从上文的分析可见，如何解决专利制度存在的矛盾，实质上是一个权衡问题：既要通过给予发明创造一定程度的垄断权而为创新活动提供足够的激励，又要使该垄断权受到一定限制，不使垄断导致过多的社会福利损失。创新激励关系到影响长期技术进步和经济增长的动态效率，垄断力量则由于与社会福利损失相关而影响当前静态效率。经济学关于最优专利机制设计的研究正是从这两个效率之间的权衡出发的，核心是附加在专利之上的市场力量的强度如何决定的问题。本节将通过有关专利保护期限和保护范围的综述，分析经济学家是如何解决专利制度本身的矛盾，设计最优专利机制的。
1.2.1专利期限
诺德豪斯（1969）建立了最优专利保护期限的基本模型。他将生产过程分为三个阶段，在第一阶段，众多同质的企业处于完全竞争状态，它们的平均成本和边际成本相等，且恒为常数。在第二阶段，有一个企业成功地从事了技术创新，获得了专利保护。这一阶段的市场结构是完全垄断的，原因在于技术创新使得该企业的平均成本低于其他企业，从而将其他企业逐出市场，第二阶段的长度等于专利保护期限。在第三阶段，专利保护到期，其他企业都能够无偿享有专利技术，市场结构又恢复到完全竞争状态。这一阶段，由于专利技术被普遍采用，整个社会的生产成本和市场价格都要低于第一阶段的水平。这一模型表明，若专利保护期延长，预期利润的增加将促使企业把更多的资源投入到R&D中，从而带来成本更大幅度降低；但是同时也伴随着社会损失的增加。当社会从创新中的获益与福利损失在边际上相等时，专利的保护期是最优的。
谢勒（1972）对诺德豪斯的研究成果进行了更为直观的解释。技术创新受到专利制度的保护后，给企业带来了好处，即创新企业获得了超额利润；专利到期后，社会处于完全竞争状态，企业超额利润为零，技术创新给社会带来的好处完全体现在消费者剩余中。假定这种剩余在生产者和消费者之间的分配并不重要，即认为专利权人与社会的收入边际效用相同，那么，求解社会福利最大化就等同于对第二阶段的生产者剩余和第三阶段的消费者剩余的现值之和求解最大值。具体而言，即对社会总福利的现值关于专利保护期求极大值，约束条件则是企业从事研发活动时的利润最大化原则。按照这一原则，谢勒的结论是：确定的最优专利保护期，应当使得延长专利保护带来的边际成本等于边际社会收益。谢勒同时认为，专利保护期不能无限延长。这是因为，随着保护期的延长，一方面，研发投入会增加，但取得的技术创新在降低生产成本方面却呈现出边际报酬递减的趋势，因此，所增加的生产者剩余和消费者剩余越来越少；另一方面，保护期延长，不仅会使研发成本增加，而且，保护期内丧失的消费者剩余也会增加。可见，如果保护期过长，会使社会边际成本超过社会边际收益，得不偿失吴欣望：《专利经济学》，北京，社会科学文献出版社，2005年，第20‐23页。
中国学者陈国富（2006）通过几何图形对最优专利保护期进行了研究。他认为，专利期限越长，越能激励发明者做出节约成本更多的发明。但是，并不能给专利无期限的保护。因为，专利保护是以垄断价格的低效率为代价的，专利发明一旦出现，它的边际成本就为零，如果按照效率原则来定价，则应该将其价格设定为零。但若定价为零，就失去对发明的激励作用了。所以，专利期限的决定依赖于给予发明以动力和容忍垄断价格的低效率之间所达成的均衡，这种均衡就是边际收益曲线与边际成本曲线相交时的结果。如图12所示，最优专利期限应该为T。
图中边际收益曲线是专利期限的函数，并且与专利期限成反比。边际收益随专利期限的边际增加而减少，主要是因为研发投资的报酬递减。边际成本曲线也是专利期限的函数，但是与专利期限成正比。边际成本随专利期限的边际增加而增加，主要是因为垄断的机会成本递增。
1.2.2专利的范围
