抬头显示HUD全球专利统计：国产企业有望弯道超车

报告显示，全球HUD技术领域的相关专利量目前共有约1.95万件。超过三分之二的专利申请都聚集在日中美三国。其中，日本是该领域专利申请量最多的国家，而中国则在2020年首次超越日本成为该技术领域研发热度最高的国家。从技术路线上看，投影单元（PGU）作为HUD的核心技术壁垒决定着产业未来发展方向，目前该领域技术正处于拐点时期。具体而言，LCD投影技术专利规模最大，专利增速最快。但因存在散热不足等缺点，限制了该技术的大规模应用。而MEMS激光投影技术因具备结构简单等优势，未来如果能在成本端和温度端实现技术突破，则具有广泛应用前景。

年均增速超20%

其中，2016年，Intersil公司提出了采用MEMS激光扫描技术来作为HUD的投影单元（该单元具有更高的电导率，并且降低了整体光学系统复杂性和尺寸），大力推动了HUD技术的进步。作为行业的里程碑事件，也带动了HUD技术领域的研发热度，专利申请量在2017年达到顶峰。

1988年，通用汽车推出了首款量产HUD的车型（如图3），而后越来越多的厂商将其应用于汽车领域。

全球企业争相布局中国市场

进一步对比日中美三国的专利申请年度变化趋势发现，中国在该领域的申请量增长速度最快，并且在2020年首次超越日本，而日本和美国专利量下降态势显著（如图4）。

报告显示，2014年至2015年是重要的分水岭。在2014年之前，中日美三国HUD技术的专利申请量呈现胶着增长态势。2014年后，中国开始迅速成长为全球最受关注的HUD技术应用目标市场。此后，中国连续7年成为全球HUD技术领域专利布局的第一市场。截至2021年，全球共有约30%的专利被布局在中国市场（如图5）。

国产HUD欲破巨头垄断

其中，LCD投影技术主要是在液晶屏显示后通过反射改变光源角度最终在挡风玻璃上成像。该技术从2011年至今共有约3000件专利申请，且每年专利增长数量均大幅超过其他两类投影技术，是近十年内行业内最主流的研发方向。但其缺点在于光线经过液晶后亮度会有一定程度的衰减，并且因为液晶之间会有一定的距离，其分辨率清晰度存在天然缺陷。相关的技术厂商近几年开始逐渐转向更为前沿的DLP和MEMS激光投影等技术方向。

而MEMS激光投影技术，能够通过使用具有较高功率的红、绿、蓝（三基色）单色激光器作为光源，使激光在机器内经过相应的光学元件和处理芯片的整合与扫描后投射在显示屏上，具有色域空间大、色饱和度高、分辨率清晰等技术优势。从该技术的专利申请趋势来看，MEMS激光投影技术从2011年开始，每年的专利增长数量与LCD投影技术间的差距逐步缩小，逐渐成为HUD技术领域重要的研发方向。但由于成本高且不能达到车规要求的85摄氏度的工作要求，其技术热度从2017年开始呈现下滑趋势。

最后，DLP投影技术是一种以数字微镜装置作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的投影技术。技术优势在于投影效果亮度高、分辨率高、成像逼真，而且在AR-HUD体系设计中，具有温升控制功能的DLP投影技术相比LCD投影技术更具优势。从专利申请趋势来看，从2011年至今，DLP投影技术共专利申请约1000件，且每年的专利增长数量均低于LCD和激光投影技术。这主要是因为DLP数字光处理核心技术属于美国德州仪器（TI）公司，其他厂商在使用该技术时均需要取得德州仪器的专利授权，而且目前DLP投影技术的设计难度与生产成本均高于LCD投影技术，因此限制了DLP投影技术的发展。其次，从宏观层面看，中美贸易摩擦不断，若主机厂大规模采用DLP投影技术则存在断供风险，或者若TI与主机厂业务关系发生不利变化、其供货价格有重要调整、亦或因国家间贸易争端或新冠疫情进一步蔓延导致无法及时供货，也会对主机厂的生产经营进一步产生不利影响（如图6）。

此外，国际头部汽车零部件厂商虽已在该领域构筑起较高的行业壁垒，但我国自主品牌受益于国内低廉的原材料价格，可以有效降低设计生产成本，获得价格优势。故在质量过关的前提下，国内车企可能会更倾向于选择国内供应商。将来，预计国内一批新兴的HUD黑马企业将不断增强产品竞争力，率先实现在本土HUD市场的扭转。