OLED-genombrott: Inbyggt ljud och blå pixelhållbarhet

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

Dessa enheter använder ett organiskt ljusemitterande lager, som sandwichas mellan två ledare. Det tunna lagret är gjort av ett kolbaserat halvledarmaterial, snarare än kisel eller indium, som är standardmaterialen i lysdioder.

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

Varje av dessa pixlar kan styras individuellt, vilket gör att OLEDs kan eliminera behovet av en bakgrundsbelysning, vilket i sin tur förbättrar kontrast, bildkvalitet och energieffektivitet. 

Andra fördelar med en OLED-skärm jämfört med en LCD inkluderar högre ljusstyrka, ett bredare färgomfång, en bredare betraktningsvinkel, ultratunna och vikbara skärmar, lägre strömförbrukning och bättre hållbarhet. De har dock också utmaningar såsom höga kostnader och begränsad livslängd.

Trots detta upplever OLED-marknaden för närvarande en robust expansion, med över en miljard OLED-paneler som produceras varje år.

OLED-marknaden förväntas faktiskt växa till 72,8 miljarder år 2026. Denna tillväxt drivs främst av den ökande antagandet av teknologin över olika produkttyper, inklusive smartphones, TV-skärmar, smarta wearables, handhållna spelkonsoler, fordons, förstärkt verklighet (AR), virtuell verklighet (VR) och stora formatdisplayer.

OLEDs är i själva verket en relativt ny displayteknik och utvecklas i en imponerande takt. Några av de lovande innovationerna inom detta område inkluderar rullbara och stretchbara skärmar, transparenta skärmar och wearables som hudplåster.

Detta är bara början; de senaste framstegen förbättrar nu hållbarheten hos blå OLEDs och skapar ljud‑ OLEDs med multi‑högtalarfunktion.

Så, även om det inte är en flashig investering, förlitar vi oss på och använder skärmar överallt. Därför kommer vi nu att gå djupare in på dessa två framsteg och hur de syftar till att förändra displayindustrin.

OLED‑skärmar med inbyggda högtalare: Den nästa gränsen

Under de senaste årtiondena har displayteknologier utvecklats avsevärt med fokus på upplösning, färgprecision och hög dynamisk räckvidd. Men nu finns ett behov av att flytta fokus från bildkvalitet till andra faktorer för att ge användarna en mer uppslukande och realistisk upplevelse.

Varför multisensoriska OLED‑skärmar är viktiga

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

Skärmar är inte längre bara passiva paneler med bilder; de utvecklas nu till uppslukande gränssnitt som engagerar flera mänskliga sinnen. Att kombinera visuella element med ljud och beröring blir avgörande för att förbättra användarengagemang och realism. 

Ljud är av kritisk betydelse här, med forskning som visar att audiovisuell synkronisering står för nästan 90 % av den upplevda uppslukningen. Så det är självklart att företag och studier arbetar med ljudaspekten av skärmar.

De flesta nuvarande skärmar, dock, kräver externa soundbars eller flerkanelhögtalare, och detta skapar uppenbara designutmaningar. 

I enheter som smartphones och TV-apparater krockar högtalarintegration med den tunna formfaktorn. En rumslig inkonsekvens mellan den upplevda ljudkällan och högtalarens placering minskar dessutom uppslukningen. I fordon är de kompakta interiörerna i fordonen mycket svåra att integrera. 

För att avancera multisensoriska displayupplevelser måste dessa utmaningar först lösas.

Hur piezoelektriska högtalare driver ljud‑utstrålande OLEDs

För att göra skärmar multisensoriska har forskare utforskat integrering av ljudgenerering direkt i OLED‑skärmar. Dessa teknologier, såsom elektrostatiska högtalare och termoakustiska högtalare, visar potential för integrerade högtalare men medför utmaningar i effektivitet, prestanda och praktisk användning. 

Kommersiellt har LG Display’s Crystal Sound OLED (CSO) och Sonys Acoustic Surface Audio integrerat högtalare i displayen, men de använder stor hårdvara och har svårigheter med exakt ljudlokalisering.

Problemet med konventionella exciter‑enheter, som genererar ljud genom vibration, är att de är stora och skrymmande och inte alls idealiska för moderna ultratunna och flexibla skärmar. Ljud‑crosstalk mellan flera högtalare leder också till brist på exakt kontroll över lokalt ljud.

Så, medan demonstrationen av panelhögtalare visar genomförbarhet, belyser dessa kommersialiserade produkter också de strukturella begränsningarna för elektromagnetiska högtalare. Detta skapar ett behov av lösningar som fungerar bättre med de nya trenderna inom display‑teknik.

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 låg‑effekt‑design.

