全球LED背光源技术专利态势分析

文尚胜，王保争，赵宝锋，张剑平，桂宇畅

（华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510640）

全球LED背光源技术专利态势分析

文尚胜，王保争，赵宝锋，张剑平，桂宇畅

（华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510640）

选择HOMSON集团的DWPI数据库，采集1965-01-01到2008-12-31的发光二极管（LED）背光源技术专利文献，建立专利数据库.采用Derwent Innovation Index专利分析系统，分别从专利申请总量和趋势、重点专利技术和持有人等方面，对LED背光源技术专利进行了深入的分析，并对比分析了国内外技术专利现状以及主要专利申请国家的申请情况.研究表明在LED背光源技术专利方面，我国原创性核心专利较少，还有待提高，并提出了发展我国LED背光源技术专利的策略.

LED；背光源；专利数据库；专利态势；专利分析

0 引言

发光二极管（LED）具有耗电量小、寿命长、响应速度快、体积小、无污染、易集成化等特点，是引起传统照明产业革命升级换代的新一代光源[1].

采用LED做为显示器件的背光源，可以取得足够的宽带色域，弥补液晶显示设备显示色彩数量不足的缺陷.同时，因为平面光源特性，LED还具有冷阴极射线管（CCFL）无法比及的分区域色彩和色度的调节功能，从而实现更加精确的色彩还原，以达到更好的画质[2].另外，三色RGB LED采用色序法技术作为背光源，还兼有彩色滤光片的效果，可进一步降低显示器的成本[3].平板显示器件作为新一代显示器，正逐步取代传统的阴极射线管（CRT）显示器，发展成一个庞大的产业集群，成为当前电子信息产业的龙头[4]，LED作为平板显示器背光源因而获得了井喷式的发展.国际LED背光源应用领域专利在最近10年发展迅速，从1998年到2007年，平均年增长率达27%，主要持有国为日本、美国、韩国和中国.随着节能观念的推广和技术的革新，LED背光源领域的专利申请量将持续增长.

专利是能够反映科学技术发展水平最新动态的情报文献[5].本文从专利申请总量、重点专利技术和重点专利持有人等方面，对全球LED背光源技术的专利态势进行分析，揭示全球LED背光源技术专利的现状、竞争格局和发展趋势，从而为相关企业单位技术人员进行技术开发提供参考.

1 检索数据库和分析系统

选择HOMSON集团的DWPI数据库为检索源，采用英文为检索语言工具，采取选择检索项、寻找检索关键词及搭配、确定IPC、甄别同族专利、排除杂项等检索策略，在专利数据库中对全球LED背光源技术专利申请情况开展检索.数据采集时间为1965-01-01到2008-12-31，共检索到与LED背光源技术相关的专利申请量为14 917件.然后，选择Derwent Innovation专利分析系统进行深入的分析.

2 现状分析

2.1 国家或地区分布

从LED背光源专利的区域分布来看，如图1所示，排名第一位的是日本，专利申请量为4 510件，约占总量的30%；排名第二位的是美国，专利申请量为4 429件，约占总量的29%；排名第三位的是韩国，专利申请量为1 265件，约占总量8%；排名第四位的是中国，专利申请量为1 248件，约占总量的8%.由此可以看出，日本、美国、韩国占据主导地位，这3个国家专利量的总和超过全球专利总量的70%，在此领域内拥有绝对的技术优势，从而主导了LED背光源市场.中国紧随韩国之后，虽然统计数据表明中国和韩国的专利申请量相当，但中国的很多专利属于实用新型专利，掌握的核心技术还十分有限，而韩国申请的专利大多为发明专利，掌握着众多核心专利技术，与中国专利的量同而质不同.

图1 申请总量的国国家家或或地地区区分布

2.2 应用领域分布

LED背光源应用领域包括多个技术分支，其中主要是各种尺寸的液晶显示器（LCD）LED背光源，包括：小面积的手机、MP3、MP4、PDA、数码相机等用的背光源；中等面积如9～20英寸用于终端显示器的和大面积LCD彩电的背光源.

图2显示，LED背光源专利主要分布在液晶显示屏和灯箱领域.在检索到的关于LED背光源的14 917件专利中，液晶背光模组类专利为12 683件，约占85%（其中手机液晶显示屏背光类专利为3 418件，电脑液晶显示器背光类专利为3 369，液晶电视背光类专利为3 656件），灯箱类为1 013件，约占7%.说明LED背光源主要应用于液晶背光类，在LCD背光源中最具竞争力，代表其未来的发展趋势.

图2 专利的应用领域分布

3 重点技术分析

依据IPC国外专利分类号和Derwent Manual Code（德温特手工代码）这两种分类体系，对全球的重点技术分布情况进行分析.再结合Aureka分析系统的数据库，对包括美国、WO、欧洲专利局、日本、德国和法国等专利文献进行文本挖掘、技术主题归纳和整理，来研究全球LED背光源行业重点技术的分布情况.

