2014年10月8日 星期三

藍光之父中村修二,果然得了諾貝爾獎

日本學者中村修二(Shuji Nakamura)、天野浩(Hiroshi Amano)、赤崎勇共同發明「高亮度藍色發光二極體(LED)」,獲得2014諾貝爾物理學獎。這項發明突破了過去30年的技術瓶頸,成功以低耗電的白光LED燈泡取代傳統電燈泡。

白光得由紅、綠、藍三原光組成;紅光LED早就發展成熟,綠光LED雖沒那麼亮但還差強人意,唯獨藍光LED受到材料的限制,亮度一直微弱,因此根本湊不出足夠亮的白光。所以,儘管紅色及綠色LED早已存在,但業界在長達30年時間裡始終無法順利開發出藍色LED,以致LED燈泡無法呈現有如電燈泡的白光,當時最可能做高亮度藍光LED的材料氮化鎵,結構缺陷難以改善,因此泰半科學家認為,LED頂多可以用在開關指示燈,不能用來照明。

直到這次三位得主中村修二、赤崎勇和天野浩在結構改良上有重大突破,創造出藍色LED,大幅提高藍光LED的亮度,進而做出白光LED,才全面帶動照明技術革新,LED燈泡的亮度是傳統燈泡的五倍多,堪稱是19世紀愛迪生發明電燈以來最大照明革新。此次諾貝爾獎評審委員會,也因此推崇此發明為「愛迪生發明電燈後僅見。」

(註:白光發光二極體是透過發出三源色的單色光(藍、綠、紅)或以螢光劑把發光二極體發出的單色光轉化,使整體光譜含為含有三源色的光譜,刺激人眼感光細胞,使人有看見白光的感覺。結合藍光發光二極體、紅光發光二極體和綠光發光二極體便可做出白光發光二極體,這樣產生的白光發光二極體有較廣的色域,而且效率較其他方法高,不過成本相當高。近年生產技術的改進下,越來越多產品採用這方法。現在普及的白光發光二極體都採用單一發光單元發出波長較短的光,如藍或紫外光,再用磷光劑把部份或全部光轉化成一頻譜含有綠、紅光等波長較長的光。這種光波波長轉化作用稱為螢光,原理是短波長的光子(藍、紫、紫外光)被螢光物質(如磷光劑)中的電子吸收後,電子被激發(跳)至較高能量、不穩定的激發狀態,之後電子在返回原位時,一部份能量散失成熱能,一部份以光子形式放出,由於放出的光子能量比之前的小,所以波長較長。由於轉化過程中有部份能量化成熱能,造成能量損耗,因此這類白光發光二極體的效率較低。--參見Wiki/發光二極體
 
其中現任美國加州大學Santa Barbara分校(UCSB)教授,中村修二(Shuji Nakamura),為高亮度藍色發光二極體與青紫色雷射二極體的發明者,世稱「藍光之父」。其過去任職於日本日亞化學公司(Nichia)期間,中村修二竭力主張開發藍色雷射二極體的前景,日亞因此撥給中村3億日圓的研發經費。赴美國佛羅里達大學留學一年後,中村修二回到日亞,投入2億日圓著手改造MOCVD裝置,但公司制止了此一研究。

其後,中村修二仍持續研究,於1993年發明了以GaN(氮化鎵)晶體製作藍色發光元件的two flow MOCVD日語ツーフローMOCVD法。此Two flow MOCVD法即通稱的404專利(日本特許廳特許番号が第2628404号),其所研發出之高亮度藍光LED晶粒技術,堪稱20世紀最偉大的發明之一,業界公認為諾貝爾獎等級的基礎發明,開創了整個應用LED照明的產業。(但在中村修二與日亞化就該專利歸屬的訴訟中,日亞化卻宣稱此項專利毫無用處,可以隨時轉讓該專利予中村修二,引起其極大反彈而開記者會公開駁斥。)

日亞化(Nichia)也將中村修二的相關發明申請各國專利,例如"Crystal growth method for gallium nitride-based compound semiconductor;US 5290393 A","Multilayer elements with indium gallium nitride on clad layers, dopes for p-n junctions;US 5578839 A"等,獲利無數。

1999年他離開日亞化,隔年跨海前往加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)工學院擔任教授,同時在「Cree」公司從事兼職的研究工作,帶領團隊研發不同於日亞化(Nichia)的藍光LED技術。

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(以下摘自:職務發明與合理報酬http://vincentchen123.blogspot.tw/2014/07/blog-post_19.html),有興趣的讀者,請自行參閱原文,一探究竟。)

他也曾因這個屬於日亞化的藍色發光二極體(LED)專利,雖然為日亞化學公司獲利無數,但他僅得到區區二萬日圓,作為發明該專利的報酬,而向法院請求專利權歸他所有或共有,並請求專利所得之相當對價為報酬,計200億日圓。而日本法院也藉此案例,為何謂職務發明的「合理」報酬,創立了一個計算的標準。

(我國專利法也規定,對於職務發明,公司(雇用人)取得具有財產價值之專利申請權與專利權,但應給予員工(發明人)「適當」報酬,為其取得專利申請權與專利權的對價。)

一審東京地院認為法院應依發明的「相當對價」原則,考慮:專利實施者因獨佔所獲致的可能利益,以及專利實施者對發明的貢獻程度,如設備費或人事費的投入等,依個案狀況逐案評估。

東京地院估計從1994年至專利到期的2010年之間,實施該專利發明所製造的產品之營業額總計達1兆2,086億127萬日圓,並推估專利的貢獻度為營業額的50%,另以20%的獲利率來計算,則認定本件專利之發明對價為604億3,006 萬日圓。

因此,一審認定之發明對價約600億日圓,而中村修二之貢獻度為50%,但中村修二僅起訴請求200億日圓,法院認為原告請求支付200億日圓的發明報酬應屬合理,所以判決日亞化應支付中村修二200億日圓的報酬。
惟上訴至二審後,日本高院判決大幅減少該報酬金額至約6億日圓,由於日本高院未多作說明,亦未表示劇減為原判決金額0.5%之明確計算基準為何,造成輿論譁然,業界則大表歡迎。
本案最後雙方以8.3億日圓和解,並未上訴第三審。