Bøybar OLED-skjerm fungerer også som høyttaler med PVDF-teknologi

I teknologiverdenen lover fleksibel elektronikk å bli en banebrytende innovasjon. Dette gjelder ikke bare bøybare telefoner, som for øyeblikket står overfor utfordringer med høy kostnad og holdbarhetsproblemer, men også rullbare skjermer og applikasjoner i bærbare enheter, smarte tekstiler, diagnostiske verktøy, legemiddelleveringssystemer og helsovervåkning.

Dermed viser fleksibel elektronikk transformerende muligheter takket være sin lettvekt og formbarhet, som gjør det mulig å legge til nye funksjoner og endre produktkapasiteter på tvers av bransjer. 

Denne fleksible elektronikken går utover mulighetene til konvensjonell stiv elektronikk, som ikke kan tilpasse seg komplekse former og hovedsakelig brukes i flate overflateapplikasjoner. 

Konvensjonell elektronikk mangler fleksibilitet, noe som betyr lite frihet i design. Dette utelukker komplekse og ukonvensjonelle enheter, og deres stive natur medfører også skadeproblemer.

Fleksibel elektronikk tilbyr selvfølgelig en løsning på disse problemene ved å være svært tilpasningsdyktig til fleksible miljøer som tilfeldig formede buede eller deformerte overflater.

I tillegg øker etterspørselen etter organisk brukergrensesnitt (OUI) i samspillet mellom mennesker og elektronikk. Fleksible skjermer spiller en nøkkelrolle her ved å formidle informasjon mellom brukeren og enheten.

Som et resultat ser vi fremveksten av formskiftende skjermer som neste generasjons skjermteknologi. 

Fremskritt innen bøybare OLED-skjermer

La oss nå se på noen viktige utviklinger innen bøybare OLED-skjermer. En fleksibel OLED bruker et fleksibelt underlag. Imidlertid var første generasjon av fleksible OLED-er egentlig ikke fleksible. Produsenten bøyde skjermen, men sluttbrukeren kunne egentlig ikke bøye den. 

Neste generasjon av fleksible skjermer kan foldes, og selskaper vurderer nå å introdusere kostnadseffektive rullbare OLED-er. 

Selv om kommersialiseringen går sakte, gjør forskere store fremskritt. For bare noen år siden, i 2022, utviklet forskere ved University of Minnesota 3D‑printet en fleksibel OLED-skjerm i sin helhet med mål om å gjøre lavkost‑OLED-skjermer til virkelighet.

Seniorstudieforfatter Michael McAlpine, professor ved instituttet for maskinteknikk, bemerket:

«OLED-skjermer produseres vanligvis i store, dyre, ultrarenne fabrikasjonsanlegg. Vi ønsket å se om vi i prinsippet kunne komprimere alt dette og skrive ut en OLED-skjerm på vår bord‑top 3D‑printer, som ble spesialbygd og koster omtrent det samme som en Tesla Model S.»

Dette var ikke første forsøk. Teamet hadde tidligere prøvd det samme, men møtte problemer med lagkonsistensen. Denne gangen skrev forskerne ut seks enhetslag ved å kombinere to ulike utskriftsmetoder. Med 3D‑printeren spray‑skrev de aktive lagene, mens elektrodene, isolasjonen, innkapslingen og forbindelsene ble ekstrudert skrevet.

Den resulterende enheten var en fleksibel OLED-skjerm som viste stabil emisjon over 2 000 bøyningssykluser.

Et svært stabilt, transparent, vannavstøtende og fleksibelt OLED ble også utviklet av et forskerteam fra KAIST School of Electrical Engineering. Til dette brukte de MXene‑nanoteknologi, et 2D‑materiale med høy optisk transmisjon og elektrisk ledningsevne.

