『石墨烯 專利』中國石墨烯技術海外專利分析

一、前言

石墨烯（Graphene）是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，其在電子信息、新材料、新能源、生物醫藥等領域具有廣闊的應用前景，近年來已毫無疑問的成為全世界各國重點發展的材料和應用技術“寵兒”。

中國在石墨烯材料研發和應用創新上一直有較高的技術水平，特別是在石墨烯專利申請數量上，中國已連年保持在國際前列。但是中國的石墨烯專利更多是在國內申請，而相對來說，一項技術的海外專利申請數量和水平及佈局範圍則更能反映相關技術的擁有者對技術的信心和真實的技術水平。

本文基於incopat科技創新情報平臺，從總體佈局、技術路線、重點申請人三個角度對我國石墨烯海外專利分佈情況進行了分析，希望以此管窺中國石墨烯專利技術所有者中的佼佼者及它們所做的海外專利技術佈局。

文中數據檢索時間截止於2018年2月9號。本報告對數據結果中從申請人角度做了處理。對申請人地址在中國香港、中國澳門和中國臺灣的海外申請專利暫末做統計；並且，統計結果中去除了申請人註冊地在中國的國外申請人（比如外資公司在中國的研發中心或生產中心）及港澳臺公司在中國內地的合資公司等，以充分真實體現中國內地及本土企業的真實專利技術發展水平。

二、中國石墨烯海外專利整體態勢分析

2.1中國石墨烯海外專利申請趨勢分析

圖1 中國石墨烯海外專利申請趨勢

2009年至2015年間，中國石墨烯相關技術的海外申請數量從不足十件增長到近350件，一直保持快速增長態勢。這與國際和國內石墨烯產業的發展脈絡基本相同。2010年石墨烯獲得諾貝爾物理學獎，此後各國紛紛佈局石墨烯研發與創新。特別是中國，大致自2013年後從政府政策支持到企業創新發展水平，一直處在世界石墨烯技術研發特別是應用技術開發的潮頭。2016後，中國更是毋庸置疑的成為全世界石墨烯技術發展的熱土。由於專利數據公開的滯後性，2016年與2017年的數據僅供參考。但是基本上可以推測，中國石墨烯技術的海外申請量還會隨著這樣的熱度持續快速增長下去。

最早申請石墨烯海外專利的中國申請人比較典型的有南開大學、天津普蘭納米科技有限公司和清華-富士康納米科技研究中心。天津普蘭納米科技有限公司和南開大學最早共同申請的技術涉及電極材料和電容器、聚合物複合材料等領域，清華-富士康納米科技研究中心最早在透射電鏡試樣製備方法領域申請石墨烯海外專利。

2.2中國石墨烯海外專利申請地分析

圖2 中國石墨烯海外專利申請地分佈

檢索結果顯示，我國石墨烯海外專利申請集中分佈在美國（44.69%）、日本（9.59%）、歐洲專利局（9.53%）三個國家和地區及世界知識產權組織（31.72%），以上四者的申請量佔到總申請量的95.53%。此外，韓國（1.63%）、德國（1.03%）、英國（0.54%）、加拿大（0.42%）、澳大利亞（0.36%）等國也有少量分佈。表1給出了我國石墨烯海外專利重要佈局目標地區或組織及主要申請人情況。

表1 中國石墨烯海外專利重要佈局地主要申請人

從上面的統計可看出，在研究機構型申請人中，清華-富士康納米科技研究中心、中國科學院微電子研究所、中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所、國家納米科學中心都非常注重石墨烯技術的海外佈局。高校申請人中北京化工大學、南開大學和天津工業大學的海外專利申請也體現出其在石墨烯技術方面有很強的實力。

統計還顯示，在企業申請人中，京東方科技集團股份有限公司、華為科技有限公司在全球重要國家和地區及WIPO均有較多技術分佈，說明這兩家公司非常注重石墨烯技術在世界各主要目標市場的全面技術儲備。這兩家公司的申請多屬於石墨烯在電子產品的應用技術領域。特別值得一提的還有濟南聖泉集團股份有限公司和蘇州高通新材料科技有限公司兩家企業，它們都是較短時間裡成長起來的專門從事石墨烯材料製備及應用技術研發的科技企業，並且較早在全球主要國家和地區進行了技術佈局，顯示了不俗的技術實力和國際發展視野。

