杜磊 高媛 張晶 肖志遠 蘇源哲 施燕

湖北省知識產(chǎn)權發(fā)展中心 湖北武漢 430072

LED技術發(fā)展幾十年，從最初的固態(tài)照明電源到顯示領域的背光再到LED顯示屏，LED的自發(fā)光、小尺寸、高亮度、長壽命、低功耗、快響應都為LED的更廣泛應用提供了堅實基礎。隨著技術的不斷發(fā)展，LED顯示技術進入微型化，Micro LED技術應運而生，以功耗低、亮度高、解析度和色彩飽和度高、響應速度快，壽命長等優(yōu)勢，成為LED技術最新發(fā)展的一個方向。Micro LED技術的產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游的LED外延片制作、驅(qū)動IC制作和TFT驅(qū)動背板制作；中游包括Micro LED單元制作、巨量轉(zhuǎn)移的模組制程及封裝；下游包括Micro LED技術的相關應用，如面板顯示、照明、光通信和生物醫(yī)藥等[1]。

本文依托國家知識產(chǎn)權局專利局專利信息傳播利用能力培育項目，以高端LED技術為研究對象，對Micro LED產(chǎn)業(yè)的專利態(tài)勢進行分析，所涉及的專利檢索，均使用IncoPat科技創(chuàng)新情報平臺，檢索數(shù)據(jù)截止到2019年6月30日。

1 Micro LED技術全球?qū)＠暾垜B(tài)勢

2000年6月，該領域的首件專利提出申請，其專利號為US6410940B1，由 Kansas State University 的 Jiang Hongxing 團隊提出，該專利公開了一種微尺寸的發(fā)光二極管用于迷你顯示器和照明應用。之后的幾年內(nèi)，Micro LED的技術研究仍處于萌芽期，專利申請數(shù)量趨于平穩(wěn)發(fā)展狀態(tài)。從2012年開始至2017年，專利公開量呈持續(xù)大幅增長的態(tài)勢，這是由于以行業(yè)巨頭Luxvue公司為首的各廠商，在意識到Micro LED技術的優(yōu)勢以及其應用前景的情況下，積極參與為推動Micro LED技術商業(yè)化應用而進行的技術研究，且各廠商的技術研究處于穩(wěn)步上升狀態(tài)。

如圖1所示，Micro LED相關專利的申請情況（專利從申請到公開數(shù)據(jù)庫收錄，會有一定的時間延遲，特別是2018年、2019年前半年的數(shù)據(jù)會大幅度小于實際數(shù)據(jù)，僅供參考），可以看出，Micro LED技術仍處于快速發(fā)展階段。

目前，Micro LED仍未實現(xiàn)商業(yè)化，其產(chǎn)業(yè)中游芯片的制程和芯片的巨量轉(zhuǎn)移是最主要問題，芯片的微縮制程也是一道坎。Micro LED技術雖面臨眾多的挑戰(zhàn)，對比兩年前，目前的技術進展已經(jīng)進步許多，早期的專利技術已經(jīng)有實體樣品展示機的出現(xiàn)，2019年已有眾多廠商展示了最新樣機。

圖1 全球Micro LED專利申請年度分布

2 湖北省Micro LED技術專利的總體分析

2.1 全球發(fā)展現(xiàn)狀

本文以關鍵詞結(jié)合IPC、CPC、FI和F-term分類號為主要檢索手段來獲取專利信息。同時，結(jié)合IncoPat等數(shù)據(jù)庫各自的優(yōu)點，得到世界范圍內(nèi)檢索主題相關領域的專利申請。根據(jù)前期的不斷探索，修正得到表1所示的檢索要素表。檢索到全球范圍內(nèi)相關專利申請共2056項（申請?zhí)柡喜⒑螅渲?，中國專利申?88項。

表1 檢索要素表檢索要素 基本要素關鍵詞中文 微型發(fā)光二極管、微發(fā)光二極管、“微LED”、“微型LED”英文Micro-LED*/ “Micro LED*”/ “MicroLED”/“microled*”/ “Micro Light Emitting Diode*”/“μLED*”/“mLED*”/“micro and single-chip integrated LED*”分類號 IPC H01L27/15（包括專門適用于光發(fā)射并且包括至少一個電位躍變勢壘或者表面勢壘的半導體組件）G09G3/32（半導體的，例如使用發(fā)光二極管的）

圖2為全球地域排名分析圖，從圖可知，全球?qū)＠暾埩颗琶壳暗膰一虻貐^(qū)地區(qū)為中國、美國、世界知識產(chǎn)權組織、韓國、中國臺灣和日本。其中，美國、韓國和日本是專利布局較早的國家，其研發(fā)實力強勁，中國在Micro LED領域的起步較晚，但發(fā)展迅猛，截至目前中國的專利申請量位居榜首。

