液晶顯示屏玻璃基板技術(shù)專利態(tài)勢分析

廉莉莉 李秀娟 / 工業(yè)和信息化部電子知識產(chǎn)權(quán)中心 王培堂 / 東旭集團(tuán)有限公司

液晶顯示屏玻璃基板技術(shù)專利態(tài)勢分析

廉莉莉 李秀娟 / 工業(yè)和信息化部電子知識產(chǎn)權(quán)中心 王培堂 / 東旭集團(tuán)有限公司

玻璃基板是液晶顯示屏的核心及關(guān)鍵配套部件，在液晶顯示產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位。隨著國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和市場占有率的逐步提升，國外產(chǎn)業(yè)巨頭開始利用專利優(yōu)勢維持其市場壟斷地位，以東旭、彩虹等為代表的國內(nèi)玻璃基板企業(yè)所面臨的知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)日益加劇。本文對液晶顯示屏玻璃基板全球及中國專利數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，深入研究其發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，分析行業(yè)內(nèi)主要競爭者的研發(fā)動(dòng)態(tài)和專利策略，為國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)、規(guī)避知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)及制定專利策略提供參考。

引言

液晶顯示產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)含量高、資本密集、價(jià)值鏈長、帶動(dòng)能力強(qiáng)、市場廣闊等特點(diǎn)，為各國所重視。我國液晶顯示產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅猛，已成為我國電子信息核心產(chǎn)業(yè)。我國《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》對發(fā)展液晶顯示技術(shù)給予了很高的戰(zhàn)略定位。

液晶顯示核心關(guān)鍵基礎(chǔ)配套部件——玻璃基板，在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位，直接影響著下游顯示面板企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，屬于產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈微笑曲線的高端。因其技術(shù)門檻高、投入大、利潤豐厚、市場主導(dǎo)性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前全球只有美國康寧、日本旭硝子、電氣硝子、板硝子和國內(nèi)的東旭集團(tuán)等少數(shù)幾家公司能夠生產(chǎn)，國內(nèi)面板企業(yè)所需玻璃基板90%以上需要進(jìn)口，本土企業(yè)只占不到10%的市場份額。與國外巨頭相比，我國玻璃基板產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、工藝技術(shù)、良品率、新品開發(fā)、產(chǎn)品品種、高端人才等方面，存在較大差距。

隨著國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和市場占有率的逐步提升，國外產(chǎn)業(yè)巨頭開始利用專利優(yōu)勢維持其市場壟斷地位，以東旭、彩虹等為代表的國內(nèi)玻璃基板企業(yè)所面臨的知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)日益加劇。

圖1 液晶顯示屏玻璃基板全球?qū)＠暾堏厔?/p>

一、全球?qū)＠暾垜B(tài)勢

1、玻璃基板的技術(shù)發(fā)展及專利申請趨勢基本同步于液晶顯示技術(shù)的進(jìn)展

截止2013年底，液晶顯示屏玻璃基板領(lǐng)域全球?qū)＠暾埞?214項(xiàng)。數(shù)據(jù)分析顯示，玻璃基板的技術(shù)發(fā)展及專利申請趨勢基本同步于液晶顯示技術(shù)的進(jìn)展。玻璃基板相關(guān)專利最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：（1）1995年以前為起步階段，專利年度申請量在50項(xiàng)以下，這一階段的顯示設(shè)備主要是CRT顯示器，液晶顯示器產(chǎn)品尚未出現(xiàn)，液晶顯示屏玻璃基板也僅限于實(shí)驗(yàn)室研究；（2）1996～2004年為穩(wěn)步發(fā)展階段，專利申請量穩(wěn)步增長，專利年度申請量接近150項(xiàng)，這一階段CRT顯示器仍是市場主流，但平板顯示技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)，從2002年開始市場上逐漸出現(xiàn)液晶顯示器產(chǎn)品，也形成了玻璃基板專利申請高峰；（3）2005年至今為快速增長階段，專利申請呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，年均增長率達(dá)到19.7%，在這一階段，CRT顯示器逐步退出市場，包括液晶顯示器在內(nèi)的平板顯示器的產(chǎn)值開始超過CRT顯示器，從而帶動(dòng)了玻璃基板相應(yīng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步（見圖1）。

