JP2001133763A

JP2001133763A - 温度表示装置

Info

Publication number: JP2001133763A
Application number: JP31285299A
Authority: JP
Inventors: Koji Daikyo; 康次大饗; Yuji Yamashita; 勇司山下; Ryuzo Fukao; 隆三深尾
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】視認性及び応答性に優れ、熱及び紫外線に対
する耐久性に優れた温度表示装置を提供する。【解決手段】ポリマー分散型液晶層と背景板とからな
る温度表示装置であり、前記背景板のポリマー分散型液
晶層が接着される表面に文字、図形、記号及び／又は模
様を印刷しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を利用した温
度表示装置に関する。更に詳細には、本発明は、印刷し
た背景材上にポリマー分散型液晶を設置した構造によ
り、ラベルを貼り付けた物体の温度を視覚的に表示する
温度表示装置に関する。

【従来の技術】物体の温度を視覚的に知ることができる
手段として液晶や示温インキおよび塗料を用いた温度表
示ラベルが知られている。

【０００２】液晶を用いた温度表示としては、コレステ
リック液晶が用いられている。コレステリック液晶は螺
旋構造の分子配列をもち、温度によって螺旋のピッチが
変化し変色する。この変色温度は、液晶の種類や配合比
によって変えることができる。アクセサリとしてネクタ
イピンや定規などに用いられている。

【０００３】示温インクおよび塗料は、温度によって可
逆的または非可逆的に発色または変色する。例えばグラ
スや缶に貼り付けて飲料の温度を視覚的に伝えるものと
して用いられている。このような目的に使用できる示温
インクおよび塗料は、例えば、池田一郎著、特殊印刷入
門、印刷学会出版部、（１９８３）pp119〜122などに詳
細に記載されている。

【０００４】これら液晶や示温インキを用いた表示媒体
として、例えば、特開昭６０−９３２６０号公報には、
図柄シートが普通インキの可変画素印刷部分と、一部に
感熱発色インキによる可変画素印刷部分を抜き印刷した
図柄を有するようにしたことにより、インテリアの分野
等に利用することで日常生活にさらに新しい変化のある
表示画像が得られるようにする画像表示体が開示されて
いる。

【０００５】また、特開昭６３−８９３９９号公報に
は、基材、暗色層、温度によって変色する液晶インキを
用いて、冷暖房効率の向上に役立つ室内の装飾材が開示
されている。

【０００６】更に、特開平０５−２０７８２２号公報に
は、植物の温度管理や湿度管理を温度変化によって感知
する液晶または感温インクを印刷したプレートを用いる
ことにより適切な植物管理を行うことができる植物管理
用計器が開示されている。

【０００７】また、特開平０７−３１３３７０号公報に
は、感熱変色インキを用いて、フライパンや鍋が高温に
加熱されていることを、視覚的に伝える調理器用把手が
開示されている。

【０００８】更に、特開平１０−１６４１１２号公報に
は、文字や図柄などの情報を熱変色性インキによって複
数の層に印刷し、温度変化を感知することによって、異
なる情報を同じ場所に表示する事が出来るようにした熱
変色性印刷物が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
温度により変色するコレステリック液晶や示温インキお
よび塗料を用いる方法は、火傷、火災を防止するための
警告ラベルなど信頼性の必要な温度表示ラベルとして重
要な特性である視認性、耐久性の面から十分とは言えな
かった。

【００１０】すなわち、温度表示ラベルは、飾りなどに
用いるものであれば多少の表示のズレや劣化は許容され
るが、加熱や調理器具などが高温になっていることが明
確に表示されなければ、火傷、火災などの災害に結びつ
くことも考えられる。コレステリック液晶を用いた温度
表示ラベルは、干渉による反射光であるために、観測角
によって色調が変化する。また、着色域の温度範囲以
上、または以下で無色になるため、無色におけるいずれ
かの判別が困難な場合がある。また、色調をはっきりさ
せるために背景として黒色塗料と塗布する必要があり、
表示形態としては限定される。

【００１１】示温インキおよび塗料を用いた温度表示ラ
ベルとしては、紫外線に対して十分な耐久性がなく、屋
外での使用では表示劣化をおこす問題がある。示温イン
キは色素を用いるため、白色が作製しにくく、高コント
ラストが実現できる白−黒表示が困難である。示温塗料
では、変色に時間の要因も加わるため、長時間の加熱に
より、低い温度でも変色し、温度を正確に反映しないこ
とがある。このような事実は、二木久夫、村上、孝一
著、温度センサ、日刊工業社（１９８０）pp.165〜17
2などに記載されている。

