OLED行业专利分析

1、精选优质文档-倾情为你奉上OLED行业专利分析摘要：有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)不需背光源、省电、亮度更高、成本更低的特点,使其得到了国内外众多企业的广泛关注。本报告主要针对OLED市场现状与专利状况进行探讨,并通过专利引证分析找出该领域内的重要专利。 关键词：有机发光二极管;OLED;专利分析 Patent Analysis of OLED Industry YANG Fei,LIANG Hai-long (Ministry of Industry and Information Technology Software and Inte

2、grated Circuit Promotion Center, Beijing , China) Abstract: OLED, translated as Organic Light Emitting Diode, do not need backlight, and have low power consumption, higher brightness and lower cost. It has been widespread concern in many enterprises at home and abroad. This papaer mainly investigate

3、 the market situation and patent status of OLED, and through patent citation analysis to identifying the important patents in this field. Keywords: Organic Light Emitting Diode; OLED; Patent Analysis 1引言 有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)不需背光源、省电、亮度更高、成本更低的特点,使其得到了国内外众多企业的广泛关注。自2003年开始,陆续有厂家

4、把OLED技术应用在数码相机、手机、MP3等数字产品的显示屏幕上,从此OLED显示器的制造和生产呈现出如火如荼、方兴未艾之势。随着OLED技术难点不断被攻克,成本和价格也逐年下降,市场需求也随之迅速升温,应用OLED的终端产品也越来越多,可以预见,OLED必将成为继LCD之后的最火的显示屏。 本文首先对OLED技术进行了简单介绍,接着从技术分类、专利分析出发对国际市场、发展现状、发展趋势、我国OLED市场及产业发展现状及未来趋势进行总结和分析,其中对国内重点OLED厂商进行了较为详尽的介绍。 2OLED技术分析 2.1 有机电致发光器件的基本结构 如图1所示,OLED的基本结构是将层状的有机材

5、料夹于以透明的铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)为阳极(Anode)和以金属为阴极(Cathode)的两层电极之间;有机材料薄膜包括空穴传输层(Hole Transporting Layer, HTL)、发光层(Emission Layer, EML)、与电子传输层(Electron Transporting Layer, ETL)。 2.2 有机电致发光的基本原理 有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。整个发光过程可以很简单地用三个步骤说明。如图1(右)所示:第一个步骤,当施加一正向外加偏压,空穴和电子克服界面势垒后,由阳极和阴极注入,分别进入空

6、穴传输层的HOMO能级(类似于半导体中所谓的价带)和电子传输层的LUMO能级(类似于半导体中所谓的导带);第二步骤是电荷在外部电场的驱动下,传递至发光层,使得界面会有电荷的累积;第三步骤,当电子、空穴在有发光特性的有机物质内复合,形成处于激发态的激子,此激子在一般的环境中是不稳定的,能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定的基态。 2.4 有机电致发光的发展历史 有机电致发光的历史比无机材料电致发光(LED)要晚。1936年,Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜,得到最早的电致发光器件。20 世纪50年代人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索,A. Bernanose等人在

7、蒽单芯片的两侧加上400V的直流电压观测到发光现象,由于单晶厚10mm20mm,所以驱动电压较高。1963年M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。1987年Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压(<10V,>1000cd/m2)OLED器件(Alq3作为发光层)。1990年,英国剑桥大学的Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子有机电致发光器件(PLED)(PPV作为发光层),更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。1998年Forrest课题组采用掺杂重金属化合物的方法获得了电致磷光,及利用了激发态的三线态激子使电致发光的内量子效率得到很

8、大提高。 目前,全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED的研发和生产中,包括目前市场上的显示巨头,如三星、LG、飞利浦、索尼等公司。整体上讲,OLED的产业化目前已经开始,其中单色、多色和彩色器件已经达到批量生产水平,大尺寸全彩色器件量产仍存在困难。 2.3 有机电致发光的分类 根据所使用有机电致发光材料的不同,人们有时将利用有机小分子材料作为发光材料制成的器件称为有机电致发光器件,简称OLED;而将利用高分子材料作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光器件,简称PLED。但通常将两者笼统的称为有机电致发光器件。小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小

