有机发光材料专利分析以及中国企业的应对策略

当前的显示器件中绝大多数采用硬质基板，而 可弯曲式的挠性显示器作为未来的发展趋势，是目 前欧美等发达国家最热门的研究课题之一。有机 发光材料本身具有良好的可弯曲性，将其涂敷于耐 撞击、不易破碎、轻薄、便携、低价的挠性塑料基板 上，制成的 OLED 显示器与 LCD 显示器相比具有
收稿日期： 2014 － 09 － 10 基金项目： 国家自然科学基金（ 21062005） 作者简介： 何湘琼（ 1976 － ） ，男，副研究员，研究方向： 发明专利审查工作，Email： hexiangqiong@ sipo． gov． cn． * 通讯作者： 薛 伟，Email： wxue@ qzu． edu． cn．
近年来，有机发光二极管（ OLED： Organic Light Emitting Diode） 作为一种新型和有前途的显示技 术逐渐进入人们的视野。OLED 是一种由多层有 机薄膜结构形成的电致发光器件，其中的有机薄膜 是利用蒸镀、沉积或旋涂工艺在基板上形成的有机 发光材 料 的 膜。1987 年 美 国 柯 达 公 司 的 邓 青 云 （ C． W． Tang） 及 Steve VanSlyke 以真空蒸镀法首 次制成了多层式结构的 OLED［1］。它与传统的显 示技术相比，在电压特性、发光亮度、发光效率、器 件重量、响应速度以及观赏视角等方面具有显著优 势，并因其低成本潜力，拥有替代 LCD 的广阔市场 前景。因此许多研究机构，特别是国际著名的电子 及化学公司都在该领域投入了巨大的人力和物力 进行深入研究和开发，拥有大量专利和技术壁垒。 本文将分下述四部分对有机发光材料领域的知识 产权状况以及中国企业的应对策略进行分析。
看，参与小分子有机发光材料研发的公司占绝大多
数。这是由于有机发光材料的主要供应商柯达公
图 2 世界主要发达国家在中国的专利申请数量分布图
司的最核心专利已于 2005 年到期，降低了企业进
从图 2 中可以看出，发达国家如日本、韩国、美 入该领域的门槛； 其次，高分子有机发光材料的研
国和英国在我国申请了大量涉及有机发光材料的 发晚于小分子有机发光材料，各种理论相对而言还
专利。相比之下，尽管国内申请人在该领域申请的 不成熟； 另外，小分子有机发光材料选择范围广、分
中国专利为数众多，但其申请人大部分是学校或科 子修饰更加方便、易于提纯、量子产率高，使得大多
研院所，企业申请仅占少数，这对我国在该领域的 数企业对小分子有机发光材料趋之若鹜。从保护
研发和产业化能力势必会产生影响。
1 有机发光材料的作用与特点
有机发光材料的研究始于二十世纪六十年代， 1963 年 Pope 教授发现对蒽（ anthracene） 晶体施以
数百伏电压，可观察的微弱的发光现象。然而直到 1987 年美国柯达公司的邓青云博士选用具有极强 电子传输能力的 8 － 羟基喹啉铝作为发光材料，极 大改善了 OLED 的性能，才正式开启了对有机发光 材料的深入研究。1990 年，英国剑桥大学的 Burroughes 等人将高分子聚对苯乙炔应用于 OLED，开 发出高分子型 OLED，从而开辟了有机发光材料新 的研究领域。
有机发光材料专利分析以及中国企业的应对策略
何湘琼1 ，狄延鑫2 ，薛 伟3*
（ 1． 国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，武汉 430070； 2． 国家知识产权局专利局化学发明审查部，北京 100088； 3． 贵州大学 精细化工研究开发中心，贵州 贵阳 550025）
摘 要： 有机发光二极管（ OLED） 作为一种新型显示技术，因其在显示领域内的巨大应用前景而 引起广泛关注。本文对 OLED 所使用的有机发光材料的专利保护状况进行了调查和分析，并据 此提出了中国企业的应对策略。 关键词： OLED； 有机发光材料； 专利； 337 调查 中图分类号： G306 文献标识码： A
