2022年HUD行业产业链及竞争格局分析 AR-HUD可实现高质量增强现实显示

1. HUD：增长动能强势

HUD（Head-Up Display，平视显示器），可以将信息映射在挡风玻璃上，让驾驶员不必低 头就可以看清重要信息，有助于促进便捷的人机交互，克服现有人机交互需求的瓶颈， 将车况信息、ADAS、车联网等多项信息呈现于 HUD 界面，高效、直观、便捷。 HUD 基本架构可分为信息处理和影像显示两部分，主要构成包括主控 PCB 面板、LED 光 源、投影显示以及反射镜。其工作原理与投影仪基本相同，即将车辆信息通过信息处理 转换为图形、数字或文字形式，利用光线折射原理，依靠影像显示装置将需要显示的时 速、导航等信息投影到驾驶员前方的透明介质上，节省驾驶员低头观察仪表的时间，减 少忽视路况的情况发生，提高行车安全性。

随着 HUD 显示效果的提升，其重要性日益凸显。目前 HUD 前装量产以 W HUD 为主， AR HUD 也开始规模化落地。部分车企的车型采用小尺寸仪表的+HUD，未来 HUD 或将 进一步削弱仪表作为主要显示屏业界的地位。 随着汽车的智能化转变、HUD 技术逐步提升与成本逐渐下降，HUD 的需求量越来越大， 其市场渗透率或将逐渐提升。 （1）汽车智能化转变使驾驶员对操作便利性和娱乐性的需求提升，增加 HUD 市场需求。 目前，汽车正在实现从“以车为中心”到“以人为中心”的智能化转变，随着自动驾驶级别不断提高，驾驶员的手、眼、专注力在驾驶过程中的要求逐渐降低，传统仪表盘+中 控屏+简单车载娱乐系统难以满足驾驶员对操作便利性和娱乐性的需求，人们对人车交互 的方式提出了更高的要求，通过声音、手势等方式进行情感式人车交互或将成为新趋势。

（2）随着国产厂商研发生产技术的成熟，HUD 成本逐渐下降，HUD 装载车型逐渐下沉。 HUD 的技术进步使得关键行车信息通过玻璃投射成为可能，且随技术发展，其制造成本 和价格将会逐步降低。根据佐思产研，W-HUD 的平均价格从 2016 年的 265 美元下降到 2020 年的 245 美元，C-HUD 平均价格从 2016 年的 50 美元下降到 2020 年的 38 美元。 HUD 成本逐渐降低，使得 HUD 装载车型逐步下沉，呈逐渐向中下游车型渗透的趋势。

2. HUD 分类及技术

AR-HUD 可实现高质量增强现实显示，相较 C-HUD 和 W-HUD 具备更先进技术，与自 动驾驶功能融合程度更高。 C-HUD 通过放置于仪表上方的一个半透明的树脂板作为投影介质，光学图像经过三次折 射后映射到玻璃上，在距离驾驶员 1.8-2.5 米处形成虚像以显示重要信息。C-HUD 的优 点在于价格较低，易于安装，缺点在于成像距离较近、区域较小、显示内容有限，并且 在车辆碰撞时可能对驾驶员产生二次伤害，存在一定安全隐患。

W-HUD 通过前挡风玻璃作为投影介质来反射成像，通常采用高亮度发光的二极管 （HBLED）作为背光源，并使用 1.5-3.1 英寸的薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）作为 图像源。相较于 C-HUD，其优点在于具有更大的成像区域和更远的投影距离，缺点在于 对供应商的电子和光学技术要求较高，目前只有少数供应商具有生产 W-HUD 的能力， 因此 W-HUD 光学结构较复杂，成本较高，主要应用于中高端车型，但随着技术进步和 成本降低，正逐渐向中低端车型加速渗透。

AR-HUD 和 W-HUD 相同，通过前挡风玻璃作为投影介质来反射成像，但其采用增强投 影面，通过数字微镜元件生成图像元素，同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向挡风 玻璃，将增强过后的显示信息可以直接投射在用户视野角度的道路上，使显示信息可以 与交通状况更好融合。AR-HUD 可以结合导航和实际路况进行显示，相较 W-HUD 更生 动逼真，给驾驶员带来更沉浸式的交互体验。 真正的 AR-HUD 集成了驾驶员监控和前向物体识别系统，具有数据融合和图像处理功能， 可提供实时图像校正。2020 年，奔驰新一代 S 级上市，成为全球首个搭载 AR-HUD 的车 型。