圖2 Micro LED專利申請全球地域排名

圖3展示了Micro LED全球主要申請人排名情況，美國Apple公司專利申請量排名第一（其收購的LuxVue公司的專利也轉(zhuǎn)入Apple的名下），排名第二的深圳華星光電是國內(nèi)顯示面板產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，排名第三的申請人是Goertek（歌爾股份）是一家非典型顯示屏技術企業(yè)。除此之外的中國企業(yè)還有京東方科技集團，上海天馬微電子和臺灣的友達光電，這些都屬于面板制造企業(yè)?？梢钥闯?，中美韓包攬了專利申請量排名前十，其中中國企業(yè)有5家（包括中國臺灣1家），韓國3家，美國2家，表明在中國企業(yè)已經(jīng)掀開了有關Micro LED的研發(fā)熱潮。

2.2 我國Micro LED專利技術分析

本次技術分析將Micro LED技術分解為模組、芯片、驅(qū)動、巨量轉(zhuǎn)移、應用及其它。其中，模組在本次技術分析下是指芯片與驅(qū)動結(jié)合后的組件，其可以在驅(qū)動電路的驅(qū)動下驅(qū)動芯片實現(xiàn)發(fā)光，專利所涉及的技術方案包括模組結(jié)構(gòu)、模組制作工藝等；芯片在本次技術分析下是包括單晶芯片和多晶芯片，其均由Micro LED（微型發(fā)光二極管）顆粒構(gòu)成，專利所涉及的技術方案包括芯片制作工藝、芯片結(jié)構(gòu)；驅(qū)動在本次技術分析下包括驅(qū)動基板和驅(qū)動電路，專利所涉及的技術方案包括驅(qū)動基板結(jié)構(gòu)、驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方法等；巨量轉(zhuǎn)移相關的專利所涉及的技術方案主要包括大量Micro LED顆粒轉(zhuǎn)移方法；應用包括Micro LED技術的應用系統(tǒng)；而其它包括色彩轉(zhuǎn)換、外延片、TFT基板等[2]。

圖3 Micro LED專利全球主要申請人排名

圖4為國內(nèi)Micro LED的技術分布情況?？梢钥闯?，國內(nèi)在芯片的占比最多，其次是其它應用，然后分別為驅(qū)動和模組，說明國內(nèi)產(chǎn)商正在打造Micro LED全產(chǎn)業(yè)鏈，便于整體進行專利布局，以在未來Micro LED產(chǎn)業(yè)上爭得一席之地。

圖4 Micro LED國內(nèi)技術分布

圖5為國內(nèi)省市排名分析圖，從圖可以看出，Micro LED專利申請的區(qū)域主要集中在廣東，該地區(qū)專利申請數(shù)量達到204件，是江蘇、山東、上海等地區(qū)專利申請量的近三倍之多?？梢?，廣東省的技術申請領先有絕對的優(yōu)勢，由圖6可知，其原因主要是深圳市華星光電技術有限公司在廣東申請了大量的專利，其次還有南方科技大學、中山大學以及廣東省半導體產(chǎn)業(yè)技術研究院。從圖5中還可以看到，湖北申請量位居第十，在國內(nèi)省市中，湖北省在Micro LED技術方面起步比較晚。

2.3 湖北省Micro LED專利技術分析

（1）湖北省Micro LED申請趨勢分析。圖7為湖北省申請趨勢分析圖，從圖可知，湖北省內(nèi)的Micro LED專利申請總量并不多。湖北省Micro LED技術相關的最早的第一件專利申請于2008年，是一件關于微型發(fā)光二極管的應用，將微型發(fā)光二極管作為光源制作成照明燈。湖北省相關專利申請數(shù)量一直很少，主要是由武漢華星光電、武漢華顯光電和華中科技大學進行了相關領域的專利申請，說明湖北在這一塊起步較晚。

圖6 Micro LED專利國內(nèi)主要申請人排名

圖7 湖北省申請趨勢分析

（2）湖北省Micro LED主要申請人分析。

圖8為湖北省排名靠前的主要申請人排名，申請量排名前三的申請人依次是武漢華星光電技術有限公司、華中科技大學、武漢大學，由此可知，企業(yè)方面只有武漢華星光電有6件專利申請，再就是武漢華星光電半導體、華引芯和華燦光電，其余主要來源于高校。華中科技大學和武漢大學專利技術主要涉及Micro LED單個芯片的制作和巨量轉(zhuǎn)移上，這兩個技術一直是業(yè)界最頭痛的問題。華引芯（武漢）科技有限公司，唯一的一篇專利涉及倒裝Micro LED智能車燈芯片，屬于照明領域。

圖8 湖北省主要申請人排名

（3）湖北省Micro LED主要發(fā)明人分析。圖9展示了湖北省主要發(fā)明人排名情況，其中，周圣軍、徐浩浩、丁星火、高藝霖、農(nóng)壘森來自華中科技大學，其技術主要聚焦于Micro LED芯片的巨量轉(zhuǎn)移。黃永安、卞敬、周勞伯洋、楊彪來自武漢大學且為同一課題組，其專利技術則偏向Micro LED產(chǎn)業(yè)的單個Micro LED芯片的制作。劉旺來自華引芯（武漢）科技有限公司，唯一的一篇專利涉及倒裝Micro LED智能車燈芯片，屬于照明領域。

