全球LED專利概況及LED展變化特點---LED背光源
全球LED專利概況及LED展變化特點-LED背光源
就技術(shù)而言，LED具有技術(shù)成長瓶頸高，學(xué)習(xí)門坎低特性；初始投資額也不大，資本門檻不高，為了保持技術(shù)競爭力，降低技術(shù)外溢風(fēng)險，專利為最好的保護(hù)傘。而專利屏障，對于是領(lǐng)先廠商規(guī)避競爭的主要手段，因此專利成為LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中不能回避的重要課題。
龐大的市場潛力，刺激著全球LED業(yè)者積極搶進(jìn)，面對市場成長快速的白光LED，在各方面都已經(jīng)超越這些關(guān)鍵專利擁有的LED業(yè)者控制的范圍，所以擁有關(guān)鍵專利的業(yè)者也絞盡心力的利用專利保護(hù)傘，來維護(hù)市場利益與排除新挑戰(zhàn)者的加入。
如日亞化學(xué)工業(yè)在1993年時成功地開發(fā)出藍(lán)光LED，而該公司為了達(dá)完全壟斷藍(lán)光LED市場的企圖霸心，即運用了堅守專利的策略，悍然拒絕將該專利授權(quán)給其它任何的廠商，設(shè)下進(jìn)入市場的專利障礙。日亞挾其在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域長期研發(fā)的優(yōu)勢與專利保護(hù)策略，初期很順利走向壟斷藍(lán)光LED市場之路，如同風(fēng)云中的雄霸一般，野心想獨吞天下。1998年競爭對手豐田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED產(chǎn)品在市場上一推出時，日亞就向東京地方法院提起訴訟，指控豐田合成侵害其藍(lán)光LED專利。在1999年，日亞再轉(zhuǎn)移目標(biāo)對準(zhǔn)美國的知名藍(lán)光LED大廠Cree，向東京地方法院指控Cree在日本當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商住友商事侵害其產(chǎn)品專利。2000年12月12日，Cree和日本半導(dǎo)體制造商Rohm公司組成藍(lán)光LED的技術(shù)聯(lián)盟，并簽訂五年的專屬專利授權(quán)合約。Rohm即于同年12月15日向美國賓州東區(qū)地方法院指控日亞因制造與銷售氮化鎵LED產(chǎn)品，而侵害其美國第6084899與第6115399號專利，最后日亞敗給了Cree。而在2006年日亞發(fā)動9起專利訴訟，5起和解收場，三起未決，一起失敗。
時至今日，五大公司Nichia、Osram、Toyoda Gosei、Cree和Lumileds幾乎控制了整個白光LED產(chǎn)業(yè),這里專利密集，可以說是雷區(qū)重重，使得想進(jìn)駐這一領(lǐng)域的其他商家憂慮重重、望而卻步。盡管如此，很多公司還是極力爭取在此領(lǐng)域占有一立足之地，白光LED的廣泛、快速應(yīng)用，以及各大公司在此領(lǐng)域的大力投入，專利侵權(quán)、交叉授權(quán)等法律事務(wù)不斷發(fā)生。
國外大廠在LED的專利布局分為三大類：藍(lán)光晶粒專利、白光熒光粉封裝專利及高功率LED專利。由于白光熒光粉專利在舉證時較為容易，過去廠商的侵權(quán)多來自于此，影響層面以LED下游封裝廠為主。近來高功率LED應(yīng)用于LCD面板背光的形式逐漸形成，高功率封裝的專利極可能成為繼白光熒光粉專利后專利訴訟的主要標(biāo)的。
1、專利集中度日降，大廠之間交互授權(quán)成為發(fā)展主流
在2002年以前，日亞憑借1991年至2001年間取得的74件基本專利，主要依靠構(gòu)建專利壁壘及專利訴訟阻止其它廠商進(jìn)入市場與其競爭，以獲取高額的獨占市場利益。