AR-HUD 的虚拟图像距离更长、可视角度更大，使之投影范围更大、可显示的信息量更 多，因而显示效果比 C-HUD 和 W-HUD 更优，将虚拟图像与真实场景深度融合，人机交 互程度更高，更符合未来自动驾驶技术发展的需求。其核心技术对导航能力、图像识别、 检测能力与融合算法能力要求很高，因此 AR-HUD 搭载成本高，存在很大技术挑战，未 来应用前景广阔，或将成为未来 HUD 的发展趋势和最终形态。 HUD 厂商的研发和生产过程中主要存在三种技术壁垒，分别体现在投影单元（PGU）、自 由曲面反射镜和前挡风玻璃的研发和生产上。

一、投影单元（PGU）是 HUD 核心技术壁垒，其中 TFT-LCD 投影成本较低、技术成熟 但成像效果较差，而具备卓越的显示效果的 LCOS 投影技术成熟度较低、难以实现量产。 HUD 影像源技术具体可分为：TFT-LCD 投影、DLP 投影、MEMS 激光投影以及 LCOS 投 影四种。

（1）TFT-LCD 投影。TFT-LCD 投影成像技术属于 LCD 液晶现实技术，其投影原理是当 LED 背源发光时，集成在 LCD 光板像素点后的 TFT（薄膜晶体管）驱动液晶分子旋转，改变光的偏振状态使之呈现不同明暗程度，从而通过 RGB 滤色片以显示彩色图像。 TFT-LCD 投影的优点在于技术成熟，成本较低，易于实现量产，是 HUD 目前主流、成熟 的技术路线。其缺点在于视野有限、分辨率较低，且热管理难度较大导致存在散热问题。

（2）DLP 投影。DLP 投影成像技术是美国德州仪器（TI）的独家专利技术，其投影原理 是使强光源透过集成数十万个超微型镜片的 DMD 反射后投影成像。 DLP 投影与 TFT-LCD 投影是目前市场应用较多的投影技术，最大区别在于用 DLP 微型投 影仪取代 TFT 作为图像源，其不需要使用偏振光，光效率更高，因而具有较高的亮度、 对比度和分辨率，同时在散热和投影距离方面存在优势，更符合互联网时代对信息显示 屏的需求。而 DLP 投影的缺点在于为了提升显示效果需要针对性安装反射非球面镜，导 致成本较高，同时易出现图像对位、清晰度、锐度、重影、失真等问题。

（3）MEMS 激光投影。MEMS 激光投影属于扫描式投影显示，将 RGB 三基色激光模组与 微机电系统相结合，其投影原理是以 RGB 三色激光二极管编译图像成激光，再通过二轴 扫描 MEMS 镜扫描成像。 其结构简单，体积较小，系统激光器仅在需要显示某种颜色的单个像素时运作，因此耗 能较低。此外，该系统可以产生 720p、1280×720 的图形显示分辨率，亮度可达 25lm， 在 1.1m 的投影距离上可以形成对角线尺寸约为 1m 的图像，因此具备亮度高、色域广、 对比度高和成像面积大的优点。

（4）LCOS 投影。LCOS 硅基液晶技术属于新型反射式 Micro LCD 投影技术，是一种基于 反射模式的微型矩阵液晶显示技术，采用涂有液晶硅的 CMOS 集成电路芯片作为基片， 像素尺寸大小为微米级别，LCOS 数据容量大于上述三种技术。 LCOS 投影优点在于其更优越的亮度、分辨率、对比度，且在信息显示上比 DLP 技术更灵 活方便。LCOS 投影与 MEMS 激光投影一样，目前成熟度不高，其缺点也十分显著，过高 的成本使 LCOS 投影难以投入量产。 整体来看，TFT 和 DLP 投影技术目前技术成熟度最高，其中 TFT-LCD 应用最广，是市场 主流解决方案，而 MEMS 激光扫描和 LCOS 投影技术尽管具备更优越的显示效果，但技 术成熟度较低，仍处于开发阶段，难以实现量产。

二、自由曲面反射镜需要通过精密仪器加工生产以适配不同的前挡风玻璃，从而缓解图 像畸变。 汽车前挡风玻璃的自由曲面会导致成像扭曲，HUD 投影至挡风玻璃上后，会使驾驶员看 到畸变的图像，而自由曲面反射镜就是主要用于缓解这种畸变。W-HUD 和 AR-HUD 均 依靠前挡风玻璃成像，采用与前挡风玻璃适配的自由曲面镜，可以减少画面畸变，提高HUD 投影质量。自由曲面镜需要使用精密仪器进行高精度面型加工，以适配不同尺寸和 曲率的挡风玻璃，同时其制造对表面粗糙度也有较高要求，需要具备高反射率且能适应 车内使用环境，因此生产成本较高，一定程度上对市场占有率产生限制。

