JP2019070776A - 反射体、表示装置および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコレステリック液晶構造層が積層された偏光選択反射層を備えた表示装置であって、画像光が偏光選択反射層に斜めに入射しても所望の色の表示を得ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０と、画像光Ｌｉを反射して画像光Ｌｉの光路を変化させる偏光選択反射層７０と、を備え、偏光選択反射層７０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３と、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３に含まれる二つのコレステリック液晶構造層７１，７２の間に配置された面内複屈折性を有する補償層９０と、を含む、表示装置１０。【選択図】図２

Description

本発明は、反射体、反射体を有する表示装置、および、表示装置を有する移動体に関する。

車、船、鉄道車両、飛行機等の移動体の多くに、表示装置が搭載されている。特許文献１は、移動体に搭載される表示装置として、例えばヘッドアップディスプレイを開示している。特許文献１に開示された表示装置では、画像光を射出する画像形成装置が、ダッシュボードの内部等、直接視認されない位置に配置される。そして、画像形成装置によって形成された画像光は、鏡等の誘導手段により、運転者から視認できる位置へ誘導される。

特開２０１５−１５５９４８号公報

ところで、上述の画像光を誘導するための誘導手段としてコレステリック液晶構造層の利用が検討されている。コレステリック液晶構造層は、円偏光選択性に加え波長選択性を有しており、特定の円偏光成分を有する特定の波長域の光を選択的に案内することができるため、画像光を選択的に案内するのに有用であると考えられる。とりわけフルカラーの表示装置においては、互いに異なる波長域（例えば光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の波長域）を選択反射波長域とする複数のコレステリック液晶構造層を積層した積層体を、画像光を案内するための偏光選択反射層として用いることが検討されている。この場合、画像光を、偏光選択反射層に斜めに入射させて、フロントガラス等の投射面へ誘導する。

しかしながら、画像光が偏光選択反射層に斜めに入射する場合、次のような問題が知見された。すなわち、複数のコレステリック液晶構造層を積層してなる偏光選択反射層に画像光が斜めに入射すると、当該画像光は所望のように反射されず、所望の色の表示が得られないことがある。このような問題は、画像光の偏光選択反射層への入射角が大きいほど、顕著である。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、複数のコレステリック液晶構造層が積層された偏光選択反射層を備えた表示装置であって、画像光が偏光選択反射層に斜めに入射しても所望の色の表示を得ることが可能な表示装置を提供することを目的とする。また、そのような表示装置を有する移動体、および、複数のコレステリック液晶構造層を含む反射体を提供することを目的とする。

本発明による表示装置は、
画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる偏光選択反射層と、を備え、
前記偏光選択反射層は、複数のコレステリック液晶構造層と、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる二つのコレステリック液晶構造層の間に配置された面内複屈折性を有する補償層と、を含む。

本発明による表示装置において、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層の間に、前記面内複屈折性を有する補償層が、配置されていてもよい。

また、本発明による表示装置において、前記補償層は、ポジティブＡプレート特性あるいはネガティブＡプレート特性を有していてもよい。

また、本発明による表示装置は、前記画像形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備えていてもよい。この場合、本発明による表示装置は、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備えていてもよい。

あるいは、本発明による表示装置は、前記画像形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となり且つ前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備えていてもよい。この場合、本発明による表示装置において、前記１／４波長位相差層は、前記偏光選択反射層に積層されていてもよい。

また、本発明による表示装置は、前記偏光選択反射層で反射され前記１／４波長位相差層を透過した後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備えていてもよい。

また、本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、一方の直線偏光成分の光からなる前記画像光を射出してもよい。

また、前記画像形成装置は、液晶表示装置を含んでいてもよい。

また、本発明による表示装置において、前記偏光選択反射層は、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含んでいてもよい。この場合、本発明による表示装置は、前記偏光選択反射層で反射された後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備えていてもよい。

また、本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、光源と、光源からの光の光路を変化させるデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスで光路を変化させられた前記光が入射するスクリーンと、を含んでいてもよい。

また、本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置と、前記走査装置で光路を調整された前記レーザー光が入射するスクリーンと、を含んでいてもよい。

本発明による移動体は、上述した本発明による表示装置のいずれかを備える。

本発明による反射体は、複数のコレステリック液晶構造層と、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる二つのコレステリック液晶構造層の間に配置された面内複屈折性を有する補償層と、を含む。

また、本発明による反射体において、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層の間に、前記面内複屈折性を有する補償層が、配置されていてもよい。

また、本発明による反射体において、前記補償層は、ポジティブＡプレート特性あるいはネガティブＡプレート特性を有していてもよい。

また、本発明による反射体は、１／４波長位相差層が積層されていてもよい。

また、本発明による反射体は、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含んでいてもよい。

本発明によれば、複数のコレステリック液晶構造層が積層された偏光選択反射層を備えた表示装置であって、画像光が偏光選択反射層に斜めに入射しても所望の色の表示を得ることが可能な表示装置を提供することができる。また、そのような表示装置を有する移動体、および、複数のコレステリック液晶構造層を含む反射体を提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、移動体および表示装置を模式的に示す縦断面図である。 図２は、図１の表示装置に含まれ得る選択反射板および画像形成装置を示す図である。 図３は、選択反射板に含まれ得る偏光選択反射層の一変形例を示す図である。 図４は、複数のコレステリック液晶構造層の間に補償層を有する積層体の一例を示す図である。 図５は、複数のコレステリック液晶構造層の間に補償層を有さない積層体の一例を示す図である。 図６は、図４および図５に示す積層体の反射特性を示すグラフである。 図７は、複数のコレステリック液晶構造層の間に補償層を有する積層体の他の一例を示す図である。 図８は、複数のコレステリック液晶構造層の間に補償層を有さない積層体の他の一例を示す図である。 図９は、図７および図８に示す積層体の反射特性を示すグラフである。 図１０は、表示装置の一変形例を示す縦断面図である。 図１１は、表示装置の他の変形例を示す縦断面図である。 図１２は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。 図１３は、画像形成装置の一変形例を説明するための図である。 図１４は、画像形成装置の他の変形例を説明するための図である。 図１５は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。 図１６は、図１５の表示装置に含まれ得る選択反射板を示す図である 図１７は、図１６に示す選択反射板に含まれ得る偏光選択反射層の一変形例を示す図である。 図１８は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１〜図３は本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち図１は、表示装置の全体構成を移動体の一部分とともに示す縦断面図であり、図２は、表示装置の要部を示す縦断面図である。図３は、表示装置に含まれ得る偏光選択反射層の一変形例を示す縦断面図である。

図１に示すように、移動体１は、移動体本体２と、移動体本体２に搭載された表示装置１０と、を有している。移動体本体２として、車、船、鉄道車両、飛行機等を例示することができる。図１に示された例において、移動体本体２は、自動車となっている。この例において、表示装置１０は、ダッシュボード４内に配置され、フロントガラス３に画像を投影する。フロントガラス３に向けて投射された画像光は、フロントガラス３で反射して、移動体本体２の運転者によって観察され得るようになる。運転者は、表示装置１０に含まれた画像形成装置３０からフロントガラス３までの画像光Ｌｉの光路長に対応した距離だけ、フロントガラス３よりも前方となる位置に、虚像を視認するようになる。すなわち、図１に示された例において、表示装置１０は、投影型の表示装置、より具体的にはヘッドアップディスプレイとして構成されている。

