LCOS投影显示技术专利现状

摘要：文章基于中国专利数据库和德温特世界专利索引数据库，对LCOS投影显示技术领域的专利申请进行了统计分析，为相关人员提供参考。

关键词：硅基液晶；专利；微显示器；投影显示 中图分类号：TN141.8 文献标识码：B

文章编号：1006－6268(2011)05－0050－05 引言

随着我国信息化进程的推进，投影显示技术在教育培训、会议展览、影院、广告、家庭娱乐、交通管理、军事指挥、集中监控等领域得到广泛应用。

我国《国家中长期科技发展规划纲要2006－2020》将投影显示技术纳入优先发展的主题，指出应“重点发展高清晰度大屏幕平板显示，开发有机发光显示、场致发射显示、激光显示等各种平板和投影显示技术”。

微显示器(microdisplay，MD)投影是目前投影显示技术的主流，以3LCD、DLP、LCOS投影显示技术为代表，同时，激光投影、光栅扫描、光栅微镜等显示技术也逐渐发展成熟。

总体来说，相对于其它大尺寸画面显示技术，MD投影具有成本低、投资小、小型化、节能环保等优势。

LCOS微显示器芯片最早由美国的IBM、INTEL和休斯公司投资研发，是像素原位驱动的电控液晶光阀阵列，是LCD与CMOS集成电路的有机结合。LCOS显示技术采用反射显示模式，一般采用一片(单片式)或三片(三片式)LCOS芯片构成投影系统。

由于涉及的光学元件较多，且具有一定的自主知识产权，LCOS投影也被认为是适合我国发展的投影显示技术。并且重要的是，以中芯国际为代表的本土大型半导造企业在LCOS晶圆制造领域已经达到国际领先地位。十一五期间，我国先后在河南南阳、江苏宜兴、湖北武汉等地设立了与LCOS投影显示相关或专门的工业园区，完善了相关产业链的建设，这些都推动了我国MD投影尤其是LCOS投影显示技术的市场化和产业化发展。

本文将对LCOS投影显示技术领域的专利申请状况进行统计和分析，为我国相关部门、企业和研究单位制定发展规划等提供参考。

1 在中国的专利申请

1，1统计方法和样本构成

在中国的专利申请利用中国专利检索系统(Chinese Patent Retrieval System，CPRS)对中国专利数据库(CNPAT)进行检索。CNPAT收录了自1985年4月1日专利法实施至今已公布的全部专利申请，能够整体上反映我国专利申请的现状。鉴于LCOS投影显示技术涉及LCOS的原理、结构、制造、相配套的光学元件以及投影系统整体等多方面，在国际专利分类表(International Patent Classification，IPC)中并没有给予LCOS投影显示技术一个单独的分类号，因此采用关键词和专利分类号相结合为主要检索手段来获取专利信息。

基于上述思路，首先考虑关键词LCOS、硅基液晶或硅上液晶，其次，考虑IPC中分类号G03821(放映机及其附件)和H04N(涉及投影电视)中的反射型液晶投影系统，另外，LCOS是有源矩阵驱动的反射型液晶，有源矩阵驱动的液晶具有单独的IPC分类号G02F1／1362，因此，还考虑了G02F1／1362分类号下的反射型液晶。

根据上述检索策略，截至2011年3月15日，在我国已经公开的与LCOS投影显示相关度高的专利申请(包括发明和实用新型)共计497件，其中获得授权且目前依然有效的专利有223件，约占45％。

1.2基于CNPAT的专利申请分析

对这些申请主要涉及的领域按国际专利分类表中的小类进行统计，其中涉及半导造、处理、测试的申请(对应H01L)有108件，占22％：涉及液晶器件原理、结构的申请(对应G02F)有310件，占62％：涉及投影光学系统的申请(对应G02B、G03B和H04N)有239件，占48％。需要注意的是，一件申请可能涉及多个技术主题，因此，一件申请可能分配有多个IPC分类号。

在申请的时间分布上，选取了申请日而非公开日来统计，因为提交申请的时间更能体现某个技术领域的研发和应用在时间上的活跃程度，统计结果如图1所示。需要说明的是，除了申请人自愿要求提前公开或一些特殊原因提前公开，专利申请一般在距申请日18个月后才被公开，因此，截止统计日，2009年10月以后还有部分专利未公开，尤其是2010年的专利申请还有较大部分未公开进入数据库。但是，从趋势来看，LCOS专利申请从2001年开始活跃，到2007年达到高峰，此后略有下降，但目前依然维持在比较活跃的阶段。至于2007年以后有所下降的原因，显然是在此期间，在大屏幕电视领域，平板电视特别是液晶平板电视战胜了以3LCD、DLP、LCOS为代表的MD背投电视，成为大屏幕电视市场的绝对主力。

按申请人归属的国家与地区来统计，排名前七位的情况如图2所示。从图2来看，中国地区(CN)排名第一，占据较大优势，中国地区(TW)、日本(JP)和韩国(KR)的申请量也都比较大，此外，美国(US)、法国(FR)和荷兰(NL)也有一定数量的申请。这显示出虽然LCOS投影显示技术起源于美国，但目前包括中国、中国以及日韩在内的东亚地区是LCOS的研发与应用比较活跃的地区。 申请量一定程度反映了申请人对本技术领域的重视程度，而授权量则一定程度反映了申请人在本领域的技术实力。整体来看，涉及LCOS投影显示技术领域的本土企业和科研院所非常之多，主要有中芯国际、上海飞锐光电、武汉中原电子、上海力保科技、上海信诚至典网络技术、上海华园微电子、天津力伟创科技、河南南阳金光、河南南方辉煌图像、浙江海盛、武汉全真光电、四川维优科技、深圳科创数字显示、深圳力伟数码、深圳高迪数码、深圳雅图、深圳红蝶科技、南开大学、长春光学精密机械研究所、中国科学院微电子研究所等，但从专利申请的内容来看，除了中芯国际之外，许多专利都是一些光机和投影系统结构方面的简单改进，基础性、原创性的发明专利还比较少，实用新型专利比较多。