进入二十一世纪，人们需要性能更好、更符合 生活需要的显示器。在目前的各类显示器中，阴极 射线 管 （ CＲT： Cathode Ｒay Tube ） 和 液 晶 显 示 器 （ LCD： Liquid Crystal Display） 占有绝大部分的市场 份额。由于未来要在轻巧的挠性体上输送大量的 信息和影像，现有的显示器越来越无法满足人们对 信息显示设备的要求。
日本出光兴产株式会社从 1993 年开始进行有 机发光材料的研究与开发，目前已经成为世界上主 要的小分子有机发光材料供应商之一，该公司在世
界各个国家和地区的专利申请数量为 781 件。出 光兴产公司主要以研发蓝色发光材料为主，兼及其 它材 料。 该 公 司 在 1992 年 申 请 的 美 国 专 利 US5389444A 中，保护了二苯乙烯基芳基（ DSA） 类 蓝色发光材料。这种材料具有很好的发光效率以 及使用寿命。2003 年该公司申请了一项美国专利 US6534199A，其中将蒽类化合物与 DSA 衍生物共 同作为发光材料使用，使发光器件效率增加，驱动 电压下降。出光兴产株式会社从 90 年代开始就一 直致力于小分子有机发光材料的研发，掌握了大量 专利，并通过交叉许可等方式与许多企业建立了专 利联盟。 2． 2． 3 英国剑桥显示技术有限公司（ CDT）
本文的专利检索范围截至于 2014 年 2 月 3 日 前，检索数据库为欧专局的 EPOQUE 数据库和中 国专利局的 CPＲS 数据库。
OLED 技术属于高科技产业，在美国具有很大 的市场，而且全球高科技重要专利一般会选择在美 国申请专利，因此分析世界各国家或地区在美国的 有机发光材料专利申请情况具有代表性的意义。
第 31 卷 第 5 期 2014 年 10 月
贵州大学学报（ 自然科学版） Journal of Guizhou University （ Natural Sciences）
Vol． 31 No． 5 Oct． 2014
文章编号 1000 － 5269（ 2014） 05 － 0124 － 05
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图 1 世界主要国家和地区在美国的专利申请数量分布图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由图 1 可以看出，美国在该领域的本国专利拥
有量远远领先于其它国家和地区，亚洲的日本和韩
国近年来持续投入研发资源，因此也拥有了相当数
量的专利，在该领域占有了一席之地。而中国与上
述发达国家在有机发光材料领域的专利数量相比，
情况不容乐观。
通过 CPＲS 数据库对世界主要发达国家在中 国的专利申请数量进行检索可知，涉及有机发光材 料的专利数量为 2388 篇。从图 2 中可以看出国内 申请人的专利申请数量为 1068 篇，就国内专利数 量而言是很可观的。
有机发光材料分为小分子有机发光材料和高 分子有机发光材料。小分子有机发光材料从分子 结构上又可分为纯有机小分子化合物和金属配合 物两类。小分子有机发光材料的分子量为数百至 数千，一般用真空热蒸发成膜。小分子有机发光材 料具有化学修饰性强、选择范围广、易于提纯、发光 效率高及容易彩色化的特点。高分子有机发光材 料的分子量为数万至十万，一般采用旋涂或喷涂成 膜。利用高分子有机发光材料制备的器件具有制 备简单、成本低廉、器件结构简单及耐热性较好的 特点，但在亮度和颜色方面不及小分子有机发光材 料，并且高分子有机发光材料的纯度不易提高。