図１に示された例において、ダッシュボード４には、開口４ａが形成されている。表示装置１０からの画像光Ｌｉは、この開口４ａを介して、フロントガラス３に向かう。一方、図１に示すように、フロントガラス３を介して移動体本体２の内部に入射してきた外光Ｌｘ、とりわけ太陽光は、画像光Ｌｉの光路を逆向きに進んで、表示装置１０内に入射する。表示装置１０に含まれる画像形成装置３０は、とりわけ耐熱性の低い光学フィルム類を含んでおり、外光Ｌｘを受けることによって機能が害される可能性がある。以下に説明する一実施の形態では、表示装置１０に含まれる画像形成装置３０の加熱を効果的に抑制するための工夫がなされている。以下、本実施の形態における表示装置１０の詳細について説明していく。

なお、自動車に限られることなく、移動体１には、通常、表示装置１０が設けられており、移動体１の運転者または操縦者は、表示装置１０を介して、移動体本体２の状態や移動体本体２の周囲の様子を確認することができるようになっている。移動体１の運転者または操縦者は、通常、透明ガラス等で区画された領域内に位置し、透明ガラスを介して外部の状況を把握する。したがって、移動体本体２に搭載される表示装置１０は、外光Ｌｘ、とりわけ太陽光を受光しやすい環境に設置される傾向にある。そして、以下に説明する一実施の形態は、自動車に限られることなく、移動体１一般に搭載される表示装置１０において広く有用である。

図１に示すように、表示装置１０は、筐体２０と、筐体２０内に配置された画像形成装置３０と、画像形成装置３０で形成された画像光Ｌｉを筐体２０外へと誘導する誘導手段５５と、を有している。誘導手段５５は選択反射板（反射体）６０を含んでおり、選択反射板６０は、複数のコレステリック液晶構造層を含む偏光選択反射層７０を有している。また、図示された例では、画像形成装置３０からの画像光Ｌｉは、一方の直線偏光成分の光によって構成されている。このような画像形成装置３０に対応して、画像形成装置３０と誘導手段５５との間に、１／４波長位相差層５０が設けられている。以下、各構成要素について説明する。

筐体２０は、樹脂または金属によって形成されている。図１に示すように、筐体２０には、フロントガラス３に対面する位置に、開口２１が形成されている。この開口２１には、可視光透過性を有した透明カバー２５が設けられている。透明カバー２５は、一具体例として、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂からなる透明板とすることができる。また、透明カバー２５は、筐体２０内への赤外線の入射を抑制する目的から、可視光である画像形成装置３０の画像光Ｌｉの透過を損なわない範囲で、赤外線（近赤外線を含む概念）を反射する赤外線反射膜もしくは赤外線を吸収する赤外線吸収膜として機能するようにしてもよい。

画像形成装置３０は、画像を形成する装置であり、画像を形成する画像光Ｌｉを射出する。図１および図２に示す例では、画像光Ｌｉは、複数の波長域の可視光で構成されている。図２に示すように、画像形成装置３０として、液晶表示装置３１を用いることができる。

液晶表示装置３１は、液晶表示パネル３２と、液晶表示パネル３２の背面側に配置され液晶表示パネル３２を背面側から面状に照らす面光源装置３３と、を有している。面光源装置３３は、直下型やエッジライト型等、種々の形式のバックライトにより構成され得る。液晶表示パネル３２は、面光源装置３３からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面に画像を表示することができる。

図示された液晶表示パネル３２は、面光源装置３３の側から順に、下偏光板３２ａ、液晶セル３２ｂおよび上偏光板３２ｃを有している。下偏光板３２ａおよび上偏光板３２ｃは、吸収型の偏光子であり、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶セル３２ｂには、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶セル３２ｂ中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板３２ａを透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶セル３２ｂを通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加された液晶セル３２ｂを通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶セル３２ｂへの電界印加の有無によって、下偏光板３２ａを透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板３２ａの出光側に配置された上偏光板３２ｃをさらに透過するか、あるいは、上偏光板３２ｃで吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

このようにして液晶表示パネル３２（液晶表示部）では、面光源装置３３からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶表示装置３１の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。

液晶表示装置３１から射出する画像光Ｌｉは、上偏光板３２ｃの透過軸に対応した一方の直線偏光成分の光となる。そして、図示された例では、画像形成装置３０から射出した画像光Ｌｉは、１／４波長位相差層５０に入射する。１／４波長位相差層５０は、透過光に対して１／４波長分の位相差を付与する。一方の直線偏光成分の光からなる画像光Ｌｉは、１／４波長位相差層５０を透過することで、右円偏光成分または左円偏光成分に変換される。１／４波長位相差層５０は、１／４波長位相差層５０を透過する画像光Ｌｉが右円偏光成分または左円偏光成分に変換されるように、その遅相軸の向きが調整されて、配置されている。図１および図２に示された例において、１／４波長位相差層５０を透過した画像光Ｌｉは、右円偏光成分に変換されている。なお、図１および図２では、１／４波長位相差層５０は、画像形成装置３０から離間して配置されているが、これに限られない。１／４波長位相差層５０は、画像形成装置３０に対して固定されていてもよい。例えば、画像形成装置３０の画像形成面に１／４波長位相差層５０が積層されていてもよい。また、後述する偏光選択反射層７０の入光面７０ａ上に積層されていてもよい。

次に、誘導手段（光路調整光学系）５５について説明する。誘導手段５５は、画像形成装置３０からの画像光Ｌｉをフロントガラス３に向けて誘導する。すなわち、誘導手段５５は、画像形成装置３０からの画像光Ｌｉをフロントガラス３に投影する投影光学系（投射光学系）である。誘導手段５５は、選択反射板６０および反射手段８０を有している。

このうち、選択反射板６０は、画像光Ｌｉを選択的に反射させて画像光Ｌｉの光路を調整する一方で、表示装置１０に入射してきた不要な外光Ｌｘの多くを透過させるように構成されている。すなわち、選択反射板６０は、画像光Ｌｉの光路と不要な外光Ｌｘの光路とを区分けする機能を期待された部材である。選択反射板６０を設けることで、外光Ｌｘが、画像形成装置３０に進むことを効果的に防止している。一方、反射手段８０は、画像光Ｌｉおよび外光Ｌｘを分離させる機能を付与されていない。反射手段８０は、例えば、反射鏡として構成され得る。とりわけ図示された例において、反射手段８０は、凹面鏡８１として構成されている。凹面鏡８１を用いることで、画像形成装置３０で形成される画像を拡大して投影することが可能となる。ただし、誘導手段５５は、図示された例に限られず、例えば、反射手段８０に代えて又は反射手段８０に加えて、プリズム等の光学要素を含んでいてもよい。

