从专利分析的角度看我国FOLED技术的发展

章园园 李曦

一、引言

柔性有机发光二极管[1]（Flexible Organic Light Emitting Diodes，FOLED）是一项基于柔性衬底的自有光源显示屏技术，所述柔性衬底可以是柔性聚合物膜，金属薄片或者超薄玻璃。FOLED的制备过程一般包括如下步骤：在柔性衬底上涂覆作为阳极的氧化铟锡（Indiumtinoxide，ITO）透明导电膜，然后将有机发光和载流子传输材料以薄膜的形式旋涂或真空蒸发在ITO玻璃表面，形成有机功能层，最后在其上方蒸发具有低功能函数的金属层作为阴极而得到。

FOLED技术建立在有机发光二极管（OLED）技术的基础之上，美籍华裔科学家邓青云于1987年首次在实验室中研制出绿色双层薄膜式OLED，开创了OLED技术的先河。Burroughes等人于1990年发现以共轭高分子聚对苯乙烯发光层的OLED，OLED的研究开始在世界范围内兴起。美国加州大学Heeger研究小组于1992年采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺混合物，通过旋涂法在柔性透明衬底材料聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上制成导电膜，作为OLED发光器件的透明阳极，在Nature上首次报道了FOLED显示屏，引起了整个信息业界的轰动[2]。由于FOLED显示屏具有分辨率高、对比度强、低能耗、可折叠、轻薄、便携等优点，美国、日本、韩国等发达国家随后开始竞相研制开发柔性OLED显示屏产品，已将其成功应用于制备手机、笔记本电脑、数码相机、智能手表等设备，并在军事和航空航天领域得到了很好的应用。而我国该技术的起步较慢，从1996年现任清华大学校长邱勇开始关注并研发OLED，并逐渐组织成立OLED项目组开始，到2003年北京维信诺科技有限公司（以下简称“维信诺”）同清华大学OLED联合实验室共同协作，成功开发了国内第一款OLED全彩色显示屏，用了7年的时间终于填补了我国OLED技术的空白。此后国内的FOLED技术也快速发展，近10年内自主研发的成果显著，专利申请量迅速增长的同时，已逐渐形成产业化。

本文以涉及FOLED技术的中国专利申请数据作为分析样本，从专利申请的年度分布、区域分布、主要申请人、龙头企业的核心专利技术等方面技术构成等方面对我国FOLED技术的发展状况进行了分析，并指出现阶段还存在的问题，从而对相关企业的发展提出建议。

二、FOLED技术中国专利申请状况

本文以向中国国家知识产权局提交并公开的FOLED技术专利申请为研究对象，检索数据的范围为公开日从2008年1月1日至2017年12月1日。在CNABS数据库中经检索、去重得到369件专利申请。由于本文撰写的时间限制，缺少2017年12月2日起2017年底的数据，因此2017年专利的统计数量少于实际公开的数量。下面对FOLED技术中国专利申请状况进行分析。

1.专利申请的年度公开数量分布状况

如图1所示，FOLED技术中国专利申请中，发明占75%，实用新型占25%，实用新型专利占了总公开量1/4的比例，反映出在该行业，FOLED产品才是技术研发的最终目标。如前文所述，我国从1996年起才开始关注并研发OLED，于2003年研发出OLED全彩色显示屏，由于起步较晚，2008年和2009年FOLED专利的公开量都只是个位数，并呈现减半的趋势。而正好也是在2008年，维信诺的动式有机电激发光二极管（PMOLED）技术成果在昆山落地进行产业孵化，建成中国大陆第一条PMOLED大规模量产线；同年，清华大学和维信诺成功地将OLED产品应用于“神七”宇航员舱外航天服，这是国际上首次将该技术应用于航天领域。从2010年开始，专利公开量开始迅速上升，尽管中间曾存在小幅波动，但总体趋势呈逐渐增加的态势，并于2014年实现了倍增，截至2017年12月1日，2017年的专利公开量达到了近10年的顶点87件（图1）。