表1所示为按获得发明专利(不包括实用新型专利)的数

量排名靠前的申请人，其中排名前列的友达光电和中芯国际在芯片制造方面在国际上具有较高水平，表1中另一家企业上海飞锐光电科技有限公司的专利主要涉及微型投影仪的整体设计。稍微熟悉本领域技术情况的人对表中日、韩以及地区的企业都不会陌生，而其中的汤姆森是法国消费电子业的巨头。需要指出的是，在LCOS投影领域较有影响力的日企JVC(日本胜利株式会社)，在这个领域里在我国仅仅申请了一件专利(CN1320395C)。

在中国省市申请量方面，图3所示为申请量排名靠前的省市情况。拥有中芯国际的上海排名第一，电子产品设计能力较强、配套零部件产业链 相对完善的广东排名第二，而湖北、河南和江苏等省依靠建立相关产业园区带动相关产业发展排名也相对靠前。

2 世界范围内的专利申请

2.1统计方法和样本构成

对世界范围内的专利统计是针对德温特世界专利索引数据库(以下简称为WPI)进行的检索。选择WPI是因为该数据库收集了40多个国家或专利组织的重要专利文献，且引入了专利族的概念，避免了同族专利的大量重复。因为WPI下的文献量较大，为了更准确地反映该领域的专利状况，只

需要统计与该领域相关度最高的专利即可。而且，WPI的关键词经过了人工加工，相对较为规范，因此，为了检索出与LCOS投影显示技术相关度最高的专利文献，直接使用关键词进行检索。

按照上述方法，截至2011年3月15日，在WPI中获得与LCOS投影显示技术密切相关的重要专利文献共1，421篇。

2.2基于WPI的专利申请分析

对这些申请所主要涉及的领域按国际专利分类表中的小类进行统计(同样，一件申请可能涉及多个IPC分类号)，其中涉及半导造、处理、测试的申请(对应H01L)有175件，占12％：涉及液晶器件原理、结构的申请(对应G02F)有592件，占42％：涉及投影光学系统的申请(对应G02B、G03B和H04N)有763件，占54％。

在申请的时间分布上，由于一件专利进入不同国家的时间可能不一样，因此，采用最早优先权日来进行统计，结果如图4所示。同样需要注意的是，因为专利公开需要一定的时间，2009年和2010年的专利申请还有一部分未公开进入数据库。

将图4与图1对比可以看出，我国LCOS专利申请的发展阶段和峰值均落后世界范围内的发展阶段和峰值一到两

年，这表示国内相关技术研发的平均水平也落后世界水平一到两年。

一个发明一般会在申请人所在国申请专利，此外，该发明可能还要在其他一些国家申请专利，因此，向哪些专利局提交了专利申请一定程度上代表了企业对该国市场的重视程度。表2给出了上述1，421件发明向各专利局提交申请的统计情况，其中的百分数表示的是申请量占总计1，421件专利申请的百分数。由表2可知，有近60％的申请都向美国进行了提交，可见各企业对美国市场的重视。

按照专利合作条约(PCT)提出的国际申请(简称PCT申请)一般都是比较重要的专利。在这1，421件专利申请中，PCT申请有303件，这些PCT申请最终指定要进入哪些国家直接代表了专利申请人对该国市场的重视程度。表3给出了这303件PCT申请进入的热点地区的统计情况，其中的百分数表示的是进入量占总计303件国际申请的百分数。有近76％的国际申请都指定进入了美国，可再次看出各企业对美国市场的重视不同一般。

同时，一个不尊重知识产权法律规章制度、不遵守知识产权保护的国家会有谁花钱去申请专利保护呢?因此，表2和表3的内容也从侧面反映了我国在知识产权保护方面所取得的进展。

最后，给出LCOS投影显示技术在WPl中申请量排名靠

前的企业的专利申请情况，如表4所示。表中列出的这些申请人业内人士都很熟悉，这里也就不再介绍。 3 结论

虽然在大屏幕电视领域，液晶平板显示技术占据目前市场的主流，但在商业展示和教育培训等领域，投影显示产品一直具有不可替代的优势。随着基于第三代移动通信(3G)技术和移动通信(4G)技术的个人移动电子产品的快速发展和普及，通过手持移动终端观看视频图像预计将是未来市场的热点，适用于此应用的微型投影模块预计将是未来手持移动终端最有价值的附加模块之一，而LCOS是适合于构造微型投影模块的微显示器件之一。此外，尽管MD投影的大部分核心专利掌握在以精工爱普生、索尼、德州仪器等为代表的日美企业手中，但本文的统计分析表明，LCOS投影显示技术的专利并没有被一两家企业所垄断，专利相对较低，参与研发的企业多，形成了群雄并进快速普及的态势。经验表明，快速普及的技术永远都会发展成最好的技术。此外，经验还表明，一般电子产品的成熟要落后专利申请高峰5～10年左右。因此，在目前和可预见的将来，LCOS投影显示产品依然具备发展前景和独特市场。