隨著Osram、豐田合成(Toyoda Gosei)、Cree、Lumileds等公司在LED領(lǐng)域擁有的專利數(shù)不斷增加，2001年起日亞在專利訴訟方面遭到挫敗，使其不得不更改專利授權(quán)的態(tài)度，分別與上述公司達(dá)成了專利和解和授權(quán)協(xié)議。隨著擁有核心專利的公司進(jìn)一步增多，日亞、Osram、豐田合成、Cree等專利壟斷公司都更加積極地通過專利授權(quán)擴大自身在LED市場的影響力，并通過臺灣及韓國企業(yè)的授權(quán)代工來擴大產(chǎn)品的市場份額。
同時，技術(shù)的快速發(fā)展也迫使技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)放棄了獨自發(fā)展的念頭，轉(zhuǎn)而趨向多邊技術(shù)合作。
最明顯的是日亞化學(xué)，其在2002年還希望只靠自身的技術(shù)繼續(xù)白色LED的開發(fā)，但現(xiàn)在為了進(jìn)一步發(fā)展白色LED市場，轉(zhuǎn)而趨向有效利用多方的專利合作，來提高技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)速度。日亞宣布放棄404專利，在很大程度上也是出于這種考慮，另一方面，隨著專利期限的步步逼近，這些擁有關(guān)鍵技術(shù)專利的LED業(yè)者領(lǐng)悟到若繼續(xù)采取訴訟策略，對日益薄弱的專利期限保護(hù)傘是無益的，因為在既有市場下，面臨臺灣與韓國業(yè)者的猛烈攻勢，包括日亞化學(xué)、OSRAM等等的這些傳統(tǒng)業(yè)者若堅持死守，勢必會面臨更艱巨的挑戰(zhàn)，此外也因為繁復(fù)及冗長的訴訟程序，間接的弱化了開發(fā)新技術(shù)的力量。所以激烈的技術(shù)競爭環(huán)境下，出現(xiàn)歐美以及日本等等主要LED業(yè)者一改過去的市場策略，例如包括日亞、豐田合成、Cree、飛利浦、OSRAM等業(yè)者積極采取相互授權(quán)，來回避專利問題，平息彼此糾紛。而在截至2003年以前，這些業(yè)者為了維護(hù)本身的立場，而熱中專利侵權(quán)訴訟，也因為如此，使得其它的業(yè)者，包括LED封裝業(yè)者、LED應(yīng)用業(yè)者等等也無端的被卷入訴訟洪潮之中。因此可以發(fā)現(xiàn)從2002-2003年開始，令人注目的各訴訟案件，逐漸以交換授權(quán)等等的和解方式收場。
2、新入業(yè)者帶來訴訟風(fēng)潮LED老將改變策略—擴大單邊授權(quán)委托生產(chǎn)
與LED大廠相互之間交互授權(quán)“以和為貴”不同，新入業(yè)者在發(fā)展初期帶來訴訟風(fēng)潮。隨著臺灣與韓國LED廠商的成長，專利權(quán)的紛爭更明顯，甚至于本來并無直接紛爭的傳統(tǒng)LED大廠，也因此間接性被卷入訴訟案，例如OSRAM Opto控告接受日亞化學(xué)白光LED授權(quán)的CITIZEN電子、以及控告接受Cree白光LED相關(guān)授權(quán)的今臺等業(yè)者。而日亞化學(xué)也針對白光LED封裝的新技術(shù)，控告了億光與Seoul Semiconductor等，而對宏齊則是提出了警告。日亞化學(xué)的訴訟起緣是因為，億光與宏齊等獲得OSRAM Opto的授權(quán)，SeoulSemiconductor則接受美國Cree的授權(quán)，所衍生出來的。
隨著時間的流逝，當(dāng)初各公司所建構(gòu)的專利網(wǎng)，也逐漸面臨薄弱化的情況，在跨越專利期限之后，這些技術(shù)將會成為新興業(yè)者生產(chǎn)LED的捷徑。與其因為花費巨大人力資金獲得訴訟獲勝的賠償金(以美國為例，每一個專利訴訟基本花費達(dá)100萬美元)，不如與這些新興業(yè)者結(jié)盟，在BRICs等地區(qū)收取授權(quán)金，不僅在成效上大幅度提升，甚至可以擴大新興市場。
當(dāng)這樣的轉(zhuǎn)變對于新興LED生產(chǎn)、LED應(yīng)用業(yè)者而言，也是一項好消息，因為對于新興LED業(yè)者而言，如此可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量并且得以擴充新的銷售通路，而在LED應(yīng)用業(yè)者方面，除了避免被卷入專利紛爭，還可以獲得更低成本、高質(zhì)量的LED。