此外，海外石墨烯技術公司申請人中，來自深圳和蘇州兩地的企業佔了很大的比例，從另一個角度反映出這兩個地區是國內石墨烯技術發展水平較高的區域。

三、中國石墨烯海外專利技術路線分析

圖3 中國石墨烯海外專利技術構成（IPC小類TOP10）

中國石墨烯海外專利技術主要分佈在C01B（22.47%）、H01L（19.82%）、H01M（17.17%）小類。各小類類號含義及申請的專利數量如表2所示。

表2 中國石墨烯海外專利技術構成IPC小類TOP10

如上排名可以看出，C01B（非金屬元素；其化合物）是中國石墨烯海外專利佈局最多的技術領域，其中包含石墨烯及其氧化物的製備、石墨烯複合材料等。B82Y（納米結構的特定用途或應用）主要是基於石墨烯製作複合材料。G06F（電數字數據處理）主要是石墨烯在觸控基板、壓力感測、指紋識別、指尖套領域的應用。G02F（用於控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置）相關專利多為石墨烯在液晶透鏡、集成傳感器、透明導電膜、tft等方面的應用。C23C（對金屬材料的鍍覆）、B01J（化學或物理方法）、C08K（使用無機物或非高分子有機物作為配料）也均是石墨烯的重要應用領域。

在所有申請中，H01大類佔了4個，說明石墨烯在基本電器元件的應用是中國石墨烯技術在海外非常重要的技術申請方向。其中H01L（半導體器件）相關專利申請量最多，體現為石墨烯用於製造半導體器件如發光二極管器件、led光源、oled（有機發光二極管）、tft（薄膜晶體管）等領域；H01M（用於直接轉變化學能為電能的方法或裝置，例如電池組）指石墨烯在電極片、電極板、超級電容器、高分子材料、催化劑等領域的應用；H01B（電纜；導體；絕緣體；導電、絕緣或介電材料的選擇）主要是石墨烯用於導電膜、有機電致發光器件、導電粘合劑中；H01G（電容器）主要是石墨烯在多層電池、電容電池、超級電容器、鋰離子電容器等方向的應用。

四、中國石墨烯海外專利重要申請人分析

圖4 中國石墨烯海外專利申請人TOP10

對我國石墨烯海外專利經過申請人合併之後進行排名，前十名中研究機構佔3家，分別是清華-富士康納米科技研究中心、中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中國科學院微電子研究所。公司申請人有7家，分別是京東方科技集團股份有限公司、深圳市華星光電技術有限公司、海洋王照明科技股份有限公司、濟南聖泉集團股份有限公司、華為科技公司、深圳粵網節能技術服務有限公司和深圳歐菲光科技股份有限公司，可見我國石墨烯海外專利佈局是以企業為主體的。可靠數據顯示，截止到2017年年底，我國在工商部門註冊的石墨烯相關企業已達4800家，近幾年都有很高增長率，企業在我國石墨烯研發應用方面也日益活躍。

下面對清華-富士康納米科技研究中心、京東方科技集團股份有限公司、深圳市華星光電技術有限公司、濟南聖泉集團股份有限公司、華為科技公司五個重要申請人做重點分析。

清華-富士康納米科技研究中心

清華-富士康納米科技研究中心由鴻海精密工業股份有限公司與清華大學共建。納米研究是清華大學物理系重點研究方向之一，清華-富士康納米科技研究中心是清華大學物理系下設的五個跨一級學科研究中心之一。它是以信息產業為背景的納米科學與技術研究基地，主要任務是開展這一領域中具有重要科學技術意義和產業前景的納米科技研究。鴻海精密工業股份有限公司是全球3C代工服務領域龍頭，該公司多年來致力於研發創新，核心技術包括納米技術、環保製程技術、平面顯示器技術、無線通訊技術、精密模具技術、伺服器技術、光電/ 光通訊技術材料與應用技術及網絡技術等。

對清華富士康納米科技中心石墨烯海外專利的技術主題趨勢進行分析，如下圖：

圖5 清華-富士康納米科技研究中心石墨烯海外專利技術主題趨勢

清華-富士康納米科技研究中心石墨烯海外專利技術主要分佈在石墨烯用於製造致熱發生裝置的碳膜、指尖套輸入端的石墨烯層、石墨烯複合材料、石墨烯片用於碳纖維膜、鋰離子電池電極材料、石墨烯用於電子發射源的電子收集層、石墨烯層用於製造發光二極管等方向。

