CN115202050A - 图像显示装置、头戴式显示器、图像显示系统及图案偏振器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用光学作用，重量和尺寸小，符合设计构思的结构，并且检测精度和获取信息量优异的图像显示装置、图像显示系统及头戴式显示器。并且提供有助于提供所述图像显示装置、图像显示系统及头戴式显示器的图案偏振器。一种图像显示装置，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和配置在基板上的多个像素；及出光面，射出由多个像素形成的可见光区域的光束，其中，光接收部仅接收经由出光面入射到图像显示装置的光中的非可见光，光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧，从与出光面垂直的方向观察时，光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，在光接收部与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示装置、头戴式显示器、图像显示系统。并且涉及用于它们的图案偏振器。
背景技术
已经提出利用光学作用观测物体状态的图像显示装置。
例如，用于检测物体以及测定与物体间的距离等的传感器(例如专利文献1)、通过检测反射光或透射光来测定物体表面状态或内部状态的传感器(例如专利文献2)等。
从这样的传感器得到的信息被用作构成以下安全系统的子系统，该安全系统用于在器件内进行运算后向使用者提供信息、用于由器件自身控制器件状态、或者用于将测量对象作为认证密钥授予用户各种权限。并且，在第五代移动通信系统(5G)普及的背景下，由器件获取的信息经由网络被即时共享，被用于提供各种服务。
搭载有传感器的器件种类繁多，从智能手机、智能手表、智能眼镜等便携式器件到电视机、智能扬声器等固定式器件，此外还搭载于汽车、无人机、建筑物以及交通基础设施等。
专利文献1：日本特表2010-525394号公报
发明内容
在上述便携式器件、以及主要在室内使用的固定式器件或车载器件中，由于重量和尺寸、或外观设计上的原因，分配给图像显示装置的空间受到限制。对于显示系统和照明系统等为了发光系统需要较大空间的器件，其限制尤其严格。
另一方面，为了增加图像显示装置的检测精度和获取信息量，特别希望使与其光学作用有关的系统部分独立于其他光学系统来降低噪声，确保足够的空间来搭载高精度的光学系统。空间上的限制与检测精度和获取信息量要求是如此相反的课题，兼顾两者并不容易。
本发明的课题在于解决这种现有技术的问题，在于提供一种利用光学作用，重量和尺寸小，符合设计构思的结构，并且检测精度和获取信息量优异的像显示装置、头戴式显示器及图像显示系统。并且在于提供有助于提供所述像显示装置、头戴式显示器及图像显示系统的图案偏振器。
为了解决该课题，本发明具有以下结构。
[1]一种图像显示装置，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和配置在基板上的多个像素；及出光面，射出由多个像素形成的可见光区域的光束，其中，
光接收部仅接收经由出光面入射到图像显示装置的光中的非可见光，
光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧，
从与出光面垂直的方向观察时，光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，
在光接收部与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
[2]根据[1]所述的图像显示装置，其中，光接收部对近红外区域具有敏感性。
[3]根据[1]或[2]所述的图像显示装置，其中，
光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，
由光接收部检测的对象为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的图像显示装置，其中，在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器在波长850nm下的单板透射率小于55％。
[5]一种头戴式显示器，其包括：[1]至[4]中任一项所述的图像显示装置；及配置在图像显示装置与观察者眼球之间的目镜透镜，其中，
还包括能够向眼球照射近红外光的光源，
并具备眼球追踪系统，该眼球追踪系统中，经由近红外偏振器，由光接收部检测使眼球反射来自光源的近红外光而得到的反射光。
[6]根据[5]所述的头戴式显示器，其中，
目镜透镜具有近红外透射性。
[7]根据[5]或[6]所述的头戴式显示器，其中，
目镜透镜包括近红外透射性半反射镜和近红外透射性反射偏振器。
[8]根据[5]至[7]中任一项所述的头戴式显示器，其中，在目镜透镜与图像显示装置的多个像素之间还包括对可见光具有偏振特性的可见光偏振器，该可见光偏振器在近红外区域具有透射性。
[9]根据[5]至[8]中任一项所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性，或者在可见光区域具有透射性。
[10]根据[5]至[8]中任一项所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器为图案偏振器，该图案偏振器在同一面内包括对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域和对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域。
[11]根据[9]所述的头戴式显示器，其中，对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域在波长850nm下的单板透射率小于55％。
[12]一种图像显示系统，其包括：[1]至[4]中任一项所述的图像显示装置；及能够向使用者的面部照射近红外光的光源，
并具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，经由近红外偏振器，由光接收部检测使观察者的面部反射来自光源的近红外光而得到的反射光。
[13]根据[12]所述的图像显示系统，其中，图像显示面板为OLED显示面板、及选自LED阵列、微型LED面板和迷你LED面板中的发光面板，
图像显示装置在出光面设置有用于减少外光反射的圆偏振片，
该圆偏振片通过将可见光偏振器与相位差片层叠而成，
图像显示装置从出光面向基板依次包括可见光偏振器、相位差片及基板。
[14]根据[13]所述的图像显示系统，其中，在可见光偏振器与相位差片之间包括近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
对于波长550nm的光，相位差片与近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。
[15]根据[14]所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器的透射轴是下述中的任一种：
近红外偏振器的透射轴配置成与可见光偏振器的透射轴平行或正交，或者
近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)为1/2波长。
[16]根据[14]所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴为75°±10°，且近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)在180nm～360nm的范围内，
相位差片的慢轴相对于可见光偏振器的透射轴为15°±10°，相位差片的相位差Re(550)在115nm～155nm的范围内。
[17]根据[13]所述的图像显示系统，其依次包括可见光偏振器、相位差片及近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
相位差片的慢轴相对于可见光偏振器的透射轴为75°±10°，
且相位差Re(550)在180nm～360nm的范围内，
近红外偏振器的慢轴相对于可见光偏振器的透射轴为15°±10°，
在可见光区域具有的相位差Re(550)在115nm～155nm的范围内。
[18]一种图像显示系统，其包括：[1]至[4]中任一项所述的图像显示装置；及能够向测定对象照射近红外光的光源，
并具备测距系统或物体识别系统，该测距系统或物体识别系统中，经由近红外偏振器，由光接收部检测使测定对象反射来自光源的近红外光而得到的反射光。
[19]根据[18]所述的图像显示系统，其中，图像显示面板为OLED显示面板、及选自LED阵列、微型LED面板和迷你LED面板中的发光面板，
图像显示装置在出光面设置有用于减少外光反射的圆偏振片，
该圆偏振片通过将可见光偏振器与相位差片层叠而成，
图像显示装置从出光面向基板依次包括可见光偏振器、相位差片及基板。
[20]根据[19]所述的图像显示系统，其中，在可见光偏振器与相位差片之间包括近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
对于波长550nm的光，相位差片与近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。
[21]根据[20]所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器的透射轴是下述中的任一种：
近红外偏振器的透射轴配置成与可见光偏振器的透射轴平行或正交，或者
近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)为1/2波长。
[22]一种图像显示系统，其包括：[1]至[4]中任一项所述的图像显示装置；及能够向选自手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分照射近红外光的光源，
并具备指纹认证系统、静脉认证系统或活体测定系统，该指纹认证系统、静脉认证系统或活体测定系统中，经由近红外偏振器，由光接收部检测使选自手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分反射来自光源的近红外光而得到的反射光。
[23]根据[22]所述的图像显示系统，其中，还包括用于引导从光源射出的近红外光的导光板，并具备指纹认证系统，该指纹认证系统中，通过使在该导光板内传播的近红外光在手指与导光板之间的界面散射，从而由光接收部检测散射的近红外光。
[24]根据[22]所述的图像显示系统，其中，还包括用于引导从光源射出的近红外光的导光板，该导光板被赋予散射层或衍射功能层，并具备静脉认证系统或活体测定系统，该静脉认证系统或活体测定系统中，从出光面射出所引导的近红外光的一部分照射测定对象，并由光接收部接收来自测定对象的反射光。
[25]一种图像显示系统，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；及
图像显示装置，具有包含基板和多个像素的图像显示面板及射出由多个像素形成的光束的出光面，
多个像素包括形成可见光区域光束的像素组、及形成光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，
从与出光面垂直的方向观察时，多个像素配置在与基板重叠的位置，
光接收部配置成接收从形成非可见光区域光束的像素经由出光面照射并由所检测的对象反射或散射而得的非可见光，仅接收非可见光区域的光束，
图像显示装置在形成非可见光区域光束的像素与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
[26]根据[25]所述的图像显示系统，其中，光接收部对近红外区域具有敏感性。
[27]根据[25]或[26]所述的图像显示系统，其中，光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，
由光接收部检测的对象为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。
[28]根据[25]至[27]中任一项所述的图像显示系统，其中，在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器在波长850nm下的单板透射率小于55％。
[29]根据[25]至[28]中任一项所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。
[30]一种头戴式显示器，其具备[25]至[29]中任一项所述的图像显示系统及目镜透镜，其中，
并包括眼球追踪系统，该眼球追踪系统中，由光接收部检测从该图像显示装置照射到观察者的眼球后反射而得的近红外光。
[31]根据[30]所述的头戴式显示器，其中，目镜透镜包括半反射镜和反射偏振器。
[32]根据[31]所述的头戴式显示器，其中，反射偏振器和半反射镜各自在850nm下的单板透射率为80％以上。
[33]根据[30]至[32]中任一项所述的头戴式显示器，其中，在目镜透镜的眼球侧表面还包括近红外偏振器，该近红外偏振器的单板透射率在850nm下小于55％。
[34]根据[25]至[29]所述的图像显示系统，其中，具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，由光接收部检测将从图像显示装置射出的近红外区域光束照射到使用者的面部而得到的反射光。
[35]根据[25]至[29]以及[34]中任一项所述的图像显示系统，其中，
图像显示装置从出光面向基板依次包括近红外偏振器、可见光偏振器及相位差片，该相位差片为相对于该可见光偏振器的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。
[36]根据[35]所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
[37]根据[25]至[29]中任一项所述的图像显示系统，其中，具备光检测和测距系统或物体识别系统，该光检测和测距系统或物体识别系统中，由光接收部检测将从图像显示装置射出的非可见光照射到测定对象而得到的反射光。
[38]根据[37]所述的图像显示系统，其中，图像显示装置从出光面向基板依次包括近红外偏振器、可见光偏振器及相位差片，该相位差片为相对于该可见光偏振器的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。
[39]根据[38]所述的图像显示系统，其中，近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
[40]一种头戴式显示器，其包括[25]至[29]中任一项所述的图像显示系统，其中，
图像显示装置包括导光元件，使从图像显示面板射出的可见光区域光束和非可见光区域光束通过该导光元件，从设置在导光元件的出光面向观察者射出，
通过由光接收部检测从该图像显示装置照射到观察者的眼球后反射而得的近红外光来进行眼球传感。
[41]根据[40]所述的头戴式显示器，其中，在导光元件的出射面与观察者的眼球之间以及光接收部与观察者的眼球之间分别包括近红外偏振器。
[42]根据[41]所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器中的设置于导光元件的出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器的可见光区域的平均透射率为90％以上。
[43]根据[41]或[42]所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器中的设置于导光元件的出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器在850nm下的偏振度为90％以上。
[44]根据[41]至[43]中任一项所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器中的设置于光接收部与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器在850nm下的偏振度为90％以上。
[45]根据[41]至[44]中任一项所述的头戴式显示器，其中，将眼球表面作为反射面时，设置于导光元件的出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器和设置于光接收部与观察者的眼球之间的近红外偏振器分别以正交尼科耳关系配置。
[46]一种图像显示装置，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和多个像素；及出光面，射出由多个像素形成的可见光区域的光束，其中，
光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧，
多个像素包括形成可见光区域光束的像素组、及形成光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，
从与出光面垂直的方向观察时，光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，
光接收部仅接收经由出光面入射到图像显示装置的光中的非可见光，
在形成非可见光区域光束的像素与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
[47]根据[46]所述的图像显示装置，其中，形成非可见光光束的像素在近红外光处具有发光带，
光接收部对近红外光具有敏感性，
形成可见光光束的像素组进行图像显示。
[48]根据[46]或[47]所述的图像显示装置，其中，该近红外偏振器的单板透射率在850nm下小于55％。
[49]根据[46]至[48]中任一项所述的图像显示装置，其中，近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。
[50]一种头戴式显示器，其具备[46]至[49]中任一项所述的图像显示装置及目镜透镜，其中，通过用图像显示装置对眼球进行近红外光照射和检测来进行眼球追踪。
[51]根据[50]所述的头戴式显示器，其中，近红外偏振器是将针对每个对应像素具有不同透射轴或偏振选择性的区域配置成图案状的图案偏振器。
[52]根据[50]或[51]所述的头戴式显示器，其中，目镜透镜包括半反射镜和反射偏振器。
[53]根据[52]所述的头戴式显示器，其中，反射偏振器和半反射镜在近红外区域具有透射性，单板透射率在850nm下分别为80％以上。
