從專利分析的角度看我國FOLED技術(shù)的發(fā)展

章園園 李曦

一、引言

柔性有機(jī)發(fā)光二極管[1]（Flexible Organic Light Emitting Diodes，F(xiàn)OLED）是一項(xiàng)基于柔性襯底的自有光源顯示屏技術(shù)，所述柔性襯底可以是柔性聚合物膜，金屬薄片或者超薄玻璃。FOLED的制備過程一般包括如下步驟：在柔性襯底上涂覆作為陽極的氧化銦錫（Indiumtinoxide，ITO）透明導(dǎo)電膜，然后將有機(jī)發(fā)光和載流子傳輸材料以薄膜的形式旋涂或真空蒸發(fā)在ITO玻璃表面，形成有機(jī)功能層，最后在其上方蒸發(fā)具有低功能函數(shù)的金屬層作為陰極而得到。

FOLED技術(shù)建立在有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）技術(shù)的基礎(chǔ)之上，美籍華裔科學(xué)家鄧青云于1987年首次在實(shí)驗(yàn)室中研制出綠色雙層薄膜式OLED，開創(chuàng)了OLED技術(shù)的先河。Burroughes等人于1990年發(fā)現(xiàn)以共軛高分子聚對苯乙烯發(fā)光層的OLED，OLED的研究開始在世界范圍內(nèi)興起。美國加州大學(xué)Heeger研究小組于1992年采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺混合物，通過旋涂法在柔性透明襯底材料聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）上制成導(dǎo)電膜，作為OLED發(fā)光器件的透明陽極，在Nature上首次報道了FOLED顯示屏，引起了整個信息業(yè)界的轟動[2]。由于FOLED顯示屏具有分辨率高、對比度強(qiáng)、低能耗、可折疊、輕薄、便攜等優(yōu)點(diǎn)，美國、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家隨后開始競相研制開發(fā)柔性O(shè)LED顯示屏產(chǎn)品，已將其成功應(yīng)用于制備手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、智能手表等設(shè)備，并在軍事和航空航天領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。而我國該技術(shù)的起步較慢，從1996年現(xiàn)任清華大學(xué)校長邱勇開始關(guān)注并研發(fā)OLED，并逐漸組織成立OLED項(xiàng)目組開始，到2003年北京維信諾科技有限公司（以下簡稱“維信諾”）同清華大學(xué)OLED聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室共同協(xié)作，成功開發(fā)了國內(nèi)第一款OLED全彩色顯示屏，用了7年的時間終于填補(bǔ)了我國OLED技術(shù)的空白。此后國內(nèi)的FOLED技術(shù)也快速發(fā)展，近10年內(nèi)自主研發(fā)的成果顯著，專利申請量迅速增長的同時，已逐漸形成產(chǎn)業(yè)化。

本文以涉及FOLED技術(shù)的中國專利申請數(shù)據(jù)作為分析樣本，從專利申請的年度分布、區(qū)域分布、主要申請人、龍頭企業(yè)的核心專利技術(shù)等方面技術(shù)構(gòu)成等方面對我國FOLED技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，并指出現(xiàn)階段還存在的問題，從而對相關(guān)企業(yè)的發(fā)展提出建議。

二、FOLED技術(shù)中國專利申請狀況

本文以向中國國家知識產(chǎn)權(quán)局提交并公開的FOLED技術(shù)專利申請為研究對象，檢索數(shù)據(jù)的范圍為公開日從2008年1月1日至2017年12月1日。在CNABS數(shù)據(jù)庫中經(jīng)檢索、去重得到369件專利申請。由于本文撰寫的時間限制，缺少2017年12月2日起2017年底的數(shù)據(jù)，因此2017年專利的統(tǒng)計數(shù)量少于實(shí)際公開的數(shù)量。下面對FOLED技術(shù)中國專利申請狀況進(jìn)行分析。

