[논문]특허관점의 미래유망 LED 부품소재에 관한 연구

최지석; 배진우

[국내논문] 특허관점의 미래유망 LED 부품소재에 관한 연구
A Study on Promising LED substrate material a Patent perspective 원문보기

최지석 (한국지식재산전략원) , 배진우 (한국지식재산전략원)

LED 부품소재 분야에서 가장 높은 특허 분쟁율을 나타낸 신물질 형광체는 외부로부터 흡수된 에너지를 가시광선 영역의 빛 에너지로 변환시켜주는 무기 발광 물질로 LED에서 직접적으로 빛을 내는 역할을 하는 핵심소재로 LED 전체의 발광 특성(광 변환 효율, 휘도, 연색지수 등) 향상이 가능하므로, 고온에서도 발광강도의 안정성을 유지할 수 있는 형광체에 대한 기술이 유망할 것으로 판단된다.

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문제 정의

고휘도화, 고출력화, 고신뢰성화 등 고품질화 요구에 따라 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 효율적으로 전환하여 최적의 효율로 방출되도록 하는 LED 부품소재 기술은 다방면으로 활용되는 LED 조명제품의 근본이 되는 분야로서 관련 산업발전에 큰 영향을 미칠 것으로 판된 되므로, 본 연구에서는 LED 부품 소재 분야에 대한 특허분석을 통해 특허관점의 유망 연구개발 아이템을 제시하고자 한다.

제안 방법

특허데이터를 수집하는데 필요한 검색식을 작성하기 위해 해당기술에 대한 핵심 키워드와 유사/동의어를 선정한 이후 검색식을 작성하고 한국(KIPO), 미국(USPTO), 일본(JPO), 유럽(EPO) 및 중국(SIPO) 특허를 대상으로 Raw Data를 확보 하였다. 검색 DB는 유료 DB인 WINTELIPS, F0CUST와 분쟁정보 검색 DB인 PAT-spide를 사용 하였다.

대상 데이터

2014년 2월부터 LED 기판소재분야 전반에 걸쳐 약 2, 000여 건의 유효 특허를 기반으로 구축되었고, 이중 1, 974건의 핵심특허를 구분하여, 1993년 이후 출원된 한국, 미국, 일본, 유럽 및 PCT 특허를 대상으로 관련 특허를 추출 .분석하였다.
확보 하였다. 검색 DB는 유료 DB인 WINTELIPS, F0CUST와 분쟁정보 검색 DB인 PAT-spide를 사용 하였다.

성능/효과

LED 부품소재 분야 전체 줄원인을 대상으로 하여 TOP15를 분석한 결과, 일본의 SUMITOMO ELECTRIC IND(社)가 최다 출원인으로 조사되었고, 전반적으로 대기업 중심의 특허활동이 진행되는 것으로 조사되었다. 한국의 경우, 서울반도체(社), 삼성전자(社)가 출원 건수 상위에 랭크되었으나, 삼성의 경우 한국, 미국, 일본에서만 본 분야의 특허활동을 진행하고 있는 것으로 조사되었다.
LED 부품소재 분야의 점유율 및 연도별 출원 경향을 살펴보면, LED 소재 관련 기술의 점유율이 기판 소재보다 다수이며, 최근의 특허줄원 증가 경향에 있어서도 LED 소재 관련 기술의 증가율이 크게 나타났다.
되었다. 또한 forward IPC를 분석한 결과 반도체 장치 (H01L) 및 응용되는 물질(C09K) 분야가 57%를 차지하는 것으로 나타났다. 신물질 형광체 기술은 응용되는 물질과 반도체 장치 기술과 접목된 기술이며 반도체 장치 및 응용되는 물질 분야로 확장 응용 가능한 기술로 조사 되었다.
미국등록특허를 대상으로 상위 10개 기업을 선별하여각 출원인이 출원한 특허의 자사인용특허 및 타 사인용 특허 분석을 실시한 결과, 자사인용특허 비율은 대부분 15% 이하로 자사 고유의 기술 영역이 아직까지 미확보된 상태로 신규 영역에의 기술 개발을 지속적으로 시도하고 있었으며, 일본 기업은 주로 가넷계, 산질화물, 산화물을 개발하고 있으며 한국 기업 및 연구기관은 주로 실리 케이트를 개발하고 있고, 미국 기업은 주로 산질화물, 질화물, 실리 케이트를 개발하는 것으로 조사 되었다.
신물질 형광체 분야에서 가장 높은 출원율을 나타낸 국가는 미국(27%)이며, 그 뒤를 이어 한국과 일본이 동일한 점유율을 나타냈고, 가장 높은 국적 점유율을 살펴본 결과 일본과 대한민국의 출원인 국적 점유율이 30%를 넘는 것으로 나타났다.
특허 건수만으로 비교할 경우 중국 및 대만의 출원이 전체의 33%를 차지하여 가장 높게 나타났고, 뒤를 이어 일본과 미국의 출원이 비슷한 비율이며 한국은 전체의 약 15%를 차지한 것으로 나타났다. 해당분야는 1998부터 미국과 일본, 특히 일본에서 특허 출원이 다수 등장한 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 일본이 LED 소재 기술 분야의 선발주자인 것으로 판단할 수 있다.

후속연구

즉, 고온에서도 발광강도의 안정성을 유지할 수 있는 형광체로 실리케이트계의 열특성이 향상된 부품소재와 안정성이 뛰어난 반면 고온과 고압의 열처리를 통해 생산되어 kg당 제조원가가 높아 합성 방법을 단순화 할 수 있는 질화물계 합성방법에 대한 부품소재 기술이 미래 유망한 LED부품소재 아이템이 될 것으로 판단된다. 특히 과거 형광체 원천 특허의 특허 만료 기간이 얼마 남지 않았으므로, 만료 후의 원천 특허를 기반으로 새로운 조성을 개하여 발광 특성이 향상된 형광체와 같은 개량된 부품 소재 분야에서의 경쟁력을 확보할 수 있다면, 해외 선도 기업의 높은 기술력과 중국/대만 업체의 거센 저가 공습으로 인해 경쟁력 확보가 난해한 국내 업체의 현실을 타계할 수 있는 돌파구가 될 것으로 기대한다.
아이템이 될 것으로 판단된다. 특히 과거 형광체 원천 특허의 특허 만료 기간이 얼마 남지 않았으므로, 만료 후의 원천 특허를 기반으로 새로운 조성을 개하여 발광 특성이 향상된 형광체와 같은 개량된 부품 소재 분야에서의 경쟁력을 확보할 수 있다면, 해외 선도 기업의 높은 기술력과 중국/대만 업체의 거센 저가 공습으로 인해 경쟁력 확보가 난해한 국내 업체의 현실을 타계할 수 있는 돌파구가 될 것으로 기대한다.

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