[54]根据[46]至[49]中任一项所述的图像显示装置，其被用作面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，由光接收部检测将从形成非可见光光束的像素射出的非可见光照射到使用者的面部而得到的反射光。
[55]根据[54]所述的图像显示装置，其中，近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
[56]根据[46]至[49]中任一项所述的图像显示装置，其中，具备光检测和测距系统或物体识别系统，该光检测和测距系统或物体识别系统中，由光接收部检测向测定对象照射来自图像显示装置的非可见光并使测定对象反射该非可见光而得到的反射光。
[57]根据[56]所述的图像显示装置，其中，作为近红外偏振器，包括具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
[58]根据[46]至[49]中任一项所述的图像显示装置，其被用作指纹传感器、静脉认证系统及血流量传感器中的任一种，该指纹传感器、静脉认证系统及血流量传感器经由近红外偏振器由光接收部检测使选自使用者的手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分透射或反射从图像显示装置射出的非可见光而得到的光。
[59]根据[58]所述的图像显示装置，其中，近红外偏振器是以图案状包含偏振选择性不同的多个区域的图案偏振器。
[60]一种图案偏振器，其具有对近红外区域的光具有偏振选择性的层，层至少包括在近红外区域具有偏振选择性的区域，在面内以图案状包含该偏振选择性不同的多个区域。
[61]根据[60]所述的图案偏振器，其具有选自以下图案偏振器中任一种的结构：
在偏振选择性层的面内包含具有第一偏振选择性的第一区域、及设置成被该具有第一偏振选择性的区域包围的、不具有偏振选择性的第二区域的图案偏振器，或者
在偏振选择性层的面内包含至少具有第一偏振选择性的第一区域、及具有第二偏振选择性的第二区域的图案偏振器。
[62]根据[60]或[61]所述的图案偏振器，其中，具有偏振选择性的区域中波长850nm下的单板透射率小于50％。
[63]根据[60]至[62]中任一项所述的图案偏振器，其中，在近红外区域具有偏振选择性的层的厚度为0.1μm～5μm。
[64]根据[60]至[63]中任一项所述的图案偏振器，其中，在近红外区域具有偏振选择性的层是将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成。
发明效果
根据本发明，能够提供一种利用光学作用，节省空间并且具有高检测灵敏度的图像显示装置、头戴式显示器及图像显示系统。并且能够提供有助于提供所述图像显示装置、头戴式显示器及图像显示系统的图案偏振器。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的一例的概念图。
图2是表示本发明的第1实施方式的另一例的概念图。
图3是表示本发明的第1实施方式的另一例的概念图。
图4是关于本发明的第1实施方式的显示器件的具体例。
图5是图4的显示器件的俯视图。
图6是关于本发明的第1实施方式的另一显示器件的具体例。
图7是关于本发明的第1实施方式的又一显示器件的具体例。
图8是关于本发明的第1实施方式的效果的概念图。
图9是作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的概念图。
图10是作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的概念图。
图11是关于作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的光学系统的概念图。
图12a是关于作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的光学系统的概念图。
图12b是关于作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的光学系统的概念图。
图12c是关于作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的光学系统的概念图。
图13是关于作为本发明的第1实施方式之一的头戴式显示器的另一光学系统的概念图。
图14是具备作为本发明的第1实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图15是具备作为本发明的第1实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图16是具备作为本发明的第1实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图17是具备作为本发明的第1实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图18是具备作为本发明的第1实施方式之一的LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统的概念图。
图19是表示作为本发明的第1实施方式之一的LIDAR系统或物体识别系统的操作的概念图。
图20是具备作为本发明的第1实施方式之一的指纹传感器、静脉认证系统或血流量传感器的图像显示系统的概念图。
图21是具备作为本发明的第1实施方式之一的指纹认证系统的图像显示系统的概念图。
图22是具备作为本发明的第1实施方式之一的静脉认证系统或血流量传感器的图像显示系统的概念图。
图23表示本发明的第2实施方式的概念图。
图24表示本发明的第2实施方式的概念图。
图25表示本发明的第2实施方式的概念图。
图26是关于本发明的第2实施方式的图像显示系统的具体例。
图27是图26的图像显示系统所具有的显示器件的俯视图。
图28是关于本发明的第2实施方式的另一图像显示系统的具体例。
图29是关于本发明的第2实施方式的作用的概念图。
图30是作为本发明的第2实施方式之一的头戴式显示器的概念图。
图31是作为本发明的第2实施方式之一的另一方式的头戴式显示器的概念图。
图32是具备作为本发明的第2实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图33是具备作为本发明的第2实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图34是具备作为本发明的第2实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的另一概念图。
图35是具备作为本发明的第2实施方式之一的LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统的概念图。
图36是表示本发明的第3实施方式的概念图。
图37是表示本发明的第3实施方式的概念图。
图38是表示本发明的第3实施方式的概念图。
图39是关于本发明的第3实施方式的显示器件的具体例。
图40是关于本发明的第3实施方式的作用的概念图。
图41是作为本发明的第3实施方式之一的头戴式显示器的概念图。
图42是作为本发明的第3实施方式之一的另一方式的头戴式显示器的概念图。
图43是具备作为本发明的第3实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的概念图。
图44是具备作为本发明的第3实施方式之一的面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统的光学系统的概念图。
图45是具备作为本发明的第3实施方式之一的LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统的概念图。
图46是具备作为本发明的第3实施方式之一的指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器的图像显示系统的概念图。
图47是包括本发明的第2实施方式的图像显示装置的头戴式显示器的优选一方式的概念图。
图48是包括本发明的第2实施方式的图像显示装置的头戴式显示器的优选一方式的概念图。
图49是包括本发明的第2实施方式的图像显示装置的头戴式显示器的优选一方式的概念图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选实施例，对本发明的图像显示装置、头戴式显示器、图像显示系统及图案偏振器进行详细说明。
在本说明书中，用“～”表示的数值范围是指将记载于“～”的前后的数值作为下限值和上限值而包含的范围。
在本说明书中，“(甲基)丙烯酸酯”用于表示“丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的任一者或两者”。
在本说明书中，可见光是电磁波中人眼可见波长的光，表示380～780nm的波长区域的光。非可见光是小于380nm的波长区域和超过780nm的波长区域的光。非可见光中，近红外光表示波长区域超过780nm且至2500nm的光，在本说明书中有时也简称为“红外光”。
在本说明书中，Re(λ)表示波长λ处的面内延迟。没有特别记载时，波长λ为550nm。
在本说明书中，Re(λ)是在AxoScan(由Axometrics公司制造)中用波长λ测定的值。通过AxoScan输入平均折射率((nx+ny+nz)/3)和膜厚(d(μm))，计算
慢轴方向(°)
Re(λ)＝R0(λ)
此外，R0(λ)虽然被表示为通过AxoScan计算出的数值，但它表示Re(λ)。
在本说明书中，P(λ)表示波长λ处的偏振度。对于波长λ的垂直入射光，通过以下要领计算偏振度。
P(λ)＝[(MD-TD)/(MD+TD)]×100
MD：在偏振选择性层中，对与透射量最大的方向正交的方向的线性偏振光的透射率
TD：在偏振选择性层中，对透射量最大的方向的线性偏振光的透射率
对线性偏振光的透射率能够通过在分光光度计中将测定光设为该方向的偏振光来测定。
[第1实施方式]
本发明的图像显示装置的第1实施方式包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和配置在基板上的多个像素；及出光面，射出由所述多个像素形成的可见光区域的光束，其中，光接收部仅接收经由所述出光面入射到所述图像显示装置的光中的非可见光，光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧，从与出光面垂直的方向观察时，光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，在光接收部与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
该图像显示装置与照射非可见光的外部光源组合，用作具有传感器的图像显示系统。
以往，射出可见光的发光区域与用于传感的光接收部一般是分开设置的。但是，为了兼顾器件的小型化和发光区域(尤其是显示器件，也可以称为显示区域)的扩大，需要将不是发光区域的区域限制在最小限度，这导致随着图像显示装置的小型化而检测精度降低、获取信息量减少。
具体而言，例如，在头戴式显示器中，在图像显示装置对使用者的眼睛照射非可见光，并由光接收部接收来自使用者眼睛的反射光来检测使用者眼睛确认的方向等的情况下，如果光接收部配置在图像显示装置的显示面外侧(面方向外侧)，则图像显示装置的显示面配置在使用者眼睛的正面，因此由使用者眼睛反射的光从倾斜方向入射到光接收部。来自使用者眼睛的反射光相对于光接收部从倾斜方向入射的情况下，会导致检测精度和获取信息量降低。
对此，通过应用本发明的图像显示装置，能够将发光区域以外的空间抑制在最小限度，并且对于图像显示装置来说能够以充分的面积设置光接收部，因此能够提供具有检测精度和获取信息量优异的图像显示装置的器件(图像显示系统)。
具体而言，从与出光面垂直的方向观察时(即，在面方向上)，光接收部被配置在与图像显示面板重叠的位置，因此由使用者的眼睛反射的光从正面方向入射到光接收部，从而能够提高检测精度和获取信息量。
在此，如果将光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，则可见光被光接收部接收，可能导致检测精度降低。相反，在本发明中，光接收部仅接收非可见光，对可见光不具有敏感性，因此不检测可见光而能够提高检测精度和获取信息量。
并且，由于在光接收部与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，因此能够去除成为噪声的来自外部的近红外光的一部分，来增加由使用者的眼睛反射的光的比例，因此能够提高SN比，能够提高检测精度和获取信息量。
利用图1说明上述第1实施方式的优选方式之一。图像显示装置10包括包含设置在基板1上的多个像素2a～2d的图像显示面板3以及光接收部4，由像素2a～2d形成可见光区域的光束5。可见光区域的光束5从出光面6射出，能够作为图像光被利用者识别或者照亮对象物。
在此，仅对非可见光区域具有敏感性的光接收部4能够设置在出光面6与图像显示面板3之间。并且，如图1所示，在面方向上光接收部4配置在与图像显示面板3重叠的位置。光接收部4也可以设置在例如对光束5具有透射性的基板7上。光接收部4可以接收从外部入射的非可见光8并转换为电信号，输出经由未图示的运算电路检测到的信息。
另外，在图1所示的图像显示装置10中，省略了近红外偏振器的图示。关于这一点，图2和图3也相同。
并且，利用图2说明第1实施方式的另一优选方式之一。图像显示装置20中的图像显示面板3和出光面6与图1相同，但对非可见光区域具有敏感性的光接收部4设置在图像显示面板3上。这里所说的“设置在图像显示面板3上”并不限于简单设置在图像显示面板3的出光面6侧的表面，也表示诸如通过在设置于发光面板内的电极层或钝化层、绝缘层等之上或其下设置而与发光面板一体化。
利用图3说明第1实施方式的又一优选方式之一。图像显示装置30中的图像显示面板3和出光面6与图1相同，但对非可见光区域具有敏感性的光接收部4设置在图像显示面板3的与出光面6相反的一侧。光接收部4可以设置在与图像显示面板3分开设置的基板7上，也可以与图像显示面板3的与出光面6侧相反一侧的表面相邻设置。
在此，图像显示面板3的基板1能够透射光接收部4具有敏感性的非可见光8。这里所说的透射是指也可以通过在基板设置空隙或空孔，不遮蔽作为对象的非可见光而使其到达光接收部4。并且，基板本身也可以对作为对象的非可见光波长区域具有透射性。
在图2和图3所示的例子的情况下，在面方向上光接收部4也配置在与图像显示面板3重叠的位置。
作为上述图像显示面板，可以应用LED(light emitting diode，发光二极管)阵列、OLED(Organic light emitting diode，有机发光二极管)显示面板、微型LED面板及迷你LED面板等发光面板。并且，图案显示面板也可以是组合透射型液晶面板和背光单元而成的显示面板。
作为图像显示面板中包含的基板，只要能够保持图像显示面板的形状，且在设置构成图像显示面板的晶体管元件、发光层、电极、导电层、绝缘层、堤岸、钝化层及平滑化层等时保持它们即可，可以使用由玻璃或高分子材料形成的片材或薄膜等。作为高分子材料，可以利用公知的材料，可以例示聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃、环氧树脂等。
设置在基板上的像素，如果是LED阵列、OLED面板、微型LED面板、迷你LED面板等，则是发光元件，如果是透射型液晶面板与背光单元的组合，则是由驱动电极和滤色器层或者黑矩阵划分的各色区域。
从LED阵列、OLED面板、微型LED面板、迷你LED面板等中包括的发光元件直接生成可见光区域的光束。并且，从透射型液晶面板与背光单元的组合中，由背光单元生成的光束通过透射型液晶面板的像素来形成可见光区域的光束。
如上所述形成的可见光光束通过出光面发射到图像显示装置的外部。该出光面是图像显示装置出射侧的最表面，例如可以是图像显示装置前保护板的表面、滤色器基板的外侧表面或视觉辨认侧偏振片的视觉辨认侧表面等。发射到系统外部的光束例如被用于照亮物体，并为观察者提供视觉信息。作为本发明的优选一方式，利用从这些图像显示面板射出的可见光区域的光束显示图像和信息等，从而能够构筑本发明的图像显示装置。
作为光接收部，可以应用对非可见光区域具有敏感性且对可见光不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管等光检测元件。优选光接收部为仅对近红外区域具有敏感性且对可见光区域不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管。作为光检测元件，也可以应用有机光电二极管(OPD)、有机光电晶体管(OPT)。
光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧。并且，如上所述，在面方向上光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置。光接收部通过接收从所检测的对象反射的非可见光，来检测对象的信息。由光接收部检测的对象可以为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。即，本发明的图像显示装置能够检测或识别物体的立体形状、物体的表面状态、以及使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹和虹膜等。
作为本发明的第1实施方式的图像显示装置的更具体的一例，利用图4示出OLED显示器件40，该OLED显示器件40包括在基板上包含像素和光接收部的发光面板。
OLED显示器件40包括发光面板以及根据需要设置的中间层48、盖板49，该发光面板包括设置在基板1上的驱动部42、传感器部43和OLED部41。图4所示的结构中，盖板49的表面成为光束5的出光面6。
驱动部42包括层间绝缘膜47，该层间绝缘膜47形成在基板1上，并形成有用于输入输出上部传感器部43和OLED部41的电信号的各种晶体管阵列(42a、42b)及多层布线层。
晶体管阵列和多层布线层一般使用金属材料或半导体材料，因此优选将其配置在基板侧，使得不妨碍传感器部43和OLED部41的光出入。
传感器部43包含有机发光二极管作为光接收部4，该有机二极管通过与从驱动部42引出的布线连接来被驱动。作为有机发光二极管的光吸收层的材料，例如为方酸(squaraine)系、D-π-A系、氟硼二吡咯(Bodipy)系、酞菁(Phthalocyanine)系等物质，可以使用适合于接收目标非可见光区域的光的所有物质。为了提高传感器灵敏度，有机二极管的基板侧电极可以使用反射电极。作为电极材料，例如基板1侧的电极由Al、Ag、Mo、AlNd、Mo/Al/Mo、TiN、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ITO/Mo/ITO等形成，从确保透明性的观点考虑，出光面6侧的电极由ITO、IZO、AlZO、Ag纳米线、石墨烯、CNT等形成。
