(57)【要約】【課題】明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラスト及び輝度を向上することができる投影システムを提供する。【解決手段】投影システム２０は、特定の偏光成分の光を選択的に反射するコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層１１を備えた投影スクリーン１０と、この投影スクリーン１０に映像光を投射する投影機１２１とを備えている。投影機１２１は、光源５０と、偏光制御部５０Ａと、コンデンサーレンズ５１，５３と、このコンデンサーレンズ５１，５３の間に配置された色フィルター５２と、半導体上に配置された複数のマイクロミラー６０ａ〜ｉを含む反射部６０と、投射レンズ５４とを備え、光の偏光状態を偏光制御部５０Ａで制御して反射効率を高めて輝度を向上させ、同じく、マイクロミラー６０ａ〜ｉの傾きを変化させることにより、光の明暗状態を制御して明暗比を高めてコントラストを向上させる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、投影機から映像光を投射する投影システムにおいて、
前記投影機は、
光源と、
二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、前記光源の光源光を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、
前記微小鏡により反射された前記光源光を、前記投影スクリーンに投射するための投射レンズと、
を備えた投影システム。
【請求項２】
請求項１に記載の投影システムにおいて、
前記光源の光源光を、特定の偏光成分の光に制御する偏光制御部をさらに備えたこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項３】
請求項２に記載の投影システムにおいて、
前記偏光制御部は、前記光源と前記微小鏡との間に設けられ、偏光分離素子を備えたこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項４】
請求項３に記載の投影システムにおいて、
前記偏光分離素子は、円偏光分離素子であって、
前記偏光分離素子を透過せずに反射した光を、再び前記偏光分離素子に戻すための反射板をさらに備えたこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項５】
請求項３に記載の投影システムにおいて、
前記偏光分離素子は、偏光ビームスプリッターであって、
前記偏光分離素子を透過せずに反射した光を、無偏光にして再び前記偏光分離素子に戻すための光学系をさらに備えたこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項６】
請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光分離素子の前記微小鏡側に、位相差板をさらに備えたこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であること、
を特徴とする投影システム。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、
を特徴とする投影システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、前記特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、前記偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなること、
を特徴とする投影システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、
を特徴とする投影システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、前記コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させること、
を特徴とする投影システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の投影システムにおいて、
前記コレステリック液晶構造は、螺旋軸の方向が異なる複数の螺旋構造領域を含むこと、
を特徴とする投影システム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射すること、
を特徴とする投影システム。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、当該偏光選択反射層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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射すること、
を特徴とする投影システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、
前記投影機により前記投影スクリーン上に投射される前記映像光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むこと、
を特徴とする投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影機により投影スクリーン上に映像光を投射して映像を表示する投影システムに係り、とりわけ、映像を鮮明に表示することが可能な視認性に優れた投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投影システムとしては、投影機により投射された映像光を投影スクリーン上に映し出し、その反射光を観察者が映像として観察するものが一般的である。
【０００３】
このような従来の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、白色の紙材や布材の他、プラスチックフィルム上に光を白色散乱するインキを塗装したものなどが一般に用いられている。また、より高品質な投影スクリーンとして、ビーズやパールなどを練りこんだ散乱層を含み、この散乱層によって映像光の散乱状態を制御するものが市販されている。
【０００４】
ところで、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい設計となっている。このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光についても映像光と同様に反射してしまうので、明るい環境光の下で良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。
【０００６】
具体的には、従来の投影システムでは、投影スクリーン上に投射される投影機からの投射光（映像光）の強度差によって映像の濃淡が作り出されており、例えば、黒地に白の絵を映し出すような場合には、投射光が投影スクリーンに当たる部分が白、それ以外の部分が黒となり、このような白黒の明るさの差により映像の濃淡が作り出されている。この場合、良好な映像表示を実現するためには、白表示の部分をより明るくし、黒表示の部分をより暗くして、コントラスト差を大きくする必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光を映像光との区別なく反射してしまうので、白表示の部分及び黒表示の部分の両方が明るくなり、白黒の明るさの差が小さくなってしまう。このため、上述した従来の投影スクリーンでは、部屋を暗くするための手段や環境などを用いて外光や照明光などの環境光の影響を抑えない限り、良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。
【０００８】
このような背景の下で、従来から、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能な投影スクリーンが研究されており、例えばホログラムを利用したものや、偏光分離層を利用したものなどが提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００９】
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンのうち、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、散乱効果を制御して白表示の部分をより明るくすることができ、明るい環境光の下で比較的良好な映像表示を実現することができるものの、ホログラムは、波長選択性はあるものの、偏光選択性を有しておらず、一定の限度でしか映像を鮮明に表示することができないという問題がある。また、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、製造上の問題から大画面化が困難であるという問題がある。さらに、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、偏光選択性がないという問題もある。
【００１０】
一方、偏光分離層を利用した投影スクリーンでは、白表示の部分を明るくしつつ、黒表示の部分をより暗くすることが可能であり、ホログラムを利用したものに比べて、明るい環境光の下で映像を鮮明に表示することができる。
【００１１】
具体的には、上記特許文献１には、映像光に含まれる赤色、緑色及び青色の各色の光（右円偏光又は左円偏光）を反射するコレステリック液晶を用い、コレステリック液晶の円偏光分離機能により環境光の略半分を反射させないようにする投影スクリーンが記載されている。
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載された投影スクリーンでは、コレステリック液晶がプラーナー配向状態となっているので、このようなコレステリック液晶により光を反射させた場合には光の反射が鏡面反射となり、光を映像として視認することが困難である。すなわち、光を映像として視認するためには反射光に散乱効果が与えられている必要があるが、上記特許文献１に記載された投影スクリーンではこの点についての考慮が全くなされていない。
【００１３】
一方、上記特許文献２には、拡散性を有する多層反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、多層反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、多層反射性偏光材を構成する屈折率の異なる材料の界面反射、又は、多層反射性偏光材とは別に設けられた拡散要素により、反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。
また、上記特許文献２には、コレステリック反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、この反射性偏光要素と拡散要素とを組み合わせて用い、コレステリック反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、コレステリック反射性偏光材とは別に設けられた拡散要素により反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。
【００１４】
すなわち、上記特許文献２に記載された偏光分離層を用いた投影スクリーンでは、投影機（液晶プロジェクター）から投射される映像光や環境光の偏光状態を考慮して、特定の偏光成分の光を拡散反射（反射光に散乱効果を与えること）することにより、映像の視認性を向上させようとしている。
【００１５】
ここで、上記特許文献２に記載された投影スクリーンを用いて投影システムを構築する場合には、投影機として液晶プロジェクターを用いている。液晶プロジェクターでは、互いに偏向方向が異なる偏向板の間に、液晶分子が挟み込まれており、この液晶分子に電圧を印加して液晶分子を動かすことにより、光の明暗を制御する。
【００１６】
しかしながら、液晶プロジェクターでは、液晶分子から光が漏れてしまうことが想定され、この漏れた光により、黒表示時に輝度が上昇してしまいコントラストが低下し、その結果、投影スクリーンにおける映像の視認性が低下するという問題が生じてしまう。
【００１７】
したがって、偏光分離層を用いた投影スクリーンでは、映像の視認性（コントラスト、輝度）を向上させるために、投影機の機能等を考慮する必要があるが、上述した特許文献２に記載された投影スクリーンを用いた投影システムでは、液晶プロジェクターに特有の光の漏れ具合については、いかなる考慮もなされていない。
