液晶顯示屏玻璃基板技術專利態勢分析

廉莉莉 李秀娟 / 工業和信息化部電子知識產權中心 王培堂 / 東旭集團有限公司

液晶顯示屏玻璃基板技術專利態勢分析

廉莉莉 李秀娟 / 工業和信息化部電子知識產權中心 王培堂 / 東旭集團有限公司

玻璃基板是液晶顯示屏的核心及關鍵配套部件，在液晶顯示產業鏈中占據著十分重要的戰略地位。隨著國內企業的技術水平和市場占有率的逐步提升，國外產業巨頭開始利用專利優勢維持其市場壟斷地位，以東旭、彩虹等為代表的國內玻璃基板企業所面臨的知識產權風險日益加劇。本文對液晶顯示屏玻璃基板全球及中國專利數據進行全面分析，深入研究其發展現狀及趨勢，分析行業內主要競爭者的研發動態和專利策略，為國內企業進行技術研發、規避知識產權風險及制定專利策略提供參考。

引言

液晶顯示產業具有技術含量高、資本密集、價值鏈長、帶動能力強、市場廣闊等特點，為各國所重視。我國液晶顯示產業近年來發展迅猛，已成為我國電子信息核心產業。我國《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》對發展液晶顯示技術給予了很高的戰略定位。

液晶顯示核心關鍵基礎配套部件——玻璃基板，在產業鏈中占據著十分重要的戰略地位，直接影響著下游顯示面板企業的產品質量和經濟效益，屬于產業價值鏈微笑曲線的高端。因其技術門檻高、投入大、利潤豐厚、市場主導性強等特點，目前全球只有美國康寧、日本旭硝子、電氣硝子、板硝子和國內的東旭集團等少數幾家公司能夠生產，國內面板企業所需玻璃基板90%以上需要進口，本土企業只占不到10%的市場份額。與國外巨頭相比，我國玻璃基板產業在產業規模、工藝技術、良品率、新品開發、產品品種、高端人才等方面，存在較大差距。

隨著國內企業的技術水平和市場占有率的逐步提升，國外產業巨頭開始利用專利優勢維持其市場壟斷地位，以東旭、彩虹等為代表的國內玻璃基板企業所面臨的知識產權風險日益加劇。

圖1 液晶顯示屏玻璃基板全球專利申請趨勢

一、全球專利申請態勢

1、玻璃基板的技術發展及專利申請趨勢基本同步于液晶顯示技術的進展

截止2013年底，液晶顯示屏玻璃基板領域全球專利申請共4214項。數據分析顯示，玻璃基板的技術發展及專利申請趨勢基本同步于液晶顯示技術的進展。玻璃基板相關專利最早出現于20世紀50年代，至今經歷了三個發展階段：（1）1995年以前為起步階段，專利年度申請量在50項以下，這一階段的顯示設備主要是CRT顯示器，液晶顯示器產品尚未出現，液晶顯示屏玻璃基板也僅限于實驗室研究；（2）1996～2004年為穩步發展階段，專利申請量穩步增長，專利年度申請量接近150項，這一階段CRT顯示器仍是市場主流，但平板顯示技術逐漸成為研究熱點，從2002年開始市場上逐漸出現液晶顯示器產品，也形成了玻璃基板專利申請高峰；（3）2005年至今為快速增長階段，專利申請呈現快速增長的態勢，年均增長率達到19.7%，在這一階段，CRT顯示器逐步退出市場，包括液晶顯示器在內的平板顯示器的產值開始超過CRT顯示器，從而帶動了玻璃基板相應技術與產業的進步（見圖1）。

2、市場和技術高度集中，日本和美國是最主要的專利來源國，日本集團優勢明顯，美國康寧一家獨大

液晶顯示屏玻璃基板行業技術含量高、資本密集，因此技術和市場集中度都很高，專利主要集中在幾家市場主導者手中。日本專利申請總量最高，集團優勢明顯，日本旭硝子、板硝子、電氣硝子、三星鉆石、安翰視特等五家企業的總申請量占全球總申請量的55%。美國的專利申請數量位居第二，基本全部來自于康寧公司。中國申請人的專利申請量排名第三，專利主要集中在2008年以后（見圖2）。

