2021年智能汽车行业HUD专题研究报告
导语
据测算，2020 年 HUD 行业市场空间为 13.32 亿元，此后 HUD 整体渗透率提升，且 AR-HUD 的 渗透率提升带动 HUD 产品均价提升，HUD 行业的市场空间快速扩张，预计至 2025 年 HUD 行业 市场空间将提升至 193.6 亿元左右，2017-2025 年市场空间复合增长率为 46.6%左右。
1 HUD 产业链、技术壁垒分析
1.1 HUD 基本概念及成像原理
HUD（Head Up Display，抬头显示系统）是将车速、油耗、胎压等行车重要信息投影到前方挡 风玻璃上的一套显示系统。HUD 最早应用在战斗机上，旨在降低飞行员低头查看仪表的频率，使 得飞行员能在保证正常驾驶的同时，观察到各项重要指标并接收地面传输的信息，从而提升飞行 的安全性和便捷性。1988 年，通用汽车率先将 HUD 技术应用到汽车上，随后奔驰、宝马、奥迪 等豪华车厂商陆续在产品中配置 HUD。HUD 主要是基于安全性，即
将驾驶员的注意力集中在前 方道路，避免因低头观察仪表而忽视前方路况，从而降低事故发生的风险。
HUD 主要由投影单元及成像载体构成，投影单元中集成了反射镜、投影镜、投影仪、调节
电机及 HUD 控制单元等，成像载体主要是半透明树脂玻璃（C-HUD）和汽车前挡风玻璃（W-HUD 和 AR-HUD）。HUD 的成像原理是：控制单元从汽车数据总线获取车速、导航等信息，转换为光信 息从投影仪发出，经过反射镜反射到投影镜上，再由投影镜投射到前挡风玻璃，最终人眼将看见 的是玻璃前方数米的虚像。
1.2 HUD 成像部分是核心
HUD 的产业链上游是零部件企业，下游是整机企业。HUD 整体可以分为成像部分、投影部分、 软件部分，其中成像部分是 HUD 产业链上游的核心。
成像部分包括 PGU（Picture generation unit，图像生成单元）、成像芯片和光源。PGU 是 HUD 的成像装置，具有 4 条不同的技术路线。目前 TFT-LCD 的 PGU 厂商主要包括日本的京瓷、JDI 以及国内的京东方、天马、信利等，DLP 厂商包括德州仪器以及国内的水晶光电、广景视睿等， MEMS 激光扫描厂商包括 Microvision、丰宝电子等，LCOS 厂商包括 Digilens、Waveoptics 和一 数科技等。
成像芯片是成像部分的核心壁垒，目前主流的 TFT-LCD 和 DLP 芯片技术分别被爱普生和德州仪 器垄断，议价能力较强。
HUD 的光源以 LED 光源为主，为保证清晰的显示效果需要足够的发光亮度，主要供应商包括斯 坦雷、欧司朗和日亚化学等。
投影部分主要包括光学镜面和挡风玻璃。HUD 需要使用自由曲面投射镜和特殊处理挡风玻璃，因 此技术壁垒较高。光学镜面主要供应商包括舜宇光学、富兰光学、亮宇光学等，挡风玻璃主要供 应商包括福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、康宁等。
软件部分主要包括车载地图、导航系统、语音系统等。HUD 整机企业通常会向软件商购买软件系 统后整合到 HUD 中，成本占比较低，主要供应商包括四维图新、斑马智行、百度地图、高德地图 等。
HUD 整机企业是对上游零部件和软件进行软硬件整合，形成完整的 HUD 解决方案提供给整车企 业的厂商。国外 HUD 整机企业发展较早，产品与技术相对成熟，日本精机、电装、大陆、伟世 通、博世等国外企业占据大部分的市场份额。近年来国内 HUD 整机企业逐渐成长，华阳集团、泽 景电子、怡利等成熟企业开始为国内车企提供 HUD 产品，并积极布局 AR-HUD。国内还成 立了大量的 HUD 初创公司，包括未来黑科技、锐思华创、乐驾科技、疆程技术等，部分产品有望 在国内外车企上实现量产。
1.3 HUD 技术壁垒及难点
目前主流的前装 HUD 存在诸多技术难点，对于 HUD 的成本控制和产品升级而言是挑战。
（1）自由曲面投射镜。汽车前挡风玻璃是无对称性的自由曲面，自由曲面会使成像出现扭曲。如果 HUD 投射的图像是正常无扭曲的，那么在投影到前挡风玻璃上后，人眼将看到发生畸变的图 像。解决方案是将 HUD 系统中的投影镜也做成自由曲面，拟合前挡风玻璃以抵消图像畸变。为了 形成精确图像，自由曲面投影镜需要极为精密的制造仪器和技术，例如德国大陆的 HUD 投影镜采 用注塑成型方法生产，容差控制在 5 微米以下，需使用万级甚至十万级无尘室车间。
（2）特殊挡风玻璃。普通的前挡风玻璃使用夹层结构，由双层玻璃与内部 PVB 夹层组成，如果 将 HUD 图像直接投射到前挡风玻璃上容易出现重影，影响显示效果，因此需要对挡风玻璃进行特 殊处理。目前的主流解决方案有两种：
① 楔形 PVB 膜方案。将 HUD 前挡风玻璃的内部 PVB 膜 制成楔形，使挡风玻璃呈现上厚下薄的形态，能够消除重影现象。
汽车影音娱乐系统② 镀膜方案。在前挡风玻璃上 镀透明纳米膜，其与偏振光的组合作用能够在消除副像的同时增强主像，提高主副像之间的亮度 比值，从而消除重影。与楔形膜方案相比，镀膜方案开发周期更短，能实现更大的图像尺寸。
（3）VID、FOV 和视野盒大小。VID（Virtual Image Distance，虚拟图像距离）即人眼到
图像焦 点的距离。在实际驾驶过程中，驾驶者通常关注前方 20 米左右的路况，VID 过小将导致 HUD 的 显示图像与道路不在同一平面上，此时人眼需要在道路和 HUD 图像之间来回切换、调整焦点，导 致驾驶者视觉疲劳。
FOV（Field of View，视场角）和视野盒大小，即成像的可视角度和成像大小。可视角度和成像 大小越大，可显示的信息就越多。VID、FOV 和视野盒大小直接影响显示效果，也是 HUD 产品最 重要的参数，例如 AR-HUD 产品需要达到 10°的水平 FOV 以及 7.5 米以上的 VID，而目前主流 的 W-HUD 产品仅实现 6°的水平 FOV 和不到 3 米的 VID。