【特許文献１】特開平５−１０７６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−５４０４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラスト及び輝度を向上することができる投影システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、投影機から映像光を投射する投影システムにおいて、前記投影機は、光源と、二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、前記光源の光源光を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、前記微小鏡により反射された前記光源光を、前記投影スクリーンに投射するための投射レンズと、を備えた投影システムである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の投影システムにおいて、前記光源の光源光を、特定の偏光成分の光に制御する偏光制御部をさらに備えたこと、を特徴とする投影システムである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の投影システムにおいて、前記偏光制御部は、前記光源と前記微小鏡との間に設けられ、偏光分離素子を備えたこと、を特徴とする投影システムである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３に記載の投影システムにおいて、前記偏光分離素子は、円偏光分離素子であって、前記偏光分離素子を透過せずに反射した光を、再び前記偏光分離素子に戻すための反射板をさらに備えたこと、を特徴とする投影システムである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項３に記載の投影システムにおいて、前記偏光分離素子は、偏光ビームスプリッターであって、前記偏光分離素子を透過せずに反射した光を、無偏光にして再び前記偏光分離素子に戻すための光学系をさらに備えたこと、を特徴とする投影システムである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記偏光分離素子の前記微小鏡側に、位相差板をさらに備えたこと、を特徴とする投影システムである。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であること、を特徴とする投影システムである。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、を特徴とする投影システムである。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、前記特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、前記偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなること、を特徴とする投影システムである。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、を特徴とする投影システムである。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、前記コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させること、を特徴とする投影システムである。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の投影システムにおいて、前記コレステリック液晶構造は、螺旋軸の方向が異なる複数の螺旋構造領域を含むこと、を特徴とする投影システムである。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射すること、を特徴とする投影システムである。
【００３２】
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、当該偏光選択反射層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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射すること、を特徴とする投影システムである。
【００３３】
請求項１５の発明は、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の投影システムにおいて、前記投影機により前記投影スクリーン上に投射される前記映像光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むこと、を特徴とする投影システムである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の投影システムは、（１）特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、投影機から映像光を投射する投影システムにおいて、投影機は、光源の光源光を、特定の偏光成分の光に制御する偏光制御部と、二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、偏光制御部により偏光状態を制御された特定の偏光成分の光を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、微小鏡により反射された特定の偏光成分の光を、投影スクリーンに投射するための投射レンズと、を備えるので、投影機は、複数の微小鏡（マイクロミラー：Micro-mirror）を含む反射部（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）を有する、いわゆるＤＬＰ（Digital Light Processing：テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標）プロジェクターであって、光源光を、投影スクリーンに投射する場合に、微小鏡の傾きを変化させる（いわゆるミラースイッチングを行う）ことにより、投射レンズを通過する光量を変化させて、光の明暗（コントラストに対応）を制御するので、例えば、黒表示時にコントラストが低下してしまうことを防止することができる。
具体的には、この投影機では、光を暗くする場合には、微小鏡により反射された特定の偏光成分の光が投射レンズを通過しないように、微小鏡の傾きを変化させ、同じく、光を明るくする場合には、微小鏡により反射された特定の偏光成分の光が投射レンズを通過するように、微小鏡の傾きを変化させる。
したがって、この投影システムによれば、投影スクリーン本来の性質（例えば、偏光分離性、波長選択性、散乱性）を十分に引き出して、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラストを向上させることができる。
【００３５】
（２）光源の光源光を、特定の偏光成分の光に制御する偏光制御部をさらに備えたので、光源の光源光は、偏光制御部により、投影スクリーンで反射されるべき偏光状態に制御されるので、例えば、投影スクリーン本来の性質（特に、偏光分離性）を十分に引き出して、反射効率（輝度に対応）を高めることができる。
具体的には、この偏光制御部により偏光状態を制御された特定の偏光成分の光は、複数の微小鏡により反射された後、投射レンズによって、投影スクリーンに投射される。
【００３６】
（３）偏光制御部は、光源と微小鏡との間に設けられ、偏光分離素子を備えたので、光源光のうち、特定の偏光成分の光だけを透過させ、その結果、投影機は、投影スクリーンに特定の偏光成分の光だけを投射することができる。
【００３７】
（４）偏光分離素子は、円偏光分離素子であって、偏光分離素子を透過せずに反射した光を、再び偏光分離素子に戻すための反射板をさらに備えたので、例えば、偏光選択反射層を有する投影スクリーンが円偏光（右円偏光）を選択的に反射する場合には、円偏光分離素子を透過せずに反射した左円偏光を、反射板で反射させることにより、偏光状態を右円偏光に変化（反転）させ、その結果、この投影機によれば、光源光を再利用すると共に、投影スクリーンに右円偏光を投射することができる。
【００３８】
（５）偏光分離素子は、偏光ビームスプリッターであって、偏光分離素子を透過せずに反射した光を、無偏光にして再び前記偏光分離素子に戻すための光学系をさらに備えたので、例えば、偏光選択反射層を有する投影スクリーンが直線偏光（Ｐ偏光）を選択的に反射する場合には、偏光ビームスプリッターを透過せずに反射したＳ偏光を、偏光状態を保持したまま反射板で反射した後、散乱層で散乱させることにより、このＳ偏光を無偏光（光源光）に変化させる。
したがって、この反射板と散乱層とからなる光学系にＳ偏光を循環させることにより、光源光を再利用すると共に、投影スクリーンにＰ偏光を投射することができる。
【００３９】
（６）偏光制御部は、偏光分離素子の微小鏡側に、位相差板をさらに備えるようにしたので、上述した偏光制御部の内部構成を大幅に変更することなく、光源の光源光を、特定の偏光成分の光に制御することができる。
具体的には、位相差板としてλ／４位相差板を用いた場合には、円偏光分離素子を透過した円偏光を直線偏光に制御し、さらに、偏光ビームスプリッター又は吸収型直線偏光板を透過した直線偏光を円偏光に制御することができる。
【００４０】
（７）特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であるので、偏光選択反射層の偏光分離特性により、特定の偏光成分の光（例えば右円偏光）のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層で約５０％しか反射しないようにすることができる。
このため、白表示など明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略２倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光（例えば右円偏光）を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層で略１００％反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。
【００４１】
（８）特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であるので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向に合わせることにより、映像を明るく表示することができる。
具体的には、特定の偏光成分の光は、Ｐ偏光又はＳ偏光であるので、偏光選択反射層の偏光分離特性により、特定の偏光成分の光（例えばＰ偏光）のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層で約５０％しか反射しないようにすることができる。
このため、白表示など明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略２倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光（例えばＰ偏光）を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層で略１００％反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。
【００４２】
（９）偏光選択反射層は、特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなるので、偏光分離特性と拡散特性とを独立させ、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。
【００４３】
（１０）偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有することにより、入射光の偏光状態を乱さないため強い反射強度が得られる。
これに対して、反射性偏光要素の観察者側に拡散要素が設けられている場合には、反射性偏光要素に入射する前に光が拡散要素を透過し、その偏光状態が乱されてしまう（これを「消偏」という）。このため、反射性偏光要素の本来の偏光分離機能が損なわれてしまい、映像の視認性を十分に向上させることができない。
【００４４】
（１１）偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、特定の偏光成分の光を拡散させるので、観察側に拡散要素を設ける必要がない。
