全球LED背光源技術(shù)專利態(tài)勢分析

文尚勝，王保爭，趙寶鋒，張劍平，桂宇暢

（華南理工大學材料科學與工程學院，廣東廣州510640）

全球LED背光源技術(shù)專利態(tài)勢分析

文尚勝，王保爭，趙寶鋒，張劍平，桂宇暢

（華南理工大學材料科學與工程學院，廣東廣州510640）

選擇HOMSON集團的DWPI數(shù)據(jù)庫，采集1965-01-01到2008-12-31的發(fā)光二極管（LED）背光源技術(shù)專利文獻，建立專利數(shù)據(jù)庫.采用Derwent Innovation Index專利分析系統(tǒng)，分別從專利申請總量和趨勢、重點專利技術(shù)和持有人等方面，對LED背光源技術(shù)專利進行了深入的分析，并對比分析了國內(nèi)外技術(shù)專利現(xiàn)狀以及主要專利申請國家的申請情況.研究表明在LED背光源技術(shù)專利方面，我國原創(chuàng)性核心專利較少，還有待提高，并提出了發(fā)展我國LED背光源技術(shù)專利的策略.

LED；背光源；專利數(shù)據(jù)庫；專利態(tài)勢；專利分析

0 引言

發(fā)光二極管（LED）具有耗電量小、壽命長、響應(yīng)速度快、體積小、無污染、易集成化等特點，是引起傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)革命升級換代的新一代光源[1].

采用LED做為顯示器件的背光源，可以取得足夠的寬帶色域，彌補液晶顯示設(shè)備顯示色彩數(shù)量不足的缺陷.同時，因為平面光源特性，LED還具有冷陰極射線管（CCFL）無法比及的分區(qū)域色彩和色度的調(diào)節(jié)功能，從而實現(xiàn)更加精確的色彩還原，以達到更好的畫質(zhì)[2].另外，三色RGB LED采用色序法技術(shù)作為背光源，還兼有彩色濾光片的效果，可進一步降低顯示器的成本[3].平板顯示器件作為新一代顯示器，正逐步取代傳統(tǒng)的陰極射線管（CRT）顯示器，發(fā)展成一個龐大的產(chǎn)業(yè)集群，成為當前電子信息產(chǎn)業(yè)的龍頭[4]，LED作為平板顯示器背光源因而獲得了井噴式的發(fā)展.國際LED背光源應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠谧罱?0年發(fā)展迅速，從1998年到2007年，平均年增長率達27%，主要持有國為日本、美國、韓國和中國.隨著節(jié)能觀念的推廣和技術(shù)的革新，LED背光源領(lǐng)域的專利申請量將持續(xù)增長.

專利是能夠反映科學技術(shù)發(fā)展水平最新動態(tài)的情報文獻[5].本文從專利申請總量、重點專利技術(shù)和重點專利持有人等方面，對全球LED背光源技術(shù)的專利態(tài)勢進行分析，揭示全球LED背光源技術(shù)專利的現(xiàn)狀、競爭格局和發(fā)展趨勢，從而為相關(guān)企業(yè)單位技術(shù)人員進行技術(shù)開發(fā)提供參考.

1 檢索數(shù)據(jù)庫和分析系統(tǒng)

選擇HOMSON集團的DWPI數(shù)據(jù)庫為檢索源，采用英文為檢索語言工具，采取選擇檢索項、尋找檢索關(guān)鍵詞及搭配、確定IPC、甄別同族專利、排除雜項等檢索策略，在專利數(shù)據(jù)庫中對全球LED背光源技術(shù)專利申請情況開展檢索.數(shù)據(jù)采集時間為1965-01-01到2008-12-31，共檢索到與LED背光源技術(shù)相關(guān)的專利申請量為14 917件.然后，選擇Derwent Innovation專利分析系統(tǒng)進行深入的分析.

