OLED專利技術發展態勢分析

趙學武 李 衛/文

OLED專利技術發展態勢分析

趙學武 李 衛/文

有機發光二極管（OLED）具有全固態、主動發光、高對比度、節能等諸多優點，是新一代顯示器件。主動矩陣OLED（以下簡稱AMOLED）在大尺寸、高分辨率、全彩、節能等方面具有優勢，是OLED技術的發展方向之一。將對OLED以及AMOLED技術的專利態勢進行分析，為國內OLED產業發展及相關研究提供參考。

有機發光二極管 OLED 主動矩陣有機發光二極管 AMOLED 專利態勢

隨著科技的發展，廣播電視、互聯網以及手機等信息傳播工具相繼進入千家萬戶。作為人們獲取圖形信息的終端媒介，顯示器也獲得了跨躍式發展。傳統的CRT顯示器由于厚重、體積大等劣勢，已被輕薄、大尺寸的液晶顯示器以及平板顯示器取代。最近幾年，憑借輕薄、易彎曲、便攜性、全彩、高亮度、省電以及可視角廣等優勢，發光二極管顯示器（OLED顯示器）得到國際社會特別是產業界和學術界的廣泛重視。

在我國，OLED顯示技術也受到高度關注。OLED技術是“863計劃”中“高清晰度平板顯示專項”中的重點攻關項目。在國家發改委、科技部、商務部聯合發布的《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南（2007年度）》中，發光二極管新型平板顯示器件以及相關驅動電路等新型顯示器件為優先發展的重點領域。本文將對OLED以及AMOLED技術的專利態勢進行分析，以揭示OLED以及AMOLED技術現狀及其發展趨勢。

一、專利檢索情況說明

（一）檢索范圍與檢索工具

本次專利檢索的范圍是截止到2009年11月全球范圍的OLED專利以及專利申請（以下統稱專利），使用的數據庫來自中國國家知識產權局（SIPO）、美國專利商標局（USPTO）以及歐洲專利局（EPO）。

（二）檢索考慮的主要因素

本次OLED專利檢索除了盡可能從技術角度列出全面、準確的檢索式，還重點考慮了下列因素：OLED的技術優勢、OLED的主要技術問題以及OLED的應用領域。這些因素對OLED技術發展產生很大影響，并直接反映OLED技術的專利布局以及專利發展態勢。

1.OLED的技術優勢

OLED的技術優勢是OLED進入平板顯示市場的基礎。隨著OLED的技術優勢被不斷發現和深入挖掘，OLED技術不斷向前發展。OLED的技術優勢主要來自主動發光以及固態顯示兩個方面。其中，主動發光不僅使OLED能耗降低、顯示效果更完美（與其他平板顯示技術相比，OLED發光效率高、響應時間短、視角范圍大、圖像穩定、亮度高、色彩豐富、分辨率高），而且使顯示裝置厚度變薄、重量減輕；固態顯示不僅使得OLED低溫特性變好，而且提高了抗震性，從而可勝任更為惡劣的工作環境。

2.OLED的主要技術問題

與其他平板顯示技術相比，目前的OLED技術還存在不少需要改進的地方，主要表現在以下三個方面：一是OLED產品的壽命相對較短；二是OLED的色彩純度不夠；三是大尺寸的OLED實現量產比較困難。解決OLED的技術問題是OLED占領平板顯示市場甚至取代其他顯示技術的關鍵，已成為平板廠商技術研發的重點。筆者非常關注OLED的主要技術問題，并將其作為分析OLED技術的專利發展態勢的重要線索。

3.OLED的應用領域

OLED技術發展到一定階段以后，專利布局將集中在具體應用領域。OLED技術的應用領域非常廣泛，相關專利涉及的技術領域也很多。例如，OLED技術可以應用于商業領域 （包括POS機、ATM機、復印機以及游戲機等）、通信領域（包括手機以及移動網絡終端等）、計算機領域（包括PDA、商用PC、家用PC以及筆記本電腦）、消費類電子產品領域（包括音響設備、數碼相機、便攜式DVD以及其他音視頻播放器等）、工業領域（包括儀器、儀表等）、交通領域（包括全球定位系統以及飛機儀表等）以及軍事領域（包括坦克以及飛機等現代化武器的顯示終端等）。

二、OLED專利態勢分析

截至2009年11月，全球范圍內OLED專利總量為64945件。下面從OLED專利年度申請情況、OLED專利年度公布情況、OLED專利主要申請人排名、OLED專利優先權國家/地區分布情況以及OLED專利技術領域分布情況五個角度展開分析。