梅吉斯和内尔松（Merges&Nelson,1998）将专利保护期限视为专利权人垄断力量的持续时间，而将专利保护范围视为这种垄断力量的覆盖区域。那么，如何确定最优的专利保护范围呢？保护范围的增加，能增强垄断力量，提高对发明的激励，但同时垄断力量的加强也会带来社会福利的进一步损失，这是显而易见的。经济学家在分析专利保护范围时，一个研究方向是将它和专利期限结合起来，试图为最优专利制度的设计奠定理论基础。吉尔伯特和夏皮罗（Gilbert&Shapiro,1992）将专利的保护范围量化为企业每年获取的利润流量。专利保护的范围越宽，则年利润流量就越大。政策制定者的任务就是要在保持企业净利润不变的前提下，对专利保护期限和保护范围进行适当的搭配，从而实现社会福利的最大化。他们最后的结论是：应该选择“窄范围”和“长期限”相搭配的专利政策。而克莱姆佩罗（Klemperer,1990）和加利尼（Gallini,1992）的研究则表明，在某些情况下，“宽范围”和“短期限”相结合的搭配也可以是最优的。这些结论看似相互矛盾，其实是和模型的假设、复杂程度、分析方法和着眼点密切相关的。塔卡罗（Takalo，2002）对此进行了更一般的分析，得出的结论是：如果专利保护范围相对于期限来说对社会收益影响更大时，那么缩小专利保护范围，延长专利期限将会更优；如果专利保护范围相对于专利期限来说对私人创新收益的影响更大时，那么扩大专利保护范围、缩短专利期限将会更优。
对专利保护范围的另一个研究方向是专利当局在专利授权时对专利技术的新颖性（novelty）、创造性（inventiveness）和实用性（utility）程度要求的高低。寇宗来（2005）、陈国富（2006）认为，专利权不是一种天然权利，它需要政府授予和法律保护。发明者为了获得专利，必须向专利当局提交请求书、说明书及其摘要和权利要求书等文件。专利当局在审查后可以批准也可以拒绝授予专利。因此，专利的保护范围受到新颖性、创造性和实用性的制约。对于绝大多数发明而言，实用性对专利申请并不构成实质性的限制，故此，学术界的探讨主要集中在新颖性和创造性方面。
新颖性是获得专利权的必要条件，而信息不对称和不完全则是新颖性要求影响申请和审查结果的关键所在。从社会福利角度看，如果发明不具有新颖性，就不应该对其进行专利保护，因为这徒然增加了社会的垄断成本。显然，在完全信息下，只有满足新颖性的发明才可能被授予专利；同样，也没有人会用不具新颖性的发明申请专利。但实际情况是，不论发明人在提出专利申请时，还是专利当局在审查专利申请文件时，都不可能完全掌握已有的披露信息，因为他们不可能搜索和核查所有的信息来源，或者说这样做的成本太过高昂。一般而言，申请者比审查者更具有信息优势，因为他们对所在行业的各种信息更加了解。由于信息不完全，专利当局可能会批准本不该批准的不具有新颖性的发明。因此，即使知道其发明不具新颖性，发明者也可能提出专利申请。而一旦获得批准，这种本应无效的专利却可能由于各种原因得以维持，并给权利人带来巨大的收益。这就使专利当局在处理新颖性标准时面临一个成本收益的权衡：如果要降低在新颖性审查中出现的错误，则必须花费更多的成本，但这也减少了因错误而带来的不必要的垄断成本，增加了自由竞争带来的收益，究竟降低到何种程度，应当在审查的边际成本等于竞争带来的边际收益这一点为好。
创造性是指和已有技术相比，该发明必须具有“实质性”和“显着的”进步。如果创造性标准较低，人们就可以对现有专利技术稍加改进申请专利，最终在市场竞争中替代之。所以，过低的创造性标准实际上意味着不可能对技术创新进行有效保护。然而，对“实质性”和“显着”的界定，不但和法律条文、案例判决相关，也严重依赖于专利审查人员的主观决断。这样，和社会最优相比，审查人员可能会犯两种错误。第一类错误，是指审查人员没有将专利授予那些本该被批准的发明；第二类错误，是指审查人员将专利授予了那些本该被否决的发明。一个合理的假设是，如果审查人员花费更多的时间和精力，他的主观评价和社会最优状态将会更加接近，减少这两类错误。但是，不管审查人员的主观评价如何，如果相关法律对申请专利的创造性标准确定的比较高，则发明被授予专利的可能性就比较小。由此可见，创造性标准的高低直接反映了专利保护范围的大小。在制定和实施与创造性要求相关的审查标准时，应该充分考虑由这些导致的经济后果寇宗来：《专利制度的功能和绩效》，上海，上海人民出版社，2005年，第90‐92页。
