1、HUD 技術原理及其升級路徑
1.1. HUD 源自飛行器輔助儀，賦能汽車座艙
HUD（Head Up Display）抬頭顯示，核心技術原理：通過控制處理單元將汽車儀 錶盤、中控數據或車身行車數據、車況信息傳輸至投射單元，形成影像，後經過必要的 光學反射或折射投影至駕駛員視線前方特定的顯示屏幕上，最終反饋到駕駛員眼中。HUD 最初是運用在航空器上的飛行輔助器，使得飛行員不需要低頭就能夠看到他需要 的重要飛行信息，降低低頭看儀表的頻率，避免注意力中斷而喪失對飛機狀態的掌控。HUD 在汽車上的使用普及也正是基於相同的目的，即避免駕駛員低頭觀察儀表，忽視 對車輛行駛過程中突發事件的判斷，降低事故發生概率。
HUD 基本硬體架構主要包括 HUD 信息採集和控制單元、投影顯示單元。1）HUD 信息採集和控制單元，採集單元負責採集車況信息（如車速、導航、溫度、油耗以及娛 樂信息等）、環境信息等；控制單元用於接收採集單元採集的信息，並將信息處理後輸 出；2）投影和顯示單元負責生成屏幕圖像，並利用投影設備將將圖像通過反射/折射鏡 投影至駕駛員實現前方的屏幕（即擋風玻璃）上。
HUD 硬體架構主要包括投影顯示單元和信息控制處理單元組件，即 1）投影設備 和顯示設備；2）信息採集和控制單元。
投影設備包括光源和光機。光源較為簡單，光機組成依據不同投影方式而定，主要 包括 DLP 和 TFT 兩種，TFT 因成本較低是過去的主流，DLP 技術因解析度更高，亮度 調節更廣是未來發展的主要方向。
TFT 主要構成包括：螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶 材料、薄膜式電晶體等等。即每個液晶像素點都是由集成在像素點後面的薄膜電晶體來 驅動，從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息，TFT 的每個像素點都是 由集成在自身上的 TFT 來控制，是有源像素點，保證高水平解析度。TFT 為薄膜電晶體有源矩陣液晶顯示器件，在每個像素點上設計一個場效應開關管，實現真彩色、高分辨 率的液晶顯示。
DLP 數字光處理技術，包括外殼、電機以及核心 DMD 晶片。DMD 晶片包括電子 電路、機械和光學三個方面。電子電路部分即控制電路，機械部分控制鏡片轉動，光學 器件部分即指鏡片部分。當 DMD 晶片正常工作時，光線經過 DMD 晶片，DMD 表面布 滿的體積微小的可轉動鏡片便會由控制電路控制從而轉動，反射光線形成圖像投影。相 比於 TFT，其成本較高，解析度較高，亮度調節可控範圍大，能夠滿足未來 ARHUD 要 求的高清晰細節顯示，是未來配合 ARHUD 發展的趨勢所在。
顯示設備包括反射鏡和成像鏡，核心為成像鏡。反射鏡目前主要為傳統非球面鏡， 通過直接反射光線進行信息傳遞。成像鏡目前主流 WHUD 以及 ARHUD 均為汽車前擋 風玻璃。通過在擋風玻璃夾層內加裝一層 PVB 膜的方式，擋風玻璃呈現上厚下薄的楔 形，從而解決擋風玻璃曲面導致的重影和不清晰的問題。未來隨 ARHUD 發展，其高 VID （虛擬投影成像距離）要求較大的傳統非球面鏡體積（15-20L），這對車內空間提出較高 要求。根據 Grand View Research 調研，包括 Digilens、Magic leap、Sony 等知名公司均 布局光波導技術。利用在不同折射率的介質分界面上，光線全反射現象使光波局限在波 導及其周圍有限區域內傳播，可以有效減少 HUD 光學器件部分的體積（2.4L），未來將 為 ARHUD 光學器件主流使用。