Piezoelektriska högtalare har en enkel lagerkonstruktion som bara involverar elektroder och piezoelektriska material, vilket ger fördelarna av lågt pris, kompakt storlek och hög energi‑effektivitet.

Olika piezoelektriska teknologier utvecklas för närvarande, men de flesta fokuserar på ett enda element eller bara exciteraren, snarare än att adressera fler‑element‑konfigurationer. Detta trotsar det faktum att högtalare ofta kräver flera exciter‑enheter arrangerade i matriser för att förbättra prestanda och uppnå realistiska stereoeffekter. 

Så, den senaste studien från POSTECH‑forskare fokuserade på två nyckelelement i piezoelektriska högtalare, vilka involverar att uppnå crosstalk‑fri membranvibration och förbättra frekvensresponsens enhetlighet.

Pixel‑baserat lokalt ljud‑OLED: Ett display‑högtalargenombrott

Forskare från Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har byggt den första pixel‑baserade lokala ljud‑OLED‑teknologin.

Vad detta genombrott har gjort är att låta varje pixel i OLED‑displayen släppa olika ljud samtidigt. Detta gör att displayen kan fungera som en flerkanel‑högtalararray.

Under ledning av Su Seok Choi, en professor i avdelningen för elektroteknik vid POSTECH, har forskarteamet framgångsrikt visat sin nya teknik på en 13‑tumsskärm, samma som de som används i vanliga bärbara datorer och surfplattor. 

Publicerad i journalen Advanced Science¹, studien stöddes av Handels- och energiministeriet under programmet för innovation av elektronikkomponenter.

Enligt studien integrerade teamet ultratunna piezoelektriska exciter‑enheter, arrangerade likt pixlar, i OLED‑displayens ram. Dessa piezo‑exciter omvandlar elektriska signaler till ljudvibrationer utan att ta upp extern plats. Viktigare är att de är fullt kompatibla med OLED‑panelernas tunna formfaktor.

Varje av dessa pixlar kan fungera som en oberoende ljudkälla, vilket möjliggör pixel‑baserad lokal ljudteknik. 

Lokaliserat ljud i OLEDs för högprecisions‑audio

För att fullständigt eliminera ljud‑crosstalk behövs det att säkerställa att flera ljud från olika områden av displayen inte påverkar varandra, har forskarna utvecklat en metod som möjliggör verkligt lokaliserade ljudupplevelser. 

De introducerade en vibrations‑isolerande ramstruktur och optimerade den för form, dimensioner och materialegenskaper. Ramarna begränsade ytvibrationer till utsedda områden, förhindrade överföring till närliggande regioner och förbättrade frekvensresponsens enhetlighet. 

Teamet fann också att ökad höjd och bredd på ramen och användning av material med olika akustiska impedanser minskade total harmonisk distorsion (THD) och förbättrade frekvensresponsens konsistens.

Denna teknik har framgångsrikt implementerats på 13‑tumsskärmen, levererande högkvalitativt ljud direkt från skärmen utan behov av externa högtalare, samtidigt som OLED‑ens tunna och lätta design bevaras. Implementeringen bevisar teknikens praktiska skalbarhet såväl som kommersiell livskraft.

According to Professor Su Seok Choi:

“Skärmar utvecklas bortom visuella utgångsenheter till omfattande gränssnitt som engagerar både syn och hörsel. Denna teknik har potential att bli en kärnfunktion i nästa generations enheter, möjliggör slimmade, lätta konstruktioner i smartphones, bärbara datorer och fordonsdisplayer—samt levererar uppslukande, högupplöst ljud.”

När det gäller användningsområden visar metoden potential för inbyggda OLED‑högtalare i instrumentpaneler och multi‑zon‑ljudsystem i bilar, vilket möjliggör olika funktioner såsom navigationsinstruktioner och musikuppspelning från samma skärm. I smartphones eller VR kan rumsligt ljud anpassas till användarens hand‑ eller huvudrörelser för att avsevärt förbättra realism och uppslukning.

Sammanfattningsvis ger studien “värdefulla insikter för framtida utveckling av tunna, flexibla, display‑integrerade ljudsystem, och öppnar nya möjligheter för uppslukande, multisensoriska användarupplevelser.”

Genombrott i blå OLED‑effektivitet och livslängd

Forskare från University of Michigan har öppnat vägen för mer energieffektiva OLED‑skärmar genom att visa blå fosforescerande OLEDs som varar lika länge som de gröna PHOLEDs.

Varför blå PHOLEDs har problem – och hur de åtgärdas

Blå PHOLEDs är mycket effektiva, men de har ännu inte fått bred kommersiell användning i skärmar och belysning på grund av deras korta driftstid. 

