(57)【要約】  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を誘導する誘導手段（５５）と、を有する。誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層（７０）を含む。偏光選択反射層は、画像光を反射して画像光の光路を変化させる。
2018143231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される表示装置であって、
画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像光を誘導する誘導手段と、を備え、
前記誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層を含み、
前記偏光選択反射層は、前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる、表示装置。
【請求項２】
前記偏光選択反射層で反射された画像光が透光性を有した反射体で更に反射されることで観察されるようになるヘッドアップディスプレイとして機能する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成されている、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画層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１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項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１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画層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１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項９】
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されている、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記１／４波長位相差層は、前記筐体内に配置されている、請求項４〜９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
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、６又は７に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記画像形成装置は、液晶表示装置を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記偏光選択反射層が、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、を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
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１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されている、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
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、２、３、１３、１４又は１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
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１〜１１、１３、１４又は１５に記載の表示装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の表示装置と、
前記表示装置から前記画像光を投射される被投射体と、を備える、投射装置。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の表示装置を備える、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、投射装置および表示装置を有する移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＪＰ２０１５−１５５９４８Ａ）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。【０００３】
ところで、移動体の内部は、窓ガラス等の光透過性部材で区画されており、温度上昇しやすくなっている。また、移動体内に入射した外光、典型的には太陽光が、表示装置に入射して、表示装置内で画像光の光路を逆向きに画像形成装置まで進むことも想定される。その一方で、画像形成装置は、耐熱性の低い光学フィルム、例えば液晶表示装置における上偏光板を含んでいる。このため、画像形成装置まで到達した外光により、画像形成装置の機能が害される可能性がある。【０００４】
特許文献１では、外光から画像形成装置を保護するための構成として、コレステリック液晶層を固定した層を含む反射層で画像形成装置を覆うことを提案している。この反射層は、コレステリック液晶層の偏光選択性および波長選択性を利用して、画像光とは異なる波長域の光および画像光とは異なる円偏光成分の光を反射し、その一方で画像光を透過させる。したがって、外光の大部分が、反射層で反射されて画像形成装置への入射を遮られる。【０００５】
しかしながら、特許文献１の表示装置では、外光の多くが、反射層で反射されて画像光の誘導経路内で拡散する。つまり、表示装置に入射した不要な光の多くが、反射層で反射され、画像光と同様の経路をたどって表示装置外へと進む。この結果、特許文献１では、反射層で反射した外光に起因し、画像のコントラストが低下するといった別の問題が生じる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、移動体に搭載される表示装置において、画質の低下を引き起こすことなく、画像形成装置の温度上昇を効果的に抑制することを目的とする。
【０００７】
本発明による表示装置は、
移動体に搭載される表示装置であって、
画像光を射出する画像形成装置と、
前記画像光を誘導する誘導手段と、を備え、
前記誘導手段は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層を含み、
前記偏光選択反射層は、前記画像光を反射して前記画像光の光路を変化させる。
【０００８】
本発明による表示装置が、前記偏光選択反射層で反射された画像光が透光性を有した反射体で更に反射されることで観察されるようになるヘッドアップディスプレイとして機能してもよい。
【０００９】
本発明による表示装置が、
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成されていてもよい。
【００１０】
本発明による表示装置が、前記画層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、さらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による表示装置が、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、さらに備えるようにしてもよい。