1.2. HUD 顯示信息層次分明，帶來駕駛新體驗
信息獲取增強，駕駛體驗提升。HUD 界面設計信息布局的目的在於保證駕駛員能 夠高效獲取信息，提高行車安全性。即通過合理分配布局保證車身信息與環境信息合理 交互共存，其意義在於對傳統儀表、中控現實的同步增強而非絕對替代。通過大數據、 車聯網它可以成為將環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能融於一體的綜合系統 信息界面，具體來看主要包括車況信息+外界信息兩個部分。
合理布局信息，四大要素是關鍵。為避免 HUD 抬頭顯示呈現信息對駕駛員關注前 方路況造成幹擾，需要對信息呈現進行合理布局。1）數量控制。為更好降低駕駛員行車 過程精神負荷，保證駕駛員擁有充足精力（70%以上）關注車輛操控、道路信息以及突 發事件處理等，界面信息需要充分簡化。刪除冗餘和描述性信息，強調主體。2）層次秩 序。避免陳列式信息堆砌，保證前後分明，主次清晰。強調界面視覺元素一致性，控制 顏色數量；通過尺寸大小變化、顯示對比度、空間透視感以及位置和方向進行主次區分， 構建強有力層次感。3）自定義界面。允許用戶自定義信息呈現的方式，例如使用進度條 或者數據百分比的形式來呈現油耗。提供更多閒明華差異化、特徵設計元素，依駕駛員 自身習慣來實現可變更模式，更靈活便捷。4）警示信息提醒。警示相關信息包括行人及 車輛距離、油耗、危險路況、天氣預警等等信息的動態變化，主要是改變顏色、提高亮 度、閃爍或者動畫，配合音效對駕駛員進行提醒。
行車安全利器，智能駕駛必備。HUD 幫助駕駛員將注意力集中於汽車前方，有效 提升行車安全，並完美契合汽車新四化發展趨勢，有望迅速普及。
1）保證行車安全，提高駕駛員注意力集中度。HUD 信息顯示位置為人眼正前方偏 下 5-10 度，視線稍下移處，不會干擾行車過程中駕駛員對正前方外界信息的把握，又避 免「低頭」觀察儀表忽視前方路況信息。按 80km/h 的速度計算，減少駕駛員 1-2 秒觀察儀 表的時間即可保證前方 20-40 米的路況掌控；同時減少眼球調焦時間，保證駕駛過程注 意力時刻集中在車輛前方。
2）ADAS 智能駕駛必備輔助，實現「安全冗餘」。AR 技術的發展使得 ARHUD 成為 未來科技風口。配合 ADAS 駕駛輔助系統，HUD 可以不僅幫助駕駛員掌握自身車輛信 息，並且可以獲取周圍環境路況等外部信息，有效提高消費者對 ADAS 駕駛輔助信任程 度，實現正循環，市場規模有望迅速擴大。另外，結合車聯網，隨 5G+V2X 發展，HUD 可以提供更方便直接的信息獲取路徑，並做到實時更新，提高駕駛體驗。
3）電動化進程加快，純電車搭載 HUD 帶來新需求。新四化行業背景下，電動化趨勢加快。相比於燃油汽車，純電動車在電子電氣架構以及智能化亮點功能的搭載上更有 優勢；考慮純電動汽車面對消費群體對應較高消費力，對於高級功能加裝需求也較大， 未來有望加速 HUD 滲透率提升。
1.3. HUD 產品沿著 C-W-AR 路徑不斷升級
HUD 歷經三代產品升級。第一代是 CHUD（Combination Head Up Display）組合 型抬頭顯示，投影成像載體為駕駛員前方的一塊 6-8 寸的透明樹脂玻璃，投影成像距離 小於 2 米。成像信息包括車速、導航、油耗、溫度等，多為數字信息，顯示形式較為集 中且單一。主要缺點為：車內零部件數目增加，在發生事故時容易對駕駛員造成二次傷 害；投影距離較近，駕駛員在行車過程中視線遠近切換容易導致晶狀體調焦疲憊，影響 駕駛狀態。但總體成本較低。
