5G应用关键材料液晶聚酯产业中国专利分析及发展建议

文/曾小青

0 引言

特种工程塑料是继通用塑料和工程塑料之后发展起来的第三代塑料，具有使用温度高、综合性能优异和附加值高等优点，近年来在航空、航天、军事、电子等国防和高科技领域得到广泛应用。液晶聚酯作为特种工程塑料之一，因具有熔体粘度低、强度高、热稳定性和化学稳定性好以及一定条件下呈现液晶态等特点，得到了广泛的研究及应用，特别是随着5G技术快速发展，液晶聚酯已成为5G应用领域的关键材料。液晶聚酯在日本、美国等发达国家的研究已较成熟，并且已有多个产品实现产业化，广泛应用于LED、电子器件、包装材料等多个领域。我国液晶聚酯的研究始于20世纪80年代后期，21世纪后形成研究热潮，初期主要集中在液晶聚酯的合成及加工改性，后期逐渐转向应用研究。目前我国已初步建立起涵盖合成、改性及应用的液晶聚酯产业自主产业链条，然而我国液晶聚酯产业无论是在技术实力还是国际产品竞争方面，与日本等发达国家相比还存在较大差距。鉴于专利信息分析对于科技创新和产业布局具有重要意义，本文从专利信息分析角度对液晶聚酯产业中国专利开展研究，通过对液晶聚酯中国专利的申请态势、主要来源国和国内省份、重点申请人、技术领域分布、5G应用等进行分析，揭示国内液晶聚酯产业发展趋势及竞争态势，为我国液晶聚酯产业研发和布局提供建议。

1 数据来源及检索方法

本文采用IncoPat专利数据库对液晶聚酯产业中国专利进行检索和分析，检索时间截至2020年11月30日。检索数据经过多次补充检索以及申请号合并、详细去噪后，共获得4080件专利，并对专利数据进行查全查准验证，选择液晶聚酯行业典型的申请人和发明人进行查全验证，得到查全率为100%，随机选取一定数量的专利文献进行筛查，得到查准率为98%，符合分析要求。需要说明的是，由于公开期限的问题，2019年及2020年的专利申请不是完整的数据，部分已提交专利申请但还未公开的专利不在本检索结果中。

2 液晶聚酯中国专利分析

2.1 申请态势分析

检索得到，自1985年以来液晶聚酯中国专利共4080件，申请趋势见图1。液晶聚酯产业在我国的发展可分为以下几个阶段：1985-2000年处于缓慢发展期，专利申请量较少，年申请量都处于50件以下，这与当时的经济环境以及我国专利制度处于建立初期有一定关系；2001-2010年处于快速发展期，年申请量从46件达到156件，这段时期国外龙头企业相继进入我国进行市场布局，我国在液晶聚酯产业的研究也日益增加；2010年后处于快速增长期，年申请量逐步增加到400件，这是因为国内企业和科研机构在液晶聚酯产业的研发和产业化也日趋成熟。

图1 液晶聚酯中国专利申请趋势

2.2 申请人来源地分析

液晶聚酯中国专利主要来源国分布如图2所示，申请人来源国为中国的专利申请有2474件，占总数的60.64%；申请人来源国为国外的专利申请量为1606件，占总量的39.36%。对中国之外的来源国进行分析得出，来自日本的申请量最多，占总量的13.46%，其次为美国、韩国和德国等国家，分别占总量的12.40%、3.70%和2.97%，说明日本和美国等发达国家在液晶聚酯产业研究相对成熟。由于液晶聚酯主要用于电子电器、航空和光学等领域，这与日本和美国等发达国家在这些领域长期保持研发热度和技术优势具有直接关系。

图2 液晶聚酯中国专利主要来源国分布

为分析国内各省份的液晶聚酯产业发展情况，对液晶聚酯中国专利申请人的分布进行研究（如图3）。各省份在液晶聚酯方面的专利申请分布呈现差异化，广东和江苏处于第一梯队，申请总量均在500件左右，两省的专利申请量之和达到中国专利国内申请量的43%，这是由于国内的液晶聚酯龙头企业主要分布在上述两省；紧随其后的有浙江、北京、上海、四川和山东，申请总量均为100～200件，处于第二梯队，上述省份液晶聚酯产业发展相对均衡，申请主体以高校和科研院所为主；处于第三梯队的有安徽、湖北和福建，申请量在60件左右，发展相对缓慢。

图3 液晶聚酯中国专利国内省份分布

2.3 重点申请人分析

液晶聚酯领域的中国专利申请人排名前十（Top10）如图4所示，外国申请人占据6席，分别来自日本、美国和韩国，国内申请人只占4位。其中，来自日本的住友化学株式会社和东丽株式会社分别以184件和44件专利申请占据首位和第四位，来自美国的杜邦公司以68件专利申请排名第三，国内申请人中金发科技股份有限公司和江苏沃特特种材料制造有限公司分别以70件和43件专利申请排在第二和第五位。