在OLED部41中，发射波长分别不同的颜色(R、G、B)的像素(2a、2b、2c)的集合构成一个像素，这种像素以矩阵状图案重复排列有多个。这种像素图案例如可以排列成由图5所示的俯视图表示的所谓五片瓦阵列(PenTileMatrix)状。通过非像素区域配置成与上述传感器部的光接收部4垂直，能够不受构成像素的下部电极41c、有机发光层41a、上部电极41b的阻碍，使入射的非可见光8到达光接收部4进行检测。
为了提高发光效率，下部电极41c可以使用反射电极。作为电极材料，例如基板1侧的电极由Al、Ag、Mo、AlNd、Mo/Al/Mo、TiN、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ITO/Mo/ITO等形成。上部电极41b可以由ITO、IZO、AlZO、Ag纳米线、石墨烯、CNT等透明材料形成。上部电极41b的可见光透射率优选为80％以上。
有机发光层41a包括发射规定波长区域的可见光的公知的发光物质，例如包括荧光物质、磷光物质或TADF(热活性延迟荧光)。公知的发光物质包括Ir络合物、Pt络合物、Os络合物及Pd络合物之类的金属络合物、蒽(蓝)、Alq3(绿)、DCM(红)或它们的组合，但并不限于这些。
根据需要设置中间层48。中间层48将后述盖板49与OLED部连接。根据需要，可以设置触摸传感器、亮度提高层或指向性控制层等光学功能层、偏振片、外观设计层、用于隐藏驱动部42中从出光面侧露出的电极、布线的黑色层。
根据需要设置盖板49。盖板可以出于如下目的设置：保护OLED部或传感器部免受损伤或外部湿热，或者通过将表面防反射层设置在出光面来将来自像素的光有效地射出到外部。
虽未图示，但根据需要，可以在OLED显示器件40的任何地方赋予阻挡层、触摸传感器层、索引匹配层、粘接层、扩散层、指向性控制层、可见光吸收层、近红外光吸收层等。
作为本发明的图像显示装置的另一例，利用图6示出OLED显示器件60的概念，该OLED显示器件60具有在基板上包含像素的发光面板3、及设置于发光面板3的与出光面6相反一侧的光接收部4。
发光面板3在基板1上包含像素2。像素2如图5所示各色像素以图案状配置，但为了方便在图中连续表示。在基板1的与出光面6相反的一侧设置有光接收部4。从像素2射出的光通过出光面6从显示器件射出。从未图示的外部非可见光光源经由对象物入射到OLED显示器件60的出光面6的非可见光通过基板上的非像素区域入射到光接收部4并带来对象物的信息。
在此，虽然图6中描绘成基板1对所入射的非可见光8具有透射性，但是也可以在基板1设置穿孔使非可见光8透射。并且，由于在实际的基板1上层叠有未图示的驱动用TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)元件、布线及各种功能层，因此优选以非可见光8避开这些而到达光接收部4的方式进行配置，或者这些要素对非可见光8具有透射性。
并且，虽然光接收部4描绘成相对于非像素区域的宽度足够大并且设置非传感器区域DPA_D(参考图6)，但本发明并不限于此，光接收部4可以具有任意大小，可以设置在任意区域。例如，相对于非像素区域的大小没有限制，可以设置得更小，也可以设置得更大。并且，关于光接收部4，可以分开设置多个单元光接收元件，也可以仅在一个位置设置诸如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)芯片或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)芯片之类的被集成的元件。并且，可以设置或不设置非传感器区域DPA_D，也可以在基板1整体上将其大半作为传感器区域DPA_T(参考图6)，并且，也可以分割设置多个传感器区域DPA_T，且传感器区域之间用非传感器区域DPA_D覆盖。
并且，作为本发明的第1实施方式的图像显示装置的一例，利用图7示出显示器件70，该显示器件70包括液晶面板、设置在该液晶面板的基板1a上的光接收部4及背光单元79，该液晶面板在基板1a和滤色器基板1b之间具有液晶层71，并通过未图示的电极被驱动。
通过在液晶面板的基板表面73上形成的电极对液晶层71进行的调制以及滤色器CF，从背光单元79射出的可见光的光束5成为特定颜色的光而从出光面6(在图示例中，滤色器基板1b的表面)射出，该滤色器CF通过未图示的上下一对偏振片被切换透射和不透射，并且规定滤色器层72的各像素。
在该液晶面板中，像素2由各色滤色器CF和划分它们的黑矩阵BM规定。
通过使黑矩阵BM对非可见光具有透射性，从未图示的光源照射到检测对象并入射到显示器件70的非可见光8透射黑矩阵部到达光接收部4。可以用液晶层71填满从黑矩阵BM到光接收部4的受光面之间，但是为了使非可见光8高精度地到达光接收部4，也可以设置导光部件74。为了提高向光接收部4的聚光性，导光部件74的侧面74a也可以呈倒锥状。
图7中示出了将光接收部设置在基板1a上的情况，但作为设置光接收部的位置，如上所述，也可以设置在出光面6与基板1a之间、基板1a上、相对基板1a与出光面6相反的一侧，例如，也可以与图7中的背光单元79一体地设置。
在本发明的图像显示装置中，为了控制到达光接收部的非可见光的偏振，提高检测精度或增加获取信息量，或者为了兼顾其两者，在光接收部到出光面之间设置作用于非可见光的偏振器。作为优选的一方式，图8中举例具体说明了如下图像显示系统，该图像显示系统中，在上述图像显示装置所包括的光接收部与出光面之间包括偏振器，该偏振器是在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
图8所示的图像显示系统在图像显示装置10所包括的对近红外区域具有敏感性的光接收部4与出光面6之间具有近红外偏振器4b，该近红外偏振器4b在近红外区域具有偏振选择性。另外，在图8中，省略了图像显示面板的图示。
图8所示的图像显示系统还在图像显示区域的外部具有照射近红外偏振光的光源9。在图示例中，光源9安装在图像显示装置10的侧面。从安装于图像显示装置10的照射近红外偏振光的光源9射出的光(非可见光)8a被测定对象反射后，成为入射光8b入射到图像显示装置10。此时，入射光8b成为包含很多特定偏振光的状态。来自存在于环境中的太阳光和其他装置的近红外光噪声8c可能成为对于本发明的图像显示装置(图像显示系统)的噪声。但是，如果近红外光噪声8c是与入射光8b不同的偏振状态或无偏振状态，则通过使上述近红外偏振器4b成为仅透射入射光8b中较多包含的偏振光的偏振器，近红外噪声8c的大部分被近红外偏振器4b吸收，光接收部4能够高精度地仅检测入射光8b。
图8中，作为近红外光的光(以下，也称为近红外光)8a和入射光8b被描绘成相对于测定对象成为反射关系，但作为本发明的图像显示系统并不一定仅限于反射系统，也可以配置成与本发明的图像显示装置分开设置光源9，使得近红外光8a和入射光8b相对于测定对象成为透射关系。并且，作为测定对象，可以将任意对象作为对象。例如，可以例示使用者的手、手指、手掌、皮肤等活体的一部分，静脉图案、面部、眼球、嘴唇、手脚及它们的运动和手势，或者特定接口设备、周围物体等对象，或者包括温度、湿度、粒子及气体组成等的周围环境状态等。另外，在本发明中，手意指包括手指和手掌整体的部位，手指意指从手掌侧根部到指尖，手掌意指从手指根部到手腕。
作为照射非可见光(红外光)的偏振光的光源9，可以使用任意光源，典型的是IR发光性LED器件、IR激光器、在近红外区域具有发光带的各种灯类。并且为了提高这些偏振度，也可以与这些光源相邻地进一步设置在近红外区域具有偏振特性的其他偏振器。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，可以使用使在近红外区域具有吸收的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、将碘系偏振片聚烯化的偏振器、应用了线栅的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器、利用了超表面等表面微细结构的偏振器等。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，优选波长850nm下的单板透射率小于50％，更优选小于47％。并且，优选波长950nm下的单板透射率小于55％，更优选小于50％，进一步优选小于47％。并且，对于偏振度，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
在该范围内，能够充分去除噪声，提高检测精度。
单板透射率的测定方法可以使用分光光度计(产品名:VAP-7070(由JASCOCorporation制造)、或者产品名:VAP-7200(由JASCO Corporation制造)等)进行测定。作为测定的一例，可见光区域单板透射率是将测定波长设为400～700nm的范围来进行测定的。并且，作为另一例，非可见光、特别是近红外单板透射率是将测定波长设为800～1500nm来进行测定的。为了消除偏振器表面的界面反射的影响，优选在浸渍于匹配油中去除界面反射的状态下进行测定。并且，设为“波长αnm下的单板透射率”时，是指所指定波长αnm下的透射率。
关于偏振度的测定方法，可以使用检偏器测定偏振器的平行透射率(H0)及正交透射率(H90)，并由式：偏振度(％)＝{(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100来求出。如果是可见光区域的偏振度，则测定波长可以设为400～700nm的范围，如果是非可见光区域的偏振度，则测定波长可以设为800～1500nm。并且，也可以只规定特定波长的偏振度。例如，波长850nm的偏振度可以通过测定偏振器对波长850nm的光的平行透射率(H0-850)及正交透射率(H90-850)，并适用于上述求出偏振度的式中来求出。
并且，为了实现图像显示或提高画质，本发明的第1实施方式的图像显示装置还可以设置在可见区域具有偏振选择性的可见光偏振器。
在图4和图6中例示的具有OLED显示面板、及LED阵列、微型LED面板、迷你LED面板的图像显示装置中，为了提高非发光时(黑显示时)和强外光下的显示对比度，可以设置作为发光面板的出光面侧或出光面本身作用于可见光区域的圆偏振片。该圆偏振片可以由层叠可见光偏振器和相位差片而成者构成，从出光面侧开始可以依次包括可见光偏振器及作为相位差层的1/4波片，该可见光偏振器是在可见光区域具有偏振选择性的线性偏振器。
并且，在图7所示的显示器件70中，包括未图示的上下2个偏振器，这2个偏振器在可见光区域具有偏振选择性。在图7的显示器件70中显示图像时，这2个偏振器是必不可少的。此外，为了提高显示对比度和倾斜方向的视角特性，可以在这些偏振器与液晶面板之间设置光学各向异性层。
上述在可见光区域具有偏振选择性的偏振器(可见光偏振器)可以利用市售的偏振器，例如，可以使用使碘或者在可见光区域具有吸收的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在可见光区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、应用了线栅的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器、利用了超表面等表面微细结构的偏振器等。
上述在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器和在可见光区域具有偏振选择性的可见光偏振器在本发明的图像显示装置、图像显示系统或头戴式显示器的设计上，彼此的作用可能发生干涉。为了降低这些干涉的影响，在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器优选在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。并且从同样观点出发，在可见光区域具有偏振选择性的可见光偏振器优选在近红外区域不具有偏振特性或者在近红外区域具有透射性。
作为在近红外区域具有偏振选择性且在可见光区域具有透射性的近红外偏振器，可以例示使在近红外区域具有吸收且在可见光区域具有透射性的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在近红外区域具有吸收且在可见光区域具有透射性的二色性染料溶解或分散于液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器中仅在近红外区域具有反射带的偏振器、具有超表面等表面微细结构的偏振器中仅在近红外区域具有偏振选择作用的偏振器。
作为在近红外区域具有偏振选择性且在可见光区域具有透射性的近红外偏振器，波长850nm下的单板透射率优选小于55％，更优选小于50％，进一步优选小于47％。并且，波长700nm下的单板透射率优选为58％以上，更优选为75％以上，尤其优选为80％以上。并且，对于偏振度，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
作为在可见光区域具有偏振选择性且在近红外区域具有透射性的可见光偏振器，可以例示减少了近红外区域的吸收特性的碘系偏振器、使在可见光区域具有吸收且在近红外区域具有透射性的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在可见光区域具有吸收且在近红外区域具有透射性的二色性染料溶解或分散于液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器中仅在可见光区域具有反射带的偏振器、具有超表面等表面微细结构的偏振器中仅在可见光区域具有偏振选择作用的偏振器。
作为在可见光区域具有偏振选择性且在近红外区域具有透射性的可见光偏振器，波长850nm下的单板透射率优选为75％以上，更优选为80％以上，进一步优选为85％以上。并且，波长700nm下的单板透射率优选小于55％，更优选小于50％，尤其优选小于47％。
并且，对于偏振度，P(550)优选为0.90以上，更优选为0.95以上，进一步优选为0.98以上，尤其优选为0.99以上。P(550)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
并且，作为本发明的第1实施方式的图像显示装置、图像显示系统或头戴式显示器的另一优选的一方式，可以是图1、图2、图3、图4、图6及图7中的非可见光(近红外光束)8与可见光区域的光束(以下，也称为可见光束)5彼此不发生干涉的图像显示装置、图像显示系统或头戴式显示器。具体而言，通过设计成使可见光区域的光束5和近红外光束8微观上通过不同光路，以图案状设置适合各自的光路的具有偏振选择性的层。并且，作为另一具体例，以使对可见光区域的光束5的偏振选择性与对近红外光束8的偏振选择性在偏振器上一致的方式，设置在可见光区域和近红外区域双方都具有偏振选择性的1个偏振器。
作为以图案状设置有适合近红外光束8和可见光束5各自的光路的具有偏振选择性的层的偏振器，可以例示具有如下图案，即，包含将具有适合各自区域的吸收和透射特性的二色性染料溶解或分散于液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的多个区域的图案的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或者电介质多层膜的反射型偏振器中具有包含反射带不同的多个区域的图案的偏振器、具有超表面等表面微细结构的偏振器中具有包含作用区域不同的多个区域的图案的偏振器。
并且，作为在可见光区域和近红外区域双方都具有偏振选择性且相互的偏振选择性一致的偏振器，可以使用使碘或从可见光区域到近红外区域具有吸收特性的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、从可见光区域到近红外区域具有吸收特性的二色性染料溶解或分散于液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、应用了线栅的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型的偏振器中从可见光区域到近红外区域具有反射带的偏振器。
作为在可见光区域和近红外区域双方都具有偏振选择性且相互的偏振选择性一致的偏振器，在波长750nm和波长850nm这两者下，单板透射率优选小于55％，在至少一个波长下进一步优选小于50％，尤其优选在至少一个波长下进一步小于47％。
上述图像显示装置和图像显示系统例如可以应用于头戴式显示器等可穿戴设备、智能手机和平板电脑等移动显示器件、以及电视机、照明等固定式显示器件。
以下通过具体例来说明这些优选的各个方式。
作为包括本发明的第1实施方式的图像显示装置的头戴式显示器，如图9所示，例示出头戴式显示器90，其具备本发明的图像显示装置91、目镜透镜92及能够照射近红外光的光源(以下，也称为近红外光源)9，经由目镜透镜92由光接收部4检测从近红外光源9照射到眼球99后反射的近红外光(入射光)8b来作为眼球追踪系统。另外，省略了图像显示装置91所具有的图像显示面板的图示。目镜透镜92具有将从图像显示装置91的出光面6射出的成为图像的可见光区域的光束5投影到眼球上的功能，为观察者提供宽的FOV(Field ofView：视角)，实现沉浸感优异的图像显示。从上述眼球追踪得到的眼球位置和视线信息可用于渲染所投影的图像、以及操作嵌入在显示图像上的图形界面。由于图像显示装置91在光接收部4与出光面6之间包括近红外偏振器4b，因此可以降低光学系统内的杂散光以及来自头戴式显示器外部或构成头戴式显示器的其他部件的近红外光噪声。并且，从维持由眼球99反射的近红外光即入射光8b的强度的观点出发，目镜透镜92优选具有近红外透射性。并且，目镜透镜92的表面优选涂覆有近红外防反射涂层，其表面反射率优选小于4％，更优选小于2％。
以往，头戴式显示器的眼球追踪系统由于设置成不与显示光学系统重叠，所以空间限制严格，并且需要相对于眼球、特别是视线方向以大的角度进行传感，要求提高检测精度。通过本发明的传感系统，能够将显示光学系统和眼球追踪光学系统容纳在共同的空间内，从而能够进行紧凑且光线角度适当、检测精度优异的眼球追踪。
并且，图10中说明将使用了半反射镜和反射偏振器的所谓的薄饼透镜用作目镜透镜的情况。薄饼透镜101是通过将半反射镜101a和反射偏振器101b中的任意一方或双方设为曲面，作为反射折射光学系统发挥透镜作用的部件。与通常使用的利用玻璃或树脂的折射作用的透镜相比，容易控制单色像差、色差，并且与显示同等单色像差、色差的树脂透镜相比重量轻且薄，因此能够优选用作头戴式显示器的目镜透镜。
