OLED-genombrott: Inbyggd ljud och blå pixellivslängd

Organisk lysdiod, eller OLED, skapades för ungefär fyra decennier sedan på Kodak. Idén bakom OLED-tekniken var att producera mer effektiva, flexibla och tunnare skärmar än traditionella flytande kristallskärmar (LCD).

Dessa enheter använder en organisk lysande skikt, som är inkapslat mellan två ledare. Det tunna skiktet är tillverkat av en kolbaserad halvledare, snarare än kisel eller indium, som är standardmaterial i LED.

Varje pixel i en OLED-skärm består av en röd, grön och blå diod, som avger ljus när en spänning appliceras, vilket innebär att de är självlysande.

Var och en av pixlarna här kan kontrolleras individuellt, vilket möjliggör för OLED att eliminera behovet av en bakgrundsbelysning, vilket i sin tur förbättrar kontrast, bildkvalitet och energieffektivitet.

Andra fördelar med en OLED-skärm jämfört med en LCD-skärm inkluderar högre ljusstyrka, bredare färgområde, större synvinkel, ultra-tunna och veckbara skärmar, lägre strömförbrukning och bättre hållbarhet. Men de står också inför utmaningar som att vara dyra och ha en begränsad livslängd.

Ändå upplever den nuvarande OLED-marknaden en robust expansion, med över en miljard OLED-paneler som produceras varje år.

OLED-marknaden förväntas faktiskt växa till 72,8 miljarder dollar år 2026. Denna tillväxt drivs främst av den ökande användningen av tekniken i olika produkttyper, inklusive smartphones, TV-skärmar, smarta wearables, handhållna spelkonsoler, fordon, förstärkt verklighet (AR), virtuell verklighet (VR) och stora format skärmar.

OLED är i själva verket en relativt ny skärmt-teknik och utvecklas i en imponerande takt. Några av de lovande innovationerna inom detta område inkluderar rullbara och sträckbara skärmar, transparenta skärmar och wearables som hudpatchar.

Detta är bara början, men; de senaste framstegen förbättrar nu hållbarheten hos blå OLED och skapar ljud-OLED med flera högtalare.

Så, medan det inte är en spektakulär investering, är vi beroende av och använder skärmar överallt. Därför kommer vi nu att dyka djupare in i dessa två framsteg och hur de syftar till att förändra skärmindustrin.

OLED-skärmar med inbyggda högtalare: Nästa frontier

Under de senaste många decennierna har displayteknikerna utvecklats avsevärt med fokus på upplösning, färgnoggrannhet och hög dynamisk omfång. Men nu finns det ett behov av att skifta fokus från bildkvalitet till andra faktorer för att ge användarna en mer immersiv och realistisk upplevelse.

Varför multisensoriska OLED-skärmar är viktiga

Med mognaden av visuella tekniker, finns det nu ett växande intresse för att integrera multisensoriska indata. Syn och hörsel, efter allt, är de dominerande mänskliga sinnena.

Skärmar är inte längre bara passiva paneler med bilder; de utvecklas nu till immersiva gränssnitt som engagerar flera mänskliga sinnen. Att kombinera visuella med ljud och beröring blir alltmer viktigt för att förbättra användarengagemanget och realismen.

Ljud är av stor vikt här, med forskning som visar att audiovisuell synkronisering står för nästan 90 % av den upplevda immersionen. Så, det är en självklarhet att företag och studier arbetar med ljudaspekten av skärmar.

De flesta nuvarande skärmar, behöver externa ljudbara högtalare, och detta skapar vissa uppenbara designutmaningar.

I displayenheter som smartphones och TV-apparater, skapar högtalareintegrationen konflikter med den smala formfaktorn. En rumslig inkonsekvens mellan den upplevda ljudkällan och högtalarens placering minskar immersionen. I fordon, gör de kompakta interiörerna i fordonen det mycket svårt.

För att utveckla multisensoriska displayupplevelser, måste dessa utmaningar lösas först.