【００１２】
本発明による表示装置が、前記画層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、さらに備えるようにしてもよい。この表示装置において、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。
【００１３】
本発明による表示装置が、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、さらに備えるようにしてもよい。
【００１４】
本発明による表示装置が、
前記画像形成装置および前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されていてもよい。
【００１５】
本発明による表示装置が、
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記１／４波長位相差層は、前記筐体内に配置されていてもよい。
【００１６】
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するようにしてもよい。
【００１７】
本発明による表示装置において、前記画像形成装置は、液晶表示装置を含むようにしてもよい。
【００１８】
本発明による表示装置において、前記偏光選択反射層が、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、を含むようにしてもよい。
【００１９】
本発明による表示装置が、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、さらに備えるようにしてもよい。
【００２０】
本発明による表示装置が、
前記画像形成装置及び前記誘導手段の前記偏光選択反射層を収容する筐体を、さらに備え、
前記筐体には、前記偏光選択反射層で反射された前記画像光が通過する、開口が形成され、
前記偏光子は、前記筐体の前記開口に設置されていてもよい。
【００２１】
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、を含むようにしてもよい。
【００２２】
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、を含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明による投射装置は、
上述した本発明による表示装置のいずれかと、
前記表示装置から前記画像光を投射される被投射体と、を備える。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明によれば、移動体に搭載される表示装置において、画質の低下を引き起こすことなく、表示装置に含まれる画像形成装置の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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】図２は、図１の表示装置に含まれ得る選択反射板及び画像形成装置を示す図である。
【図３】図３は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。
【図４】図４は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。
【図５】図５は、表示装置の一変形例を示す縦断面図である。
【図６】図６は、表示装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図７は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。
【図８】図８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９】図９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１０】図１０は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の表示装置に含まれ得る選択反射板を示す図である。
【図１２】図１２は、選択反射板に含まれる偏光選択反射層の反射特性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、表示装置の更に他の変形例を示す縦断面図である。
【図１４】図１４は、実施例１〜４で用いた選択反射板を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１〜４で用いた選択反射板の反射特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例１〜４で用いた選択反射板の反射特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１〜１６は本発明による一実施の形態およびその変形例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及び図４は、それぞれ、表示装置に含まれる選択反射板の画像光に対する反射特性、又は、当該選択反射板の外光に対する反射特性を示すグラフである。
【００２９】
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。すなわち、フロントガラス４は、透光性を有した反射体として機能する。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。また、フロントガラス４は、画像光を投射される被投射面をなす被投射体として、表示装置１０とともに投射装置１００を形成する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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を筐体２０外へと誘導する誘導手段５５と、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。
【００３３】
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、赤外線（近赤外線を含む概念）を選択的に反射する赤外線反射膜として機能するようにしてもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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及び上偏光板３２ｃを有している。下偏光板３２ａ及び上偏光板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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。したがって、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。図１及び図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及び図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。
【００４０】
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及び反射手段８０を有している。
【００４１】