Detta beror på den höga densiteten av energirika triplet‑excitoner som samlas i emissionslagret och så småningom annihileras, vilket leder till molekylär nedbrytning. 

Men den senaste studien, med stöd från Department of Energy (DOE) och Universal Display Corporation (OLED ), har hittat lösningen som ”förflyttar de blåa in i området för gröna livslängder.”

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

“Jag kan inte säga att problemet är helt löst—naturligtvis är det inte löst förrän det kommer in i din display—men jag tror att vi har visat vägen till en riktig lösning som har undvikit forskarsamhället i två decennier.” 

Öka OLED‑energi‑effektiviteten med snabbare omvandling

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

För närvarande använder röda och gröna OLEDs den effektiva fosforescerande metoden, medan blå OLEDs använder fluorescens. Detta innebär att, teoretiskt, röda och gröna OLEDs kan ha maximalt en foton per elektron som passerar genom enheten. I kontrast maximerar blå OLEDs effektiviteten på en mycket lägre nivå.

Problemet är att av de tre färgerna (RGB) har blå den högsta fotonenergin. Så i blå PHOLEDs måste molekylerna hantera högre energier än i röda och gröna PHOLEDs. Medan mest energi lämnas i form av blått ljus, kan den fastna och bryta ner färgproducerande molekyler.

Teamet fann tidigare ett sätt att extrahera den fastnade energin snabbare. Detta inkluderade användning av ett lager på den negativa elektroden för att hjälpa energin omvandla till blått ljus, vilket effektivt skapar en snabbfil.

“På en väg som inte har tillräckligt med filer kan otåliga förare krocka med varandra, vilket stoppar all trafik—precis som två excitoner som stöter ihop skapar mycket het energi som förstör molekylen. Plasmon‑exciton‑polariton är vår optiska design för en exciton‑snabbfil.”

– Första författaren Haonan Zhao, nyutexaminerad doktorand i fysik.

Klicka här för att lära dig hur PHOLED‑teknik kommer att driva nästa generations skärmar.

Hur Purcell‑effekten förbättrar OLED‑prestanda

Detaljerna i situationen här baseras på kvantmekanik, dvs. ljusets beteende på atom- och molekylnivå.

När en elektron, en partikel med negativ elektrisk laddning, passerar den negativa elektroden, skapas ett exciterat tillstånd i en av molekylerna, vilket producerar blått ljus. 

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

Normalt skulle elektronen återgå till sitt ursprungliga tillstånd och avge en blå foton. Men när den fosforescerande vägen används, tenderar excitoner att stanna kvar.

Excitoner nära elektroden genererar fotoner snabbare på grund av den glänsande ytan som stödjer kvant‑kvasi‑partiklar kallade ytplasmoner (SPs), vilka är som små vågor i elektroner på en metals yta.

När excitonen i ljusemitterande material är relativt nära elektroden, får den hjälp att omvandla till blått ljus eftersom den kan dumpa sin energi i ytplasmonen, vilket kallas Purcell‑effekten. Denna effekt är helt enkelt förstärkning av ett kvantsystems spontana emissionshastighet av dess omgivning.

Men producerar inte alla ytplasmoner fotoner, så excitonens oscillation, som skapar vågor i elektronerna i elektroden, är inte automatiskt hjälpsam. För att få fotonen måste excitonen kopplas till SP, vilket skapar en plasmon‑exciton‑polariton.

Skapa blå OLEDs lika effektiva som gröna: Ny forskning

För att uppmuntra effekten tog teamet en tunn lager av ett kolbaserat halvledarmaterial och lade till det på den glänsande elektroden som främjar energitransfer. Deras metod sträcker också effekten djupare in i materialet, så att excitoner längre från elektroden också drar nytta av den.

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 hålla lika länge.

Publicerad i Nature Photonics, rapporterade studien² en djupblå tandem‑PHOLED med lång driftstid med hjälp av den polariton‑förstärkta Purcell‑effekten (PEP) vid anoden såväl som katoden. Teknologin har licensierats till Universal Display Corp.

Designen här involverar en tandem‑OLED, som har två ljusemitterande lager för att minska belastningen på varje lager och sänka sannolikheten för att två excitoner smälter samman. Genom att lägga till ett lager som hjälper excitoner resonera med SPs nära båda elektroderna, ger teamet båda emitterande lagren tillgång till snabbfilen.

Hela systemet är en optisk kammare, även kallad optisk resonator, där blått ljus resoneras mellan elektroderna, vilket driver fotonernas färg djupare in i det blå spektrumet. Studien konstaterade:

“Enligt vår kunskap är detta den första demonstrationen av en djupblå PHOLED som visar stabilitet jämförbar med gröna PHOLEDs, vilket påskyndar användningen av djupblå fosforescerande emitterare i energieffektiva displayer och belysning.” 

