5G應用關(guān)鍵材料液晶聚酯產(chǎn)業(yè)中國專利分析及發(fā)展建議

文/曾小青

0 引言

特種工程塑料是繼通用塑料和工程塑料之后發(fā)展起來的第三代塑料，具有使用溫度高、綜合性能優(yōu)異和附加值高等優(yōu)點，近年來在航空、航天、軍事、電子等國防和高科技領(lǐng)域得到廣泛應用。液晶聚酯作為特種工程塑料之一，因具有熔體粘度低、強度高、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好以及一定條件下呈現(xiàn)液晶態(tài)等特點，得到了廣泛的研究及應用，特別是隨著5G技術(shù)快速發(fā)展，液晶聚酯已成為5G應用領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。液晶聚酯在日本、美國等發(fā)達國家的研究已較成熟，并且已有多個產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，廣泛應用于LED、電子器件、包裝材料等多個領(lǐng)域。我國液晶聚酯的研究始于20世紀80年代后期，21世紀后形成研究熱潮，初期主要集中在液晶聚酯的合成及加工改性，后期逐漸轉(zhuǎn)向應用研究。目前我國已初步建立起涵蓋合成、改性及應用的液晶聚酯產(chǎn)業(yè)自主產(chǎn)業(yè)鏈條，然而我國液晶聚酯產(chǎn)業(yè)無論是在技術(shù)實力還是國際產(chǎn)品競爭方面，與日本等發(fā)達國家相比還存在較大差距。鑒于專利信息分析對于科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)布局具有重要意義，本文從專利信息分析角度對液晶聚酯產(chǎn)業(yè)中國專利開展研究，通過對液晶聚酯中國專利的申請態(tài)勢、主要來源國和國內(nèi)省份、重點申請人、技術(shù)領(lǐng)域分布、5G應用等進行分析，揭示國內(nèi)液晶聚酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及競爭態(tài)勢，為我國液晶聚酯產(chǎn)業(yè)研發(fā)和布局提供建議。

1 數(shù)據(jù)來源及檢索方法

本文采用IncoPat專利數(shù)據(jù)庫對液晶聚酯產(chǎn)業(yè)中國專利進行檢索和分析，檢索時間截至2020年11月30日。檢索數(shù)據(jù)經(jīng)過多次補充檢索以及申請?zhí)柡喜?、詳細去噪后，共獲得4080件專利，并對專利數(shù)據(jù)進行查全查準驗證，選擇液晶聚酯行業(yè)典型的申請人和發(fā)明人進行查全驗證，得到查全率為100%，隨機選取一定數(shù)量的專利文獻進行篩查，得到查準率為98%，符合分析要求。需要說明的是，由于公開期限的問題，2019年及2020年的專利申請不是完整的數(shù)據(jù)，部分已提交專利申請但還未公開的專利不在本檢索結(jié)果中。

2 液晶聚酯中國專利分析

2.1 申請態(tài)勢分析

檢索得到，自1985年以來液晶聚酯中國專利共4080件，申請趨勢見圖1。液晶聚酯產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展可分為以下幾個階段：1985-2000年處于緩慢發(fā)展期，專利申請量較少，年申請量都處于50件以下，這與當時的經(jīng)濟環(huán)境以及我國專利制度處于建立初期有一定關(guān)系；2001-2010年處于快速發(fā)展期，年申請量從46件達到156件，這段時期國外龍頭企業(yè)相繼進入我國進行市場布局，我國在液晶聚酯產(chǎn)業(yè)的研究也日益增加；2010年后處于快速增長期，年申請量逐步增加到400件，這是因為國內(nèi)企業(yè)和科研機構(gòu)在液晶聚酯產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化也日趨成熟。

圖1 液晶聚酯中國專利申請趨勢

2.2 申請人來源地分析

液晶聚酯中國專利主要來源國分布如圖2所示，申請人來源國為中國的專利申請有2474件，占總數(shù)的60.64%；申請人來源國為國外的專利申請量為1606件，占總量的39.36%。對中國之外的來源國進行分析得出，來自日本的申請量最多，占總量的13.46%，其次為美國、韓國和德國等國家，分別占總量的12.40%、3.70%和2.97%，說明日本和美國等發(fā)達國家在液晶聚酯產(chǎn)業(yè)研究相對成熟。由于液晶聚酯主要用于電子電器、航空和光學等領(lǐng)域，這與日本和美國等發(fā)達國家在這些領(lǐng)域長期保持研發(fā)熱度和技術(shù)優(yōu)勢具有直接關(guān)系。