9、分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。另外,就其驱动方式分类,又可分为被动式矩阵(Passive Matrix,PM)与主动式矩阵(Active Matrix,AM)两种。 3OLED产业及市场分析 3.1 OLED市场现状 根据DisplaySearch发表的季度OLED显示面板最近出货调查显示,全球OLED出货金额在2009年第三季破纪录高达2亿5千2百万美元,较上一季成长31%;另外,出货量达到2千170万片,较上一季成长19% (如图2)。 尽管经济不佳对产业产生一定的影响,然而由于智能手机(Smart Phones)出货增长,使得对AMOLED面板需

10、求提高;同时三星电信持续积极地推广、宣传采用AMOLED面板手机的好处,也增加了消费者的接受度。 在AMOLED供货商中,SMD为主要领导厂商,无论是出货量或出货金额均遥遥领先其它厂商;2009年第三季SMD更以73%市场占有率(以出货金额计算)称霸市场; 而RiTdisplay(铼宝科技)以12%市占率位居第二,如图3所示。另LG Display也宣布15寸AMOLED TV在2009年第三季进入量产阶段。 相较于AMOLED无论出货量与出货金额成长的情况,PMOLED在2008到2009年间并没有成长,主要是因为翻盖手机与使用PMOLED的高阶智能型手机的市场转换并不成功。尽管如此,PMO

11、LED在车载方面需求因为Mercedes Benz与Lexus的使用而有所增加;以第三季出货情况来看,PMOLED在车载应用领域的出货量达42万7千片,较上一季成长19%,并较去年同期成长22%。 (主要数据来源:DisplaySearch) 3.2 全球OLED产业分布 目前,OLED面板的生产厂商主要集中于日本、韩国、中国台湾这三个地区。随着三星SDI推出全球首款主动有机电激发光二极管(AMOLED)面板,以及Sony推出11英寸AMOLED TV后,日本、韩国、中国台湾等厂商在OLED的市场竞争实力越来越强,同时也在AMOLED方面取得了更好的竞争地位。此外,包括LG Display、奇

12、晶、TMD及三星电子等厂商,也都加快了AMOLED技术开发的脚步。 OLED 产业已形成了一定的规模,今后5 年10 年将会是发展的关键时期。虽然OLED 技术起源于欧美,但因为成本和产业链的关系,最终实现大规模产业化的国家和地区却集中在东亚,主要是日本、韩国、中国大陆和中国台湾。 3.3 中国OLED产业发展概况 OLED产业发展受到了中国政府的高度关注,在工业和信息化部支持下,中国内地的OLED研发取得了突破性进展。2008年10月,由清华大学组建的维信诺公司在昆山成功建成中国内地第一条OLED大规模生产线,实现了小尺寸OLED显示屏的量产。 截止到2008年年底,中国内地主要有昆山维信诺

13、、汕尾信利、四川虹视等企业从事小尺寸OLED生产。而中国第一个AMOLED产业化项目已于2008年11月7日在广东佛山南海正式启动。该项目首期投资5亿港元,建设多条AMOLED显示屏生产线,计划年产5000万块2英寸全彩OLED显示屏。该项目二、三期将逐步增资,建设第五代生产线,生产26英寸以下的中尺寸全彩AMOLED显示屏;未来还将建设第八代TFT-AMOLED显示屏生产线,可制造大中尺寸的AMOLED电视机。该项目计划2009年9月调试,第一条生产15英寸OLED显示屏的生产线投产。除此之外,彩虹位于佛山顺德的2.5代AMOLED生产线,有望在2010年第四季投产,成为国内最先投产AMOL

14、ED的生产线。 中国已有维信诺、信利、彩虹、长虹、中显科技、东莞宏威投身到OLED产业,总投资额超过30亿元人民币。核心专利少、技术欠缺、产业链缺失及设备自制化程度低等,都是摆在中国OLED产业面前的拦路虎。处于相对落后的不利形势下,政府于内与外,都将扮演推进国内OLED产业前进极为重要的角色。 由于中国在CRT和LCD的发展早期没有能够及时进入,使其缺乏核心技术和竞争能力,中国因此只能依靠低廉劳力及强大的代工等方式参与产业链上利润较低的组装及测试。而OLED 的出现,为中国显示产业提供了一个难得的发展机遇。 同时,中国目前是全球最大的OLED应用市场,其中45%以上的IT产品与显示器件有关;