以下、誘導手段５５の選択反射板６０についてさらに詳述する。図２に示すように、選択反射板６０は、基材６１と、基材６１に積層された偏光選択反射層７０と、を有している。偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉを選択的に反射して画像光の光路を変化させる性質を有している。すなわち、偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉをそれ以外の何らかの光から区別して、画像光をそれ以外の何らかの光よりも高い反射率で反射する。図示された例において、偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉを外光Ｌｘよりも高い反射率で反射する。また、偏光選択反射層７０は、外光Ｌｘを選択的に透過する性質を有している。すなわち、偏光選択反射層７０は、外光Ｌｘをそれ以外の何らかの光から区別して、外光Ｌｘをそれ以外の何らかの光よりも高い透過率で透過させる。図示された例において、偏光選択反射層７０は、外光Ｌｘを画像光Ｌｉよりも高い透過率で透過させる。

偏光選択反射層７０は、具体的な構成として、コレステリック液晶構造を有した複数のコレステリック液晶構造層を含んでいる。コレステリック液晶構造層は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物からなり、コレステリック液晶構造における液晶分子の物理的な分子配列として、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造をとなっている。そして、コレステリック液晶構造は、このような液晶分子の物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分と、これと逆回りの円偏光成分とを分離する偏光分離特性を有している。すなわち、コレステリック液晶構造において、螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、２つの偏光状態の光（右円偏光および左円偏光）に分離され、一方は透過され、残りは反射される。この現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における螺旋巻き方向を適宜選択すると、この螺旋巻き方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。

この場合の最大旋光光散乱は、次式（１）の波長λ_０で生じる。
λ_０＝ｎａｖ・ｐ … （１）
ここで、ｐは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長（液晶分子の分子螺旋の１ピッチ当たりの長さ）、ｎａｖは螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率である。

また、このときの反射光の波長バンド幅△λは次式（２）で表される。ここで、△ｎは複屈折値である。
△λ＝△ｎ・ｐ … （２）

すなわち、コレステリック液晶構造層は、円偏光選択性に加え波長選択性をも有している。したがって、選択反射中心波長λ_０を中心とした波長バンド幅△λの範囲（選択反射波長域）に属する一方の円偏光成分（例えば選択反射波長域内の右円偏光）の光が、偏光選択反射層７０で選択的に反射され（それ以外の光よりも高反射率で反射され）、それ以外の光が、偏光選択反射層７０で選択的に透過される（選択反射波長域内の右円偏光成分の光よりも高い透過率で透過される）。

偏光選択反射層７０は、可視光域（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域）に含まれる複数の波長域の光を反射する。すなわち、図１および図２に示す例では、上述のように画像光Ｌｉは複数の波長域の可視光で構成されており、偏光選択反射層７０は、当該複数の波長域の光に対応して、不連続的に異なる螺旋ピッチ長を有する少なくとも２以上のコレステリック液晶構造層を含んでいる。例えば、画像形成装置３０は一般に、光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の波長域の光によりカラー表示を実現している。したがって、例えば、偏光選択反射層７０に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が４３０〜４６０ｎｍ、５４０〜５７０ｎｍおよび５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射するように、偏光選択反射層７０に含まれる複数のコレステリック液晶構造層について、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定している。

なお、コレステリック液晶構造層のコレステリック液晶構造は、光が斜めに入射した際にその選択反射波長域が短波長側へシフト（いわゆる「ブルーシフト」）するという光学特性を有している。したがって、画像形成装置３０から選択反射板６０に入射する画像光Ｌｉの入射角に応じて、適宜、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を調節するようにすることが好ましい。

図２に示された例において、偏光選択反射層７０は、赤色（Ｒ）の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第１コレステリック液晶構造層７１と、緑色（Ｇ）の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第２コレステリック液晶構造層７２と、青色（Ｂ）の波長域の右円偏光成分の光を選択的に反射する第３コレステリック液晶構造層７３と、を有している。第１コレステリック液晶構造層７１、第２コレステリック液晶構造層７２および第３コレステリック液晶構造層７３は、偏光選択反射層７０の入光側からこの順で配置されている。

コレステリック液晶構造層７１，７２，７３の厚さは、選択的に反射される特定の円偏光成分の光を略１００％反射する程度の大きさ（反射率が飽和する程度の大きさ）とすることが好ましい。コレステリック液晶構造層の反射率は、直接的には螺旋ピッチ数に依存しているが、螺旋ピッチ長が固定であるとすれば間接的にはコレステリック液晶構造層の厚さに依存している。具体的には、１００％の反射率を得るためには、４〜１０ピッチ程度必要といわれているので、コレステリック液晶構造層を形成するための材料（例えばコレステリック規則性を示す液晶性組成物）の材料の種類や選択反射波長域にもよるが、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のいずれかの波長域の光を反射する一層分のコレステリック液晶構造層であれば１〜１０μｍ程度の厚さを有することが好ましい。一方で、コレステリック液晶構造層の厚さは、厚くなればなるほどよいというわけではなく、厚くなりすぎると配向の制御などが困難となったり、ムラが生じたり、また材料自体による光吸収の程度が大きくなるので、上述した範囲が適切である

一具体例として、第１コレステリック液晶構造層７１が、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域の無偏光の光を３０％以上の反射率で反射し、第２コレステリック液晶構造層７２が、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の無偏光の光を３０％以上の反射率で反射し、第３コレステリック液晶構造層７３が、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域の無偏光の光を３０％以上の反射率で反射するようにしてもよい。

なお、画像形成装置３０は、４色以上の色の波長域の光によりカラー表示を実現してもよい。例えば、画像形成装置３０は、濃赤色（ＤＲ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、淡青色（ＬＢ）および青色（Ｂ）の波長域の光によりカラー表示を実現してもよい。この場合、偏光選択反射層７０に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、例えば、選択反射中心波長が４３０〜４６０ｎｍ、４９０ｎｍ〜５２０ｎｍ、５４０〜５７０ｎｍ、５８０〜６２０ｎｍおよび６４０〜６８０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射するように、偏光選択反射層７０に含まれる複数のコレステリック液晶構造層について、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定すればよい。

以上に説明してきた表示装置１０では、偏光選択反射層７０が、画像光Ｌｉを選択反射し、画像光Ｌｉとは異なる波長域の光および画像光Ｌｉとは異なる円偏光成分の光を透過させることにより、フロントガラス３０を介して移動体本体２の内部に入射してきた外光Ｌｘ、とりわけ太陽光が、画像光Ｌｉの光路を逆向きに進み、耐熱性の低い光学フィルム（例えば、上偏光板３２ｃ）を含む画像形成装置３０へ入射する虞を低減させることができる。具体的には、画像光Ｌｉの光路を逆向きに進んだ外光Ｌｘは、その大部分が偏光選択反射層７０を透過する。したがって、偏光選択反射層７０で反射して画像形成装置３０に入射する外光Ｌｘは、僅かに過ぎない。つまり、本実施の形態によれば、画像形成装置３０が外光照射による加熱で損傷するといった不具合に効果的に対処することができる。

