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世界初、印刷で作れる電子タグで温度センシングとデジタル信号の伝送に成功 -従来比10倍以上の高性能、1/10以下の低コスト化を実現-

独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
国立大学法人 東京大学
地方独立行政法人 大阪府立産業技術総合研究所
トッパン・フォームズ株式会社
株式会社デンソー
富士フイルム株式会社
JNC株式会社
TANAKAホールディングス株式会社
日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース株式会社

 

 NEDOプロジェクトにおいて東京大学、大阪府立産業技術総合研究所等のグループは、印刷で製造可能な有機温度センサと高性能有機半導体デジタル回路を開発し、電子タグとして温度センシングと商用周波数での温度データ伝送に世界で初めて成功しました。デジタル回路を用いる低消費電力の設計と室温近くの大気中での半導体製造工程により、省エネルギーを実現します。
 従来の塗布型有機半導体よりも、10倍以上高い性能で、1/10以下の低コスト化が可能な印刷法で形成でき、軽く、薄く、曲げられ、低コストな温度センサ機能つきプラスティック電子タグとして、工程管理やヘルスケアなどの広範な用途が期待されます。


写真:開発した温度センサ機能つき電子タグの有機単結晶デジタル回路

 

概要

 有機半導体は、現在、主に用いられているシリコンなどの無機半導体と比べて以下の特長があり、次世代トランジスタなどエレクトロニクス素子への応用開発研究が盛んに行われています。
①塗布法・印刷法といった簡便かつ比較的低温での作製が容易
②薄型
③低コスト
④プラスティックRFIDタグやフレキシブルディスプレイなどのユニークな用途が期待できる


図1 本NEDOプロジェクトの研究体制
 しかしながら、簡便かつ低コストに成膜し、実際に商用周波数でRFIDタグと通信する高速応答性能を実現することは困難でした。そこで、NEDOプロジェクトにおいて、コア技術開発を行う研究機関とそれぞれが異業種に属する企業グループによる産学連携チームを構築し(図1)、有機半導体による革新的プラスティックRFIDタグの研究開発を組織的に推進しています。
 この度、東京大学、大阪府立産業技術総合研究所等のグループは、印刷で製造可能な有機温度センサと高性能有機半導体デジタル回路を開発し(図2)、電子タグとして温度センシングと商用周波数での温度データ伝送に世界で初めて成功しました。
 具体的には、有機半導体を塗布し結晶化させる技術を基に、高性能の有機CMOS回路と塗布して作れる有機デジタル温度センサを独自開発し、13.56MHzの商用周波数によって電波でのデジタル信号の伝送を実現しました。従来の塗布型有機半導体よりも、10倍以上高い性能で、1/10以下の低コスト化が可能な印刷法で形成でき、さらにセンサ部も塗布法で作成し、温度検知機能つき物流管理タグとして利用できることを示しました。

図2 新規に開発した13.56 MHzに応答する有機デジタル温度センサ回路

 そのほか、軽く、薄く、曲げられ、低コストな温度センサ機能つきプラスティック電子タグとして、工程管理やヘルスケアなどの広範な用途が期待されます。
 なお、2015年1月28日から30日に東京ビッグサイトで開催される「nano tech 2015」において、本成果を用いたRFID信号の伝送実験の実演を予定しています。

 

(研究内容についての問い合わせ先)

国立大学法人東京大学 新領域創成科学研究科 教授 竹谷純一
TEL: 04-7136-3790, FAX: 04-7136-3790 E-mail: takeya@k.u-tokyo.ac.jp