各大LED業(yè)者從訴訟的漩渦中跳出，擴大授權(quán)范圍、相互委托生產(chǎn)，就像朝授權(quán)收權(quán)利金、授權(quán)代工的營運模式發(fā)展。例如OSRAM采取“收權(quán)利金”方式，授權(quán)億光、光寶、宏齊，OSRAM的操作方式是，首先收取一筆2億新臺幣的授權(quán)金，然后每個產(chǎn)品抽4-7%的權(quán)利金；而日亞、豐田合成授權(quán)晶元光電代工，AVAGO、OSRAM授權(quán)宏齊生產(chǎn)，日亞、日立授權(quán)光磊代工生產(chǎn)等等。這種方式讓LED應(yīng)用業(yè)者可以獲得更低價與質(zhì)量更好的LED，同時也可以讓LED領(lǐng)導(dǎo)業(yè)者集中火力的來開發(fā)下一代LED關(guān)鍵技術(shù)，來鞏固原有的市場機會與利益。
這樣，呈現(xiàn)歐美與日本等傳統(tǒng)LED大廠與擁有高生產(chǎn)技術(shù)、制造能力強大的亞洲新興業(yè)者協(xié)商委托生產(chǎn)及合作的新局面。如果持續(xù)發(fā)展下去，相信整體的變化不僅于此，更進(jìn)一步所帶來的是，這些新興LED生產(chǎn)業(yè)者將會拉近與傳統(tǒng)LED大廠的技術(shù)距離，以及在更多的單向授權(quán)與交叉授權(quán)下，生產(chǎn)機會將會流向低制造成本的地區(qū)，而這些的變化，卻是傳統(tǒng)LED大廠所不愿意樂見的；另一方面，這些新興的LED業(yè)者，也必定持續(xù)的開發(fā)出新的技術(shù)來擴大專利傘，所帶來影響是，另一波新興LED業(yè)者所帶動的訴訟漩渦，又將展開，未來交叉授權(quán)的家數(shù)，相信也不再會是僅僅只有眼前的數(shù)家，而是會擴到大十多家，屆時復(fù)雜程度比起今天，將是有過之而無不及。
相信在接下來數(shù)年間，將會采取擴大授權(quán)的策略。就這樣的演變環(huán)境下，預(yù)計有強大制造能力的臺灣與韓國的LED業(yè)者將會是第一波最大的受惠者。如臺灣已經(jīng)是歐、美、日市場上LED的主要產(chǎn)地，更是藍(lán)光LED芯片的重要量產(chǎn)地，就全球整體的生產(chǎn)能力而言，臺灣已經(jīng)占全球40%左右，而在實際的產(chǎn)出與銷售量方面，也擁有全球市場的25%。不但如此，在質(zhì)量方面，也已經(jīng)追上一些LED大廠。而中國大陸目前規(guī)模普遍比較小，產(chǎn)品整體技術(shù)水平還有待進(jìn)一步提高，將成為繼臺灣和韓國之后的下一波獲利者。
3、專利糾紛重點向應(yīng)用環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移
以前的專利糾紛及授權(quán)等專利事件絕大多數(shù)集中在藍(lán)光外延、芯片領(lǐng)域，再延伸至白光LED領(lǐng)域，日本日亞(Nichia)正是憑借在這些方面的絕對優(yōu)勢，并通過大量的專利侵權(quán)控告來維護(hù)其在LED方面的壟斷地位。而現(xiàn)在，隨著應(yīng)用市場規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，圍繞照明應(yīng)用系統(tǒng)的專利事件逐漸增多，預(yù)計在近幾年仍將成為專利事件的主體。
2006年的專利事件也反映了這一趨勢，如5月12日，美國法庭判Color Kinetics公司在與Super Vision International的專利訴訟中勝訴，這兩個公司都是LED照明系統(tǒng)制造商，其專利糾紛也集中在LED照明應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)域；5月25日(Osram)與安華高科技(Avago)在專利糾紛收場后宣布進(jìn)行專利交互授權(quán)，歐司朗將同意Avago以歐司朗專利進(jìn)行白光LED的制造與銷售，而Avago則授予歐司朗使用Avago專利，投入液晶面板背光用的LED系統(tǒng)制造等權(quán)利，是以應(yīng)用產(chǎn)品專利交換LED器件基本專利的典型事件。
