賀龍飛 范廣涵 鄭樹文 許毅欽 張濤

(華南師范大學(xué)光電子材料與技術(shù)研究所，廣東廣州 510631)

1 引言

在20世紀(jì)90年代，Nakamura［1］等采用MOCVD成功制備了世界上首個高亮度InGaN藍光LED，使得LED形成三基色完備的發(fā)光體系。發(fā)光二極管(LED)作為21世紀(jì)的新型固態(tài)光源，具有體積小、節(jié)能環(huán)保、響應(yīng)速度快、使用壽命長等優(yōu)點。它的出現(xiàn)和興起引人各國關(guān)注，國內(nèi)外專家一致認為LED有望發(fā)展成為 “第四代綠色照明光源”［2～4］。

LED產(chǎn)業(yè)鏈包括外延、芯片、封裝以及應(yīng)用各個環(huán)節(jié)，涉及的LED原材料包括MO源、透明導(dǎo)電薄膜、金屬電極、支架、環(huán)氧樹脂、硅膠、熒光粉等。根據(jù)國家《新材料“十二五”規(guī)劃》草案指出:2015年LED照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到5000億，年復(fù)合增長率42%，特別是原材料制備企業(yè)受益最大。LED原材料研發(fā)技術(shù)是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先決條件，如何提高LED原材料的各方面性能以及研發(fā)新型的LED原材料是當(dāng)前LED發(fā)展急需解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，對LED行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的地位。

專利信息作為技術(shù)創(chuàng)新和變革的標(biāo)志，具有直接和實時的見證意義，已成為指導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)社會技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的重要風(fēng)向標(biāo)，能夠反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平最新動態(tài)的情報文獻［5～7］。為此，利用專利信息技術(shù)深入分析LED原材料的發(fā)展動態(tài)和最新研究成果，揭示LED原材料的中國專利現(xiàn)狀、競爭格局和發(fā)展趨勢，為政府、行業(yè)主管部門和LED原材料研發(fā)生產(chǎn)單位的決策提供依據(jù)，進而對提高我國LED行業(yè)的整體競爭力具有重要的戰(zhàn)略意義。

2 專利檢索數(shù)據(jù)庫和分析系統(tǒng)

由于LED原材料領(lǐng)域自身具有范圍大，涉及LED上中下游各個部分，LED原材料涉及到MO源、透明導(dǎo)電薄膜、金屬電極、支架材料、環(huán)氧樹脂、硅膠、熒光粉等，因此該領(lǐng)域?qū)＠畔⒌臋z索工作很復(fù)雜。我們利用廣東省知識產(chǎn)權(quán)局專利信息服務(wù)平臺的“七國兩組織”系統(tǒng)對LED原材料領(lǐng)域相關(guān)專利進行分項檢索 (由于檢索方式比較復(fù)雜，此文章只是概括性的解釋其檢索方法)，專利檢索方式包含關(guān)鍵詞、IPC分類、主權(quán)項、申請時間范圍等。中國專利數(shù)據(jù)采集時間為1985年1月1日至2010年12月31日，共檢索得到LED原材料領(lǐng)域相關(guān)專利4767件，再利用廣東省知識產(chǎn)權(quán)局的專利信息分析系統(tǒng)，對檢索出來的專利進入各個方面深入分析。

3 LED原材料領(lǐng)域中國專利現(xiàn)狀分析

利用廣東省專利信息服務(wù)平臺的“七國兩組織”系統(tǒng)進行檢索，專利檢索截至2010年12月31日，根據(jù)檢索策略得到的表達式進行檢索，并經(jīng)過人工篩選，共到4767件與LED原材料相關(guān)的專利申請。在全部專利申請中，發(fā)明專利4041件，占全部檢索專利總量的85%，其余726件為實用新型專利，而且沒有外觀設(shè)計的申請專利，如圖1所示。從發(fā)明專利的比例表明LED原材料領(lǐng)域的專利其技術(shù)含量較高。

圖1 LED原材料中國專利類型分布

從國內(nèi)外申請情況看，國外來華專利申請明顯高于國內(nèi)申請，在此次調(diào)研的4767件中國專利中，國外來華專利非常之多，申請量達到了2710件，占LED原材料中國專利總量的56.85%;而國內(nèi)申請有2057件，只占43.15%。綜合來看，國外企業(yè)在我國有關(guān)LED原材料技術(shù)的布局非常積極，并且已經(jīng)占據(jù)了較大份額，這也說明LED原材料領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)具有重要的全球性戰(zhàn)略地位。

根據(jù)檢索的LED原材料中國專利數(shù)據(jù)，得到專利申請情況如表1所示，其中國外申請人在中國申請的LED原材料相關(guān)專利有99.8%屬發(fā)明專利，具有較高的技術(shù)含量。而國內(nèi)申請人的發(fā)明專利只占申請的65.1%。從LED原材料領(lǐng)域中國專利法律狀態(tài)來看，國外申請的中國專利中無效專利比例遠少于國內(nèi)，也能體現(xiàn)出其競爭性和主動性非常強。