（一）OLED專利申請年度分布情況

圖1 OLED專利申請年度分布情況1.專利申請年度分布情況是指各年度提出的專利申請數量的分布情況。

圖1為OLED專利申請年度分布情況（前20位）。可以看出，上世紀80年代OLED專利年度申請情況變化不大，維持在每年100件左右；隨后，年度申請量有所下降，1987-1994年年度申請量都沒有突破100件；從1996年開始，OLED專利申請進入快速增長階段，當年申請量達227件，幾乎為上一年度申請量的兩倍；2001年申請量突破1 000件大關，達1 523件；2003年申請量突破3 000件大關，這表明OLED的市場前景普遍被看好。如圖1所示，2005年OLED專利申請量最高，為3 721件，隨后有所下降。考慮到以下三個因素的影響，即發明專利從提出申請到公布通常有1年半的滯后期；相當數量的美國專利申請沒有進行提前公布，只進行授權公告；不少專利申請通過PCT程序完成，國際申請進入國家階段的手續可能在優先權日起30個月左右辦理。可以推測2005年之后OLED專利申請量還將繼續保持增長的趨勢。

（二）OLED專利申請公開年度分布情況

圖2 OLED專利申請公開年度分布情況2.專利申請公開年度分布情況是指各年度公開的專利文獻（包括對專利申請的公布以及對專利的授權公告）的數量的分布情況。

圖2為OLED專利申請公開年度公布情況（前20位）。從圖2中可以看出，早在上世紀60年代就有一定規模的OLED技術研發活動，但OLED技術并沒有迅速取得重大突破。1968-1978年以及1987-1996年這兩段時間是OLED技術發展的瓶頸階段，研發工作進展緩慢。從 1996年開始，OLED專利申請進入快速增長階段。其中，2007年一共公布OLED專利申請3 809件；2008年略有下降 （共計3 784件），但維持在高位；截至2009年11月，2009年已公布了3 872件OLED專利申請。以上情況表明，OLED專利申請量及公布量還將繼續保持增長趨勢。

（三）OLED專利主要申請人申請量

圖3 OLED專利主要申請人申請量

圖3為OLED專利主要申請人（前21位）及其申請量。從圖3中可以看出，主要的OLED專利申請人都是平板顯示器大廠或者是平板技術許可公司。前21位專利申請人中來自日本的公司最多，為7家；來自韓國的公司有6家；來自美國、德國與中國臺灣地區的公司分別有2家；來自英國和荷蘭的公司分別有1家。需要指出的是，韓國的公司主要是三星和LG參股或者控股的公司。專利申請量排名前五位的公司分別是三星SDI、柯達、三星 DENKAN、愛普生以及IDEMITSU KOSAN（出光興產）。

（四）OLED專利優先權國家/地區分布情況

圖4 OLED專利優先權國家/地區分布情況

圖4為OLED專利的優先權國家/地區分布情況（前20位）。專利申請通常都首先在申請人本國家/地區提出，而后向其他國家/地區提出專利申請時再主張第一次提出專利申請的優先權。因此，可以通過分析OLED專利的優先權國家/地區分布狀況，了解到OLED技術研發活動主要集中在哪些國家/地區。從圖4可以看出，OLED技術研發活動主要集中在美國、日本、韓國、歐洲以及中國臺灣地區。美國專利的申請人主要包括柯達、摩托羅拉、UDC、歐司朗、3M公司、友達光電、康寧、杜邦、通用電氣、IBM、英特爾、統寶科技、施樂以及普林斯頓大學等。中國的申請人主要包括清華大學、維信諾、鴻海精密、友達光電、信利和中星微電子等。

（五）OLED專利技術領域分布情況

圖5 OLED專利技術領域分布情況

圖5為OLED專利的技術分布情況 （前20位）。其中，技術分類的依據是IPC分類號的小類。從圖5可以看出，OLED涉及的技術領域非常多，包括化學、電學、物理、噴涂工藝等技術領域。其中，涉及基本電氣元件中的半導體器件（H01L）的專利申請共計16 342件，占總量的25%；涉及電熱以及部分電照明（H05B）的專利申請共計9 457件，占總量的14.6%；涉及對用靜態方法顯示可變信息的指示裝置進行控制的裝置或電路（G09G）的專利申請共計4 673件，占總量的7.2%；涉及染料、涂料、拋光劑、天然樹脂以及黏合劑之外的應用材料以及材料的應用 （C09K）的專利申請共計4 430件，占總量的6.8%；涉及有機化學領域的雜環化合物（C07C）的專利申請共計1 167件，占總量的1.8%。

