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    “抬頭顯示”小屏幕 專利布局大創新

    發布時間:2022.03.23 新聞來源:

      最近,大眾汽車公司發布的一段視頻顯示,旗下全新純電動車大眾ID.3將搭載抬頭顯示系統(HUD)。無獨有偶,理想汽車(即北京車和家汽車技術有限公司)日前也公布將在L9汽車上配備抬頭顯示系統。如今,隨著相關技術日趨成熟,抬頭顯示產業迎來大發展。


      抬頭顯示系統的作用是把時速、導航等重要的行車信息,投影到駕駛員前面的擋風玻璃上,讓駕駛員盡量做到不低頭、不轉頭就能看到時速、導航等重要的駕駛信息。本文將通過專利的視角分析抬頭顯示技術的專利申請趨勢、專利布局情況和技術發展路線,以期為我國相關企業提供參考和借鑒。


      中日美專利布局突出


      抬頭顯示系統最早應用在戰斗機上,把飛行的重要信息投放在飛行員前方的玻璃面板上,幫助飛行員在視線不離開飛行路徑的前提下對飛行狀態一目了然。后來,該技術被應用于高端汽車上,以提高汽車駕駛安全。美國通用汽車公司于1988年首先將抬頭顯示技術應用到汽車上,而寶馬汽車公司則成為歐洲第一家使用該技術的汽車公司。


      近年來,抬頭顯示技術憑借能夠有效縮短眼球對前方視覺盲區時間的特點,越來越受到車企的關注,其已經不再局限于豪華車型,在普通汽車上也正在快速普及。據預測,2025年全球和中國的抬頭顯示產業市場規模將分別達到385億元和125億元,應用前景十分廣闊。


      抬頭顯示技術廣闊的市場,吸引諸多企業進入這個賽道,研發技術,布局專利。最近,智慧芽旗下智慧芽創新研究中心發布《智能汽車產業系列——車載抬頭顯示系統(HUD)技術洞察報告》(下稱《報告》)顯示,目前,全球抬頭顯示技術領域的相關專利申請量約為1.95萬件。從該領域過去10年的專利申請與授權量演變趨勢可以看出,隨著傳統汽車往網聯化、智能化方向轉型,以及新能源汽車的強勢崛起,抬頭顯示技術專利申請量和授權量在2011年至2017年間,均呈現逐年穩步增加的態勢。


      從專利申請人角度看,日本精機株式會社在全球以超過1000件相關專利申請量排在第一位,占比約18%。在全球抬頭顯示技術專利申請前二十名中,共有11家日本企業上榜,體現出日本企業在該技術領域的領先實力和深厚的技術儲備。


      另外,來自法國的法雷奧舒適駕駛助手公司和法國圣戈班玻璃公司進入全球抬頭顯示技術專利申請前五名,分別位列第四和第五;來自德國的大陸汽車有限公司位列第十;來自美國的通用汽車環球科技運作有限責任公司位列第十六。來自中國的惠州市華陽多媒體電子有限公司(下稱華陽多媒體)和未來(北京)黑科技有限公司(下稱未來黑科技)兩家企業分別位列第十四和第十七。


      從相關專利申請來源國看,全球有超過2/3的抬頭顯示技術專利申請來源于日本、中國、美國三個國家?!秷蟾妗凤@示,過去10年間,日本申請人共提交抬頭顯示技術專利申請6402件,約占該領域全球總量的32.86%;中國相關專利申請量為4571件,約占23.57%;美國相關專利申請量為3216件,約占16.51%。


      從技術應用市場分布看,中日美三國是抬頭顯示技術應用最重要的三個目標市場。在2014年之前,中日美三國抬頭顯示技術專利申請量呈現膠著增長態勢。2014年后,中國開始迅速成長為全球最受關注的抬頭顯示技術應用目標市場。此后,中國連續7年成為全球抬頭顯示技術專利布局的第一市場。截至2021年,全球抬頭顯示技術約有30%的專利布局在中國。


      車企聯動創新后勁足


      抬頭顯示技術在國內起步較晚,但創新動力足。華陽多媒體于2013年6月提交了第一件抬頭顯示相關專利申請。從全球技術布局來看,華陽多媒體的專利布局主要集中在國內,提交約170件專利申請,另外通過《專利合作條約》(PCT)途徑提交國際專利申請1件。


      近年來,以紅旗、吉利、蔚來、哈弗為代表的中國自主汽車品牌積極裝配抬頭顯示系統,引爆了國內市場,與此相輝映的是,近年來中國抬頭顯示技術專利申請數量增長速度較快,并在2020年首次超越日本。


      不僅如此,在專利落地運用方面,我國抬頭顯示技術企業注重與車企展開合作。例如,2020年,華陽多媒體的抬頭顯示系統應用在長城汽車公司的三款車型上;2021年,華陽多媒體又獲得包括長城、長安、廣汽、北汽、奇瑞在內的眾多自主品牌車企的抬頭顯示系統訂單。


      另一家中國企業未來黑科技則與外資品牌寶馬汽車公司建立合作關系。例如,未來黑科技與寶馬汽車公司共同研發智能座艙,包括抬頭顯示技術。從專利戰略來看,未來黑科技從2020年開始注重專利的海外布局,其中通過《專利合作條約》(PCT)途徑提交國際專利申請11件。此外,該公司還單獨在韓國、美國和歐洲等國家和地區提交專利申請。


      投影單元(PGU)是抬頭顯示最核心的部件。根據不同的技術路線,投影單元可分為LCD(液晶顯示器)、DLP(數字光處理)和MEMS(微機電系統)激光投影三類。對于中國企業來說,盡管LCD仍是目前最成熟的主流投影方案,但其專利壁壘較高。另外,由于DLP的核心專利均被美國德州儀器公司壟斷,對于相關企業來說,可能存在成本高及斷供風險。


      在筆者看來,相比LCD、DLP,MEMS激光投影具有結構簡單、光學引擎簡化等特點,是未來發展的技術趨勢。從專利布局角度看,MEMS激光投影技術從2011年開始,其每年專利申請增長的數量與LCD專利申請量之間的差距正在縮小,逐漸成為抬頭顯示技術領域重要的研發方向。


      夯實基礎增強專利實力


      綜上所述,盡管我國相關企業積極與國內自主品牌車企展開合作,搶占市場,但同時也要認識到,在抬頭顯示系統領域,我國企業仍然存在先發技術不足的問題。


      筆者建議,我國抬頭顯示系統自主品牌要想進一步提升競爭力,應做好以下幾點:首先,要抓住技術迭代的機會,拋棄舊技術包袱,積極研發最新技術。例如,繞過原有國外專利壁壘,開辟新技術路線,錨定MEMS激光投影技術。其次,要充分認識專利申請與專利戰略的重要性,一方面積極加強全球專利布局,通過PCT等途徑加大在其他市場的專利布局,另一方面通過自身的專利儲備,與國內外企業進行專利交叉許可,實現互利共贏。再次,加大與高校和科研院所合作,促進產學研用相結合,提升自身技術優勢。


      如今,在汽車行業快速發展的帶動下,我國抬頭顯示產業正迎來更廣闊的發展空間,同時競爭也越來越激烈,而專利作為進可攻退可守的重要“武器”將起到關鍵作用。

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