圖2 液晶聚酯中國專利主要來源國分布

為分析國內(nèi)各省份的液晶聚酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，對液晶聚酯中國專利申請人的分布進行研究（如圖3）。各省份在液晶聚酯方面的專利申請分布呈現(xiàn)差異化，廣東和江蘇處于第一梯隊，申請總量均在500件左右，兩省的專利申請量之和達到中國專利國內(nèi)申請量的43%，這是由于國內(nèi)的液晶聚酯龍頭企業(yè)主要分布在上述兩??；緊隨其后的有浙江、北京、上海、四川和山東，申請總量均為100～200件，處于第二梯隊，上述省份液晶聚酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對均衡，申請主體以高校和科研院所為主；處于第三梯隊的有安徽、湖北和福建，申請量在60件左右，發(fā)展相對緩慢。

圖3 液晶聚酯中國專利國內(nèi)省份分布

2.3 重點申請人分析

液晶聚酯領(lǐng)域的中國專利申請人排名前十（Top10）如圖4所示，外國申請人占據(jù)6席，分別來自日本、美國和韓國，國內(nèi)申請人只占4位。其中，來自日本的住友化學株式會社和東麗株式會社分別以184件和44件專利申請占據(jù)首位和第四位，來自美國的杜邦公司以68件專利申請排名第三，國內(nèi)申請人中金發(fā)科技股份有限公司和江蘇沃特特種材料制造有限公司分別以70件和43件專利申請排在第二和第五位。

圖4 液晶聚酯中國專利主要申請人Top10

為進一步研究我國的專利申請趨勢及布局情況，本文從排名前列的申請人中分別選取住友、杜邦、東麗作為國外申請人研究對象，選取金發(fā)科技、沃特和信維通信為國內(nèi)申請人研究對象，得出申請趨勢如圖5所示。國外申請人研究起步較早，住友、杜邦、東麗均從20世紀90年代開始在中國申請相關(guān)專利。其中，住友從2000年開始加強中國專利申請布局，并在2012年以25件專利申請量達到頂峰，隨后一直保持相應的研發(fā)熱度，由此可見住友對中國市場的重視程度；東麗自1994年開始在中國進行專利申請，2011年以10件專利申請量達到頂峰，其余年份未在中國申請專利或者申請數(shù)量較少，這主要是因為東麗在液晶聚酯的專利布局及市場主要面向其他國外市場，在中國市場拓展與住友相比較弱。值得注意的是，杜邦公司1996～2012年在中國均布局了相關(guān)專利，而從2013年起未再進行新的專利申請，可見杜邦自2013年起對中國市場重視程度下降；對杜邦公司有12件涉及液晶聚酯的相關(guān)專利在2012年集中轉(zhuǎn)讓給了美國的提克納公司，通過出讓技術(shù)的形式退出了中國市場。

國內(nèi)申請人中，金發(fā)科技從2009年開始申請相關(guān)專利，隨后持續(xù)開展自主研究并在國內(nèi)處于領(lǐng)先位置，2016年專利申請量達到22件。沃特于2011年開始申請了6件專利，2012～2014年未有新增申請，從2015年開始保持相應的研究熱度；值得注意的是，通過分析沃特的專利受讓情況得出，2015年三星公司將6件涉及液晶聚酯合成、改性和應用的專利集中轉(zhuǎn)讓給沃特公司，說明沃特公司的技術(shù)主要來源于三星公司，而通過對三星公司相關(guān)專利的申請趨勢可以得出，自2014年后三星公司未再進行新的專利申請，說明三星公司也通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓的形式退出了中國市場。信維通信研究起步較晚，從2018年開始申請相關(guān)專利，申請總量已達到38件，其技術(shù)來源于自主研究，涉及液晶聚酯的應用領(lǐng)域。