2、市場和技術(shù)高度集中，日本和美國是最主要的專利來源國，日本集團(tuán)優(yōu)勢明顯，美國康寧一家獨(dú)大

液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)技術(shù)含量高、資本密集，因此技術(shù)和市場集中度都很高，專利主要集中在幾家市場主導(dǎo)者手中。日本專利申請總量最高，集團(tuán)優(yōu)勢明顯，日本旭硝子、板硝子、電氣硝子、三星鉆石、安翰視特等五家企業(yè)的總申請量占全球總申請量的55%。美國的專利申請數(shù)量位居第二，基本全部來自于康寧公司。中國申請人的專利申請量排名第三，專利主要集中在2008年以后（見圖2）。

圖2 主要專利技術(shù)來源國及各國專利申請趨勢

3、工藝領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔畲?，占比超過50%，其次是設(shè)備領(lǐng)域和材料領(lǐng)域

全球?qū)＠暾堉校^一半的專利申請都涉及玻璃基板工藝技術(shù)，其中32%僅涉及工藝技術(shù)，20%涉及工藝及其相關(guān)制造設(shè)備，6%涉及材料配方及其制造工藝。在工藝專利中，關(guān)于玻璃基板加工技術(shù)的專利申請量最大，共861項(xiàng)，占總申請量的37%，其次是熔解、成型、其他輔助工藝和運(yùn)輸相關(guān)專利。全球?qū)＠暾堉校?3%涉及玻璃基板材料技術(shù)，其中17%僅涉及材料技術(shù)，6%涉及材料及其制造工藝。在材料專利中，堿玻璃和無堿玻璃專利占比相當(dāng)。

二、在華專利申請態(tài)勢

1、在華專利申請滯后于全球總體趨勢，2008年以后專利申請量高速增長

截止2013年底，液晶顯示屏玻璃基板領(lǐng)域在華專利申請共1797件。與全球趨勢相比，在華專利申請發(fā)展滯后，大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：（1）2000年以前為萌芽期，專利申請量很小，年均在20項(xiàng)以下，這一階段國內(nèi)的液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)尚未起步，專利申請基本上都是由國外申請人提交的；（2）2001～2007年為緩慢發(fā)展期，專利申請量緩慢增長，國外廠商加速在中國進(jìn)行專利布局，國內(nèi)申請人的專利申請占比僅為12%；（3）2008年至今為高速發(fā)展期，專利申請迅猛增長，2012年的專利申請量已經(jīng)超過300件，其主要原因是中國液晶顯示器市場發(fā)展迅速，帶動(dòng)了上游玻璃基板產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，此外，國內(nèi)玻璃基板企業(yè)發(fā)展迅速，在技術(shù)和產(chǎn)品方面均取得一定突破（見圖3）。

圖3 液晶顯示屏玻璃基板在華專利申請趨勢

2、超過60%的中國專利申請來自于國外申請人，美國、日本、德國廠商已經(jīng)占據(jù)專利優(yōu)勢，形成專利壁壘

在液晶顯示屏玻璃基板領(lǐng)域，接近2/3的專利申請來自于國外申請人，其中以美國、日本、德國廠商為主，包括康寧、旭硝子、三星鉆石、電氣硝子、肖特、安翰視特等，他們擁有很強(qiáng)的專利優(yōu)勢，形成了一定的專利壁壘。相比之下，國內(nèi)申請人占據(jù)弱勢地位。此外，美國廠商已經(jīng)基本完成在華的大規(guī)模專利布局，自2011年起專利申請量有所回落，而日本廠商仍在加速在華進(jìn)行專利布局。

三、主要競爭者專利態(tài)勢

液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)技術(shù)含量高、資本密集，因此市場和技術(shù)集中度都很高，專利主要集中在幾家市場主導(dǎo)者手中。圖4是全球主要專利申請人排名情況。

圖4 液晶顯示屏玻璃基板主要專利申請人

1、美國康寧占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，國內(nèi)企業(yè)需高度警惕知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)