通过一例说明该光学系统作为透镜发挥作用的情况。如图10所示，在头戴式显示器100中，从图像显示装置91射出的可见光束5分别在反射偏振器101b和半反射镜101a反射1次，到达眼球99。此时，通过将反射偏振器101b设为圆偏振选择性，或者，将反射偏振器101b设为线性偏振光选择性且在反射偏振器101b与半反射镜101a之间设置未图示的1/4波片来使从半反射镜入射到1/4波片的光束5成为偏振方向相对于1/4波片的慢轴成45°的线性偏振光，由反射偏振器101b反射后向半反射镜101a侧回归并再次被半反射镜101a反射的光变为透射反射偏振器101b的偏振状态。这一系列作用与利用折射的透镜发挥同等的光学作用，能够用作头戴式显示器的目镜透镜。
此外，上述说明为优选的一例，只要能够发挥所谓的薄饼透镜的作用，就能够将半反射镜101a和反射偏振器101b、以及所组合的各种波片的特性进行各种组合。并且，为了降低从反射偏振器101b入射到眼球的光中的、从反射偏振器101b泄漏意想不到的偏振光而引起的重影、以及入射到眼球的成为图像的光速5依次在眼球表面和薄饼透镜101的眼球侧表面反射而产生的杂散光的影响，也可以在薄饼透镜101的眼球侧进一步设置附加的吸收型可见光偏振器以及其他相位差片。
作为本发明的第1实施方式的优选的一方式，还可以使反射偏振器101b、半反射镜101a在近红外区域具有透射性。根据该结构，从近红外光源9照射到眼球99并向光接收部4入射的入射光8b能够在不受薄饼透镜101的反射作用的情况下到达光接收部4。此时，例如如上所述薄饼透镜系统含有1/4波片的情况下，即使从近红外光源9射出的近红外光为偏振光，通过图像显示装置91的出光面6的入射光8b有时会因1/4波片等的影响而偏振状态发生变化。为了提高检测精度，可以在入射光8b的光路上的任意位置设置附加的相位差层，以补偿这样的偏振状态变化而使近红外偏振器4b中的入射光8b的透射率提高。
作为上述半反射镜，可以是金属蒸镀膜、电介质多层膜、多层聚合物反射偏振器(例如APF或DBEF)、胆甾醇型反射镜、反射性线栅偏振器、超表面偏振器。
作为上述反射偏振器，可以是多层聚合物反射偏振器(例如APF或DBEF)、胆甾醇型反射镜、反射性线栅偏振器、超表面偏振器。通常，多层聚合物反射偏振器、反射性线栅偏振器为线性偏振光选择性，胆甾醇型反射镜为圆偏振选择性。在本发明中，优选反射偏振器具有波长选择性。
作为上述1/4波片，只要是在规定的波长区域具有相当于1/4波长的相位延迟量的相位差元件，就可以没有限制地使用，可以举出无机相位差片、聚合物延伸相位差片、将液晶化合物或聚合性液晶化合物以取向状态固定的液晶相位差片、超表面相位差片等。这里所说的具有相当于1/4波长的相位延迟量，表示Re(550)为120nm～160nm的范围。在作用于可见光束的情况下，优选在宽频带显示1/4波长特性，其波长分散性优选为显示Re(450)＜Re(550)≤Re(650)的关系的所谓逆波长分散性。
作为1/4波片，可以是单层的薄膜或片材，也可以通过层叠多个薄膜或片材来发挥其特性。并且，也可以通过与使用了扭曲取向液晶或混合取向液晶的相位差片组合，仅对特定偏振光显示1/4波片的特性。
图11～图13概念性地示出了图10的头戴式显示器100的示例，对其光学系统的特征和增益进行更详细的说明。
作为本发明的第1实施方式的头戴式显示器的优选的一方式，图11中示出头戴式显示器110，依次配置有光接收部4、具备像素2的图像显示装置111、设置在图像显示装置111表面的偏振器115、半反射镜112、1/4波片113及反射型线性偏振器114(本发明中的反射偏振器)，通过向观察者的眼睛119投影可见光束5来进行图像显示，进而由光接收部4检测将来自近红外光源9的近红外光照射到观察者的眼睛119后反射而得到的入射光8b来进行眼球追踪。图11中，偏振器115的半反射镜112侧表面为显示器件的出光面6。未图示的近红外偏振器可以设置在偏振器115与光接收部4之间，也可以与偏振器115一体化。并且，也可以在偏振器115与半反射镜112之间设置近红外偏振器，在这种情况下，出光面6是该近红外偏振器的半反射镜112侧表面。
通过按照上述偏振器115、半反射镜112、1/4波片113、反射型线性偏振器114的顺序配置以及适当地设计它们的形状，可以发挥作为目镜透镜的作用。此外，图11是概念图，实际上半反射镜112和反射型线性偏振器114优选其中至少一方或者双方具有曲面形状，但是为了简单，图中描绘成平面状。并且，可见光束5和近红外光8a、入射光8b的光路也为了图示而描绘成与本来的光路不同。
在此，由眼睛119反射的近红外光即入射光8b依次通过反射型线性偏振器114、1/4波片113、半反射镜112、偏振器115到达光接收部4，入射光8b的一部分在反射型线性偏振器114、1/4波片113、半反射镜112、偏振器115中的任一个或多个表面散射或反射，从而产生重影像或噪声。通过使用偏振光源作为近红外光源9，并在出光面6与光接收部4之间设置近红外偏振器4b，能够减少这些重影像和噪声。
例如，作为入射光8b而经由图示的光路而朝向光接收部4的近红外光，其受到相对于反射型线性偏振器114、1/4波片113、半反射镜112、偏振器115所具有的近红外光的相位差所引起的相位差变化，但作为入射光8b而经由图示的光路以外而到达光接收部4的光束，由于其入射到上述各部件的入射角度和入射次数不同，因此具有与本来应该接受的相位差变化量不同的相位差变化量。因此，配置近红外偏振器4b以及根据需要设置相位差片，使得仅透射具有规定相位差变化量的入射光8b，且吸收具有与其不同的相位差变化量的近红外光，由此能够正确地获取观察者的眼睛信息，提高检测精度。
作为上述相位差片，可以没有限制地使用公知的相位差片，可以举出无机相位差片、聚合物延伸相位差片、将液晶化合物或聚合性液晶化合物以取向状态固定的液晶相位差片、超表面相位差片等。
关于图11中的图像显示装置111，在图12a～图12c中例示了包含能够对上述的检测精度提高发挥效果的偏振器115的结构。
例如，作为优选的一方式，图12a中示出显示器件(图像显示装置)120a，其从半反射镜126侧开始依次按照如下顺序配置：第一相位差片125、对可见光具有偏振选择性的线性偏振器即可见光偏振器124、根据需要设置的第二相位差片123、对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器122、包含像素2和光接收部4的发光面板(图像显示面板)121。在这种情况下，显示器件120a的出光面可以是第一相位差片125的半反射镜126侧表面或可见光偏振器124的半反射镜126侧表面。并且，图11中的偏振器115可以是可见光偏振器124。
在观察者的眼球反射的近红外光即入射光8b依次经过半反射镜126、第一相位差片125、对可见光具有偏振选择性的可见光偏振器124、根据需要设置的第二相位差片123、对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器122，到达光接收部4。在此，优选根据需要设置的第二相位差片123具有相位差，使得入射光8b的偏振状态与近红外偏振器122的透射轴大致一致。由此，入射光8b能够到达光接收部4。
在此，由可见光偏振器124反射的一部分近红外光束8d被半反射镜126再次反射，再次朝向光接收部4传播。这种近红外光束8d成为重影像或杂散光，从而可能会减少本发明的图像显示装置的检测精度或获取信息量。但是，由于经过了两次第一相位差片125，因此其偏振状态与入射光8b不同，如果被第二相位差片123偏振转换，则成为与近红外偏振器122的透射轴不一致的线性偏振光或椭圆偏振光，因此通过近红外偏振器122其大部分光量被去除。因此，只要是图12a的结构，就能够提高本发明的图像显示装置中的检测精度或获取信息量。此外，说明中使用的近红外光束8d作为经过意想不到的光路的光束的例子而例示，实际上，因在存在于眼球(测定对象)到近红外偏振器之间的界面或反射面上发生的意想不到的反射而产生的重影像、杂散光也可以通过同样的作用来减少。
另一方面，从像素2射出的可见光束5通过近红外偏振器122、根据需要设置的第二相位差片123、可见光偏振器124、第一相位差片125成为偏振光入射到半反射镜126。第一相位差片125优选是具有相对于可见光偏振器124的透射轴配置成45°或135°的慢轴的1/4波片，在该结构中，圆偏振光入射到半反射镜126。入射到半反射镜126的圆偏振光的一部分被反射而入射到可见光偏振器124，但由半反射镜126反射的可见光束5d成为与所入射的圆偏振光相反方向的圆偏振光，因此通过作为1/4波片的第一相位差片被转换为与可见光偏振器124的透射轴正交的线性偏振光，被可见光偏振器124吸收。由此，能够抑制在显示图像中产生的重影像或杂散光所引起的显示对比度降低。
对可见光具有偏振选择性的线性偏振器即可见光偏振器124优选对近红外光即入射光8b具有透射性。
对于可见光偏振器124，偏振度P(550)优选为0.90以上，更优选为0.95以上，进一步优选为0.98以上，尤其优选为0.99以上。并且，波长850nm下的单板透射率优选为75％以上，更优选为80％以上，尤其优选为90％以上。
并且，近红外偏振器122优选在可见光区域具有透射性。
对于近红外偏振器122，优选波长850nm下的单板透射率小于50％，更优选小于47％。并且，优选波长950nm下的单板透射率小于55％，更优选小于50％，进一步优选小于47％。并且，对于偏振度，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
并且，作为另一优选的一方式，图12b中示出显示器件(图像显示装置)120b，其从半反射镜126开始依次按照如下顺序配置：根据需要设置的第二相位差片123、对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器122、根据需要设置的第一相位差片125、对可见光具有偏振选择性的可见光偏振器124、包含像素2和光接收部4的发光面板121。在这种情况下，显示器件120b的出光面可以是第二相位差片123的半反射镜126侧表面或近红外偏振器122的半反射镜126侧表面。并且，图11中的偏振器115可以是可见光偏振器124。
在观察者的眼球反射的近红外光即入射光8b依次经过半反射镜126、根据需要设置的第二相位差片123、对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器122、根据需要设置的第一相位差片125、对可见光具有偏振选择性的可见光偏振器124，到达光接收部4。在此，优选根据需要设置的第二相位差片123具有相位差，使得入射光8b的偏振状态与近红外偏振器122的透射轴大致一致。由此，入射光8b能够到达光接收部4。并且，通过与在图12a的显示器件中说明的同样的作用，可以去除经过意想不到的光路的近红外光束8d，提高检测精度和获取信息量。
并且，从像素2射出的可见光束5在对可见光区域具有偏振选择性的可见光偏振器124中成为偏振光而入射到半反射镜126。此时，偏振状态根据第一相位差片125、近红外偏振器122、第二相位差片123分别具有的相位差而变化。通过将该偏振状态的变化设定为第一相位差片123、近红外偏振器122、第二相位差片125的相位差值以及慢轴配置，以使其成为正好1/4波长的变化，由此入射到半反射镜的可见光束5成为圆偏振光，被半反射镜反射后朝向发光面板121侧的可见光束5d转换为与可见光偏振器124的透射轴正交的线性偏振光，被可见光偏振器124去除。这样，能够抑制在显示图像中产生的重影像或杂散光所引起的显示对比度降低。
作为又一优选的一方式，图12c中示出显示器件120c(图像显示装置)，其从半反射镜126开始依次按照如下顺序配置：第一相位差片125、具有图案状的对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域127a和对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域127b的图案偏振器127、包含像素2和光接收部4的发光面板121。在这种情况下，显示器件120c的出光面可以是第一相位差片125的半反射镜126侧表面或图案偏振器127的半反射镜126侧表面。图案偏振器127相当于本发明中的近红外偏振器。换言之，图案偏振器127具有成为本发明中的近红外偏振器的区域。并且，图案偏振器127还具有作为上述可见光偏振器的功能。
关于在眼球反射并入射到光接收部4的近红外光即入射光8b与经过意想不到的光路的近红外光束8d的分离、以及从像素2射出的可见光束5被半反射镜反射后朝向发光面板121的可见光束5d的去除机制，与图12a、图12b中例示的显示器件相同，从而能够提高图像显示装置的检测精度和获取信息量、以及能够抑制显示图像的重影和对比度的降低。
作为图案偏振器，可以在同一面内具有对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域127a和对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域127b，并且，也可以是层叠有近红外图案偏振元件和可见光图案偏振元件而成的层叠体，该近红外图案偏振元件在同一面内具有对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域和对近红外区域不具有偏振选择性的近红外非偏振区域，该可见光图案偏振元件在同一面内具有对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域和对可见光区域不具有偏振选择性的可见光非偏振区域。
也可以使用在同一面内具有对近红外区域的吸收的各向异性沿面内方向取向的区域和对近红外区域的吸收的各向异性沿厚度方向取向的区域的光学元件来代替近红外图案偏振元件。并且，也可以使用在同一面内具有对可见光区域的吸收的各向异性沿面内方向取向的区域和对可见光区域的吸收的各向异性沿厚度方向取向的区域的光学元件来代替可见光图案偏振元件。
近红外偏振器区域与近红外偏振器相同地，优选波长850nm下的单板透射率小于50％，更优选小于47％。并且，优选波长950nm下的单板透射率小于55％，更优选小于50％，进一步优选小于47％。并且，对于偏振度，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
在该范围内，能够充分去除噪声，提高检测精度。
第一相位差片125是具有相对于可见光线性偏振器区域127b的透射轴配置成45°或135°的慢轴的1/4波片。第一相位差片125还优选具有将入射光8b的偏振状态转换为近红外偏振器区域127a显示选择透射性的偏振状态的特性。第一相位差片125也可以是将在可见光区域显示1/4波片的区域和具有转换为近红外偏振器区域127a显示选择透射性的偏振状态的特性的区域配置成图案状的图案相位差片，该图案可以配置成在与上述图案偏振器的可见光线性偏振器区域127b对应的区域中，在可见光区域显示1/4波片，在与近红外偏振器区域127a对应的位置中，具有转换为近红外偏振器区域127a显示选择透射性的偏振状态的特性。
并且，作为本发明的第1实施方式的优选的另一方式，图13中示出头戴式显示器130，其依次配置有光接收部4、具备像素2的显示器件(图像显示装置)131、设置在其表面的线性偏振器和1/4波片(即，圆偏振片)133、半反射镜132、圆偏振选择性反射偏振器134，通过向观察者的眼睛119投影可见光束5来进行图像显示，进而由光接收部4检测将来自近红外光源9的近红外光照射到观察者的眼睛119后反射而得到的反射光来进行眼球追踪。
通过按照上述偏振器、半反射镜132、圆偏振选择性反射偏振器134的顺序排列配置以及适当地设计它们的形状，可以发挥作为目镜透镜的作用。此外，图13也是概念图，简化示出实际部件形状以及光束路径。
作为上述圆偏振选择性反射偏振器，优选在胆甾醇型反射镜、上述线性反射偏振器上层叠宽频带1/4波片而成的偏振器。从可以由单层形成且光学界面少的观点、以及对近红外光产生的相位差量小的观点出发，更优选使用胆甾醇型反射镜。
作为半反射镜132、以及包括圆偏振片(线性偏振器+相位差片)133、光接收部4、像素2和未图示的近红外偏振器的显示器件131，可以分别使用图11、图12a～图12c的说明中例示的元件。
作为包括本发明的第1实施方式的图像显示装置的图像显示系统的一方式，利用图14说明具备表情传感(表情识别系统)或面部认证系统的图像显示系统的示例。
本发明的第1实施方式的图像显示系统的优选一方式为图像显示系统140，其包括本发明的显示器件(图像显示装置)20，还包括能够向使用者的面部照射近红外光8a的光源9，具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，经由近红外偏振器4b由光接收部4检测使观察者的面部反射来自光源9的近红外光8a而得到的入射光8b。观察者能够一边观看由多个像素2所形成的可见光的光束5形成的图像，一边利用上述面部认证系统或表情识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而能够用于解除器件或服务的安全锁定、识别使用者个人、提供与检测到的表情和/或面部状态对应的服务、或者主动控制器件。
现有的表情传感或面部认证系统使用设置在移动显示器的边缘部的摄像元件。这些摄像元件的每个元件的FOV(Field Of View)狭窄，为了得到识别所需的获取信息量，使用者需要对摄像元件反复大幅运动面部。为了解决该课题而将摄像元件设置在移动显示器的多个边缘部时，用于该目的的空间有时会成为器件尺寸和外观设计上的问题。
但是，根据本发明的第1实施方式的图像显示装置，能够将多个光接收部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的具备所需像素数的光接收部，能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
作为所使用的显示器件20中包括的图像显示面板，可以例示图4和图6所示的OLED显示面板、及LED阵列、微型LED面板、迷你LED面板等发光面板、使用了图7所示的液晶单元的显示器件等。
如上所述，为了形成图像或提高画质，这些图像显示面板可以包括偏振器。
关于作为图像显示面板而设置OLED显示面板以及在其表面设置减少外光反射的圆偏振片的结构，利用图15和图16中分别示出的概念图说明用于减少近红外光即入射光8b与可见光束5的干涉的结构。
图15更详细地示出图14的图像显示系统。
显示器件(图像显示装置)150从出光面6向基板1依次包括近红外偏振器4b、可见光偏振器151、相位差片152、及包含像素2和光接收部4的基板1。
从偏振发光性近红外光源9射出的近红外光8a被使用者的面部反射而成为入射光8b，从出光面6入射到显示器件20。可见光偏振器151对近红外区域的光具有透射性，与其透射轴无关地透射近红外光即入射光8b。近红外偏振器4b具有与入射光8b较多具有的偏振方向一致的透射轴，透射近红外偏振器4b的光经由可见光偏振器151、相位差片152到达光接收部4。可见光偏振器151和相位差片152优选对近红外光具有透射性。可见光偏振器151和相位差片152可以在近红外区域具有相位差，但是由于构成光接收部4的元件没有偏振选择性，因此能够不受影响地检测入射光8b。另一方面，太阳光等中包含的来自外部的近红外光噪声8c入射到近红外偏振器4b时，是与入射光8b不同的偏振状态或无偏振状态，因此其大部分被近红外偏振器4b吸收，不会到达光接收部4。因此，能够降低外部近红外光引起的噪声，得到高的检测精度。
