贺龙飞 范广涵 郑树文 许毅钦 张涛

(华南师范大学光电子材料与技术研究所，广东广州 510631)

1 引言

在20世纪90年代，Nakamura［1］等采用MOCVD成功制备了世界上首个高亮度InGaN蓝光LED，使得LED形成三基色完备的发光体系。发光二极管(LED)作为21世纪的新型固态光源，具有体积小、节能环保、响应速度快、使用寿命长等优点。它的出现和兴起引人各国关注，国内外专家一致认为LED有望发展成为 “第四代绿色照明光源”［2～4］。

LED产业链包括外延、芯片、封装以及应用各个环节，涉及的LED原材料包括MO源、透明导电薄膜、金属电极、支架、环氧树脂、硅胶、荧光粉等。根据国家《新材料“十二五”规划》草案指出:2015年LED照明产业规模将达到5000亿，年复合增长率42%，特别是原材料制备企业受益最大。LED原材料研发技术是LED产业发展的先决条件，如何提高LED原材料的各方面性能以及研发新型的LED原材料是当前LED发展急需解决的关键技术之一，对LED行业的发展有着举足轻重的地位。

专利信息作为技术创新和变革的标志，具有直接和实时的见证意义，已成为指导现代工业社会技术发展状况的重要风向标，能够反映科学技术发展水平最新动态的情报文献［5～7］。为此，利用专利信息技术深入分析LED原材料的发展动态和最新研究成果，揭示LED原材料的中国专利现状、竞争格局和发展趋势，为政府、行业主管部门和LED原材料研发生产单位的决策提供依据，进而对提高我国LED行业的整体竞争力具有重要的战略意义。

2 专利检索数据库和分析系统

由于LED原材料领域自身具有范围大，涉及LED上中下游各个部分，LED原材料涉及到MO源、透明导电薄膜、金属电极、支架材料、环氧树脂、硅胶、荧光粉等，因此该领域专利信息的检索工作很复杂。我们利用广东省知识产权局专利信息服务平台的“七国两组织”系统对LED原材料领域相关专利进行分项检索 (由于检索方式比较复杂，此文章只是概括性的解释其检索方法)，专利检索方式包含关键词、IPC分类、主权项、申请时间范围等。中国专利数据采集时间为1985年1月1日至2010年12月31日，共检索得到LED原材料领域相关专利4767件，再利用广东省知识产权局的专利信息分析系统，对检索出来的专利进入各个方面深入分析。

3 LED原材料领域中国专利现状分析

利用广东省专利信息服务平台的“七国两组织”系统进行检索，专利检索截至2010年12月31日，根据检索策略得到的表达式进行检索，并经过人工筛选，共到4767件与LED原材料相关的专利申请。在全部专利申请中，发明专利4041件，占全部检索专利总量的85%，其余726件为实用新型专利，而且没有外观设计的申请专利，如图1所示。从发明专利的比例表明LED原材料领域的专利其技术含量较高。

图1 LED原材料中国专利类型分布

从国内外申请情况看，国外来华专利申请明显高于国内申请，在此次调研的4767件中国专利中，国外来华专利非常之多，申请量达到了2710件，占LED原材料中国专利总量的56.85%;而国内申请有2057件，只占43.15%。综合来看，国外企业在我国有关LED原材料技术的布局非常积极，并且已经占据了较大份额，这也说明LED原材料领域相关技术具有重要的全球性战略地位。

根据检索的LED原材料中国专利数据，得到专利申请情况如表1所示，其中国外申请人在中国申请的LED原材料相关专利有99.8%属发明专利，具有较高的技术含量。而国内申请人的发明专利只占申请的65.1%。从LED原材料领域中国专利法律状态来看，国外申请的中国专利中无效专利比例远少于国内，也能体现出其竞争性和主动性非常强。

表1 LED原材料领域中国专利申请情况

图2为LED原材料中国专利的申请区域分布状况。由图可知日本和美国是LED原材料领域技术的主要掌握国家，也是该技术发展较早、比较重视和研发投入较多的国家。日本的专利申请量非常巨大，这也说明日本LED原材料领域的技术在国际上具有独树一帜的地位，这也与日本最先研发LED的原材料是分不开的。由于日本牢牢控制着LED原材料技术和专利权，使得我国很难在LED原材料技术领域有实质性的突破。国内主要申请区域主要在台湾和广东，上海、北京和江苏也有一定的相关专利申请量，这主要得益于我国LED发展的政策引导。