具体的には、反射性偏光要素の観察者側に拡散要素が設けられている場合には、上述した「消偏」の問題が生じる。ここで、拡散要素を透過する光には環境光（外光など）と映像光の２種類があるが、環境光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来透過されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射される成分に変換されてしまい、不要な光として反射性偏光要素で反射されてしまう。
また、映像光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来反射されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射されない成分に変換されてしまい、反射性偏光要素を透過してしまう。このような２つの現象により、本来の偏光分離機能が損なわれてしまい、映像の視認性を十分に向上させることができない。
【００４５】
（１２）コレステリック液晶構造は、螺旋軸の方向が異なる複数の螺旋構造領域を含むようにしたので、偏光選択反射層を透過する環境光や映像光について、上述したような「消偏」の問題は起こらず、偏光選択反射層の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。
具体的には、偏光選択反射層においては、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、例えば、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域の螺旋軸の方向がばらついたりしているので、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光を拡散させながら反射する一方で、その他の光については拡散させずに透過させることができる。
【００４６】
（１３）偏光選択反射層は、可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するようにしたので、外光や照明光などの環境光の影響をさらに抑えて映像のコントラストを高めることができ、映像の視認性をより向上させることができる。
【００４７】
（１４）偏光選択反射層は、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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射するようにしたので、投影スクリーンの反射帯域を、映像光の波長域に対応させることができる。
具体的には、投影スクリーン上に映像光を投射する投影機は、光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーン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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を投射している。
【００４８】
（１５）投影機により投影スクリーン上に投射される映像光が、投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むようにすることにより、投影スクリーンの偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光（例えば左円偏光）に起因した迷光などの発生を効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラスト及び輝度を向上するという目的を、複数の微小鏡を有する投影機（例えば、ＤＬＰプロジェクター）から偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、特定の偏光成分の光を投射することにより、実現した。
【実施例】
【００５０】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
投影スクリーン
まず、図１により、本発明の１実施例に係る投影システムに用いられる投影スクリーンの基本構造について説明する。
【００５１】
図１に示すように、投影スクリーン１０は、観察者側（図面の上方側）から投射された映像光を反射して映像を表示するものであり、特定の偏光成分の光を選択的に反射するコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層１１と、偏光選択反射層１１を支持する支持基材１２とを備えている。
なお、投影スクリーン１０を用いない投影システムについては、詳細は後述する。
【００５２】
このうち、偏光選択反射層１１は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物からなり、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っている。
【００５３】
そして、偏光選択反射層１１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、偏光選択反射層１１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（右円偏光及び左円偏光）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。
【００５４】
この場合の最大旋光光散乱は、次式（１）の波長λ0で生じる。
λ0＝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。
【００５５】
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）
【００５６】
すなわち、図１において、投影スクリーン１０の観察者側から入射する無偏光状態の光（選択反射波長域内の右円偏光３１Ｒ及び左円偏光３１Ｌ、選択反射波長域外の右円偏光３２Ｒ及び左円偏光３２Ｌ）は、上述したような偏光分離特性に従って、選択反射中心波長λ0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３１Ｒ）が反射光３３として反射され、その他の光（例えば選択反射波長域内の左円偏光３１Ｌ、選択反射波長域外の右円偏光３２Ｒ及び左円偏光３２Ｌ）が透過される。
【００５７】
なお、このような偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造は、図２(a)に示すように、螺旋軸Ｌの方向が異なる複数の螺旋構造領域３０を含んでいる。そして、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光（反射光３３）を拡散させるようになっている。ここで、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有する状態とは、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域３０の螺旋軸Ｌの方向がばらついた状態の他、ネマチックレイヤー面（液晶分子のダイレクターがＸＹ方向で同一である面）の少なくとも一部が偏光選択反射層１１の面に対して平行でないような状態（染色処理したコレステリック液晶構造膜の断面ＴＥＭ写真を撮ったときに濃淡パターンで現われる層の１つながりの曲線が基板面と平行でない状態）や、コレステリック液晶からなる微粒子を顔料として分散させた状態などをいう。また、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性に生じる「拡散」とは、投影スクリーン１０で反射された反射光（映像光）を観察者が映像として認識することができる程度に拡げたり散乱させたりすることをいう。
【００５８】
これに対し、一般的なコレステリック液晶構造は、プラーナー配向状態となっており、図２(b)に示すように、コレステリック液晶構造に含まれる各螺旋構造領域３０の螺旋軸Ｌの方向は全て層の厚さ方向に一様に平行に延びており、選択的に反射される光（反射光３６）は鏡面反射される。
【００５９】
なお、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域３０は、可視光域（例えば、４００〜７００ｎｍの波長域）の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するように、特定の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。より具体的には、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造は、液晶プロジェクターなどの投影機により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射するように、不連続的に異なる少なくとも２種類以上の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。なお、投影機は一般に、光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域の光によりカラー表示を実現しているので、例えば、偏光選択反射層１１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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を選択的に反射するように、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定するようにするとよい。
【００６０】
なお、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域として用いられる、４３０〜４６０ｎｍ、５４０〜５７０ｎｍ及び５８０〜６２０ｎｍは、光の三原色によって白色を表現するディスプレイに用いられるカラーフィルターや光源などの波長域として一般的なものである。ここで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各色は特定の波長（例えば緑色（Ｇ）は代表的なものでは５５０ｎｍ）にピークを持つ輝線として表される。しかしながら、このような輝線にはある程度の幅があり、また、装置の設計や光源の種類などによって波長に差があることから、各色について、３０〜４０ｎｍの波長バンド幅を持つことが好ましい。なお、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各色の波長域を上述した範囲以外に設定した場合には、白色を表現することができず、白色が、黄味がかった白色や赤味がかった白色などになってしまう。
【００６１】
ここで、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域が互いに独立した選択反射波長域として表される場合には、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造は、不連続的に異なる３種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。なお、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の波長域は一つの螺旋ピッチ長での選択反射波長域の波長バンド幅に含まれる場合があるが、この場合には、コレステリック液晶構造は、不連続的に異なる２種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。
【００６２】
なお、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造が不連続的に異なる２種類以上の螺旋ピッチ長を有する場合には、偏光選択反射層１１は、螺旋ピッチ長が互いに異なる少なくとも２層以上の部分選択反射層を互いに積層することにより構成することができる。具体的には、図３に示すように、青色（Ｂ）の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層１１ａと、緑色（Ｇ）の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層１１ｂと、赤色（Ｒ）の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層１１ｃとを、支持基材１２側から順に積層するようにするとよい。なお、部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃの積層の順番は必ずしもこれに限られるものではなく、適宜任意の順番をとることができる。なお、図３において、各部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、図１及び図２(a)に示す偏光選択反射層１１と同様に、特定の偏光成分の光（例えば右円偏光）を選択的に反射するコレステリック液晶構造であって、その構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるコレステリック液晶構造を有している。