图4 液晶聚酯中国专利主要申请人Top10

为进一步研究我国的专利申请趋势及布局情况，本文从排名前列的申请人中分别选取住友、杜邦、东丽作为国外申请人研究对象，选取金发科技、沃特和信维通信为国内申请人研究对象，得出申请趋势如图5所示。国外申请人研究起步较早，住友、杜邦、东丽均从20世纪90年代开始在中国申请相关专利。其中，住友从2000年开始加强中国专利申请布局，并在2012年以25件专利申请量达到顶峰，随后一直保持相应的研发热度，由此可见住友对中国市场的重视程度；东丽自1994年开始在中国进行专利申请，2011年以10件专利申请量达到顶峰，其余年份未在中国申请专利或者申请数量较少，这主要是因为东丽在液晶聚酯的专利布局及市场主要面向其他国外市场，在中国市场拓展与住友相比较弱。值得注意的是，杜邦公司1996～2012年在中国均布局了相关专利，而从2013年起未再进行新的专利申请，可见杜邦自2013年起对中国市场重视程度下降；对杜邦公司有12件涉及液晶聚酯的相关专利在2012年集中转让给了美国的提克纳公司，通过出让技术的形式退出了中国市场。

国内申请人中，金发科技从2009年开始申请相关专利，随后持续开展自主研究并在国内处于领先位置，2016年专利申请量达到22件。沃特于2011年开始申请了6件专利，2012～2014年未有新增申请，从2015年开始保持相应的研究热度；值得注意的是，通过分析沃特的专利受让情况得出，2015年三星公司将6件涉及液晶聚酯合成、改性和应用的专利集中转让给沃特公司，说明沃特公司的技术主要来源于三星公司，而通过对三星公司相关专利的申请趋势可以得出，自2014年后三星公司未再进行新的专利申请，说明三星公司也通过技术转让的形式退出了中国市场。信维通信研究起步较晚，从2018年开始申请相关专利，申请总量已达到38件，其技术来源于自主研究，涉及液晶聚酯的应用领域。

图5 液晶聚酯中国专利主要申请人申请趋势

综上可知，日本企业在液晶聚酯产业具有完善的专利布局且保持了相应的研究热度，国内企业通过自主研究和技术受让等形式进行了相应的专利布局。为进一步研究日本和国内企业在重点技术领域的分布情况，分别选取3家日本企业和3家中国企业进行对比分析，结果如图6所示。日本的住友、东丽和宝理在液晶聚酯的树脂合成、加工改性及应用方面均做了完善的布局。而国内的金发科技则更加重视树脂合成和加工改性方面的布局，在应用领域的布局较少；沃特则侧重于在加工改性方面的布局，树脂合成及应用方面较少；信维通信集中于应用领域的布局，未涉及树脂合成领域。具体分析相应的专利后发现，日本申请人倾向于在一篇专利中同时进行树脂合成、改性及应用方面的布局，且针对应用领域进行多方向拓展；而国内申请人在专利布局方面较分散，通常单独就树脂合成或加工改性申请专利，并且在应用方面的布局范围较窄。

图6 液晶聚酯中国专利主要申请人重点领域对应的专利申请数量

图7显示了上述6家企业中国专利的法律状态，可见金发科技、东丽和宝理的专利有效率较高，达到50%以上，而信维通信暂无失效专利。

图7 液晶聚酯中国专利主要申请人专利的法律状态分布

进一步针对除信维通信外的5家企业的失效专利具体分析得出，住友共有82件失效专利，其中15件因驳回失效，65件因未缴年费或视为撤回失效，2件因专利到期失效；金发科技共有26件失效专利，其中24件因驳回失效，2件因未缴年费或视为撤回失效；东丽共有12件失效专利，其中3件因驳回失效，6件因未缴年费或视为撤回失效，3件因专利到期失效；沃特共有13件失效专利，均因驳回失效；宝理共有11件失效专利，2件因驳回失效，9件因未缴年费或视为撤回失效。经过对比得出，国内企业金发科技和沃特因驳回导致的失效专利数量远高于日本企业住友、东丽和宝理，日本企业专利失效的原因集中于视为撤回或未缴年费等主动方式，这与日本企业新旧技术交替以及在中国的市场战略调整有一定关系，同时也反映出国内企业在提高专利撰写质量方面需进一步提高。