Investering i OLED‑skärmar

Nu är det dags att titta på den ledande OLED‑displayspelaren och dess investeringspotential. Universal Display Corporation är ett framstående namn inom området, som är engagerat i forskning, utveckling och kommersialisering av OLED‑teknologier och material för användning i display‑ och solid‑state‑belysningsapplikationer. 

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

Universal Display Corp. (OLED )

När det gäller Universal Display Corp.s marknadsresultat handlas företagets $7 miljard‑stora marknadsvärde OLED‑aktier för närvarande till $146,95, upp 0,51 % YTD. Även om aktiekurserna fortfarande är 44 % lägre än deras topp 2021, har de gjort en fin återhämtning.

Med detta är EPS (TTM) 4,81, P/E (TTM) 30,55 och ROE (TTM) 14,58 %. Utdelningsavkastningen som företaget erbjuder är 1,22 %. Nyligen meddelade företaget en andra‑kvarts‑kontantutdelning på $0,45 per aktie, vilket reflekterar den ”förväntade fortsatta kassaflödesgenereringen och engagemanget för att återföra kapital till sina aktieägare.”

Den 1 maj meddelade företagets styrelse även godkännandet av ett nytt återköpsprogram, med befogenhet att köpa upp till $100 miljoner av sina stamaktier.

Runt denna tid rapporterade Universal Display Corporation också finansiella resultat för första kvartalet som avslutades den 31 mars 2025. Enligt resultaten registrerade företaget en total omsättning på $166,3 miljoner, en blygsam ökning med 0,6 % jämfört med samma kvartal föregående år.

Intäkter från materialförsäljning under Q1 2025 uppgick till $86,2 miljoner, ned från $93,3 miljoner i 1Q24, på grund av lägre volym av emitter‑material, delvis kompenserat av förändringar i kundmixen. Kostnaden för materialförsäljning ökade däremot marginellt till $33,9 miljoner.

Intäkter från royalties och licensavgifter under denna period ökade med 7,75 % till $73,6 miljoner.

“Vi inledde 2025 med en solid finansiell notering och fortsätter att vara förtroendefulla för OLED‑marknadens långsiktiga tillväxtbana.”

– Vice President och Chief Financial Officer Brian Millard

Universal Display Corp.s totala bruttomarginal för Q1 2025 var 77 %, ner 1 % från första kvartalet 2024, medan rörelseresultatet var $69,7 miljoner och nettoresultatet $64,4 miljoner eller $1,35 per utspädd aktie.

För sin intäktsprognos 2025 bekräftade företaget att den ligger mellan $640 miljoner och $700 miljoner trots ”det föränderliga makroekonomiska klimatet” som skapar större osäkerhet. CFO Millard erkände den ökande komplexiteten i den globala landskapet och sade att de förblir engagerade i den långsiktiga strategin att stärka sitt ledarskap inom OLED‑området genom kontinuerlig uppfinning och leverans av toppmoderna teknologier och material i detta klimat.

“Med en kraftfull innovationsmotor, stark balansräkning, robust leveranskedja och operativ agilitet är vi väl positionerade för att anpassa oss till förändringar, svara snabbt och fortsätta stödja våra kunder och partners.”

– Millard

Senaste Universal Display (OLED) aktienyheter och utveckling

Slutord: OLED‑innovationens framtid

OLED‑skärmar blir snabbt en integrerad del av våra liv, med antagande i smartphones, bärbara datorer, bilar, wearables, AR‑enheter, VR‑enheter, och mycket mer. De är dock inte längre bara visuella verktyg; forskare arbetar för att omvandla dem till multisensoriska gränssnitt.

De senaste innovationerna inom OLED, pixel‑nivåljud och effektiva djupblå PHOLEDs lovar en ny era av OLED‑teknik som kommer att ge oss tunnare, mer uppslukande och mer energieffektiva enheter över alla display‑applikationer!

Studier som refereras:

<sup>1. Hong, S., Park, J., Kim, Y., Ryu, J., Kim, T., & Lee, J.‐Y. (2025). Localized sound‐integrated display speaker using crosstalk‐free piezoelectric vibration. Advanced Science, 12(13), 2307101. https://doi.org/10.1002/advs.202307101
2. Zhao, H., Arneson, C.E. & Forrest, S.R. Stable, deep blue tandem phosphorescent organic light-emitting diode enabled by the double-sided polariton-enhanced Purcell effect. Nat. Photon. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01679-0</sup>