작성자: 한창욱 Principal Analyst
색변환과 수직 적층은 AR 글라스용 마이크로 LED를 단일 패널로 풀컬러화하는 대표적인 두 접근법이다. 여러 기업이 개발 중인 두 기술은 RGB 단색 패널 3개를 결합하는 X-큐브 방식과 비교해 합광 프리즘과 패널 정렬 구조를 줄일 수 있다는 점에서 광학엔진 소형화와 연결된다. 최근 라온텍과 SN디스플레이의 공동 연구, 인라이튼과 스타크세미의 적층 시제품은 각 방식의 개발 방향을 보여주는 사례이다.
라온텍과 SN디스플레이는 10월 15일 업무협약을 맺고 마이크로 LED와 마이크로 OLED에 페로브스카이트 색변환을 접목하는 선행연구를 진행하고 있다. SN디스플레이가 제시한 특징은 0.5㎛ 이하의 얇은 층에서도 높은 색변환 효율을 낼 수 있고, 반도체 공정으로 미세 패터닝이 가능하다는 점이다. 이번 협력에서는 이를 4㎛ 이하 마이크로 LED 픽셀에 적용할 수 있는지 검증한다.
페로브스카이트 색변환층을 적용한 Micro LED 풀컬러 구현 구조 (자료: 샤먼대 연구진)
일반적인 청색광 기반 색변환은 적색과 녹색을 변환층에서 만들어 초미세 적색 LED의 직접 발광 효율 문제를 우회한다. 페로브스카이트의 높은 흡광도를 활용해 변환층을 얇게 만들면 좁고 깊은 패턴을 가공하는 부담도 줄일 수 있다. 반면 청색광을 에너지가 낮은 적색과 녹색으로 바꾸는 과정에는 파장 차이에 따른 스토크스 손실이 발생한다. 실제 패널에서는 패터닝과 봉지 후에도 광흡수와 변환 효율이 유지되는지, 강한 조사광과 열 아래에서 밝기와 색이 얼마나 안정적으로 유지되는지가 중요하다.
인라이튼은 스타크세미와 협력해 개발한 적색, 녹색 2색 적층 마이크로디스플레이를 아인트호벤에서 열린 MicroLED-Connect 2026에서 비공개 시연했다. 스타크세미는 하이브리드 본딩으로 RGB 발광층을 각 픽셀 안에 수직 집적하는 구조를 개발 방향으로 제시하고 있다. 동일한 픽셀 면적을 각 색의 발광층이 함께 사용하므로, RGB를 평면에 나누어 배치하는 데 따른 면적 제약을 줄일 수 있다.
스타크세미 RGB 수직 적층형 Micro LED 개념도 (자료: 스타크세미)
수직 적층은 색변환에 따른 손실을 거치지 않지만, 초미세 적색 소자의 발광효율을 확보하는 과제가 남는다. 스타크세미는 InGaN과 AlGaInP 적색을 병행 개발하고 있다. AlGaInP는 미세화될수록 측벽 비발광 재결합의 영향을 크게 받으며, InGaN 적색은 높은 인듐 함량에 따른 격자 불일치와 결정 품질 관리가 과제다. 여기에 발광층과 CMOS의 정렬, 전기적 접속, 층간 광손실을 관리하는 공정이 더해진다. 여러 층을 결합하면서 발생하는 본딩 결함은 최종 양품 비율에 영향을 주므로, 개별 소자의 성능을 적층 후에도 균일하게 유지하는 능력이 제조원가를 좌우한다.
색변환에서는 청색 광원의 효율과 변환 손실, 수직 적층에서는 색별 발광효율과 집적 과정의 광손실이 최종 소비전력에 반영된다. 따라서 두 방식의 실제 경쟁력은 같은 백색 밝기와 색영역을 구현할 때의 전력, 장기 구동 안정성, 양품당 제조원가에서 드러날 것으로 보인다. 풀컬러 기능을 패널 안에 집적하는 과정에서 광학엔진 소형화의 이점을 유지하면서 전력과 발열을 얼마나 억제할 수 있는지가 AR 글라스 적용의 핵심이 될 것이다.