关于可见光束5和外光155，当可见光偏振器151和相位差片152构成圆偏振片时，根据以往已知的OLED面板防反射原理，得到对比度提高的效果。由于近红外偏振器4b位于比可见光偏振器151更靠视觉辨认侧，因此对该原理没有任何影响。并且，具有能够自由设计近红外偏振器4b和可见光偏振器151各自的透射轴的优点。
图16也更详细地示出图14的图像显示系统。
显示器件(图像显示装置)160从出光面6向基板1依次包括可见光偏振器161、近红外偏振器4b、相位差片162、及包含像素2和光接收部4的基板1。由于近红外偏振器4b越接近光接收部4，就越能够发挥降低噪声和杂散光的效果，因此对于提高检测灵敏度和获取信息量，有时图16的结构比图15的结构更优选。
从偏振发光性近红外光源9射出的光束8a被使用者的面部反射而成为光束8b，从出光面6入射到显示器件160。可见光偏振器161对近红外区域的光具有透射性，与其透射轴无关地透射近红外光即入射光8b。近红外偏振器4b具有与入射光8b较多具有的偏振方向一致的透射轴，透射了近红外偏振器4b的光透射相位差片162到达光接收部4。相位差片162优选具有近红外透射性。透射相位差片162时入射光8b的偏振状态可能发生变化，但是由于构成光接收部4的元件没有偏振选择性，因此能够不受影响地检测入射光8b。
太阳光等中包含的来自外部的近红外光噪声8c与入射光8b同样地透射可见光偏振器161入射到近红外偏振器4b，但是由于近红外光噪声8c是与入射光8b不同的偏振状态或无偏振状态，因此其大部分被近红外偏振器4b吸收，不会到达光接收部4。因此，能够降低外部近红外光引起的噪声，得到高的检测精度。
由像素2形成的可见光束5为无偏振状态，即使透射相位差片162，偏振状态也没有变化。近红外偏振器4b对可见光区域具有透射性。近红外偏振器4b在可见光区域具有相位差，但是正如相对于相位差片162那样，可见光束5的偏振状态没有变化。在可见光偏振器161中仅一部分偏振光透射并从出光面6射出，而被观察为图像光。
另一方面，外部可见光165在从出光面6入射后透射可见光偏振器161时，只有与纸面平行的线性偏振光成分能够入射到更内部。进而经由近红外偏振器4b、相位差片162，并通过基板1或形成在基板1上的布线和电极等反射。此时，通过将近红外偏振器如图所示那样配置成具有与纸面垂直的吸收轴，近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差的慢轴也与纸面垂直或平行，因此透射近红外偏振器的外部可见光保持线性偏振光。通过使相位差片162的相位差Re(550)为1/4波长且其慢轴相对于可见光偏振器161为45°或135°，到达基板1、或者形成在基板1上的布线或电极等的外部可见光165成为圆偏振光，在通过反射转换为反方向的圆偏振光之后，再次通过相位差片152成为与纸面垂直的线性偏振光，在近红外偏振器4b中，偏振状态保持不变地入射到可见光偏振器161并被吸收。这样，外部可见光的内部反射成分被去除，能够显示对比度优异的图像。
另外，可以设为对于波长550nm的光，相位差片152与近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。
作为一例，图16中示出了近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴垂直配置的示例，作为得到同样效果的结构，例如，可以举出如下情况：
·近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴平行配置的情况。
·近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器具有的可见光区域的相位差Re(550)为1/2波长的情况。
此时，作为组合的相位差片，只要显示1/4波片特性，则可以利用任意相位差片，例如，可以例示聚合物拉伸相位差片、将液晶化合物在取向状态下固定而形成的液晶相位差片、结构双折射板等。并且，为了对从倾斜方向入射的外部可见光165也得到充分的内部防反射特性，还可以设置光学补偿层。
在上述结构中，近红外偏振器的透射轴可以限定为相对于可见光偏振器的透射轴方向平行、正交或45°(135°)中的任一种。在此，在由于器件上的限制而不得不以其他角度设置的情况下，或者为了使检测精度和获取信息量更优异，可以在除上述以外的范围内相对于可见光偏振片的透射轴方向设置近红外偏振片的透射轴。
作为这种结构，例如，可以将近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成75°±10°，且将近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)设在180nm～360nm的范围内。在这种情况下，作为相位差片，可以将慢轴相对于可见光偏振器的透射轴设为15°±10°，将相位差Re(550)设在115nm～155nm的范围内。
并且，在欲使近红外偏振器4b进一步靠近光接收部4而提高检测精度和获取信息量的情况下，关于图16中的可见光偏振器161、近红外偏振器4b、相位差片162，能够使其配置顺序从视觉辨认侧依次为可见光偏振器、相位差片、近红外偏振器。
在这种情况下，为了对图16所示的各光束发挥同样的光学作用，相位差片的慢轴相对于可见光偏振器的透射轴为75°±10°，且相位差Re(550)为180nm～360nm的范围，作为近红外偏振器，相对于可见光偏振器的透射轴，慢轴可以设为15°±10°，可见光区域所具有的相位差Re(550)可以设在115nm～155nm的范围内。
并且，也可以将相位差片设为在厚度方向上具有螺旋轴的扭曲取向液晶层。根据组合的近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差和透射轴方向，适当调节该相位差片的每单位厚度折射率各向异性Δn与厚度的积、扭曲角及表面指向矢的方向，从而能够制成相位差片和近红外偏振器的层叠体在可见光区域作为宽频带1/4波片发挥作用的层叠体。
并且，作为优选另一方式，图17中示出显示器件(图像显示装置)170及包括该显示器件(图像显示装置)170的图像显示系统，该显示器件(图像显示装置)170中，从出光面6向基板1依次包括图案偏振器171、相位差片172、光接收部4和像素2，该图案偏振器171具有图案状的对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域171a和对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域171b。
近红外偏振器区域171a优选被设置在与光接收部4对应的位置，使从对象面部入射的近红外光即入射光8b透射，且吸收并去除来自外部的近红外光噪声8c，从而能够提高本发明的图像显示装置的检测精度和获取信息量。可见光线性偏振器区域171b能够与相位差片172一起构成作用于可见光区域的圆偏振片，去除来自基板等的内部反射光，提高显示对比度。
根据需要，可以在与像素2对应的位置设置可见光透射部171c，使其透射而不吸收从像素2发射的可见光束5。通过在与像素2对应的位置设置可见光透射部171c，能够提高显示器件170的显示亮度，得到更高的显示对比度。
通过这样应用图案偏振器171，能够将各光学元件对可见光束和近红外光的干涉抑制在最小限度，因此优选。作为这种图案偏振器，可以应用图12c的说明中举出的图案偏振器。
如图18所示，包括本发明的第1实施方式的图像显示装置的图像显示系统的优选一方式为图像显示系统180，其括本发明的显示器件20，还包括能够向测定对象181和测定对象182照射近红外光8a的光源9，具备光检测和测距(LIDAR(light detection andranging))系统或物体识别系统，该光检测和测距系统或物体识别系统中，经由近红外偏振器4b由光接收部4检测使测定对象181和测定对象182反射来自光源9的近红外光8a而得到的入射光8b。使用者能够一边观看由多个像素2所形成的可见光的光束5形成的图像，一边利用上述LIDAR系统或物体识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而可以提供在所显示的图像中实时加载了获取信息的双向通信、以及使用赋予到测定对象的不可见标记183的各种服务。
与上述表情传感或面部认证系统中的课题相同，具备LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统使用设置在其边缘部的摄像元件。这些摄像元件的每个元件的FOV(FieldOf View)狭窄，为了得到识别所需要的获取信息量，需要将多个摄像元件分别设置在不同的位置，从而存在尺寸和重量上、以及外观设计上的问题。
但是，根据本发明的图像显示系统，能够将多个光接收部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的具备所需像素数的光接收部，从而能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
例如，如图19所示，考虑对放置在第一测定对象191后面的第二测定对象192进行物体识别的情况。现有技术中，在具备LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统180中，对由设置在边缘部的摄像元件4e获取的图像进行运算来掌握各自的位置。但是，不能获取被第二测定对象192遮蔽的第一测定对象191的遮蔽区域194的信息。当赋予第一测定对象191的不可见标记193被遮蔽区域194覆盖时，不可见标记193在系统上没有意义。
另一方面，在具备LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统中，如果应用本发明的图像显示系统180，则能够将多个光接收部4彼此最大分开设置成充满画面的宽度，因此能够减少遮蔽区域194，获取更多第一测定对象191的信息。
作为所使用的显示器件20中包括的图像显示面板，可以利用在具备上述面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统中使用的各种发光面板。并且，能够设置这些发光面板的图像形成中所必需的元件、或者为了提高显示对比度而进一步设置可见光偏振器，关于它们的配置以及根据需要设置的相位差片及其具体方式，可以应用在具备上述面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统中说明的结构和部件。例如，图像显示装置可以在出光面设置有用于减少外光反射的圆偏振片。圆偏振片是将可见光偏振器和相位差片层叠而成的，从出光面向基板，按照可见光偏振器、相位差片及基板的顺序配置。
或者，与图16所示的例子相同地，图像显示装置可以是如下结构：在可见光偏振器与相位差片之间包括近红外偏振器，近红外起偏器在可见光区域具有透射性，对于波长550nm的光，相位差片和近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。该情况下，外部可见光的内部反射成分也被去除，能够显示对比度优异的图像。
并且，在上述说明中示出了近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴垂直配置的示例，作为得到同样效果的结构，例如，可以举出如下情况：
·近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴平行配置的情况。
·近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器具有的可见区域的相位差Re(550)为1/2波长的情况。
作为上述不可见标记183和不可见标记193，例如可以应用仅吸收近红外区域而在可见光中透明的标记或仅反射近红外区域而在可见光中透明的标记，可以根据赋予的面在近红外区域是镜面反射性、扩散反射性还是吸收性来适当选择。标记可以是文字或符号，也可以是条形码或二维条形码等进行编码的符号。
作为具有本发明的第1实施方式的图像显示装置的图像显示系统的一方式，利用图20说明图像显示系统的示例，该图像显示系统具备指纹传感器(指纹认证系统)、静脉认证系统、血流量传感器等活体传感功能(活体测定系统)。
包括本发明的第1实施方式的图像显示装置的图像显示系统的优选一方式为图像显示系统200，其包括本发明的显示器件20，还包括能够向使用者的手、手指、手掌和皮肤等身体的一部分照射近红外光8a的光源9，并具备指纹传感器(指纹认证系统)、静脉认证系统、血流量传感器等活体传感功能(活体测定系统)，该指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器经由近红外偏振器4b由光接收部4检测使使用者身体的一部分透过或反射来自光源9的近红外光8a而得到的入射光8b。观察者可以通过使身体的一部分与显示器件20的出光面6接触或靠近来使用指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器，所得信息被未图示的运算电路处理，从而能够用于解除器件或服务的安全锁定、根据检测到的血流量状态或皮肤状态提供服务、或者主动控制器件。
以往的具有活体传感功能的图像显示系统使用设置在装置的边缘部的专用检测元件。但是，由于测定对象是手指、手掌或皮肤等需要一定以上面积的身体的一部分，因此元件所需的空间必须很大，因此在器件设计上、重量、空间或外观设计上的问题是不可避免的。并且，对于指纹认证，为了进一步提高安全等级，提出了同时认证多根手指的系统，但是在多个位置设置用于指纹认证的专用检测元件在重量、空间或外观设计上的问题是不可避免的。
但是，根据本发明的图像显示系统，能够与显示画面一体化地设置多个光接收部，因此能够确保足以与身体的一部分相对或接触的面积，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。并且，可以在显示画面上的任意部位设置多个接触部位。
作为所使用的显示器件20中包括的图像显示面板，可以利用在具备上述面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统中使用的各种发光面板。并且，能够设置这些发光面板的图像形成中所必需的元件、或者为了提高显示对比度而进一步设置可见光偏振片，关于它们的配置以及根据需要设置的相位差片及其具体方式，可以应用在具备上述面部认证系统或表情识别系统的图像显示系统中说明的结构和部件。
特别是关于光源9，在测定对象需要与图像显示系统接触或靠近的情况下，近红外光源与测定部位的相对位置产生限制。作为本发明的优选一方式的具备指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器的图像显示系统可以包括近红外光源、及对从近红外光源射出的近红外光进行引导的导光板。作为优选的一方式，图21示出了具有指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器等活体传感功能的图像显示系统210，其被设置成由导光板211形成显示器件20的出光面6。如果手指214与出光面6接触，则只有指纹的凸部所接触的部分的导光状态发生变化，从近红外光源9射出并在导光板211内传播的近红外光8a在手指与导光板的界面散射，其一部分作为入射光8b朝向光接收部4。通过检测该散射光，可以发挥作为指纹传感器的功能。导光板211优选在可见光区域具有透射性。并且，导光板211可以兼作显示器件20的盖板，也可以在其表面具备防污层、针对可见光的防反射层、防眩层、硬涂层。并且，为了降低噪声并抑制非接触区域中的误检测，近红外光源9优选为偏振光源。作为近红外光源，可以优选应用激光二极管、以及组合了近红外发光性的LED元件和偏振选择元件的光源。
并且，在为了检测靠近但不接触的状态的皮肤或身体的一部分，或者虽然已接触但希望比伴随表面接触的导光状态的变化更积极地对接触面照射近红外光的情况下，通过对导光板赋予散射层或衍射功能层，可以向测定对象照射更多的近红外光，进行与静脉图案、心率、血流量、以及皮肤的表面状态相关的传感。
作为优选的一方式，图22示出了具有指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器等活体传感功能的图像显示系统220，其被设置成由被赋予散射层或衍射功能层的导光板211形成显示器件20的出光面6。赋予到导光板211表面的散射层或衍射功能层212使所引导的近红外光8a的一部分从出光面射出并照射测定对象213。被测定对象反射或吸收或散射并受其组合的作用的近红外光即入射光8b从出光面6入射到显示器件20，由光接收部4检测。
作为赋予的散射层，优选在近红外区域具有散射极大的散射层，尤其优选在850～1000nm具有散射极大的散射层。作为赋予的衍射功能层，优选闪耀全息层、浮雕全息层、体积全息层、液晶衍射层、电介质多层膜层等，从具有偏振选择性且能够降低来自检测对象的入射光8b的噪声因素的观点出发，尤其优选液晶衍射层。
赋予的散射层和衍射功能层在图21中设置在导光板211的出光面侧，但是作为本发明的优选方式不限于此，也可以设置在导光板211的与出光面相反一侧的表面，也可以设置在导光板211的内部。并且，也可以是它们的组合。
[第2实施方式]
本发明的图像显示系统的第2实施方式包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；及图像显示装置，具有包含基板和配置在基板上的多个像素的图像显示面板以及由多个像素形成的光束射出的出光面，多个像素包括形成可见光区域光束的像素组以及形成光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，其中，从与出光面垂直的方向观察时，多个像素配置在与基板重叠的位置，光接收部配置成接收从形成非可见光区域光束的像素经由出光面照射并由所检测的对象反射或散射而得的非可见光，仅接收非可见光区域的光束，图像显示装置在形成非可见光区域光束的像素与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
以往，用于传感的非可见光光源一般与可见光发光部分开设置，由于装置的空间及重量、外观设计上的问题，用于传感的非可见光光源很小。在几乎靠近点光源的这种非可见光光源中，即使图像显示系统的光接收部高性能化，能够获取的信息也是有限的。
但是，通过应用本发明的图像显示系统，能够将发光区域以外的空间抑制在最小限度，并且能够以足够的面积设置图像显示系统的光源部，因此能够提供具有检测精度和获取信息量优异的图像显示系统的器件。