2.4 技术领域分布及5G应用

由液晶聚酯领域中国专利主要技术构成分布（如图8）可知，目前液晶聚酯中国专利中申请量最多的是C08L（高分子化合物的组合物）和C08K（使用无机物或非高分子有机物作为配料），分别占申请总量的26.25%和20.37%，具体涉及液晶聚酯的改性研究；申请量排在第三和第四位的是C08G（用碳-碳不饱和键以外的反应得到的高分子化合物）和C09K（不包含在其他类目中的各种应用材料），分别占申请总量的11.50%和9.61%，具体涉及液晶聚酯的合成及工艺研究；申请量排在前列的还有H05K（印刷电路，电设备的外壳或结构零部件，电气元件组件的制造）和H01L（半导体器件，其他类目中不包括的电固体器件），具体涉及液晶聚酯在电子领域的应用，以及C08J（加工，配料的一般工艺过程）和B29C（塑料的成型或连接），具体涉及液晶聚酯的加工。由此得出，在液晶聚酯领域的研究集中于液晶聚酯的改性、合成、应用以及加工方面，而在应用方面以在电子器件领域集中。

图8 液晶聚酯中国专利技术构成分布

进一步针对液晶聚酯在电子器件领域的应用进行详细分析（如图9），涉及液晶聚酯在电子领域应用的专利共有724件，目前集中于半导体器件、电缆/绝缘材料、连接器、电池和天线领域的应用。值得注意的是，尽管在天线应用领域的申请总量目前只占12.57%，但随着5G商用进程的加快，液晶聚酯在天线应用领域的专利申请量近年来急剧增加，其申请趋势如图10所示，特别是自2017年以来，液晶聚酯在天线领域的专利申请量急剧增加，2020年申请已公开的专利数量就达到24件，考虑到公开滞后性原因，实际申请量更大。可以预料，液晶聚酯由于本身具备良好的热稳定性和介电性，同时具有损耗值低和小型化等特点，未来将成为5G天线的首选材料。然而目前液晶聚酯在5G天线领域的应用仍存在良品率低和成本较高的问题，后续需要在提高耐热性和综合性能以及降低生产成本方面继续加强研究。

图9 液晶聚酯中国专利在电子领域应用分布

图10 液晶聚酯中国专利在天线领域申请趋势

3 研究结论与发展建议

3.1 液晶聚酯中国专利特点

从专利申请总量来看，2010年以前我国液晶聚酯产业处于缓慢增长期，专利申请量较少，且主要来源于国外龙头企业；2010年后进入快速增长期，相关的研究日益增加并趋向成熟。从专利来源分布来看，本土申请达到60.64%，但各省份在液晶聚酯方面的专利申请分布呈现差异化，其次为日本、美国、韩国和德国等发达国家，这些国家在液晶聚酯及相关应用领域起步较早且长期保持技术优势。液晶聚酯中国专利的申请人集中于日本和我国，以日本住友株式会社和我国金发科技股份有限公司为代表。日本的专利申请人注重对合成、改性及应用方面的全面布局，国内申请人在专利布局方面较分散，在应用方面的布局范围较窄；并且日本企业注重根据新旧技术的交替和在中国市场的战略调整，通过主动方式放弃部分专利，而国内企业基本均因驳回导致专利失效，反映出在提高专利撰写质量方面需进一步提高。液晶聚酯领域的研究集中于液晶聚酯的改性、合成、应用以及加工方面，而在应用方面以在电子器件领域集中，但随着5G商用进程的加快，液晶聚酯在天线应用领域的专利申请量急剧增加。

3.2 液晶聚酯产业发展建议

液晶聚酯产业在日本和美国等发达国家的研究起步较早并趋向成熟，我国在液晶聚酯领域的研究起步较晚，主要集中在龙头企业。结合我国液晶聚酯产业的发展现状，提出如下建议：

一是加大针对液晶聚酯基础研究和应用领域的政策支持。液晶聚酯材料近年来随着信息技术的发展在电子领域的应用迅速增加，但由于存在良品率低以及成本高等原因，其应用受到一定的限制，并且涉及液晶聚酯合成、改性及应用的核心技术大部分掌握在日本等国家的龙头企业手中。建议我国从政府层面，在液晶聚酯基础研究方面加大投入，积极推动产学研合作，进一步提升液晶聚酯材料的耐热性和综合性能；同时加大液晶聚酯材料在5G应用领域的支持和推广，针对国内龙头企业在重大项目产业化和经营方面给予减免税收等政策支持，实现5G产业链上关键材料的国产自主可控。

二是加强核心技术突破和应用领域布局。目前我国液晶聚酯产业的龙头企业在专利质量和专利有效率方面，与国外龙头企业相比还存在一定差距，同时国内侧重在液晶聚酯的合成和改性等前端开展研究，对于后端应用特别是5G领域的应用布局不够。建议我国企业及时关注国外龙头企业的研发和市场动向，根据产品类型和应用领域加强研究，实现提升液晶聚酯性能的关键技术突破，形成自身核心技术并加强产业链上下游专利布局，进一步扩大产品的产业化种类和规模。