Hur piezoelektriska högtalare driver ljudalstrande OLED

För att göra skärmar multisensoriska, har forskare undersökt integrering av ljudgenerering direkt i OLED-skärmar. Men dessa tekniker, som elektrostatiska högtalare och termoakustiska högtalare, medan de visar potentialen för displayintegrerade högtalare, presenterar utmaningar i termer av effektivitet, prestanda och praktik.

Kommersiellt, har LG Displays Crystal Sound OLED (CSO) och Sonys Acoustic Surface Audio integrerat högtalare i skärmen, men de använder stor hårdvara och står inför utmaningar i exakt ljudlokalisering.

Problemet med konventionella excitatorer, enheter som genererar ljud genom vibration, är att de är stora och klumpiga och inte alls idealiska för moderna ultra-tunna och flexibla skärmar. Ljudcrosstalk mellan flera högtalare leder också till en brist på exakt kontroll över lokaliserat ljud.

Så, medan de visar viabiliteten av panelhögtalare, dessa kommersialiserade produkter belyser också de strukturella begränsningarna i elektromagnetiska högtalare. Detta skapar ett behov av lösningar som fungerar bättre med de nya trenderna i displayteknik.

Detta är där piezoelektriska högtalare kommer in i bilden. Dessa högtalare omvandlar elektrisk energi direkt till mekanisk rörelse genom den omvända piezoelektriska effekten. Detta möjliggör effektiv ljudgenerering med en flexibel, lätt och lågeffektdesign.

Piezoelektriska högtalare har en enkel skiktad konstruktion som involverar bara elektroder och piezoelektriska material, således erbjuder fördelarna med billighet, kompakthet och högenergieffektivitet.

Olika piezoelektriska tekniker utvecklas för närvarande, även om de flesta fokuserar på en enda komponent eller excitatorn ensam, snarare än att adressera multi-elementkonfigurationer. Detta trots det faktum att högtalare ofta kräver flera excitatorer arrangerade i matriser för att förbättra deras prestanda och uppnå realistiska stereo-effekter.

Så, den senaste studien från POSTECH-forskare fokuserade på två nyckelelement i piezoelektriska högtalare, som involverar att uppnå crosstalk-fria diaphragmvibrationer och förbättra enhetligheten i frekvenssvar.

Pixelbaserad lokal ljud-OLED: En displayhögtalargenombrott

Forskare från Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har byggt den första pixelbaserade lokala ljud-OLED-tekniken.

Vad denna genombrott har gjort är att tillåta varje pixel i OLED-skärmen att släppa ut olika ljud samtidigt. Detta tillåter skärmen att fungera som en flerkanalig högtalare.

Led av Su Seok Choi, en professor i avdelningen för elektroteknik vid POSTECH, har forskarteamet framgångsrikt visat sin nya teknik på en 13-tums OLED-panel, samma som de som används i vanliga bärbara datorer och surfplattor.

Publicerad i tidskriften Advanced Science¹, var studien stödd av ministeriet för handel, industri och energi under det elektroniska komponentteknikutvecklingsprogrammet.

Enligt studien, inbäddade teamet ultra-tunna piezoelektriska excitatorer, arrangerade liknande pixlar, inom OLED-skärmens ram. Dessa piezo-excitatorer omvandlar elektriska signaler till ljudvibrationer utan att ta upp extern utrymme. Viktigast av allt, är de fullt kompatibla med OLED-panels tunna formfaktor.

Var och en av dessa pixlar kan fungera som en oberoende ljudkälla, möjliggörande pixelbaserad lokal ljudteknik.

Lokaliserat ljud i OLED för högprecisionsljud

För att eliminera ljudcrosstalk komplett, vilket är att säkerställa att flera ljud från olika områden av skärmen inte påverkar varandra, utvecklade forskarna en metod som tillåter verkligen lokaliserade ljudupplevelser.

De introducerade en vibrationsisoleringsskiktstruktur här och optimerade den för form, dimensioner och materialegenskaper. Ramarna begränsade ytvibrationer till avsedda områden, förhindrade överföring till intilliggande områden och förbättrade frekvenssvarsenhetsligheten.