1.專利申請的年度公開數(shù)量分布狀況

如圖1所示，F(xiàn)OLED技術(shù)中國專利申請中，發(fā)明占75%，實(shí)用新型占25%，實(shí)用新型專利占了總公開量1/4的比例，反映出在該行業(yè)，F(xiàn)OLED產(chǎn)品才是技術(shù)研發(fā)的最終目標(biāo)。如前文所述，我國從1996年起才開始關(guān)注并研發(fā)OLED，于2003年研發(fā)出OLED全彩色顯示屏，由于起步較晚，2008年和2009年FOLED專利的公開量都只是個位數(shù)，并呈現(xiàn)減半的趨勢。而正好也是在2008年，維信諾的動式有機(jī)電激發(fā)光二極管（PMOLED）技術(shù)成果在昆山落地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)孵化，建成中國大陸第一條PMOLED大規(guī)模量產(chǎn)線；同年，清華大學(xué)和維信諾成功地將OLED產(chǎn)品應(yīng)用于“神七”宇航員艙外航天服，這是國際上首次將該技術(shù)應(yīng)用于航天領(lǐng)域。從2010年開始，專利公開量開始迅速上升，盡管中間曾存在小幅波動，但總體趨勢呈逐漸增加的態(tài)勢，并于2014年實(shí)現(xiàn)了倍增，截至2017年12月1日，2017年的專利公開量達(dá)到了近10年的頂點(diǎn)87件（圖1）。

在這期間，我國首個國家級OLED工程實(shí)驗(yàn)室于2011年在四川長虹建成，國內(nèi)首條完整的大尺寸OLED顯示屏生產(chǎn)線在此順利投產(chǎn)。由國內(nèi)包括京東方、南京第壹有機(jī)光電有限公司等19家OLED企共同發(fā)起和組成的中國OLED產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2011年6月在廣東惠州成立。2012年7月，國家《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出，加快推進(jìn) OLED等新一代顯示技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，攻克OLED產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵裝備材料，提高OLED照明的經(jīng)濟(jì)性。這一系列的事件和舉措使我國FOLED產(chǎn)業(yè)面臨的困境得以逐漸改善。據(jù)統(tǒng)計，我國于2016年產(chǎn)出600萬片OLED面板，打破了被國外壟斷的局面，預(yù)計2018年初，國內(nèi)新開發(fā)的7條6代FOLED生產(chǎn)線將開始逐步出貨。雖然我國的FOLED年產(chǎn)量與全球柔性O(shè)LED屏的供貨量還有很大的差距，但以當(dāng)前的發(fā)展趨勢可以預(yù)見，我國的FOLED企業(yè)將有望在未來幾年突破專利和技術(shù)壁壘，迎來超速發(fā)展的時期。

2.專利申請的區(qū)域分布狀況

從圖2可以看出，2008-2017年 FOLED技術(shù)國內(nèi)與國外在華專利申請中，國內(nèi)申請占85.9%，其他國家和地區(qū)在華申請占14.1%。其他國家和地區(qū)的在華申請中，韓國的專利申請量最多，占總申請量的7.8%，其次中國臺灣6.0%、其他0.3%。韓國的專利申請量在其他國家和地區(qū)的在華申請中占最大的比例，這與韓國企業(yè)在FOLED面板市場占據(jù)的地位是分不開的，他們在該領(lǐng)域通過申請核心專利建造專利壁壘的同時，注重產(chǎn)研結(jié)合，在世界范圍內(nèi)開拓了廣闊的市場。據(jù)統(tǒng)計，我國的手機(jī)企業(yè)2017年向韓國三星購買的OLED屏就接近1億片。而臺灣和日本也因?yàn)檩^早涉入該領(lǐng)域而具有較強(qiáng)的競爭力，雖然日本曾經(jīng)決定全面退出OLED的研發(fā)計劃，但沉寂幾年之后又卷土重來，臺灣也通過收購夏普來擴(kuò)展其在FOLED領(lǐng)域的市場份額。我國的企業(yè)越來越認(rèn)識到該領(lǐng)域的發(fā)展前景，在國家政策的支持下，大力投入研發(fā)，專利申請量迅速增加，專利的質(zhì)量也在逐步提高。