图2 LED原材料领域中国专利申请区域分布

4 LED原材料中国专利申请人分析

从LED原材料领域中国专利申请人进行分析，得到申请量前十位的申请人如表2所示，排名第一位是日本的株式会社半导体能源研究所，申请量达到267件，该研究所在LED原材料研发实力上较为突出，也非常重视专利的申请和保护工作，应该作为我们重点跟踪研究的对象;排名第二三位的申请人是奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司和夏普株式会社，申请量分别为70件和65件;紧跟其后的是日亚化学工业株式会社和三星SDI株式会社，其申请量均为64件。在LED原材料领域中国专利申请人分析中，申请量前九名均为境外申请人，台湾地区的亿光电子工业股份有限公司排名第十，说明我国LED原材料领域专利技术方面与国外相比还存在很大差距，现阶段我国LED原材料整体研发技术还很难与日美等发达国家相比。

从LED原材料领域中国专利的国内申请人的申请量排名前十来看，如表3所示，专利最多的是中国台湾地区的亿光电子工业股份有限公司和一诠精密工业股份有限公司。中国大陆的企业没有一个，全部分布在高校和研究所，如浙江大学、中科院、华南理工大学、复旦大学、清华大学，申请量均在30件以下。从这一方面可以说明由于我国企业研发投入相对较少，发明创造很少，就总体而言还是我国LED原材料企业有实力的大企业集团相对较少;也可以说明国内LED原材料领域尚处于研发阶段，企业对国外LED原材料技术的垄断表现得极其无力，导致企业对LED原材料领域新材料的开发与应用规模相对较小。

表2 LED原材料中国专利申请人排名前十

表3 LED原材料中国专利国内申请人排名前十

5 LED原材料中国专利IPC情况分析

LED原材料包括在MOCVD中生长外延片所需要的金属有机物、芯片制备中的透明电极材料、封装所用的硅胶以及白光LED转换用荧光转换材料等都是LED原材料领域中极其重要的技术。利用国际标准化的专利IPC分类，可知LED原材料领域的中国专利4767件共涉及44个 (小类)国际专利分类号，而且前10位小类可基本上覆盖全部专利。表4是对LED原材料领域中国专利的IPC分析，得到了LED原材料中国专利在国际专利不同分类号中所占的数量和比例。通过IPC国际专利分类号的分布情况看，相关LED原材料领域的中国专利技术主要分布在H01L(半导体器件)、C09K(不包含在其他类目中的各种应用材料)、C23C(对金属材料的镀覆)、C30B(晶体生长)、C08L(高分子化合物的组合物)、C01C(氨;氰;其化合物)、C08G(用碳—碳不饱和键以外的反应得到的高分子化合物)。

图3为LED原材料领域中国专利的申请人排名前十IPC分布，排名前十位的申请人主要专利申请IPC分布都集中在 H01L，三星 SDI株式会社还在C23C(对金属材料的镀覆或用金属材料对材料的镀覆)方面有一定的专利，日亚化学工业株式会社和东芝株式会社均在C09K(各类应用材料)也有部分核心专利。

表4 LED原材料中国专利前10位IPC构成

图3 LED原材料领域中国专利申请人排名前十的IPC分布

C01B C08K C08L C09K C23C C30B G02BH01BH01LH05B松下电器产业株式会社211 3 54株式会社东芝 1 8 47 3M创新有限公司 3 1 2 1 4 41 1奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司1 1 5 53三星SDI株式会社 5 1 15 1 39 3日亚化学工业株式会社 1 8 8 1 46精工爱普生株式会社 1 4 3 49 2夏普株式会社 4 1 60株式会社半导体能源研究所 1 2 1 262亿光电子工业股份有限公司51

