OLED专利技术发展态势分析

赵学武 李 卫/文

OLED专利技术发展态势分析

赵学武 李 卫/文

有机发光二极管（OLED）具有全固态、主动发光、高对比度、节能等诸多优点，是新一代显示器件。主动矩阵OLED（以下简称AMOLED）在大尺寸、高分辨率、全彩、节能等方面具有优势，是OLED技术的发展方向之一。将对OLED以及AMOLED技术的专利态势进行分析，为国内OLED产业发展及相关研究提供参考。

有机发光二极管 OLED 主动矩阵有机发光二极管 AMOLED 专利态势

随着科技的发展，广播电视、互联网以及手机等信息传播工具相继进入千家万户。作为人们获取图形信息的终端媒介，显示器也获得了跨跃式发展。传统的CRT显示器由于厚重、体积大等劣势，已被轻薄、大尺寸的液晶显示器以及平板显示器取代。最近几年，凭借轻薄、易弯曲、便携性、全彩、高亮度、省电以及可视角广等优势，发光二极管显示器（OLED显示器）得到国际社会特别是产业界和学术界的广泛重视。

在我国，OLED显示技术也受到高度关注。OLED技术是“863计划”中“高清晰度平板显示专项”中的重点攻关项目。在国家发改委、科技部、商务部联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）》中，发光二极管新型平板显示器件以及相关驱动电路等新型显示器件为优先发展的重点领域。本文将对OLED以及AMOLED技术的专利态势进行分析，以揭示OLED以及AMOLED技术现状及其发展趋势。

一、专利检索情况说明

（一）检索范围与检索工具

本次专利检索的范围是截止到2009年11月全球范围的OLED专利以及专利申请（以下统称专利），使用的数据库来自中国国家知识产权局（SIPO）、美国专利商标局（USPTO）以及欧洲专利局（EPO）。

（二）检索考虑的主要因素

本次OLED专利检索除了尽可能从技术角度列出全面、准确的检索式，还重点考虑了下列因素：OLED的技术优势、OLED的主要技术问题以及OLED的应用领域。这些因素对OLED技术发展产生很大影响，并直接反映OLED技术的专利布局以及专利发展态势。

1.OLED的技术优势

OLED的技术优势是OLED进入平板显示市场的基础。随着OLED的技术优势被不断发现和深入挖掘，OLED技术不断向前发展。OLED的技术优势主要来自主动发光以及固态显示两个方面。其中，主动发光不仅使OLED能耗降低、显示效果更完美（与其他平板显示技术相比，OLED发光效率高、响应时间短、视角范围大、图像稳定、亮度高、色彩丰富、分辨率高），而且使显示装置厚度变薄、重量减轻；固态显示不仅使得OLED低温特性变好，而且提高了抗震性，从而可胜任更为恶劣的工作环境。

2.OLED的主要技术问题

与其他平板显示技术相比，目前的OLED技术还存在不少需要改进的地方，主要表现在以下三个方面：一是OLED产品的寿命相对较短；二是OLED的色彩纯度不够；三是大尺寸的OLED实现量产比较困难。解决OLED的技术问题是OLED占领平板显示市场甚至取代其他显示技术的关键，已成为平板厂商技术研发的重点。笔者非常关注OLED的主要技术问题，并将其作为分析OLED技术的专利发展态势的重要线索。

3.OLED的应用领域

OLED技术发展到一定阶段以后，专利布局将集中在具体应用领域。OLED技术的应用领域非常广泛，相关专利涉及的技术领域也很多。例如，OLED技术可以应用于商业领域 （包括POS机、ATM机、复印机以及游戏机等）、通信领域（包括手机以及移动网络终端等）、计算机领域（包括PDA、商用PC、家用PC以及笔记本电脑）、消费类电子产品领域（包括音响设备、数码相机、便携式DVD以及其他音视频播放器等）、工业领域（包括仪器、仪表等）、交通领域（包括全球定位系统以及飞机仪表等）以及军事领域（包括坦克以及飞机等现代化武器的显示终端等）。

二、OLED专利态势分析

截至2009年11月，全球范围内OLED专利总量为64945件。下面从OLED专利年度申请情况、OLED专利年度公布情况、OLED专利主要申请人排名、OLED专利优先权国家/地区分布情况以及OLED专利技术领域分布情况五个角度展开分析。