3.申請人類型分布

從FOLED顯示器領(lǐng)域中國專利申請人類型分布圖（圖3）可以看出，企業(yè)申請量占98%，個人、高校和科研院分別占1%?？梢姡贔OLED顯示器領(lǐng)域，企業(yè)對該技術(shù)的研究占到了絕對的多數(shù)，這從側(cè)面顯示出FOLED顯示器的巨大的需求量和經(jīng)濟(jì)利益。雖然高校的申請量在該領(lǐng)域只占很小的比例，遠(yuǎn)小于企業(yè)的申請量，但高校對該技術(shù)的發(fā)展具有很大的推動力。我國最早從事FOLED研發(fā)的單位就有清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、南京郵電大學(xué)、中國科學(xué)院化學(xué)研究所、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究等高校和科研院所，其中，清華大學(xué)和維信諾，華南理工大學(xué)和深圳市國華光電科技有限公司之間開展了緊密的產(chǎn)學(xué)研合作，合作方式包括共同進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，共同申請專利等模式。企業(yè)之間除上述合作模式外，還通過成立合資企業(yè)的方式進(jìn)行合作，如武漢華星光電半導(dǎo)體顯示技術(shù)有限公司（以下簡稱“華星光電”）就是三星電子株式會社、LG電子株式會社和深圳市華星光電技術(shù)有限公司在華的跨國合資公司。

4.主要申請人分析

由FOLED顯示器領(lǐng)域中國專利申請量排名前10位申請人及申請量分布圖（圖4）可見，專利申請量排名前10位的申請人中有8位為中國大陸的企業(yè)，其余還包括2家韓國企業(yè)，即三星電子株式會社、LG電子株式會社。在排名前10位的申請人當(dāng)中，京東方以占前10位申請人專利總申請量的43%位居首位〔前10位總申請量計算時在求和的基礎(chǔ)上去掉了昆山國顯光電有限公司（以下簡稱“昆山國顯光電”）和昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司（以下簡稱“昆山顯示中心”）共同申請的7件，以避免重復(fù)計算〕，這反映了近10年來在FOLED顯示器技術(shù)領(lǐng)域我國企業(yè)的科研人員的研發(fā)能力已取得了長足進(jìn)步。然而目前我國企業(yè)在發(fā)展FOLED方面還面臨困局，即OLED的高端材料被國外企業(yè)高度壟斷。以FOLED主流技術(shù)的主動矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED）為例，在屏幕分辨率和塑料基板技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域，韓國的三星電子株式會社仍大幅領(lǐng)先于國內(nèi)企業(yè)。在申請量排名前10位的申請人中，上海和輝光電有限公司（以下簡稱“和輝光電”）今年的技術(shù)水平落后三星電子株式會社大約3年，與三星2014年的技術(shù)水平相當(dāng)。值得關(guān)注的是，2016年國家發(fā)改委發(fā)布《國家發(fā)展改革委工業(yè)和信息化部關(guān)于實(shí)施制造業(yè)升級改造重大工程包的通知》，明確指出重點(diǎn)發(fā)展AMOLED等新一代顯示量產(chǎn)技術(shù)。類似的政策扶持還在不斷出臺，無疑會助力我國FOLED顯示器及其相關(guān)材料領(lǐng)域的發(fā)展。

圖5顯示了FOLED顯示器領(lǐng)域前10名申請人的專利申請趨勢，2008年，僅有韓國的三星電子株式會社、LG電子株式會社存在個位數(shù)的在華申請，信利半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“信利半導(dǎo)體”）也較早開展了相關(guān)的研發(fā)，其他中國大陸企業(yè)在2011年之后才逐步加大研發(fā)投入。特別值得關(guān)注的是京東方、華星光電、昆山國顯等企業(yè)，其近3年內(nèi)的申請量占據(jù)全部前10位申請人10年內(nèi)申請量的53%（前10位總申請量計算時在求和的基礎(chǔ)上去掉了昆山國顯和昆山顯示中心共同申請的7件，以避免重復(fù)計算），可見其對于基礎(chǔ)研發(fā)的投入之多。然而目前中國企業(yè)仍處于OLED生產(chǎn)的第2梯隊(duì)，落后于第一梯隊(duì)的三星、LG等韓國企業(yè)。其中，三星電子株式會社從2005年即投產(chǎn)FOLED，迄今已有10余年的生產(chǎn)工藝相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，截至2016年，以三星、LG為代表的韓廠幾乎占據(jù)了全部OLED領(lǐng)域的產(chǎn)能。2017年5月，京東方與全球OLED材料主要供應(yīng)商日本出光興產(chǎn)株式會社宣布合作；同期，京東方在成都投產(chǎn)第6代FOLED面板生產(chǎn)線，標(biāo)志著該公司已具備大規(guī)模生產(chǎn)柔性AMOLED屏幕的能力。該生產(chǎn)線的投產(chǎn)拉開了中國企業(yè)打破了韓國企業(yè)的壟斷地位的序幕，可以預(yù)期，到2020年，中國大陸將會成為除韓國以外FOLED 產(chǎn)能最大的地區(qū)。