利用图23说明上述第2实施方式的优选方式之一。图像显示系统230包括发光面板3，该图像显示面板3包含设置在基板1上的多个像素2a～2d，由像素2a～2d形成可见光区域的光束5。可见光区域的光束5从出光面6射出，能够作为图像光被利用者识别或者照亮对象物。在此，发出非可见光8的光源9能够设置在出光面6与图像显示面板3之间。并且，如图23所示，在面方向上光源9配置在与图像显示面板3重叠的位置。发出非可见光的光源9也可以设置在例如对光束5具有透射性的基板7上。从光源9射出的非可见光8被测定对象反射或透射，由光接收部4检测。另外，在图23中省略了测定对象的图示，示出了非可见光8从光源9直接入射到光接收部4。关于这一点，图24、图25、图26和图28也相同。并且，在图23所示的图像显示系统230中，省略了近红外偏振器的图示。关于这一点，图24、图25、图26和图28也相同。
并且，利用图24说明第2实施方式的另一优选方式之一。图像显示系统240中的图像显示面板3和出光面6与图23相同，但发出非可见光的光源9设置在图像显示面板3上。这里所说的“设置在图像显示面板3上”并不限于简单设置在图像显示面板3的出光面6侧的表面，也表示诸如通过在设置于图像显示面板内的电极层或钝化层、绝缘层等之上或其下设置而与图像显示面板一体化。
利用图25说明第2实施方式的又一优选方式之一。图像显示系统250中的图像显示面板3和出光面6与图1相同，但发出非可见光的光源9设置在图像显示面板3的与出光面6相反的一侧。光接收部4可以设置在与图像显示面板3分开设置的基板7上，也可以与图像显示面板3的与出光面6侧相反一侧的表面相邻设置。
在此，图像显示面板3的基板1能够透射发出非可见光的光源9所发出的非可见光8。这里所说的透射是指也可以通过在基板设置空隙或空孔，不遮蔽作为对象的非可见光而使其从发出非可见光的光源9到达对象物。并且，基板本身也可以对作为对象的非可见光波长区域具有透射性。
在图24和图25所示例子的情况下，在面方向上光源9也配置在与图像显示面板3重叠的位置。
作为上述图像显示面板，可以应用LED阵列、OLED面板、微型LED面板及迷你LED面板等发光面板。并且，图案显示面板也可以是组合透射型液晶面板和背光单元而成的显示面板。
图像显示面板及它们中包含的基板和像素，可以应用上述第1实施方式中说明的内容。并且，出光面6的例子也可以是第1实施方式中说明的例子。发射到系统外部的可见光束例如被用于照亮物体，并为观察者提供视觉信息。作为本发明的优选一方式，图像显示装置利用从这些图像显示面板射出的可见光区域的光束来显示图像和/或信息。
作为光接收部，可以应用对非可见光区域具有敏感性且对可见光不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管等光检测元件。优选光接收部为仅对近红外区域具有敏感性且对可见光区域不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管。作为光检测元件，也可以应用有机光电二极管(OPD)、有机光电晶体管(OPT)。
光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，并检测对象。
设置光接收部的位置没有特别限制，可以与图像显示面板相邻或重叠地设置，也可以作为独立的器件来设置。由光接收部检测的对象可以为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。优选将光接收部设置在适合这些测定对象的位置。
作为光源(发光部)可以应用任意发光部，典型地优选使用近红外发光性的LED元件、OLED元件、激光元件。也优选使用表面发射激光器，特别是垂直共振器型表面发射激光器。当用作发光部时，可以设置为单一元件，也可以设置为由多个元件构成的阵列。通过设置为阵列，能够形成具有受控制的波前或图案等的光束。并且，也可以作为发光部设置单一元件，在此基础上通过使多个发光部联动来形成具有受控制的波前或图案等的光束。为了提高检测精度并增加获取信息量，由发光部形成并从出光面射出的非可见光优选具有受控制的波前或图案等。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，可以使用与第1实施方式相同的近红外偏振器。并且，与第1实施方式相同地，作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，优选波长850nm下的单板透射率小于50％。
作为本发明的第2实施方式的图像显示系统的一例，利用图26示出图像显示系统260，其具有OLED显示器件261，该OLED显示器件261在基板上包含像素2和发光部9。在本发明中，发光部(光源)9和光接收部4优选对近红外光具有发光带和敏感性。在以下说明中，均假设成发光部9是近红外光发光器件、光接收部4是近红外光接收元件来进行说明。
基板1上设置有晶体管层263a和晶体管层263d，并连接到像素2的下部电极262a和发光部9的下部电极264a。在下部电极262a、下部电极264a上分别层叠有可见EL发光层262b和透明电极262c、近红外EL发光层264b和透明电极264c，它们与电极连接。各自的下部电极也可以作为反射电极来提高光取出效率。并且，可以在可见EL发光层与其下部电极之间设置透明导电层262d，在近红外EL发光层与其下部电极之间设置透明导电层264d，通过共振结构进一步提高光取出效率。
进一步在上部隔着绝缘层265设置有盖板267。在盖板267的基板侧，也可以根据需要设置着色层266a和着色层266d。例如，可以将白色发光材料用作可见EL发光层262b，将着色层266a设为分别具有红、绿、蓝透射性的滤色器，从而通过像素2a～像素2c进行全彩显示。并且，也可以设置分别发出红、绿、蓝的可见EL发光层作为可见EL发光层262b，将着色层266a用作陷波滤波器来提高颜色再现性。在图26的记载中，图像显示装置261的出光面6是盖板267的视觉辨认侧表面。
由像素2a～像素2c形成的可见光束5成为显示图像而被观察者视觉辨认。从发光部9发出的近红外光束8照射到未图示的检测对象后，由光接收部4检测，从而能够进行各种传感。可以由像素2a～像素2c及发光部9形成1个像素单元268。
图27是从上方观察图26的发光面板的一部分来表示像素单元268配置的一例的概念图。通过将像素2a～像素2c与发光部9一体设置，能够将作为显示器件而被控制的图案光照射到对象，因此能够提高检测精度，增加获取信息量。
作为本发明的第2实施方式的图像显示系统的另一例，利用图28示出图像显示系统280，该图像显示系统280包括图像显示装置(OLED显示器件)281及光接收部4，该图像显示装置281包括在基板上包含像素2的OLED面板(发光面板)282、及相对于基板设置在与出光面6相反一侧的发光部9。
在基板上包含像素2的OLED面板282的观察者侧设置有盖板283，在图28所例示的结构中，该盖板283的观察者侧表面为出光面6。OLED面板282能够通过由像素2形成的可见光进行图像显示。
发出近红外光的发光部9设置在于第二基板284上设置的电路层285上，相对于OLED面板282的基板(未图示)，设置成位于与出光面6相反的一侧。为了固定与OLED面板282的相对位置以及防止发光部9彼此干涉，可以设置遮光性间隔物288。
从发光部9发出的近红外光束8通过OLED面板282的开口部或透射性部从出光面6射出，照射到对象之后由光接收部4检测。因此，OLED面板282优选其各个层对近红外光具有透射性，或者在非像素区域设置近红外光透射区域或开口部。
发光部9可以使用上述各种近红外光发光元件，但由于不需要与构成像素2的OLED元件共用电路，因此可以应用激光二极管和表面发射激光器等强力且具有偏振性的光源。从提高检测精度、增加获取信息量的观点出发，优选使用上述激光二极管和表面发射激光器等。
关于上述本发明的第2实施方式的图像显示系统，利用图29说明其作用。图29所示的图像显示系统290包括图像显示装置10或包括该图像显示装置10的图像显示系统中包括的近红外发光部9，从出光面6射出的近红外光8a为偏振光。更优选光接收部4具有偏振选择性或偏振敏感性。
从图像显示系统中包括的发光部9和发光部9e射出的偏振光即近红外光8a和近红外光8e被照射到测定对象，成为检测光束(入射光)8b入射到光接收部4。相对于现有技术中从单一的近红外光源照射到测定对象的情况，检测光束8b通过从多个光源照射而其光量增加，从而能够提高检测精度。并且，通过使近红外光8a和近红外光8e的偏振光分别为不同的偏振光，能够获取对应于偏振光的不同的来自测定对象的信息差异，从而获取信息量增加。
图29中，近红外光8a和近红外光8e被描绘成相对于测定对象成为反射关系，但作为本发明的图像显示系统并非仅限于反射系统，也可以配置成将光接收部4与图像显示装置10分开设置，以使相对于测定对象，近红外光8a和检测光束8b、或者近红外光8e和检测光束8b成为透射关系。并且，作为测定对象，可以将任意对象作为对象。例如，可以例示使用者的手、手指、手掌、皮肤等活体的一部分，静脉图案、面部、眼球、嘴唇、手脚及它们的运动和手势，或者特定接口设备、周围物体等对象，或者包括温度、湿度、粒子及气体组成等的周围环境状态等。
如上所述，作为发光部，典型地优选使用近红外发光性的LED元件、OLED元件、激光元件。也优选使用表面发射激光器，特别是垂直共振器型表面发射激光器。激光元件具有偏振发光性，因此可以优选使用。在发光元件为不发出偏振光的元件的情况下，为了使从出光面射出的近红外光8a成为偏振光，也可以进一步将在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器9b设置在发光部9与出光面6之间、发光部9e与出光面6之间、或出光面与测定对象之间。
作为光接收部4，可以应用任意部件，典型地可以利用在近红外区域具有灵敏度的光电二极管等光电转换元件。并且，根据需要，也可以在光接收部侧设置在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器、相位差元件、或者能够电调制偏振选择性和相位差的有源元件。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，可以使用第1实施方式中例示的各种偏振器。并且，关于它们的波长选择性，也可以根据目的而应用具有在第1实施方式中例示的各种波长选择性的近红外偏振器。
如果近红外偏振器与上述图像显示系统中的可见光的光学路径重叠，则近红外偏振器优选在可见光区域不具有偏振特性，或者在可见光区域具有透射性。这种近红外偏振器也可以从第1实施方式中例示的偏振器中采用。通过设为这种光学系统，可以构成近红外光和可见光的路径相互不干涉的光学系统。
上述图像显示系统例如可以应用于头戴式显示器等可穿戴设备、智能手机和平板电脑等移动显示器件、电视机、照明等固定式显示器件。
以下通过具体例来说明这些优选的各个方式。
如图30所示，本发明的第2实施方式的图像显示系统的优选一方式是头戴式显示器300，其具备本发明的图像显示系统中包括的显示器件(图像显示装置)301、目镜透镜302及光接收部4，由光接收部4检测入射光8b来作为眼球追踪系统，该入射光8b是从显示器件301照射到眼球309并反射的近红外光。目镜透镜302的作用与在第1实施方式中说明的相同。从上述眼球追踪得到的眼球位置和视线信息可用于渲染所投影的图像、以及操作嵌入在显示图像上的图形界面。
以往，头戴式显示器的眼球追踪系统被设置成不与显示光学系统重叠，因此空间限制较大，并且需要相对于眼球、特别是视线方向以大角度且较少光源数进行近红外光的照射，因此存在到达光接收部的光量不充分、即使照射偏振光也由于表面反射的偏振光依赖性而无法得到期望的检测光、能够获取的信息有限等问题。通过本发明的图像显示系统，能够将显示光学系统和眼球追踪光学系统容纳在共同的空间内，能够进行紧凑且照射光线角度适当而检测精度优异、获取信息量多的眼球追踪。
并且，在图31中说明将使用了半反射镜和反射偏振器的所谓的薄饼透镜用作目镜透镜的情况。关于薄饼透镜的结构、作用及其增益，与第1实施方式中说明的相同。
作为本发明的第2实施方式的优选的一方式，还可以使反射偏振器311b、半反射镜311a在近红外区域具有透射性。反射偏振器311b和半反射镜311a在850nm下的单板透射率优选为80％以上，更优选为85％以上，尤其优选为90％以上。根据该结构，从近红外光源9照射到眼球309并向光接收部4入射的入射光8b能够在不受薄饼透镜311的反射作用的情况下到达光接收部4。
这是因为，例如在通过发光部9向眼球照射规定的近红外光图案，并通过检测由瞳孔或角膜的反射和/或吸收产生的图案的变形和缺损来进行眼球追踪的情况下，具有不依赖于由薄饼透镜产生的视点区而能够设计照射图案的优点。这种优点在还能够检测大的眼球运动和/或瞳孔的细微运动这一点上，对本发明的带传感器的图像显示尤其优选。
例如如上所述薄饼透镜系统含有1/4波片的情况下，从近红外光源9经过出光面6作为偏振光射出的近红外光8a即使是偏振光，由于这些1/4波片等的影响，到达眼球309时的近红外光8a的偏振状态有时也会发生变化。为了提高检测精度和增加获取信息量，也可以在从近红外偏振器9b到近红外光8a的光路上的任意位置设置附加的相位差层，以补偿这样的偏振状态变化而使近红外光8a到达眼球时成为期望的偏振状态。并且，也可以在薄饼透镜311的反射偏振器311b的眼球309侧表面还附加设置近红外偏振器9b。
作为设置在眼球309侧表面的近红外偏振器9b，只要能够补偿偏振状态，则可以使用与在第1实施方式中说明的近红外偏振器相同的近红外偏振器。近红外偏振器9b的单板透射率在850nm下优选小于55％，更优选小于50％，尤其优选小于47％。如果在该范围内，则能够提高光接收部4的检测精度。
关于薄饼透镜中包括的半反射镜、反射偏振器、1/4波片，可以以相同方式使用在第1实施方式中例示的部件。由于对近红外光束的偏振状态的影响小，因此更优选将胆甾醇型反射镜用作反射偏振器的薄饼透镜。
如图47所示，本发明的第2实施方式的头戴式显示器的优选一方式是如下头戴式显示器，其具备图像显示系统471，图像显示系统471包括图像显示面板472及导光元件473，通过使从图像显示面板472射出的可见光区域的光束(实线)和非可见区域的光束(虚线)通过导光元件473，从设置在导光元件473的光出射面6(出光面)射出到观察者的眼球479，并由光接收部4检测从图像显示系统471照射到观察者的眼球479后反射而得到的近红外光来进行眼球传感。通过眼球传感得到的信息是眼球追踪、基于虹膜的个人认证、通过检测虹膜和视网膜、角膜的表面状态进行的生命体征信息、通过检测眼球中的血管进行的血流量、血压、心率、血液成分的分析信息等。
通常，通过可减小观察者面部被覆盖的面积以及使导光元件的一部分具有可见光透射性，将从图像显示面板射出的可见光区域的光束通过导光元件从设置在导光元件的出射面向观察者射出的显示器件能够一边引入外部视野一边进行图像显示，因此作为面向增强现实的头戴式显示器正在普及。但是，在保留这些优点的情况下附加设置传感系统，在空间上和外观设计上存在限制。并且，由于导光元件位于眼球的大致正面，因此在与导光元件分开设置传感系统的情况下，需要相对于眼球以大的角度照射或检测光束，从而照射光线角度的选择幅度和检测精度受到限制。
在具有本发明的图像显示系统的头戴式显示器中，由于将传感系统的光学系统的一部分组装在显示光学系统内，因此在空间上和外观设计上的限制较小。并且，由于可以从大致位于眼球正面的导光元件向眼球照射非可见光区域的光束，因此能够进行照射光线角度适当、检测精度优异的传感。
另外，上述的将从图像显示面板射出的可见光区域的光束通过导光元件从设置在导光元件的出射面向观察者射出的头戴式显示器，由于大多将发光面板集成得非常小，因此这里所说的图像显示面板并不仅限于面板状的形态，也概念性地包括将图像形成机构整体作为图像显示面板，在其内部具有可见光区域的像素和非可见光区域的像素的发光面板。
如图47所示，作为导光元件，除了设置有使用内部全反射进行导光且用于光入射和光出射的衍射元件的导光元件之外，还可以应用对表面实施了镜面处理的棱镜反射镜等以往公知的头戴式显示器用导光元件。由于导光元件使非可见光区域的光束通过，因此主要形成导光元件的材料优选在非可见光区域、特别是在800～1800nm的波长区域是透明的。当用于传感的波长为狭窄区域时，优选相对于峰值波长在±100nm的范围内是透明的。作为这样的材料，可以使用玻璃、树脂等。
作为导光元件的结构，如图47的导光元件473所示，可以是单片结构，也可以是组合了多个部件的结构。并且，导光路径可以由各光束的波长分别分割。在根据各光束的波长分割路径的情况下，可以以导光方向为主面，在面内方向进行分割，并且，也可以在面外方向(特别是导光元件为平板的情况下，在平板的厚度方向)进行分割。作为一例，在设置有使用内部全反射进行导光且用于光入射和光出射的衍射元件的平板上的导光元件中，可以用第一平板引导可见光区域的光束，用与第一平板平行设置的第二平板引导非可见光区域的光束。
作为进一步优选的一方式，如图48所示，可以在导光元件的光出射面与观察者的眼球之间配置附加的近红外偏振器484，并且在光接收部与观察者的眼球之间配置附加的近红外偏振器485。与图31中的说明相同地，通过具有附加的近红外偏振器，能够补偿近红外光8a的偏振状态。作为附加的近红外偏振器，只要能够补偿偏振状态，则可以使用与在第1实施方式中说明的近红外偏振器相同的近红外偏振器。该近红外偏振器的单板透射率在850nm下优选小于55％，更优选小于50％，尤其优选小于47％。
通过设置这种近红外偏振器，能够降低由外光和漫反射光引起的噪声，提高检测精度。
其中，在设置于导光元件的光出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器484中，为了使对可见光区域的光束所形成的显示图像以及能够透射导光元件观察的外部景色的影响最小化，优选该近红外偏振器484在可见光区域中是透明的。
从该观点出发，该近红外偏振器484在可见光区域的平均透射率优选为90％以上，更优选为92％以上，尤其优选为95％以上。
另一方面，为了发挥降低上述噪声的效果，设置于导光元件的光出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器484优选具有高偏振度。从该观点出发，该近红外偏振器484在850nm下的偏振度优选为90％以上，更优选为92％以上，尤其优选为95％以上。
并且，从降低上述噪声的观点出发，近红外偏振器中的设置于光接收部4与观察者的眼球489之间的近红外偏振器485中，该近红外偏振器485在850nm下的偏振度优选为90％以上，更优选为92％以上，尤其优选为95％以上。
作为上述近红外偏振器484和近红外偏振器485，例如，可以举出使在近红外区域具有吸收的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、将碘系偏振片聚烯化的偏振器、应用了线栅的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器、利用了超表面等表面微细结构的偏振器等。关于薄膜，从生产率优异、且可见光透射率能够设计得较高的方面出发，优选将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成。