また、特許文献１では、外光Ｌｘを拡散させることで、外光Ｌｘが画像形成装置３０に入射することを防止している。しかしながら、表示装置１０の筐体２０内において外光Ｌｘを拡散させると、画像のコントラストが低下する。一方、上述の表示装置１０において、画像形成装置３０は、外光Ｌｘを拡散させる手段を用いることなく、外光Ｌｘが画像形成装置３０へ入射する虞を低減させている。このため、外光拡散に起因したコントラスト低下の問題が回避される。

また、図２に示された例のように、選択反射板６０は、基材６１と、基材６１上に積層された三つのコレステリック液晶構造層７１，７２，７３と、に加え、基材６１のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３とは反対側に積層された吸収層６２を、有していてもよい。この吸収層６２が、ビームストッパとして機能し、外光Ｌｘを筐体２０内で拡散させることなく回収することができる。これにより、外光拡散に起因したコントラスト低下を極めて効果的に防止することができる。なお、吸収層６２としては、特に限定されることなく、可視光および赤外線（近赤外線を含む概念）を吸収し得る部材を用いることができる。具体的には、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物（一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム）等を用いることができる。また、この吸収層の加熱を防止するため、放熱フィンを吸収層６２に設置することや、送風ファン等の冷却手段を設けることも有効である。

ところで、表示装置１０では、上述のように、画像形成装置３０からの画像光Ｌｉは、偏光選択反射層７０に斜めに、すなわち０°より大きい入射角で入射する。ここで、入射角とは、画像光Ｌｉの入射方向と偏光選択反射層７０の入光面７０ａの法線方向とがなす角度である。ここで、本件発明者らが得た知見によれば、複数のコレステリック液晶構造層を積層してなる積層体に、画像光を斜めに入射させた場合、画像光が所望のように反射されないことがある。すなわち、当該積層体に含まれる一部のコレステリック液晶構造層において、当該層で反射されるべき波長域の光が所望のように反射されないことがある。とりわけ、積層体の入光面から離れた場所に配置されたコレステリック液層構造層において、当該層で反射されるべき波長域の光の反射率が低下する傾向にあることが知見された。また、このような現象は、画像光の入射角が大きいほど顕著であることが知見された。

しかしながら、本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、積層体に含まれる複数のコレステリック液晶構造層の間に面内複屈折性を有する補償層を配置することで、当該積層体の入光面から離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層において当該層で反射されるべき波長域の光が所望のように反射されない、ということが抑制されることが見出された。これは、次の理由によるものと考えられる。

すなわち、コレステリック液晶構造層に斜めに入射した光には、当該層を透過する際、位相変調がもたらされ、その偏光状態が変化する。そして、複数のコレステリック液晶構造層を積層した積層体に斜めに光が入射すると、当該光にはコレステリック液晶構造層を透過する毎に位相変調がもたらされ、その偏光状態は、当該光にもたらされた位相変調量の分だけ変化する。この結果、例えば右円偏光成分の光として積層体に入射した光は、積層体の入光面から離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層に入射する際、右楕円偏光成分の光、あるいは直線偏光成分の光、場合によっては左円偏光成分の光に変換されている。ここで、積層体に含まれるコレステリック液晶構造層は、通常、積層体に入射する光に含まれる特定の円偏光成分の光を反射させるように設計される。したがって、積層体に入射した光の偏光状態が変化してしまうと、当該積層体に含まれるコレステリック液晶構造層では、当該層に入射した光を所望のように反射させることができない。以上のように、積層体の入光面から離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層においては、積層体に入射した光とは偏光状態の異なる光が入射するため、当該層に入射した光を所望のように反射させることができない。しかしながら、積層体に含まれる複数のコレステリック液晶構造層の間に面内複屈折性を有する補償層を配置して、コレステリック液晶構造層を透過して位相変調がもたらされた光に当該補償層を透過させれば、当該光の位相差を補正するように位相変調をもたらすことができる。例えば、右円偏光成分の光として入射し、コレステリック液晶構造層を透過して右楕円偏光成分の光に変換された光に、補償層を透過させることにより、当該光を右円偏光成分の光に近付けることができる。この結果、積層体の入光面から離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層においても、積層体に入射した際の偏光状態に近い偏光状態の光を入射させることができる。この結果、当該層における光の反射率を向上させることができる。

したがって、図２に示す偏光選択反射層７０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３の間に配置された面内複屈折性を有する補償層９０を含んでいる。補償層９０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層の間に配置されていてよい。図２に示す例では、補償層９０は、第２コレステリック液晶構造層７２と第３コレステリック液晶構造層７３との間に配置されているが、これに限られない。補償層９０は、第１コレステリック液晶構造層７１と第２コレステリック液晶構造層７２との間に配置されていてもよい。なお、補償層９０による位相変調量（リタデーションの量）は、偏光選択反射層７０において補償層９０よりも入光側に位置するコレステリック液晶構造層７１，７２により変調される位相変調量に応じて決定される。また、偏光選択反射層７０は、複数の補償層９０を有してよい。この場合、図３に示すように、補償層９０は、各コレステリック液晶構造層７１，７２，７３の間に配置されていてよい。

補償層９０は、例えばポジティブＡプレート特性またはネガティブＡプレート特性を有する位相差フィルムである。ポジティブＡプレート特性を有する位相差フィルムとは、面内の主屈折率ｎｘ（遅相軸方向）、ｎｙ（進相軸方向）とし、厚み方向の屈折率をｎｚとしたとき、屈折率分布がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚを満足する位相差フィルムをいう。また、ネガティブＡプレート特性を有する位相差フィルムとは、屈折率分布がｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙを満足する位相差フィルムをいう。なお、ｎｙ＝ｎｚとは、ｎｙとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｙとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。また、ｎｘ＝ｎｚとは、ｎｘとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｘとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。なお、ポジティブＡプレート特性およびネガティブＡプレート特性を有する位相差フィルムは、公知の方法により作製することができる。

なお、コレステリック液晶構造層７１，７２，７３と補償層９０とは、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いることにより、識別することが可能である。具体的には、コレステリック液晶構造層７１，７２，７３の場合、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いることにより、その液晶分子がなす構造を観察することが可能である。例えば、走査型電子顕微鏡を通してコレステリック液晶構造層の断面を観察した場合、螺旋構造をなす液晶分子の螺旋軸に沿った濃淡の変化が観察される。一方、補償層９０の場合、そのような構造（例えば螺旋軸に沿った濃淡の変化）は確認されない。

次に、図４〜図６を参照して、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置された積層体の反射特性と、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置されていない積層体の反射特性と、の違いの一例を説明する。

図４は、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置された積層体の縦断面図である。図４に示す積層体１７０は、入光側から順に、１／４波長位相差層１５０と、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層１７１と、６５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層１７２と、補償層１９０と、６００ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層１７３と、４５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層１７４と、５００ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層１７５と、ガラス基材１６１とを有している。補償層１９０は、ポジティブＡプレート特性を有する位相差フィルムであり、そのリタデーションの量は８０ｎｍである。図５は、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置されていない積層体の縦断面図である。図５に示す積層体１１７０は、図４に示す積層体１７０と比較して、補償層１９０を有していない点が異なるのみである。