2 現(xiàn)狀分析

2.1 國家或地區(qū)分布

從LED背光源專利的區(qū)域分布來看，如圖1所示，排名第一位的是日本，專利申請量為4 510件，約占總量的30%；排名第二位的是美國，專利申請量為4 429件，約占總量的29%；排名第三位的是韓國，專利申請量為1 265件，約占總量8%；排名第四位的是中國，專利申請量為1 248件，約占總量的8%.由此可以看出，日本、美國、韓國占據(jù)主導地位，這3個國家專利量的總和超過全球?qū)＠偭康?0%，在此領(lǐng)域內(nèi)擁有絕對的技術(shù)優(yōu)勢，從而主導了LED背光源市場.中國緊隨韓國之后，雖然統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明中國和韓國的專利申請量相當，但中國的很多專利屬于實用新型專利，掌握的核心技術(shù)還十分有限，而韓國申請的專利大多為發(fā)明專利，掌握著眾多核心專利技術(shù)，與中國專利的量同而質(zhì)不同.

圖1 申請總量的國國家家或或地地區(qū)區(qū)分布

2.2 應(yīng)用領(lǐng)域分布

LED背光源應(yīng)用領(lǐng)域包括多個技術(shù)分支，其中主要是各種尺寸的液晶顯示器（LCD）LED背光源，包括：小面積的手機、MP3、MP4、PDA、數(shù)碼相機等用的背光源；中等面積如9～20英寸用于終端顯示器的和大面積LCD彩電的背光源.

圖2顯示，LED背光源專利主要分布在液晶顯示屏和燈箱領(lǐng)域.在檢索到的關(guān)于LED背光源的14 917件專利中，液晶背光模組類專利為12 683件，約占85%（其中手機液晶顯示屏背光類專利為3 418件，電腦液晶顯示器背光類專利為3 369，液晶電視背光類專利為3 656件），燈箱類為1 013件，約占7%.說明LED背光源主要應(yīng)用于液晶背光類，在LCD背光源中最具競爭力，代表其未來的發(fā)展趨勢.

圖2 專利的應(yīng)用領(lǐng)域分布

3 重點技術(shù)分析

依據(jù)IPC國外專利分類號和Derwent Manual Code（德溫特手工代碼）這兩種分類體系，對全球的重點技術(shù)分布情況進行分析.再結(jié)合Aureka分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，對包括美國、WO、歐洲專利局、日本、德國和法國等專利文獻進行文本挖掘、技術(shù)主題歸納和整理，來研究全球LED背光源行業(yè)重點技術(shù)的分布情況.

3.1 依據(jù)國際專利分類號分析

在國際LED背光源專利申請總量14 917件中，排名前10位IPC所代表的技術(shù)主題定義為國際LED背光源專利申請的重點技術(shù)領(lǐng)域.從表1可以看出，國際專利主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如單位液晶顯示單元），其次是IPC分類號G02F1/13357（照明裝置）和F21V08/00（光導的使用，例如照明裝置或系統(tǒng)中）.從當前平板顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢來看，預(yù)計這幾個重點技術(shù)主題仍然是業(yè)界未來幾年的技術(shù)熱點.

表1 國際專利分類號技術(shù)主題分布

3.2 依據(jù)德溫特手工代碼分析

在國際LED背光源專利申請總量14 917件中，排名前10位德溫特手工代碼所代表的技術(shù)主題定義為國際LED背光源專利申請的重點技術(shù)領(lǐng)域.表2是通過對DWPI文摘的USE（用途）字段的文本聚類分析，輔助人工歸組和合并得出的.從LED背光源結(jié)構(gòu)上看，主要涉及導光板、反射板、濾光器以及背光源本身的一些技術(shù).由表2也可以看出，LED背光源國際專利主要集中在LCD（U14-K01A4C，U14-K01A1C，U14-K01A3），LED（X26-H，U12-A01A）、背光技術(shù)（X26-U04A1，X26-U04）等方面.這與依照國際專利分類號進行分析得到的結(jié)論基本一致.

表2 德溫特手工代碼的技術(shù)主題分布

3.3 重要申請國家分析

由表3可以看出，重要申請國家的國際專利分類號技術(shù)主題均主要集中于G02F1/13（基于液晶的，例如單位液晶顯示單元）和G02F1/13357（照明裝置），說明了LED背光源主要應(yīng)用在液晶背光源和燈箱方面.

