇고, 더 몰입감 있으며, 더 에너지 효율적인 디스플레이 애플리케이션 전반에 걸친 새로운 시대를 약속합니다!

참조 연구:

<sup>1. Hong, S., Park, J., Kim, Y., Ryu, J., Kim, T., & Lee, J.‐Y. (2025). 크로스토크 없는 압전 진동을 이용한 로컬 사운드 통합 디스플레이 스피커. Advanced Science, 12(13), 2307101. https://doi.org/10.1002/advs.202307101
2. Zhao, H., Arneson, C.E & Forrest, S.R. 양면 폴라리톤 강화 Purcell 효과에 의해 구현된 안정적인 딥 블루 탠덤 인광 유기 발광 다이오드. Nat. Photon. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01679-0</sup>