図６に、図４および図５に示す積層体１７０，１１７０の反射特性を示している。図６に示す反射特性は、１／４波長位相差層１５０に、一方の直線偏光成分の光を入射角３０度で入射させた場合の測定値である。ここで、入射光の入射方向は、以下のような入射方向であった。すなわち、積層体１７０の入光面１７０ａと、入射光の進行方向および反射光の進行方向のいずれにも沿った面と、が交わる方向が、補償層１９０の遅相軸方向に沿う、という入射方向であった。反射特性は、日本分光製のＶ-６７０を用いて測定した。図６において、補償層１９０を有する積層体１７０の反射特性が実線で示されており、補償層１９０を有しない積層体１１７０の反射特性が破線で示されている。

図６の破線から理解されるように、補償層１９０を有しない積層体１１７０の反射率は、波長域毎に異なっている。具体的には、積層体１１７０の反射率は、５１０〜５６０ｎｍの波長域において概ね９３％であるが、６１０〜６５０ｎｍの波長域では概ね８７％であり、５７０〜６１０ｎｍの波長域では概ね８２％であり、４３０〜４６０ｎｍの波長域では概ね７６％であり、４７０〜５００ｎｍの波長域では概ね６５％である。これは、積層体１１７０の入光面１１７０ａに近い位置に配置されたコレステリック液晶構造層１７１，１７２においては、その選択反射中心波長の光を高い反射率で反射することができるが、入光面１１７０ａから離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層１７３，１７４，１７５においては、その選択反射中心波長の光の反射率が低いことを示している。

一方、図６の実線から理解されるように、補償層１９０を有する積層体１７０の反射率は、全体的に、補償層１９０を有しない積層体１１７０の反射率と比較して高い。とりわけ、５７０〜６１０ｎｍの波長域、４３０〜４６０ｎｍの波長域、および４７０〜５００ｎｍの波長域で、その反射率が大きく向上している。これは、補償層１９０を透過した光が入射したコレステリック液晶構造層１７３，１７４，１７５において、その選択反射中心波長の光の反射率が向上していることを示している。したがって、コレステリック液晶構造層１７１，１７２，１７３，１７４，１７５の間に補償層１９０を配置することにより、入光面１７０ａから離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層１７３，１７４，１７５において、その選択波長域の光の反射率を向上させることができることが理解される。

さらに、図７〜図９を参照して、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置された積層体の反射特性と、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置されていない積層体の反射特性と、の違いの他の一例を説明する。

図７は、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置された積層体の縦断面図である。図７に示す積層体２７０は、入光側から順に、１／４波長位相差層２５０と、６００ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層２７１と、５００ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層２７２と、補償層２９０と、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層２７３と、６５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層２７４と、４５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶構造層２７５と、ガラス基材２６１とを有している。補償層２９０はポジティブＡプレート特性を有する位相差フィルムであり、そのリタデーションの量は６０ｎｍである。図８は、コレステリック液晶構造層の間に補償層が配置されていない積層体の縦断面図である。図８に示す積層体１２７０は、図７に示す積層体２７０と比較して、補償層２９０を有していない点が異なるのみである。

図９に、図７および図８に示す積層体２７０，１２７０の反射特性を示している。図９に示す反射特性は、１／４波長位相差層２５０に、一方の直線偏光成分の光を入射角３０度で入射させた場合の測定値である。ここで、入射光の入射方向は、以下のような入射方向であった。すなわち、積層体２７０の入光面２７０ａと、入射光の進行方向および反射光の進行方向のいずれにも沿った面と、が交わる方向が、補償層２９０の遅相軸方向に沿う、という入射方向であった。反射特性は、日本分光製のＶ-６７０を用いて測定した。図９において、補償層２９０を有する積層体２７０の反射特性が実線で示されており、補償層２９０を有しない積層体１２７０の反射特性が破線で示されている。

図９の破線から理解されるように、補償層２９０を有しない積層体１２７０の反射率は、波長域毎に顕著に異なっている。具体的には、積層体１２７０の反射率は、５７０〜６１０ｎｍの波長域において概ね９２％であり、４８０〜５１０ｎｍの波長域では概ね９０％であるが、５３０〜５６０ｎｍの波長域では概ね７６％であり、６４０〜６６０ｎｍの波長域では概ね６６％であり、４３０〜４６０ｎｍの波長域では概ね７８％である。これは、積層体１２７０の入光面１２７０ａに近い位置に配置されたコレステリック液晶構造層２７１，２７２においては、その選択反射中心波長の光を高い反射率で反射することができるが、入光面１２７０ａから離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層２７３，２７４，２７５においては、その選択反射中心波長の光の反射率が低いことを示している。

一方、図９の実線から理解されるように、補償層２９０を有する積層体２７０の反射率は、全体的に、補償層２９０を有しない積層体１２７０の反射率と比較して、向上している。とりわけ、５７０〜６１０ｎｍの波長域、５３０〜５６０ｎｍの波長域、６４０〜６６０ｎｍの波長域、４３０〜４６０ｎｍの波長域で、その反射率が大きく向上している。これは、補償層２９０を透過した光が入射したコレステリック液晶構造層２７３，２７４，２７５において、その選択反射中心波長の光の反射率が向上していることを示している。したがって、コレステリック液晶構造層２７１，２７２，２７３，２７４，２７５の間に補償層２９０を配置することにより、入光面２７０ａから離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層２７３，２７４，２７５において、その選択波長域の光の反射率を向上させることができることが理解される。

次に、以上の構成からなる表示装置１０の作用について説明する。

まず、画像形成装置３０から画像光Ｌｉが射出する。画像形成装置３０は、液晶表示装置３１である。したがって、画像光Ｌｉは、液晶表示装置３１の上偏光板３２ｃの透過軸の向きに対応した直線偏光成分の光によって構成されている。図１および図２に示すように、画像形成装置３０から射出した画像光Ｌｉは、次に、１／４波長位相差層５０を透過する。１／４波長位相差層５０は、１／４波長分の位相変調を画像光Ｌｉに対してもたらす。この結果、画像光Ｌｉの偏光状態は、一方の直線偏光から一方の円偏光、例えば右円偏光へと変換される。

１／４波長位相差層５０を透過した画像光Ｌｉは、選択反射板６０に向かう。図２に示すように、選択反射板６０は、入光側から順に、第１コレステリック液晶構造層７１、第２コレステリック液晶構造層７２、補償層９０、第３コレステリック液晶構造層７３を有している。コレステリック液晶構造層は、コレステリック液晶構造を有した層であって、波長選択性および円偏光選択性を有しており、画像光Ｌｉを選択的に反射させることができる。補償層９０は、面内複屈折性を有しており、補償層９０の平面方向に沿った非平行な二つの方向において、異なる屈折率を有している。このため、補償層９０は、第１コレステリック液晶構造層７１および第２コレステリック液晶構造層７２を透過して位相変調がもたらされた画像光Ｌｉに対し、その位相差を補正するように位相変調をもたらすことができる。したがって、第３コレステリック液晶構造層７３には、補償層９０で位相差が補正された画像光Ｌｉが入射する。選択反射板６０で反射された画像光Ｌｉは、その後、反射手段８０で拡大反射される。反射手段８０で拡大反射された画像光Ｌｉは、透明カバー２５を通過して、表示装置１０から出射する。画像光Ｌｉは、その後フロントガラス３で反射して、観察者である運転者や操縦者に観察されるようになる。