Den MXene‑baserte RGB‑OLED‑en ga en lysstyrke på over 1 000 cd/m², noe som betyr at den er synlig for det blotte øye selv i sollys. Den røde MXene‑baserte OLED‑en var derimot fleksibel, tålet 1 000 sykluser under lav krumning, hadde en lagringstid på 2 000 timer i hvilemodus og en driftstid på 1 500 timer i hvile.

«Ved å produsere en matrise‑type MXene‑OLED og vise enkle bokstaver og former, har vi lagt grunnlaget for MXenes anvendelse innen transparente skjermer.»

– Ph.D.-kandidat So Yeong Jeong.

I tillegg til å tilby en veiledning for bruk av MXene i elektriske enheter, forventer forskerne at den vil bli anvendt i andre felt som krever fleksible og transparente skjermer, som biler og funksjonelle klær.

I fjor sommer overvant et team av elektroteknikere utfordringen med oppløsningsnedgang¹ på bøybare skjermer når de bøyes.

Problemet oppstår fordi avstanden mellom pikslene blir større når enheten bøyes, noe som eksponerer et mørkt gap og fører til tap av oppløsning. For å løse dette la forskerne til super‑tynne OLED-er, som kun er synlige når enheten bøyes. Dette forbedret den geometriske fyllfaktoren til 97 % under normal strekk.

For dette laget teamet en ekstremt tynn OLED som ble festet til en struktur gjennom fire‑aksial strekk (som refererer til materialets strekk i fire retninger samtidig) for nøyaktig, deformasjonsfri justering. En del av den er skjult ved å la den «brette inn», som gradvis kommer opp på overflaten ved strekk. 

For noen måneder siden utviklet forskere fra University of Michigan en fleksibel skjerm inspirert av blekksprut som kan lagre og avsløre skjulte bilder. Denne skjermen kan brukes i miljøer med begrenset lys og strøm, som e‑lesere, strekkoder, klistremerker og klær.

Forskning fra tidligere i år demonstrerte imidlertid en ny løfte‑prosess for fleksible OLED‑skjermer². Den nye metoden er basert på grafen og kalles GLLO eller Graphene Laser Lift Off.

Gjennombruddet her var vellykket separasjon av 2,9 μm tykke ultratynne PI‑underlag ved bruk av GLLO uten å forårsake mekanisk skade eller etterlate karbonrester. Dessuten beholdt OLED‑ene behandlet med GLLO sin elektriske og mekaniske ytelse og tålet ekstreme deformasjoner uten funksjonell nedbrytning.

Klikk her for å lære hvordan, etter skjermer, også batterier kan bli bøybare.

Fremdriften mot kommersielt levedyktige bøybare skjermer

Mens forskningen pågår i området, har noen av disse bøybare, rullbare, bøynbare og strekkbare skjermene også begynt å oppnå kommersiell suksess. 

Tidlig i år avduket Samsung sine nye fleksible OLED-skjermløsninger på CES 2025. Dette inkluderte den «verdens første 18,1‑tommers bøybare» monitoren, som selskapet vil begynne masseproduksjon av i år. Samsung viste også tre rullbare eller skyve‑skjermer for enhetsprodusenter på arrangementet.

Samtidig er bøybare telefoner som Samsung Galaxy Z Fold 6, Google Pixel 9 Pro Fold, Motorola Razr Plus, OnePlus Open og Oppo Find N5 blant de mest populære telefonene på markedet akkurat nå.

Dermed, ved å utnytte fleksibilitet, maksimerer deformable skjermer brukerkomfort og legger vekt på tynne, lette og kompakte design. 

Elementer som høyttalere, sensorer og aktuatorer integreres også i disse skjermene for ytterligere å forbedre brukerinteraksjonsopplevelsen og levere effektiv informasjon.

Imidlertid krever integrering av lydfunksjoner ekstra komponenter, noe som kompliserer designet. Så, bøybare skjermer står fortsatt overfor utfordringer som mekaniske innpakninger (ledninger og hengsler). 