第二代為 WHUD（Windshield Head Up Display）風擋型抬頭顯示，投影成像載體 變更為汽車前擋風玻璃，為目前主流使用的 HUD 形式。WHUD 量產較晚核心因素在於 曲面擋風玻璃成像會出現重影，致使生產專用成像擋風玻璃製造成本較高。福耀玻璃採 取全新「上厚下薄」的楔形設計，實現反射光線在曲面鏡上最終交匯避免重影不清晰， 克服該技術難題，大幅降低成本，單車配套價值由 3000 元降低至 1000-1500 元左右，催 生 WHUD 快速裝車普及。相比於 CHUD，WHUD 尺寸在 7-12 寸，顯示範圍變大，投影 距離增加至 2-6 米，顯示內容增加中控娛樂信息、來電顯示、周圍路況、天氣、行車告 警等信息，但仍然存在成像距離較近，駕駛員實現遠近調焦影響狀態等問題。
ADAS 輔助駕駛概念的出現和 AR 虛實景交互技術的發展進一步催生 HUD 技術更 新，由此衍生第三代產品 ARHUD（Augmented Reality Head Up Display）增強現實型 抬頭顯示。ARHUD 在 WHUD 基礎上有以下變化：1）成像距離（VID）；2）成像廣角 （FOV）；3）顯示信息增加。但 ARHUD 也存在較多困難：1）陽光倒灌；2）體積較大。
2. 2025 年我國 HUD 市場超 245 億元，未來五年 CAGR 超 50%
我們測算 HUD 產品前裝市場容量步驟如下。
第一步：乘用車市場容量預測。根據中汽協數據，2019 年我國乘用車汽車產量為 2136 萬輛。借鑑日韓發達國家發展經驗，國內乘用車千人保有量 2019-2025 年將逐步攀 升至 200 輛，預計 2019-2025 年國內乘用車產量複合增速 3%。
第二步：HUD 各類別前裝市場滲透率預測。目前國內 HUD 前裝市場以 WHUD 為 主，CHUD 佔比較小，ARHUD 尚未量產上市。假設如下：1）2025 年 HUD 產品前裝滲 透率總計達到 80%，其中以 WHUD 為主，佔比達 60%，另外 20%為 ARHUD，CHUD 徹底退出市場；2）2020 年 HUD 產品前裝滲透率 26%，其中 WHUD/CHUD 分別為 16%、 10%。3）2022 年 HUD 產品前裝滲透率 56%，其中 WHUD/CHUD/ARHUD 分別為 50%/2%/4%。
第三步：各產品的單車價值預測。HUD 產品各類別 2019 年單車價值（以 CHUD/WHUD/ARHUD 排序）分別為 900、1500、2700 元/套。其中 CHUD 技術最為成 熟，成本最低；WHUD 技術已逐漸成熟；ARHUD 因為技術尚未完全成熟，因此上市時 間較晚，目前單車配套價值相對較高。隨著 WHUD/ARHUD 技術逐漸成熟，整體滲透 率提升，成本進一步下探，各產品有望先下降後趨於穩定。預計到
2025 年，HUD 產品 單車價值分別為 900、1100、1500 元/套。2025 年 HUD 產品市場規模達 245 億元，未來五年 CAGR 達 53.0%。經測算，2020 年 HUD 產品市場規模達 65.6 億元，同比增長超 300%。隨著 5G 逐步落地，投影顯示技 術逐漸完善，成本逐漸降低，主機廠紛紛推出搭載 HUD 產品的新車型，滲透率加速提 升，預計 2025 年市場規模達到 245 億元。