3.1 依据国际专利分类号分析

在国际LED背光源专利申请总量14 917件中，排名前10位IPC所代表的技术主题定义为国际LED背光源专利申请的重点技术领域.从表1可以看出，国际专利主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如单位液晶显示单元），其次是IPC分类号G02F1/13357（照明装置）和F21V08/00（光导的使用，例如照明装置或系统中）.从当前平板显示产业的发展态势来看，预计这几个重点技术主题仍然是业界未来几年的技术热点.

表1 国际专利分类号技术主题分布

3.2 依据德温特手工代码分析

在国际LED背光源专利申请总量14 917件中，排名前10位德温特手工代码所代表的技术主题定义为国际LED背光源专利申请的重点技术领域.表2是通过对DWPI文摘的USE（用途）字段的文本聚类分析，辅助人工归组和合并得出的.从LED背光源结构上看，主要涉及导光板、反射板、滤光器以及背光源本身的一些技术.由表2也可以看出，LED背光源国际专利主要集中在LCD（U14-K01A4C，U14-K01A1C，U14-K01A3），LED（X26-H，U12-A01A）、背光技术（X26-U04A1，X26-U04）等方面.这与依照国际专利分类号进行分析得到的结论基本一致.

表2 德温特手工代码的技术主题分布

3.3 重要申请国家分析

由表3可以看出，重要申请国家的国际专利分类号技术主题均主要集中于G02F1/13（基于液晶的，例如单位液晶显示单元）和G02F1/13357（照明装置），说明了LED背光源主要应用在液晶背光源和灯箱方面.

表3 重要申请国家国际专利分类号技术主题分布

如图3所示，日本和美国在各个技术主题都占有一定优势，尤其是在LCD照明（U14-K01A4C），LED（X26-H），LCD光学组件（U14-K01A1C）等方面.日本在LED背光源相关的各项专利技术领域均处于主导地位，美国虽稍逊于日本，但仍远高于其他国家.除日本和美国外，其他国家和地区在LED背光源领域各方面虽各有优势，但总体来看，差距不大.

图3 重要申请国家全球专利技术主题对比分析

综合以上研究，可以看出在LED背光源相关各项技术上，日本和美国遥遥领先，几乎占全球的3/4，牢牢占据着领先地位.预计在未来相当长一段时间里，LED背光源的各项核心技术仍会被日本与美国所垄断.而在中国申请的专利中，国外申请人所占的比例很大，也掌握着一些核心技术.国内企业申请的专利相对集中在边缘领域，如灯箱、光源安装固定等很多属于实用新型专利，而核心技术如导光板等却很少涉及，掌握的核心技术还十分有限.但中国在2003年到2007年短短的5年内，相关专利申请量在持续增加，可见我国近几年内LED背光源技术发展还是比较快的，并且取得了阶段性成果.

4 主要专利持有人分析

由图4可见，从全球LED背光源专利申请量排名来看，申请量排在前20名的申请人依次是：韩国三星（1 076件，占总量的7%），日本夏普（716件，占总量的5%），美国爱普生（572件，占总量的4%），日本索尼（572件，占总量的4%），荷兰飞利浦（507件，占总量的3.5%），以后依次是GLDS（492件，占总量的3%），NIDE（402件），MATU（349件），CANO（303件），SEME（299件），MINN（258件），TOKN（250件），LUMI-N（231件），NIKR（224件），CITL（218件），HITA-N（213件），SAOL（206件），MITO（201件），PARK-1（191件），YAMA-1（177件）.在全球专利申请人前20名中，没有出现中国申请人.

图4 全球主要专利申请人排名

由表4可以看出，前五位申请人的技术主题主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如单位液晶显示单元）和G02F1/13357（照明装置）这两个方面.

表4 排名前五位申请人主要技术主题

5 全球专利申请发展态势

图5显示了LED背光源全球专利申请总量的年度变化趋势.从1989年开始国外LED背光源相关专利申请出现，但直到2000年左右，相关申请量仍然较少.从2000年起相关申请量出现大幅度上升，特别是近几年高速增长，2006年已检索到2 312件专利.从1998年到2007年，平均年增长率达27%，图中近两年专利申请数量快速下降，是因为专利审查的延迟公开所致，对于具体数量还需要进一步观察（由于专利的申请与公开有一段时间间隔，所以2007、2008年的部分专利还没有公开，因此近2年实际专利的数量比检索到的数量要大）.但从其趋势线上反映的总体态势看，该领域的专利申请目前正处于不断上升的态势，因此预计LED背光源发展前景良好，专利申请量将持续快速增长.