康寧是液晶顯示屏玻璃基板領(lǐng)域絕對的領(lǐng)軍企業(yè)，2013年全球市場占有率達(dá)到50%。其是玻璃基板技術(shù)研發(fā)起步最早的廠商之一，全球?qū)＠暾埩颗琶谝唬_(dá)到837項(xiàng)，占全球總申請量的20%。在幾大廠商中，康寧擁有的玻璃基板成型工藝專利數(shù)量最多，其還最先發(fā)明了溢流熔融法成型工藝，在這一領(lǐng)域具有持續(xù)的技術(shù)優(yōu)勢。目前康寧已經(jīng)完成在全球及中國的大規(guī)模專利布局，專利申請速度有所放緩。

康寧憑借強(qiáng)大的專利優(yōu)勢，多次向競爭對手發(fā)起訴訟。2005年，康寧起訴臺灣碧悠電子公司涉嫌盜用其制造主動(dòng)式矩陣液晶顯示器玻璃基板工藝專利的材料。2011年，康寧指控東旭集團(tuán)竊取其商業(yè)秘密用于電腦、智能手機(jī)和電視顯示器的玻璃基板生產(chǎn)，該案于2013年達(dá)成和解，康寧向東旭授權(quán)第六代及以下平板顯示器玻璃制造技術(shù)?？梢灶A(yù)測，隨著國內(nèi)企業(yè)市場份額的不斷提升，知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)也將增大。

2、日本旭硝子近十年來專利申請迅速增長，在玻璃基板材料配方和浮法成型工藝領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，特別重視中國專利布局

旭硝子于90年代中后期由主要生產(chǎn)建筑玻璃和汽車玻璃逐步轉(zhuǎn)型為主要生產(chǎn)液晶顯示屏玻璃基板，并于2003年正式投產(chǎn)。近十年來，其技術(shù)和生產(chǎn)能力不斷取得突破，專利申請量迅速增長，在全球累計(jì)申請專利549項(xiàng)。旭硝子在材料領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，專利申請量達(dá)270項(xiàng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他廠商。此外，旭硝子也是目前唯一采用浮法成型工藝生產(chǎn)玻璃基板的廠商，2008年之后，其申請了大量關(guān)于浮法成型工藝的專利。特別值得關(guān)注的是，旭硝子非常重視中國市場，在華專利申請達(dá)282件，即其全球?qū)＠暾堉杏谐^一半在中國進(jìn)行了專利布局，這與旭硝子加速在中國建廠及進(jìn)行市場拓展的策略保持一致。

3、德國肖特已退出液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)，但仍掌握大量核心基礎(chǔ)性專利，專利風(fēng)險(xiǎn)不容忽視

肖特是液晶顯示屏玻璃基板技術(shù)研究起步最早的廠商之一，早在1953年即申請了第一件專利。目前，肖特在全球共擁有309項(xiàng)專利，分布在工藝、設(shè)備、材料等各個(gè)領(lǐng)域。玻璃熔解技術(shù)和浮法成型工藝是肖特的兩大優(yōu)勢技術(shù)領(lǐng)域。肖特是全世界第一家采用連續(xù)熔解技術(shù)生成特種玻璃的廠商，目前其在玻璃熔解領(lǐng)域的專利申請達(dá)到60項(xiàng)。此外，肖特曾是世界上唯一能夠以浮法生產(chǎn)硼硅酸鹽平板玻璃的廠家，相關(guān)專利申請有46項(xiàng)。2008年肖特宣布退出液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)，此后其專利申請量持續(xù)下滑，但是由于其仍擁有大量核心基礎(chǔ)性專利，因此專利風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

四、材料配方技術(shù)專利態(tài)勢

材料配方技術(shù)是液晶顯示屏玻璃基板的關(guān)鍵技術(shù)之一，材料配方直接影響玻璃基板的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、黏度、光學(xué)穿透吸收性及在各種頻率與溫度下的電氣特性。在材料配方領(lǐng)域，全球共有專利申請847項(xiàng)，其中在華專利申請286項(xiàng)。

早期的材料配方以堿玻璃為主，隨著TFT-LCD的興起，材料配方逐漸從以堿玻璃為主轉(zhuǎn)向以無堿玻璃為主。從1995年起，材料配方專利申請量開始逐漸增大，2009年以后專利申請的增速進(jìn)一步加快（見圖5）。