（一）OLED专利申请年度分布情况

图1 OLED专利申请年度分布情况1.专利申请年度分布情况是指各年度提出的专利申请数量的分布情况。

图1为OLED专利申请年度分布情况（前20位）。可以看出，上世纪80年代OLED专利年度申请情况变化不大，维持在每年100件左右；随后，年度申请量有所下降，1987-1994年年度申请量都没有突破100件；从1996年开始，OLED专利申请进入快速增长阶段，当年申请量达227件，几乎为上一年度申请量的两倍；2001年申请量突破1 000件大关，达1 523件；2003年申请量突破3 000件大关，这表明OLED的市场前景普遍被看好。如图1所示，2005年OLED专利申请量最高，为3 721件，随后有所下降。考虑到以下三个因素的影响，即发明专利从提出申请到公布通常有1年半的滞后期；相当数量的美国专利申请没有进行提前公布，只进行授权公告；不少专利申请通过PCT程序完成，国际申请进入国家阶段的手续可能在优先权日起30个月左右办理。可以推测2005年之后OLED专利申请量还将继续保持增长的趋势。

（二）OLED专利申请公开年度分布情况

图2 OLED专利申请公开年度分布情况2.专利申请公开年度分布情况是指各年度公开的专利文献（包括对专利申请的公布以及对专利的授权公告）的数量的分布情况。

图2为OLED专利申请公开年度公布情况（前20位）。从图2中可以看出，早在上世纪60年代就有一定规模的OLED技术研发活动，但OLED技术并没有迅速取得重大突破。1968-1978年以及1987-1996年这两段时间是OLED技术发展的瓶颈阶段，研发工作进展缓慢。从 1996年开始，OLED专利申请进入快速增长阶段。其中，2007年一共公布OLED专利申请3 809件；2008年略有下降 （共计3 784件），但维持在高位；截至2009年11月，2009年已公布了3 872件OLED专利申请。以上情况表明，OLED专利申请量及公布量还将继续保持增长趋势。

（三）OLED专利主要申请人申请量

图3 OLED专利主要申请人申请量

图3为OLED专利主要申请人（前21位）及其申请量。从图3中可以看出，主要的OLED专利申请人都是平板显示器大厂或者是平板技术许可公司。前21位专利申请人中来自日本的公司最多，为7家；来自韩国的公司有6家；来自美国、德国与中国台湾地区的公司分别有2家；来自英国和荷兰的公司分别有1家。需要指出的是，韩国的公司主要是三星和LG参股或者控股的公司。专利申请量排名前五位的公司分别是三星SDI、柯达、三星 DENKAN、爱普生以及IDEMITSU KOSAN（出光兴产）。

（四）OLED专利优先权国家/地区分布情况

图4 OLED专利优先权国家/地区分布情况

图4为OLED专利的优先权国家/地区分布情况（前20位）。专利申请通常都首先在申请人本国家/地区提出，而后向其他国家/地区提出专利申请时再主张第一次提出专利申请的优先权。因此，可以通过分析OLED专利的优先权国家/地区分布状况，了解到OLED技术研发活动主要集中在哪些国家/地区。从图4可以看出，OLED技术研发活动主要集中在美国、日本、韩国、欧洲以及中国台湾地区。美国专利的申请人主要包括柯达、摩托罗拉、UDC、欧司朗、3M公司、友达光电、康宁、杜邦、通用电气、IBM、英特尔、统宝科技、施乐以及普林斯顿大学等。中国的申请人主要包括清华大学、维信诺、鸿海精密、友达光电、信利和中星微电子等。

（五）OLED专利技术领域分布情况

图5 OLED专利技术领域分布情况

图5为OLED专利的技术分布情况 （前20位）。其中，技术分类的依据是IPC分类号的小类。从图5可以看出，OLED涉及的技术领域非常多，包括化学、电学、物理、喷涂工艺等技术领域。其中，涉及基本电气元件中的半导体器件（H01L）的专利申请共计16 342件，占总量的25%；涉及电热以及部分电照明（H05B）的专利申请共计9 457件，占总量的14.6%；涉及对用静态方法显示可变信息的指示装置进行控制的装置或电路（G09G）的专利申请共计4 673件，占总量的7.2%；涉及染料、涂料、抛光剂、天然树脂以及黏合剂之外的应用材料以及材料的应用 （C09K）的专利申请共计4 430件，占总量的6.8%；涉及有机化学领域的杂环化合物（C07C）的专利申请共计1 167件，占总量的1.8%。

