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全球OLED专利技术发展态势分析

来源:中华显示网发布:司徒春运点击:

  

  一 引言

  OLED具有超薄、高亮度、宽视角、自发光、低功耗、低成本、可弯曲及在低温条件下(TFT-LCD中的液晶在这类条件下会凝固)能够正常工作等优越性能,被业界誉为继LCD之后理想的和最具发展前景的下一代显示器。OLED的原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。就驱动方式来分,OLED可分为被动矩阵式(PM OLED)和主动矩阵式(AM OLED);就发光材料分类,则有低分子(小分子)OLED和高分子OLED(又称为PLED)。

  有机电致发光现象最早在1936年被发现,但直到1987年才被柯达公司开发为具有实用价值的平板显示技术。OLED在过去的十几年中在器件的发光亮度、发光效率和寿命方面取得了巨大进展。早期人们研发的主要是采用小尺寸为主,几乎全为被动矩阵式,并使用小分子的有机发光材料。

  近年来,OLED显示技术已经从小屏幕逐渐向大尺寸发展。1997年日本先锋公司研制出绿色OLED点阵显示器(256×64)的车载FM接收机。同年,日本出光兴产(Idimitsu Kosan)推出了5英寸无源驱动全彩色QVGA全彩色OLED显示器。到1998年日本NEC公司、先锋公司(Pioneer)也相继推出5英寸无源驱动全彩色QVGA全彩色OLED显示器。2000年摩托罗拉(Motorola)推出了采用OLED显示屏的手机。至2007年底,索尼公司成功推出12英寸的OLED电视机,三星公司甚至研制出30英寸和40英寸OLED电视。

  OLED的显示寿命也在近年得到了突破性进展,至2006年红光材料最高寿命已经突破14万小时,蓝光材料有的已经突破2万小时,白光也突破1万小时。

  我国OLED产业也已拥有一定积累。清华大学从1996年开始研究OLED显示技术,在OLED新材料的设计、显示屏的制备和驱动技术的开发等方面取得了重大进展,申请了二十多项国际、国内专利。清华大学与相关企业和投资公司共同成立北京维信诺科技有限公司。2002年11月11日该公司宣布成功开发出全彩色OLED显示屏,并采用了拥有自主知识产权的新型OLED材料,解决了蒸镀工艺等方面的技术难题,使得显示器件的色纯度、发光效率等指标得到了进一步改善。

  出于市场和知识产权保护的需求,世界上许多国家,特别是发达国家在有机电致发光领域申请了众多专利。本文的专利检索是基于Innography专利分析平台,该系统是世界知名专利分析工具,可以查询和获取70多个国家的同族专利、法律状态及专利原文,除此之外还包含来自PACER(美国联邦法院电子备案系统)和最近40年6万个专利诉讼数据,以及来自D&B(邓白氏)及美国证券交易委员会的专利、商业、诉讼等方面信息结合在一起形成结构化分析方案,以可视化图标形式直观地呈现之外,还包括两种分析方法:专利强度分析和相似专利分析。

  二 OLED专利态势分析

  1.OLED专利申请量

  截止2011年12月31日,通过Innography专利分析软件,专利检索范围:包括美国、英国、日本、韩国、法国、德国、PCT、EPO在内的超过70多个国家或地区,共检索到全球OLED相关专利申请95466件,主要涉及OLED原材料(15696)、OLED器件(33831)、OLED设备(27685)、OLED驱动电路(13512)、OLED封装(9183)、OLED应用(4617)等领域。

  2.全球OLED专利分析

  (1)全球OLED专利宏观分析

  从OLED整体技术领域专利的逐年分布情况来看,1992年开始就有相关专利申请。从1992年至1994年,相关专利技术的发展一直比较缓慢,处于基础理论研究阶段,专利申请量比较小。从1995年开始OLED专利申请数量开始逐年增多,在2004年达到顶峰。从2004年以后专利申请数开始缓慢下降,到2010年以后专利申请数减少比较剧烈,这应该是由于目前OLED相关技术发展到一定水平受到关键技术限制的原因。

  该领域不同专利权人的专利拥有量差距悬殊。来自韩国的三星公司旗下的两个子公司三星电子以及三星SDI分别以6309、5139件专利数量遥遥领先,由此可见三星公司在OLED技术方面占有巨大的优势。其他如LG公司、先锋公司、松下公司等都是该领域的主要竞争者。


图1 全球OLED专利申请年度趋势


图2 OLED领域企业专利分布图

  如图2所示,通过气泡分析图分析该领域的各竞争者的技术差距情况(气泡分析图是直观体现专利权人之间技术差距与实例对比的分布图。图中气泡大小代表专利多少;横坐标与专利比重、专利分类、引用情况相关,横坐标越大说明其专利技术性越强;纵坐标与专利权人的收入高低、专利国家分布、专利涉案情况有关,纵坐标越大说明专利权人实力越强)。我们认为:三星电子的气泡最大,说明其专利数量最多;三星电子的气泡最靠右,说明其OLED的专利技术最强;其次则为先锋公司;日本精工公司气泡高度较低,说明该公司综合实力不是很强;


