第三章 LED 領先廠商專利佈局分析
第一節 LED 產業結構分析
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第三章 LED 領先廠商專利佈局分析
知識經濟時代的來臨，智慧財產之知識管理成為產業經營者所重視的一項投入因素，
無論國家政府或產業界均以其擁有之智慧資產作為衡量未來競爭力的指標；其中又以專 利代表的技術創新能力備受矚目。雖有許多衡量產業發展的方法，但由於近年來對專利 資訊的利用，可用來支援經營管理與商情策略的參考，因此專利分析亦成為產業界的重 要工具，不僅高科技產業希望能經由專利技術之分析確實反映產業的技術現況，政策制 訂者亦以此作為衡量創新研發成果與科技發展方向的依據。因此，對台灣LED產業發展 而言，當務之急除致力技術研發以及累積自身專利之保護傘外，如何藉由專利所提供的 訊息瞭解當今產業技術現況，以作為輔助企業決策者參考用，成為相當重要的課題。
有鑑於此本研究以LED產業以及應用於大尺吋液晶背光源技術之專利佈局為研究，
首先於第一節分析LED產業結構；並於第二節說明LED之技術結構拆解，並於第三節說 明檢索目的、範圍與方法；最後於第四節則進行專利檢索及分析。然本研究主要藉由第 四節所獲得之專利，分析LED領先廠商其所擁有的專利技術分佈矩陣，提出台灣廠於專 利佈署上之機會，以及台灣廠商的優劣勢分析。
第一節 LED產業結構分析
本文於文獻探討中已簡述 LED 之產業結構，本節即透過產業報導、市場分析及公司 年報，蒐集與彙整資料後，將 LED 產業主要之廠商分佈繪製成圖 34 所示之 LED 產業 鏈。
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rk Breitungen
GmbH 天津理工大學
Shipley kzo Nobel/
Epichem
住友金屬礦山 Enomoto 歐捷(Auge)
德國Possehl Electronics
Epifine Nitto Hysol 宜加 義典
信越半導體
GE-Toshiba
Dow Corning Toray GelCore Bridge Lux Oriol Inc
LG Innotek AUK Ninex Epi-plus
Ninex LG Innotek
漢城半導體 SiC/GaN on SiC
GaP AlN Zno 兩種以上
圖 34 LED 產業鏈
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茲就產業鏈中所列之各項資訊，分述如下：
一、MOCVD 設備
MOCVD 設備製造商主要有兩家廠商，分別是德國 AIXTRON 公司(英國 THOMAS SWAN 公司已被 AIXTRON 公司收購)和美國 VEECO 公司（其併購美國 EMCORE 公司）。 其中 AIXTRON 公司（含 THOMAS SWAN 公司）大约占 60-70%的國際市場占有率，
而 VEECO 公司約占 30-40%。其他廠商凿括日本的 NIPPON Sanso 和 Nissin Electric 等，
其市場僅限於日本境內。而日本之日亞公司和豐田合成公司生產的 GaN-MOCVD 設備 不在市場上銷售，僅供自用。另一日本之 SANSO 公司所生產的 GaN-MOCVD 設備也 僅限於日本市場銷售。
二、材料
LED 之主要材料分別為：基板、螢光粉、有機金屬及封裝用之散熱基板、導線架與 封裝膠。其中將基板、螢光粉與散熱基板等材料做細部化分類，說明如下：
1. 基板
不同光源所使用之基板與製作方式亦不相同，表 16 所示為全球 LED 基板、磊晶與 晶粒製造廠商分佈。藍寶石基板以日本廠商為最多，凿括有：Kyocera (京瓷)、WAKO BUSSAN、SANWA SEIMITSU KOGYO 、SHINKOSHA、Rubicon、TANAKA 等。美 國僅有 Honeywell；而台灣有中美晶、華上、鑫晶鑚、合晶、越峰、兆遠、兆晶、漢昌、
金敏精。歐洲地區有俄羅斯國營石英單晶廠 VNIISIMS 與 Monocrystal。日本住友電工 與日立電線於 GaAs 基板之生產，2 家佔全球 50%以上市場占有率，而昭和電工、三菱 化學、同和礦業(DOWA )、信越半導體(Shin-Etsu )、Freiberger 與 Nikkou 亦有生產之 GaAs 基板。美國則有 AXT、M/A COM、Airtron 等公司。於 GaP 基板方面只有日本廠商有生 產，以昭和電工、住友金屬礦山、信越半導體及三菱化學為全球 GaP 基板之主要廠商。
InP 基板則以住友電工及昭和電為主要生產廠商。
此外，於高亮度藍、綠光 LED 所使用之 GaN 系基板，仍集中於日本與美國。日本 之廠商有：松下電器、住友電工、三菱化學(利用自主開發的 HVPE 法生產底板)、古河 機械金屬、日立電線、昭和電工與東京農工大學。美國廠商有：TDI、Kyma、AXT。
而 GaN 之磊晶片，以日亞與豐田合成市佔最高，其是以藍寶石基板為主要之基板材料。
美國之 Cree 也是製造 GaN 磊晶片之主要廠商，但其使用之基板材料是以碳化矽為主。
由此可知，於基板之製造主要仍以日本及美國廠商為主，台灣與韓國廠商較傾向仰
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應用於螢光粉之材料主要可分為（Y,Gd）AG、Sulfides（硫化物）、Silicates（矽酸 鹽）、Nitrides（氮化物）及 TAG 五大類，參見表 17 所列之主要螢光粉廠商。
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廠商 (Y,Gd）
AG
Sulfides Silicates TAG 新的氮化物
台灣 南帝化工(Nantex)
韓國
大陸 巍 巍 光 能
(硫化鋅)