【００６３】
なお、偏光選択反射層１１（又は偏光選択反射層１１を構成する各部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の厚さは、選択的に反射される特定の偏光状態の光を略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。これは、選択的に反射される特定の偏光成分の光（例えば右円偏光）に対して１００％未満の反射率であれば、映像光を効率的に反射することができないからである。なお、偏光選択反射層１１（又は偏光選択反射層１１を構成する各部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）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偏光選択反射層１１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、４〜８ピッチ程度必要といわれているので、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）及び青色（Ｂ）のいずれかの波長域の光を反射する一層分の部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃであれば１〜１０μｍ程度の厚さが必要である。一方で、部分選択反射層１１ａ，１１ｂ，１１ｃ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。
【００６４】
次に、支持基材１２について説明する。
【００６５】
支持基材１２は、偏光選択反射層１１を支持するためのものであり、プラスチックフィルムや金属、紙材、布材、ガラスなどの材料を用いて形成することができる。
【００６６】
ここで、支持基材１２は、可視光域の光を吸収する光吸収層を含むことが好ましい。
【００６７】
具体的には例えば、図４に示すように、黒い顔料を練りこんだプラスチックフィルム（例えばカーボンを練りこんだ黒色ＰＥＴフィルム）などを用いて支持基材１２（１２Ａ）を形成するようにするとよい。この場合には、支持基材１２の全体が光吸収層（光吸収基材）となる。これにより、投影スクリーン１０の観察者側から入射する無偏光状態の光のうち反射光３３として本来反射されるべきでない光（選択反射波長域内の左円偏光３１Ｌ、選択反射波長域外の右円偏光３２Ｒ及び左円偏光３２Ｌ）や、投影スクリーン１０の背面側から入射する光を吸収して、外光や照明光などの環境光に起因した反射光や、映像光に起因した迷光などの発生を効果的に防止することができる。
【００６８】
また、図４に示す支持基材１２（１２Ａ）のような態様以外にも、図５及び図６に示すように、プラスチックフィルムなどの透明な支持フィルム１４のいずれかの側の表面上に、黒い顔料などからなる光吸収層１５を形成することにより、支持基材１２（１２Ｂ，１２Ｃ）を形成してもよい。
【００６９】
なお、支持基材１２の厚さは、巻き取りできるようにすることを考慮するならば１５〜３００μｍが好ましく、より好ましくは２５〜１００μｍである。一方、パネルとして用いられる場合のように支持基材１２にフレキシブル性が必ずしも必要とされない場合には制限なく厚くすることができる。
【００７０】
また、支持基材１２や支持フィルム１４の材料として用いられるプラスチックフィルムとしては、ポリカーボネート系高分子、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリアクリレート系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子などの熱可塑性ポリマーなどからなるフィルムを用いることができる。なお、支持基材１２や支持フィルム１４の材料はこれに限定されるものではなく、金属や紙材、布材、ガラスなどの材料を用いることもできる。
【００７１】
なお、支持基材１２上に偏光選択反射層１１を積層する場合には、後述するように、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うのが一般的である。
【００７２】
この場合、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御する必要があるので、支持基材１２としては、液晶性組成物が塗布される側の表面に配向能を有していないものを用いることが好ましい。
【００７３】
ただし、支持基材１２のうち液晶性組成物が塗布される側の表面の材料が、延伸フィルムなどのように表面に配向能を有しているものであっても、支持基材１２としての延伸フィルムの表面に表面処理を施したり、液晶性組成物の材料や、液晶性組成物を配向処理する際のプロセス条件などを制御することにより、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御することが可能である。
【００７４】
また、支持基材１２のうち液晶性組成物が塗布される側の表面が配向能を有している場合には、図７に示すように、偏光選択反射層１１と支持基材１２（１２Ａ）との間に易接着層などの中間層１３を設けることにより、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造の配向状態を制御し、偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造のうち中間層１３との界面近傍の液晶分子のダイレクターが複数の方向に向くようにすることも可能である。なお、易接着層などの中間層１３を設ける場合には、偏光選択反射層１１と支持基材１２との間の密着性を高めることもできる。なお、このような中間層１３としては、偏光選択反射層１１の材質及び支持基材１２の材質の両方に対して高い密着性が得られるものであればよく、一般に市販されているものを用いることができる。具体的には例えば、東洋紡社製の易接着層付ＰＥＴフィルムＡ４１００や、パナック社製の易接着材料ＡＣ−Ｘ、ＡＣ−Ｌ、ＡＣ−Ｗなどが挙げられる。なお、中間層１３は、図４に示す支持基材１２（１２Ａ）と同様に、黒い顔料などを練りこみ、可視光域の光を吸収する光吸収層として用いることもできる。
【００７５】
ここで、支持基材１２の表面が配向能を有しておらず、また偏光選択反射層１１と支持基材１２との間の密着性も十分高い場合には、必ずしも中間層１３を設ける必要はない。また、偏光選択反射層１１と支持基材１２との間の密着性を高めるための方法としては、コロナ処理やＵＶ洗浄などのプロセス的な方法を用いることもできる。
【００７６】
なお、本実施例に係る投影スクリーン１０においては、図８に示すように、支持基材１２のうち偏光選択反射層１１が設けられる側の表面とは反対の表面の側に、支持基材１２に入射する光を反射する光反射層１６を設けるようにしてもよい。これにより、支持基材１２が図４乃至図６に示すような態様で光吸収層を含む場合において、投影スクリーン１０の背面側から入射した外光や照明光などの環境光をそれが支持基材１２（特にその内部に含まれる光吸収層）に到達する前に効果的に反射することができ、支持基材１２の発熱を効果的に抑制することができる。なお、光反射層１６としては、白色の散乱層（紙材や白色フィルム、塗料膜など）や金属板、アルミ粉膜などを用いることが好ましい。
【００７７】
また、図８に示すように、支持基材１２のうち偏光選択反射層１１が設けられる側の表面とは反対の表面の側（図８では光反射層１６の背面側）に、偏光選択反射層１１が設けられた支持基材１２を外部の部材に貼り付けるための粘着層１７を設けるようにしてもよい。これにより、投影スクリーン１０を使用時に必要に応じてホワイトボードや壁などの外部の部材に貼り付けることが可能となる。なお、粘着層１７としては、偏光選択反射層１１が設けられた支持基材１２を外部の部材に剥離可能に貼り付けることができるものであることが好ましく、再剥離粘着フィルム（パナック社製）などの弱粘着性の粘着フィルムを用いることが好ましい。また、粘着層１７の表面には、未使用時に当該粘着層１７を保護する目的で剥離フィルム１８を貼り付けておくことが好ましい。
【００７８】
さらに、図８に示すように、偏光選択反射層１１の観察者側の表面に、機能性保持層１９を設けるようにしてもよい。機能性保持層１９としては、各種のものを用いることができるが、例えば、ハードコート層（ＨＣ層）、防眩層（ＡＧ層）、反射防止層（ＡＲ層）、紫外線吸収層（ＵＶ吸収層）及び帯電防止層（ＡＳ層）などが挙げられる。
【００７９】
ここで、ハードコート層（ＨＣ層）は、投影スクリーン１０の表面を保護して傷付きや汚れの付着などを防止するための層である。防眩層（ＡＧ層）は、投影スクリーン１０のぎらつきなどを防止するための層である。反射防止層（ＡＲ層）は、投影スクリーン１０の表面での光の反射を抑えるための層である。紫外線吸収層（ＵＶ吸収層）は、投影スクリーン１０に入射する光のうち液晶性組成物を黄色へ変化させる原因となる紫外線成分を吸収するための層である。帯電防止層（ＡＳ層）は、投影スクリーン１０で生じる静電気を除去するための層である。なお、機能性保持層１９が帯電防止層として用いられる場合には、機能性保持層１９は必ずしも偏光選択反射層１１の観察者側の表面に設けられている必要はなく、支持基材１２の背面側の表面に設けてもよく、また、支持基材１２に炭素粒子などを練りこむことにより、支持基材１２自体に静電気を除去する機能を付与してもよい。
【００８０】
次に、上述した投影スクリーン１０を、本実施例に係る投影システムに適用する場合について説明する。
図９は、投影スクリーン１０を用いた投影システムの概念図である。
この投影システム２０は、投影スクリーン１０と、投影スクリーン１０上に映像光を投射する投影機１２１とを備えている。投影機１２１は、例えば、投影スクリーン１０の観察側に配置されており、選択反射波長域内の右円偏光３１Ｒを投影スクリーン１０に投射する（詳細は、後述）。
投影スクリーン１０は、上述したように、偏光選択反射層１１により偏光分離性、波長選択性、散乱性を有しており、環境光（外光、照明光等）の影響を抑えて映像のコントラストを高めることができる。
【００８１】
このため、投影システム２０において、投影スクリーン１０の機能を十分に引き出して、映像の視認性（ここでは、特に、コントラスト及び輝度をいう）を向上させるためには、投影機１２１から投影スクリーン１０に投射される映像光の偏光状態及び明暗状態を高い精度で制御する必要がある。
具体的には、投影機１２１から投射される映像光の偏光状態を、偏光選択反射層１１で反射されるべき偏光状態にすることで、反射効率が高まり輝度が向上し、同じく、映像光の明暗状態を、画像の最も明るい部分と暗い部分との比率を示す明暗比を高めることにより、コントラストが向上し、その結果、映像の視認性が向上することになる。
【００８２】
ここで、投影機１２１として液晶プロジェクターを用いた場合について説明する。
液晶プロジェクターは、互いに偏向方向が異なる偏向板（例えば、同一の偏向板であれば、互いに直交させる）と、これらの偏向板の間に挟み込まれた液晶分子とを備えており、この偏向板間に電圧を印加して、液晶分子が挟み込まれている空間に電界を発生させることにより、液晶分子を動かして、光の明暗を制御している。
【００８３】
しかしながら、液晶プロジェクターでは、液晶分子から光が漏れてしまうことが想定され、この漏れた光により、黒表示時に輝度が上昇してしまいコントラストが低下し、その結果、投影スクリーンにおける映像の視認性が低下してしまう。したがって、投影機１２１に液晶プロジェクターを用いた投影システム２０では、上述した明暗比を高めて、映像のコントラストを向上させることは困難である。
【００８４】
これに対して、本実施例における投影システム２０に適用される投影機１２１は、図中（ａ）に示すように、光源５０と、偏光制御部５０Ａと、コンデンサーレンズ５１，５３と、このコンデンサーレンズ５１，５３の間に配置された色フィルター５２と、不図示の半導体（例えば、ＣＭＯＳ半導体）上に配置された複数の微小鏡（マイクロミラー：Micro-mirror）を含む反射部（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）６０と、投射レンズ５４とを備えている。
光源５０は、例えば、キセノンランプであって、光の三原色であるＲ，Ｇ，Ｂのバランスの優れた白色光を発生する。偏光制御部５０Ａは、光源５０から発生した光源光（白色光）を、特定の偏光成分の光（ここでは、右円偏光３１Ｒ）に制御する（後述）。
コンデンサーレンズ５１は、偏光制御部５０Ａで偏光状態を制御された光を、色フィルター５２に集光するためのレンズである。色フィルター５２は、不図示の回転機構により高速回転可能なカラーディスクであって、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ等の色を光源光に付与する。コンデンサーレンズ５３は、色フィルター５２を透過した光を反射部６０に集光するためのレンズである。