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及び外光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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）
【００４６】
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）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）。
【００４７】
なお、偏光選択反射層７０は、可視光域（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域）の一部分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が好ましい。より具体的には、偏光選択反射層７０は、画像形成装置３０から投射される画像光Ｌｉ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ことが好ましい。また、複数の波長域の光を反射する必要がある場合、すなわち、画像光Ｌｉが複数の波長域の可視光で構成されている場合、偏光選択反射層７０は、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ことが好ましい。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）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。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、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ることが好ましい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、４〜８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）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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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及び図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。
【００５４】
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、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及び第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。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。
【００５５】
ここで、図３のグラフは、５５０ｎｍに選択反射中心波長を設定したコレステリック液晶構造層の反射特性の一例を示している。図３に示された反射特性は、液晶表示装置３１からの画像光Ｌｉの入射を想定し、コレステリック液晶構造層への入射光を右円偏光成分の光に設定して、（日本分光）製の（Ｖ-６７０）を用いて測定した。図３に示された結果から、選択反射中心波長の画像光Ｌｉを、８０％程度の高反射率で反射し得ることが理解される。したがって、コレステリック液晶構造層で画像光Ｌｉを反射して誘導する表示装置１０によれば、画像形成装置３０からの画像光Ｌｉを高効率で使用して、画像を明るく表示することが可能となる。
【００５６】
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。
【００５７】
ところで、従来技術の欄で既に説明したように、表示装置１０には、筐体２０の開口２１を通過して（図示された例では、透明カバー２５を透過して）、外光Ｌｘが入射してくる。従来、この外光Ｌｘ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へ入射することが問題となっていた。とりわけ、画像光Ｌｉの拡大投影を目的として、凹面鏡８１やレンズ等が表示装置１０に設けられることもある。このような表示装置では、凹面鏡８１やレンズ等の光学要素によって外光Ｌｘが集光されることもあり、この問題がより顕著となる。
【００５８】
この問題に対して、特許文献１（ＪＰ２０１５−１５５９４８Ａ）では、コレステリック液晶層を固定した層を含む反射層で画像形成装置を覆うことを提案している。すなわち、特許文献１では、コレステリック液晶層の偏光選択性および波長選択性を利用して、画像光を透過させる一方で、画像光とは異なる波長域の光および画像光とは異なる円偏光成分の光を反射する。したがって、外光の大部分が、反射層で反射されて画像形成装置への入射を遮られる。特許文献１で提案された構成は、外光照射に起因した画像形成装置の温度上昇を防止することには一定の効果を奏するかもしれないが、この解決手段に起因して、表示装置の筐体内において外光が拡散してしまうといった別の問題が生じた。より具体的には、外光の拡散によって、画像のコントラストが低下するという問題が生じた。
【００５９】
以上の問題および従来技術に対し、本実施の形態では、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。ここで、図４のグラフは、５５０ｎｍに選択反射中心波長を設定したコレステリック液晶構造層の反射特性の一例を示している。図４に示された反射特性は、外光Ｌｘの入射を想定し、入射光を無偏光として、図３に示された反射特性と同一の測定器を用いて測定した。図４に示すように、コレステリック液晶構造層は、選択反射中心波長の外光Ｌｘを５０％程度反射するものの、その波長選択性は極めて鋭く、選択反射中心波長から３０ｎｍ程度ずれた光の反射率は３０％程度にまで低下し、さらに、選択反射中心波長から４５ｎｍ程度ずれた光の反射率は１５％程度にまで低下する。したがって、外光Ｌｘのうち選択反射板６０で反射する光は、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。
【００６０】
また、本実施の形態において、画像形成装置３０は、外光Ｌｘの偏光選択反射層７０への入射方向に沿って、偏光選択反射層７０と対面する位置に配置されていない。画像形成装置３０は、偏光選択反射層７０に正対する位置に配置されていない。つまり、特許文献１では、コレステリック液晶層によって画像形成装置３０を外光Ｌｘから遮断することで遮熱していたのに対し、本実施の形態では、コレステリック液晶構造層を用いることで、画像形成装置３０を外光Ｌｘから退避させる配置を可能にし、これにより避熱を実現している。このため、本実施の形態では、外光Ｌｘを反射させる必要はなく、外光Ｌｘの反射に起因したコントラスト低下を効果的に回避することができる。
【００６１】
さらに、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、有していることが好ましい。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。
【００６２】
外光Ｌｘの処理方法に関する他の例として、図５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５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５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。
