【研报】汽车行业智能汽车系列（三）：座舱智能化引发交互革命AR~HUD乘风而来-210610（27页）.pdf

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1、 DLP+漫射屏：分辨率高、成像效果逼真，为当前AR-HUD 主流成像方案DLP 投影技术的核心在于DMD 芯片，该项技术由德州仪器发明并掌握专利。DLP (Digital Light Processing)是基于数字微镜单元(Digital Micromirror Device，DMD)的投影技术，核心在于其中的DMD 芯片。DMD 芯片是一种可实现空间光调制的光学微机电系统，包含了数百万个微小的铝制镜片，每一个镜片对应一个像素，镜片的多少决定了显示分辨率的高低。LED 光源在发出光线后，经 DMD 芯片反射形成图像，随后图像再被投影至漫射屏(表面有扩散膜的成像面)并放大后投射至折

2、叠镜。同时，由于DLP 投影技术高度依赖DMD 芯片，而该技术由德州仪器发明并掌握专利，因此HUD 厂商只能通过采购德州仪器芯片或直接购买其模组使用。DLP 投影技术在温度控制领域存在显著优势，可有效解决阳光倒灌问题、提升投影清晰度，但短期内整体成本较高。HUD 在工作的过程中对成像单元的耐温性具有较高要求。一方面由于在投影过程中为保证投影画面足够清晰，光源本身会产生较大的热量(HUD 每生成1 万 nits 亮度的虚像，对应光源需要生成 40 万nits 的亮度)。另一方面，随着 FOV 角度的不断增加，HUD 成像视角不断拓宽的同时也会引起阳光倒灌，从而导致成像面板温度快速上升，甚至设备因

3、温度过高而烧掉。相较于TFT方案，DLP 方案在温度控制领域具备显著优势。在TFT 方案中，阳光倒灌后，能量均被黑色、透光率极低的TFT 面板吸收，因而局部温度升高较快。而在DLP 方案中， PGU 成像面是表面具有扩散膜的漫射屏(相当于一个扩散器)，所以当阳光倒灌后，能量大都被漫射掉，整体温升速度较慢。根据德州仪器实验数据统计，TFT 方案的温升速度是 DLP 的6 倍，在相同条件下，DLP 成像面温度升高 34 摄氏度，TFT 显示屏则升高了 190 摄氏度，远超过其正常工作范围。此外，较高的耐温性亦保障了DLP 方案中高亮度光源的正常工作，从而具备更加清晰的投影效果。不过，从成本角度而言

4、，由于DLP 投影的是整个平面，为了提升成像效果，需要针对不同的挡风玻璃订制高精度的反射非球面镜，这也直接导致DLP 方案整体成本较高。LCoS：华为入局，旨在打造可定制化的高性能光机LCoS 为LCD与CMOS集成电路有机结合的反射型新型显示技术，是目前AR-HUD的小众技术路线。LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)可视为 LCD 的一种，传统的 LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆上。LCoS 结构中液晶分子填充于上层玻璃基板和下层金属反光层之间，金属反光层和顶层 ITO 公共电极之间的电压共同决定液晶分子的光通性能并展现出不同的像素灰阶，

5、而显示驱动电路直接在硅基板上完成制备。同时，为了避免入射光对硅基板内部晶体管照射形成光生载流子，影响驱动电路性能，通常在电路走线层和金属反光层之间添加一层金属遮光层，实现对入射光的屏蔽目的，导向层可以确定液晶分子的有序排列。LCoS 的显示原理是通过施加在液晶层像素两端电压大小来影响液晶分子的光通性能，进而决定该像素的显示灰阶。具体而言，当液晶层像素的外加电压为零时，入射光经过液晶层后将不发生偏振并经过PBS 棱镜沿原光路反射回来(图 17 中为S 光)。此时光线不进入投影光路，即此时不进行成像。相反，当液晶像素存在外加电压时，入射光经过液晶层后将发生偏振，并经过PBS 棱镜发射至投影光路(图 17 中P 光)并在屏幕上显示成像。此外，为优化成像效果，目前，市场上主流LCoS 成像方案均采用三片式 LCoS 光机，即由激光光源发出白色光线，通过分光系统系统分成红、绿、蓝三原色的光线，而每一个原色光线照射到对应的反射式LCOS 芯片上，系统通过控制 LCOS 面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最后反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线，经过投影机镜头照射到成像面上，形成彩色的图像。