清華-富士康納米科技研究中心是中國申請人在碳納米材料領域特別是石墨烯技術領域海外專利數量最多的機構，其開始申請時間最早，並且有持續申請趨勢。中心在該技術領域的海外專利多為碳納米管與石墨烯的相關技術結合申請。該技術領域是清華-富士康納米科技研究中心的優勢技術領域，也是其持續的技術增長點。

石墨烯用於電子發射源的相關海外專利多為電子發射裝置和電子發射顯示器技術主題。具體體現為石墨烯用於電子發射源的半導體層與絕緣層之間的電子收集層。該領域相關海外專利申請集中在2012年和2015年，且近年有持續申請趨勢。

發光二極管技術領域申請的石墨烯專利主要是發光二極管的有源層包括一石墨烯層，從而形成微結構，以改變活性層中大角度光的運動方向，提高發光二極管的光取出率。該領域的石墨烯海外專利申請集中在2012年和2014年。

石墨烯在熱致發聲裝置中的應用體現在聲波發生器的碳膜製造中，碳膜由多個碳納米管層和多個石墨烯層疊加而成。該領域的石墨烯海外專利申請集中在2011年。

指尖套技術領域海外專利主要是石墨烯用於指尖套輸入端的製作，其申請集中在2011年，近幾年有繼續進行海外佈局的趨勢。

對清華-富士康納米科技研究中心的重要發明人技術構成進行統計：

圖6 清華-富士康納米科技研究中心的重要發明人技術構成

範守善院士作為清華-富士康納米科技研究中心的學術帶頭人，在以上分析的石墨烯海外專利的IPC小類TOP10的技術類別中均有涉及。尤其是在B82Y（納米結構的特定用途或應用）、H01L（半導體器件）、C01B（非金屬元素；其化合物）、H01J（放電管或放電燈）四個領域海外專利申請的數量較多，在其他的各類技術領域也有持續的申請趨勢。同時，從申請量來看，姜開利、林曉陽、柳鵬、魏洋、周段亮等人也是該研究中心的研發骨幹力量。

清華-富士康納米科技研究中心作為我國石墨烯海外專利最早的申請人之一，也是目前我國石墨烯海外專利申請數量最多的申請人，其海外專利的價值度值得關注。以下對這些專利的價值度趨勢進行統計：

圖7 清華-富士康納米科技研究中心石墨烯海外專利價值度趨勢

合享價值度是incopat檢索平臺自主研發的全面評價專利價值的指標體系。該指標綜合了專利類型、被引證次數、同族個數和同族國家數量等多個客觀參數，數值越大，技術穩定性越高，保護越充分。清華-富士康納米科技研究中心石墨烯海外專利價值度集中分佈在8到10之間。其中價值度為10的專利主要在2009年到2011年申請，2011年高價值專利申請數量最多，高達36件。

價值度為10的專利典型的有石墨烯薄膜與碳納米管薄膜結合形成的複合結構（如專利US8920661B2）、石墨烯膜用於製造熱致發聲元件（可見專利US8758635B2）、輸入指套的輸入端的碳結構包含石墨烯（可參考US9575598B2）、石墨烯片與碳納米管薄膜結合用於透射電子顯微鏡以減少高傳輸電子顯微鏡成像中的背景噪聲（如專利US20110017921A1）。

在價值度為10的專利中，同族數量最多的專利技術為石墨烯用於半導體器件的外延生長（具體技術內容可見專利US9024310B2）。該專利技術的同族數量達到26個。

根據檢索結果可知，清華大學除了與鴻海精密工業股份有限公司共同申請了大量石墨烯海外專利以外，與羅伯特·博世有限公司、華為科技有限公司、江蘇華東鋰電技術研究院、麻省理工學院均也共同申請了石墨烯海外專利。此外，清華大學、清華大學深圳研究生院也分別申請了石墨烯海外專利。可見清華大學在石墨烯領域的技術合作廣泛，研發實力強大。進而，清華大學通過技術運營發揮這些石墨烯專利的價值的空間也非常大。

京東方科技集團股份有限公司

京東方科技集團股份有限公司(BOE)是一家物聯網技術、產品與服務提供商，核心事業包括顯示器件、智慧系統和健康服務。其主要產品如智能手機液晶顯示屏、平板電腦顯示屏、筆記本電腦顯示屏、液晶電視顯示屏、顯示器顯示屏出貨量在全球領先。京東方在我國石墨烯海外專利企業申請人中申請數量位列第一，實力強勁。

