HUD：发展潜力巨大，DLP技术让未来驾驶一目了然

作者：ZongYu时间：2024-03-04来源：EEPW收藏

随着，HUD（平视显示器）技术的不断发展，HUD的成本已经越来越低，车用HUD已经不再是前几年高端车的配置，而是越来越多的普遍化、平价化。业界对HUD在智能座舱中的未来发展持有高度期待。HUD是Heads Up Display的缩写，意为：抬头显示仪，是通过将车速、油耗、发动机转速等重要的行车信息实时显示在前挡风玻璃上，避免因驾驶员低头、转移视线等带来一系列安全隐患的一套显示系统。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202403/455980.htm

HUD产品概况

目前市场上存在的HUD系统主要有C-HUD、W-HUD和AR-HUD三种类型。

C-HUD（组合式平视显示器）采用半透明树脂作为投影介质，成像方式相对简单。由于其投影范围有限、展示内容相对较少且相对基础，以及镜片和玻璃间可能存在的色差问题，C-HUD已经逐渐退出市场舞台，被更为先进的技术所替代。

W-HUD（风挡式平视显示器）则利用光学投影原理，将丰富的行车信息直接投影在挡风玻璃上。其投影范围更大，展示内容更加丰富，图像清晰度也得到了显著提升。W-HUD不仅提供了更多的驾驶辅助信息，还增强了驾驶员的视觉体验，使驾驶更加安全、便捷，是现在应用最广泛的HUD类型。

而AR-HUD（增强现实平视显示器）则是HUD技术的最新发展。它通过增强现实技术，将虚拟的导航信息和实际的路况相结合，将虚拟信息叠加到实际行驶道路上。这种技术不仅使驾驶员能够直接、高效地获取道路信息，还大大增强了汽车投影与现实路况的互动性。AR-HUD的投影质量非常高，能够提供更为真实、生动的驾驶视觉体验。然而，由于其技术复杂性和研发难度，AR-HUD的市场渗透率目前还相对较低，但随着技术的不断成熟和成本的降低，预计未来其市场份额将得到大幅提升。

据《2022 中国智能汽车发展趋势洞察报告》预测，AR-HUD在HUD市场的份额将实现显著增长。到2030年，其市场份额预计将增至约43%，显示出AR-HUD在智能汽车领域具有巨大的市场潜力和广阔的发展前景。

就如同智能座舱一样，HUD的早期是被用于军事用途，来确保战斗机飞行员不低头也能快速确认飞机的基本飞行参数数据。在1988年，车用HUD首次出现在通用汽车发布的新车“Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car”之上，自此HUD开始了漫长的普及之路，在过去20多年里HUD经历了缓慢的发展，然而，近年来AR技术的崛起以及W-HUD在显示效果和成本上的显著改善，使得HUD技术重新焕发了生机并吸引了大众的关注。随着技术的不断进步，HUD迎来了一个快速发展的新时期，展现出巨大的潜力和应用前景。

HUD发展空间大，W-HUD是主流

就像上文所言，目前HUD的发展势头强烈，但是就目前HUD的渗透率来说，未来发展空间巨大。根据中国汽车工业信息网提供的数据，2021年中国HUD功能装备率约为6.8%，而另一组来自高工智能汽车研究院的数据显示，2019-2023年，我国新车标配搭载HUD，汽车上险量和HUD渗透率逐年上升，2021年中国市场新车标配搭载HUD上险量达到116万辆，2019-2021年每年HUD渗透率上升约2个百分点。到了刚刚2023年，据相关机构统计，2023年1-6月中国市场（不含进出口）前装装配HUD的乘用车为87.9万辆，同比增长45.6%；渗透率为9.5%，同比增加2.7个百分点。其中，2023年二季度，前装装配HUD的乘用车为50.4万辆，同比增长65%；渗透率为9.7%，同比增加3.5个百分点。而与大众普遍认真相悖的是，目前纯电车辆和燃油车HUD的渗透率最低，为5%左右，而混动车辆的HUD渗透率最高，达到了24%，笔者认为，这与混动车目前市场在售款型较少，且以日系品牌为主关系较大。在未来，随着HUD技术的不断演进，还有汽车智能化、网联化发展的需求，有分析机构指出，未来五年HUD将会加速渗透，到2028年，HUD市场渗透率将突破40%。

在我国乃至世界范围之内，W-HUD依旧是主流车用HUD产品。C-HUD因成像效果不佳和显示内容有限等缺陷，已逐渐淡出市场视野。尽管AR-HUD拥有前沿的技术优势，但因成本高昂以及技术成熟度不足，尚未实现量产并广泛应用。相比之下，W-HUD凭借其技术成熟、显示效果出色以及适中的价格，已成为中国HUD市场的主导产品。据高工智能汽车研究院数据显示，2021年前三季度，W-HUD方案在中国HUD市场中的占比已超过90%，凸显了其市场领导地位。