また、図示された例において、最終的に観察されるようになる画像光は、一方の円偏光成分からなっている。したがって、偏光サングラスを装着した観察者によっても、画像が観察され得る。

以上に説明してきた上述の一実施の形態において、表示装置１０は、画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０と、画像光Ｌｉを反射して画像光Ｌｉの光路を変化させる偏光選択反射層７０と、を備えている。偏光選択反射層７０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３と、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３に含まれる二つのコレステリック液晶構造層７２，７３の間に配置された面内複屈折性を有する補償層９０と、を含む。補償層９０は、例えば、ポジティブＡプレート特性またはネガティブＡプレート特性を有している。

このような表示装置１０では、偏光選択反射層７０において、画像光Ｌｉを斜めに入射させても、画像光を所望のように反射させることができる。すなわち、通常、複数のコレステリック液晶構造層を積層してなる反射層においては、光を斜めに入射させると、当該反射層の入光面から離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層においては、所望の波長域の光の反射率が低下してしまって、反射層全体として、光を所望のように反射させることができない虞がある。一方、上述した一実施の形態において、偏光選択反射層７０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３に含まれる二つのコレステリック液晶構造層７２，７３の間に配置された面内複屈折性を有する補償層９０を含んでいる。これにより、偏光選択反射層７０の入光面７０ａから離れた位置に配置されたコレステリック液晶構造層７３において所望の光が所望のように反射されない、ということを抑制することができる。このため、偏光選択反射層７０において、画像光Ｌｉを斜めに入射させても、画像光を所望のように反射させることができる。この結果、表示装置１０において、所望の色の表示を得ることができる。なお、補償層９０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層７２，７３の間に配置されてよい。

加えて、この表示装置１０では、偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉを反射させる一方で、画像光Ｌｉとは異なる円偏光成分の光や画像光Ｌｉとは異なる波長域の光を透過させることができる。偏光選択反射層７０をなすコレステリック液晶構造層は波長選択性を有することから、赤外線（近赤外線を含む概念）および画像光Ｌｉとは異なる波長域の可視光等、画像光Ｌｉの光路を逆向きに進むようにして表示装置１０に入射した外光Ｌｘの大部分は、偏光選択反射層７０を透過するようになる。これにより、画像形成装置３０に多くの外光Ｌｘが入射することを効果的に回避することができる。そして、画像形成装置３０が外光により加熱され損傷に至ること効果的に防止することができる。

また、この表示装置１０では、反射ではなく偏光選択反射層７０を透過させることによって、表示装置１０に入射した不要な光を画像形成装置３０から反らしている。したがって、不要な光が、画像光Ｌｉと同様の光路に沿って表示装置１０から出射することを効果的に防止することができる。そして、この不要な光に起因したコントラスト低下による画像劣化を効果的に回避することができる。さらに、画像形成装置３０から反らされた不要な光の多くを、偏光選択反射層７０を透過した後に回収することもできる。これにより、表示装置１０に入射した外光Ｌｘに起因する画像の劣化を、より効果的に防止することができる。

また、偏光選択反射層７０を作製する際、可視光波長域のうちの画像光Ｌｉの波長域に選択反射波長域を有するコレステリック液晶構造層を用意すればよい。フルカラーの表示装置１０においても、画像光Ｌｉの波長域は限られている。したがって、偏光選択反射層７０は、多数のコレステリック液晶構造層を含む必要はなく、典型的には、カラー表示の表示装置１０では選択反射波長域の異なる三つのコレステリック液晶構造層を含めば十分である。したがって、偏光選択反射層の多層化、複雑化、高額化を効果的に防止することができる。

さらに、円偏光成分の光によって形成された画像は、偏光サングラスを介しても視認され得る。以上のことから、本実施の形態による表示装置１０は、外光が入射し易い環境となる移動体１へ好適である。

また上述した一実施の形態において、表示装置１０は、画層形成装置３０から偏光選択反射層７０までの画像光Ｌｉの光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層５０を、さらに有している。画像形成装置３０が射出する画像光Ｌｉが一方の直線偏光成分の光である場合、典型的には、画像形成装置３０が液晶表示装置３１やレーザープロジェクタ等である場合、偏光選択反射層７０迄の光路上に配置された１／４波長位相差層５０により、偏光選択反射層７０で選択的に反射されるようになる円偏光成分の光に画像光Ｌｉを変換することができる。したがって、画像形成装置３０を適宜選択しながら、上述した優れた作用効果を享受することができる。

さらに上述した一実施の形態において、画像形成装置３０は、一方の直線偏光成分の光からなる画像光Ｌｉを射出する。一方の直線偏光成分の光からなる画像光Ｌｉは、１／４波長位相差層５０を用いることにより、円偏光成分に変換することができる。したがって、画像形成装置３０から射出する画像光Ｌｉを、高い利用効率で使用することができる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

例えば、図２に示す例において、基材６１のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３とは反対側に吸収層６２を積層してもよく、当該吸収層６２によって、外光Ｌｘを筐体２０内で拡散させることなく回収し得ることを述べたが、これに限られない。外光Ｌｘの処理方法に関する他の例として、図１０に示された例では、画像光Ｌｉを誘導するための誘導手段５５とは別途に、選択反射板６０を透過した外光Ｌｘを誘導するための外光誘導手段６３が設けられている。外光誘導手段６３は、光を誘導する種々の要素、例えば、レンズ、プリズム、反射鏡等を有し得る。図１０に示された例において、外光誘導手段６３は、外光Ｌｘの光路を曲げる反射鏡から構成されている。この外光誘導手段６３は、外光Ｌｘを筐体２０に設けられた排出開口２２を介して、筐体２０の外部へと誘導している。ただし、この例に限られず、画像形成装置３０を冷却するために設けられた放熱フィンや、移動体本体２に設置された冷却システムに外光Ｌｘを誘導するようにしてもよい。なお、図１０に示す例において、排出開口２２は、可視光透過性の蓋材２２ａによって覆われている。蓋材２２ａは、外光Ｌｘを透過することができ、且つ、筐体２０内へ粉塵等が入ることを防止している。

また、図１１に示すように、表示装置１０が、偏光選択反射層７０で反射された画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層５１を、さらに有するようにしてもよい。この１／４波長位相差層５１によれば、偏光選択反射層７０で反射された画像光Ｌｉを、円偏光成分から直線偏光成分の光に変換することができる。直線偏光成分の画像光Ｌｉに対しては、種々の光学アプリケーションの適用が容易となる。