對京東方科技集團股份有限公司海外石墨烯專利技術構成進行主題聚類分析如下圖：

圖8 京東方科技集團股份有限公司海外石墨烯專利技術主題分佈

可以看出，京東方在海外申請的石墨烯專利當中，技術方向主要分佈在顯示基板、低溫多晶硅薄膜晶體管、觸控基板、有機發光二極管、穿戴設備等方面，反映出其技術與實際產品具有很強的吻合度。如在觸控基板領域的高價值專利US9791471B2（一種集成有傳感器和顯示面板及其製造方法，以及顯示裝置）、US9652099B2（陣列基板及其製造方法，觸控顯示裝置），薄膜晶體管領域的高價值專利US9786791B2（薄膜晶體管，陣列基板及其製造方法）、US20160043152A1（薄膜晶體管及其製造方法，陣列基板及有機發光顯示面板）都體現出其核心技術地位。顯示基板領域主要技術方向是石墨烯用於製作導電粒子、電子封裝器件及顯示裝置的有機塗層，包含石墨烯、石墨烯用於製作保護顯示裝置的抗靜電保護膜等。

對京東方石墨烯海外專利技術重要發明人技術構成進行統計：

圖9 京東方石墨烯海外專利技術重要發明人技術構成

可以看出楊久霞在京東方科技集團股份有限公司中技術優勢突出，在2013到2016年間共申請專利15項，其技術方向主要佈局在H01L（半導體器件）、G02F（用於控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置）、G06F（電數字數據處理）領域。白峰的海外專利申請數量也較多，張峰、姚琪、戴天明、董學等人也有較強的研發能力。

深圳市華星光電技術有限公司

深圳市華星光電技術有限公司作為面板行業的新生力量，始終致力於提高國內面板自給率，提升中國顯示面板的國際競爭力。目前，華星光電共有三條液晶面板生產線，產品全線覆蓋大尺寸電視面板和中小尺寸移動終端面板。華星光電在我國石墨烯海外專利申請數量上總排名第三，在企業申請人中排名第二。

對深圳市華星光電技術有限公司石墨烯海外專利技術主題趨勢進行分析：

圖10 深圳市華星光電技術有限公司石墨烯海外專利技術趨勢

由圖可見，深圳市華星光電技術有限公司海外申請的石墨烯相關專利技術主要分佈在tft基板結構、導電粘合劑、彩膜基板、LED燈條、石墨烯用於液晶顯示面板等方向。這幾個主要技術領域的石墨烯海外專利均有持續增長的申請趨勢。

這幾個技術角度中，Tft基板結構相關專利申請數量較多，2015年達到申請數量最高峰。該領域的應用主要是石墨烯用於薄膜晶體管基板製造、液晶面板結構中石墨烯用於液晶分子的垂直配向等；導電粘合劑領域的石墨烯海外專利申請集中在2014年和2015年，主要是石墨烯用於製造導電膠、導電膜、導電粘結劑、導電密封樹脂片等；彩膜基板領域海外專利申請數量也呈現較快增長趨勢。該技術領域石墨烯主要應用在pdlc(聚合物分散液晶)顯示器件和顯示裝置、石墨烯顯示器的驅動裝置、背光模塊等；LED燈條的海外石墨烯專利申請時間較晚，但增長迅速。總體來看，石墨烯在液晶面板中的應用是深圳市華星光電技術有限公司的技術優勢。

對深圳市華星光電技術有限公司石墨烯海外專利的重要發明人進行排名,王燁文申請的專利數量最多，是深圳市華星光電技術有限公司重要技術骨幹。他在2012到2015年間共申請專利14件。黃沖和樊勇實力相當，申請專利數量相同。陳雅惠、李吉、李冠政、羅長誠也是重要研發人員。

濟南聖泉集團股份有限公司

濟南聖泉集團股份有限公司是一家立足於玉米芯等植物秸稈綜合利用深加工，專業生產各種生物質能源及生物質化工產品的大型化工企業集團。公司形成了以鑄造材料、工業酚醛為主導、涉足生物化工領域的專業化、系列化、規模化產品的生產結構。該公司在我國石墨烯海外專利申請數量中總排名第五，近幾年石墨烯海外專利申請量持續增長。

對濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利的技術主題趨勢進行分析：

圖11 濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利的技術主題趨勢

可以看出，濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利的技術主要分佈在含有生物質石墨烯的聚酯複合纖維、以生物質碳源為原料製備多孔石墨烯、含有石墨烯的粘膠纖維及其製備、石墨烯吸附材料用於香菸過濾嘴等方向。

聖泉集團在含有石墨烯的複合聚酯材料相關領域申請的海外石墨烯專利數量最多，申請量集中在2016年且有持續申請趨勢。通過對聖泉集團的海外石墨烯專利價值度進行分析，發現該公司價值度為10的專利技術為”以生物質碳源為原料製備多孔石墨烯“（可見專利US20170137293A1），可見該技術領域是聖泉集團的技術強項。

對濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利的重要發明人技術構成進行排名可以看出，張金柱技術實力突出。其海外專利技術主要分佈在C01B（非金屬元素；其化合物）和D01F（製作人造長絲、線、纖維、鬃或帶子的化學特徵）領域。此外，在B82Y、C08K、C08L等領域也有一定數量的申請。劉頂、鄭應福等人也是該公司重要研發力量。總體來看，濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利主要發明人比較集中，各位發明人重點技術領域突出。

此外，濟南聖泉集團股份有限公司石墨烯海外專利技術保護範圍廣泛，其申請分佈在世界知識產權組織、歐洲專利局、日本、韓國、澳大利亞、加拿大、美國、印度、墨西哥、巴西、俄羅斯等眾多國家和地區，海外專利佈局意識非常強。

華為技術有限公司

華為技術有限公司是一家生產銷售通信設備的民營通信科技公司，產品主要涉及通信網絡中的交換網絡、傳輸網絡、無線及有線固定接入網絡和數據通信網絡及無線終端產品，為世界各地通信運營商及專業網絡擁有者提供硬件設備、軟件、服務和解決方案。根據華為集團網站報導，2016年底華為推出業界首個高溫長壽命石墨烯助力的鋰離子電池，可見其在石墨烯應用領域的研發實力強勁。

對華為技術有限公司海外石墨烯專利技術主題進行聚類分析：

圖12 華為技術有限公司石墨烯海外專利技術主題聚類

可以看出，華為技術有限公司的石墨烯海外相關專利技術主題主要分佈在金屬納米線摻雜石墨烯纖維的複合纖維、有機太陽能電池、導熱墊、光傳輸網絡節點使用石墨烯發光器、石墨烯用於光電探測器等。

華為技術有限公司的石墨烯海外專利佈局範圍較廣，在世界知識產權組織、歐洲專利局、美國和日本均有分佈，說明其海外技術保護的意識強，積極參與石墨烯海外技術市場競爭。

五、結語

通過對我國石墨烯海外專利進行統計分析，可以看出目前我國在石墨烯相關技術領域對海外專利的申請與佈局重視程度越來越高，申請數量持續快速增長。

在申請地區佈局上，我國石墨烯海外專利集中佈局在美國、世界知識產權組織、日本、歐洲專利局，在韓國、德國、英國、加拿大等國也有少量分佈，海外專利佈局範圍還有待擴張。

在技術佈局上，材料製備方向主要分佈在石墨烯、石墨烯氧化物及石墨烯複合材料製備上；應用角度上主要分佈在石墨烯在半導體、電力、儲能等技術領域的應用方向上。

在申請人方面，以清華-富士康納米科技研究中心為代表的研究機構申請人和以京東方科技集團股份有限公司、深圳市華星光電技術有限公司、濟南聖泉集團股份有限公司、華為技術有限公司為代表的企業申請人是中國在海外進行石墨烯專利佈局的佼佼者。

總體上看，當前我國石墨烯相關專利申請主要分佈國內，國外佈局比重相對較小。在已有的海外專利佈局範圍不夠廣。相比美國、韓國、日本等石墨烯技術較為先進的國家，我們還要加強海外技術佈局的意識，提高石墨烯材料製備等關鍵技術領域的技術水平，為進一步推動我國石墨烯技術創新和樹立石墨烯大國形象不懈努力。

致謝：

趙文華，智識諮詢實習生，河北大學管理學院檔案學系本科在讀。負責在指導下進行文獻檢索、圖表製作及初稿起草。

嚴曉宇，智識諮詢實習生，河北大學管理學院圖書館學系在讀研究生，也為本文資料蒐集與整理做出貢獻。

注：以上為報告簡版，如需瞭解更多石墨烯領域在海外的中國重要專利申請人及高價值石墨烯海外專利，請聯繫本公眾號。

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