Teamet fann också att ökning av ramens höjd och bredd och användning av material med olika akustiska impedanser minskade Total Harmonic Distortion (THD) och förbättrade frekvenssvarskonsistensen.

Denna teknik har implementerats framgångsrikt på den 13-tums OLED-panelen, levererar högkvalitetsljud direkt från skärmen utan behov av externa högtalare, samtidigt som den underhåller OLED:s tunna och lätta design. Implementeringen bevisar teknikens praktiska skalbarhet samt kommersiella livskraft.

Enligt professor Su Seok Choi:

“Skärmar utvecklas bortom visuella utmatningsenheter till omfattande gränssnitt som engagerar både syn och hörsel. Denna teknik har potentialen att bli en kärnfunktion i nästa generations enheter, möjliggörande smala, lätta design i smartphones, bärbara datorer och fordonsskärmar – samtidigt som den levererar immersivt, högkvalitativt ljud.”

När det gäller användningsfallen, visar metoden potentialen för instrumentbrädan integrerade OLED-högtalare och multi-zons bil-ljudsystem, tillåter olika funktioner som navigeringsinstruktioner och lyssnande på musik från samma skärm. I smartphones eller VR, kan rumsligt ljud anpassa sig till användarens hand- eller huvudrörelser för att avsevärt förbättra realism och immersion.

Sammantaget visar studien “att den ger värdefulla insikter för framtida utveckling av tunna, flexibla, display-integrerade ljudsystem, erbjuder nya möjligheter i immersiva, multisensoriska användarupplevelser.”

Genombrott i blå OLED-effektivitet och livslängd

Forskare från University of Michigan, har öppnat vägen för mer energieffektiva OLED-skärmar eftersom de demonstrerar blå fosforescerande OLED som varar lika länge som de gröna PHOLED.

Varför blå PHOLED har svårt – och hur de åtgärdas

Blå PHOLED är högeffektiva, men de har inte ännu fått en bredare kommersiell användning i skärmar och belysning på grund av deras korta driftstider.

Detta är på grund av den höga densiteten av energirika triplet-excitoner som ackumuleras i emissionslagret och slutligen förstörs, vilket leder till molekylär nedbrytning.

Men den senaste studien, med stöd från energidepartementet (DOE) och Universal Display Corporation ^{(OLED )}, har funnit lösningen som “flyttar blått in i gröna livstider”.

Enligt den motsvarande studieförfattaren, Stephen Forrest, som är Peter A. Franken Distinguished University Professor of Electrical Engineering:

“Jag kan inte säga att problemet är helt löst – förstås, det är inte löst förrän det kommer in i din skärm – men jag tror att vi har visat vägen till en riktig lösning som har undvikit samhället i två decennier.”

Förbättring av OLED-energieffektivitet med snabbare omvandling

När det gäller OLED, är inte alla likadana, särskilt när det gäller hur mycket energi de använder och hur länge de varar.

För närvarande använder röda och gröna OLED den effektiva fosforescerande metoden, medan blå OLED använder fluorescens. Vad detta betyder är att, teoretiskt, röda och gröna OLED har en maximalt en foton för varje elektron som går igenom enheten. I kontrast, maximerar blå OLED vid en mycket lägre effektivitet.

Problemet är att, av röd, blå och grön (RGB) ljus, har blått den högsta fotonenergin. Således, i blå PHOLED, måste molekylerna hantera högre energier än de röda och gröna PHOLED. Medan de flesta av energin lämnas i form av blått ljus, när den blir instängd, kan den bryta ner färgproducerande molekyler.

Teamet fann tidigare ett sätt att få denna instängda energi ut snabbare. Detta inkluderade att använda en beläggning på den negativa elektroden för att hjälpa energin att omvandlas till blått ljus, effektivt skapande en snabbfil.

“På en väg som inte har tillräckligt med filer, kan otåliga förare krocka med varandra, avskära all trafik – precis som två excitoner som krockar med varandra skapar mycket het energi som förstör molekylen. Plasmon-exciton-polariton är vår optiska design för en exciton-snabbfil.

– Första författare Haonan Zhao, en nyligen avslutad doktorsavhandling i fysik.