4、專利保護(hù)模糊性與未來趨勢
盡管相互授權(quán)的范圍涵蓋了固定發(fā)光晶體管技術(shù)的方方面面，但在此領(lǐng)域最重要也是最有意義的技術(shù)是使用磷光粉將藍(lán)光和紫外光轉(zhuǎn)化成白光的技術(shù)。
但是，這些協(xié)議對澄清IP位置、確定哪些專利有效、哪些有優(yōu)先權(quán)等并沒有多大幫助。閱讀一下專利文獻(xiàn)就可以發(fā)現(xiàn)一系列與美國專利重復(fù)甚至沖突的專利文件存在。目前，有關(guān)侵權(quán)的法令已逐漸頒布，雖然有一部分上訴存在侵權(quán)行為，但另一部分人卻駁回此類上訴。到目前為止，真正有關(guān)專利有效性的法令還是十分有限的。
在很多實際案例當(dāng)中，專利需要保護(hù)的主體不是很清晰。當(dāng)時甚至沒有一份真正有效的專利對白光LED的發(fā)光原理進(jìn)行保護(hù)，1970年那份保護(hù)用屏幕來轉(zhuǎn)換顏色的美國專利也不例外，1991年Nichia通過利用熒光粉來將藍(lán)LED轉(zhuǎn)成白光的專利在美國申請專利而遭拒絕。至于拒絕的理由，不知道是否是因為先前美國專利局已經(jīng)受理過相同性質(zhì)的專利。
比較一下眾多專利，其保護(hù)重點都集中在磷光體的使用上(交叉約定簽訂之前，Nichia上訴Osram公司侵權(quán)使用一份日本專利而遭到拒絕，拒絕理由就是Osram并沒有使用石榴石磷光體)。因此，之后的專利就開始擴展保護(hù)范圍，以至于保護(hù)的內(nèi)容越來越廣但同時也越來越不清晰。
2005年以來，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用范圍不斷擴大，更多公司擁有了相關(guān)專利，特別是隨著半導(dǎo)體照明應(yīng)用產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠商越來越多、市場規(guī)模急劇擴大，專利關(guān)系也越來越復(fù)雜。
在這種形勢下，怎樣保證一個公司的產(chǎn)品不會侵犯其他公司的專利權(quán)就是一個迫切需要解決的問題。從法律角度來看，單純聽信賣家的承諾顯然不夠，極有可能要冒侵權(quán)的風(fēng)險；聘請專利律師進(jìn)行調(diào)查可以解決這個問題，但要花費大量的時間和資金，并不是每個企業(yè)都有能力采用。
2006年5月美國固態(tài)照明公司Intematix及BridgeLux提出了一個解決方法：組成知識產(chǎn)權(quán)安全照明業(yè)聯(lián)盟(IPSLA)。IPSLA為半導(dǎo)體照明的零配件供應(yīng)商提供了一個網(wǎng)絡(luò)平臺，聯(lián)盟成員的產(chǎn)品及工藝都經(jīng)由資格專利律師檢查證明其在任何方面都不侵權(quán)，以保證成員之間購買的零配件不會有違權(quán)行為。預(yù)計此類的知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟會在全球范圍內(nèi)得到發(fā)展，以保證半導(dǎo)體照明穩(wěn)步發(fā)展成為一個成熟的行業(yè)，并促進(jìn)其在各個相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
相信全球白光LED的市場與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，將會從2010年出現(xiàn)重大改變，因為從1990年開始所提出的LED相關(guān)專利，到2010年時預(yù)計20年的有效專利期限將逐漸到期，因此伴隨著產(chǎn)業(yè)專利結(jié)構(gòu)被打破，緊接而來的是邁入混戰(zhàn)時期的高亮度LED產(chǎn)業(yè)。
5、白光LED主要美國專利狀況