圖2 主要專利技術來源國及各國專利申請趨勢

3、工藝領域專利申請量最大，占比超過50%，其次是設備領域和材料領域

全球專利申請中，超過一半的專利申請都涉及玻璃基板工藝技術，其中32%僅涉及工藝技術，20%涉及工藝及其相關制造設備，6%涉及材料配方及其制造工藝。在工藝專利中，關于玻璃基板加工技術的專利申請量最大，共861項，占總申請量的37%，其次是熔解、成型、其他輔助工藝和運輸相關專利。全球專利申請中，33%涉及玻璃基板材料技術，其中17%僅涉及材料技術，6%涉及材料及其制造工藝。在材料專利中，堿玻璃和無堿玻璃專利占比相當。

二、在華專利申請態勢

1、在華專利申請滯后于全球總體趨勢，2008年以后專利申請量高速增長

截止2013年底，液晶顯示屏玻璃基板領域在華專利申請共1797件。與全球趨勢相比，在華專利申請發展滯后，大致經歷了以下三個階段：（1）2000年以前為萌芽期，專利申請量很小，年均在20項以下，這一階段國內的液晶顯示屏玻璃基板行業尚未起步，專利申請基本上都是由國外申請人提交的；（2）2001～2007年為緩慢發展期，專利申請量緩慢增長，國外廠商加速在中國進行專利布局，國內申請人的專利申請占比僅為12%；（3）2008年至今為高速發展期，專利申請迅猛增長，2012年的專利申請量已經超過300件，其主要原因是中國液晶顯示器市場發展迅速，帶動了上游玻璃基板產業的快速發展，此外，國內玻璃基板企業發展迅速，在技術和產品方面均取得一定突破（見圖3）。

圖3 液晶顯示屏玻璃基板在華專利申請趨勢

2、超過60%的中國專利申請來自于國外申請人，美國、日本、德國廠商已經占據專利優勢，形成專利壁壘

在液晶顯示屏玻璃基板領域，接近2/3的專利申請來自于國外申請人，其中以美國、日本、德國廠商為主，包括康寧、旭硝子、三星鉆石、電氣硝子、肖特、安翰視特等，他們擁有很強的專利優勢，形成了一定的專利壁壘。相比之下，國內申請人占據弱勢地位。此外，美國廠商已經基本完成在華的大規模專利布局，自2011年起專利申請量有所回落，而日本廠商仍在加速在華進行專利布局。

三、主要競爭者專利態勢

液晶顯示屏玻璃基板行業技術含量高、資本密集，因此市場和技術集中度都很高，專利主要集中在幾家市場主導者手中。圖4是全球主要專利申請人排名情況。

圖4 液晶顯示屏玻璃基板主要專利申請人

1、美國康寧占據絕對優勢地位，國內企業需高度警惕知識產權風險

康寧是液晶顯示屏玻璃基板領域絕對的領軍企業，2013年全球市場占有率達到50%。其是玻璃基板技術研發起步最早的廠商之一，全球專利申請量排名第一，達到837項，占全球總申請量的20%。在幾大廠商中，康寧擁有的玻璃基板成型工藝專利數量最多，其還最先發明了溢流熔融法成型工藝，在這一領域具有持續的技術優勢。目前康寧已經完成在全球及中國的大規模專利布局，專利申請速度有所放緩。

康寧憑借強大的專利優勢，多次向競爭對手發起訴訟。2005年，康寧起訴臺灣碧悠電子公司涉嫌盜用其制造主動式矩陣液晶顯示器玻璃基板工藝專利的材料。2011年，康寧指控東旭集團竊取其商業秘密用于電腦、智能手機和電視顯示器的玻璃基板生產，該案于2013年達成和解，康寧向東旭授權第六代及以下平板顯示器玻璃制造技術。可以預測，隨著國內企業市場份額的不斷提升，知識產權風險也將增大。