圖6顯示了排名前10位的申請人已結(jié)案專利申請的狀態(tài)，通過該狀態(tài)能夠了解專利有效狀況，從而反映出企業(yè)的創(chuàng)新能力和產(chǎn)品的市場競爭力。由于京東方、華星光電等企業(yè)在近2年的專利申請量大幅上升，截至目前的統(tǒng)計來看，其中相當(dāng)一部分申請尚處于未結(jié)案狀態(tài)，不過，僅京東方一家企業(yè)的授權(quán)量就有50件之多，這也從一個側(cè)面反映了我國企業(yè)在FOLED領(lǐng)域的研發(fā)能力。反觀韓國的三星、LG等企業(yè)，其近年來的申請量雖然不大，但卻占據(jù)了相當(dāng)一部分有效的核心專利，加上其成熟的生產(chǎn)線和多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，仍然在FOLED的量產(chǎn)上占據(jù)優(yōu)勢。目前，F(xiàn)OLED領(lǐng)域正處于爆發(fā)前夕，我國企業(yè)已具備較為成熟的生產(chǎn)能力，但如何突破基礎(chǔ)材料、核心專利等技術(shù)壁壘，仍需要不斷探索和創(chuàng)新。

5.京東方在FOLED顯示器領(lǐng)域的重點(diǎn)專利技術(shù)

由于京東方與其他申請人相比，專利申請數(shù)量占比較大，并且從生產(chǎn)能力來看，其也是國內(nèi)排名首位的OLED面板供應(yīng)商，因此，以下單獨(dú)分析京東方的重點(diǎn)專利技術(shù)。

京東方公司在FOLED顯示器領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚，但其非常重視專利布局，不僅在柔性顯示基板及其封裝、柔性顯示裝置及其控制等基礎(chǔ)研究方面取得了重要成果，最近還將研究熱點(diǎn)集中于可實(shí)現(xiàn)智能控制的柔性顯示裝置，這為未來的柔性顯示器發(fā)展方向提供了更多可能。

三、結(jié)語

通過上述對FOLED顯示器技術(shù)領(lǐng)域中國專利申請的分析，筆者得出如下結(jié)論：

①由于國內(nèi)市場對于FOLED顯示器的大量需求，近10年國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的研發(fā)熱情顯著高于起步較早的韓國三星、LG等企業(yè)；

②申請人主要為研發(fā)資金雄厚的OLED面板供應(yīng)商，而國內(nèi)大學(xué)、科研院所和個人申請數(shù)量很少，研究方向也較為單一，缺乏專利整體布局；

③國內(nèi)企業(yè)中京東方在專利申請數(shù)量上絕對領(lǐng)先，并且其中相當(dāng)一部份為已授權(quán)專利，在技術(shù)領(lǐng)域方面也實(shí)現(xiàn)了良好的專利布局。

目前，韓國企業(yè)在技術(shù)和產(chǎn)能方面仍存在明顯優(yōu)勢，我國大陸企業(yè)仍處于產(chǎn)能爬坡和良率提升的基礎(chǔ)階段，除了要快速度過這一階段外，我國企業(yè)還應(yīng)著力解決核心生產(chǎn)設(shè)備和OLED生產(chǎn)原料受制于他國的局面。在FOLED顯示器領(lǐng)域即將爆發(fā)的關(guān)鍵期，我國企業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，不斷加大研發(fā)力度，重視專利分析，制定合理的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，爭取早日突破專利技術(shù)壁壘。

致謝：第二作者對本文的貢獻(xiàn)等同第一作者。

參考文獻(xiàn)

[1] 段煉，張粲，張國輝.柔性O(shè)LED制備及性能[J].中國科技論文，2010，5（4）：287-290.

[2] 文尚勝，李愛源，文斐，等.柔性有機(jī)電致發(fā)光器件的研究進(jìn)展[J].量子電子學(xué)報，2007，24（6）：663-671.