表3 重要申請國家國際專利分類號技術(shù)主題分布

如圖3所示，日本和美國在各個技術(shù)主題都占有一定優(yōu)勢，尤其是在LCD照明（U14-K01A4C），LED（X26-H），LCD光學組件（U14-K01A1C）等方面.日本在LED背光源相關(guān)的各項專利技術(shù)領(lǐng)域均處于主導地位，美國雖稍遜于日本，但仍遠高于其他國家.除日本和美國外，其他國家和地區(qū)在LED背光源領(lǐng)域各方面雖各有優(yōu)勢，但總體來看，差距不大.

圖3 重要申請國家全球?qū)＠夹g(shù)主題對比分析

綜合以上研究，可以看出在LED背光源相關(guān)各項技術(shù)上，日本和美國遙遙領(lǐng)先，幾乎占全球的3/4，牢牢占據(jù)著領(lǐng)先地位.預(yù)計在未來相當長一段時間里，LED背光源的各項核心技術(shù)仍會被日本與美國所壟斷.而在中國申請的專利中，國外申請人所占的比例很大，也掌握著一些核心技術(shù).國內(nèi)企業(yè)申請的專利相對集中在邊緣領(lǐng)域，如燈箱、光源安裝固定等很多屬于實用新型專利，而核心技術(shù)如導光板等卻很少涉及，掌握的核心技術(shù)還十分有限.但中國在2003年到2007年短短的5年內(nèi)，相關(guān)專利申請量在持續(xù)增加，可見我國近幾年內(nèi)LED背光源技術(shù)發(fā)展還是比較快的，并且取得了階段性成果.

4 主要專利持有人分析

由圖4可見，從全球LED背光源專利申請量排名來看，申請量排在前20名的申請人依次是：韓國三星（1 076件，占總量的7%），日本夏普（716件，占總量的5%），美國愛普生（572件，占總量的4%），日本索尼（572件，占總量的4%），荷蘭飛利浦（507件，占總量的3.5%），以后依次是GLDS（492件，占總量的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?qū)＠暾埲饲?0名中，沒有出現(xiàn)中國申請人.

圖4 全球主要專利申請人排名

由表4可以看出，前五位申請人的技術(shù)主題主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如單位液晶顯示單元）和G02F1/13357（照明裝置）這兩個方面.

表4 排名前五位申請人主要技術(shù)主題

5 全球?qū)＠暾埌l(fā)展態(tài)勢

圖5顯示了LED背光源全球?qū)＠暾埧偭康哪甓茸兓厔?從1989年開始國外LED背光源相關(guān)專利申請出現(xiàn)，但直到2000年左右，相關(guān)申請量仍然較少.從2000年起相關(guān)申請量出現(xiàn)大幅度上升，特別是近幾年高速增長，2006年已檢索到2 312件專利.從1998年到2007年，平均年增長率達27%，圖中近兩年專利申請數(shù)量快速下降，是因為專利審查的延遲公開所致，對于具體數(shù)量還需要進一步觀察（由于專利的申請與公開有一段時間間隔，所以2007、2008年的部分專利還沒有公開，因此近2年實際專利的數(shù)量比檢索到的數(shù)量要大）.但從其趨勢線上反映的總體態(tài)勢看，該領(lǐng)域的專利申請目前正處于不斷上升的態(tài)勢，因此預(yù)計LED背光源發(fā)展前景良好，專利申請量將持續(xù)快速增長.

圖5 全球?qū)＠麣v年申請總量變化

根據(jù)LED背光源技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域的拓展關(guān)系可知，LED在成為手機、車載導航面板等中小尺寸LCD面板的主流背光源之后，當前又處于Notebook、LCD Monitor及LCD TV大中型尺寸LCD面板所需的背光源市場的切入與滲透的關(guān)鍵時期.特別是2008年熱賣的小尺寸上網(wǎng)筆記本，由于廣泛采用LED背光源，極大地促進了LED背光源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展.預(yù)計未來幾年，隨著節(jié)能觀念的推廣、發(fā)光效率的進一步提高及散熱問題的攻克，高亮度白光LED有望成為未來涵蓋所有尺寸LCD面板的主流背光源，其專利申請量將持續(xù)增長.