15、中国内地的手机产量占全球产量的50%以上;中国内地的MP3/MP4产量占全球产量的90%以上;而其他消费电子产品的产量占全球产量的一半以上。随着OLED面板成本的进一步下降和产能的进一步提升,未来在其他消费电子产品的应用水平也会有所提升。因此,中国发展OLED产业潜力巨大。 目前中国还没有形成完整的OLED产业链。概括地看,中国OLED产业链主要具有以下特征: (1)产业链不完善,上游产品竞争力不强。在中国,已进入和即将进入OLED领域的企业众多,但主要集中在产业链下游面板制造环节,上游设备和原材料环节薄弱。大多数中国OLED厂商还处于初级阶段,大规模生产还远没实现。中国OLED企业所需要的制

16、造设备和原材料较多依赖从日本和韩国进口。 (2)中国定位于加工制造环节的趋势初步明朗。中国劳动力成本低,市场前景巨大,技术发展相对落后,使得中国参与OLED产业国际分工时只能集中在劳动力密集的生产制造环节。 (3)缺乏综合配套能力较强的领导型企业。韩国三星是目前全球OLED行业出货量最大的企业,支撑其全球地位的不仅有其强大的在显示领域的研发实力,还有下游手机、MP3、高端电视等产品的巨大需求。在中国OLED行业中,目前还没有规模大、产品全、协同效应高的企业。 4OLED技术专利分析 4.1 OLED专利现状简介 按照所采用的有机发光材料的不同,OLED可区分为两种不同的技术类型: 一是以有机染

17、料和颜料等为发光材料的小分子基OLED(Small Molecular Organic Light Emitting Diode, SMOLED) ,厂商以日、韩和中国台湾地区为主。这些亚洲厂商的一个优势和特点是大都具有LCD产业背景,如三星、三洋、索尼等,在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。 一是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED(Polymer Organic Light Emitting Diode,PLED)。主要以欧美企业为主,包括飞利浦、杜邦(DuPont)、Dow Chemicals和西门子等大公司。 在专利方面,小分子OLED材料和结构的基本专利主要掌握在美国柯达公司

18、以及日本出光兴产等公司手里;高分子PLED材料和结构的基本专利主要掌握在英国CDT公司和美国杜邦等公司手中;在有源(主动式)驱动方面,日本的三洋、Sharp、SEL、Eldis,韩国的三星、LG和中国台湾工研院都掌握一定量的核心专利。 柯达公司于1980年研发出OLED技术,1987年开始拥有小分子有机发光显示原始技术的专利权,是小分子OLED材料和器件设计原始技术和专利的拥有者,拥有80多项OLED专利技术,在OLED发展上走的是技术开发和专利授权的道路。英国剑桥显示技术CDT公司1990年成功研制出有别于柯达公司的高分子有机发光显示元件,拥有高分子OLED原始技术和专利。 上述两家公司在专

19、利授权方面态度截然不同: 柯达公司在专利授权对象的挑选上非常严格,授权态度不是很积极,迄今只有20多家公司得到了柯达公司的专利授权。 与柯达公司相比,CDT对技术转移与专利授权的态度一直非常积极,CDT希望以此来推动和加速高分子OLED的产业化。 尽管如此,在以小分子和高分子区分的两大OLED开发阵营当中,追随柯达公司小分子OLED技术的企业占据了绝大多数。全球100多家OLED开发企业中,小分子企业超过了70%。 4.2 中国OLED行业知识产权调查 为了收集共性问题,为OLED行业的发展提供资源支持,受工信部委托,CSIP于2010年5月28日在成都工信部主办的“OLED产业发展研讨会”上

20、采用调查问卷和当面交流相结合的方式对与会企业进行了知识产权状况的调查。参与调查的对象大多为企业老总、副总、总监级的人物,层次较高,对公司的情况总体上比较了解。受样本广度的限制,本次调查并不能对OLED行业的知识产权状况进行全面的了解,但是我们仍然可以从调查结果中获得有用的信息。 在被调查的企业中,几乎所有的企业都有专职的人员负责知识产权方面的工作,一般为12人,专职的知识产权人员大都参加过外部培训,而研发人员基本上参加的是内部培训。有约73%的企业有专门的知识产权部门。这在一定程度上体现出OLED行业内的企业对知识产权问题的重视程度。 当被问及“在项目研发或新产品上市前,是否进行知识产权情况调

