2022年汽车AR-HUD行业发展现状分析

1、2022年汽车AR-HUD行业发展现状分析LCOS（Liquid Crystal on Silicon）是一种结合了 CMOS 集成电路设计工艺 和液晶封装技术的硅基微显示技术，其结构是在硅片上，利用半导体制程制作驱动 面板（又称 CMOS-LCD），然后在电晶体上通过研磨技术磨平，并镀上铝当作反 射镜，形成 CMOS 基板，然后将 CMOS 基板与含有透明电极的上玻璃面板贴合， 再注入液晶，进行封装测试。LCOS 具有体积小、分辨率高和高帧率等特点，可广泛应用于便携激光投影、AR 眼镜、车载 HUD 和智能制造等领域。LCOS 的基本原理与 LCD 相似，只是 LCOS 是利用 LCOS 面

2、板来调变由光源 发射出来投影至屏幕的光信号。LCD 是利用光源穿过 LCD 作调变，属于穿透式； 而 LCOS 是利用反射的架构，所以光源发射出来的光并不会穿透 LCOS 面板，属 于反射式。LCOS 面板是以 CMOS 芯片为电路基板及反射层，然后再涂布液晶层 后，以玻璃平板封装。相较于 HTPS-LCD（高温多晶硅 LCD）和 DLP（数字光处理）等其他常用投 影技术，LCOS 技术主要具有以下优势：（1）光利用效率高：LCOS 属于反射式成像，所以光利用效率可达 40以上， 与 DLP 相当，而穿透式 LCD 仅有 3%-10左右。（2）体积小：LCOS 可将驱动 IC 等外围线路完全整

3、合至 CMOS 基板上，减 少外围 IC 的数目及封装成本，并使体积缩小。（3）分辨率高：由于 LCOS 晶体管及驱动线路都制作于硅基板内，位于反射 面之下，不占表面面积，所以仅有像素间隙占用开口面积，而穿透式 LCD 的 TFT 及导线皆占用开口面积，故理论上 LCOS 不论分辨率或开口率都会比穿透式 LCD 高。分辨率普遍达到 SXGA 等级（12801024）。（4）制造技术成熟：LCOS 的制造可分为前道的半导体 CMOS 制造及后道的 液晶面板贴合封装制造，前道的半导体 CMOS 制造已有成熟的设计、仿真、制作 及测试技术，目前良率已可达 90%以上，成本极为低廉，后道的液晶面板贴合

4、封 装制造利率也在不断提高。（5）不存在专利问题：HTPS-LCD 目前是索尼和爱普生拥有专利权，DLP 是 TI 的独家专利，而 LCOS 则无专利问题。AR-HUD 大势所趋，LCOS 技术大有可为。 HUD（Head Up Display，抬头显示器）是从战斗机应用过渡向车载的光学 投影技术。HUD 显示主要通过将影像源的图像经过光学镜片反射后投影至挡风玻 璃，最终反射进人眼，从而提高驾驶员的反应时间和态势感知能力，可以显示速度、 限速、导航提示等车辆信息以及车道偏离和碰撞警告等高级安全功能。根据盖世汽车统计，国内乘用车前装 HUD 装配量呈持续攀升状态，2020 年 增速大幅提升，配套

5、出货量累计达到 76.5 万套，同比增长超过 100%；2021 年上半年，HUD 出货量达到 50.32%，渗透率提升至 5%；预计到 2025 年，国内乘用 车 HUD 产品配套渗透率将接近 40%，前装配套规模将超过 900 万套。图：国内乘用车前装 HUD 产品配套渗透率从具体形态来看，目前，HUD 已经形成三种量产产品形态：C-HUD、W-HUD 和 AR-HUD。C-HUD 由于成像效果小，安全性和舒适性较差，市场选择配置此 方案的厂商逐渐变少；当前主流应用产品为 W-HUD，可以呈现驾驶辅助信息，提 升驾驶的安全性和舒适性；而作为更高阶形态的 HUD，AR-HUD 产品应用的成像