6 LED原材料中国专利技术专利申请及公开发展态势

由图4可以看出，从1985年至1996年期间，中国专利在LED原材料领域的申请量和公开量都不足30件。可见这一时期LED原材料处于基础研究阶段，尚没有许多技术研究成果转化为实际应用的产品;但从1997年起，专利的申请量出现井喷式增长，2006年达到高峰。可见该阶段LED原材料在处于快速发展期。相关原材料开始得到较为深入的研究，从而产生了一大批专利。这与我国LED行业的发展趋势是相一致的，同时也与近几年我国LED行业相关政策是分不开的。

从2007年专利量开始有下降趋势，说明LED原材料国内外技术以及研究已经开始趋于成熟，LED原材料开始步入产业化阶段，考虑到国外申请人在中国申请了大量的LED原材料核心专利，这意味着国内申请人在LED原材料领域专利申请是步履维艰。

图4 LED原材料领域中国专利申请量与公开量发展趋势

LED原材料领域中国专利申请量中排名前四的四个国家分别是日本JP、美国US、中国CN、韩国KR。我们分别对这四个主要申请国的专利量趋势进行分析如图5。可以得到日本在中国申请的专利量在2006之前一直多于其他国家，可以说明日本的LED原材料专利布局早于中国、美国和韩国。也能说明日本在LED原材料领域研发较早，而且有很大实力。

图5 四个主要国家LED原材料领域中国专利申请量发展趋势

最近几年美国、韩国企业也越来越善用专利来“跑马圈地”，抢占市场。市场上主要的原材料都是以日本和美国为主的外国公司产品，国内公司的产品还较少，竞争实力相对薄弱。从2000年起，中国在这方面的研发实力也在逐渐加强，在2006年，LED原材料中国专利的国内申请人申请量达到315件，开始超过日本。

7 结语

(1)从专利类型分析，LED原材料专利主要属发明专利，占相关专利总量的85%，表明LED原材料技术领域是一个高技术领域。

(2)从专利申请的区域分布分析，日本、美国、韩国为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。国外来华专利占LED原材料中国专利总量的56.85%。这表明国外LED原材料相关企业在我国布局非常积极，其竞争性和主动性非常强。

(3)从专利重点持有人分析，申请量前九名均为境外申请人，说明我国LED原材料领域专利技术方面与国外差距还很大。LED原材料专利国内申请人排名前十中，除台湾企业外，均为大陆高校和研究所，可以说明由于大陆企业研发投入少，发明创造少。

(4)从IPC分类分析，LED原材料专利技术主要 分 布 在 H01L、C09K、C23C、C30B、C08L、C01C、C08G。在MO源、透明电极、硅胶以及荧光材料等都是LED原材料领域中极其重要的技术。

(5)从专利申请的发展态势分析，从1997年起，专利申请量出现井喷式增长，最近几年也都有大量的专利申请，可见LED原材料技术正处于高速发展期。而且日本的LED原材料专利布局早于中国、美国和韩国。也能说明日本在LED原材料领域研发较早。从2000年开始，中国的研发实力也在逐渐加强。

综合来说，LED原材料技术是LED行业发展的先决条件，紧紧地制约着LED在其他方面的研发与应用，LED原材料技术有着其他领域无可比拟的竞争优势。但是我国在LED原材料技术研究方面还相当落后，与日本、美国等发达国家相距甚远。如何突破LED原材料技术，不再受国外企业的牵制，将是我们面临的一个新挑战。

［1］Nakamura S J，Mukai T．High-brightness InGaN/AlGaN double-heterostructure blue-green-light-emitting diodes［J］．J Appl Phys，1994，76(12):8189．

［2］徐叙瑢，苏勉曾．发光学与发光材料［M］．化学工业出版社，2004．

［3］苏锵，吴昊，潘跃晓．稀土发光材料在固体白光 LED照明中的应用 ［J］．中国稀土学报，2005，23(5):513．

［4］国家半导体照明工程研发及产业联盟编著，中国半导体照明产业发展年鉴 (2008—2009) ［M］．北京:机械工业出版社，2009．

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

［6］骆云中，陈蔚杰，徐晓琳．专利情报分析与应用［M］．上海:华东理工大学出版社，2007．

［7］毛金生，冯小兵，陈燕．专利分析和预警操作实务［M］．北京:清华大学出版社，2009．