For eksempel bruker eksisterende teknikker direkte kraftpåføring på et skjermpanel for å fremkalle bøyning, noe som gir et bredere synsfelt, reduserer forvrengning og øker brukerinnlevelsen gjennom etterspurte endringer i den buede skjermen. I tillegg til ledningstilkoblinger eller fysisk folding av skjermpanelet for å gjøre en flat skjerm til en bøybar skjerm, kreves ofte ekstra mekaniske innpakninger for å vikle ledningene eller skyve panelene. 

Imidlertid er disse enhetene stive og klumpete. Dette fører til økt tykkelse, redusert fleksibilitet og begrenset deformasjon til ulike former. Så, betydelige tekniske begrensninger må overvinnes for å realisere fremtidige skjermer som kan ta forskjellige former med fleksibilitet, bærbarhet og kompakt design.

Dette krever forskning for å forbedre skjermpanelens fleksibilitet og vri formen uten å gå på kompromiss med den samlede fleksibiliteten.

En ny studie har oppnådd nettopp dette – en multifunksjonell, fleksibel OLED-skjerm som kan bøyes til dynamiske former og avgi lyd, alt gjennom et enkelt, integrert signal. Dette er gjort mulig med hjelp av en ny aktuatorstruktur som bruker PVDF (polyvinylidenfluorid) og spenningsingeniørkunst, og eliminerer behovet for klumpete hengsler eller eksterne høyttalere.

Klikk her for å lære hvordan avansert nanofotonikk vil gjøre det mulig for oss å bygge bedre smarttelefoner.

Ultratynn, formskiftende OLED-panel med innebygd høyttaler

Forskere fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har utviklet verdens første organiske lysdiode (OLED)-panel som fritt kan endre formen. 

Formskiftingen kommer sammen med dens funksjon som høyttaler, som er oppnådd uten å gå på kompromiss med de ultratynne, fleksible egenskapene til smarttelefon‑type OLED‑panelet.

Med denne prestasjonen har forskerne overvunnet utfordringen med å integrere formtilpasning og lydfunksjonalitet i én enhet.

Studien, støttet av Ministry of Trade, Industry, and Energy, LG Display-POSTECH Incubation Collaboration Project og National Research Foundation of Korea, ble publisert i Nature.³ Den beskrev deres nye løsning for å eliminere behovet for eksterne komponenter for bevegelse og lydutgang.

Den nye løsningen er basert på en spesialisert ultratynn piezoelektrisk polymeraktuator. Disse enhetene bruker den piezoelektriske effekten til å konvertere elektrisk energi til mekanisk bevegelse, og omvendt, ved å bruke materialer som polyvinylidenfluorid (PVDF) for fleksibilitet.

Når den er integrert i skjermpanelet, gjør aktuatoren laget av 40 μm tykke PVDF‑filmer det mulig å avgi lyd samt komplekse formtransformasjoner gjennom rask aktivering og vibrasjon. Teamet brukte asymmetrisk spenningsingeniørkunst på PVDF for å oppnå deformasjoner via elektriske signaler.

Den elektrisk drevne formtransformasjonen kan aktiveres til et bredt spekter av komplekse former, inkludert konkave, konvekse, S‑formede, omvendt S‑formede og bølge‑lignende konfigurasjoner som responderer som en skjerm i bevegelse.

Hovedpoenget her er at deformasjonen helt og holdent oppnås gjennom elektriske signaler. Så, det finnes ingen eksterne motorer, gir eller hengsler. 

Ved å ikke kreve noen mekaniske komponenter, beholder OLED‑skjermen sin karakteristiske mykhet, tynnhet og lette design.

Interessant nok kan denne aktuatoren også produsere vibrasjoner når den utsettes for høyfrekvente elektriske signaler, noe som gjør at skjermen kan fungere som en høyttaler. Ifølge professor Su Seok Choi fra instituttet for elektroteknikk, som ledet forskningen:

«Dette er den første teknologien som kombinerer fri‑form formskifting og innebygd lydutgang i ett enkelt ultratynt OLED‑panel, uten eksterne komponenter. Vi beholdt alt OLED‑er er kjent for – tynnhet, fleksibilitet og letthet – og utvidet deres funksjonalitet i en helt ny retning med komplekse og dynamiske formskiftelser med ekstra lydutslipp.»