在这期间，我国首个国家级OLED工程实验室于2011年在四川长虹建成，国内首条完整的大尺寸OLED显示屏生产线在此顺利投产。由国内包括京东方、南京第壹有机光电有限公司等19家OLED企共同发起和组成的中国OLED产业联盟于2011年6月在廣东惠州成立。2012年7月，国家《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出，加快推进 OLED等新一代显示技术研发和产业化，攻克OLED产业共性关键技术和关键装备材料，提高OLED照明的经济性。这一系列的事件和举措使我国FOLED产业面临的困境得以逐渐改善。据统计，我国于2016年产出600万片OLED面板，打破了被国外垄断的局面，预计2018年初，国内新开发的7条6代FOLED生产线将开始逐步出货。虽然我国的FOLED年产量与全球柔性OLED屏的供货量还有很大的差距，但以当前的发展趋势可以预见，我国的FOLED企业将有望在未来几年突破专利和技术壁垒，迎来超速发展的时期。

2.专利申请的区域分布状况

从图2可以看出，2008-2017年 FOLED技术国内与国外在华专利申请中，国内申请占85.9%，其他国家和地区在华申请占14.1%。其他国家和地区的在华申请中，韩国的专利申请量最多，占总申请量的7.8%，其次中国台湾6.0%、其他0.3%。韩国的专利申请量在其他国家和地区的在华申请中占最大的比例，这与韩国企业在FOLED面板市场占据的地位是分不开的，他们在该领域通过申请核心专利建造专利壁垒的同时，注重产研结合，在世界范围内开拓了广阔的市场。据统计，我国的手机企业2017年向韩国三星购买的OLED屏就接近1亿片。而台湾和日本也因为较早涉入该领域而具有较强的竞争力，虽然日本曾经决定全面退出OLED的研发计划，但沉寂几年之后又卷土重来，台湾也通过收购夏普来扩展其在FOLED领域的市场份额。我国的企业越来越认识到该领域的发展前景，在国家政策的支持下，大力投入研发，专利申请量迅速增加，专利的质量也在逐步提高。

3.申请人类型分布

从FOLED显示器领域中国专利申请人类型分布图（图3）可以看出，企业申请量占98%，个人、高校和科研院分别占1%。可见，在FOLED显示器领域，企业对该技术的研究占到了绝对的多数，这从侧面显示出FOLED显示器的巨大的需求量和经济利益。虽然高校的申请量在该领域只占很小的比例，远小于企业的申请量，但高校对该技术的发展具有很大的推动力。我国最早从事FOLED研发的单位就有清华大学、华南理工大学、南京邮电大学、中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究等高校和科研院所，其中，清华大学和维信诺，华南理工大学和深圳市国华光电科技有限公司之间开展了紧密的产学研合作，合作方式包括共同进行技术研发，共同申请专利等模式。企业之间除上述合作模式外，还通过成立合资企业的方式进行合作，如武汉华星光电半导体显示技术有限公司（以下简称“华星光电”）就是三星电子株式会社、LG电子株式会社和深圳市华星光电技术有限公司在华的跨国合资公司。

4.主要申请人分析

由FOLED显示器领域中国专利申请量排名前10位申请人及申请量分布图（图4）可见，专利申请量排名前10位的申请人中有8位为中国大陆的企业，其余还包括2家韩国企业，即三星电子株式会社、LG电子株式会社。在排名前10位的申请人当中，京东方以占前10位申请人专利总申请量的43%位居首位〔前10位总申请量计算时在求和的基础上去掉了昆山国显光电有限公司（以下简称“昆山国显光电”）和昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司（以下简称“昆山显示中心”）共同申请的7件，以避免重复计算〕，这反映了近10年来在FOLED显示器技术领域我国企业的科研人员的研发能力已取得了长足进步。然而目前我国企业在发展FOLED方面还面临困局，即OLED的高端材料被国外企业高度垄断。以FOLED主流技术的主动矩阵有机发光二极管（AMOLED）为例，在屏幕分辨率和塑料基板技术等技术领域，韩国的三星电子株式会社仍大幅领先于国内企业。在申请量排名前10位的申请人中，上海和辉光电有限公司（以下简称“和辉光电”）今年的技术水平落后三星电子株式会社大约3年，與三星2014年的技术水平相当。值得关注的是，2016年国家发改委发布《国家发展改革委工业和信息化部关于实施制造业升级改造重大工程包的通知》，明确指出重点发展AMOLED等新一代显示量产技术。类似的政策扶持还在不断出台，无疑会助力我国FOLED显示器及其相关材料领域的发展。