圖5 液晶顯示屏玻璃基板材料配方技術(shù)專利申請趨勢

從技術(shù)構(gòu)成來看，無堿玻璃和堿玻璃的專利申請量相當(dāng)，各占總申請量的45%左右，還有一些專利涉及與玻璃基板的物理化學(xué)性能及參數(shù)、添加劑等相關(guān)的發(fā)明創(chuàng)造，這種專利保護(hù)范圍往往更大，值得特別關(guān)注。

主要申請人中，日本旭硝子以238項(xiàng)專利申請排名第一，優(yōu)勢非常突出，其在堿玻璃領(lǐng)域共有118項(xiàng)專利，在無堿玻璃領(lǐng)域共有74項(xiàng)專利。美國康寧以154項(xiàng)專利申請排名第二，主要掌握了溢流熔融法所必需的玻璃組分及性能相關(guān)專利。日本板硝子排名第三。國內(nèi)企業(yè)在材料配方領(lǐng)域的專利申請量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外企業(yè)，目前僅有東旭、彩虹、北京工業(yè)大學(xué)等有個(gè)案申請。

通過液晶顯示屏玻璃基板材料配方關(guān)鍵技術(shù)和專利強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)，結(jié)合技術(shù)人員的人工篩選，篩選出重點(diǎn)專利18項(xiàng)，這些重點(diǎn)專利涉及：（1）重點(diǎn)廠商的 主 要 產(chǎn) 品， 如CN95100567.7，US4590171；（2）玻璃基板未來技術(shù)發(fā)展趨勢，如CN99813791. X，CN200480038769.7，CN200680014690.X，CN200810082713.1，CN201180024403.4等；（3）保證玻璃基板的工藝實(shí)施、提高可加工性，如CN95100567.7，CN00124048.X，JP10114538等。這些重點(diǎn)專利值得國內(nèi)企業(yè)特別關(guān)注。

五、成型技術(shù)專利態(tài)勢

成型技術(shù)是液晶顯示屏玻璃基板的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前主要的成型方法包括浮法、流孔下拉法和溢流熔融法。在成型技術(shù)領(lǐng)域，全球共有專利申請481項(xiàng)，其中在華專利申請143項(xiàng)。

成型技術(shù)全球?qū)＠暾埥?jīng)歷了起步階段（2000年以前）和快速發(fā)展階段（2001年至今）。在起步階段，浮法和溢流熔融法均取得關(guān)鍵性的技術(shù)突破，能夠制造液晶顯示屏玻璃基板，但總體專利申請量較小。在快速發(fā)展階段，隨著液晶顯示技術(shù)的快速發(fā)展，玻璃基板成型技術(shù)逐漸成熟，專利申請?jiān)鲩L迅速。在這一階段，日本企業(yè)的總體申請量已經(jīng)超過美國。成型技術(shù)在華專利申請起步較晚，1993年才出現(xiàn)相關(guān)申請，但是發(fā)展速度很快，從2010年起專利年度申請量超過20件。

從技術(shù)構(gòu)成來看，溢流熔融法相關(guān)專利最多，共237項(xiàng)，占比為49%，且起步很早，從上世紀(jì)60年代即出現(xiàn)了首件專利申請。其次是浮法，共有143項(xiàng)專利申請，占比為30%，浮法也是起步最早的成型方法。流孔下拉法應(yīng)用范圍也最小，相關(guān)專利只有11項(xiàng)，僅占總申請量的2%，這種方法起步最晚，2004年才出現(xiàn)首件專利申請（見圖6）。

圖6 玻璃基板成型技術(shù)全球?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成情況

主要申請人中，美國康寧以180項(xiàng)專利申請排名第一，優(yōu)勢明顯，特別是溢流熔融法方面，共有69項(xiàng)專利申請。溢流熔融法生產(chǎn)的玻璃基板具有性能優(yōu)越、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的成型技術(shù)，康寧在玻璃基板行業(yè)的壟斷地位與其控制了溢流熔融法關(guān)鍵技術(shù)有一定關(guān)系。此外，日本板硝子以122項(xiàng)專利申請排名第二，其掌握了大量關(guān)于溢流熔融法的改進(jìn)型專利，并由于收購了浮法工藝的發(fā)明者——英國皮爾金頓公司，進(jìn)一步掌握了浮法工藝技術(shù)，掌握了相當(dāng)數(shù)量的相關(guān)專利。排名第三的是德國肖特，共有57項(xiàng)專利申請。而國內(nèi)企業(yè)中，僅有彩虹和安彩分別掌握了個(gè)案申請。