現階段 HUD 整體滲透率較低，主要搭載於高端車型中，未來有望由高端向中低端 車型加速滲透。根據我們自建的樣本庫（共計 118 款車型），2017-2020 年 20 萬以上車 型滲透率在 18%-25%之間；樣本中 12 萬-20 萬車型中僅雷凌 2019 年度款搭載以外，其 他車型均未搭載。滲透率較低的主要原因是 HUD 設計難度較大，成本較高，所以現階 段主要搭載在高端車型上，隨著技術逐漸成熟，成本進一步降低，未來三年有望由高端 車型向中低端車型加速滲透。
HUD 主要搭載合資品牌車型中，自主品牌加速滲透提供未來核心增量。與液晶中 控和全液晶儀表不同，HUD 前裝主要搭載在合資品牌車型中，且合資品牌車型 HUD 滲 透率呈現緩慢上升趨勢，由 2017 年的 10.4%提升至 2020 年的 15.1%，而樣本庫中的自 主品牌車型均未搭載 HUD。
國內 HUD 市場規模在 2020 年進入快速增長期核心因素在於：1）WHUD 成像鏡 成本下降帶動滲透率上升，自主品牌為重要突破口。HUD 國內裝機率較低的瓶頸原因 在於汽車前擋風玻璃（HUD 成像專用）成本難以控制，隨相應技術突破專利到期，量產 規模擴大帶動前擋風玻璃成本下將超 1000 元，低端車型尤其是自主品牌搭載率迅速上 升，HUD 市場規模擴張進入窗口期。2）AR 技術發展及 ADAS 普及助力產銷規模擴大， 乘用車整體配置成為趨勢。隨智能化發展，ADAS 輔助駕駛成為未來趨勢，高安全標準 提高 HUD 裝配必要性。未來 HUD 將有望普及至包括豪華、合資及自主在內的所有主 流乘用車。3）ARHUD 替代 WHUD，帶來更高單車價值量。ARHUD 適配 ADAS 功能， 提供更全面信息顯示。
3. HUD 競爭格局演繹
3.1. 全球 HUD 前五大供應商集中度達 95%
全球 HUD 我們重點參考了佐思產研分析數據。2016 年全球 HUD 前五大供應商集 中度為 95%：日本精機（55%）、大陸（18%）、電裝（16%）、偉世通（3%）和博世（3%）。
日本精機（Nippon Seiki）是全球最大汽車抬頭顯示器設計製造商，全球市場份額 超過 50%，主要有寶馬、通用、奧迪三大客戶，覆蓋寶馬 5 系、7 系、X 系、奧迪 Q7 以 及通用凱迪拉克和別克等明星產品，技術實力雄厚，穩居首位。
德國大陸集團（Continental AG）開創性應用 DLP 數字光處理技術，帶來業界領先 的顯示效果，內置 40 萬個工作頻率可達 5000 次/秒微鏡的 DLP 晶片，投射出具有極高 亮度的全彩影像。主要客戶是奔馳、奧迪和寶馬，奔馳 C 級、奧迪的 A6 和 A7，寶馬 3 系等。大陸於 2017 年 1 月與美國 Digilens 公司達成戰略合作協議，共同開發 AR-HUD。
日本電裝株式會社(DENSO CORPORATION)是世界汽車零部件及系統的頂級供應商，在環境保護、發動機管理、車身電子產品、駕駛控制與安全、信息和通訊等領域 優勢極強。電裝共有 21 種產品排名世界第一，其 HUD 主要供應豐田，相對較為穩定。
美國偉世通（Visteon）是全球知名汽車零部件集成供應商，截止 2017 年第，偉世 通已為量產車型提供了 100 多萬套抬頭顯示設備，力爭為入門級豪華車型的細分市場提 供多款可擴展的抬頭顯示解決方案。偉世通還提供多種級別的組合式抬頭顯示，將原本 為豪華車型配置的抬頭顯示技術帶入大眾車型市場。其中包括為新興市場提供的產品、 經濟實惠的入門級產品、適合中小型車型以及高端和豪華車型的產品。偉世通主要客戶 為 PSA 以及奇瑞捷豹路虎等。