【００１２】前記特開昭６０−９３２６０号公報及び特
開昭６３−８９３９９号公報に記載された感熱発色イン
キまたは温度によって変色するコレステリック液晶は、
室内のインテリアや冷暖房効率の向上に役立つ室内の装
飾材、インテリアとしては有効であるが、屋外や信頼性
が要求される用途には向かない。

【００１３】また、特開平０５−２０７８２２号公報に
は感知する液晶または感温インクを印刷したプレート用
いた植物の温度管理が記述されているが、用途に適した
液晶または感温インクについての具体的な記述はない。
更に、特開平０７−３１３３７０号公報の視覚的に伝え
る調理器用把手及び特開平１０−１６４１１２号公報の
熱変色性印刷物では、いずれも示温インキを用いたもの
である。

【００１４】従って、本発明の目的は、このような従来
技術の問題点を解決することであり、例えば、信頼性の
ある温度表示ラベルなどとして、視認性及び応答性に優
れ、熱及び紫外線に対する耐久性に優れた温度表示装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題は、ポリマー分
散型液晶層と背景材とからなり、前記背景材のポリマー
分散型液晶層が接着される表面に文字、図形、記号及び
／又は模様が印刷されている温度表示装置により解決さ
れる。

【００１６】本発明の温度表示装置によれば、一定温度
より低いときには、文字などの印刷情報は不透明状態の
ポリマー分散型液晶により隠蔽され、一定温度以上にお
いてポリマー分散型液晶が透明状態に変化し文字などの
印刷情報が認識できるようになる。温度が下がると液晶
が透明状態から白濁状態へ可逆的に変化し、文字などの
印刷情報は再び隠蔽される。従って、背景板の表面に印
刷される文字情報の隠蔽と露出により、物体の温度変化
を表示することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の温度表示装置の一
例の概要断面図である。基本的に、本発明の温度表示装
置１００は、背景板１０３と、この背景板１０３上に接
着されるポリマー分散型液晶層１０２と、液晶層１０２
の上面に配設される保護シート１０１とからなる。

【００１８】保護シート１０１は、下部の液晶層１０２
を機械的衝撃、熱的衝撃及び／又は紫外線などから保護
するために使用される。従って、保護シート１０１に
は、その特性上から、耐衝撃性、耐熱性、耐UV性が要求
される。保護シート１０１が変形すると、下部のポリマ
ー分散型液晶層１０２を変形させることがある。ポリマ
ー分散型液晶層１０２が変形すると、液晶層１０２の層
厚にばらつきが生じ、層厚の薄いところで背景板１０３
に表記された文字などの印刷情報が温度にかかわらず現
れてしまうことがある。このような不都合な事態の発生
を避けるため、保護シート１０１は、最低３０℃の常温
以上のガラス転移点（Tg）をもつプラスチックフィルム
が望ましく、詳しくは使用する温度範囲以上ガラス転移
点（Tg）をもつプラスチックフィルムが望ましい。

【００１９】耐熱性の優れたフィルムとしては、ポリア
リレート（Tg=193℃）、ポリエーテルスルホン（Tg=225
℃）などある。使用温度によっては、ポリエチレンテレ
フタレート（Tg=67℃）、ポリエチレンナフタレート（T
g=113℃）なども可能である。

【００２０】紫外線は、ポリマー分散型液晶層１０２に
含まれる液晶を変色させるなどの悪影響を与える。その
ため、UVカットフィルムが有効になる。UVカットフィル
ムとしては、自動車のガラス張り付け用など一般に使用
されており、ベンゾフェノール系、ベンゾトリアゾール
系、サリチルレート系、シアノアクリレート系の紫外線
吸収剤（UVA）を添加したポリマーがある。これらのフ
ィルムは、表示特性に影響しない程度に重ね合わせて使
用も可能である。ガラスは、耐衝撃性、可撓性が必要で
ない用途であれば使用できる。ガラスであれば、熱変形
の問題もなくガラスがもつUVカット性を生かしてUVカッ
トを行うことが可能である。またフィルム自体ではな
く、フィルム表面に耐UV塗料を塗ることでUVフィルムの
効果を得ることもできる。