【００８５】
ここで、反射部６０について説明する。
図１０は、投影機１２１の反射部６０に含まれる微小鏡の動作を示す概念図である。
反射部６０は、いわゆるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）と呼ばれる光半導体であって、不図示のＣＭＯＳ半導体上に、画素に相当する数（例えば、４８〜１３１万）だけ配置されているマイクロミラー６０ａ〜ｉを含む（図中（ａ）参照）。すなわち、マイクロミラー６０ａ〜ｉの１つ１つが画素となり、投影スクリーン１０上に映し出される映像を構成する。
マイクロミラー６０ａ〜ｉは、互いに独立して傾き（±１２度）を変化させることができ、例えば、デジタル制御（ＯＮ：＋１２度、ＯＦＦ：−１２度）により、数千回／秒という高速でその傾きが切り替えられる（図中（ｂ）参照）。
【００８６】
＋１２度の傾きであるマイクロミラーに反射した光は、投射レンズ５４を通過して、投影スクリーン１０に映像光（右円偏光３１Ｒ）として投射される（図９参照）。このため、このマイクロミラー（傾き：＋１２度）に対応した投影スクリーン１０上の領域は、明るく（白く）表示される。
一方、−１２度の傾きであるマイクロミラーに反射した光は、不図示の光吸収板に吸収されるため、このマイクロミラー（傾き：１２度）に対応した投影スクリーン１０上の領域は、暗く（黒く）表示される。
【００８７】
したがって、反射部６０では、投影機１２１から投射される映像光の明暗状態を、デジタル制御によるＯＮ／ＯＦＦの回数（すなわち、傾きの切替え回数）を調整することで制御するので、電界に伴う液晶分子の動きによって光の明暗状態を制御している液晶プロジェクターと比べて、明暗状態を高い精度で制御することができる。その結果、投影スクリーン１０上での映像は、コントラストを向上させることができる。
【００８８】
ここで、再び、図９を参照して、偏光制御部５０Ａについて説明する。なお、ここでは、光源５０からの光源光が円偏光である場合を想定している。
偏光制御部５０Ａは、偏光分離素子（ここでは、円偏光分離素子）５０ｂと、反射板５０ａとを備えている。円偏光分離素子５０ｂは、例えば、コレステリック液晶層からなる偏光分離素子であって、光源５０とコンデンサーレンズ５１との間に設けられ、光源５０からの光源光のうち特定の偏光成分の光（ここでは、右円偏光３１Ｒであって、図中（ｂ）では実線）だけを透過させる。
反射板５０ａは、例えば、円偏光分離素子５０ｂを透過せずに反射した光（ここでは、左円偏光３１Ｌであって、図中（ｂ）では点線）を、円偏光分離素子５０ｂに戻すためのものである。左円偏光３１Ｌは、反射板５０ａで反射されることにより、その偏光状態を変化（反転）させて、右円偏光３１Ｒとなる。
したがって、偏光制御部５０Ａによれば、光源５０からの光源光を再利用すると共に、右円偏光３１Ｒを反射部６０等に投射することができる。
【００８９】
図１１は、投影機１２１の他の偏光制御部を示す概念図である。なお、ここでは、光源５０からの光源光が直線偏光である場合を想定している。
偏光制御部５０Ｂは、図示のように、偏光分離素子（ここでは、偏光ビームスプリッター）５０ｃと、位相差板５０ｄと、散乱層５０ｅと、反射板５０ｆとを備えている。偏光ビームスプリッター５０ｃは、例えば、光源５０からの光源光のうち特定の偏光成分の光（ここでは、直線偏光であるＰ偏光であって、図中（ａ）では実線）だけを透過させる。
散乱層５０ｅ及び反射板５０ｆは、偏光ビームスプリッター５０ｃを透過せずに反射した光（ここでは、直線偏光であるＳ偏光であって、図中（ａ）では点線）を、無偏光にして再び偏光ビームスプリッター５０ｃに戻すための光学系である。
【００９０】
Ｓ偏光は、図示のように、その偏光状態を保持したまま反射板５０ｆで反射された後、光源５０の近傍に配置された散乱層５０ｅで散乱され、無偏光（光源光）となる。この散乱層５０ｅ及び反射板５０ｆからなる光学系により無偏光となった光は、再び、偏光ビームスプリッター５０ｃに戻され、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。
Ｐ偏光は、偏光ビームスプリッター５０ｃを透過する。一方、Ｓ偏光は、再び散乱層５０ｅ及び反射板５０ｆからなる光学系を通過して、無偏光として偏光ビームスプリッター５０ｃに再び戻され、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。
このように、偏光制御部５０Ｂによれば、散乱層５０ｅ及び反射板５０ｆからなる光学系にＳ偏光を循環させることにより、光源光の再利用を図ることができる。
【００９１】
この偏光ビームスプリッター５０ｃを透過したＰ偏光は、図示のように、位相差板（例えば、λ／４波長板）５０ｄにより、偏光選択反射層１１を有する投影スクリーン１０で反射されるべき右円偏光３１Ｒに偏光状態を制御することができる。
したがって、偏光制御部５０Ｂによれば、光源５０からの光源光を再利用すると共に、右円偏光３１Ｒを反射部６０等に投射することができる。なお、ここでは、直線偏光を分離する偏光分離素子として、偏光ビームスプリッター５０ｃを用いて説明したが、板状の偏光分離素子としては、多層反射性偏光材（スリーエム社製のＤＢＥＦなど）を用いてもよい。
【００９２】
なお、投影スクリーン１０が直線偏光を選択的に反射する偏光選択反射層（後述）を有する場合には、偏光制御部５０Ａ，Ｂは、その内部構成を大幅に変更することなく、光源５０の光源光を、特定の偏光成分の光（例えば、Ｐ偏光）に制御することができる。
具体的には、偏光制御部５０Ａでは、円偏光分離素子５０ｂの反射部６０側に、位相差板５０ｄを配置することにより、円偏光分離素子５０ｂを透過した円偏光（右円偏光３１Ｒ）を直線偏光（Ｐ偏光）に制御することができる。
【００９３】
偏光制御部５０Ｂでは、偏光分離素子５０ｃの反射部６０側に配置された位相差板５０ｄを取り除くことにより、偏光分離素子５０ｃを透過した直線偏光（Ｐ偏光）をそのまま反射部６０等に投射することができる。
【００９４】
すなわち、投影機１２１は、偏光制御部５０Ａ，Ｂにより、光源５０からの光源光を再利用すると共に、偏光選択反射層１１で反射されるべき特定の偏光成分の光に偏光制御するので、反射効率を高めて輝度を向上させることができる。
さらに、投影機１２１は、マイクロミラー６０ａ〜ｉの傾きを変化させる（いわゆるミラースイッチングを行う）ことにより、投射レンズ５４を通過する光量を変化させて、光の明暗を制御するので、例えば、黒表示時に輝度が上昇して、コントラストが低下してしまうことを防止することができ、その結果、コントラストを向上させることができる。
したがって、この投影システム２０によれば、投影スクリーン１０の機能（例えば、偏光分離性、波長選択性、散乱性）を十分に引き出して、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラスト及び輝度を向上させることができる。
【００９５】
なお、投影スクリーン１０の基本構造として、図２(a)に示したように、螺旋軸Ｌの方向が層内でばらついた（すなわち、プラーナー配向状態ではない）コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層１１を、一例として詳述してきたが、これに限られず、特定の偏光成分の光を拡散反射する層であれば、適宜の構造を有するものを適用してもよい。以下に、具体例を挙げる。
（１）特定の偏光成分を反射するための偏光反射層（例えば、鏡面反射を行うもの、プラーナー配向状態のコレステリック液晶構造（図２(b)）を有するもの）と、この偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなるものであってもよい。これにより、偏光分離特性と拡散特性とを独立させることができるので、例えば、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。
拡散要素は、例えば、バルク拡散材、表面拡散材、ホログラフ拡散材またはこれらの拡散材の任意の組み合わせであってよい。バルク拡散材は、例えば、透明媒体内に配置された粒子であってよい。表面拡散材は、例えば、構造面、微細構造面または粗化面等であってよい。拡散材により提供された拡散は、ランダムであるか、秩序立っているかまたは部分的に秩序立っているものであってよい。
【００９６】
（２）特定の偏光成分の光として、直線偏光を拡散反射する層であってもよい。ここで、直線偏光は、２つの偏光状態に区分でき、互いに直交する２方向を有しているので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向と、この層が拡散反射する直線偏光の方向とを合わせることにより、映像を明るく表示することができる。
また、特定の偏光成分の光として、直線偏光を拡散反射する層としては、例えば、屈折率の異なる材料により形成された拡散性を有する多層反射性偏光材（スリーエム社製のＤＢＥＦなど）がある。
【００９７】
なお、直線偏光は、いわゆるＰ偏光（入射面に平行な成分）と、Ｓ偏光（入射面に垂直な成分）とを合成することにより表すことができるので、この直線偏光を拡散反射する層が特定の偏光成分の光（例えば、Ｐ偏光又はＳ偏光）のみを拡散反射するのであれば、上述した偏光選択反射層１１と同様に、映像のコントラストを高めることができ、さらに、投影された映像光がＰ偏光又はＳ偏光を主として含むようにすれば、映像光を効率的に反射することができる。
【００９８】
次に、上述したような投影スクリーン１０の製造方法について説明する。
【００９９】
まず、偏光選択反射層１１が積層される支持基材１２を準備する。また、必要に応じて、支持基材１２のうち偏光選択反射層１１が設けられる側の表面上に易接着層などの中間層１３を積層する。なおこのとき、支持基材１２のうち液晶性組成物が塗布される側の表面（又は中間層１３がある場合にはその表面）は配向能を有していないようにする。
【０１００】
次に、このようにして準備された支持基材１２上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うことにより、偏光選択反射層１１を積層（固着）させる。
【０１０１】
以下、偏光選択反射層１１を積層（固着）させるための各工程（塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程）の詳細について説明する。
【０１０２】
（塗布工程）
塗布工程においては、支持基材１２上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布することにより、コレステリック液晶層を形成する。このとき、液晶性組成物を塗布する方法としては、既存の任意の方法を用いることができる。具体的には、ロールコート法やグラビアコート法、バーコート法、スライドコート法、ダイコート法、スリットコート法、浸漬法などを用いることができる。また、支持基材１２としてプラスチックフィルムを用いる場合には、いわゆるロール・ツー・ロール（Roll to Roll）システムによるフィルムコーティングなどを用いることができる。
【０１０３】
なお、支持基材１２上に塗布される液晶性組成物としては、コレステリック規則性を示すカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶を用いることができる。このような材料としては、コレステリック液晶構造を形成し得る液晶材料であれば特に限定されるものではないが、特に、分子の両末端に重合性の官能基があるような重合性の液晶材料が、硬化後に光学的に安定した偏光選択反射層１１を得る上で好ましい。
【０１０４】
以下、液晶性組成物としてカイラルネマチック液晶を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、カイラルネマチック液晶は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料とカイラル剤とを混合したものである。ここで、カイラル剤は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の螺旋ピッチ長を制御し、液晶性組成物が全体としてコレステリック規則性を呈するようにするためのものである。また、このような液晶性組成物には、重合開始剤や適当な添加剤が添加される。
【０１０５】
ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の一例としては、例えば、下記の一般式（１）で表わされる化合物や、下記の式（２−ｉ）〜（２−ｘｉ）で表される化合物を挙げることができる。また、これらの化合物を単独で、もしくは混合して用いることができる。
【０１０６】
【化１】