图5 全球专利历年申请总量变化

根据LED背光源技术发展与应用领域的拓展关系可知，LED在成为手机、车载导航面板等中小尺寸LCD面板的主流背光源之后，当前又处于Notebook、LCD Monitor及LCD TV大中型尺寸LCD面板所需的背光源市场的切入与渗透的关键时期.特别是2008年热卖的小尺寸上网笔记本，由于广泛采用LED背光源，极大地促进了LED背光源产业的快速发展.预计未来几年，随着节能观念的推广、发光效率的进一步提高及散热问题的攻克，高亮度白光LED有望成为未来涵盖所有尺寸LCD面板的主流背光源，其专利申请量将持续增长.

6 专利申请情况的比较分析

外国在中国申请专利以日本和美国的公司为主.而全球申请专利的数据显示，LED背光源技术主要申请国为日本和美国，其次是韩国和中国，中国台湾地区只排到第九位.国内外统计数据的差别显示，日本无论是针对国际还是中国市场，都有着很强的专利保护意识，而且其LED产业整体实力强劲，技术力量雄厚，专利申请不论是数量还是质量都占有巨大优势.而美国则把主要精力放在国际专利的申请上，但是其LED产业也很成熟，而且技术主要掌握在通用等几个跨国公司手中，一旦中国市场浮现巨大潜力，美国必然凭借其强大的实力加入对市场的争夺战中，所以对美国公司在中国的LED背光源技术也不容小视.从申请量数据的变化趋势看，从2000年开始全球各个企业加大LED背光源的技术投入，专利数量变化的趋势和技术投入的时间布局基本一致.

7 结语

1）从专利申请的国家或地区分布来看，日本、美国、韩国等LED技术强国主要以发明专利为主，掌握着多个领域的核心技术；国内申请的专利主要以实用新型为主，属于技术含量不高的应用技术.这说明在LED背光源技术专利方面，国内的原创性核心专利较少，还有待提高.

2）从专利申请的应用领域来看，LED背光源专利主要分布在液晶显示屏和灯箱领域，其中液晶背光源约占85%，灯箱背光源约占7%，代表LED背光源未来的发展趋势.

3）从专利申请的重点技术来看，通过分析IPC国际专利分类号的分布情况，技术主题主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如单位液晶显示单元）和G02F1/13357（照明装置）这两个方面.

4）从专利主要持有人来看，申请量前20名中没有中国企业，且前五位申请者的申请量占了总申请量的较大比例.

5）从专利申请的发展态势来看，LED背光源领域的专利申请量目前正处于不断上升的阶段，该领域发展前景良好.

综合而言，国内企业的专利申请和国外企业相比，技术含量方面还是有较大差距的，而且以实用新型为主，拥有自主知识产权的核心发明专利并不多.在平板显示与半导体照明产业为未来支柱产业的背景下，国内LED背光源相关企业应加强专利战略研究，了解竞争对手的技术特点和状况，借鉴已有的相关专利技术进行改进，节约研发经费，在细分市场上寻找技术突破点，形成交叉许可专利，并尽可能地防止日后可能的专利侵权.

[1] 毛兴武,张艳雯，周建军,等.新一代绿色光源LED及其应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2] Taguchi T.Present status of energy saving technologies and future prospect in white LED lighting[J].IEEJ Trans，2008（3）：21-26.

[3] 王文根，李瑛，昭明，等.用于TFT-LCD的大功率LED测式背光系统[J].液晶与显示，2006，21（5）：533-538.

[4] 小林骏介.下一代液晶显示[M].北京：科学出版社，2000.

[5] 陈燕，黄迎燕，方建国，等.专利信息采集与分析[M].北京：清华大学出版社，2006.

World Wide Patent Analysis on LED Backlight Technology

WENShang-sheng，WANG Bao-zheng，ZHAO Bao-feng，ZHANG Jian-ping，GUI Yu-chang
（College of Material Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China）

s：The DWPI patent database of HOMSON group was chosen.The LED backlight technology patents between January 1，1965 and December 31，2008 were collected and an associated patent database was established.Derwent Innovation Index patent analysis system was chosen.The LED backlight technology patents were analyzed deeply from the total amount of patent applications，key LED patents and key patent holders,respectively.The present patent status of China and abroad were compared,and the application status of the major countries were compared.The fact that our original core patents were not many in the LED backlight was pointed out.The patent strategy of developing our nation’s LED backlight technology was discussed.

LED；backlight；patent database；patent situation；patent analysis

TN 304

A

1001-4217（2010）01-0069-08

2009-10-13

文尚胜（1964-），男，博士，副教授.研究方向：半导体照明.E-mail：shshwen@scut.edu.cn

863计划项目（2006AA03A160）；广东省科技计划项目（2005B50101005；2007A010500011）