東レ株式会社は、高性能半導電性カーボンナノチューブ複合材を用いたフレキシブルフィルムに半導体回路を形成する印刷技術を開発したと発表しました。また、汎用フィルム上にRFID(Radio Frequency Identifier)やセンサーを作製し、無線動作の実証を行ったと発表しています。
UHF帯RFIDは、レジの自動化や在庫管理の省力化など、小売業や物流の効率化に貢献する技術として期待されています。また、偽造防止などのセキュリティ分野や、医療・介護現場でのセンサーなど、さまざまな応用が期待されます。 東レは、半導体回路の早期実用化に向けて、外部パートナーと連携してシステム開発やアプリケーション開発を進めていきます。
フィルム上に半導体回路を形成するための新材料や塗布技術の開発は、有機半導体を中心に進められてきました。しかし、移動度を向上させることは困難でした。半導体の性能を表す指標である移動度は、20cm2/Vs程度に留まっている。
東レはこの課題を克服し、2020年に独自の半導電性カーボンナノチューブ複合化技術により、印刷の移動度世界記録となる182cm2/Vsを達成した。また、低消費電力のCMOS（相補型金属酸化膜半導体）回路に必要なp型（プラス）、n型（マイナス）半導体の作製も行っています。 さらに、インクジェット技術を使ってガラス基板上にRFIDを作製し、UHF帯の無線通信に利用できることを実証した。
しかし、東レは製造工程でフィルムが伸びたり縮んだりすることを発見しました。そのため、配線や電極の位置がずれてしまい、性能が低下してしまうことがありました。
プロセス温度の低減やプロセス時間の短縮のための材料改良に取り組み、フィルムの伸び縮みを抑制することに成功しました。また、東レエンジニアリング株式会社が開発した形状追従型高精度インクジェット技術を応用し、CMOSなどの半導体回路や整流器などを高精度に印刷する技術を確立しました。これにより、CMOSなどの半導体回路や整流素子（注5）、メモリなどをフィルム上に精密に形成する印刷技術を確立しました。
これらの要素技術とアンテナを融合することで、汎用ポリエステルフィルム上にRFIDを作製し、UHF帯の電波で無線通信を行うことが可能となりました。また、センサーを開発し、ワイヤレスで水を検知するデモを行いました。これにより、小売・物流・セキュリティ分野だけでなく、排尿検知などの医療・高齢者介護の現場にも新技術を展開することができます。
東レの技術は、フィルムに直接半導体回路を印刷できるため、設計の自由度が高く、少量生産にも対応できます。まずは、この特長を生かした小ロットの短距離無線通信用途からスタートする予定です。その後、実績とコスト削減を積み重ねながら、用途を拡大していく予定です。
なお、本技術は、2022年1月26日から28日まで東京ビッグサイトで開催される国際ナノテクノロジー総合展「nanotech 2022」に出展する予定です。
東レは、滋賀事業所内にある「未来創発センター」のイノベーションハブ機能を活用し、戦略的オープンイノベーションを推進、主要パートナーとの協働により、システムを含めたソリューション提案の取り組みを加速しています。東レは、「新たな価値を創造するアイデア・技術・製品の創出」に基づき、社会を変革する革新的な素材の開発に取り組んでまいります。
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