成型技術(shù)重點(diǎn)專利主要與溢流熔融法有關(guān)，并涉及以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是保證玻璃基板的耐熱性、表面缺陷、平整度等性能要求，如CN200910141415. X、CN201080035053.7、CN02825332.9、CN200680016211.8；二是提高玻璃基板的生產(chǎn)率、降低制造成本，如CN201010169918.0；三是保證工藝實(shí)施，如CN201080035053.7。

六、對策與建議

總體來說，國內(nèi)液晶顯示屏玻璃基板的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化程度還處于起步階段，市場占有率比較低。為了全面縮小與國外廠商的差距，規(guī)避知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)國內(nèi)液晶顯示屏玻璃基板行業(yè)的健康快速發(fā)展，提出以下對策建議：

1、綜合利用專利及其他信息，學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)

（1）跟蹤重點(diǎn)廠商的專利申請動(dòng)態(tài)，了解其技術(shù)研發(fā)動(dòng)向，跟蹤行業(yè)最新技術(shù)進(jìn)展，對于康寧、旭硝子和電氣硝子這三家重點(diǎn)廠商，做到定期跟蹤；

（2）跟蹤關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的專利申請動(dòng)態(tài)，重點(diǎn)包括玻璃基板材料配方技術(shù)和成型工藝，還包括其他較為重要的工藝技術(shù)，如加工、運(yùn)輸、包裝等；

（3）成型工藝關(guān)鍵技術(shù)多以技術(shù)秘密形式進(jìn)行保護(hù)，并不申請專利，國內(nèi)企業(yè)可關(guān)注成型設(shè)備及其構(gòu)件相關(guān)專利，并綜合利用專利、市場、產(chǎn)品等信息，跟蹤最新技術(shù)動(dòng)向。

2、重視知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，避免知識產(chǎn)權(quán)糾紛

（1）全面分析主要廠商的全球及在華專利布局情況，跟蹤各廠商的專利申請、審查、授權(quán)、無效、許可、轉(zhuǎn)讓、訴訟等動(dòng)態(tài)，特別是密切跟蹤主要廠商在華專利法律狀態(tài)變化情況，提前發(fā)現(xiàn)潛在的專利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施；

（2）目前在玻璃基板材料配方和成型工藝領(lǐng)域，存在多項(xiàng)規(guī)避難度較大的核心基礎(chǔ)性專利，對于這些專利，建議可通過獲得專利許可的方式避免侵權(quán)糾紛。

3、研究國外廠商專利策略，加強(qiáng)企業(yè)專利保護(hù)

（1）研究國外廠商的專利策略，包括專利布局、專利許可轉(zhuǎn)讓以及企業(yè)并購等，特別是通過深入分析重點(diǎn)廠商圍繞其主要產(chǎn)品進(jìn)行的專利布局，學(xué)習(xí)國外廠商運(yùn)用專利手段的經(jīng)驗(yàn)；

（2）日本廠商對于專利策略的運(yùn)用非常靈活有效，圍繞核心技術(shù)部署了大量核心及外圍專利，可以作為研究重點(diǎn)；

（3）國內(nèi)企業(yè)不僅可以通過自主研發(fā)掌握自主知識產(chǎn)權(quán)，提高專利儲備，還可以采用專利收購、企業(yè)并購等策略，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

4、聯(lián)合產(chǎn)業(yè)下游力量，突破專利壁壘

國內(nèi)玻璃基板及相關(guān)的下游企業(yè)，包括液晶面板企業(yè)、電視、手機(jī)等智能終端企業(yè)，應(yīng)聯(lián)合起來，形成研發(fā)和專利儲備的合力，共享技術(shù)和專利成果，共同突破國外廠商筑成的專利壁壘，搶占市場。