【００６３】
さらに、コレステリック液晶層の波長選択制は鋭く、選択反射波長域は狭い。その一方で、画像光Ｌｉの波長域の範囲は、画像光Ｌｉの波長域を除いた外光Ｌｘの波長域の範囲、すなわち、選択透過させるべき波長域の範囲よりも狭い。したがって、特許文献１（ＪＰ２０１５−１５５９４８Ａ）で提案されているように、画像光とは異なる波長域の可視光および赤外線を反射するには、選択反射中心波長の異なる多数のコレステリック液晶層を積層する必要が生じる。すなわち、特許文献１で提案された構成では、コレステリック液晶層の多層化、複雑化、高額化といった問題も生じ得る。
【００６４】
一方、本実施の形態によれば、選択反射板６０の偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉを選択反射すればよい。画像光Ｌｉの波長域は限られており、その波長域も狭い。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、単色表示の表示装置において単一のコレステリック液晶構造層を含めば十分であり、カラー表示の表示装置では選択反射波長域の異なる光の三つのコレステリック液晶構造層を含めば十分である。この点から、特許文献１に開示された構成と比較して、本実施の形態によれば、偏光選択反射層７０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。
【００６５】
なお、図３及び図４には、コレステリック液晶構造層の反射特性に加えて、コールドミラーの反射特性も示している。図３におけるコールドミラーの反射特性は、入射光を一方の円偏光とした場合の測定値であり、図４におけるコールドミラーの反射特性は、入射光を無偏光とした場合の測定値である。コールドミラーは、赤外線（近赤外線を含む概念）を透過する一方で、可視光を選択的に反射する部材である。したがって、本実施の形態における偏光選択反射層７０に代えてコールドミラーを用いた表示装置では、画像形成装置３０から射出した画像光Ｌｉはコールドミラーで反射するが、赤外線はコールドミラーを透過して画像形成装置３０への入射を規制される。しかしながら、外光のうちの可視光は、コールドミラーで反射して画像形成装置に到達し得る。したがって、移動体が移動する領域の環境や天候によっては、画像形成装置が、太陽光に含まれる可視光を照射されて損傷することも十分にあり得る。この点は、図４に示された、コレステリック液晶構造層とコールドミラーとの間での可視光に対する反射率の相違から理解され得るし、後述する実施例においても実証されている。つまり、コールドミラーを用いた表示装置では、本実施の形態と同程度に、画像形成装置３０の外光による温度上昇を防止することは不可能である。
【００６６】
以上に説明してきた上述の一実施の形態において、移動体１に搭載される表示装置１０は、画像光Ｌｉを射出する画像形成装置３０と、画像光Ｌｉを誘導する誘導手段（投影光学系、投射光学系）５５と、を有している。誘導手段５５は、コレステリック液晶構造を有した一以上の層を含む偏光選択反射層７０を含んでいる。偏光選択反射層７０は、画像光Ｌｉを反射して画像光Ｌｉの光路を変化させる。
【００６７】
すなわち、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の選択反射波長域は比較的に狭いことから、赤外線（近赤外線を含む概念）及び画像光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。
【００６８】
加えて、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。
【００６９】
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のみを用意すればよい。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、単色表示の表示装置１０において単一のコレステリック液晶構造層を含めば十分であり、カラー表示の表示装置１０では選択反射波長域の異なる光の三原色である赤・緑・青の少なくとも三つ、多くても画像形成装置の光源波長帯域を包含する選択反射波長域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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
例えば、図６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。
【００７５】
さらに、図６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を更に有するようにしてもよい。偏光子２７は、吸収型偏光子２７ａ及び反射型偏光子２７ｂのいずれとしてもよい。図６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。
【００７６】
図６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。
【００７７】
一方、図６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。
【００７８】
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。
【００７９】
さらに、図７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。
【００８０】
とりわけ、図７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。
【００８１】
なお、図６に示された例と同様に、図７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６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。
【００８２】
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８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８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８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。
【００８３】
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８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８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。
【００８４】
また、図９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９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。
【００８５】
なお、図９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。
【００８６】
