2013-1014
白光LED專利防御與運營研究
本文選自《半導體照明》雜志2013年第8期(總第42期) 轉載請標注：中國半導體照明網
LED專利領域全球專利超過12萬件，核心專利主要在國外企業手中，中國企業在技術和專利方面落后于國外企業。以LED前端為例，目前國內已授權的約470件外延專利中有超過350件是國外企業所申請，國內企業申請授權量僅有110件左右，且有部分為實用新型專利。國內已授權的芯片專利中約有7成掌握在國外企業手中，國內企業僅占3成。專利技術積累不足使得國內LED行業面臨如何進行專利防御、規避專利風險等一系列問題。
白光LED因其高效節能、綠色環保等特點而引起照明領域第三次革命，目前LED領域形成了以五大廠領先，韓國、中國臺灣企業緊隨其后，中國企業聚集產業中下游的格局。白光通常的實現方式可分為單晶型和多晶型，不論何種方式，芯片都必不可少，因此LED芯片的知識產權非常重要。同時，由于目前主流的白光實現方案多采用芯片加熒光粉方式實現，所以白光LED知識產權主要集中在芯片和熒光粉兩個方面。
一、白光LED芯片的知識產權概況
制造一個白光LED芯片主要包括襯底、緩沖層、外延(功能層尤其是發光區)、芯片制造、電極等。主流襯底材料為藍寶石和碳化硅，藍寶石襯底技術由日亞化學開發，碳化硅襯底技術由科銳公司開發。日亞化學的藍寶石襯底專利有JP2632239(92.06)、JP2795294(93.04)等，這些專利基本只在日本申請專利，未在其他國家和地區進行同族申請。從日亞的藍寶石襯底專利布局來看，在日本以外的地區使用藍寶石做襯底本身并不構成侵權?？其J公司碳化硅襯底技術的核心US5631190等在中國有同族專利授權，因此使用碳化硅襯底侵權風險極大。目前，硅襯底技術得到發展受各大企業的重視，國內在該技術上有一定專利積累，該技術的發展對國內企業規避知識產權風險有一定意義。
緩沖層材料一般有AlN緩沖層、GaN緩沖層、SiNx緩沖層，與之對應的核心專利分別為JP2000124499、JP7312350、EP1111663，前兩種材料只在日本有專利申請，后一種在日、美、歐、韓，以及中國臺灣都有專利保護，但在中國大陸沒有同族專利。其它如多緩沖層技術在美、歐、加、澳有專利保護，在中國也沒有同族專利;超晶格阻斷位錯技術在美、日有專利保護，在中國沒有同族專利;懸掛外延技術在美、歐、日有專利保護，中國沒有同族專利。值得注意的是，橫向外延過生長技術在中國有同族專利授權，因此，在緩沖層材料方面，中國市場使用以上材料做緩沖層專利風險不大。主要緩沖層技術都沒在中國申請專利，因此該技術領域知識產權風險不大。
外延功能層中發光區核心專利中除日亞化學的方形單量子阱EP1189289，科銳公司的采用非摻雜的載流子限制層在中國有同族專利授權之外，其它如普通雙異質結量子阱、方形多量子阱、梯形量子阱、三角量子阱以及非對稱量子阱、活性層與p型層之間加入緩沖層、采用多量子壘(MQB)做載流子限制層等專利均未在中國申請同族專利。在外延方面，國內企業會面臨一定知識產權問題，但因替代方案較多所以問題不大，只要注意規避應當可以避免這方面的問題。
芯片制造是國內企業面臨知識產權問題最嚴重的一個領域，國際LED核心制造專利中科銳公司的US5631190等及歐司朗公司的US2002017652在中國均有同族專利，使用這些專利技術風險極大。其它如US6538302等核心專利在中國沒有同族申請，使用這些專利技術專利風險不大。其它沒有在中國申請同族的核心專利還有WO03026029、US2003015708等。因此，在芯片制造領域，國內LED芯片制造企業會面臨較大的專利風險，國內企業應當做好該領域的專利預警分析，并做相應的規避設計，避免專利侵權。
在電極方面，日本企業研究較早取得專利較多，日亞化學的核心專利EP0622858在中國有同族專利申請，該專利的同族在中國形成了一個由9件分案專利構成的龐大同族群，因此在電極和歐姆接觸材料方面日亞化學形成了一個非常有效的保護圈，國內企業稍不注意就會對其構成侵權。日本另一家在該方面有較多專利技術的企業豐田合成的專利群JP10135515等及Lumileds的US6526082在中國均未有同族，因此國內企業應充分借鑒以上在中國沒有同族專利的技術，形成有效的規避。在電極方面有一定專利風險，但只要注意規避，則專利問題不大。