表1 LED原材料領(lǐng)域中國專利申請情況

圖2為LED原材料中國專利的申請區(qū)域分布狀況。由圖可知日本和美國是LED原材料領(lǐng)域技術(shù)的主要掌握國家，也是該技術(shù)發(fā)展較早、比較重視和研發(fā)投入較多的國家。日本的專利申請量非常巨大，這也說明日本LED原材料領(lǐng)域的技術(shù)在國際上具有獨樹一幟的地位，這也與日本最先研發(fā)LED的原材料是分不開的。由于日本牢牢控制著LED原材料技術(shù)和專利權(quán)，使得我國很難在LED原材料技術(shù)領(lǐng)域有實質(zhì)性的突破。國內(nèi)主要申請區(qū)域主要在臺灣和廣東，上海、北京和江蘇也有一定的相關(guān)專利申請量，這主要得益于我國LED發(fā)展的政策引導(dǎo)。

圖2 LED原材料領(lǐng)域中國專利申請區(qū)域分布

4 LED原材料中國專利申請人分析

從LED原材料領(lǐng)域中國專利申請人進行分析，得到申請量前十位的申請人如表2所示，排名第一位是日本的株式會社半導(dǎo)體能源研究所，申請量達到267件，該研究所在LED原材料研發(fā)實力上較為突出，也非常重視專利的申請和保護工作，應(yīng)該作為我們重點跟蹤研究的對象;排名第二三位的申請人是奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司和夏普株式會社，申請量分別為70件和65件;緊跟其后的是日亞化學(xué)工業(yè)株式會社和三星SDI株式會社，其申請量均為64件。在LED原材料領(lǐng)域中國專利申請人分析中，申請量前九名均為境外申請人，臺灣地區(qū)的億光電子工業(yè)股份有限公司排名第十，說明我國LED原材料領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)方面與國外相比還存在很大差距，現(xiàn)階段我國LED原材料整體研發(fā)技術(shù)還很難與日美等發(fā)達國家相比。

從LED原材料領(lǐng)域中國專利的國內(nèi)申請人的申請量排名前十來看，如表3所示，專利最多的是中國臺灣地區(qū)的億光電子工業(yè)股份有限公司和一詮精密工業(yè)股份有限公司。中國大陸的企業(yè)沒有一個，全部分布在高校和研究所，如浙江大學(xué)、中科院、華南理工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)，申請量均在30件以下。從這一方面可以說明由于我國企業(yè)研發(fā)投入相對較少，發(fā)明創(chuàng)造很少，就總體而言還是我國LED原材料企業(yè)有實力的大企業(yè)集團相對較少;也可以說明國內(nèi)LED原材料領(lǐng)域尚處于研發(fā)階段，企業(yè)對國外LED原材料技術(shù)的壟斷表現(xiàn)得極其無力，導(dǎo)致企業(yè)對LED原材料領(lǐng)域新材料的開發(fā)與應(yīng)用規(guī)模相對較小。

表2 LED原材料中國專利申請人排名前十

表3 LED原材料中國專利國內(nèi)申請人排名前十

5 LED原材料中國專利IPC情況分析

LED原材料包括在MOCVD中生長外延片所需要的金屬有機物、芯片制備中的透明電極材料、封裝所用的硅膠以及白光LED轉(zhuǎn)換用熒光轉(zhuǎn)換材料等都是LED原材料領(lǐng)域中極其重要的技術(shù)。利用國際標(biāo)準(zhǔn)化的專利IPC分類，可知LED原材料領(lǐng)域的中國專利4767件共涉及44個 (小類)國際專利分類號，而且前10位小類可基本上覆蓋全部專利。表4是對LED原材料領(lǐng)域中國專利的IPC分析，得到了LED原材料中國專利在國際專利不同分類號中所占的數(shù)量和比例。通過IPC國際專利分類號的分布情況看，相關(guān)LED原材料領(lǐng)域的中國專利技術(shù)主要分布在H01L(半導(dǎo)體器件)、C09K(不包含在其他類目中的各種應(yīng)用材料)、C23C(對金屬材料的鍍覆)、C30B(晶體生長)、C08L(高分子化合物的組合物)、C01C(氨;氰;其化合物)、C08G(用碳—碳不飽和鍵以外的反應(yīng)得到的高分子化合物)。

圖3為LED原材料領(lǐng)域中國專利的申請人排名前十IPC分布，排名前十位的申請人主要專利申請IPC分布都集中在 H01L，三星 SDI株式會社還在C23C(對金屬材料的鍍覆或用金屬材料對材料的鍍覆)方面有一定的專利，日亞化學(xué)工業(yè)株式會社和東芝株式會社均在C09K(各類應(yīng)用材料)也有部分核心專利。