6 專利申請情況的比較分析

外國在中國申請專利以日本和美國的公司為主.而全球申請專利的數(shù)據(jù)顯示，LED背光源技術(shù)主要申請國為日本和美國，其次是韓國和中國，中國臺灣地區(qū)只排到第九位.國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)的差別顯示，日本無論是針對國際還是中國市場，都有著很強的專利保護意識，而且其LED產(chǎn)業(yè)整體實力強勁，技術(shù)力量雄厚，專利申請不論是數(shù)量還是質(zhì)量都占有巨大優(yōu)勢.而美國則把主要精力放在國際專利的申請上，但是其LED產(chǎn)業(yè)也很成熟，而且技術(shù)主要掌握在通用等幾個跨國公司手中，一旦中國市場浮現(xiàn)巨大潛力，美國必然憑借其強大的實力加入對市場的爭奪戰(zhàn)中，所以對美國公司在中國的LED背光源技術(shù)也不容小視.從申請量數(shù)據(jù)的變化趨勢看，從2000年開始全球各個企業(yè)加大LED背光源的技術(shù)投入，專利數(shù)量變化的趨勢和技術(shù)投入的時間布局基本一致.

7 結(jié)語

1）從專利申請的國家或地區(qū)分布來看，日本、美國、韓國等LED技術(shù)強國主要以發(fā)明專利為主，掌握著多個領(lǐng)域的核心技術(shù)；國內(nèi)申請的專利主要以實用新型為主，屬于技術(shù)含量不高的應(yīng)用技術(shù).這說明在LED背光源技術(shù)專利方面，國內(nèi)的原創(chuàng)性核心專利較少，還有待提高.

2）從專利申請的應(yīng)用領(lǐng)域來看，LED背光源專利主要分布在液晶顯示屏和燈箱領(lǐng)域，其中液晶背光源約占85%，燈箱背光源約占7%，代表LED背光源未來的發(fā)展趨勢.

3）從專利申請的重點技術(shù)來看，通過分析IPC國際專利分類號的分布情況，技術(shù)主題主要集中在G02F1/13（基于液晶的，例如單位液晶顯示單元）和G02F1/13357（照明裝置）這兩個方面.

4）從專利主要持有人來看，申請量前20名中沒有中國企業(yè)，且前五位申請者的申請量占了總申請量的較大比例.

5）從專利申請的發(fā)展態(tài)勢來看，LED背光源領(lǐng)域的專利申請量目前正處于不斷上升的階段，該領(lǐng)域發(fā)展前景良好.

綜合而言，國內(nèi)企業(yè)的專利申請和國外企業(yè)相比，技術(shù)含量方面還是有較大差距的，而且以實用新型為主，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心發(fā)明專利并不多.在平板顯示與半導體照明產(chǎn)業(yè)為未來支柱產(chǎn)業(yè)的背景下，國內(nèi)LED背光源相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強專利戰(zhàn)略研究，了解競爭對手的技術(shù)特點和狀況，借鑒已有的相關(guān)專利技術(shù)進行改進，節(jié)約研發(fā)經(jīng)費，在細分市場上尋找技術(shù)突破點，形成交叉許可專利，并盡可能地防止日后可能的專利侵權(quán).

[1] 毛興武,張艷雯，周建軍,等.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，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測式背光系統(tǒng)[J].液晶與顯示，2006，21（5）：533-538.

[4] 小林駿介.下一代液晶顯示[M].北京：科學出版社，2000.

[5] 陳燕，黃迎燕，方建國，等.專利信息采集與分析[M].北京：清華大學出版社，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

文尚勝（1964-），男，博士，副教授.研究方向：半導體照明.E-mail：shshwen@scut.edu.cn

863計劃項目（2006AA03A160）；廣東省科技計劃項目（2005B50101005；2007A010500011）