德國博世集團(BOSCH)主要從事汽車與智能交通技術、工業技術、消費品和能源及 建築技術，是全球第一大汽車技術供應商。HUD 主要供應寶馬 Mini。
3.2. 國內 HUD 供應商前裝量產正加速
國內 HUD 供應商包括華陽集團、水晶光電、京東方等大型上市公司以及澤景電子、 未來黑科技、點石創新、樂駕車蘿蔔、京龍睿信、衍視科技、疆程技術、途行者等初創 型企業。
華陽集團為第一陣列，澤景電子追趕機會較大，未來有望規模擴大進入第一陣列。華陽集團是目前國內 HUD 龍頭企業，HUD 業務布局最早，持續投入研發。產品涵蓋 CHUD、WHUD 以及 ARHUD 全品類。華陽率先全面採用領先於市場的 DLP 數字光處 理技術路徑，高亮度、高解析度，保證遠距離成像(ARHUD)仍能有較好的顯示效果。客 戶以長城、奇瑞、東風日產為主，涵蓋多家自主龍頭企業，並積極向合資車企例如長安 福特、上汽、廣汽以及造車新勢力拓展。總體來看，業務規模牢牢佔據行業首位並即將 進入大規模放量期，有望享受第一波行業紅利。
江蘇澤景電子主要從事 WHUD 的研發、生產和銷售，是 HUD 行業國內發展規模 最大的初創型企業，並與車載光學領域領先企業舜宇車載合作，HUD 技術實力儲備雄 厚。其客戶包括吉利、北汽、長城等自主龍頭以及上汽大眾、廣汽集團等合資車企，客 戶質量較高,未來機會較大。
未來黑科技、水晶光電、點石創新、京龍睿信為第二陣列，目前已有前裝/後裝 HUD 產品上市。未來黑科技是一家汽車顯示技術型企業，在 HUD、增強&混合光場顯示技術、 無介質光場顯示等領域均有布局。其推出三種不同版本 WHUD：標準版/智能版/緊湊版， 分別貼合不同市場，智能版部分參數甚至達到 ARHUD 水平。未來黑科技產品量產上市 客戶主要包括寶馬、一汽、上汽等，未來有望實現行業領先。水晶光電是一家光電顯示 領域的上市公司，專注於光學元器件、AR 顯示、光學面板等的生產和研發，技術實力 雄厚。HUD 領域產品主要包括 PGU（DLP 技術路徑顯示模組）、WHUD 以及 ARHUD， 目前公司前裝產品正在打樣階段，未來有望藉助技術基礎實現規模量產，擴大份額。
點石創新是汽車顯示領域初創型企業，產品涵蓋 CHUD、WHUD 以及 ARHUD，客戶主要為造車新勢力包括易至等品牌。點石全面布局 AR 技術以及全息波導技術，未來 有望藉助 ARHUD 擴大市場份額。京龍睿信以後裝 HUD 以及後視鏡起家，其後漸發展 為以流媒體後視鏡以及前裝 WHUD 業務為主的科技型企業，在 HUD 方面有較多的客 戶資源和技術積累，TFT 以及 DLP 技術路徑都有相對更為成熟的生產機制。未來有望 實現規模擴大。
衍視科技、疆程技術等初創公司以及京東方等為第三陣列。衍視科技及疆程科技均 為專注於 ARHUD 前裝開發的國內初創型企業，發展較快。京東方是一家為信息交互和 人類健康提供智慧埠產品和專業服務的物聯網公司，核心事業包括顯示和傳感器件、 智慧系統、健康服務。其主要相關產品為 TFT 屏，並與疆程科技、四維圖聯聯合開發 ARHUD，有望藉助屏幕光學領域硬實力保持競爭力。
途行者、樂駕車蘿蔔目前主要產品均為後裝 CHUD，市場規模逐漸縮小，客戶等級 較低，未來發展空間較小，為第四陣列。樂駕車蘿蔔是國內後裝 HUD 發展較為成熟的 初創公司。其產品主要包括車蘿蔔 HUD 藍牙版、精英版、青春版、尊享版等，屬 CHUD， 價位在 500-3000 元不等。目前其前裝 HUD 產品尚停留在解決方案階段，主要市場依然 為後裝市場。途行者 HUD 仍主要面向後裝，未來受後裝市場規模限制，發展空間受限。
來源：東吳證券