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１０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、光源光に利用効率及び表示装置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。
【００８７】
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１１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及び第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及び第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及び第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。
【００８８】
ここで、図１２のグラフは、５５０ｎｍに選択反射中心波長を設定した二枚のコレステリック液晶構造層を重ねてなる偏光選択反射層の反射特性の一例を示している。この偏光選択反射層に含まれる二枚の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が互いに対して逆向きとした。図１２に示された反射特性は、入射光を無偏光として、図３に示された反射特性と同一の測定器を用いて測定した。図１２に示すように、偏光選択反射層は、選択反射中心波長の画像光を８０％近くの高反射率で反射することができ、しかもその波長選択性は鋭い。したがって、無偏光の画像光を用いた例においても、画像を高トラストで明るく表示しながら、画像形成装置３０が外光照射により加熱されて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。
【００８９】
さらに、図１０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を更に有するようにしてもよい。偏光子２７は、吸収型偏光子２７ａ及び反射型偏光子２７ｂのいずれとしてもよい。図１３に示された例では、図１０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。
【００９０】
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１３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。
【００９１】
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。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。【００９３】
＜サンプル＞
車用のヘッドアップディスプレイとして機能する表示装置１０（実施例１〜４及び比較例１〜４）を作製した。この表示装置は、図７に示された構成を有するようにした。具体的には、表示装置１０は、液晶表示装置３１（画層形成装置３０）と、画像光を反射する選択反射板６０及び凹面鏡８１（反射手段８０）と、選択反射板６０に積層された１／４波長位相差層５２と、を有するようにした。また、図７に示すように、表示装置（実施例１〜４及び比較例１〜４）は、開口２１が形成された筐体２０と、開口２１を覆うように設けられた透明カバー２５と、を有するようにした。【００９４】
実施例１〜４及び比較例１〜４の間で、表１に示すように、選択反射板６０および透明カバー２５を変更した。【００９５】
実施例１〜４では、図１４に示された構成を有する選択反射板６０を用いた。実施例１〜４で用いた選択反射板６０は、一方の偏光成分を反射する五つのコレステリック液晶構造層を含むようにした。五つのコレステリック液晶構造層が反射する選択中心波長は、互いに異なるようにした。五つのコレステリック液晶構造層の反射光の色は、それぞれ、暗赤色、赤色、緑色、明青色、青色となるようにした。図１５のグラフには、一方の直線偏光（Ｓ波）が３０°の入射角度で入射する場合における、実施例１〜４で用いた選択反射板６０の反射特性を示している。また、図１６のグラフには、無偏光の光が３０°の入射角度で入射する場合における、実施例１〜４で用いた選択反射板６０の反射特性を示している。実施例１〜４で用いた選択反射板によれば、可視光域の一方の直線偏光成分からなる画像光を、高効率で反射することができる。併せて、実施例１〜４で用いた選択反射板によれば、可視光域の無偏光外光を、概ね半分、反射させることなく透過させることができる。【００９６】
比較例１〜４では、コールドミラーを選択反射板６０として用いた。比較例１〜４で使用したコールドミラーは、図３に示されたコールドミラーの反射特性を有していた。【００９７】
実施例１及び比較例１では、透明なポリカーボネート製の板を透明カバーとして用いた。実施例２及び比較例２では、吸収型偏光子（ＰＶＡ−ヨウ素型）を透明カバーとして用いた。実施例３及び比較例３では、誘電体多層膜型の反射型偏光子（３Ｍ社製の「ＤＢＥＦ」）を透明カバーとして用いた。実施例４及び比較例４では、ワイヤーグリッド型の反射型偏光子（旭化成社製の型番ＨＴＮ）を透明カバーとして用いた。【００９８】
一方、選択反射板６０および透明カバー２５以外の表示装置の構成は、実施例１〜４及び比較例１〜４の間で共通とした。液晶表示装置３１と、凹面鏡８１及び筐体２０は、市販されている車用のヘッドアップディスプレイの各構成を用いた。液晶表示装置３１の画像光は、一方の直線偏光であった。選択反射板に積層された１／４波長位相差層は、液晶表示装置３１から射出した一方の直線偏光を、選択反射板で反射され得る円偏光成分に変換した。また、選択反射板に積層された１／４波長位相差層は、選択反射板で反射された円偏光の画像光を、実施例２〜４及び変形例２〜４で用いる偏光子を透過し得る直線偏光に変換した。【００９９】
＜実験１：温度測定＞
疑似太陽光光源としてのキセノンランプ（三永電機製作所製の「ＸＥＳ−１５５Ｓ１」）を用いて、筐体の開口に設けられた透明カバーを直接照射した。キセノンランプからの光が、凹面鏡８１及び選択反射板で反射された後に液晶表示装置の全面へ入射するように、キセノンランプと表示装置との相対位置を調整した。透明カバー直上での照度が９００Ｗ／ｍ２となるように、キセノンランプの出力を設定した。キセノンランプが発光している状態で、液晶表示装置の表示面の温度変化を調査した。液晶表示装置の表示面の温度は、表示面上に設置した熱電対によって計測した。この実験中、液晶表示装置での画像表示を停止した。【０１００】
温度の測定結果を表１に示す。表１に示すように、コレステリック液晶構造層を選択反射板として用いた実施例１〜４は、コールドミラーを選択反射板として用いた比較例１〜４と比較して、いずれの透明カバーを用いた場合にも液晶表示装置の表示面での温度上昇を大幅に低減することができた。とりわけ、キセノンランプからの光の一部を吸収又は反射し得る偏光子を用いた比較例２〜４の温度上昇よりも、偏光子を用いなかった実施例１での温度上昇が低くなった。【０１０１】
＜実験２：輝度測定＞
図７に示すように表示画像が透明ガラス（図７ではフロントガラス３）に反射するように、表示装置を透明ガラスの近傍に設置した。表示装置が一定の画像を表示した状態で、画像が観察される方向での輝度を透明ガラス上で測定した。測定された輝度を表１に示す。実施例１〜４での輝度は、比較例１〜４よりも若干低くなったが、実施例１〜４での表示画像を実用上問題とならない十分な明るさで観察することができた。【０１０２】
【表１】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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