三、OLED核心专利持有人及其许可状况

业界通常把OLED的产业链划分为上游、中游和下游，上游包括设备供应商、材料供应商以及零部件供应商，中游包括面板制造商以及模组组装商，下游则是指最终产品供应商。OLED核心专利持有人往往处于产业链的上游，对整个产业链的形成与发展有重大影响。例如，柯达与剑桥显示技术两家公司分别持有小分子OLED和高分子OLED的核心专利，同时两家公司分别是小分子OLED和高分子OLED的材料供应商，主导了整个OLED产业链，使OLED产业形成两大阵营（参见图6）。下文将分别介绍上述两家公司的基本情况及其OLED专利许可情况，此外还将对另外两家OLED专利许可组织（即环宇显示技术公司以及工业技术研究院）进行简要介绍。

（一）柯达(Kodak)

图6 OLED产业两大阵营

柯达公司是小分子OLED企业的典型代表，也是OLED领域最具影响力的公司之一。1987年，柯达公司首次用真空蒸镀法制造出含电子空穴传输层的OLED器件，并获得OLED基础专利。由于柯达公司掌握了大量OLED材料和器件设计的核心专利，该公司受到业内的广泛关注，柯达公司部分OLED专利的被引证次数非常高。例如，引证US4769292的专利达546件（柯达自我引证184件），引证US4539507的专利达511件（柯达自我引证93件），引证US4720432的专利达399件（柯达自我引证86件）。3.以上数据截至2009年11月。柯达公司选择被许可人比较严格，截至目前获得柯达许可的公司有20多家，包括先锋、三星、LG、铼宝科技、奇美以及信利等。

（二）剑桥显示技术(CDT)

剑桥显示技术公司是高分子OLED企业的典型代表，其前身是英国剑桥大学的Cavendish实验室。1989年，该实验室的科学家首次发现可以采用共轭聚合物制造发光二极管，并申请了基础专利（专利申请号GB19899011A）。1990年，Cavendish实验室研制出高分子OLED器件。1992年剑桥大学投资成立了剑桥显示技术公司。

剑桥显示技术公司的专利技术涉及如下领域：OLED的器件、材料、工艺、电极/传输层、结构、电子设备/驱动、光学设备、喷墨打印机、柔性技术以及光致电压技术。该公司在高分子OLED材料、器件和工艺技术方面拥有核心专利。从1996年首次对外发放专利许可开始（第一位被许可人是飞利浦），剑桥显示技术公司对发放专利许可一直保持积极的态度。获得剑桥显示技术公司专利许可的公司有爱普生、杜邦、欧司朗、铼宝科技、住友化工、陶氏化学以及拜耳等。

（三）环宇显示技术公司(UDC)

环宇显示技术公司（英文Universal Display Corporation，简称UDC）是一家从事显示技术开发和许可的美国公司。该公司在全球拥有960余项专利以及专利申请，这些专利来自普林斯顿大学、南加州大学、密歇根大学、摩托罗拉和UDC，涉及的技术领域包括磷光OLED技术及材料、透明OLED技术以及顶部发光OLED技术、柔性OLED技术、白光OLED技术、SOLED技术、有机气相处理技术、喷墨打印技术以及其他高分辨率成样技术、AMOLED技术以及其他驱动电路设计技术、高功率效率的光提取技术以及OLED封装技术。4.参见 http://www.universaldisplay.com/default.asp?contentID=578。

（四）工业技术研究院(ITRI)

工业技术研究院 （Industrial Technology Research Institute of Taiwan，简称工研院）成立于1973年，长期致力于技术研发。2002年，为实现知识产权的增值与运用，工业技术研究院成立了技术移转与服务中心，并通过其专利组合推广网进行专利许可。5.参见 http://www.patentportfolio.itri.org.tw/。工业技术研究院将其专利组合分为六个技术领域，即信息与通信、电子与光电、材料化工与纳米、生物技术与医药、先进制造与系统以及能源与环境。每个技术领域下面包含若干子技术领域（例如电子与光电这个技术领域下面包含光信息技术、光电半导体技术以及平面显示技术；材料化工与纳米这个技术领域下面包含电子材料与零组件、光电材料与结构以及触媒），同样子技术领域下面也可能进一步包含更小的技术领域（例如子技术领域光电材料与结构下面包含了LCD相关材料、光阻、光学膜、OLED相关材料、荧光粉以及其他）。