三、前挡风玻璃作为夹层玻璃，前后两个面会分别反射光源产生重影，需要进行矫正。 HUD 将重要行车信息投影至前挡风玻璃上以便驾驶员抬头查阅信息，从而提高驾驶安全 性，但由于汽车挡风玻璃为夹层玻璃，光影投射在前后两个面上后经反射会产生重影、 畸变等问题，进而影响 HUD 成像的清晰度。 目前主要有两种解决方案：（1）采用楔形 PVB 膜夹层玻璃。相较于普通玻璃，其将夹层 玻璃内部 PVB 膜片设计成上厚下薄的楔形状，可以重叠主像和副像，从而校正重影，优 化显示效果。由于其独特的楔形 PVB 中间膜生产厂家较少，同时不同车型的挡风玻璃需 要进行单独设计生产，导致该产品成本高，目前主要被中高档车型采用。

（2）采用风挡镀膜工艺。该方法将一层反射膜层附加在外层玻璃或者内层玻璃的内边面 上，利用夹层前挡上沉积的透明纳米膜和偏振光组合作用，可以削弱非镀膜表面反射的 副像，同时增强透明纳米膜反射的主像，通过提高主像和副像的亮度比值以达到目视无 重影的效果。该方案相较于设计复杂、成本高昂的楔形 PVB 膜夹层玻璃来说，成本较低， 更易于实现量产。

3. HUD 产业链构成

中国抬头显示器上游为零部件，包括影像源、光学镜面、玻璃、软件等，技术要求高， 多以国际企业为主导，中游为 HUD 制造商，国际企业处于垄断状态，下游为整车厂，议 价能力强。HUD 上游软件有高德地图、百度地图等各类地图软件，另外，东软集团全球 在线导航系统已经应用于日产、捷豹、路虎等众多车型，AR-HUD 产品已经获得长安、 北汽、红旗等车厂定点。 HUD 对整车厂产量依赖度较高。2018-2020 年，中国乘用车产量一直处于下滑阶段，受 疫情影响，2020 年乘用车产量跌破 2000 万辆五年最低点。2020H2 汽车需求回暖，2021 年乘用车产量有回升，但仍未达到 2018 年水平。

4. 国产厂商崭露头角有望打破现有外资垄断格局

HUD 行业由精机、大陆、电装、博世、伟世通等全球知名 Tier1 外资厂商主导，集中度 高，以华阳集团为代表的第一梯队国产厂商正在崭露头角。

根据高工智能汽车研究院统计，2021 年上半年中国市场 W-HUD 供应商搭载量前五名分 别为日本精机、电装、华阳集团、怡利电子和大陆集团，CR5 达 96%，市占率为 29.8%、 29.7%、14.4%、13.5%、8.5%，以华阳集团为代表的第一梯队国产 HUD 厂商逐渐打破外资 垄断地位。国内企业在智能座舱和智能驾驶领域不断开拓新产品。

目前市面上 HUD 产品选配价格较高，但国产品牌技术成熟引起 HUD 成本下降，使得装 载车型正在逐渐下沉。HUD 是需要培养用户习惯的车载产品，在售价居高不下的情况下， 一般装载于高端车型。在习惯于传统仪表的情况下，除非科技爱好者，一般消费者不会 仅为了 HUD 为高端车付费，如奥迪 A6L 选配价格为 1.87 万元，宝马 5 系装配价格为 1.16 万元，价格较高。

5. HUD 市场规模预测：2025 年国内 HUD 抬头显示系统市场规模将达 177 亿元

据中国汽车工业协会预测，2025 年中国汽车总销量将达到 3000 万辆。据 IHS Markit 预测， 2025 年全球汽车总销量将达到 9890 万辆；2025 年全球/中国 HUD 配置新车渗透率约为 30%。我们预计 2022 年单车 HUD 抬头显示系统价格为 1710 元，此后不同类别 HUD 价值 量均在技术迭代、降本增效、规模效应等因素影响下降价，但 AR-HUD 对 W-HUD 呈现 替代趋势，W-HUD 增长趋势逐渐放缓，而 AR-HUD 增长逐渐加速，故加权后单车 HUD 价值量在 2022E-2025E 呈现提升趋势。故我们预计 2025 年国内 HUD 抬头显示系统市场 规模将达 177 亿元，全球市场规模达 584 亿元。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）