【００２１】保護シート１０１の厚さは特に限定されな
いが、一般的に、２０μｍ〜４００μｍの範囲内である
ことが好ましい。２０μｍ未満では機械的強度が低す
ぎ、十分な保護効果が期待できない。一方、４００μｍ
超では、保護効果が飽和して不経済になるだけでなく、
視認性を阻害する恐れがある。

【００２２】本発明の温度表示装置１００におけるポリ
マー分散型液晶層１０２に使用される液晶は、不透明−
透明変化をおこすネマチック液晶が望ましい。コレステ
リック液晶なども使用可能であるが、視認性の面から劣
る。また、本発明においてポリマー分散型液晶層１０２
に使用されるポリマーとしては、ポリビニルブチラー
ル、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、アクリル
シリコン、塩化ビニル、酢酸ビニル共重合体、シリコー
ン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シ
アノエチル化プルランなどの各種シアノエチル化合物な
どの各種ポリマー樹脂およびこれらの混合物なども使用
できる。ポリマー分散型液晶層１０２の厚さは１０μｍ
〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。ポリマー
分散型液晶層１０２の層厚が１０μｍ未満の場合、液晶
層下部の文字が液晶の相変化に拘わらず、透けて見えて
しまう。一方、ポリマー分散型液晶層１０２の層厚が２
００μｍ超では、熱応答速度が緩慢になり、迅速な表示
が困難になったり、また、均一な膜厚を得ることが困難
になるなどの不都合が生じるので好ましくない。ポリマ
ー分散型液晶層１０２の作製方法に関しては、カプセル
化法、重合相分離法、熱相分離法、溶媒蒸発相分離法な
どがあるが、特に限定されない。これらの作製方法は、
液晶若手研究会編、液晶ディスプレイの最先端、シグマ
出版、（１９９６）pp244〜255などに記載されており、
当業者に周知である。

【００２３】本発明の温度表示装置１００における背景
板１０３は例えば、シート状の部材である。背景板１０
３の素材としては、熱伝導が困難になる空気の熱伝導率
１．０×１０^-4W／（cm・deg）以上であればよいが、ポ
リマー分散型液晶層１０２と非温度測定体との間の熱ロ
スを少なくするために、熱伝導性が良いものが望まし
い。詳しくは銀、銅、アルミニウムなど金属板および金
属箔を用いるのが望ましい。紙、プラスチックシートな
ども熱が伝導可能な厚さである限り使用可能である。

【００２４】図２に示されるように、背景板１０３のポ
リマー分散型液晶層１０２と接する面には、「やけどに
注意」といったような警告又は注意喚起を促す文章など
の文字情報を印刷しておき、ポリマー分散型液晶層１０
２が透明になったときに露出するようにする。このよう
な印刷情報は図２に例示された「やけどに注意」といっ
たような警告又は注意喚起を促す文章の他、製造物責任
法で定められた高温、火傷などの注意記号又は図形（マ
ーク）、温度表示の数字、火炎模様など適宜の情報であ
ることができる。この明細書における「印刷」という用
語は最も広い意味で使用され、物体表面に文字、図形、
記号及び／又は模様などの情報を記載することを意味す
る。この記載は手書き、転写、手刷り、機械刷りなど任
意の手段で行われる。

【００２５】図２に例示された表示を有する背景板から
なる本発明の温度表示装置１００は、図３（ａ）に示さ
れるように、ポリマー分散型液晶層１０２が不透明のと
き文字は隠蔽され、目視できないが、図３（ｂ）に示さ
れるように、ポリマー分散型液晶層１０２が透明のとき
には文字が露出され、目視可能になる。

【００２６】文字、図形、記号及び／又は模様などの情
報およびその背景で使用する色のうち少なくとも１色
は、ポリマー分散型液晶が持つ色、つまり白以外を用い
る。たとえば注意を引くためのラベルとしては、白地に
赤文字、黄色地に黒文字などが有効である。印刷した
紙、プラスチックシートを背景板に貼り付けることも熱
伝導が妨げられない程度で可能である。背景板１０３
とポリマー分散型液晶層１０２、およびの背景板１０３
と被温度測定体（図示されていない）との間は、空気が
入ると表示ムラになるため、できるだけ密着させること
が望ましい。熱結合を保ちながら接着させるために、熱
伝導性両面テープ、シリコーングリスなど市販の適当な
材料を使用することができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明の温度表示装置を
具体的に例証する。