工业技术研究院进行许可的专利组合中，明显涉及OLED技术的专利组合包括：子技术领域“平面显示技术”下面的 “有机发光二极管（OLED）元件与制程”（共计 58件专利）、子技术领域“光电材料与结构”下面的“OLED相关材料”6. 参见http://www.itri.org.tw/chi/。（共计26件专利）。此外，有可能涉及OLED技术的专利组合包括子技术领域“光电半导体技术”下面的“发光二极体”（共计96件专利）、子技术领域“光电材料与结构”下面的“荧光粉”（共计6件专利）。这些涉及OLED技术的专利主要来自于工业技术研究院下属的化工所、电子所、机械所、材料所、光电所等单位以及台湾交通大学陈金鑫教授。

四、AMOLED专利态势分析

（一）AMOLED专利年度申请情况

图7 AMOLED专利年度申请情况

图7为AMOLED专利年度申请情况（1992-2009年）。可以看出，上世纪90年代AMOLED专利年度申请情况变化不大，维持在每年1件左右。从1997年开始，AMOLED专利申请进入快速增长阶段，当年申请量达6件；2002年申请量突破100件大关，达119件；2003年申请量突破200件大关，这表明AMOLED的市场前景普遍被看好。从图7可以看出，2003年申请量最高，为227件，随后有所下降。考虑到以下三个因素的影响，即发明专利从提出申请到公布通常有1年半的滞后期；相当数量的美国专利申请没有进行提前公布，只进行授权公告；不少专利申请通过PCT程序完成，国际申请进入国家阶段的手续可能在优先权日起30个月左右办理。可以推测2003年之后OLED专利申请量还将维持在100件以上。

（二）AMOLED专利受理国家/地区分布情况

图8 AMOLED专利受理国家/地区分布情况

图8为AMOLED专利受理国家/地区分布情况。可以看出，申请人选择的受理国家/地区非常具有针对性。以40件以及200件为分界线，可以把受理国家/地区分为三档：处于第一档 （高于200件）的受理国家/地区为日本，达303件，这主要是由于日本是AMOLED技术研发较为集中的地域；处于第二档（40件至200件）的受理国家/地区包括我国台湾地区、美国、韩国以及中国大陆，分别为189件、188件、145件以及86件，这些国家/地区是AMOLED主要的制造地和销售地；处于第三档（低于40件）的受理国家/地区包括法国、德国、欧洲、加拿大、英国、德国、荷兰、中国香港等，这些国家/地区主要集中在欧洲，主要原因是欧洲不是AMOLED主要的研发地和制造地，但是AMOLED潜在的销售地，因此申请人在这些国家/地区有少量的专利布局。

（三）AMOLED专利主要申请人申请量

图9 AMOLED专利主要申请人申请量

（四）AMOLED主要申请人专利布局情况

图9为AMOLED专利主要申请人及其申请量（前10位）。从上图可以看出，主要的AMOLED专利申请人都是平板显示器大厂或者是平板技术许可公司。前10名专利申请人中来自日本的公司最多，为3家；来自韩国和中国台湾地区的公司分别有2家；来自美国、英国和荷兰的公司分别有1家；来自英国和荷兰的公司分别有1家。专利申请量排名前五位的公司分别是友达光电、半导体能源研究所、三星、LG飞利浦以及统宝光电，这与OLED的主要申请人有较大不同，后者分别是三星SDI、柯达、三星DENKAN、爱普生以及IDEMITSU KOSAN（出光兴产）。

图10 AMOLED主要申请人专利布局情况

图10为AMOLED专利主要申请人专利布局情况（前10位）。衡量申请人专利布局情况的指标是同族专利数大于3的专利申请在申请总量中所占百分比。可以看出，三星、柯达以及剑桥显示技术非常重视全球专利布局，同族专利数大于3的专利申请占4成以上，这主要是由于柯达以及剑桥显示技术是最重要的OLED技术许可公司，而三星是AMOLED最大的制造商。另外，飞利浦、爱普生以及半导体能源研究所作为AMOLED技术研发企业，通过技术转移和技术许可实现产业化是其主要盈利模式，因此也比较重视全球专利布局。EIP