三、OLED核心專利持有人及其許可狀況

業界通常把OLED的產業鏈劃分為上游、中游和下游，上游包括設備供應商、材料供應商以及零部件供應商，中游包括面板制造商以及模組組裝商，下游則是指最終產品供應商。OLED核心專利持有人往往處于產業鏈的上游，對整個產業鏈的形成與發展有重大影響。例如，柯達與劍橋顯示技術兩家公司分別持有小分子OLED和高分子OLED的核心專利，同時兩家公司分別是小分子OLED和高分子OLED的材料供應商，主導了整個OLED產業鏈，使OLED產業形成兩大陣營（參見圖6）。下文將分別介紹上述兩家公司的基本情況及其OLED專利許可情況，此外還將對另外兩家OLED專利許可組織（即環宇顯示技術公司以及工業技術研究院）進行簡要介紹。

（一）柯達(Kodak)

圖6 OLED產業兩大陣營

柯達公司是小分子OLED企業的典型代表，也是OLED領域最具影響力的公司之一。1987年，柯達公司首次用真空蒸鍍法制造出含電子空穴傳輸層的OLED器件，并獲得OLED基礎專利。由于柯達公司掌握了大量OLED材料和器件設計的核心專利，該公司受到業內的廣泛關注，柯達公司部分OLED專利的被引證次數非常高。例如，引證US4769292的專利達546件（柯達自我引證184件），引證US4539507的專利達511件（柯達自我引證93件），引證US4720432的專利達399件（柯達自我引證86件）。3.以上數據截至2009年11月。柯達公司選擇被許可人比較嚴格，截至目前獲得柯達許可的公司有20多家，包括先鋒、三星、LG、錸寶科技、奇美以及信利等。

（二）劍橋顯示技術(CDT)

劍橋顯示技術公司是高分子OLED企業的典型代表，其前身是英國劍橋大學的Cavendish實驗室。1989年，該實驗室的科學家首次發現可以采用共軛聚合物制造發光二極管，并申請了基礎專利（專利申請號GB19899011A）。1990年，Cavendish實驗室研制出高分子OLED器件。1992年劍橋大學投資成立了劍橋顯示技術公司。

劍橋顯示技術公司的專利技術涉及如下領域：OLED的器件、材料、工藝、電極/傳輸層、結構、電子設備/驅動、光學設備、噴墨打印機、柔性技術以及光致電壓技術。該公司在高分子OLED材料、器件和工藝技術方面擁有核心專利。從1996年首次對外發放專利許可開始（第一位被許可人是飛利浦），劍橋顯示技術公司對發放專利許可一直保持積極的態度。獲得劍橋顯示技術公司專利許可的公司有愛普生、杜邦、歐司朗、錸寶科技、住友化工、陶氏化學以及拜耳等。

（三）環宇顯示技術公司(UDC)

環宇顯示技術公司（英文Universal Display Corporation，簡稱UDC）是一家從事顯示技術開發和許可的美國公司。該公司在全球擁有960余項專利以及專利申請，這些專利來自普林斯頓大學、南加州大學、密歇根大學、摩托羅拉和UDC，涉及的技術領域包括磷光OLED技術及材料、透明OLED技術以及頂部發光OLED技術、柔性OLED技術、白光OLED技術、SOLED技術、有機氣相處理技術、噴墨打印技術以及其他高分辨率成樣技術、AMOLED技術以及其他驅動電路設計技術、高功率效率的光提取技術以及OLED封裝技術。4.參見 http://www.universaldisplay.com/default.asp?contentID=578。

（四）工業技術研究院(ITRI)

工業技術研究院 （Industrial Technology Research Institute of Taiwan，簡稱工研院）成立于1973年，長期致力于技術研發。2002年，為實現知識產權的增值與運用，工業技術研究院成立了技術移轉與服務中心，并通過其專利組合推廣網進行專利許可。5.參見 http://www.patentportfolio.itri.org.tw/。工業技術研究院將其專利組合分為六個技術領域，即信息與通信、電子與光電、材料化工與納米、生物技術與醫藥、先進制造與系統以及能源與環境。每個技術領域下面包含若干子技術領域（例如電子與光電這個技術領域下面包含光信息技術、光電半導體技術以及平面顯示技術；材料化工與納米這個技術領域下面包含電子材料與零組件、光電材料與結構以及觸媒），同樣子技術領域下面也可能進一步包含更小的技術領域（例如子技術領域光電材料與結構下面包含了LCD相關材料、光阻、光學膜、OLED相關材料、熒光粉以及其他）。