设置于导光元件的光出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器484的吸收轴方向、和设置于光接收部与观察者的眼球之间的近红外偏振器485的吸收轴方向可以根据设计以任何方式配置。作为优选的一例，如图49所示，在假设观察者的眼球490的角膜491为镜面反射的情况下，优选配置成彼此成为正交尼科耳的配置。
在虹膜认证、确定瞳孔位置和大小的方式的眼球追踪、检测视网膜等眼球内部状态的方式的传感系统中，角膜表面的反射成分成为噪声，成为测定上的障碍。在假设观察者的眼球489为镜面反射的情况下，如果将设置于导光元件483的光出射面6与观察者的眼球489之间的近红外偏振器484的吸收轴方向、和设置于光接收部4与观察者的眼球489之间的近红外偏振器485的吸收轴方向配置为彼此成为正交尼科耳的配置，则具有靠近镜面的反射特性的角膜491的表面反射几乎被去除，但虹膜493、瞳孔492及视网膜(未图示)等内部组织的反射中偏振光发生变化而能够由光接收部4检测，从而能够去除角膜491的表面反射成分来检测信号。
并且，作为用于降低噪声的另一优选一例，通过在近红外偏振器484和红外偏振器485上组合在该波长下作为1/4波片发挥作用的相位差元件来形成圆偏振片，同样地可形成去除角膜表面的反射成分的结构。作为所使用的1/4波片，可以应用公知的相位差材料，例如，从不易对其他波长产生影响的观点出发，优选应用超表面材料。
图32示出本发明第2实施方式的图像显示系统的优选一方式。图32所示的本发明的图像显示系统320是如下图像显示系统320，其包括显示器件(图像显示装置)322，并具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中由光接收部4检测入射光(反射光)8b，该入射光(反射光)8b是将从配置在显示器件322中包括的图像显示面板的发出近红外光的发光部9射出的近红外光8a照射到使用者的面部，并由面部反射而得到的。
观察者能够一边观看由多个像素2所形成的可见光的光束5形成的图像，一边利用上述面部认证系统或表情识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而能够用于解除器件或服务的安全锁定、识别使用者个人、提供与检测到的表情和/或面部状态对应的服务、或者主动控制器件。
现有的表情传感或面部认证系统使用设置在移动显示器的边缘部的摄像元件和光源。由于这些光源的输出小且指向性有限，因此为了得到识别所需要的获取信息量，使用者需要对摄像元件和光源反复大幅度地移动面部。为了解决该课题而将摄像元件和光源的组合设置在移动显示器的多个边缘部时，用于该目的的空间有时会成为器件尺寸和外观设计上的问题。
但是，根据本发明的图像显示系统，能够将多个发光部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的具备所需发光元件数量的发光部，从而能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
作为所使用的显示器件20中包括的图像显示面板，可以例示图26和图28所示的OLED显示面板、及LED阵列、微型LED面板、迷你LED面板等发光面板、使用了液晶单元的显示器件等。
如上所述，为了形成图像或提高画质，这些图像显示面板可以包括偏振器。
关于作为图像显示面板而设置OLED显示面板以及在其表面设置减少外光反射的圆偏振片的结构，利用图33和图34中分别示出的概念图说明用于减少近红外光8a与可见光束5的干涉的结构。
图33更详细地示出图32的图像显示系统。
显示器件(图像显示装置)330从出光面6向基板1依次包括近红外偏振器9b、可见光偏振器331、相位差片332、及包含像素2和发光部9的基板1，该相位差片332为相对于可见光偏振器331的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。
从发光部9射出的近红外光8a被近红外偏振器9b偏振化而从出光面6射出，照射到测定对象并反射后由光接收部4检测。如上所述，通过照射偏振光，能够提高检测精度，增加获取信息量。通过使来自未图示的其他发光部的光成为相同偏振光或不同偏振光，能够进一步改善检测精度和获取信息量。近红外偏振器可以是在面内具有均匀透射轴方向的近红外偏振器，也可以是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
近红外偏振器的单板透射率在850nm下优选小于55％，更优选小于50％，尤其优选小于47％。在近红外偏振器为图案偏振器的情况下，优选在对近红外区域具有偏振选择性的区域具有上述单板透射率。
并且，对于偏振度，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
可见光偏振器331和作为1/4波片的相位差片332对从像素2射出的可见光束5和外光335的作用是作为OLED面板的内部防反射机构而公知的，提高了显示对比度。
如果可见光偏振器331和作为1/4波片的相位差片332为近红外透射性，并且近红外偏振器9b为可见光透射性，则在该配置中，可见光与近红外光各自的作用不会相互干涉，从而能够兼顾作为图像显示系统的检测精度和获取信息量的提高、以及作为图像显示装置的对比度的提高。
图34是示出近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器的情况的概念图。关于可见光偏振器341和作为1/4波片的相位差片342的配置及其作用，与图33所示的示例相同。
图案偏振器349包括具有与纸面平行的透射轴的区域349b、及具有与纸面垂直的透射轴的区域349e。从与区域349b对应的发光部9发出的光成为与纸面平行的线性偏振光8f而从出光面6射出，照射到使用者的面部，并且从与区域349e对应的发光部9e发出的光成为与纸面垂直的线性偏振光8g而从出光面6射出，照射到使用者的面部。作为一例，示出了具有2个不同偏振方向的图案化示例，但是也可以使具有3个以上互不相同的透射轴的区域图案化。并且，与未设置发光部9和发光部9e的非发光部区域对应的区域349f可以是具有任意透射轴的区域，并且也可以是没有偏振选择性的区域。
如后述，作为这种图案偏振器，例示出在以取向状态固定的液晶化合物中含有在近红外区域具有吸收的二色性化合物，使液晶化合物的取向状态和取向方向按每个区域发生变化而图案化的近红外偏振器。
图35示出本发明第2实施方式的图像显示系统的另一优选一方式。图35所示的图像显示系统是图像显示系统350，其包括显示器件(图像显示装置)351，并具备LIDAR系统或物体识别系统，该LIDAR系统或物体识别系统中由光接收部4检测入射光8b，该入射光8b是将近红外光8a照射到测定对象352和测定对象353，并使测定对象352和测定对象353反射近红外光8a而得到的。使用者能够观看由多个像素2所形成的可见光的光束5形成的图像，并且利用上述LIDAR系统或物体识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而可以提供在所显示的图像中实时加载了获取信息的双向通信、以及使用赋予到测定对象的不可见标记354的各种服务。
与上述表情传感或面部认证系统中的课题相同，具备LIDAR系统或物体识别系统的图像显示系统使用设置在其边缘部的摄像元件和光源。由于这些光源的每个元件的指向性狭窄并且输出有限，为了得到识别所需要的获取信息量，需要将多个光源分别设置在不同的位置，从而存在尺寸和重量上、以及外观设计上的问题。
但是，根据本发明的图像显示系统，能够将多个发光部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的具备所需输出的发光部，从而能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
作为图像显示装置的对比度的提高、以及通过对来自发光部的近红外光束的偏振方向进行各种图案化来提高检测精度和获取信息量，用于兼顾这两者的具体结构，可以利用与图33和图34所示的结构相同的结构。特别是从将结构光从出光面6射出而提高检测精度和获取信息量的观点出发，优选将具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器用作近红外偏振器的结构。并且，显示器件(图像显示装置)351优选从出光面6向基板依次包括近红外偏振器9b、可见光偏振器、相位差片、及包含像素2和发光部9的基板，该相位差片为相对于可见光偏振器的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。并且，近红外偏振器的单板透射率在850nm下优选小于55％，更优选小于50％，尤其优选小于47％。
这里所说的结构光是指被调制成使得照射到对象物的光的相位、振幅、波长、偏振状态中的至少任一种在面内不同的光。在结构光中，预先确定所调制的照射光的状态，形成规定的图案。通过计算经由对象检测出的信号相对于规定图案变化为怎样的面内分布，能够比以往更高精度且短时间地测量对象物的距离和/或形状、表面状态等。
[第3实施方式]
本发明的图像显示装置的第3实施方式包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和多个像素；及出光面，射出由所述多个像素形成的可见光区域的光束，光接收部设置在出光面与图像显示面板之间、或者图像显示面板上、或者图像显示面板的与出光面相反的一侧，多个像素包括形成可见光区域光束的像素组以及形成光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，从与出光面垂直的方向观察时，光接收部配置在与图像显示面板重叠的位置，光接收部仅接收经由出光面入射到图像显示装置的光中的非可见光，在形成非可见光区域光束的像素与出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
利用图36说明上述第3实施方式的优选方式之一。图像显示装置360包括图像显示面板3，该图像显示面板3包含设置在基板1上的多个像素2a～像素2c、像素2e，由像素2a～像素2c形成可见光区域的光束5，由像素2e形成非可见光8。可见光区域的光束5从出光面6射出，能够作为图像光被利用者识别或者照亮对象物。在此，仅对非可见光区域具有敏感性的光接收部4能够设置在出光面6与图像显示面板3之间。光接收部4也可以设置在例如对光束5具有透射性的基板7上。并且，如图36所示，在面方向上光接收部4配置在与图像显示面板3重叠的位置。光接收部4可以接收从外部入射的非可见光8并转换为电信号，输出经由未图示的运算电路检测到的信息。
另外，在图36所示的图像显示装置360中，省略了近红外偏振器的图示。关于这一点，图37和图38也相同。
并且，利用图37说明第3实施方式的另一优选方式之一。图像显示装置370中的图像显示面板3和出光面6与图36相同，但对非可见光区域具有敏感性的光接收部4设置在图像显示面板3上。这里所说的“设置在图像显示面板3上”并不限于简单设置在图像显示面板3的出光面6侧的表面，也表示诸如通过在设置于图像显示面板内的电极层或钝化层、绝缘层等之上或其下设置而与图像显示面板一体化。
利用图38说明第3实施方式的又一优选方式之一。图像显示装置380中的图像显示面板3和出光面6与图36相同，但对非可见光区域具有敏感性的光接收部4设置在图像显示面板3的与出光面6相反的一侧。光接收部4可以设置在与图像显示面板3分开设置的基板7上，也可以与图像显示面板3的与出光面6侧相反一侧的表面相邻设置。
在图37和图38所示例子的情况下，在面方向上光接收部4也配置在与图像显示面板3重叠的位置。
作为上述图像显示面板，可以应用LED阵列、OLED面板、微型LED面板及迷你LED面板等发光面板。并且，图案显示面板也可以是组合透射型液晶面板和背光单元而成的显示面板。
图像显示面板及它们中包含的基板和像素，可以应用上述第1实施方式中说明的内容。并且，出光面6的例子也可以是第1实施方式中说明的例子。发射到系统外部的可见光束例如被用于照亮物体，并为观察者提供视觉信息。作为本发明的优选一方式，图像显示装置利用从这些图像显示面板射出的可见光区域的光束来显示图像和/或信息。
形成非可见光的像素可以应用上述第2实施方式中说明的像素。形成非可见光的像素优选在近红外区域具有发光带。
作为光接收部，可以应用对非可见光区域具有敏感性且对可见光不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管等光检测元件。优选光接收部为仅对近红外区域具有敏感性且对可见光区域不具有敏感性的光电二极管或光电晶体管。作为光检测元件，也可以应用有机光电二极管(OPD)、有机光电晶体管(OPT)。
光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，并检测对象。
由光接收部检测的对象可以为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。优选将光接收部设置在适合这些测定对象的位置。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，可以使用与第1实施方式相同的近红外偏振器。并且，与第1实施方式相同地，作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，优选波长850nm下的单板透射率小于50％。
作为本发明的第3实施方式的图像显示装置的一例，利用图39示出OLED显示器件(图像显示装置)390，该OLED显示器件(图像显示装置)390具有图像显示面板391，该图像显示面板391在基板392上包括形成可见光束的像素(可见光像素)2a～2c、形成非可见光束的像素(非可见光像素)2e及光接收部4。本发明的图像显示装置的非可见光像素2e和光接收部4优选对近红外光具有发光带和敏感性。在以下说明中，均假设成非可见光像素2e是近红外光发光元件、光接收部4是近红外光接收元件来进行说明。
在基板392上设置未图示的晶体管层构成驱动电路，像素2a～像素2c、像素2e分别包括下部电极、EL发光层、透明电极。并且，在非像素区域形成有与未图示的电路连接的光接收部4。可以在图像显示面板391的视觉辨认侧设置盖板393，由盖板393保护发光面板。在图39的结构中，盖板393的视觉辨认侧表面为出光面6。
虽未图示，但可以在盖板393与图像显示面板391之间设置绝缘层、粘接层等。并且，也可以设置用于提高色纯度的滤色器层、用于防止内部反射的圆偏振片。
由可见光像素2a～像素2c形成的可见光束5成为显示图像而被观察者视觉辨认。从非可见光像素2e发出的近红外光束8照射到检测对象后，由光接收部4检测，能够进行各种传感。可以由可见光像素2a～像素2c及非可见光像素2e形成1个像素单元。
关于上述本发明的图像显示装置，利用图40说明其作用。
图像显示装置400具有包含可见光像素2a～像素2c、非可见光像素2e及受光部4的图像显示面板。从可见光像素2a～像素2c发出的可见光束5从出光面6射出，被视觉辨认为显示图像。从非可见光像素2e发出的近红外光8a照射到测定对象，从测定对象经由出光面6由光接收部4检测，作为传感器发挥作用。
图像显示装置400优选在出光面6与非可见光像素2e之间包括在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器402。由此，从出光面6射出的近红外光8a成为偏振光，能够实现检测精度和获取信息量的提高。并且，来自外部的近红外光噪声8c作为噪声从出光面6入射，但由于它们通常处于非偏振或者与从非可见光像素2e照射的近红外光8a不同的偏振状态，因此其大部分被近红外偏振器402吸收，不会到达光接收部4。因此，能够去除噪声，提高检测精度。
并且，来自非可见光像素2e的光的一部分在出光面6反射而产生朝向内部的近红外光8d，可能成为光接收部4中的误检测的原因。为了防止这种情况，从非可见光像素2e射出并经由近红外偏振器402入射到出光面6的光束优选为圆偏振性。更具体而言，将近红外偏振器402设为胆甾醇型反射镜之类的圆偏振选择透射性或者将近红外偏振器402设为近红外区域的线性偏振器，进而在近红外偏振器402与出光面6之间还可以设置相位差片，该相位差片配置成慢轴相对于近红外偏振器402的透射轴为45°或135°，且在近红外区域作为1/4波片发挥作用。由此，由出光面6反射的光束的圆偏振光的旋转方向反转，在朝向光接收部4的光路上被近红外偏振器402遮蔽，因此不能到达光接收部4，从而能够确保检测精度。
作为图像显示装置400的测定对象，可以将任意对象作为对象。例如，可以例示使用者的手、手指、手掌、皮肤等活体的一部分，静脉图案、面部、眼球、嘴唇、手脚及它们的运动和手势，或者特定接口设备、周围物体等对象，或者包括温度、湿度、粒子及气体组成等的周围环境状态等。
作为在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器，可以使用第1实施方式中例示的各种偏振器。并且，关于它们的波长选择性，也可以根据目的而应用具有在第1实施方式中例示的各种波长选择性的近红外偏振器。
近红外偏振器优选在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。如后所述，在近红外偏振器是以图案状包含偏振选择性不同的多个区域的图案偏振器的情况下，也优选在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。这样，用于传感的近红外光与用于图像显示的可见光不发生干涉而能够兼顾良好的显示性能和高精度的测定。
上述图像显示装置例如可以应用于头戴式显示器等可穿戴设备，智能手机和平板电脑等移动显示器件，电视机、照明等固定式显示器件。
以下通过具体例来说明这些优选的各个方式。
包括本发明的第3实施方式的图像显示装置的图像显示系统的优选一方式为头戴式显示器，如图41所示，其为头戴式显示器410，其中，具备本发明的图像显示装置411及目镜透镜412，通过利用图像显示装置411对眼球419照射近红外光并进行检测来作为眼球追踪系统。目镜透镜412的作用与在第1实施方式中说明的相同。从上述眼球追踪得到的眼球位置和视线信息可用于渲染所投影的图像、以及操作嵌入在显示图像上的图形界面。
头戴式显示器中重量、尺寸及空间上的课题与确保检测精度和获取信息量的课题相反这一点如第1实施方式和第2实施方式中所述，在本实施方式中，通过将发光部和光接收部双方与视觉辨认光学系统统合，能够将发光部和光接收部双方配置在与眼球正对方向上，因此不仅解决了空间上的课题，而且光学设计上的自由度大幅增加，能够构筑检测精度和获取信息量优异的眼球追踪系统。