圖5 液晶聚酯中國專利主要申請人申請趨勢

綜上可知，日本企業(yè)在液晶聚酯產(chǎn)業(yè)具有完善的專利布局且保持了相應的研究熱度，國內(nèi)企業(yè)通過自主研究和技術(shù)受讓等形式進行了相應的專利布局。為進一步研究日本和國內(nèi)企業(yè)在重點技術(shù)領(lǐng)域的分布情況，分別選取3家日本企業(yè)和3家中國企業(yè)進行對比分析，結(jié)果如圖6所示。日本的住友、東麗和寶理在液晶聚酯的樹脂合成、加工改性及應用方面均做了完善的布局。而國內(nèi)的金發(fā)科技則更加重視樹脂合成和加工改性方面的布局，在應用領(lǐng)域的布局較少；沃特則側(cè)重于在加工改性方面的布局，樹脂合成及應用方面較少；信維通信集中于應用領(lǐng)域的布局，未涉及樹脂合成領(lǐng)域。具體分析相應的專利后發(fā)現(xiàn)，日本申請人傾向于在一篇專利中同時進行樹脂合成、改性及應用方面的布局，且針對應用領(lǐng)域進行多方向拓展；而國內(nèi)申請人在專利布局方面較分散，通常單獨就樹脂合成或加工改性申請專利，并且在應用方面的布局范圍較窄。

圖6 液晶聚酯中國專利主要申請人重點領(lǐng)域?qū)膶＠暾垟?shù)量

圖7顯示了上述6家企業(yè)中國專利的法律狀態(tài)，可見金發(fā)科技、東麗和寶理的專利有效率較高，達到50%以上，而信維通信暫無失效專利。

圖7 液晶聚酯中國專利主要申請人專利的法律狀態(tài)分布

進一步針對除信維通信外的5家企業(yè)的失效專利具體分析得出，住友共有82件失效專利，其中15件因駁回失效，65件因未繳年費或視為撤回失效，2件因?qū)＠狡谑?；金發(fā)科技共有26件失效專利，其中24件因駁回失效，2件因未繳年費或視為撤回失效；東麗共有12件失效專利，其中3件因駁回失效，6件因未繳年費或視為撤回失效，3件因?qū)＠狡谑В晃痔毓灿?3件失效專利，均因駁回失效；寶理共有11件失效專利，2件因駁回失效，9件因未繳年費或視為撤回失效。經(jīng)過對比得出，國內(nèi)企業(yè)金發(fā)科技和沃特因駁回導致的失效專利數(shù)量遠高于日本企業(yè)住友、東麗和寶理，日本企業(yè)專利失效的原因集中于視為撤回或未繳年費等主動方式，這與日本企業(yè)新舊技術(shù)交替以及在中國的市場戰(zhàn)略調(diào)整有一定關(guān)系，同時也反映出國內(nèi)企業(yè)在提高專利撰寫質(zhì)量方面需進一步提高。

2.4 技術(shù)領(lǐng)域分布及5G應用

由液晶聚酯領(lǐng)域中國專利主要技術(shù)構(gòu)成分布（如圖8）可知，目前液晶聚酯中國專利中申請量最多的是C08L（高分子化合物的組合物）和C08K（使用無機物或非高分子有機物作為配料），分別占申請總量的26.25%和20.37%，具體涉及液晶聚酯的改性研究；申請量排在第三和第四位的是C08G（用碳-碳不飽和鍵以外的反應得到的高分子化合物）和C09K（不包含在其他類目中的各種應用材料），分別占申請總量的11.50%和9.61%，具體涉及液晶聚酯的合成及工藝研究；申請量排在前列的還有H05K（印刷電路，電設備的外殼或結(jié)構(gòu)零部件，電氣元件組件的制造）和H01L（半導體器件，其他類目中不包括的電固體器件），具體涉及液晶聚酯在電子領(lǐng)域的應用，以及C08J（加工，配料的一般工藝過程）和B29C（塑料的成型或連接），具體涉及液晶聚酯的加工。由此得出，在液晶聚酯領(lǐng)域的研究集中于液晶聚酯的改性、合成、應用以及加工方面，而在應用方面以在電子器件領(lǐng)域集中。

圖8 液晶聚酯中國專利技術(shù)構(gòu)成分布

進一步針對液晶聚酯在電子器件領(lǐng)域的應用進行詳細分析（如圖9），涉及液晶聚酯在電子領(lǐng)域應用的專利共有724件，目前集中于半導體器件、電纜/絕緣材料、連接器、電池和天線領(lǐng)域的應用。值得注意的是，盡管在天線應用領(lǐng)域的申請總量目前只占12.57%，但隨著5G商用進程的加快，液晶聚酯在天線應用領(lǐng)域的專利申請量近年來急劇增加，其申請趨勢如圖10所示，特別是自2017年以來，液晶聚酯在天線領(lǐng)域的專利申請量急劇增加，2020年申請已公開的專利數(shù)量就達到24件，考慮到公開滯后性原因，實際申請量更大。可以預料，液晶聚酯由于本身具備良好的熱穩(wěn)定性和介電性，同時具有損耗值低和小型化等特點，未來將成為5G天線的首選材料。然而目前液晶聚酯在5G天線領(lǐng)域的應用仍存在良品率低和成本較高的問題，后續(xù)需要在提高耐熱性和綜合性能以及降低生產(chǎn)成本方面繼續(xù)加強研究。

