2021年智能汽车行业HUD专题研究报告
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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
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。 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。
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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。
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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。
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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
登船梯图像焦 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。
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