Teknologien har også blitt testet med suksess på et ekte OLED‑panel, i størrelsen til en smarttelefon. Da teamet implementerte teknologien, viste det praktiske 6‑tommers OLED‑panelen pålitelig, reversibel formtransformasjon mellom ulike geometrier og klar lydgenerering samtidig som den forble tynn, fleksibel og kompakt.

Denne nye skjermen er den første av sitt slag på markedet. Nåværende kommersielle skjermer, som LGs 5K 2K bøybare monitor, er fortsatt avhengige av motorisert strukturell støtte. Så finnes Samsungs AI‑forsterkede OLED‑er, som ikke integrerer lyd i skjermoverflaten.

Dermed skiller POSTECH‑forskeres tilnærming seg ut ved å unikt kombinere mekanisk tilpasningsevne og akustisk utgang, som er fullstendig innebygd i OLED‑strukturen selv, samtidig som den opprettholder ultratynn fleksibilitet i en størrelse så kompakt som smarttelefoner.

Dette gjennombruddet har potensial til å bane vei for en ny generasjon av bøybare smarttelefoner og formskiftende wearables. Det kan videre føre til skapelsen av intelligente og oppslukende audio‑visuelle enheter på tvers av flere industrier.

Første nisjeapplikasjoner av teknologien i fleksibel elektronikk kan dukke opp innen 3–5 år, med bredere forbrukeradopsjon som følger.

Innovativt selskap

LG Display Co., Ltd. (LPL )

En global leder innen fleksible og OLED‑skjermteknologier, LG Display utforsker aktivt neste generasjons formfaktorer og multifunksjonelle skjermer. 

Sent i fjor introduserte det koreanske selskapet sin strekkbare skjerm, som kan utvide seg med opptil 50 % av den opprinnelige størrelsen, den høyeste i bransjen. Det interessante er at skjermen kan vris, brettes og trekkes uten å sprekke eller brekke.

Dette gjennombruddet ble presentert på LG Science Park som en del av Sør‑Koreas nasjonale prosjekt om strekkbare skjermer.

Prototypen hadde en 12‑tommers skjerm som strakte seg til 18 tommer, samtidig som den opprettholdt høy oppløsning (100 piksler per tomme) og RGB‑farger. Denne strekkbarheten ble oppnådd med hjelp av en mikro‑LED-lyskilde og et spesielt silikonbasert underlag, det samme som brukes i kontaktlinser. Samtidig ble holdbarheten oppnådd for over 10 000 strekk, selv ved støt og ekstreme temperaturer.

Når det gjelder design, er skjermen tynn og lett, og kan enkelt tilpasse seg buede overflater. Dette gjør den svært verdifull i wearables, sikkerhetsutstyr og bilapplikasjoner.

Når det gjelder selskapets økonomi, handles LGs aksjer, som har en markedsverdi på 3 milliarder dollar, for øyeblikket til $3,02, ned 1,47 % år‑til‑dato. Dens EPS (TTM) er -1,89, mens P/E‑forholdet (TTM) er -1,59.

For det tre‑månedersperioden som avsluttet 31. des. 2024, rapporterte selskapet en omsetning på 7 833 milliarder KRW (5,45 milliarder $), en økning på 15 % fra forrige kvartal og 6 % fra 4Q23. Driftsresultatet var derimot 83,1 milliarder KRW (58 millioner $), sammenlignet med et tap på 80,6 milliarder KRW i forrige kvartal.

I løpet av denne perioden var netto tapet 839 milliarder KRW (580 millioner $), sammenlignet med et netto tap på 338 milliarder KRW i 3Q24 og en nettoinntekt på 50,5 milliarder KRW i 4Q23.

