A head-up display (HUD) is directly influenced by altitude and high temperature because these factors have a critical effect on the LEDs that are used as light sources. Thus, research on cooling systems according to altitude is required. Sunlight and other thermal factors can cause the temperatures in a vehicle to reach or exceed 90°C. This severe environmental condition has a substantial impact on an HUD regardless of the method of HUD operation. An altitude adaptive cooling system was designed in this study to suppress the decrease in HUD brightness by minimizing the impact of temperature variations on the light source, thereby maximizing LED brightness efficiency. In high altitude areas where air is rarefied, the air density is low and the cooling efficiency rapidly falls even if the FAN rotation speed is increased compared to the speeds used in low altitude areas. A method that adaptively controls the FAN rotation speed based on altitude was studied to consistently maintain the internal temperature of the HUD system in high-altitude conditions. To achieve this, an algorithm that judges the accurate altitude and, based on this altitude calculation, an altitude adaptive cooling system were studied in the hopes that this system would to prevent abnormal operation of the HUD cooling system when errors occur when operating the HUD at high altitude.

본 논문은 디스플레이 휘도를 증가시키기 위하여 적색, 녹색, 청색 고휘도 Light Emitting Diode(LED)를 광원으로 사용하고, Digital Micro Device(DMD) 패널을 적용한 헤드업 디스플레이에서 세 개의 LED 광원 합성 비율과 합성에 따른 양자화 노이즈를 최소화시키는 LED 합성 비율을 연구하였고, 밝기에 영향을 미치는 녹색 LED 구동 비율과 접합 온도에 대하여 분석하였다. 이를 통하여 39%의 LED 중첩 방법을 통하여 황색과 청록색의 2차원 색을 합성하여 33.3%의 휘도 증대 효과를 얻을 수 있었다. 또한 양자화노이즈를 억제하고 영상 화질 측면에서 우수한 색정밀도를 얻을 수 있었다. 본 논문은 디스플레이 시스템의 밝기 및 광출력 전력을 증가시키기 위하여 디지털 마이크로 디바이스(DMD) 패널과 적색, 녹색, 청색 LED를 포함하는 헤드업 디스플레이의 LED 중첩 방법을 연구한다. 본 최적화된 중첩 방법은 LED 중첩이 과도하여 발생하는 양자화 노이즈를 제거하고, LED의 접합 온도를 안정화한다. LED의 접합 온도를 감소시키기 위해, 녹색 듀티와 LED 중첩 비율 사이의 상관관계를 연구하였다. 본 연구를 통하여 헤드업 디스플레이의 밝기는 39% 중첩 방법에서 약 33.3%의 높은 휘도 증가 비율을 보였다.

본 논문은 허상 디스플레이의 광원으로 적용되는 고휘도 레이저의 접합온도에 따른 파장 변이(an optical quenching) 제어와 광 출력 효율 증대를 위한 제어 방법에 대해 연구하였다. 차량용 헤드업 디스플레이(Head-up Display)와 같은 허상 디스플레이(Virtual Display)는 외부 조도 환경의 영향을 받는 디스플레이 특성으로 인하여 디스플레이 휘도와 광효율 측면의 기술요소에 대한 해결 방법이 요구된다. 태양광의 영향으로 인하여 헤드업 디스플레이는 고휘도 광원에 대한 필요가 증대되고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고휘도 청색 레이저 광원이 검토되고 있다. 그러나 낮은 레이저 접합 온도 특성의 단점을 갖고 있어 수명 감소와 광효율 감소라는 문제점을 지니고 있으며 특히 청색 파장 변이를 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고주파 펄스폭 변조 방식의 전류인가 방법과 황색 형광 물질을 사용한 칼라 휠 방식의 DMD(digital micro mirror device) 초소형 패널을 적용하였다. 적응형 펄스폭 변조 방식의 주파수와 듀티비 분석과 최적화를 통하여 청색 레이저의 파장 변이를 방지하고 37%의 광효율을 증대 효과를 얻었다.

본 논문은 고휘도 레이저의 접합 온도에 따른 광학적 퀀칭(optical quenching) 제어를 검토한다. 헤드업 디스플레이용(head-up display) 고휘도 청색 레이저 광원이 검토되고 있다. 그러나 이 레이저는 낮은 레이저 접합 온도, 특히 청색 광학적 퀀칭으로 인해 광효율, 따라서 수명이 감소한다는 점에서 문제가 있다. 이러한 문제는 고주파 펄스 폭 변조(PWM) 방식과 색상 휠(color wheel)에서 황색 형광체(yellow phosphor) 재료를 사용하는 방법에 기반한 디지털 마이크로미러 디바이스 패널을 적용하는 전류 공급 방법을 통해 해결하였다. 주파수의 PWM과 듀티 비(duty ratio)의 분석 및 최적화를 통해 청색 레이저의 광학적 퀀칭을 방지하여 높은 광학 효율을 확보할 수 있었다.