6、 区域更大、投射距离更远且可与真实驾驶道路环境高度融合，可以让驾驶者拥有效 果应用更佳的体验。随着光学、AR、图像识别等技术不断突破，AR-HUD（增强现实 HUD）以一 种更加自然的图像处理方式呈现在驾驶员视野中，它可以在驾驶员视线区域内合 理叠加显示一些驾驶信息，并结合于实际交通路况中，更加形象生动，是 HUD 未 来的主要发展方向。相较于传统的 HUD，AR-HUD 不再是单纯的信息显示设备， 而是需要和辅助驾驶系统深度融合，以实现更高级的效果和功能，AR-HUD 显示 范围更大，距离更远，而且更为复杂。从 AR-HUD 的技术原理和具体构成来看，AR-HUD 通过将图像生成单元 （Pi

7、cture Generation Unit，PGU）的图像经过光学镜片反射后投影至挡风玻璃 最终反射进入人眼中。AR-HUD 的核心部件包括图像生成单元（PGU）、光学零件 以及上盖等三个部分。（1）PGU：包含光源反射器、显示屏组合（光机）、下固定 器等部件；（2）光学零部件：包括反射镜、投射镜、镜面固定器、轴承组合、光学 遮蔽等部件；（3）上盖：包含杂光阱和炫光阱，主要为了防止太阳光的直射与反射。其中 PGU 为核心组件，占整个 AR-HUD BOM 成本的 50%左右，直接决定 AR-HUD 的显示效果和技术参数，当前主流技术路线包括：TFT-LCD、DLP（数 字光学处理技术）、LCO

8、S 和 LSP（MEMS 光扫描微投影）等四种技术。当前市面上量产或即将量产的 AR-HUD 仍以 TFT-LCD 和 DLP 方案为主，但 仍然面临诸多问题，比如体积过大、阳光倒灌等问题。随着 LCOS 技术的不断成 熟，华为、一数科技等厂商先后入场，且相关车规级芯片也逐步问世，LCOS 技术 有望成为 AR-HUD 的主流选择方案之一。图：华为无重影的 AR-HUD 效果豪威量产 LCOS 技术十余年，行业领先。 豪威坚持开发、量产 LCOS 技术十余年，目前公司的 LCOS 技术可为微型显 示器提供低功耗、高速度和单芯片的解决方案。公司早在 2017 年就在上海松江建 成了全球第一，也是

9、唯一一条 12 英寸 LCOS 晶圆级液晶盒自动化封装生产线，拥 有业界最高的 LCOS 芯片生产效率与产品良率，彻底解决了对 AR 产品供货的产 能及量产稳定性问题。公司还于 2018 年设计、生产出世界上第一款将驱动芯片与 LCOS 显示芯片集成为单一芯片的 1080P 显示芯片，实现高集成、低功耗；公司 还自主研发出硅片加镀工艺技术，可提升 LCOS 反射率最高至 90%。公司还开发 出全球第一套主动式影像对比补偿片贴片设备，实现主动式影像对比补偿工艺，大 幅提升 LCOS 面板的影像对比；豪威科技不断开发 LCOS 面板模组工艺技术，目 前可提供全球最小的 720P LCOS 面板模组

10、和行业领先 1080P LCOS 显示面板。豪威科技于 2019 年 9 月推出了全新尺寸的 0.39 1080P LCOS OP02220 和 全球最小封装尺寸的 0.26 720P LCOS OVP2200。公司的 OVP2200 微显示器 原始像素分辨率为 1280720，采用 4.5 微米像素架构技术，对角线长度仅 0.26 英寸。OVP2200 的超紧凑外形和低功耗使其成为从可穿戴智能设备显示器到运动 和医疗相机等应用的理想 LCOS 解决方案。另外，单芯片 OVP2200 由 OVP921 配套芯片支持，OVP921 芯片无需外部图像处理器即可提供增强的系统功能。 OVP921 内置梯形校正、帧率转换、视频输入缩放、LED 控制器和嵌入式 8051 MCU，OVP921 可以通过 24 位 RGB、MIPI 或 USB 接受输入。OVP2200 和 OVP921 配套高清解决方案可与固态光源相结合，支持客户创 建低功耗、高输出的投影兼容系统。这些系统能够以 1.8W 的 LED 功率和精心设 计的光学引擎投影超过 20 流明的图像和视频。公司的 OVO2220 具有紧凑设计、低功耗以及具性价比等特点，专为如眼镜 和头戴式显示等需