当创新序列具有累积的性质时，任何一项发明都建立在先前发明的基础之上，同时又为后续发明提供基础，从长期来看每项创新都是一条创新阶梯的组成部分。累积性创新常见的模式有：基础研究和应用研究、研究工具和品质阶梯。在半导体、软件以及IT等具有高技术进步率的行业，创新的累积性表现得尤为明显。累积性创新环境中的最优专利机制设计面临两个难点：（1）如何补偿先前创新的贡献？任何一项创新都为以后的所有创新提供了基础，如果它每期的价值都是v，那么在利率r下它的社会价值应是v/r，但是私人收益往往小于社会收益。（2）前后创新者之间的竞争会侵蚀彼此的利润。它所要解决的问题实质是：序列创新者的联合收益不仅要足以抵补他们的总成本，而且必须适当地分配到各期创新者手中以产生合适的激励，从而实现较高的总体创新率。
在迪吉克（2000）的模型中，不同的创新对应不同的产品质量水平，消费者总是更偏好具有更高质量的产品。在双寡头竞争行为假设下，他研究了先期创新者与后期创新者的关系。主要的结论表明：提高初期研究者的利润（强新颖性要求），可能只会鼓励在基础研究阶段的浪费性的专利竞赛，而导致第二阶段的投资不足，所以弱新颖性要求和窄领先保护范围的组合是最优的。
斯高茨默尔和格林（Scotchmer＆Green，1991）对序列创新的新颖性要求进行了研究。认为专利当局对这一政策变量的应用面临一个权衡：强新颖性要求有利于专利持有者创新利润的获得，弱新颖性要求有利于创新的及早披露。正因为弱的新颖性要求意味着较强的知识正外部性，创新者有可能选择把小的改进作为商业秘密而非作为专利去申请，这种策略性行为能防止创新利润的事先侵蚀，但却不利于技术扩散。既要使创新利润得到保证又能及早促进技术扩散，使之成为公共产品的一个可能途径是创新企业间的合作，通常采取许可的形式。不同的许可形式和条件影响到利润在各创新企业间的分配，因而有关许可的政策也是专利政策的组成部分。卡茨和夏皮罗（Katz＆Shapiro，1990）证明在不存在反垄断法约束的情况下，通过一份两部收费合约即可让合约一方退出市场，从而实现独占市场的目的。
要对累积性创新作出更全面的分析，引入随机因素是有帮助的。奥杜诺格修（1996）等人在一个品质阶梯中构建了一个动态模型，创新的成功率服从泊松分布。如果新知识产生的速度太快，企业由于会担心自己的发明很快就被新改进的技术替代而投资不足；反之，就会过度投资。给定最大限度的滞后保护，如果领先保护范围有限但期限无限，企业R＆D投资也会不足。此外，他们还对法定专利期限的有效性提出了质疑，一项发明的真实寿命--有效专利期限往往小于法定期限。
值得注意的是，以上分析大都假定满足条件的创新总是获得专利保护的。但是，实践研究表明，在累积性创新中企业更频繁地选择其他手段而非专利来攫取创新利润。商业秘密就是一例，它有助于企业在累积性创新中保持技术优势，但是却被先前的理论分析忽略了。厄尔卡尔（Erkal，1998）认识到了这一点，他把专利政策、反垄断政策和商业秘密政策同时纳入分析框架中，并着重关注这些政策对后续创新的影响。他发现，当创新者不能依赖商业秘密来获利时，窄专利将是有利的。这是因为，此时创新者会自动转向寻求专利保护，而无需通过强专利来激励创新。而当企业选择商业秘密策略时，宽松的反垄断政策将是有利的。因为商业秘密阻碍了技术扩散、抑制了后续创新的积极性，而串谋性质的许可将会增加后续创新的积极性。
可见，至少在理论层面，关于累积性创新专利保护程度的讨论仍然没有一个清晰的一致意见。贝森和马斯金（Bessen＆Maskin，1993）对累积性环境中专利制度的整体有效性提出了挑战，他们用一个动态模型解释20世纪80年代美国软件业R＆D投资中标准分析无法解释的一个悖论：软件专利保护的加强反而导致了R＆D投资强度的下降。实证研究为我们从另一方面审视专利制度的效率提供了不少富有启发性的视角。
1.3侵权法律制度经济分析方法