Nichia是在1996年首先將白光LED推向商業(yè)化，而白光LED的歷史可以說是十分復(fù)雜。美國巨大的市場一直是商家必爭之地，在美國，主要專利如下：
貝爾實驗室將單個或多個磷光體用于熒光屏的發(fā)光，得到了美國專利(3691482)的保護(hù)，同時也建立起了光的波長轉(zhuǎn)換原理，該專利受理時間是1970年1月17日；Nichia于1991年11月25日為“熒光粉使用在樹脂中并用來模塑成型”這一方法申請一項日本專利，該技術(shù)已于1993年6月18日公布，但是申請于1998年6月23日被拒絕，于1999年12月2日，Nichia收回此項申請；Cree擁有一項專利6600175所有權(quán)(該專利最初被授權(quán)給AMTI)，受理日期是1996年3月26日，授權(quán)日期是2003年7月29日。該專利聲稱保護(hù)一項“由單顆LED通過降頻變換的磷光體產(chǎn)生白光的設(shè)備”，并且該專利試圖保護(hù)所有與之相關(guān)的技術(shù)和工藝。但是該專利提到的僅僅是白光之外的光源對磷光體的激勵，似乎沒有涵蓋通常的藍(lán)光LED對黃色磷光體的激勵，Nichia在專利中提到了藍(lán)光LED對黃色磷光體的激勵，但是沒有對之進(jìn)行論述，也沒有對基于石榴石的磷光體技術(shù)進(jìn)行論述；Osram的專利6245259在美國專利受理是在2000年8月29日，授權(quán)日期是在2001年6月12日，但在此之前的1997年6月26日，其已經(jīng)獲得國際專利的保護(hù)。從那時起，就開始存在專利重疊問題了。最初的專利說明了藍(lán)、綠和紫外線LED與摻鈰、鋱或硫代石榴石的磷光體，這一點在之前的Nichia白光LED和Nichia日本專利申請中都沒有提到。這項技術(shù)保護(hù)的重點似乎在磷光體尺寸規(guī)格上(尺寸要在5微米之下)。HP(Agilent)專利5847507受理日期是1997年7月14日，授權(quán)日期是1998年12月8日，該專利的描述涉及到已經(jīng)存在的Nichia產(chǎn)品并且保護(hù)的重點是磷光體的發(fā)光原理(方式)，這就涵蓋了較大范圍的各種式樣的磷光體。
在白光LED應(yīng)用方面的第一個Nichia專利5998925在美國被授權(quán)是在1999年12月7日，它的受理日期是1997年7月29日，它被整合到后來Nichia專利6069440和6614179中。此專利涉及到基于石榴石的GaN LED磷光體——描述了Nichia商業(yè)白光LED；Toyoda Gosei擁有專利6809347保護(hù)摻入銪的堿土正硅酸鹽磷光體和藍(lán)色或紫外線LED配合使用，此專利具有2000年12月28日的優(yōu)先權(quán)日期，授權(quán)時間是2004年10月26日，它把保護(hù)重點集中在一種特別的磷光體設(shè)計上，它不象其它專利一樣措詞含糊，它的保護(hù)內(nèi)容清楚明朗。
6、白光專利核心——磷光體
眾多專利的最大不同之處在于：磷光體的選擇，主要磷光體有下面一些：
摻入鈰元素的釔鋁石榴石(YAG)，此種化合材料在460納悶米光波的照射下處于受激狀態(tài)，能發(fā)出寬范圍內(nèi)的550納米的光波；Osram公司授權(quán)給少數(shù)生產(chǎn)商的鋱鋁石榴石(TAG)；硫化物構(gòu)成的磷光體，如摻入銪元素的硫代鍶酸鹽，此種化合材料在460納悶米光波的照射下處于受激狀態(tài)，并能夠發(fā)出波長為550鈉米的綠光；或者摻入銪元素的鍶的硫化物，在該條件下能產(chǎn)生紅光；含硅酸鹽基的磷光體，該用法已被Toyoda Gosei和Tridonic還有Intematix申請專利保護(hù)；有機磷光體或者染料(粉)，熒光渲色是否包括了第一二項的做法，暫時還沒有資料明確說明；毫微粒子磷光體，是其它專利使用最多的方法，但該方法(工藝)在以上幾條中均沒有提到。
在可預(yù)見未來，專利仍將是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵議題，且專利訴訟的對象將不僅局限在LED廠商，范圍也將擴大至應(yīng)用產(chǎn)品上。