2、日本旭硝子近十年來專利申請迅速增長，在玻璃基板材料配方和浮法成型工藝領域優勢明顯，特別重視中國專利布局

旭硝子于90年代中后期由主要生產建筑玻璃和汽車玻璃逐步轉型為主要生產液晶顯示屏玻璃基板，并于2003年正式投產。近十年來，其技術和生產能力不斷取得突破，專利申請量迅速增長，在全球累計申請專利549項。旭硝子在材料領域優勢明顯，專利申請量達270項，遠遠超過其他廠商。此外，旭硝子也是目前唯一采用浮法成型工藝生產玻璃基板的廠商，2008年之后，其申請了大量關于浮法成型工藝的專利。特別值得關注的是，旭硝子非常重視中國市場，在華專利申請達282件，即其全球專利申請中有超過一半在中國進行了專利布局，這與旭硝子加速在中國建廠及進行市場拓展的策略保持一致。

3、德國肖特已退出液晶顯示屏玻璃基板行業，但仍掌握大量核心基礎性專利，專利風險不容忽視

肖特是液晶顯示屏玻璃基板技術研究起步最早的廠商之一，早在1953年即申請了第一件專利。目前，肖特在全球共擁有309項專利，分布在工藝、設備、材料等各個領域。玻璃熔解技術和浮法成型工藝是肖特的兩大優勢技術領域。肖特是全世界第一家采用連續熔解技術生成特種玻璃的廠商，目前其在玻璃熔解領域的專利申請達到60項。此外，肖特曾是世界上唯一能夠以浮法生產硼硅酸鹽平板玻璃的廠家，相關專利申請有46項。2008年肖特宣布退出液晶顯示屏玻璃基板行業，此后其專利申請量持續下滑，但是由于其仍擁有大量核心基礎性專利，因此專利風險不容忽視。

四、材料配方技術專利態勢

材料配方技術是液晶顯示屏玻璃基板的關鍵技術之一，材料配方直接影響玻璃基板的熱穩定性、化學穩定性、黏度、光學穿透吸收性及在各種頻率與溫度下的電氣特性。在材料配方領域，全球共有專利申請847項，其中在華專利申請286項。

早期的材料配方以堿玻璃為主，隨著TFT-LCD的興起，材料配方逐漸從以堿玻璃為主轉向以無堿玻璃為主。從1995年起，材料配方專利申請量開始逐漸增大，2009年以后專利申請的增速進一步加快（見圖5）。

圖5 液晶顯示屏玻璃基板材料配方技術專利申請趨勢

從技術構成來看，無堿玻璃和堿玻璃的專利申請量相當，各占總申請量的45%左右，還有一些專利涉及與玻璃基板的物理化學性能及參數、添加劑等相關的發明創造，這種專利保護范圍往往更大，值得特別關注。

主要申請人中，日本旭硝子以238項專利申請排名第一，優勢非常突出，其在堿玻璃領域共有118項專利，在無堿玻璃領域共有74項專利。美國康寧以154項專利申請排名第二，主要掌握了溢流熔融法所必需的玻璃組分及性能相關專利。日本板硝子排名第三。國內企業在材料配方領域的專利申請量遠遠低于國外企業，目前僅有東旭、彩虹、北京工業大學等有個案申請。

通過液晶顯示屏玻璃基板材料配方關鍵技術和專利強度兩個指標，結合技術人員的人工篩選，篩選出重點專利18項，這些重點專利涉及：（1）重點廠商的 主 要 產 品， 如CN95100567.7，US4590171；（2）玻璃基板未來技術發展趨勢，如CN99813791. X，CN200480038769.7，CN200680014690.X，CN200810082713.1，CN201180024403.4等；（3）保證玻璃基板的工藝實施、提高可加工性，如CN95100567.7，CN00124048.X，JP10114538等。這些重點專利值得國內企業特別關注。

五、成型技術專利態勢

成型技術是液晶顯示屏玻璃基板的關鍵技術之一，目前主要的成型方法包括浮法、流孔下拉法和溢流熔融法。在成型技術領域，全球共有專利申請481項，其中在華專利申請143項。

成型技術全球專利申請經歷了起步階段（2000年以前）和快速發展階段（2001年至今）。在起步階段，浮法和溢流熔融法均取得關鍵性的技術突破，能夠制造液晶顯示屏玻璃基板，但總體專利申請量較小。在快速發展階段，隨著液晶顯示技術的快速發展，玻璃基板成型技術逐漸成熟，專利申請增長迅速。在這一階段，日本企業的總體申請量已經超過美國。成型技術在華專利申請起步較晚，1993年才出現相關申請，但是發展速度很快，從2010年起專利年度申請量超過20件。

