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    “抬头显示”小屏幕 专利布局大创新

    发布时间:2022.03.23 新闻来源:

      最近,大众汽车公司发布的一段视频显示,旗下全新纯电动车大众ID.3将搭载抬头显示系统(HUD)。无独有偶,理想汽车(即北京车和家汽车技术有限公司)日前也公布将在L9汽车上配备抬头显示系统。如今,随着相关技术日趋成熟,抬头显示产业迎来大发展。


      抬头显示系统的作用是把时速、导航等重要的行车信息,投影到驾驶员前面的挡风玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。本文将通过专利的视角分析抬头显示技术的专利申请趋势、专利布局情况和技术发展路线,以期为我国相关企业提供参考和借鉴。


      中日美专利布局突出


      抬头显示系统最早应用在战斗机上,把飞行的重要信息投放在飞行员前方的玻璃面板上,帮助飞行员在视线不离开飞行路径的前提下对飞行状态一目了然。后来,该技术被应用于高端汽车上,以提高汽车驾驶安全。美国通用汽车公司于1988年首先将抬头显示技术应用到汽车上,而宝马汽车公司则成为欧洲第一家使用该技术的汽车公司。


      近年来,抬头显示技术凭借能够有效缩短眼球对前方视觉盲区时间的特点,越来越受到车企的关注,其已经不再局限于豪华车型,在普通汽车上也正在快速普及。据预测,2025年全球和中国的抬头显示产业市场规模将分别达到385亿元和125亿元,应用前景十分广阔。


      抬头显示技术广阔的市场,吸引诸多企业进入这个赛道,研发技术,布局专利。最近,智慧芽旗下智慧芽创新研究中心发布《智能汽车产业系列——车载抬头显示系统(HUD)技术洞察报告》(下称《报告》)显示,目前,全球抬头显示技术领域的相关专利申请量约为1.95万件。从该领域过去10年的专利申请与授权量演变趋势可以看出,随着传统汽车往网联化、智能化方向转型,以及新能源汽车的强势崛起,抬头显示技术专利申请量和授权量在2011年至2017年间,均呈现逐年稳步增加的态势。


      从专利申请人角度看,日本精机株式会社在全球以超过1000件相关专利申请量排在第一位,占比约18%。在全球抬头显示技术专利申请前二十名中,共有11家日本企业上榜,体现出日本企业在该技术领域的领先实力和深厚的技术储备。


      另外,来自法国的法雷奥舒适驾驶助手公司和法国圣戈班玻璃公司进入全球抬头显示技术专利申请前五名,分别位列第四和第五;来自德国的大陆汽车有限公司位列第十;来自美国的通用汽车环球科技运作有限责任公司位列第十六。来自中国的惠州市华阳多媒体电子有限公司(下称华阳多媒体)和未来(北京)黑科技有限公司(下称未来黑科技)两家企业分别位列第十四和第十七。


      从相关专利申请来源国看,全球有超过2/3的抬头显示技术专利申请来源于日本、中国、美国三个国家。《报告》显示,过去10年间,日本申请人共提交抬头显示技术专利申请6402件,约占该领域全球总量的32.86%;中国相关专利申请量为4571件,约占23.57%;美国相关专利申请量为3216件,约占16.51%。


      从技术应用市场分布看,中日美三国是抬头显示技术应用最重要的三个目标市场。在2014年之前,中日美三国抬头显示技术专利申请量呈现胶着增长态势。2014年后,中国开始迅速成长为全球最受关注的抬头显示技术应用目标市场。此后,中国连续7年成为全球抬头显示技术专利布局的第一市场。截至2021年,全球抬头显示技术约有30%的专利布局在中国。


      车企联动创新后劲足


      抬头显示技术在国内起步较晚,但创新动力足。华阳多媒体于2013年6月提交了第一件抬头显示相关专利申请。从全球技术布局来看,华阳多媒体的专利布局主要集中在国内,提交约170件专利申请,另外通过《专利合作条约》(PCT)途径提交国际专利申请1件。


      近年来,以红旗、吉利、蔚来、哈弗为代表的中国自主汽车品牌积极装配抬头显示系统,引爆了国内市场,与此相辉映的是,近年来中国抬头显示技术专利申请数量增长速度较快,并在2020年首次超越日本。


      不仅如此,在专利落地运用方面,我国抬头显示技术企业注重与车企展开合作。例如,2020年,华阳多媒体的抬头显示系统应用在长城汽车公司的三款车型上;2021年,华阳多媒体又获得包括长城、长安、广汽、北汽、奇瑞在内的众多自主品牌车企的抬头显示系统订单。


      另一家中国企业未来黑科技则与外资品牌宝马汽车公司建立合作关系。例如,未来黑科技与宝马汽车公司共同研发智能座舱,包括抬头显示技术。从专利战略来看,未来黑科技从2020年开始注重专利的海外布局,其中通过《专利合作条约》(PCT)途径提交国际专利申请11件。此外,该公司还单独在韩国、美国和欧洲等国家和地区提交专利申请。


      投影单元(PGU)是抬头显示最核心的部件。根据不同的技术路线,投影单元可分为LCD(液晶显示器)、DLP(数字光处理)和MEMS(微机电系统)激光投影三类。对于中国企业来说,尽管LCD仍是目前最成熟的主流投影方案,但其专利壁垒较高。另外,由于DLP的核心专利均被美国德州仪器公司垄断,对于相关企业来说,可能存在成本高及断供风险。


      在笔者看来,相比LCD、DLP,MEMS激光投影具有结构简单、光学引擎简化等特点,是未来发展的技术趋势。从专利布局角度看,MEMS激光投影技术从2011年开始,其每年专利申请增长的数量与LCD专利申请量之间的差距正在缩小,逐渐成为抬头显示技术领域重要的研发方向。


      夯实基础增强专利实力


      综上所述,尽管我国相关企业积极与国内自主品牌车企展开合作,抢占市场,但同时也要认识到,在抬头显示系统领域,我国企业仍然存在先发技术不足的问题。


      笔者建议,我国抬头显示系统自主品牌要想进一步提升竞争力,应做好以下几点:首先,要抓住技术迭代的机会,抛弃旧技术包袱,积极研发最新技术。例如,绕过原有国外专利壁垒,开辟新技术路线,锚定MEMS激光投影技术。其次,要充分认识专利申请与专利战略的重要性,一方面积极加强全球专利布局,通过PCT等途径加大在其他市场的专利布局,另一方面通过自身的专利储备,与国内外企业进行专利交叉许可,实现互利共赢。再次,加大与高校和科研院所合作,促进产学研用相结合,提升自身技术优势。


      如今,在汽车行业快速发展的带动下,我国抬头显示产业正迎来更广阔的发展空间,同时竞争也越来越激烈,而专利作为进可攻退可守的重要“武器”将起到关键作用。

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