论文部分内容阅读
摘 要：从专利的角度探究了光子晶体在LED中应用相关技术的竞争格局和发展趋势，选取中国专利文摘数据库和德温特世界专利索引数据库中的相关专利文献作为研究对象，分别从中国、全球专利申请趋势、主要申请人等方面进行了统计分析，研究了光子晶体在LED中应用的专利技术情况，希望对业内人士有所帮助。
关键词：光子晶体，LED，专利分析
发光二极管（Light emitting diodes，简称LED）作为一种新型全固态照明光源，目前已广泛应用于光电子领域，其具有广阔的应用前景和庞大的市场。作为光源，衡量LED的重要指标就是发光效率，发光效率由内量子效率和外量子效率两部分共同决定。目前，LED的内量子效率已经可以达到95%以上，要通过提高内量子效率来提高LED的出光效率空间较小。然而，LED的外量子效率的一般水平却在10%以下。因此，LED的关键技术之一就是如何通过提高外量子效率来提升其出光效率。
提高LED出光效率的技术主要由以下几种：1. 生长分布式布拉格反射层；2. 表面微结构技术；3. 透明衬底技术；4. 衬底剥离技术；5. 倒装芯片技术；6. 异形芯片技术，近年来，微结构技术中的光子晶体技术是国内外的研究热点。本技术综述将以微结构技术中的光子晶体技术作为研究重点，分析光子晶体结构在LED中应用的发展脉络。
为了研究光子晶体在LED中应用的专利技术发展情况，笔者利用CNABS、SIPOABS、DWPI等专利数据库，通过IPC分类号、比较准确的关键词、转库检索等检索策略相结合，获得初步结果后对数据进行去重去噪，从多方面对该领域的中国专利申请和全球专利申请进行了统计分析，统计的时间节点2015年1月19日。
1.中国专利申请状况分析
选取中国专利文摘数据库（CNABS）作为检索数据库。采用分类号H01L33/LOW（至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或设备；这些半导体器件的零部件）结合关键词光子晶体作为检索要素，对光子晶体在LED中应用的专利文献量进行统计，共检索到266件相关专利。
图1-1 中国专利申请的年度发展趋势
从图1-1可以看出，光子晶体在LED中的应用在中国的申请量重点分布在2007年以后，在2002年至2006年期间，专利申请量较小且无明显增长势头，此时说明光子晶体在LED中的应用在我国处于刚刚起步阶段，市场需求还不大；在2007年至2010年期间，专利申请量大幅增长，技术增长率呈上升趋势，属于技术发展期，中国市场逐步打开。
从图1-2中可以看出，光子晶体在LED中的应用的中国专利申请中，主要申请人集中在中国大陆、中国台湾以及韩国、美国、日本等国家。
从图1-3中可以看出，中国专利申请中，主要专利申请人基本上集中在国内申请人，尤其是国内的高校，申请量排名前五位的为中国科学院半导体研究所、东南大学、青岛理工大学、华中科技大学和浙江大学，而且申请量不多，说明在我国的专利申请中，专利申请人分散，还没有出现竞争实力强，能够处于垄断地位的龙头企业，也说明光子晶体在LED中的应用的技术较新，主要处于研究阶段，较少应用于产业生产。
图1-2 中国专利申请人区域分布
图1-3 国内主要申请人
2.全球专利申请状况分析
选取德温特世界专利索引数据库（DWPI）作为检索数据库，利用分类号结合相关关键词统计关于光子晶体应用在LED领域的数据，共检索到375件相关专利文献，其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。
图2-1 全球专利申请发展趋势
从图2-1可以看出，光子晶体在LED中的应用在全球的申请量重點分布在2004年以后，在1999年至2003年期间，专利申请量较小且无明显增长势头，此时说明光子晶体在LED中的应用刚刚处于起步阶段；在2004年至2010年期间，专利申请量大幅增长，技术增长率呈上升趋势，属于技术发展期；截至到统计的时间节点，2013年之后的专利申请由于公开时间滞后，导致数据不完整，尤其是2014年的申请量下降趋势非常明显。