工業技術研究院進行許可的專利組合中，明顯涉及OLED技術的專利組合包括：子技術領域“平面顯示技術”下面的 “有機發光二極管（OLED）元件與制程”（共計 58件專利）、子技術領域“光電材料與結構”下面的“OLED相關材料”6. 參見http://www.itri.org.tw/chi/。（共計26件專利）。此外，有可能涉及OLED技術的專利組合包括子技術領域“光電半導體技術”下面的“發光二極體”（共計96件專利）、子技術領域“光電材料與結構”下面的“熒光粉”（共計6件專利）。這些涉及OLED技術的專利主要來自于工業技術研究院下屬的化工所、電子所、機械所、材料所、光電所等單位以及臺灣交通大學陳金鑫教授。

四、AMOLED專利態勢分析

（一）AMOLED專利年度申請情況

圖7 AMOLED專利年度申請情況

圖7為AMOLED專利年度申請情況（1992-2009年）。可以看出，上世紀90年代AMOLED專利年度申請情況變化不大，維持在每年1件左右。從1997年開始，AMOLED專利申請進入快速增長階段，當年申請量達6件；2002年申請量突破100件大關，達119件；2003年申請量突破200件大關，這表明AMOLED的市場前景普遍被看好。從圖7可以看出，2003年申請量最高，為227件，隨后有所下降。考慮到以下三個因素的影響，即發明專利從提出申請到公布通常有1年半的滯后期；相當數量的美國專利申請沒有進行提前公布，只進行授權公告；不少專利申請通過PCT程序完成，國際申請進入國家階段的手續可能在優先權日起30個月左右辦理。可以推測2003年之后OLED專利申請量還將維持在100件以上。

（二）AMOLED專利受理國家/地區分布情況

圖8 AMOLED專利受理國家/地區分布情況

圖8為AMOLED專利受理國家/地區分布情況。可以看出，申請人選擇的受理國家/地區非常具有針對性。以40件以及200件為分界線，可以把受理國家/地區分為三檔：處于第一檔 （高于200件）的受理國家/地區為日本，達303件，這主要是由于日本是AMOLED技術研發較為集中的地域；處于第二檔（40件至200件）的受理國家/地區包括我國臺灣地區、美國、韓國以及中國大陸，分別為189件、188件、145件以及86件，這些國家/地區是AMOLED主要的制造地和銷售地；處于第三檔（低于40件）的受理國家/地區包括法國、德國、歐洲、加拿大、英國、德國、荷蘭、中國香港等，這些國家/地區主要集中在歐洲，主要原因是歐洲不是AMOLED主要的研發地和制造地，但是AMOLED潛在的銷售地，因此申請人在這些國家/地區有少量的專利布局。

（三）AMOLED專利主要申請人申請量

圖9 AMOLED專利主要申請人申請量

（四）AMOLED主要申請人專利布局情況

圖9為AMOLED專利主要申請人及其申請量（前10位）。從上圖可以看出，主要的AMOLED專利申請人都是平板顯示器大廠或者是平板技術許可公司。前10名專利申請人中來自日本的公司最多，為3家；來自韓國和中國臺灣地區的公司分別有2家；來自美國、英國和荷蘭的公司分別有1家；來自英國和荷蘭的公司分別有1家。專利申請量排名前五位的公司分別是友達光電、半導體能源研究所、三星、LG飛利浦以及統寶光電，這與OLED的主要申請人有較大不同，后者分別是三星SDI、柯達、三星DENKAN、愛普生以及IDEMITSU KOSAN（出光興產）。

圖10 AMOLED主要申請人專利布局情況

圖10為AMOLED專利主要申請人專利布局情況（前10位）。衡量申請人專利布局情況的指標是同族專利數大于3的專利申請在申請總量中所占百分比。可以看出，三星、柯達以及劍橋顯示技術非常重視全球專利布局，同族專利數大于3的專利申請占4成以上，這主要是由于柯達以及劍橋顯示技術是最重要的OLED技術許可公司，而三星是AMOLED最大的制造商。另外，飛利浦、愛普生以及半導體能源研究所作為AMOLED技術研發企業，通過技術轉移和技術許可實現產業化是其主要盈利模式，因此也比較重視全球專利布局。EIP