圖9 液晶聚酯中國專利在電子領(lǐng)域應用分布

圖10 液晶聚酯中國專利在天線領(lǐng)域申請趨勢

3 研究結(jié)論與發(fā)展建議

3.1 液晶聚酯中國專利特點

從專利申請總量來看，2010年以前我國液晶聚酯產(chǎn)業(yè)處于緩慢增長期，專利申請量較少，且主要來源于國外龍頭企業(yè)；2010年后進入快速增長期，相關(guān)的研究日益增加并趨向成熟。從專利來源分布來看，本土申請達到60.64%，但各省份在液晶聚酯方面的專利申請分布呈現(xiàn)差異化，其次為日本、美國、韓國和德國等發(fā)達國家，這些國家在液晶聚酯及相關(guān)應用領(lǐng)域起步較早且長期保持技術(shù)優(yōu)勢。液晶聚酯中國專利的申請人集中于日本和我國，以日本住友株式會社和我國金發(fā)科技股份有限公司為代表。日本的專利申請人注重對合成、改性及應用方面的全面布局，國內(nèi)申請人在專利布局方面較分散，在應用方面的布局范圍較窄；并且日本企業(yè)注重根據(jù)新舊技術(shù)的交替和在中國市場的戰(zhàn)略調(diào)整，通過主動方式放棄部分專利，而國內(nèi)企業(yè)基本均因駁回導致專利失效，反映出在提高專利撰寫質(zhì)量方面需進一步提高。液晶聚酯領(lǐng)域的研究集中于液晶聚酯的改性、合成、應用以及加工方面，而在應用方面以在電子器件領(lǐng)域集中，但隨著5G商用進程的加快，液晶聚酯在天線應用領(lǐng)域的專利申請量急劇增加。

3.2 液晶聚酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

液晶聚酯產(chǎn)業(yè)在日本和美國等發(fā)達國家的研究起步較早并趨向成熟，我國在液晶聚酯領(lǐng)域的研究起步較晚，主要集中在龍頭企業(yè)。結(jié)合我國液晶聚酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出如下建議：

一是加大針對液晶聚酯基礎(chǔ)研究和應用領(lǐng)域的政策支持。液晶聚酯材料近年來隨著信息技術(shù)的發(fā)展在電子領(lǐng)域的應用迅速增加，但由于存在良品率低以及成本高等原因，其應用受到一定的限制，并且涉及液晶聚酯合成、改性及應用的核心技術(shù)大部分掌握在日本等國家的龍頭企業(yè)手中。建議我國從政府層面，在液晶聚酯基礎(chǔ)研究方面加大投入，積極推動產(chǎn)學研合作，進一步提升液晶聚酯材料的耐熱性和綜合性能；同時加大液晶聚酯材料在5G應用領(lǐng)域的支持和推廣，針對國內(nèi)龍頭企業(yè)在重大項目產(chǎn)業(yè)化和經(jīng)營方面給予減免稅收等政策支持，實現(xiàn)5G產(chǎn)業(yè)鏈上關(guān)鍵材料的國產(chǎn)自主可控。

二是加強核心技術(shù)突破和應用領(lǐng)域布局。目前我國液晶聚酯產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)在專利質(zhì)量和專利有效率方面，與國外龍頭企業(yè)相比還存在一定差距，同時國內(nèi)側(cè)重在液晶聚酯的合成和改性等前端開展研究，對于后端應用特別是5G領(lǐng)域的應用布局不夠。建議我國企業(yè)及時關(guān)注國外龍頭企業(yè)的研發(fā)和市場動向，根據(jù)產(chǎn)品類型和應用領(lǐng)域加強研究，實現(xiàn)提升液晶聚酯性能的關(guān)鍵技術(shù)突破，形成自身核心技術(shù)并加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游專利布局，進一步擴大產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化種類和規(guī)模。