21、查”时,除个别企业选择了之前不做知识产权调查,为求先抢占市场外,其余的企业都选择了会做调查,其中大部分都是自行调查,少数企业会委托专业中介机构调查。在知识产权诉讼方面,截至目前,所有参与调查的企业都没有发生过知识产权诉讼。 4.3 OLED技术专利分析 本文针对OLED技术所进行的专利分析以分析美国授权专利为主,这是因为OLED技术属于高科技产业,在美国具有相当大的市场,且全球高科技重要专利绝大多数都会选择在美国申请专利,因此美国专利具有较高的代表性,可通过分析美国专利进一步掌握全球OLED技术的发展情况。 图5是美国授权OLED专利前十名专利权人,可以看出:排名前10的专利权人中,基本是美、

22、日、韩等国家/地区的公司,另外还有1家中国台湾的公司友达光电(即图5中排在第四位的”AU OPTRONICS CORP.”)。美国的柯达公司以264件OLED专利遥遥领先于其他公司,为第二名的两倍之多。可见,美国柯达公司对于OLED技术的研发投入是不遗余力的,居于全球领先的地位,且近年来也持续投入研发资源。欲投入OLED领域的企业,须特别留意该公司的动向。2009年12月,柯达公司宣布,将旗下超薄OLED荧幕技术研发业务全部出售给韩国LG电子,柯达公司表示,这样双方将共用多项专利,终结双方长期争议。 由于OLED可依据驱动方式分为被动式(PMOLED)与主动式(AMOLED)两类。AMOLED

23、较PMOLED具有较佳的寿命表现,且可以达成较高的解析度,并符合对目前市场上对于画面播放流畅度的需求,可充分显示OLED的优越性,由此可知AMOLED未来具有相当大的市场潜力,受到许多OLED厂商的重视。经专利分析可知,在与OLED相关的专利中,只有不到1/3的专利为AMOLED相关专利,但是从增长趋势来看,AMOLED相关专利近年来有显著增长的趋势,可推知AMOLED为OLED重点发展的方向之一。 4.4 OLED重要专利分析 4.4.1 专利引证分析 专利引证分析即查询专利被引用或引用他人专利的情况。专利间的引证关系隐含着彼此在技术上的关联性,且专利被引证次数越多,通常被视为该专利具有的重

24、要程度,可能为该领域基础或者关键技术的重要专利。 需要说明的是,是否能够进行专利引证分析受限于各个国家/地区的专利制度,就美国专利而言,其专利制度中有规定专利公告时要充分揭露该篇专利的重要相关引用专利和文献,因此对于美国专利数据库来说,可以提供较为完整的专利引证信息,而中国大陆的专利制度并没有此项规定。 此外,专利被引证次数统计是动态的,可能随着时间而增加,这是因为后续新出现的专利会持续引用过去的部分专利。引证分析仅为一种参考指标,并无法统计每一篇专利实际被引证的次数,而且一些最近出现的专利,还来不及被引证,并不代表其为非重要专利。 4.4.2 OLED重要专利分析 我们利用专业分析工具中的引

25、证分析功能,对OLED相关美国授权专利进行引证分析,借此寻找该领域内的重要专利。下表为OLED相关专利中被引证次数最多的10篇美国专利。 仅通过被引证次数来进行分析,有可能存在误差,因为越早期的专利所累积的次数越多,而较晚出现的专利的重要性也可能超过早期的专利。为了能够更客观的进行专利重要性评估,我们将专利的被引证次数除以已公告年份,取得平均每年被引证次数,以减少时间因子的干扰。 通过表1和表2可以看出,前10篇专利中都是Eastman Kodak(柯达)的专利数量为最多,其次则为The Trustees of Princeton University。在表1 OLED相关专利中被引证次数最多

26、的前10篇美国专利中,有8篇专利为柯达所有,另外2篇为The Trustees of Princeton University所有;在表2 OLED相关专利中平均每年被引证次数最多的前10篇专利中,有6篇为柯达公司所有,3篇为The Trustees of Princeton University所有,另外1篇则为Casio Computer所有。由此可知,在OLED技术的相关研发中,多需要引用柯达的技术,柯达应掌握有关键性技术与核心的专利。而引证柯达所有相关专利的专利权人,皆可能成为柯达的潜在侵权或授权对象。另外,根据表1和表2也可以看出,US的被引用次数最高,显示此篇专利在OLED领域具有相当的重要性,许多相关技术研发都与此专利所揭露的技术有关。 5小结 通过上述分析,可以大致了解OLED行业的专利状况,得到如下结论: OLED是“高技术、高投入、高产出”的产业,且关系到我国信息产业未来数