國內LED芯片知識產權風險集中在芯片制造方面，其它如襯底、緩沖層、外延、電極等方面因國際核心專利未在中國申請同族，或有替代專利未在中國申請同族等原因專利風險相對較小。
二、白光LED熒光粉的知識產權概況
總體而言，白光LED熒光粉專利技術主要掌握在日亞、豐田合成等一些國外主要企業手中。目前國內只有少數熒光粉企業如有研稀土、江蘇博少數幾家能提供具有專利保護的熒光粉。
早期流行的熒光粉如YAG粉和LuAG粉的上位發明專利為日本日亞化學所有，專利號：US5998925，優先權日：1996年7月29日。TAG粉的專利為德國歐司朗所有，專利號：US6669866，優先權日：1999年7月23日。以上熒光粉專利權要到2017年才到期。
硅酸鹽熒光粉等也會有專利問題，正硅酸鹽熒光粉最早的專利是通用電氣于1998年11月30日申請美國專利US6429583。隨后，德國歐司朗申請了SrBaSiO4:Eu2+專利，美國專利號：US7064480，優先權日為2000年7月28日。接著，德國布賴通根熒光燈廠，日本豐田合成和奧地利銳高申請了含Sr、Ba和Ca的正硅酸鹽熒光粉專利，美國專利號：US6809347，優先權日為2000年12月28日。Sr3SiO5:Eu2+的專利最早見于韓國化工研究院申請的專利，美國專利號：US7045826，優先權日為2003年3月28日，以上眾多硅酸鹽熒光粉要到2018年之后專利權才陸續到期。目前，幾家主要的硅酸鹽熒光粉企業已組建B.O.S.E專利家族。
氮化物、氮氧化物熒光粉是目前研究熱點，最早的氮化物熒光粉專利是德國歐司朗于1999年11月30日申請的歐洲專利EP1104799。隨后，日本國立材料科學研究所申請了Sialon熒光粉專利，美國專利號為：US6632379，優先權日為2001年6月7日。接著，德國歐司朗在2002年9月24日又申請了MSi2O2N2:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)專利，專利號為：EP1413618。2004年2月27日，日本同和礦業(DOWA)申請了CaAlSiN3:Eu2+熒光粉的專利，專利號為：JP2005239985，國內企業在氮化物、氮氧化物熒光粉的研究上落后于國外企業。
三、白光LED知識產權問題應對建議
國內白光LED應用企業要避免專利風險有幾種選擇：一是購買有專利保護的白光LED;二是購買非品牌白光LED后，另外獲得專利授權;三是白光LED應用企業加大技術研發，取得白光LED專利授權。在白光LED領域專利，目前核心專利大多掌握在國外企業手中，但有相當部分核心專利未在中國提出申請，值得市場在境內的企業認真研究。國內白光LED企業的專利有一定基礎，需要通過授權和引入新的專利才能達到更高的實用價值。因此，需要積極進行專利運營，合理的規范市場秩序，才能根本上維持整個白光LED穩定有序，健康發展。為此，我們提出以下建議：
1.對行業安全而言，建議相關主管部門或產業聯盟通過專項或工作安排，一方面建立專利主題數據庫，監控國內外LED專利法律狀態，另一方面委托第三方專業知識產權機構評估，開展國內外LED專利運營可行性分析，引導工程中心和企業發展技術研發。
2.對國內白光LED產業的品牌企業而言，盡快進行專利布局分析，形成專利組合，減小風險是當務之急。除了選擇和中小企業一樣爭取合理的專利許可條件之外，還可以在專業的專利運營機構的指導下以自有的優勢專利為基礎通過專利許可，從而構建更具價值的專利池組合。這種專利池組合不僅可以對自身形成保護，還可以通過對外授權或交叉授權獲得經濟收益或獲得急需的技術授權。