图3 全球OLED专利主要发明人

  其它气泡距离三星电子较远且很集中,说明除了三星电子外,其它公司在该领域技术差距较小且竞争激烈。

  从图3中可以看出在OLED领域,申请专利最多的发明人为Chishio Hosokawa,其专利发明量占20人发明量的16.6%;排名第二、第三的分别为Hiroshi Kita和Masakazu Funahashi,这两人的专利发明量分别占6.9%,5.5%。

  (2)全球OLED领域专利技术领域分布

  对全球OLED专利按照IPC进行分类,其中前10名IPC如表1所示。通过IPC国际专利分类号的分布情况看,相关OLED领域的专利技术主要分布在H05、H01和G09,分别占23.79%、23.52%和10.63%。其中H05占据第一位。因为一件专利可以申请几个分类号,而OLED又都可以划分为电学元件,故含H部的专利数最多。而排名第三的分类号则说明如今OLED市场化比较明显,已经应用在教育、显示、广告等方面。而排名第四到第十的也多为OLED的各个分支,说明这些部分的研究都比较热门。

  (3)OLED领域专利主要技术来源国分析

  将检索结果按照专利权人国籍(Location)统计分析发现,如图2、图3可见OLED的发明专利主要来自日本、韩国、美国、德国、中国、中国台湾等地。说明来自这几个国家的专利权人(发明人所在企业或研究机构)占据了该领域专利申请量的主导。其中日本,韩国和美国遥遥领先,这三国几乎占据了OLED技术来源的大半壁江山。各主要专利来源国OLED领域专利发明特点分析如下。


图4 OLED照明领域专利主要技术来源分析

  a.日本

  日本专利权人在世界各国年度申请高峰在2003年,地区侧重在日本本土,其次为美国和中国,可见日本对美国和中国市场的看好。日本的专利权人主要集中于精工、出光兴产、松下、索尼等公司,其中以精工公司申请的专利最多。而来自日本的专利权人在OLED核心专利主要集中于有机电致发光元素、发光、传输层、发光层、碳原子等的研究。

  b.韩国

  来自韩国的专利权人申请高峰在2004年,地区侧重在韩国本土,其次为美国和中国,可见韩国注重于美国和中国市场。其专利权人主要集中于三星电子、三星SDI、LG、LG显示等公司,其中以三星电子申请的专利最多。韩国的专利权人在OLED核心专利主要集中于有机发光二极管、驱动电路、有机电致发光显示器、薄膜晶体等的研究。

  c.美国

  来自美国的专利申请高峰在2002年,地区侧重在美国本土,其次为巴西。专利权人主要集中于伊斯曼柯达公司,其它公司申请的数量则比较少。而他们在OLED核心专利主要集中于有机发光二极管、发射层、传输层、图像等的研究。

  d.中国

  来自中国的专利权人在世界各国年度申请高峰在2005年,在2005年到2008年三年间有所下降,然后在2009年和2010间又达到高峰。地区侧重点则在中国大陆本土,另外在美国、韩国、中国台湾有少量申请。中国的专利权人主要集中于友达光电公司、清华大学,其它公司申请的数量则比较少。中国的专利权人在OLED核心专利主要集中于OLED、OLED显示器、电致发光材料、发光层等技术的研究。

  (4)中国OLED领域专利分析

  经过检索(如图5),OLED领域在中国申请的专利总量为9432件,高峰在2004年。而在华申请的专利权人主要是三星SDI,精工,LG公司等,国内的清华大学、群创光电等和日韩公司比较而言差距都比较大,仍有很长的路要走。


图5 中国OLED领域专利申请年度趋势

  对中国OLED专利按照IPC分类,其中前10名IPC如表2所示。通过IPC国际专利分类号的分布情况看,相关OLED领域的专利技术主要分布在H01、H05和G09,分别占36.16%、23.52%和16.66%,这和全球OLED专利技术领域分布差别不大,变化的只是相关的排序而已,说明在中国申请的相关OLED专利侧重点有少许差别。在中国所有专利申请中,H01占据第一位,说明在华申请的专利比较侧重于电气元件。

  三 结语

  从OLED领域的全球专利布局来看,专利申请量近年有下降趋势,可能是技术上出现了一定的瓶颈;韩国三星和LG是此领域的龙头企业;技术领域主要集中在电致发光光源、材料和电路上。我国液晶产业由于未掌握核心技术,重蹈了CRT彩电技术“引进落后再引进再落后”的覆辙。为避免这一状况再次发生,在第三代显示技术差距并未太远之际,我国应大力扶持OLED发展,争取显示领域的主动权,重视与技术、产业具同等重要地位的该领域的专利布局。建议一方面积极争取知识产权实力雄厚的大厂(如三星)的许可授权,另一方面可在其还未充分开展专利申请的领域积极研发,掌握具有自主知识产权的核心技术。培养企业知识产权,完善知识产权管理制度,制定知识产权战略。与专业的知识产权服务机构建立合作,构建专利预警机制。注重研发相关技术,积极部署外围专利。密切关注专利申请及诉讼,适时调整研发策略和方向。


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