图5显示了FOLED显示器领域前10名申请人的专利申请趋势，2008年，仅有韩国的三星电子株式会社、LG电子株式会社存在个位数的在华申请，信利半导体有限公司（以下简称“信利半导体”）也较早开展了相关的研发，其他中国大陆企业在2011年之后才逐步加大研发投入。特别值得关注的是京东方、华星光电、昆山国显等企业，其近3年内的申请量占据全部前10位申请人10年内申请量的53%（前10位总申请量计算时在求和的基础上去掉了昆山国显和昆山显示中心共同申请的7件，以避免重复计算），可见其对于基础研发的投入之多。然而目前中国企业仍处于OLED生产的第2梯队，落后于第一梯队的三星、LG等韩国企业。其中，三星电子株式会社从2005年即投产FOLED，迄今已有10余年的生产工艺相关经验，截至2016年，以三星、LG为代表的韩厂几乎占据了全部OLED领域的产能。2017年5月，京东方与全球OLED材料主要供应商日本出光兴产株式会社宣布合作；同期，京东方在成都投产第6代FOLED面板生产线，标志着该公司已具备大规模生产柔性AMOLED屏幕的能力。该生产线的投产拉开了中国企业打破了韩国企业的垄断地位的序幕，可以预期，到2020年，中国大陆将会成为除韩国以外FOLED 产能最大的地区。

图6显示了排名前10位的申请人已结案专利申请的状态，通过该状态能够了解专利有效状况，从而反映出企业的创新能力和产品的市场竞争力。由于京东方、华星光电等企业在近2年的专利申请量大幅上升，截至目前的统计来看，其中相当一部分申请尚处于未结案状态，不过，仅京东方一家企业的授权量就有50件之多，这也从一个侧面反映了我国企业在FOLED领域的研发能力。反观韩国的三星、LG等企业，其近年来的申请量虽然不大，但却占据了相当一部分有效的核心专利，加上其成熟的生产线和多年的生产经验，仍然在FOLED的量产上占据优势。目前，FOLED领域正处于爆发前夕，我国企业已具备较为成熟的生产能力，但如何突破基础材料、核心专利等技术壁垒，仍需要不断探索和创新。

5.京东方在FOLED显示器领域的重点专利技术

由于京东方与其他申请人相比，专利申请数量占比较大，并且从生产能力来看，其也是国内排名首位的OLED面板供应商，因此，以下单独分析京东方的重点专利技术。

京东方公司在FOLED显示器领域的研发起步较晚，但其非常重视专利布局，不仅在柔性显示基板及其封装、柔性显示装置及其控制等基础研究方面取得了重要成果，最近还将研究热点集中于可实现智能控制的柔性显示装置，这为未来的柔性显示器发展方向提供了更多可能。

三、结语

通过上述对FOLED显示器技术领域中国专利申请的分析，笔者得出如下结论：

①由于国内市场对于FOLED显示器的大量需求，近10年国内企业在该领域的研发热情显著高于起步较早的韩国三星、LG等企业；

②申请人主要为研发资金雄厚的OLED面板供应商，而国内大学、科研院所和个人申请数量很少，研究方向也较为单一，缺乏专利整体布局；

③国内企业中京东方在专利申请数量上绝对领先，并且其中相当一部份为已授权专利，在技术领域方面也实现了良好的专利布局。

目前，韩国企业在技术和产能方面仍存在明显优势，我国大陆企业仍处于产能爬坡和良率提升的基础阶段，除了要快速度过这一阶段外，我国企业还应着力解决核心生产设备和OLED生产原料受制于他国的局面。在FOLED显示器领域即将爆发的关键期，我国企业应当抓住机遇，不断加大研发力度，重视专利分析，制定合理的知识产权战略，争取早日突破专利技术壁垒。

致谢：第二作者对本文的贡献等同第一作者。

参考文献

[1] 段炼，张粲，张国辉.柔性OLED制备及性能[J].中国科技论文，2010，5（4）：287-290.

[2] 文尚胜，李爱源，文斐，等.柔性有机电致发光器件的研究进展[J].量子电子学报，2007，24（6）：663-671.