DLP技术日渐成熟，AR-HUD或为未来主流

HUD与座舱的深度融合已成为未来的发展趋势，这不仅是座舱电子解决方案的关键组成部分，也是ADAS整体解决方案不可或缺的一部分。随着技术的不断进步，AR-HUD在显示信息内容、人机交互性和可视化等方面相较于W-HUD和C-HUD展现出了显著的优势。

AR-HUD利用增强现实技术，能够在驾驶员的视线范围内呈现出更加丰富、逼真的驾驶辅助信息，如导航指引、障碍物警示等，从而极大地提升了驾驶的安全性和便利性。此外，AR-HUD还能实现更加自然的人机交互，使得驾驶员能够通过简单的手势或语音指令与车辆系统进行交互，进一步提升了驾驶的便捷性。

而目前主流的AR-HUD的技术路线主要有两个，DLP与TFT。但是，TFT技术一直以来有两个难以解决的问题，一个是太阳光倒灌问题，另一个是偏振光影响的问题。

太阳光倒灌问题，主要是由于AR-HUD是个投影系统，因此其光路可逆，当外界强烈的光线，如阳光，通过HUD系统的光路反向进入并聚焦在影像源上时，可能会产生高温，对影像源造成损害。尤其对于TFT形式的影像源来说，这个问题更为突出。一方面，TFT影像源直接面对高温的影响，可能会受到热损伤；另一方面，TFT本身的耐高温程度相对较低，与DLP等材质相比更为脆弱。

太阳光倒灌问题

而偏振光影响则是TFT设计原理所导致的问题，TFT是TFT-LCD的简称，其成像过程依赖于TFT层（薄膜晶体管）来控制像素点的开关，进而实现图像的显示。LCD的成像原理是通过背光模块发出光线，经过液晶层和TFT层的调制后，再通过彩色滤光片产生红、绿、蓝三种基色光，最终合成彩色图像。这个过程中，偏振光起着关键的作用。而偏振光是一种特殊的光波，其振动方向在某一特定平面内。在LCD中，为了提高对比度和减少反射，通常会使用偏振片。这意味着LCD产生的图像是由偏振光组成的。然而，当驾驶员佩戴由偏振片组成的太阳眼镜时，如果太阳眼镜的偏振方向与LCD屏幕的偏振方向垂直，驾驶员就可能看不到屏幕上的图像，因为偏振光在垂直方向上会被太阳眼镜阻挡。

因此，由于这些客观物理原因的存在，未来的AR-HUD市场中，DLP方案对比TFT方案有着很大的优势。

DLP（Digital Light Processing）是一种数字光处理技术，由德州仪器（TI）研发。其核心组件是DMD（Digital Micromirror Device）芯片，这是一个由数百万个高反射的铝制微型镜片组成的阵列。每个微型镜片都可以通过一个超小型数字光开关来精确控制其角度，从而实现对光线的反射和投影。这些微型镜片的动作非常迅速，可以在微秒级别内完成角度的切换，从而实现对图像的快速更新。每个镜片都可以独立控制，这使得DLP技术能够实现高分辨率和高对比度的图像显示。

DMD芯片结构

DLP技术的另一个重要特点是它可以接受电子信号作为输入，并将这些信号直接转换为光学输出。这意味着图像数据可以以数字形式直接传输到DMD芯片上，无需经过模拟转换。这种数字传输方式不仅提高了图像的清晰度，还减少了信号传输过程中的噪声和失真。

在AR-HUD系统中，DLP技术可以用于生成高质量的图像，由于DLP技术在成像时需要通过光扩散屏，它对于太阳光也会有一个发散作用，因此对于阳光倒灌的耐受度远高于TFT，不仅如此，由于DLP是通过RGB LED或激光产生的光源直接成像，更不存在上述偏振光的问题。

据TI介绍，DLP技术的历史可以追溯到1987年，当时TI的Larry Hornbeck博士提交了关于DLP产品的第一个专利。这一创新性的技术经过近十年的研发与推进，终于在1996年迎来了商业化的里程碑——第一款数字化的DLP投影机正式面市。这款产品凭借其独特的优势，迅速在会议室、家庭和教室等环境中得到了广泛应用。仅仅三年后，DLP技术再次取得了突破性的进展。1999年，采用DLP技术的放映机在全球首次播放了数字化的电影《星球大战前传》。这一事件不仅展示了DLP技术在影像领域的卓越表现，更标志着数字化电影时代的正式开启。为了进一步推进DLP技术在多方面的应用，2012年，德州仪器成立了一个新的事业部，推动DLP技术在工业和传感方向的应用，继而发布车规级的DLP芯片。