色変換と垂直積層はARグラス用マイクロLEDを単一パネルでフルカラー化する代表的な2つのアプローチである。 RGB単色パネル3枚を組み合わせるX-キューブ方式と比較して、複数の企業が開発中のこれら2つの技術は合光プリズムやパネルの配列構造を削減できるという点から光学エンジンの小型化につながっている。 最近、ラオンテックとSNディスプレイによる共同研究とインライトンとスタークセミの積層試作製品は各方式の開発方向を示す事例である。
ラオンテックとSNディスプレイは10月15日に業務協約を締結し、マイクロLEDとマイクロOLEDにペロブスカイト色変換を融合させる先行研究を進めている。 SNディスプレイが提示した特徴は0.5μm以下の薄い層でも高い色変換効率を発揮でき、半導体プロセスによる微細パターニングが可能であるという点だ。今回の協力では、これを4μm以下のマイクロLEDピクセルに適用できるかどうかを検証する。
ペロブスカイト色変換層を用いたMicro LEDフルカラー構造（出典：厦門大学研究チーム）
一般的な青色光ベースの色変換は変換層で赤色と緑色を生成し超微細赤色LEDの直接発光効率の問題を回避する。ペロブスカイトの高い吸光度を活用して変換層を薄くすれば狭く深いパターンを加工する負担も軽減できる。 一方、青色光をエネルギーの低い赤色や緑色に変換する過程では波長の違いによるストークス損失が発生する。実際のパネルではパターニングや封止後も光吸収と変換効率が維持されるのか、強い照射光や熱の下で輝度と色がどれほど安定して維持されるかが重要となる。
インライトンはスタークセミと協力して開発した赤色・緑色の2色積層マイクロディスプレイをアイントホーフェンで開催された「MicroLED-Connect 2026」で非公開デモを行った。 スタークセミはハイブリッドボンディングによりRGB発光層を各ピクセル内に垂直に集積する構造を開発の方向性として提示している。同一のピクセル面積を各色の発光層が共用するのでRGBを平面上に分割して配置することに伴う面積の制約を軽減できる。
StarkSemiのRGB垂直積層型Micro LEDコンセプト（出典：StarkSemi）
垂直積層は色変換に伴う損失を伴わないが、超微細赤色素子の発光効率を確保するという課題が残っている。 スタークセミはInGaNとAlGaInPの赤色素子を並行して開発している。AlGaInPは微細化が進むほど側壁での非発光再結合の影響を大きく受け、InGaN赤色素子は高いインジウム含有量に伴う格子不整合と結晶品質の管理が課題となっている。これに加え、発光層とCMOSの配向、電気的接続、層間の光損失を管理する工程が加わる。 複数の層を結合する際に発生するボンディング欠陥は最終的な良品率に影響を与えるので積層後も個々の素子の性能を均一に維持する能力が製造コストを左右する。
色変換においては青色光源の効率と変換損失、垂直積層においては色ごとの発光効率と集積過程における光損失が最終的な消費電力に反映される。したがって、両方式の実際の競争力は同じ白色輝度と色域を実現する際の消費電力、長期駆動の安定性、良品あたりの製造コストに表れるものと見られる。 フルカラー機能をパネル内に集積する過程で光学エンジンの小型化という利点を維持しつつ、電力と発熱をどれだけ抑制できるかがARグラスの実用化における鍵となるだろう。