【００２８】実施例１図４に示されるように、調理用ホットプレート４０１の
ハンドル部４０２が８０℃以上の高温時に、ハンドル部
４０２に触れないように警告するラベルを作製した。ポ
リマー分散型液晶層１０２は、常温では白濁しており８
０℃以上に加熱されることで透明に変化するものとし
た。背景板１０３は、アルミニウムシートでその一方の
面に白色の塗料で面全体を塗ったあと赤色で文字「高温
注意」と記した。ポリマー分散型液晶層１０２と背景板
１０３間、および背景板１０３とハンドル部３０２間の
張り合わせには、熱伝導性の優れたシリコーングリスを
使用した。ホットプレートを熱し、ハンドル部にも熱が
伝わるようにすると８０℃位になった時点で、ポリマー
分散型液晶が不透明から透明に変化し、シートに書かれ
た「高温注意」という文字が現れた。逆に、１００℃か
ら徐々に下げていくと、８０℃位になった時点で透明か
ら不透明に変化し「高温注意」という文字が消えた。

【００２９】ポリマー分散型液晶の不透明から透明およ
び透明から不透明への変化温度は、ポリマー分散型液晶
に含まれる液晶の相変化温度（Tp）とポリマーのガラス
転移温度（Tg）を変えることにより任意に設定できる。

【００３０】温度表示ラベルを、鍋、フライパン等加熱
用調理器具をはじめ、アイロン、ガスコンロ、ホットプ
レート等加熱装置、その他防火扉、ガソリンランタン、
カイロ、車のラジエターキャップなど高温となり注意を
必要とするものに貼り付けることにより、触れることが
可能であるかどうか目視で判断できる。

【００３１】実施例２図５に、ラベルとしてＡ組成、Ｂ組成２種類のポリマー
分散型液晶層１０２ａ，１０２ｂを用いた場合を示す。
A組成のポリマー分散型液晶層１０２ａは、７５℃以上
で不透明から透明へ変化し、Ｂ組成のポリマー分散型液
晶層１０２ｂは、９０℃以上で不透明から透明へ変化す
る。７５℃より低い温度では図５（ａ）のように何も表
示されず、７５℃から９０℃の間に上昇すると、図５
（ｂ）のようにA組成のポリマー分散型液晶層１０２ａ
下の背景板に記した「やけどに注意」のみ現れ、９０℃
以上では、図５（ｃ）のように、Ｂ組成のポリマー分散
型液晶層１０２ｂ下の背景板に記した「高温」という文
字が現れる。

【００３２】変化温度の違う２種類以上のポリマー分散
型液晶層１０２を利用し、温度インジケータとすること
が可能である。例えば３種類のポリマー分散型液晶層１
０２を用いて、温度が７５℃未満、７５℃以上８５℃未
満、８５℃以上で変化する温度インジケータを作製でき
る。この場合、「高温」とか、「やけどに注意」などの
ような文章ではなく、「＜７５℃」，「７５℃〜８５
℃」，「＞８５℃」のような記号を使用することもでき
る。

【００３３】実施例３実施例２における３種類の異なるポリマー分散型液晶層
を用いた温度インジケータの裏に、発熱体６０２を、ス
イッチ６０３及び導体６０４を介して電池６０１を接続
することにより図６（ａ）、（ｂ）に示すように電池残
量計とすることができる。電池残り残量の減少に応じて
内部抵抗が大きくなり取り出せる電流が減るため、発熱
体の発熱量は減少し温度が上昇しなくなる。例えば、３
種類の異なるポリマー分散型液晶層１０２ａ，１０２
ｂ、１０２ｃの背景板をそれぞれ青色、橙色、赤色に着
色させておく。スイッチ６０３をＯＮさせなければ、発
熱体６０２は発熱せず、ポリマー分散型液晶層１０２
ａ，１０２ｂ、１０２ｃは不透明のままであり、下部の
各背景板の着色は目視できない。スイッチ６０３をＯＮ
にすると、発熱体６０２は発熱し、ポリマー分散型液晶
層１０２ａ，１０２ｂ、１０２ｃを透明化させ、下部の
各背景板の着色が目視可能となる。新品の電池では、発
熱体の発熱量が高いので、残量計において図７（ａ）の
青色７０１、橙色７０２、赤色７０３の３段階まで表示
されていたものが、電池容量が少なくなるにつれ図７
（ｂ）の橙色７０２と赤色７０３の２段階しか表示され
なくなり、電池容量が更に減少すると、図７（ｃ）の赤
色７０３の１段階しか表示されなくなる。このような段
階的表示により、電池が後どの程度使えるのか知ること
ができる。電池は、例えば、アルカリ電池など一次電池
が望ましく、発熱体は、カーボン、ステンレスなど、電
池を用いて５０℃〜１００℃程度の発熱が確保できるも
のが望ましい。この実施例では、発熱体６０２自体を背
景板１０３の代わりに使用することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の温度表示
装置によれば、一定温度より低いときには、文字などの
印刷情報は不透明状態のポリマー分散型液晶により隠蔽
され、一定温度以上においてポリマー分散型液晶が透明
状態に変化し文字などの印刷情報が認識できるようにな
る。温度が下がると液晶が透明状態から白濁状態へ可逆
的に変化し、文字などの印刷情報は再び隠蔽される。従
って、背景板の表面に印刷される文字情報の隠蔽と露出
により、物体の温度変化を表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度表示装置の一例の概要断面図であ
る。