從技術構成來看，溢流熔融法相關專利最多，共237項，占比為49%，且起步很早，從上世紀60年代即出現了首件專利申請。其次是浮法，共有143項專利申請，占比為30%，浮法也是起步最早的成型方法。流孔下拉法應用范圍也最小，相關專利只有11項，僅占總申請量的2%，這種方法起步最晚，2004年才出現首件專利申請（見圖6）。

圖6 玻璃基板成型技術全球專利申請技術構成情況

主要申請人中，美國康寧以180項專利申請排名第一，優勢明顯，特別是溢流熔融法方面，共有69項專利申請。溢流熔融法生產的玻璃基板具有性能優越、成本較低的優點，是目前應用最廣泛的成型技術，康寧在玻璃基板行業的壟斷地位與其控制了溢流熔融法關鍵技術有一定關系。此外，日本板硝子以122項專利申請排名第二，其掌握了大量關于溢流熔融法的改進型專利，并由于收購了浮法工藝的發明者——英國皮爾金頓公司，進一步掌握了浮法工藝技術，掌握了相當數量的相關專利。排名第三的是德國肖特，共有57項專利申請。而國內企業中，僅有彩虹和安彩分別掌握了個案申請。

成型技術重點專利主要與溢流熔融法有關，并涉及以下幾項關鍵技術：一是保證玻璃基板的耐熱性、表面缺陷、平整度等性能要求，如CN200910141415. X、CN201080035053.7、CN02825332.9、CN200680016211.8；二是提高玻璃基板的生產率、降低制造成本，如CN201010169918.0；三是保證工藝實施，如CN201080035053.7。

六、對策與建議

總體來說，國內液晶顯示屏玻璃基板的技術和產業化程度還處于起步階段，市場占有率比較低。為了全面縮小與國外廠商的差距，規避知識產權風險，促進國內液晶顯示屏玻璃基板行業的健康快速發展，提出以下對策建議：

1、綜合利用專利及其他信息，學習借鑒國外先進技術

（1）跟蹤重點廠商的專利申請動態，了解其技術研發動向，跟蹤行業最新技術進展，對于康寧、旭硝子和電氣硝子這三家重點廠商，做到定期跟蹤；

（2）跟蹤關鍵技術領域的專利申請動態，重點包括玻璃基板材料配方技術和成型工藝，還包括其他較為重要的工藝技術，如加工、運輸、包裝等；

（3）成型工藝關鍵技術多以技術秘密形式進行保護，并不申請專利，國內企業可關注成型設備及其構件相關專利，并綜合利用專利、市場、產品等信息，跟蹤最新技術動向。

2、重視知識產權風險，避免知識產權糾紛

（1）全面分析主要廠商的全球及在華專利布局情況，跟蹤各廠商的專利申請、審查、授權、無效、許可、轉讓、訴訟等動態，特別是密切跟蹤主要廠商在華專利法律狀態變化情況，提前發現潛在的專利侵權風險，并采取相應的應對措施；

（2）目前在玻璃基板材料配方和成型工藝領域，存在多項規避難度較大的核心基礎性專利，對于這些專利，建議可通過獲得專利許可的方式避免侵權糾紛。

3、研究國外廠商專利策略，加強企業專利保護

（1）研究國外廠商的專利策略，包括專利布局、專利許可轉讓以及企業并購等，特別是通過深入分析重點廠商圍繞其主要產品進行的專利布局，學習國外廠商運用專利手段的經驗；

（2）日本廠商對于專利策略的運用非常靈活有效，圍繞核心技術部署了大量核心及外圍專利，可以作為研究重點；

（3）國內企業不僅可以通過自主研發掌握自主知識產權，提高專利儲備，還可以采用專利收購、企業并購等策略，實現跨越式發展。

4、聯合產業下游力量，突破專利壁壘

國內玻璃基板及相關的下游企業，包括液晶面板企業、電視、手機等智能終端企業，應聯合起來，形成研發和專利儲備的合力，共享技術和專利成果，共同突破國外廠商筑成的專利壁壘，搶占市場。