图2-2 全球专利申请国家区域分析
从图2-2可以看出，全球专利申请中，光子晶体在LED中的应用的主要申请人集中在中国大陆、美国、韩国、日本和中国台湾等地区，其中，美国、韩国和日本是原创技术实力较强的国家，中国在该领域的原创专利也较多，如在上一节分析的，中国大陆关于光子晶体在LED中的应用高校申请较多，可见中国对光子晶体在LED中应用的学术研究比较活跃。
图2-3显示出了光子晶体在LED中应用的全球专利主要申请人排名，排名前5位的申请人为GLDS（LG电子株式会社）、PHIG（皇家飞利浦电子股份有限公司）、SMSU（三星电子株式会社）、CANO（佳能株式会社））、REGC（加利福利亚大学董事会），其专利申请量差别较小，且数量均不是很多，说明各申请人技术实力比较接近，在全球范围内都具备一定的竞争实力。笔者还发现该领域的高校申请较多，说明光子晶体在LED中应用的技术产业化程度不高。
图2-3 全球专利主要申请人分析
3.结语
光子晶体在LED中的应用技术较新，目前还处于技术的发展阶段，申请国家主要集中在韩国、日本、美国，其不仅申请的专利数量多，还掌握了大部分的核心技术，这种对技术的垄断，在一定程度上对我国光子晶体在LED中的应用的发展形成了巨大的压力。虽然在我国的专利申请也较多，但多为高校申请，同时申请人较为分散，申请量较少，在申请数量以及研究深度等方面均未达到一定规模；从目标国家的申请量方面的分析可以看出，中国在该领域的市场还是有发展潜力的。
在今后的发展中，国内该领域的申请人也应多研究和借鉴前沿技术，加强专利布局，重视核心技术的研发，加强公司与科研机构、高校之间的交流与合作，增强对光子晶体先进技术的研发力度，通过不断的实践与改进，形成自己的核心技术，提高企业的竞争能力和水平。此外，在提高研发水平的基础上，还要进一步提高国内公司、高效申请人的专利保护意识，坚持推进知识产权战略，加强知识产权的运用和管理能力，尤其重视对核心专利相关专利的保护。
关键词：光子晶体，LED，专利分析
发光二极管（Light emitting diodes，简称LED）作为一种新型全固态照明光源，目前已广泛应用于光电子领域，其具有广阔的应用前景和庞大的市场。作为光源，衡量LED的重要指标就是发光效率，发光效率由内量子效率和外量子效率两部分共同决定。目前，LED的内量子效率已经可以达到95%以上，要通过提高内量子效率来提高LED的出光效率空间较小。然而，LED的外量子效率的一般水平却在10%以下。因此，LED的关键技术之一就是如何通过提高外量子效率来提升其出光效率。
提高LED出光效率的技术主要由以下几种：1. 生长分布式布拉格反射层；2. 表面微结构技术；3. 透明衬底技术；4. 衬底剥离技术；5. 倒装芯片技术；6. 异形芯片技术，近年来，微结构技术中的光子晶体技术是国内外的研究热点。本技术综述将以微结构技术中的光子晶体技术作为研究重点，分析光子晶体结构在LED中应用的发展脉络。
为了研究光子晶体在LED中应用的专利技术发展情况，笔者利用CNABS、SIPOABS、DWPI等专利数据库，通过IPC分类号、比较准确的关键词、转库检索等检索策略相结合，获得初步结果后对数据进行去重去噪，从多方面对该领域的中国专利申请和全球专利申请进行了统计分析，统计的时间节点2015年1月19日。
1.中国专利申请状况分析
选取中国专利文摘数据库（CNABS）作为检索数据库。采用分类号H01L33/LOW（至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或设备；这些半导体器件的零部件）结合关键词光子晶体作为检索要素，对光子晶体在LED中应用的专利文献量进行统计，共检索到266件相关专利。