【図２】図１に示された温度表示装置における背景板の
一例の平面図である。

【図３】図１に示された温度表示装置の駆動状態を示す
模式的平面図であり、（ａ）は低温状態の模式的平面図
であり、（ｂ）は高温状態の模式的平面図である。

【図４】実施例１におけるホットプレートへの本発明の
温度表示装置の使用例を示す概要部分拡大斜視図であ
る。

【図５】２種類のポリマー分散型液晶層を用いた本発明
の温度表示装置の駆動状態を示す模式的平面図であり、
（ａ）は低温状態の模式的平面図であり、（ｂ）は高温
状態の模式的平面図であり、（ｃ）は更に高温状態の模
式的平面図である。

【図６】３種類の異なるポリマー分散型液晶層を用いた
本発明の温度表示装置を電池残量計として応用する実施
例を示し、（ａ）は電池残量計の平面図であり、（ｂ）
は（ａ）に示された電池残量計の断面図である。

【図７】図６に示された電池残量計の駆動状態を示す模
式的平面図であり、（ａ）は電池残量が１００〜９０％
の状態を示し、（ｂ）は電池残量が８９〜５０％の状態
を示し、（ｃ）は電池残量が４９％以下の状態を示す。

【符号の説明】

１００温度表示装置１０１背景板１０２ポリマー分散型液晶層１０３保護シート４０１調理用ホットプレート４０２ハンドル部６０１電池６０２発熱体６０３スイッチ６０４導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深尾隆三大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 EA32 EA57 GA03 GA10 HA11 KA02 KA30 2H089 HA04 HA19 SA01 SA17 TA12 2H093 NC65 NE10 NF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリマー分散型液晶層と背景板とからな
り、前記背景材のポリマー分散型液晶層が接着される表
面に文字、図形、記号及び／又は模様が印刷されている
ことを特徴とする温度表示装置。
【請求項２】前記背景材の前記ポリマー分散型液晶層
と接する面に、前記ポリマー分散型液晶層がもつ色とは
異なる色を配色したことを特徴とする請求項１に記載の
温度表示装置。
【請求項３】前記ポリマー分散型液晶層の厚さが１０
μm〜２００μｍの範囲内であることを特徴とする請求
項１又は２に記載の温度表示装置。
【請求項４】前記ポリマー分散型液晶層の表面上に保
護シートが更に配設されていることを特徴とする請求項
１に記載の温度表示装置。
【請求項５】前記保護シートは紫外線（UV）カットフ
ィルムであることを特徴とする請求項４に記載の温度表
示装置。
【請求項６】前記保護シートは、ガラス転移点Tgが３
０℃以上のプラスチックフィルムであることを特徴とす
る請求項４に記載の温度表示装置。
【請求項７】前記保護シートは、ガラスであることを
特徴とする請求項４に記載の温度表示装置。
【請求項８】前記背景板が、温度２７℃において熱伝
導率１．０×１０^-4W／（cm・deg）以上の素材からなる
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の温度表
示装置。
【請求項９】前記ポリマー分散型液晶層が、組成の異
なる複数のポリマー分散型液晶から構成されていること
を特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の温度表示装
置。