表4 LED原材料中國專利前10位IPC構(gòu)成

圖3 LED原材料領(lǐng)域中國專利申請人排名前十的IPC分布

C01B C08K C08L C09K C23C C30B G02BH01BH01LH05B松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社211 3 54株式會社東芝 1 8 47 3M創(chuàng)新有限公司 3 1 2 1 4 41 1奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司1 1 5 53三星SDI株式會社 5 1 15 1 39 3日亞化學(xué)工業(yè)株式會社 1 8 8 1 46精工愛普生株式會社 1 4 3 49 2夏普株式會社 4 1 60株式會社半導(dǎo)體能源研究所 1 2 1 262億光電子工業(yè)股份有限公司51

6 LED原材料中國專利技術(shù)專利申請及公開發(fā)展態(tài)勢

由圖4可以看出，從1985年至1996年期間，中國專利在LED原材料領(lǐng)域的申請量和公開量都不足30件?？梢娺@一時期LED原材料處于基礎(chǔ)研究階段，尚沒有許多技術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的產(chǎn)品;但從1997年起，專利的申請量出現(xiàn)井噴式增長，2006年達到高峰?？梢娫撾A段LED原材料在處于快速發(fā)展期。相關(guān)原材料開始得到較為深入的研究，從而產(chǎn)生了一大批專利。這與我國LED行業(yè)的發(fā)展趨勢是相一致的，同時也與近幾年我國LED行業(yè)相關(guān)政策是分不開的。

從2007年專利量開始有下降趨勢，說明LED原材料國內(nèi)外技術(shù)以及研究已經(jīng)開始趨于成熟，LED原材料開始步入產(chǎn)業(yè)化階段，考慮到國外申請人在中國申請了大量的LED原材料核心專利，這意味著國內(nèi)申請人在LED原材料領(lǐng)域?qū)＠暾埵遣铰木S艱。

圖4 LED原材料領(lǐng)域中國專利申請量與公開量發(fā)展趨勢

LED原材料領(lǐng)域中國專利申請量中排名前四的四個國家分別是日本JP、美國US、中國CN、韓國KR。我們分別對這四個主要申請國的專利量趨勢進行分析如圖5?？梢缘玫饺毡驹谥袊暾埖膶＠吭?006之前一直多于其他國家，可以說明日本的LED原材料專利布局早于中國、美國和韓國。也能說明日本在LED原材料領(lǐng)域研發(fā)較早，而且有很大實力。

圖5 四個主要國家LED原材料領(lǐng)域中國專利申請量發(fā)展趨勢

最近幾年美國、韓國企業(yè)也越來越善用專利來“跑馬圈地”，搶占市場。市場上主要的原材料都是以日本和美國為主的外國公司產(chǎn)品，國內(nèi)公司的產(chǎn)品還較少，競爭實力相對薄弱。從2000年起，中國在這方面的研發(fā)實力也在逐漸加強，在2006年，LED原材料中國專利的國內(nèi)申請人申請量達到315件，開始超過日本。

7 結(jié)語

(1)從專利類型分析，LED原材料專利主要屬發(fā)明專利，占相關(guān)專利總量的85%，表明LED原材料技術(shù)領(lǐng)域是一個高技術(shù)領(lǐng)域。

(2)從專利申請的區(qū)域分布分析，日本、美國、韓國為LED技術(shù)強國，主要以發(fā)明專利為主，掌握著多個領(lǐng)域的核心技術(shù)。國外來華專利占LED原材料中國專利總量的56.85%。這表明國外LED原材料相關(guān)企業(yè)在我國布局非常積極，其競爭性和主動性非常強。

(3)從專利重點持有人分析，申請量前九名均為境外申請人，說明我國LED原材料領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)方面與國外差距還很大。LED原材料專利國內(nèi)申請人排名前十中，除臺灣企業(yè)外，均為大陸高校和研究所，可以說明由于大陸企業(yè)研發(fā)投入少，發(fā)明創(chuàng)造少。

(4)從IPC分類分析，LED原材料專利技術(shù)主要 分 布 在 H01L、C09K、C23C、C30B、C08L、C01C、C08G。在MO源、透明電極、硅膠以及熒光材料等都是LED原材料領(lǐng)域中極其重要的技術(shù)。

(5)從專利申請的發(fā)展態(tài)勢分析，從1997年起，專利申請量出現(xiàn)井噴式增長，最近幾年也都有大量的專利申請，可見LED原材料技術(shù)正處于高速發(fā)展期。而且日本的LED原材料專利布局早于中國、美國和韓國。也能說明日本在LED原材料領(lǐng)域研發(fā)較早。從2000年開始，中國的研發(fā)實力也在逐漸加強。

綜合來說，LED原材料技術(shù)是LED行業(yè)發(fā)展的先決條件，緊緊地制約著LED在其他方面的研發(fā)與應(yīng)用，LED原材料技術(shù)有著其他領(lǐng)域無可比擬的競爭優(yōu)勢。但是我國在LED原材料技術(shù)研究方面還相當(dāng)落后，與日本、美國等發(fā)達國家相距甚遠。如何突破LED原材料技術(shù)，不再受國外企業(yè)的牽制，將是我們面臨的一個新挑戰(zhàn)。

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［4］國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟編著，中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒 (2008—2009) ［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2009．

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［7］毛金生，馮小兵，陳燕．專利分析和預(yù)警操作實務(wù)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2009．