1990 年，英国剑桥大学首次将聚乙烯 （ PPV） 作为 发 光 层 制 成 了 聚 合 物 电 致 发 光 器 件，并 于 1992 年成立了 CDT 公司，该公司在世界各个国家 和地区的专利申请数量为 142 件。在此基础上，剑 桥显示技术有限公司陆续开发了一系列 PPV 衍生 物，并以专利的形式加以保护。目前，高分子有机 发光 材 料 的 专 利 主 要 掌 握 在 其 手 中。 该 公 司 于 1991 申请的美国专利 US5328809A 和 US5399502A 中使用了多种 PPV 系列的材料。这些材料具有发 光效率高、传导能力强的特点，并且能发出从黄绿 到橙红之间的各种颜色的光。这些 PPV 衍生物的 最大缺点是得不到纯正的蓝色光，为此剑桥显示技 术有限公司全力研究并开发出聚芴系的发光材料， 并于 2000 年 12 月 1 日 申 请 了 PCT 专 利 申 请 WO0142331 A1 ，其中 公 开 的 聚 芴 系 发 光 材 料 可 以 显示蓝色、绿色以及红色光，并且各色光的发光效 率也较高。CDT 公司是高分子有机发光材料的领 导厂商，并 且 始 终 以 非 常 积 极 的 态 度 进 行 专 利 许 可［3］。 2． 2． 4 中国维信诺公司
第5 期
何湘琼 等： 有机发光材料专利分析以及中国企业的应对策略
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明显优势。
2 有机发光材料专利分析与研究
2． 1 全球有机发光材料专利申请情况调查 OLED 作为二十一世纪最重要的显示技术，有
着巨大的市场潜力。出于市场和知识产权保护的 需求，世界上许多国家，特别是发达国家在有机发 光材料领域申请了众多专利。
下面对具有代表性的美国柯达公司、日本出光 兴产公司、英国剑桥显示技术有限公司以及中国维 信诺公司的有机发光材料的主要专利保护情况进 行分析。 2． 2． 1 美国柯达公司
美国柯达公司是最早研发 OLED 的公司，是小 分子有机发光材料领域的开创者，该公司在世界各 个国家和地区的专利申请数量为 193 件。目前，小 分子有机发光材料的专利主要掌握在其手中。其在 1987 年 10 月 14 日 申 请 的 美 国 专 利 US4769292A 中，首次使用了 8 － 羟基喹啉铝（ Alq3 ） 作为 OLED 的主体发光材料。Alq3 是绿色发光材料，具有发 光材料必须满足的多种要求，是目前综合性能最好 的绿色发光材料。Alq3 易于提纯，荧光效率高，而 且它的玻璃化转变温度在 175℃ 。该材料即使长 时间使用也不容易结晶，有良好的热稳定性，同时 又具有非常好的成膜性，形成的薄膜没有针孔。该 专利在 1988 年 9 月 6 日就已经获得授权，并成为柯 达公司的最核心专利，现在该专利已经过了保护期。 在 Alq3 基础上，柯达公司又开发了多种发光材料。 如美国专利 US5151629A 中公开了（ qAl） 4 O，将其应 用于 OLED 也可得到绿色的发光器件。在美国专 利 US5141671A、US5294870A 中，将 Alq3 的三个喹 啉配体之一替换为其它的芳香基团得到 q2 Al-OAr 系列配合物，这些配合物的特性与 Alq3 基本相当， 并且稳定性更好。在开发绿色发光材料的同时，柯 达公 司 也 积 极 研 发 其 它 发 光 材 料，如 美 国 专 利 US5935721A 中的芳基取代蒽类蓝光材料，这类材 料的传 输 能 力 较 强。 随 后，柯 达 公 司 在 美 国 专 利 US5908581A 中保护了红光材料 DCJTB，是目前最 有效的红光材料。此后，柯达公司针对上述材料陆 续申请了一系列关于化合物自身及其类似物的制 备方 法 及 晶 型 专 利，这 使 得 柯 达 公 司 对 应 用 于 OLED 的各种有机发光材料建立了比较完备的专 利保护 机 制，在 OLED 领 域 具 有 举 足 轻 重 的 地 位［2］。 2． 2． 2 日本出光兴产株式会社