2005141125.tif 000003
【０１０７】
【化２】
2005141125.tif 000004
【０１０８】
上記一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからＲ１及びＲ２はともに水素であることが好ましい。Ｘは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素又はメチル基であることが好ましい。また、上記一般式（１）において、分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すａ及びｂは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａ及びｂがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物は、アイソトロピック転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶相を示す温度範囲が狭く好ましくない。
【０１０９】
なお、以上においては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として重合性液晶モノマーの例を挙げて説明したが、これに限らず、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーなどを用いることも可能である。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーとしては、従来から提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１０】
一方、カイラル剤は、光学活性な部位を有する低分子化合物であり、主として分子量１５００以下の化合物である。カイラル剤は主として、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が発現する正の一軸ネマチック規則性に螺旋構造を誘起させる目的で用いられる。この目的が達成される限り、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間で溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望の螺旋構造を誘起できるものであれば、カイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されない。
【０１１１】
なお、このようにして液晶に螺旋構造を誘起させるために用いられるカイラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを有していることが必要である。従って、ここで用いられるカイラル剤としては、例えば１つあるいは２つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミンやキラルなスルフォキシドなどのようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、あるいはクムレンやビナフトールなどの軸不斉を持つ光学活性な部位を有する化合物が挙げられる。さらに具体的には、市販のカイラルネマチック液晶（例えばキラルドーパント液晶Ｓ−８１１（Ｍｅｒｃｋ社製））が挙げられる。
【０１１２】
しかしながら、選択されたカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が形成するネマチック規則性の破壊、配向性の低下、あるいはカイラル剤が非重合性の場合には、液晶性組成物の硬化性の低下や、硬化後のフィルムの信頼性の低下を招くおそれがある。さらに、光学活性な部位を有するカイラル剤の多量な使用は、液晶性組成物のコストアップを招く。従って、短い螺旋ピッチ長のコレステリック規則性を有する偏光選択反射層を形成する場合には、液晶性組成物に含有させる光学活性な部位を有するカイラル剤としては、螺旋構造を誘起させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、具体的には下記の一般式（３）、（４）又は（５）で表されるような、分子内に軸不斉を有する低分子化合物を用いることが好ましい。
【０１１３】
【化３】
2005141125.tif 000005
【０１１４】
【化４】
2005141125.tif 000006
【０１１５】
【化５】
2005141125.tif 000007
【０１１６】
上記一般式（３）又は（４）において、Ｒ４は水素又はメチル基を示す。Ｙは上記に示す式（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）の任意の一つであるが、中でも、式（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）及び（ｖｉｉ）のいずれか一つであることが好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すｃ及びｄは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ｃ又はｄの値が０又は１である上記一般式（３）又は（４）の化合物は、安定性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、ｃ又はｄの値が１３以上である化合物は融点（Ｔｍ）が低い。これらの化合物では、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間の相溶性が低下し、濃度によっては相分離などが起きるおそれがある。
【０１１７】
なお、このようなカイラル剤は、特に重合性を有する必要はない。しかしながら、カイラル剤が重合性を有している場合には、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料と重合され、コレステリック規則性が安定的に固定化されるので、熱安定性などの面では非常に好ましい。特に、分子の両末端に重合性の官能基があることが、耐熱性の良好な偏光選択反射層１１を得る上で好ましい。
【０１１８】
なお、液晶性組成物に含有されるカイラル剤の量は、螺旋構造の誘起能力や最終的に得られる偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造などを考慮して最適値が決められる。具体的には、用いられる液晶性組成物の材料により大きく異なるものではあるが、液晶性組成物の合計量１００重量部当り、０．０１〜６０重量部、好ましくは０．１〜４０重量部、さらに好ましくは０．５〜３０重量部、最も好ましくは１〜２０重量部の範囲で選ばれる。カイラル剤の含有量が上述した範囲よりも少ない場合は、液晶性組成物に充分なコレステリック規則性を付与することができない場合があり、上述した範囲を越える場合は、液晶分子の配向が阻害され、活性放射線などによって硬化させる際に悪影響を及ぼす危惧がある。
【０１１９】
なお、液晶性組成物は支持基材１２上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で有機溶媒などの適当な溶媒に溶解させてインキ化するようにしてもよい。
【０１２０】
このような溶媒としては、上述したような重合性の液晶材料を溶解することが可能であれば特に限定されるものではないが、支持基材１２を浸食しないものであることが好ましい。具体的には、アセトンや、酢酸−３−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。重合性の液晶材料の希釈の程度は特に限定されるものではないが、液晶自体が溶解性の低い材料であり、また粘性が高いことなどを考慮して、５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３０％程度に希釈することが好ましい。
【０１２１】
（配向処理工程）
上述した塗布工程において、支持基材１２上に液晶性組成物を塗布し、コレステリック液晶層を形成した後、配向処理工程において、コレステリック液晶層をコレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持し、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させる。
【０１２２】
なお、本実施例において最終的に得られるべき偏光選択反射層１１のコレステリック液晶構造は、プラーナー配向状態ではなく、図２(a)に示すように、複数の螺旋構造領域３０の螺旋軸Ｌの方向が層内でばらついた配向状態となっているが、この場合でも、配向処理は必要となる。すなわち、コレステリック液晶構造の液晶分子のダイレクターを支持基材１２上で一定方向に揃えるような配向処理は必要とされないが、コレステリック液晶構造中に複数の螺旋構造領域３０を形成させるような配向処理は必要となるからである。
【０１２３】
ここで、支持基材１２上に形成されたコレステリック液晶層を、コレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持すると、コレステリック液晶層は液晶相を呈し、液晶分子自体の自己集積作用により、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が形成される。そして、このような液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造は、後述するような手法でコレステリック液晶層を硬化させることにより、固定化することができる。
【０１２４】
なお、このような配向処理工程は、支持基材１２上に塗布された液晶性組成物に溶媒が含有されている場合には、通常、溶媒を除去するための乾燥処理とともに行われる。なお、溶媒を除去するためには、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃の乾燥温度が適しており、乾燥時間（加熱時間）はコレステリック液晶構造が発現し、実質上溶媒が除去されればよく、例えば、１５〜６００秒が好ましく、さらに好ましくは３０〜１８０秒である。なお、乾燥後に配向状態が不十分であることが分かった場合には、適宜加熱時間を延長するようにするとよい。なお、このような乾燥処理において減圧乾燥の手法を用いる場合には、配向処理のために別途加熱処理を行うことが好ましい。
【０１２５】
（硬化処理工程）
上述した配向処理工程において、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させた後、硬化処理工程において、コレステリック液晶層を硬化させ、液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する。
【０１２６】
ここで、硬化処理工程で用いられる方法としては、(1)液晶性組成物中の溶媒を乾燥させる方法、(2)加熱により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、(3)放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、及び(4)それらの方法を組み合わせた方法を用いることができる。
【０１２７】
このうち、上記(1)の方法は、コレステリック液晶層の材料である液晶性組成物に含有されるネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として液晶ポリマーを用いた場合に適した方法である。この方法では、液晶ポリマーを有機溶媒などの溶媒に溶解させた状態で支持基材１２に塗布することとなるが、この場合には、乾燥処理により溶媒を除去するだけで、コレステリック規則性を有する固体化したコレステリック液晶層が形成される。なお、溶媒の種類や乾燥条件などについては、上述した塗布工程及び配向処理工程で述べたものを用いることができる。
【０１２８】
上記(2)の方法は、加熱により液晶性組成物中の液晶分子を熱重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法である。この方法では、加熱（焼成）温度によって液晶分子の結合状態が変化するので、加熱時にコレステリック液晶層の面内で温度ムラがあると、膜硬度などの物性や光学的な特性にムラが生じる。ここで、膜硬度の分布を±１０％以内にするためには、加熱温度の分布も±５％以内に抑えることが好ましく、より好ましくは±２％以内に抑えることが好ましい。
【０１２９】
なお、支持基材１２上に形成されたコレステリック液晶層を加熱する方法としては、加熱温度の均一性が得られれば特に限定はなく、ホットプレート上に密着して保持したり、ホットプレートとの間にわずかな気層を設けてホットプレートと平行になるように保持する方法を用いることができる。また、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内に静置したり当該装置内を通過させる方法でもよい。なお、フィルムコーターなどを用いる場合には、乾燥ゾーンを長くして加熱時間を十分にとることができるようにすることが好ましい。