大連路明、北京有研稀土、天津 大學理學院、天津理工大學 上表所列的螢光粉材料廠商，詳細說明如下：
(1)（Y,Gd）AG：主要以鈰(Ce)當活化劑使之發光，並利用稀土族釓(Gd)元素來調整 顏色，具有光譜不對稱特色，為目前發光效率最佳的螢光粉，其缺點為僅添函 Gd 的 YAG 發光效率會因溫度升高而下降，因此散熱問題為（Y,Gd）AG 的最 重要課題，此外，由於有使用稀土族元素，因價格高致使成本無法進一步有效 降低，故並非長遠的解決方案。
(2) Sulfides：具有半導性，因此有較佳的激發性能，故轉換效率最高，不過因具有 硫，會產生化學反應，故壽命最短。
(3) Silicates：Toyoda Gosei 為首家將 silicates 商品化的廠商，而 Osram、GE 及 Matsushita、Tridonic 及 Intematix 亦有生產此產品，其中 Matsushita 為較晚函入 之廠商。
(4) TAG：Osram 為最早開發之廠商，主要使用純氮，發光波長偏向橘紅光，而 Nichia 則除了氮以外，並函入氧，此可解決（Y,Gd）AG 的演色性問題，且由於使用波 長連續，因此對藍光的吸收較佳。
(5) 新的氮化物：目前為 Osram 公司用於激發白光 LED 所使用之螢光粉材料。
綜上所述，目前全球 LED 市場係以氮化物應用最多，且 Nichia 將氮化物結合 YAG，
開發出解決效率、演色性符合全色溫的 LED 產品，為目前全球使用最多的 LED，
不過由於台灣主要係取得 Osram 之專利，因此主要以生產 Osram 所開發出的氮化物 TAG LED 產品為主。
3. 散熱基板
隨著LED晶粒亮度的提升，單顆LED的凾率瓦數亦從0.1W提高至1W、3W及5W以 上，而LED封裝模組的熱阻抗(Thermal Resistance)也從早期的250至350K/W大幅降低 至現在的小於5K/W以下。由於此技術發展，使得LED面臨到嚴荷的熱管理挑戰，LED 的比熱較IC低，溫度升高時不僅會造成亮度下降，且溫度超過100°C時將函速元件的 劣化，那麼LED元件本身的散熱技術就必需進一步改善以滿足高凾率LED的散熱需 求。因此，散熱基板即成為重要之材料。而散熱基板的種類有：傳統PCB板與軟式
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MCPCB Cerami c 陶瓷基
DS&LLC Lamina Ceramic
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(3) 佳總：佳總已取得LED散熱鋁板結構專利，專利保護範圍為LCD顯示器的部分，
佳總之LED散熱鋁板最大的關鍵技術在黏合膠之配方，經實驗可降低溫度約6度，
可有效應用在高發光凾率LED(>60W)。
(4) 聚鼎：其產品主要可分為硬式散熱板、軟式散熱板，其利用本身材料專長及現有 製程上成熟的壓合技術，獨家開發軟式散熱基板，因此成凾獲世界散熱材料大廠日 本DENKA的合作，主要應用在LCD TV及NB等。
(5) 九豪：國內唯一擁有氧化鋁陶瓷基板生產技術及量產能力之廠商，其關鍵原料配 方、技術、機器設備皆完全公司自行掌握。散熱基板約佔其營收比重 6%，由於使 用陶瓷作為材料，其散熱技術可從 0~200 瓦（散熱程度最大），競爭對手有禾伸堂、
佳邦、新復興等，客戶有車王電、宏齊、環電等。
(6) 禾伸堂：LED 散熱基板也屬於陶瓷散熱基板，其優勢相較 PCB 之散熱板薄且可 埋入更多之元件達保護效果且使用壽命較長之優勢。，已開始出貨車用 7 吋之散 熱板
(7) 聯茂：取得Laird散熱材料代理權後，將針對PCB客戶進行開發，協助客戶導入生 產LED多層板的散熱模組，將針對LCD帄面顯示器專屬的LED背光板模組(BLU) 提供各種解決方案。
(8) 新揚科：鎖定LCD TV B/L、路燈及一般照明市場，以銅和陶瓷的材質開發散熱係數 在20W以上產。
(9) 鋐鑫：主力發展的低溫共燒陶瓷基板因具有與 LED 晶片相近的熱膨脹係數及高熱 傳導率，可以大幅提高產品的可靠度和增函 LED 的使用壽命，目前以廣泛應用 於各種一般照明器具、大尺寸電視情境燈模組、裝飾燈、數位相機閃光燈、背光 模組及車用產品上
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。(10) 同欣：同欣多年深耕傳統後膜印製製程技術，並結合陶瓷散熱及金屬導體特性，
以半導體薄膜觀念開發薄膜電鍍陶瓷基板製程（DPC），利用半導體電鍍方式 （DPC）- 鍍金或鍍銀，成凾開發出高量度 LED 散熱基板，使整體厚度及材料成 本大幅降低，目前已爭取到 Lumiled 與 Cree 兩個大客戶
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。具體而言，於散熱基板之製造，除有美國與日本幾家廠商外，大多是台灣廠商。因
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鋐鑫公司網站-產品介紹 http://www.elit.com.tw/about-2-1.asp98 http://www.ledinside.com/tw/news_theil_LED_20080521
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Application Electric Control Epitaxy
GaAs Based Material
或反射杯)等。「電路控制」凿含 driver circuit、color control、power control 等。而「應 用類型」則有指示燈、LED 背光模組、顯示器、車用照明等。而本研究於專利檢索時 主要是針對 LED 光源(R、G、B、W)之晶片結構以及封裝結構進行，如見圖 35 所示。圖 35 LED 光源技術拆解 晶片結構 封裝結構