さらに、図１１に示すように、表示装置１０が、偏光選択反射層７０で反射され１／４波長位相差層５１を透過した後における画像光Ｌｉの光路上に配置された偏光子２７をさらに有するようにしてもよい。偏光子２７は、吸収型偏光子２７ａおよび反射型偏光子２７ｂのいずれとしてもよい。図１１に示された例では、上述した一実施の形態における透明カバー２５に代えて、筐体２０の開口２１に、吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂが設置されている。吸収型偏光子２７ａは、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。また、反射型偏光子２７ｂは、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を反射させる機能を有している。

図１１に示された例において、画像光Ｌｉは、１／４波長位相差層５１を透過することで円偏光成分から直線偏光成分へと変換される。そして、吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂを、画像光Ｌｉをなす直線偏光成分の光が透過し得るように配置すれば、画像光Ｌｉの利用効率は低下しない。また、画像光Ｌｉが、円偏光である場合よりも直線偏光（例えばＳ波）である場合の方が、フロントガラス３での反射率が高く画像光Ｌｉを有効利用し得ることが確認された。この点においても、偏光選択反射層７０で反射された画像光Ｌｉの光路上に１／４波長位相差層を設けることは有効である。

一方、図１１に示された例において、外光Ｌｘは、その半分しか、吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂを透過することができない。したがって、画像光Ｌｉの利用効率を維持しながら、表示装置１０の筐体２０内に入射する外光Ｌｘの量を大幅に低減することができる。これにより、画像の明るさに影響を及ぼすことなく、画像形成装置３０の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することできる。

なお、上述した透明カバー２５と同様に、偏光子２７に赤外線反射膜が積層されていてもよい。

さらに、図１２に示すように、表示装置１０が、上述した１／４波長位相差層５０に代えて、画層形成装置３０から偏光選択反射層７０までの画像光Ｌｉの光路上となり且つ偏光選択反射層７０で反射された画像光Ｌｉの光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層５２を、さらに有するようにしてもよい。この例によれば、画像形成装置３０が射出する画像光Ｌｉが一方の直線偏光成分の光である場合、典型的には、画像形成装置３０が液晶表示装置３１やレーザープロジェクタ等である場合、偏光選択反射層７０迄の光路上に配置された１／４波長位相差層５２により、偏光選択反射層７０で選択的に反射されるようになる円偏光成分の光に画像光Ｌｉを変換することができる。また、偏光選択反射層７０で反射された画像光Ｌｉを、同一の１／４波長位相差層５２によって、直線偏光成分に再変換することが可能となる。この結果、偏光選択反射層７０で光路を調整された後における画像光Ｌｉの偏光状態を、直線偏光成分に変換することができる。直線偏光成分の画像光Ｌｉに対しては、種々の光学アプリケーションの適用が容易となる。

とりわけ、図１２に示された例では、１／４波長位相差層５２は、偏光選択反射層７０に積層されている。このような１／４波長位相差層５２の配置によれば、画像光Ｌｉは、偏光選択反射層７０に入射する際と偏光選択反射層７０で反射された後の二回にわたって、１／４波長位相差層５２をより確実に透過することができる。そして、１／４波長位相差層５２を偏光選択反射層７０に近接して配置することができるので、表示装置１０を小型化することができる。

なお、図１１に示された例と同様に、図１２に示された例においても、表示装置１０が、偏光選択反射層７０で反射され１／４波長位相差層５２を透過した後における画像光Ｌｉの光路上に配置された偏光子２７（吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂ）を、さらに有するようにしてもよい。吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂを設置することで、図１１を参照して既に説明したように、画像の明るさに影響を及ぼすことなく、画像形成装置３０の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することも可能となる。

さらに、上述した一実施の形態において、一方の直線偏光成分からなる画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０として、液晶表示装置３１を例示したが、この例に限られない。例えば、図１３に示すように、レーザープロジェクタ３６を、一方の直線偏光成分からなる画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０として、利用可能である。図１３に示されたレーザープロジェクタ３６は、レーザー光を射出するレーザー光源３７と、レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置３８と、走査装置で光路を調整されたレーザー光が入射するスクリーン３９と、を含んでいる。走査装置３８は、スクリーン上をレーザー光が走査するように、レーザー光の光路を調整する。スクリーン上を画素領域に区分けして、画素領域毎にレーザー光源３７からのレーザー光の射出および射出停止を制御することで、レーザー光源３７上に画像を形成する。なお、レーザー光源３７から発振されるレーザー光の偏光状態を一方の直線偏光成分に整えておくことにより、レーザープロジェクタ３６は、一方の直線偏光成分からなる画像光Ｌｉを走査装置３８から射出することができる。図１３に示されたレーザープロジェクタ３６は、液晶表示装置と比較して、光源光の利用高効率が非常に高くなる点において有利である。

さらに、上述した一実施の形態において、一方の直線偏光成分からなる画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０を用いる例を示したが、これに限られない。無偏光の画像光Ｌｉを射出する画像形成装置を使用することも可能である。無偏光の画像光Ｌｉが偏光選択反射層７０に入射した場合、画像光Ｌｉの略半分が、偏光選択反射層７０で反射される。すなわち、画像光Ｌｉの利用効率が低下するが、外光反射に起因した画像のコントラスト低下を効果的に防止し得るといった上述の作用効果を享受することができる。例えば、図１３に示されたレーザープロジェクタ３６において、レーザー光源３７が偏光状態を調整されていないレーザー光を発振する場合や、図２に示された液晶表示装置３１や図１３に示されたレーザープロジェクタ３６が強い拡散機能を有した部材を含む場合、無偏光の画像光Ｌｉが画像形成装置３０から射出される。

また、図１４に示すようなデジタルマイクロミラーデバイス４４を利用した画像形成装置４１も、特別な手段を用いなければ、無偏光の画像光Ｌｉを射出する。図１４に示された画像形成装置４１は、無偏光の光を射出する光源４２と、プリズム４３と、デジタルマイクロミラーデバイス４４と、を有している。光源４２は、例えば発光ダイオードを含み、無偏光の面状光をプリズム４３に照射する。面状光は、プリズム４３を透過してデジタルマイクロミラーデバイス４４に入射する。デジタルマイクロミラーデバイス４４は、多数の微小ミラーを含むＭＥＭＳ素子であり、反射型の空間光変調器として機能する。デジタルマイクロミラーデバイス４４は、画素毎に微小ミラーの反射方向を切り替えることで、画像を形成する。デジタルマイクロミラーデバイス４４で形成された画像光Ｌｉは、プリズム４３で全反射して、誘導手段５５の選択反射板６０へと向かう。

なお、図１４に示された画像形成装置４１は、液晶表示装置と比較して、光源光の利用高効率が非常に高くなる点において有利である。画像光Ｌｉの略半分しか偏光選択反射層７０で反射され得なかったとしても、光源光の利用効率は全体として高くなる。