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LED專利領域全球專利超過12萬件，核心專利主要在國外企業手中，中國企業在技術和專利方面落后于國外企業。以LED前端為例，目前國內已授權的約470件外延專利中有超過350件是國外企業所申請，國內企業申請授權量僅有110件左右，且有部分為實用新型專利。國內已授權的芯片專利中約有7成掌握在國外企業手中，國內企業僅占3成。專利技術積累不足使得國內LED行業面臨如何進行專利防御、規避專利風險等一系列問題。
白光LED因其高效節能、綠色環保等特點而引起照明領域第三次革命，目前LED領域形成了以五大廠領先，韓國、中國臺灣企業緊隨其后，中國企業聚集產業中下游的格局。白光通常的實現方式可分為單晶型和多晶型，不論何種方式，芯片都必不可少，因此LED芯片的知識產權非常重要。同時，由于目前主流的白光實現方案多采用芯片加熒光粉方式實現，所以白光LED知識產權主要集中在芯片和熒光粉兩個方面。
一、白光LED芯片的知識產權概況
制造一個白光LED芯片主要包括襯底、緩沖層、外延(功能層尤其是發光區)、芯片制造、電極等。主流襯底材料為藍寶石和碳化硅，藍寶石襯底技術由日亞化學開發，碳化硅襯底技術由科銳公司開發。日亞化學的藍寶石襯底專利有JP2632239(92.06)、JP2795294(93.04)等，這些專利基本只在日本申請專利，未在其他國家和地區進行同族申請。從日亞的藍寶石襯底專利布局來看，在日本以外的地區使用藍寶石做襯底本身并不構成侵權?？其J公司碳化硅襯底技術的核心US5631190等在中國有同族專利授權，因此使用碳化硅襯底侵權風險極大。目前，硅襯底技術得到發展受各大企業的重視，國內在該技術上有一定專利積累，該技術的發展對國內企業規避知識產權風險有一定意義。
緩沖層材料一般有AlN緩沖層、GaN緩沖層、SiNx緩沖層，與之對應的核心專利分別為JP2000124499、JP7312350、EP1111663，前兩種材料只在日本有專利申請，后一種在日、美、歐、韓，以及中國臺灣都有專利保護，但在中國大陸沒有同族專利。其它如多緩沖層技術在美、歐、加、澳有專利保護，在中國也沒有同族專利;超晶格阻斷位錯技術在美、日有專利保護，在中國沒有同族專利;懸掛外延技術在美、歐、日有專利保護，中國沒有同族專利。值得注意的是，橫向外延過生長技術在中國有同族專利授權，因此，在緩沖層材料方面，中國市場使用以上材料做緩沖層專利風險不大。主要緩沖層技術都沒在中國申請專利，因此該技術領域知識產權風險不大。
外延功能層中發光區核心專利中除日亞化學的方形單量子阱EP1189289，科銳公司的采用非摻雜的載流子限制層在中國有同族專利授權之外，其它如普通雙異質結量子阱、方形多量子阱、梯形量子阱、三角量子阱以及非對稱量子阱、活性層與p型層之間加入緩沖層、采用多量子壘(MQB)做載流子限制層等專利均未在中國申請同族專利。在外延方面，國內企業會面臨一定知識產權問題，但因替代方案較多所以問題不大，只要注意規避應當可以避免這方面的問題。
芯片制造是國內企業面臨知識產權問題最嚴重的一個領域，國際LED核心制造專利中科銳公司的US5631190等及歐司朗公司的US2002017652在中國均有同族專利，使用這些專利技術風險極大。其它如US6538302等核心專利在中國沒有同族申請，使用這些專利技術專利風險不大。其它沒有在中國申請同族的核心專利還有WO03026029、US2003015708等。因此，在芯片制造領域，國內LED芯片制造企業會面臨較大的專利風險，國內企業應當做好該領域的專利預警分析，并做相應的規避設計，避免專利侵權。
在電極方面，日本企業研究較早取得專利較多，日亞化學的核心專利EP0622858在中國有同族專利申請，該專利的同族在中國形成了一個由9件分案專利構成的龐大同族群，因此在電極和歐姆接觸材料方面日亞化學形成了一個非常有效的保護圈，國內企業稍不注意就會對其構成侵權。日本另一家在該方面有較多專利技術的企業豐田合成的專利群JP10135515等及Lumileds的US6526082在中國均未有同族，因此國內企業應充分借鑒以上在中國沒有同族專利的技術，形成有效的規避。在電極方面有一定專利風險，但只要注意規避，則專利問題不大。