【０１３０】
加熱温度としては一般に、１００℃以上の高温が必要となるが、支持基材１２の耐熱性から１５０℃程度までとすることが好ましい。ただし、耐熱性に特化したフィルムなどを支持基材１２の材料として用いれば、１５０℃以上の高温での加熱も可能である。
【０１３１】
上記(3)の方法は、放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を光重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法である。この方法では、放射線として、電子線や紫外線などを条件に応じて適宜用いることができる。通常は、装置の容易性などの観点から紫外線が好ましく用いられ、その波長は２５０〜４００ｎｍである。ここで、紫外線を用いる場合には、液晶性組成物に光重合開始剤が添加されていることが好ましい。
【０１３２】
液晶性組成物中に添加される光重合開始剤としては、ベンジル（ビベンゾイルともいう）や、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４′−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３′−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどを挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。
【０１３３】
なお、液晶性組成物に添加される光重合開始剤の添加量は、０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲であることが好ましい。
【０１３４】
以上のような一連の工程（塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程）を行うことにより、単層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層１１を備えた投影スクリーン１０を製造することができるが、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層１１を備えた投影スクリーン１０を製造することが可能である。
【０１３５】
この場合、下層のコレステリック液晶層が形成されてそれが固定化されていれば、２層目以降のコレステリック液晶層の液晶性組成物を塗布するときも同様の手法により行うことができる。この場合、上層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造（配向状態）は下層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造（配向状態）を継続したものとなり、積層されるコレステリック液晶層の間に配向制御などのための層を設ける必要はない。ただし、必要に応じて、積層されるコレステリック液晶層の間に易接着層などの中間層を設けるようにしてもよい。なお、２層目以降のコレステリック液晶層を形成するに際しての、塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程に関する条件や用いる材料などに関しては、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。
【０１３６】
このように本実施例によれば、投影システム２０において、投影スクリーン１０は、特定の偏光成分の光を選択的に反射するコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層１１を備え、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域３０の螺旋軸Ｌの方向のばらつきなどによるコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるようにしており、さらに、投影機１２１は、偏光制御部５０Ａ，Ｂにより、光源５０からの光源光を偏光選択反射層１１で反射されるべき特定の偏光成分の光に偏光制御して、反射効率を高めて輝度を向上させ、さらに、投射レンズ５４を通過する光量を、マイクロミラー６０ａ〜ｉの傾きに応じて変化させることにより、光の明暗比を高めてコントラストを向上させる。
したがって、この投影システム２０によれば、投影スクリーン１０の機能（例えば、偏光分離性、波長選択性、散乱性）を十分に引き出して、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、コントラスト及び輝度を向上させることができる。
【０１３７】
このとき、偏光選択反射層１１においては、コレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により特定の偏光成分の光（例えば右円偏光）のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層１１で約５０％しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略２倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層１１で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光（例えば右円偏光）を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層１１で略１００％反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。
【０１３８】
また、偏光選択反射層１１においては、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域３０の螺旋軸Ｌの方向がばらついたりしているので、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層１１は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光（例えば選択反射波長域内の右円偏光３１Ｒ）を拡散させながら反射する一方で、その他の光（例えば選択反射波長域内の左円偏光３１Ｌ、選択反射波長域外の右円偏光３２Ｒ及び左円偏光３２Ｌ）については拡散させずに透過させることができる。このため、偏光選択反射層１１を透過する環境光や映像光について、上述したような「消偏」の問題は起こらず、偏光選択反射層１１の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。
【０１３９】
以上のように、本実施例の投影システム２０に用いられる投影スクリーン１０によれば、外光や照明光などの環境光の影響をコレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により抑えて映像のコントラストを高める一方で、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により映像の視認性を低下させることなく映像光の反射光に散乱効果を与えることができ、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示することができる。
【０１４０】
また、本実施例の投影システム２０に用いられる投影スクリーン１０によれば、偏光選択反射層１１において、可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するようにしているので、外光や照明光などの環境光の影響をさらに抑えて映像のコントラストを高めることができ、映像の視認性をより向上させることができる。
【０１４１】
投影システム
【０１４２】
次に、上述した本実施例に係る投影スクリーン１０を用いた投影システムについて説明する。
図１２は、投影スクリーン１０を備えた投影システムの一例を示す概略図である。
図１３は、投影スクリーン１０を備えた投影システムの他の例を示す概略図である。
【０１４３】
投影システム２０は、図１２に示すように、投影スクリーン１０と、投影スクリーン１０上に映像光を投射する投影機１２１と、照明光源２３と、偏光フィルム２４と、照明光源設置部２５等とを備えている。
このうち、投影機１２１としては、上述したようにＤＬＰ（digital light processing）プロジェクターを用いる。また、投影機１２１により投影スクリーン１０上に投射される映像光は、投影スクリーン１０により選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光（例えば右円偏光）を主として含むことが好ましい。
【０１４４】
ここで、投影機１２１の偏光制御部５０Ｂに設けられた位相差板５０ｄ（図１１参照）について説明する。
偏光分離素子として、偏光ビームスプリッター５０ｃが用いられる場合には、この偏光分離素子を透過する光は、実質的に直線偏光となる。このような場合には、散乱層５０ｅ及び反射板５０ｆからなる光学系と、偏光変換素子として位相差板５０ｄを用いることにより、光量の損失なく直線偏光を円偏光（ここでは、右円偏光３１Ｒ）へと変換することができる。
【０１４５】
なお、位相差板５０ｄとしては、１／４波長位相差を持つものが好ましく用いられ、具体的には視感度が最も高い５５０ｎｍに合わせて１３７．５ｎｍの位相差を持つものが理想的である。また、出射される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の全ての波長域の光に適用することができるという意味で、広帯域１／４波長位相差板がさらに好ましい。さらに、材料の複屈折を制御することで得られる単体の位相差板、又は、１／４波長位相差板と１／２波長位相差板とを組み合わせたものなどを用いることもできる。
【０１４６】
ここで、投影機１２１の偏光制御部５０Ａ（図９参照）について説明する。
偏光分離素子として、コレステリック液晶層を利用した円偏光分離素子５０ｂが用いられる場合には、この偏光分離素子を透過する光は、実質的に円偏光となる。さらに、この場合には、円偏光分離素子５０ｂを透過せずに反射した光（例えば、左円偏光３１Ｌ）を、再び円偏光分離素子５０ｂに戻すための反射板５０ａをさらに配置したので、この左円偏光３１Ｌを、反射板５０ａで反射させることにより、偏光状態を右円偏光３１Ｒに変化（反転）させることができる。その結果、投影機１２１自体の光量を損失することなく、投影スクリーン１０の偏光選択反射層１１で選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光（例えば左円偏光）に起因した迷光などの発生を効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。
【０１４７】
ここで、投影機１２１は一般に、光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーン１０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及び５８０〜６２０ｎｍの範囲に存在する光を投射している。
このため、投影スクリーン１０においては、投影機１２１により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射するようにすることが好ましい。これにより、外光や照明光などの環境光のうち上述した波長域から外れた範囲にある可視光域の光の反射を防止して映像のコントラストを高めることができる。
【０１４８】
なお、投影システム２０は通常、室内の天井などの照明光源設置部２５に設置された照明光源２３を備えており、投影スクリーン１０が設置される観察空間を照明するようになっている。
【０１４９】
ここで、図１２に示すように、照明光源２３から出射された照明光が投影スクリーン１０上に直接的に照射されるように照明光源２３が配置されている場合には、照明光源２３から投影スクリーン１０へ向けて出射される照明光３４が、投影スクリーン１０により選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光（例えば左円偏光）を主として含むようにすることが好ましい。これにより、照明光が投影スクリーン１０の偏光選択反射層１１で反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。
【０１５０】