图1-1 中国专利申请的年度发展趋势
从图1-1可以看出，光子晶体在LED中的应用在中国的申请量重点分布在2007年以后，在2002年至2006年期间，专利申请量较小且无明显增长势头，此时说明光子晶体在LED中的应用在我国处于刚刚起步阶段，市场需求还不大；在2007年至2010年期间，专利申请量大幅增长，技术增长率呈上升趋势，属于技术发展期，中国市场逐步打开。
从图1-2中可以看出，光子晶体在LED中的应用的中国专利申请中，主要申请人集中在中国大陆、中国台湾以及韩国、美国、日本等国家。
从图1-3中可以看出，中国专利申请中，主要专利申请人基本上集中在国内申请人，尤其是国内的高校，申请量排名前五位的为中国科学院半导体研究所、东南大学、青岛理工大学、华中科技大学和浙江大学，而且申请量不多，说明在我国的专利申请中，专利申请人分散，还没有出现竞争实力强，能够处于垄断地位的龙头企业，也说明光子晶体在LED中的应用的技术较新，主要处于研究阶段，较少应用于产业生产。
图1-2 中国专利申请人区域分布
图1-3 国内主要申请人
2.全球专利申请状况分析
选取德温特世界专利索引数据库（DWPI）作为检索数据库，利用分类号结合相关关键词统计关于光子晶体应用在LED领域的数据，共检索到375件相关专利文献，其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。
图2-1 全球专利申请发展趋势
从图2-1可以看出，光子晶体在LED中的应用在全球的申请量重點分布在2004年以后，在1999年至2003年期间，专利申请量较小且无明显增长势头，此时说明光子晶体在LED中的应用刚刚处于起步阶段；在2004年至2010年期间，专利申请量大幅增长，技术增长率呈上升趋势，属于技术发展期；截至到统计的时间节点，2013年之后的专利申请由于公开时间滞后，导致数据不完整，尤其是2014年的申请量下降趋势非常明显。
图2-2 全球专利申请国家区域分析
从图2-2可以看出，全球专利申请中，光子晶体在LED中的应用的主要申请人集中在中国大陆、美国、韩国、日本和中国台湾等地区，其中，美国、韩国和日本是原创技术实力较强的国家，中国在该领域的原创专利也较多，如在上一节分析的，中国大陆关于光子晶体在LED中的应用高校申请较多，可见中国对光子晶体在LED中应用的学术研究比较活跃。
图2-3显示出了光子晶体在LED中应用的全球专利主要申请人排名，排名前5位的申请人为GLDS（LG电子株式会社）、PHIG（皇家飞利浦电子股份有限公司）、SMSU（三星电子株式会社）、CANO（佳能株式会社））、REGC（加利福利亚大学董事会），其专利申请量差别较小，且数量均不是很多，说明各申请人技术实力比较接近，在全球范围内都具备一定的竞争实力。笔者还发现该领域的高校申请较多，说明光子晶体在LED中应用的技术产业化程度不高。
图2-3 全球专利主要申请人分析
3.结语
光子晶体在LED中的应用技术较新，目前还处于技术的发展阶段，申请国家主要集中在韩国、日本、美国，其不仅申请的专利数量多，还掌握了大部分的核心技术，这种对技术的垄断，在一定程度上对我国光子晶体在LED中的应用的发展形成了巨大的压力。虽然在我国的专利申请也较多，但多为高校申请，同时申请人较为分散，申请量较少，在申请数量以及研究深度等方面均未达到一定规模；从目标国家的申请量方面的分析可以看出，中国在该领域的市场还是有发展潜力的。
在今后的发展中，国内该领域的申请人也应多研究和借鉴前沿技术，加强专利布局，重视核心技术的研发，加强公司与科研机构、高校之间的交流与合作，增强对光子晶体先进技术的研发力度，通过不断的实践与改进，形成自己的核心技术，提高企业的竞争能力和水平。此外，在提高研发水平的基础上，还要进一步提高国内公司、高效申请人的专利保护意识，坚持推进知识产权战略，加强知识产权的运用和管理能力，尤其重视对核心专利相关专利的保护。