湖北省的重要發(fā)明人主要來自武漢大學和華中科技大學，技術主要涉及Micro LED單個芯片的制作和巨量轉(zhuǎn)移上，這兩個技術一直是業(yè)界最頭痛的問題，湖北省的科研重市在該問題上已經(jīng)有了相關技術的產(chǎn)出，為以后成果轉(zhuǎn)化和打造湖北武漢本土相關企業(yè)奠定了基礎。

圖9 湖北省主要發(fā)明人排名

經(jīng)以上數(shù)據(jù)可知，湖北省Micro LED技術的專利申請趨勢同全球的相當，自2016年開始專利爆發(fā)式增長，主要申請人為位于武漢高新技術開發(fā)區(qū)的武漢華星光電和天馬微電子，對應的，主要發(fā)明人也是來自上述兩家企業(yè)，研究技術領域集中在微型發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和制作以及Micro LED技術的顯示應用方面。目前，湖北省暫無專利運營發(fā)生。

3 湖北省Micro LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

Micro LED 是自發(fā)光顯示技術的先進演進方向，湖北省內(nèi)高校和企業(yè)已在此技術上投入大量力量進行研究，但由于起步較晚，技術還比較薄弱。應將 Micro LED 作為加快新型顯示產(chǎn)業(yè)升級的重要著力點，在統(tǒng)籌規(guī)劃布局、核心技術研發(fā)、完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面出臺系列支持政策，鼓勵先進企業(yè)積極研發(fā)Micro LED 工藝，搶占未來顯示產(chǎn)業(yè)制高點。

3.1 提供產(chǎn)業(yè)政策支持，招商引資

一是湖北省政府推動出臺面向Micro LED顯示產(chǎn)業(yè)的針對性政策措施，通過綜合施策，促進Micro LED顯示產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)消費電子產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新發(fā)展。二是引進海外或國內(nèi)沿海及臺灣地區(qū)相關產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的企業(yè)，通過產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，整體推進湖北省（武漢市、園區(qū)）在整個產(chǎn)業(yè)鏈上的技術和實力，進入良好的發(fā)展軌道。

3.2 優(yōu)化投資機制，完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境

營造湖北省Micro LED 顯示產(chǎn)業(yè)投資環(huán)境，設立Micro LED技術專項創(chuàng)新基金，撬動社會資本，支持 Micro LED 先進技術研發(fā)和商用，鼓勵銀行信貸、天使投資、保險投資和境外資本等多渠道資金投向國內(nèi) Micro LED 顯示產(chǎn)業(yè)。

3.3 實施技術創(chuàng)新，提高產(chǎn)業(yè)競爭力

一是統(tǒng)籌實施Micro LED產(chǎn)業(yè)化工程，通過設立專項資金，引導湖北武漢高?；蚩蒲性核椭攸c企業(yè)聯(lián)合攻關Micro LED顯示技術難題。二是建設Micro LED產(chǎn)學研用一體化平臺，推廣Micro LED顯示產(chǎn)品在大尺寸電視、VR/AR、智能手表等領域的應用。

3.4 加快知識產(chǎn)權建設，保障行業(yè)發(fā)展質(zhì)量

基于專利技術分析，目前該產(chǎn)業(yè)的研究熱點在芯片和模組技術分支，特別是芯片微縮制程、巨量轉(zhuǎn)移方法和設備等的環(huán)節(jié)。因此，一方面，建議湖北在芯片、模組方面加強研發(fā)和專利布局，通過加強地方專利申請扶持政策的方向性引導、強化專利質(zhì)量監(jiān)控和反饋等多種方式，加強高價值專利的培育；另一方面，由于上游的專利布局較少，為了進一步提高驅(qū)動效率和質(zhì)量，建議在該環(huán)節(jié)進行創(chuàng)新，特別是驅(qū)動基板、相關材料等方面開展專利布局[3]。

3.5 推動產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展

目前湖北省武漢市最大的兩個廠商華星光電和天馬微電子整體上已經(jīng)覆蓋了整個產(chǎn)業(yè)鏈，但是研究力量還較弱。因此，建議在中游特別是在芯片、模組環(huán)節(jié)加強研發(fā)和技術儲備，以期在未來商業(yè)化中擁有更多自主知識產(chǎn)權的技術；另一方面，由于上游的專利布局較少，建議在該環(huán)節(jié)在繼承現(xiàn)有技術的基礎上進行創(chuàng)新，特別是驅(qū)動基板及其相關材料等方面的開展研究。

此外，由于巨量轉(zhuǎn)移、微縮制程是業(yè)內(nèi)經(jīng)過近幾年研究仍未很好攻克的難題，而為了提高自身的技術和專利儲備，將來在該領域贏得一席之地，可以繞道而行，投入精力對上游和下游進行專利布局，例如，可以在應用方面尋找新視野，尋找新穎的Micro LED技術新應用，基于該應用進行芯片定制，進而進行專利布局。