なお、照明光源２３から出射された照明光３４の偏光状態は、照明光源２３の近傍に、左円偏光を透過する偏光フィルム２４を設けることにより制御することができる。ここで、偏光フィルム２４としては、吸収型の円偏光板や偏光分離板（反射型の円偏光板）を用いることができる。なお、偏光分離板としては、コレステリック液晶層を利用した円偏光分離板や、直線偏光分離板の出射側に、直線偏光を円偏光へ変換するための位相差板を設けたものを用いることができる。なお、このような偏光分離板は、吸収型の円偏光板に比べて光量の損失が少ないという意味で好ましいものである。
【０１５１】
なお、図１２に示す投影システム２０においては、照明光源２３から出射された照明光が投影スクリーン１０上に直接的に照射されているが、これに限らず、図１３に示すように、天井以外の照明光源設置部２６に照明光源２３を設置し、照明光源２３から出射された照明光３５が天井などの照明光反射体２７を介して照明光３５′として投影スクリーン１０上に間接的に照射される場合にも同様にして適用することができる。ただし、この場合には、照明光反射体２７により光が反射したときに円偏光の偏光状態が逆転するので、照明光源２３から照明光反射体へ向けて出射される照明光３５は、図１２に示す場合と同様に、右円偏光を透過する偏光フィルム２４′などを配置することにより、投影スクリーン１０により選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光（例えば右円偏光）を主として含むようにすることが好ましい。なお、偏光フィルム２４′としては、上述した偏光フィルム２４と同様のものを用いることができる。これにより、照明光反射体２７でその偏光状態が逆転された照明光３５′は、投影スクリーン１０により選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光（例えば左円偏光）を主として含むこととなり、投影スクリーン１０の偏光選択反射層１１で照明光３５′が反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。
【０１５２】
また、投影スクリーン１０と投影機１２１とを組合わせた本実施例による投影システム２０では、投影機１２１から投射される映像光の偏光状態及び明暗状態は、偏光制御部５０Ａ，Ｂ及び反射部６０によって、高い精度で制御されているので、投影スクリーン１０の機能（偏光分離性、波長選択性、散乱性）を十分に引き出し、その結果、映像の視認性（特に、コントラスト及び輝度）を向上させることができる。
【０１５３】
次に、上述した実施例を具体的に説明する。
【０１５４】
（具体例）
紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤（９４．７重量％）にカイラル剤（５．３重量％）を添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、４４０ｎｍに選択反射中心波長を有する第１のコレステリック液晶溶液を調整した。
【０１５５】
なお、ネマチック液晶としては、上記の化学式（２−ｘｉ）で表される化合物を含む液晶を用いた。
【０１５６】
また、重合性カイラル剤としては、上記の化学式（５）で表される化合物を用いた。
【０１５７】
さらに、第１のコレステリック液晶溶液には、光重合開始剤（Ciba Speciality Chemicals社製）を５重量％添加した。
【０１５８】
そして、以上のようにして調整した第１のコレステリック液晶溶液を、２００×２００ｍｍの黒色ＰＥＴフィルム上に易接着層を成膜した支持基材（ルミラー／ＡＣ−Ｘ、パナック社製）上にバーコート法により塗布した。
【０１５９】
次に、８０℃のオーブンで９０秒加熱し、配向処理（乾燥処理）を行い、溶媒が除去されたコレステリック液晶層を得た。
【０１６０】
その後、コレステリック液晶層に対して３６５ｎｍの紫外線を５０ｍＷ／ｃｍ2で１分間照射し、コレステリック液晶層を硬化させることにより、４４０ｎｍに選択反射中心波長を有する１層目の部分選択反射層を得た。
【０１６１】
同様にして、第２のコレステリック液晶溶液を、１層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理（乾燥処理）及び硬化処理を行った。これにより、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有する２層目の部分選択反射層を得た。なお、第２のコレステリック液晶溶液は、第１のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するようにした。
【０１６２】
同様にして、第３のコレステリック液晶溶液を、２層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理（乾燥処理）及び硬化処理を行った。これにより、６００ｎｍに選択反射中心波長を有する、３層目の部分選択反射層を得た。なお、第３のコレステリック液晶溶液は、第１のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、６００ｎｍに選択反射中心波長を有するようにした。
【０１６３】
以上により、偏光選択反射層として、青色（Ｂ）の波長域の光（４４０ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する１層目の部分選択反射層と、緑色（Ｇ）の波長域の光（５５０ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する２層目の部分選択反射層と、赤色（Ｒ）の波長域の光（６００ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する３層目の部分選択反射層とが、支持基材側から順に積層された投影スクリーンを得た。なお、この投影スクリーンは、後述する投影システム１，４で用いられる。なお、１層目の部分選択反射層の厚さは３μｍ、２層目の部分選択反射層の厚さは４μｍ、３層目の部分選択反射層の厚さは５μｍとした。なお、このようにして得られた投影スクリーンの偏光選択反射層の各部分選択反射層のコレステリック液晶構造はプラーナー配向状態ではなかった。
【０１６４】
次に、投影システム１を準備した。この投影システム１は、上述した投影スクリーンと、偏光状態を制御可能なＤＬＰプロジェクター（投影機）とを組み合わせたシステムである。
なお、この投影機は、ＤＬＰプロジェクター（ＥＬＰ８２０、輝度：２５００ルーメン、エプソン製）の射出光側に光学素子（右円偏光を透過するコレステリック液晶層を含む偏光分離素子と、偏光解消子とからなる）を配置したものであり、この光学素子をＤＬＰプロジェクター内部に組み込んだ場合にも略同等の機能を有する。
【０１６５】
（比較例）
投影システム２を準備した。この投影システム２は、プラーナー配向状態のコレステリック液晶構造を有する部分選択反射層が互いに積層された投影スクリーンと、投影システム１で用いた投影機（ＤＬＰプロジェクターを含む）とを組み合わせたシステムである。
投影システム３を準備した。この投影システム３は、市販のマットスクリーンと、投影システム１で用いた投影機（ＤＬＰプロジェクターを含む）とを組み合わせたシステムである。
【０１６６】
投影システム４を準備した。この投影システム４は、投影システム１で用いた投影スクリーンと、偏光状態を制御可能な液晶プロジェクター（投影機）とを組み合わせたシステムである。
なお、この投影機は、液晶プロジェクター（ＬＶＰ−ＸＤ３５０、輝度：２５００ルーメン、三菱電機製）の射出光側に光学素子（右円偏光を透過するコレステリック液晶層を含む偏光分離素子）を配置したものである。
投影システム５を準備した。この投影システム５は、投影システム２で用いた投影スクリーン（プラーナー配向状態のスクリーン）と、投影システム４で用いた投影機（液晶プロジェクターを含む）とを組み合わせたシステムである。
投影システム６を準備した。この投影システム６は、投影システム３で用いた投影スクリーン（マットスクリーン）と、投影システム４で用いた投影機（液晶プロジェクターを含む）とを組み合わせたシステムである。
【０１６７】
また、投影システム１〜６が設置される室内の照明は、天井に設置された蛍光灯（無偏光状態の光を出射するもの）により行い、天井からおよそ５０度の角度で投影システム１〜６で用いられる投影スクリーン上に照明光が照射されるような関係で配置した。このとき、投影スクリーンの真下での明るさは、照度計（デジタル照度計５１０−０２、横河Ｍ＆Ｃ社製）により測定したところ、２００ルクス（ｌｘ）であった。
【０１６８】
なお、投影スクリーンは、床に対して垂直に設置した。また、投影システム１〜６では、投影機を投影スクリーンから垂直な方向（床に平行な方向）に約２．５ｍ離れたところに配置した。
【０１６９】
この状態で、投影スクリーン上に投影機から映像光（白と黒のエリアがある静止映像）を投射し、投影システム１〜６における映像のコントラストを、輝度計（ルミナンスメーターＢＭ−８、トプコン社製）を用いて測定した。
【０１７０】
（評価結果）
その結果、投影システム２では映像を視認できず、さらに、投影システム３では２０となった。これに対して、投影システム１では、２００となった。
ここで、投影システム１〜３では、同一の投影機（ＤＬＰプロジェクターを含む）が用いられているので、投影システム１で用いた投影スクリーンによれば、高いコントラストを得ることが確認できた。
【０１７１】
また、投影システム５では映像を視認できず、さらに、投影システム６では５となった。これに対して、投影システム４では、５０となった。
ここで、投影システム４〜６では、同一の投影機（液晶プロジェクターを含む）が用いられているので、投影システム４で用いた投影スクリーンによれば、高いコントラストを得ることが確認できた。
【０１７２】
さらに、投影システム１（２００）と投影システム４（５０）とを比較した結果、投影システム１で用いられた投影機（ＤＬＰプロジェクターを含む）を、投影システムに組み込むことにより、投影スクリーンの機能を十分に引き出し、映像の視認性（特に、コントラスト）を高めることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の１実施例に係る投影システムに用いられる投影スクリーンの基本構造を示す概略断面図。
【図２】図１に示す投影スクリーンの偏光選択反射層の配向状態及び光学的機能を説明するための模式図。
【図３】図１に示す投影スクリーンの一変形例を示す概略断面図。
【図４】図１に示す投影スクリーンの他の変形例を示す概略断面図。
【図５】図１に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。
【図６】図１に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。
【図７】図１に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。
【図８】図１に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。
【図９】投影スクリーン１０を用いた投影システム２０の概念図。
【図１０】投影機１２１の反射部６０に含まれる微小鏡の動作を示す概念図。
【図１１】投影機１２１の他の偏光制御部を示す概念図。
【図１２】本発明の１実施例に係る投影スクリーンを備えた投影システムの一例を示す概略図。
【図１３】本発明の１実施例に係る投影スクリーンを備えた投影システムの他の例を示す概略図。
【符号の説明】
【０１７４】
１０    投影スクリーン
１１    偏光選択反射層
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    部分選択反射層
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ    支持基材
１３    中間層
１４    支持フィルム
１５    光吸収層
１６    光反射層
１７    粘着層
１８    剥離フィルム
２０    投影システム
２３    照明光源
２４，２４′    偏光フィルム
２５，２６    照明光源設置部
２７    照明光反射体
３０    螺旋構造領域
３１Ｒ    選択反射波長域内の右円偏光
３１Ｌ    選択反射波長域内の左円偏光
３２Ｒ    選択反射波長域外の右円偏光
３２Ｌ    選択反射波長域外の左円偏光
３３    反射光
３４，３５，３５′    照明光
５０    光源
５０Ａ，Ｂ    偏光制御部
５０ａ，ｆ    反射板
５０ｂ，ｃ    偏光分離素子
５０ｄ    位相差板
５０ｅ    散乱層
５１，５３    コンデンサーレンズ
５２    色フィルター
５４    投射レンズ
６０    反射部
６０ａ〜ｉ    微小鏡
１２１    投影機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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