Klicka här för att lära dig hur PHOLED-teknik är inställd på att driva nästa generations skärmar.

Hur Purcell-effekten förbättrar OLED-prestanda

Det specifika läget här baserar sig på kvantmekanik, dvs. beteendet hos ljus på atom- och molekylnivå.

När en elektron, en partikel med negativ elektrisk laddning, går igenom den negativa elektroden, skapas en exciterad tillstånd i en av molekylerna, som producerar blått ljus.

Detta tillstånd är en negativt laddad elektron som hoppar till en högre energinivå, och den positivt laddade “hålet” lämnad av elektronen, och tillsammans skapar de en exciton.

Normalt, skulle elektronen gå tillbaka till sin ursprungliga tillstånd och skjuta ut en blå foton. Men när man använder den fosforescerande vägen, tenderar excitonerna att stanna kvar.

Excitoner nära elektroden genererar fotoner snabbare på grund av den skinande ytan som stöder kvant-pseudo-partiklar som kallas ytpласmons (SP), som är som små vågor i elektroner på en metals yta.

När excitonen i ljus-emitterande material är ganska nära elektroden, får den hjälp med att omvandla till blått ljus eftersom den kan dumpa sin energi till ytpласmonen, som kallas Purcell-effekten. Denna effekt är enkelt den förbättrade spontana emissionshastigheten för ett kvantsystem av dess omgivning.

Men inte alla ytpласmons producerar fotoner, så excitonens oscillation, skapande vågor i elektroner i elektroden, är inte automatiskt användbart. För att få fotonen, måste excitonen ansluta till SP, skapande en plasmon-exciton-polariton.

Skapande av blå OLED som är lika effektiva som gröna: Ny forskning

För att uppmuntra effekten, tog teamet en tunn skikt av en kolbaserad halvledare och lade till den skinande elektroden som främjar energiöverföring. Deras tillvägagångssätt utvidgar också effekten djupare in i materialet, tillåter excitoner borta från elektroden att dra nytta av det också.

Teamet har använt denna effekt med andra vägar för att skapa en blå PHOLED som inte bara kan lysa lika starkt som den gröna PHOLED, utan också vara lika långvarig.

Publicerad i Nature Photonics, rapporterade studien² en djupblå tandem-PHOLED med en lång driftstid med hjälp av den polariton-förbättrade Purcell (PEP)-effekten vid anoden samt katoden. Tekniken har licensierats till Universal Display Corp.

Designen här involverar en tandem-OLED, som har två ljus-emitterande lager för att minska ljus-emitterande bördan av varje lager och sänka sannolikheten för att två excitoner slås samman. Genom att lägga till ett lager som hjälper excitoner att resonera med SP nära båda elektroderna, ger teamet båda emitterande lager tillgång till snabbfilen.

Hela systemet är en optisk kavitet, även kallad optisk resonator, där blått ljus resoneras mellan elektroderna, trycker fotonernas färg djupare in i det blå området. Studien konstaterade:

“Till vår kännedom, är detta den första demonstrationen av en djupblå PHOLED som visar stabilitet jämförbar med gröna PHOLED, accelererande användningen av djupblå fosforescerande emitterare i energieffektiva skärmar och belysning.”

Investera i OLED-skärmar

Nu, är det dags att titta på den ledande OLED-skärm-spelaren och dess investeringspotential. Universal Display Corporation är ett framstående namn inom området, som är engagerat i forskning, utveckling och kommersialisering av OLED-tekniker och material för användning i display- och fast tillståndsbelysningstillämpningar.

Företaget levererar OLED-material och innehar kritiska patent, inklusive på fosforescerande OLED (PHOLED)-teknik. Deras viktigaste kunder inkluderar Samsung, LG Display, Panasonic, Pioneer, AU Optronics, CMEL (China Mobile Electronics) och andra.

Universal Display Corp. (OLED )

När det gäller marknadsprestationen för Universal Display Corp., är 7 miljarder dollar marknadsvärdet OLED:s aktier för närvarande handlas till 146,95 dollar, upp 0,51 % YTD. Medan aktiepriserna fortfarande är nere 44 % från deras topp 2021, har de varit i en trevlig återhämtning.