さらに、無偏光の画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０との組み合わせにおいて、光源光の利用効率を改善する工夫が可能である。図１５に示された例では、無偏光の画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０を用いるとともに、偏光選択反射層７０が、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、の両方を含むようにしてもよい。このような例によれば、コレステリック液晶構造層の選択反射波長域内にある無偏光の画像光Ｌｉを、偏光選択反射層７０で、高反射率にて反射することができ、光源光に利用効率および表示装置１０全体のエネルギー効率を大幅に改善することができる。

右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層および左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層は、液晶分子がなす螺旋構造の巻き方向を互いに逆向きとしている。そして、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層および左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層は、螺旋構造のピッチを同一とすることで、同一の選択反射中心波長を有するようになる。図１６に示された具体例において、偏光選択反射層７０は、第１〜第６コレステリック液晶構造層７１〜７６を有している。第１〜第３のコレステリック液晶構造層７１，７２，７３は、右円偏光成分の光を選択反射し、第４〜第６のコレステリック液晶構造層７４，７５，７６は、左円偏光成分の光を選択反射する。第１コレステリック液晶構造層７１および第４コレステリック液晶構造層７４は、同一の選択反射中心波長を有し、赤色（Ｒ）の波長域の光を選択反射する。第２コレステリック液晶構造層７２および第５コレステリック液晶構造層７５は、同一の選択反射中心波長を有し、緑色（Ｇ）の波長域の光を選択反射する。第３コレステリック液晶構造層７３および第６コレステリック液晶構造層７６は、同一の選択反射中心波長を有し、青色（Ｂ）の波長域の光を選択反射する。

この場合、図１６に示すように、補償層９０は、複数のコレステリック液晶構造層７１，７４，７２，７５，７３，７６に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層７５，７３の間に配置されてよい。また、偏光選択反射層は、複数の補償層９０を有していてよい。この場合、例えば図１７に示すように、補償層９０は、各コレステリック液晶構造層７１，７４，７２，７５，７３，７６の間に配置されていてよい。

さらに、図１５に示された例においても、表示装置１０が、偏光選択反射層７０で反射された後における画像光Ｌｉの光路上に配置された偏光子２７をさらに有するようにしてもよい。偏光子２７は、吸収型偏光子２７ａおよび反射型偏光子２７ｂのいずれとしてもよい。図１８に示された例では、図１５に示された表示装置１０における透明カバー２５に代えて、筐体２０の開口２１に、吸収型偏光子２７ａ又は反射型偏光子２７ｂが設置されている。

この例において、画像光Ｌｉは、偏光子２７を透過する際に、その光量を略半分落としてしまう。しかしながら、上述したように、無偏光の画像光Ｌｉを射出する画像形成装置自体のエネルギー効率が優れているため、表示装置１０全体としてのエネルギー効率も依然として高い水準となる。その一方で、図１８に示された例において、外光Ｌｘは、その半分しか、偏光子２７を透過することができない。したがって、表示装置１０の筐体２０内に入射する外光Ｌｘの量を大幅に低減することができる。これにより、画像形成装置３０の温度上昇および画像のコントラスト低下をさらに効果的に防止することできる。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

また、上述した実施の形態およびその変形例では、偏光選択反射層が可視光域の光を選択的に反射しそれ以外の光（例えば赤外線）を透過する、いわゆるコールドミラーとして、遮熱のために使用される例について説明してきたが、これに限られない。例えば、本発明による偏光選択反射層は、可視光域の光を選択的に透過しそれ以外の光（例えば赤外線）を反射する、いわゆるホットミラーとして用いられてもよい。

Ｌｉ 画像光
Ｌｘ 外光
１ 移動体
２ 移動体本体
３ フロントガラス
４ ダッシュボード
４ａ 開口
１０ 表示装置
２０ 筐体
２１ 開口
２２ 排出開口
２５ 透明カバー
３０ 画像形成装置
３１ 液晶表示装置
３２ 液晶表示パネル
３２ａ 下偏光板
３２ｂ 液晶セル
３２ｃ 上偏光板
３３ 面光源装置
３６ レーザープロジェクタ
３７ レーザー光源
３８ 走査装置
３９ スクリーン
４１ 画像形成装置
４２ 光源
４３ プリズム
４４ デジタルマイクロミラーデバイス
５０ １／４波長位相差層
５１ １／４波長位相差層
５２ １／４波長位相差層
５５ 誘導手段
６０ 選択反射板
６１ 基材
６２ 吸収層
７０ 偏光選択反射層
７１ 第１コレステリック液晶構造層
７２ 第２コレステリック液晶構造層
７３ 第３コレステリック液晶構造層
７４ 第４コレステリック液晶構造層
７５ 第５コレステリック液晶構造層
７６ 第６コレステリック液晶構造層
８０ 反射手段
８１ 凹面鏡
９０ 補償層

Claims (20)

1. 画像光を射出する画像形成装置と、
   前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる偏光選択反射層と、を備え、
   前記偏光選択反射層は、複数のコレステリック液晶構造層と、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる二つのコレステリック液晶構造層の間に配置された面内複屈折性を有する補償層と、を含む、表示装置。
2. 前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層の間に、前記面内複屈折性を有する補償層が、配置されている、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記補償層は、ポジティブＡプレート特性またはネガティブＡプレート特性を有している、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記画像形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備える、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記画像形成装置から前記偏光選択反射層までの前記画像光の光路上となり且つ前記偏光選択反射層で反射された前記画像光の光路上となる位置に配置された１／４波長位相差層を、さらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記１／４波長位相差層は、前記偏光選択反射層に積層されている、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記偏光選択反射層で反射され前記１／４波長位相差層を透過した後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備える、請求項５〜７のいずれか一項に記載の表示装置。
9. 前記画像形成装置は、一方の直線偏光成分の光からなる前記画像光を射出する、請求項４〜８のいずれか一項に記載の表示装置。
10. 前記画像形成装置は、液晶表示装置を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示装置。
11. 前記偏光選択反射層は、右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
12. 前記偏光選択反射層で反射された後における前記画像光の光路上に配置された偏光子を、さらに備える、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記画像形成装置は、光源と、光源からの光の光路を変化させるデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスで光路を変化させられた前記光が入射するスクリーンと、を含む、請求項１〜３、１１又は１２に記載の表示装置。
14. 前記画像形成装置は、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光の光路を経時的に変化させる走査装置と、前記走査装置で光路を調整された前記レーザー光が入射するスクリーンと、を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の表示装置を備える、移動体。
16. 複数のコレステリック液晶構造層と、前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる二つのコレステリック液晶構造層の間に配置された面内複屈折性を有する補償層と、を含む、反射体。
17. 前記複数のコレステリック液晶構造層に含まれる任意の隣り合う二つのコレステリック液晶構造層の間に、前記面内複屈折性を有する補償層が、配置されている、請求項１６に記載の反射体。
18. 前記補償層は、ポジティブＡプレート特性またはネガティブＡプレート特性を有している、請求項１６または１７に記載の反射体。
19. １／４波長位相差層が積層された、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の反射体。
20. 右円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、左円偏光成分の光を選択反射するコレステリック液晶構造層と、を含む、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の反射体。

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