For hele 2024 var omsetningen 26,6 billioner KRW (19 milliarder $) og drifts tapet 560,6 billioner KRW (390 millioner $).

Den 25 % år‑til‑år økningen i omsetning ble drevet av forbedringen av selskapets OLED‑fokuserte forretningsstruktur. Når det gjelder lønnsomhet, klarte selskapet å redusere drifts tapet ved å fokusere på kostnadsreduksjon og operasjonell effektivitet.

«Til tross for større markedsvolatilitet enn noen gang, fokuserer vi våre evner på å fortsette å forbedre vår forretningsytelse ved å videreutvikle vår OLED‑sentrerte forretningsstruktur og styrke lønnsomheten gjennom intensive kostnads‑innovasjonsaktiviteter. Vi vil snu våre årlige inntekter ved ytterligere å forbedre vår forretningskonkurranseevne.»

– CFO Sung‑hyun Kim

Sent i fjor kunngjorde selskapet også utviklingen og utrullingen av et nytt AI‑system som samler inn og analyserer OLED‑produksjonsdata i sanntid. Når systemet møter avvik i prosessen, endrer det seg i sanntid og finner løsninger. 

Gitt at selskapets OLED‑paneler involverer mer enn 140 delprosesser, forventes systemet å forbedre produksjonshastigheten og nøyaktigheten betydelig. Ifølge LG Display‑estimater vil det nye AI‑systemet hjelpe dem med å spare omtrent 200 milliarder Won (140 millioner $) årlig.

I mellomtiden, i fjor sommer, fikk selskapets OLED‑monitorer og -TV-er også UL Solutions Eyesafe‑verifisering, som bekrefter LG Displays påstander om at deres skjermer faktisk reduserer utslipp av blått lys som påvirker kroppens døgnrytme. Ifølge CTO Soo‑young Yoon:

«Denne verifiseringen av en objektiv og pålitelig institusjon betyr at vi har satt en ny standard for kunder som ønsker menneske‑vennlige skjermer. LG Display vil fortsette å levere differensiert kundeverdi gjennom vår utrettelige innsats og innovasjon.»

Siste nyheter om LG Display Co., Ltd.

Konklusjon

Skjermindustrien utvikler seg i raskt tempo med fleksible teknologier som den neste frontlinjen. For å gjøre skjermer bøybare, bøynbare, strekkbare og rullbare, er de fleste implementeringer i dag avhengige av mekaniske strukturer som tillater formjustering, men på bekostning av design. 

Ulemper som økt tykkelse og vekt er spesielt begrensende for smarttelefoner og bærbar elektronikk. Behovet for oppslukende brukeropplevelser legger til ytterligere kompleksitet og volum til enheten.

Mot denne bakgrunnen har forskere utviklet en lett, multifunksjonell skjerm med et flerformet bøybart design og integrerte lydfunksjoner. Ved å oppnå nye nivåer av mekanisk frihet uten fysisk belastning, adresserer denne forskningen de tekniske utfordringene knyttet til eksisterende bøybare skjermer.

Alt i alt viser skapelsen av en bøybar skjerm med integrert lydfunksjonalitet og en unik tilnærming løfter til å forbedre menneske‑maskin‑interaksjon samtidig som skjermfleksibiliteten opprettholdes, og dermed forbedrer brukeropplevelsen.

Klikk her for å lære om PHOLED‑teknologi som vil øke skjermens levetid og ytelse.

Refererte studier:

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). Strekkbare OLED-er basert på et skjult aktivt område for høy fyllfaktor og oppløsningskompensasjon. 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). Grafen‑aktivert laser‑lift‑off for ultratynne skjermer. 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). Dynamisk bøybar skjerm med lydintegrasjon ved bruk av asymmetrisk spenningskontroll av aktuatorer med fleksibel OLED. npj Flexible Electronics, 9, 24. https://doi.org/10.1038/s41528-025-00396-6