Med det, är deras EPS (TTM) 4,81, P/E (TTM) 30,55, och ROE (TTM) 14,58 %. Utdelningsutdelningen erbjuden av företaget är 1,22 %. Nyligen meddelade företaget en andra kvartals kontantutdelning på 0,45 dollar per aktie, vilket återspeglar “den förväntade fortsatta kontantflödesgenereringen och åtagandet att återlämna kapital till sina aktieägare”.

Den 1 maj, meddelade företagets styrelse också godkännandet av ett nytt aktieåterköpsprogram, som auktoriserar köpet av upp till 100 miljoner dollar av sin egen aktie.

Runt den här tiden, rapporterade Universal Display Corporation även finansiella resultat för det första kvartalet som avslutades den 31 mars 2025. Enligt resultaten, registrerade företaget en total omsättning på 166,3 miljoner dollar, en ökning på 0,6 % från samma kvartal föregående år.

Omsättningen från materialförsäljning i Q1 2025 kom in på 86,2 miljoner dollar, ned från 93,3 miljoner dollar i 1Q24, på grund av lägre enhetsmaterialvolym för deras emittermaterial, som delvis kompenserades av förändringar i kundmix. Kostnaden för materialförsäljning, å andra sidan, visade en liten ökning till 33,9 miljoner dollar.

Omsättningen från royalties och licensavgifter under denna period såg en 7,75 % ökning till 73,6 miljoner dollar.

“Vi började 2025 på ett fast finansiellt sätt och fortsätter att vara övertygade om den långsiktiga tillväxtbanan för OLED-marknaden.”

– Vice VD och CFO Brian Millard

Universal Display Corporations totala bruttomarginal för Q1 2025 var 77 %, ned 1 % från första kvartalet 2024, medan driftsöverskottet var 69,7 miljoner dollar och nettoresultatet var 64,4 miljoner dollar eller 1,35 dollar per utspädd aktie.

För sin 2025 omsättningsprognos, bekräftade företaget den till att ligga mellan 640 miljoner dollar och 700 miljoner dollar, trots “den utvecklande makroekonomiska miljön” som skapar större osäkerhet. Medgivande att den globala landskaps ökande komplexitet, sa CFO Millard att de förblir engagerade i den långsiktiga strategin att främja deras ledarskap inom OLED-området genom kontinuerlig uppfinning och leverans av toppmoderna tekniker och material i denna miljö.

“Med en kraftfull innovationsmotor, stark balansräkning, resilient leverantörskedja och operativ smidighet, är vi väl positionerade för att anpassa oss till förändring, svara snabbt och fortsätta stödja våra kunder och partners.”

– Millard

Senaste Universal Display (OLED) aktie nyheter och utvecklingar

Slutliga tankar: Framtiden för OLED-innovation

OLED-skärmar blir alltmer en del av våra liv, med ökad användning över smartphones, bärbara datorer, fordon, wearables, AR, VR och mycket mer. Men de är inte bara visuella verktyg längre; forskare arbetar för att omvandla dem till multisensoriska gränssnitt.

De senaste innovationerna i OLED, pixellnivå-ljud och effektiva djupblå PHOLED, lovar en ny era av OLED-teknik som kommer att ge oss tunnare, mer immersiva och mer energieffektiva enheter över alla displaytillämpningar!

Studier som refereras till:

^{1. Hong, S., Park, J., Kim, Y., Ryu, J., Kim, T., & Lee, J.‐Y. (2025). Lokaliserat ljud-integrerat displayhögtalare med hjälp av crosstalk-fri piezoelektrisk vibration. Advanced Science, 12(13), 2307101. https://doi.org/10.1002/advs.202307101}

^{2. Zhao, H., Arneson, C.E. & Forrest, S.R. Stabil, djupblå tandem-fosforescerande organisk ljus-emitterande diod möjliggjord av den dubbelsidiga polariton-förbättrade Purcell-effekten. Nat. Photon. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01679-0}