國內LED芯片知識產權風險集中在芯片制造方面，其它如襯底、緩沖層、外延、電極等方面因國際核心專利未在中國申請同族，或有替代專利未在中國申請同族等原因專利風險相對較小。
二、白光LED熒光粉的知識產權概況
總體而言，白光LED熒光粉專利技術主要掌握在日亞、豐田合成等一些國外主要企業手中。目前國內只有少數熒光粉企業如有研稀土、江蘇博少數幾家能提供具有專利保護的熒光粉。
早期流行的熒光粉如YAG粉和LuAG粉的上位發明專利為日本日亞化學所有，專利號：US5998925，優先權日：1996年7月29日。TAG粉的專利為德國歐司朗所有，專利號：US6669866，優先權日：1999年7月23日。以上熒光粉專利權要到2017年才到期。
硅酸鹽熒光粉等也會有專利問題，正硅酸鹽熒光粉最早的專利是通用電氣于1998年11月30日申請美國專利US6429583。隨后，德國歐司朗申請了SrBaSiO4:Eu2+專利，美國專利號：US7064480，優先權日為2000年7月28日。接著，德國布賴通根熒光燈廠，日本豐田合成和奧地利銳高申請了含Sr、Ba和Ca的正硅酸鹽熒光粉專利，美國專利號：US6809347，優先權日為2000年12月28日。Sr3SiO5:Eu2+的專利最早見于韓國化工研究院申請的專利，美國專利號：US7045826，優先權日為2003年3月28日，以上眾多硅酸鹽熒光粉要到2018年之后專利權才陸續到期。目前，幾家主要的硅酸鹽熒光粉企業已組建B.O.S.E專利家族。
氮化物、氮氧化物熒光粉是目前研究熱點，最早的氮化物熒光粉專利是德國歐司朗于1999年11月30日申請的歐洲專利EP1104799。隨后，日本國立材料科學研究所申請了Sialon熒光粉專利，美國專利號為：US6632379，優先權日為2001年6月7日。接著，德國歐司朗在2002年9月24日又申請了MSi2O2N2:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)專利，專利號為：EP1413618。2004年2月27日，日本同和礦業(DOWA)申請了CaAlSiN3:Eu2+熒光粉的專利，專利號為：JP2005239985，國內企業在氮化物、氮氧化物熒光粉的研究上落后于國外企業。
三、白光LED知識產權問題應對建議
國內白光LED應用企業要避免專利風險有幾種選擇：一是購買有專利保護的白光LED;二是購買非品牌白光LED后，另外獲得專利授權;三是白光LED應用企業加大技術研發，取得白光LED專利授權。在白光LED領域專利，目前核心專利大多掌握在國外企業手中，但有相當部分核心專利未在中國提出申請，值得市場在境內的企業認真研究。國內白光LED企業的專利有一定基礎，需要通過授權和引入新的專利才能達到更高的實用價值。因此，需要積極進行專利運營，合理的規范市場秩序，才能根本上維持整個白光LED穩定有序，健康發展。為此，我們提出以下建議：
1.對行業安全而言，建議相關主管部門或產業聯盟通過專項或工作安排，一方面建立專利主題數據庫，監控國內外LED專利法律狀態，另一方面委托第三方專業知識產權機構評估，開展國內外LED專利運營可行性分析，引導工程中心和企業發展技術研發。
2.對國內白光LED產業的品牌企業而言，盡快進行專利布局分析，形成專利組合，減小風險是當務之急。除了選擇和中小企業一樣爭取合理的專利許可條件之外，還可以在專業的專利運營機構的指導下以自有的優勢專利為基礎通過專利許可，從而構建更具價值的專利池組合。這種專利池組合不僅可以對自身形成保護，還可以通過對外授權或交叉授權獲得經濟收益或獲得急需的技術授權。
3.對于國際級白光LED企業而言，其擁有眾多核心專利如果對外授權的話，由于中國的LED企業規模偏小、數量眾多，一家家去和各企業去進行授權談判在成本上是不可想象的，最好的方式是尋找一家專業的專利運營企業，將相關授權和常年管理事宜委托給相關企業完成。
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