如图40中所说明，为了去除从非可见光像素2e射出后被出光面6反射并直接入射到光接收部4的成分，并且去除视觉辨认光学系统中的杂散光，优选在非可见光像素2e与图像显示装置411的出光面6之间设置近红外偏振器414。近红外偏振器414优选为胆甾醇型反射镜或层叠体中任一种，该层叠体从非可见光像素2e侧依次包括近红外区域的线性偏振器及相位差片，该相位差片相对于近红外区域的线性偏振器的透射轴方向具有45°或135°的慢轴，且在近红外区域作为1/4波片发挥作用。
从增加获取信息量的观点出发，也可以使从非可见光像素2e射出的近红外光8a的偏振光方向和状态分别不同，照射到眼球419并由光接收部4检测。由于从非可见光像素2e射出的近红外光8a的偏振光的方向和状态分别不同，因此上述近红外偏振器414可以是将针对每个对应像素具有不同透射轴或偏振选择性的区域配置成图案状的图案偏振器。
并且，图42中说明将使用了半反射镜和反射偏振器的所谓的薄饼透镜用作目镜透镜的情况。关于薄饼透镜的结构、作用及其增益，与第1实施方式中说明的相同。
作为本发明的第3实施方式的优选的一方式，还可以使反射偏振器421b、半反射镜421a在近红外区域具有透射性。反射偏振器421b和半反射镜421a在850nm下的单板透射率优选为80％以上，更优选为85％以上，尤其优选为90％以上。
根据该结构，从非可见光像素2e照射到眼球429的近红外光8a、以及在眼球429反射后入射到光接收部4的入射光8b不受薄饼透镜421的反射作用，因此能够进一步提高眼球追踪系统的光学设计的自由度而不受薄饼透镜的开口和视点区等的限制。这种优点在还能够检测大的眼球运动和/或瞳孔的细微运动这一点上，对本发明的带传感器的图像显示尤其优选。
关于薄饼透镜中包括的半反射镜、反射偏振器、1/4波片，可以以相同方式使用在第1实施方式中例示的部件。由于对近红外光束的偏振状态的影响小，因此更优选将胆甾醇型反射镜用作反射偏振器的薄饼透镜。
图像显示装置423在出光面6与非可见光像素2e之间设置有近红外偏振器424。关于其理由、增益、优选结构，与图41中的说明相同。
为了消除由于薄饼透镜421中包括的各光学要素在近红外区域具有的相位差及影响偏振状态的因素给近红外光8a和入射光8b带来的光学影响特别是偏振状态的变化，从而能够以期望的偏振状态对眼球进行照射或者由光接收部4进行检测，可以在图像显示装置423与薄饼透镜421之间进一步设置第二相位差片。
图43示出本发明第3实施方式的图像显示装置的优选一方式。图43所示的图像显示装置是具备面部认证系统或表情识别系统的图像显示装置431，该面部认证系统或表情识别系统由光接收部4检测入射光8b，该入射光8b是将从图像显示装置431中包括的图像显示面板432的非可见光像素2e射出的近红外光8a照射到使用者的面部后反射而得到的。
观察者能够观看由多个可见光像素2a～像素2c所形成的可见光的光束5形成的图像，并且利用上述面部认证系统或表情识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而能够用于解除器件或服务的安全锁定、识别使用者个人、提供与检测到的表情和/或面部状态对应的服务、或者主动控制器件。
现有的表情传感或面部认证系统使用设置在移动显示器的边缘部的摄像元件和光源。但是，近年来，移动显示器在外观设计上要求将显示面全部作为图像显示区域、将所谓的边框部抑制在最小限度的图像显示面板，有时设置摄像元件和光源的空间极小或完全没有。
另一方面，为了向使用者提供高质量服务，正在尝试在移动显示器上直接传感使用者的个人认证、健康状态、心理状态等，通过显示图像和声音提供适当服务。使用者的个人认证、健康状态、心理状态的传感需要大量信息获取，并且其检测精度必须很高。
但是，根据本发明的图像显示装置，能够将多个发光部和光接收部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的发光部和光接收部，从而能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
作为图像显示装置431中包括的图像显示面板，可以例示图39所例示的OLED显示面板、及LED阵列、微型LED面板、迷你LED面板等发光面板、使用了液晶单元的显示器件等。
如上所述，为了形成图像或提高画质，这些图像显示面板可以包括偏振器。
关于作为图像显示面板而设置OLED显示面板以及在其表面设置减少外光反射的圆偏振片的结构，利用图44所示的概念图说明用于分别减少近红外光和可见光噪声的结构。
图44更详细地示出图43的图像显示装置。图像显示装置440从出光面6向基板1依次包括：相位差片444，在近红外区域显示1/4波片特性；近红外偏振器445，其透射轴相对于相位差片444的慢轴为45°或135°；可见光偏振器441；作为1/4波片的相位差片442，相对于可见光偏振器441的透射轴在45°或135°具有慢轴；及基板1，包含可见光像素(未图示)、非可见光像素2e和光接收部4。
从非可见光像素2e射出的近红外光8a被近红外偏振器445偏振化，从出光面6射出后照射到测定对象，由光接收部4检测。如上所述，通过照射偏振光，能够提高检测精度，增加获取信息量。通过使来自未图示的其他非可见光像素的光成为相同偏振光或不同偏振光，能够进一步改善检测精度和获取信息量。近红外偏振器可以是在面内具有均匀透射轴方向的近红外偏振器，也可以是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
来自外部的近红外光噪声8c虽然从出光面6入射，但由于近红外光噪声8c是无偏振光或者是与意图检测的入射光8b不同的偏振状态，因此其大部分被近红外偏振器445吸收，不会到达光接收部4。并且，不从出光面6射出而被出光面6反射的光束8h在出光面6反射时，成为与由相位差片444转换的圆偏振光相反的圆偏振光，再次入射到相位差片444，成为与近红外偏振器445的透射轴正交的线性偏振光，因此它也不会到达光接收部4。这样能够去除噪声，确保检测精度。
可见光偏振器441和作为1/4波片的相位差片442对从可见光像素射出的可见光(未图示)和外光446的作用是作为OLED面板的内部防反射机构而公知的，具有提高显示对比度的效果。
如果可见光偏振器441和作为1/4波片的相位差片442具有近红外透射性，并且近红外偏振器9b具有可见光透射性，则在该配置中，可见光与近红外光各自的作用不会干涉，能够同时实现作为图像显示装置的检测精度和获取信息量的提高、以及作为图像显示装置的对比度的提高。
图45示出本发明第3实施方式的图像显示装置的另一优选一方式。本发明的图像显示装置454是具备LIDAR系统或物体识别系统的图像显示装置，该LIDAR系统或物体识别系统由光接收部4检测入射光8b，该入射光8b是将近红外光8a照射到测定对象451和测定对象452，并使测定对象451和测定对象452反射近红外光8a而得到的。使用者能够观看由多个像素2所形成的可见光的光束5形成的图像，并且利用上述LIDAR系统或物体识别系统，所得信息被未图示的运算电路处理，从而可以提供在所显示的图像中实时加载了获取信息的双向通信、以及使用赋予到测定对象的不可见标记453的各种服务。
与上述表情传感或面部认证系统中的课题相同，具备LIDAR系统或物体识别系统的显示器件使用设置在其边缘部的摄像元件和光源。由于这些光源的每个元件的指向性狭窄并且输出有限，为了得到识别所需要的获取信息量，需要将多个光源分别设置在不同的位置，从而存在尺寸和重量上、以及外观设计上的问题。
但是，根据本发明的图像显示装置，能够将多个发光部(非可见光像素)和光接收部与显示画面一体化地设置，因此能够设置所需数量的具备所需输出的发光部和光接收部，从而能够瞬间获取足够的信息量，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。
用于同时实现作为图像显示装置的对比度的提高、以及通过对来自发光部的近红外光束的偏振方向进行各种图案化来提高检测精度和获取信息量的具体结构，可以利用与图44所示的结构相同的结构。特别是从将结构光从出光面6射出而提高检测精度和获取信息量的观点出发，使用了具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器作为近红外偏振器的结构。
作为本发明的第3实施方式的图像显示装置的一方式，利用图46说明具备指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器等活体传感功能的图像显示装置的示例。
图46示出本发明第3实施方式的图像显示装置的优选一方式。本发明的第3实施方式的图像显示装置461是如下图像显示装置，其中，包括能够向使用者的手、手指、手掌、皮肤等身体的一部分照射近红外光8a的非可见光像素2e、光接收部4及可见光像素2a～2c，具备指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器，该指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器经由近红外偏振器4b由光接收部4检测入射光8b，该入射光8b是使使用者身体的一部分透过或反射来自非可见光像素2e的近红外光8a而得到的。
观察者可以根据是将身体的一部分与图像显示装置接触还是靠近来使用指纹传感器、静脉认证系统、血流量传感器，所得信息被未图示的运算电路处理，从而能够用于解除器件或服务的安全锁定、根据检测到的血流量状态和/或皮肤状态提供服务、或者主动控制器件。
具有现有的活体传感功能的图像显示装置使用设置在装置的边缘部的专用检测元件。但是，由于测定对象是手、手指、手掌或皮肤等需要一定以上面积的身体的一部分，因此检测元件所需的空间必须很大，在器件设计上、重量、空间或外观设计上的问题是不可避免的。并且，对于指纹认证，为了进一步提高安全等级，提出了同时认证多根手指的系统，但是在多个位置设置用于指纹认证的专用检测元件在重量、空间或外观设计上的问题是不可避免的。
但是，根据本发明的图像显示装置，能够与显示画面一体化地设置多个光接收部，因此能够确保足以与身体的一部分相对或接触的面积，而不会引起尺寸和外观设计上的问题。并且，可以在显示画面上的任意部位设置多个接触部位。
在图像显示装置461可以设置用于使从非可见光像素2e发出的光偏振的近红外偏振器462。通过设置近红外偏振器462，能够降低杂散光所引起的噪声，得到提高检测精度的效果。并且，通过使近红外偏振器462为图案状地包含偏振选择性不同的多个区域的图案偏振器，能够将多个偏振光照射到测定对象，能够提高获取信息量。
以上，第1实施方式、第2实施方式及第3实施方式中说明的各种例子是作为优选一方式的示例。并且，也可以将在各个实施方式中例示的优选实施方式组合。
[图案偏振器]
为了提高上述图像显示装置、具备该图像显示装置的图像显示系统、头戴式显示器的检测精度和获取信息量，优选应用图案偏振器。因此，本发明的另一实施方式为一种图案偏振器，其中，至少包含对近红外区域的光具有偏振选择性的区域，以图案状包含偏振选择性不同的多个区域。
作为这种图案偏振器，优选具有选自作为一例的图案偏振器或作为另一例的图案偏振器中的任一结构，其中，作为一例的图案偏振器具有偏振选择性层，在其面内包含具有第一偏振选择性的第一区域、及设置为被该具有第一偏振选择性的区域包围且不具有偏振选择性的第二区域；作为另一例的图案偏振器具有偏振选择性层，在其面内包含至少具有第一偏振选择性的第一区域、及具有第二偏振选择性的第二区域。
作为偏振选择性层，例如，可以举出使在近红外区域具有吸收的二色性染料吸附取向于聚乙烯醇系树脂薄膜的偏振器、将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成的偏振器、将碘系偏振片聚烯化的偏振器、应用了线栅的偏振器、使用了胆甾醇型液晶或电介质多层膜的反射型偏振器、利用了超表面等表面微细结构的偏振器等。从薄膜且生产率优异、图案化精度良好的方面出发，优选将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成。
关于偏振选择性层，具有偏振选择性的区域的波长850nm下的单板透射率优选小于50％，更优选小于47％。并且同样地，优选波长950nm下的单板透射率小于55％，更优选小于50％，进一步优选小于47％。
并且，可以对偏振度进行测定时，P(850)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。并且，P(950)优选为0.80以上，更优选为0.85以上，进一步优选为0.90以上，尤其优选为0.95以上。P(850)和P(950)的上限理论上为1.00，但实用上为小于1.00的范围。
[液晶性组合物]
作为液晶性组合物，只要含有聚合性液晶化合物，能够使聚合性液晶化合物成为取向状态，并且能够通过加热、冷却或聚合反应固定其取向，就可以没有限制地使用。作为本发明中的具体一例，含有聚合性液晶化合物及在近红外区域具有吸收的二色性染料，可以根据需要含有其他成分。
[聚合性液晶化合物]
作为液晶性组合物所含有的聚合性液晶化合物，可以使用高分子聚合性液晶化合物和低分子聚合性液晶化合物中的任一种，从能够提高取向度的理由出发，优选使用高分子聚合性液晶化合物。
在此，“高分子聚合性液晶化合物”是指化学结构中具有重复单元的聚合性液晶化合物。
并且，“低分子聚合性液晶化合物”是指化学结构中不具有重复单元的聚合性液晶化合物。
并且，作为聚合性液晶化合物，也可以并用高分子聚合性液晶化合物和低分子聚合性液晶化合物。
作为低分子聚合性液晶化合物，例如可以参考国际公开第2019/235355号的[0042]～[0053]段落的记载。
[二色性色素化合物]
本发明的图案化偏振器中使用的在近红外区域具有吸收的二色性色素化合物没有特别限定，可以举出可见光吸收物质(二色性色素)、发光物质(荧光物质、磷光物质)、紫外线吸收物质、红外线吸收物质、非线性光学物质、碳纳米管、无机物质(例如量子棒)等，可以使用以往公知的二色性色素化合物(二色性色素)。
[其他成分]
作为其他成分，可以含有溶剂、流平剂、聚合引发剂及其他添加剂。
作为溶剂，只要能够溶解液晶性化合物和二色性色素即可，并且，从制造适应性的观点出发，优选使用沸点为40～150℃的范围的溶剂。具体而言，优选酮类(特别是环戊酮、环己酮)、醚类(特别是四氢呋喃、环戊基甲基醚、四氢吡喃、二氧戊环)、及酰胺类(特别是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮)。
作为聚合引发剂，没有特别限制，但优选为具有感光性的化合物即光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂，可以没有特别限制地使用各种化合物。光聚合引发剂的例子，可以举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书)、多核醌化合物(美国专利第3046127号和美国专利第2951758号的各说明书)、三芳基咪唑二聚体与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书)、吖啶和吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报和美国专利第4239850号说明书)、噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书)、o-酰基肟化合物(日本特开2016-27384说明书[0065])、及酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-40799号公报、日本特公平5-29234号公报、日本特开平10-95788号公报及日本特开平10-29997号公报)等。
作为这种光聚合引发剂，也可以使用市售品，可以举出由BASF公司制造的Irgacure-184、Irgacure-907、Irgacure-369、Irgacure-651、Irgacure-819、Irgacure-OXE-01、及Irgacure-OXE-02等。
液晶性组合物优选含有表面活性剂。
通过含有表面活性剂，可以期待涂布表面的平滑性提高、取向度进一步提高、或者抑制凹陷和不均、提高面内均匀性的效果。
作为表面活性剂，可以使用在涂布表面侧使二色性色素化合物和液晶性化合物水平的表面活性剂，也可以使用使二色性色素化合物和液晶性化合物垂直的表面活性剂。例如，可以使用国际公开第2016/009648号的[0155]～[0170]段落中记载的化合物、日本特开2011-237513号公报的[0253]～[0293]段落中记载的化合物(水平取向剂)、国际公开第2019/235355号的[0071]～[0097]段落中记载的化合物(垂直取向剂)。
偏振选择性层的厚度没有限制，可以根据形成材料等适当设定能够得到必要的偏振特性的厚度。
作为偏振选择性层的厚度，具体而言，优选为0.1μm～5μm，更优选为0.3μm～2.5μm。此外，如后所述，在偏振选择性层具有阶梯差(厚度分布)的情况下，上述厚度是最厚位置的厚度。
[偏振选择性层的形成方法]
使用上述液晶组合物的偏振选择性层的形成方法没有限制，可以利用使用了组合物的公知的各种成膜方法。
作为偏振选择性层的形成方法，作为一例，可以举出依次包括将上述液晶组合物涂布在支撑体上形成涂布膜的工序、及使涂布膜中包含的液晶性化合物取向的工序的方法。
此外，液晶性化合物是指不仅包含上述液晶性化合物，而且在上述二色性色素化合物具有液晶性的情况下，还包含具有液晶性的二色性色素化合物的成分。
作为上述设置偏振选择性不同的多个区域的方法，可以通过在形成层时预先控制取向等方法来在层中形成。并且，形成层时可以保持均匀的取向，在形成层后可以剥离或去除等方法来形成。
作为一例，可以使用具有取向膜的作为支撑体，通过将取向膜的取向限制力不同的区域设置为多个图案状，来设置偏振选择性不同的多个区域。并且，也可以在液晶性组合物中预先添加光反应性添加剂，在形成取向状态时通过偏振光照射等诱发取向，进行取向处理使得在每个区域发挥不同的偏振选择性。
并且，作为另一例，也可以使用具有取向膜的作为支撑体，通过预先去除或改性取向膜的一部分来对每个区域的剥离力设置差异，在剥离转印偏振选择性层时，从偏振选择性层去除该一部分区域。
上述支撑体，例如可以举出聚碳酸酯系聚合物；聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物；聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物；聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物；聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物等聚烯烃系聚合物；氯乙烯系聚合物；尼龙、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物；酰亚胺系聚合物；砜系聚合物；聚醚砜系聚合物；聚醚醚酮系聚合物；聚苯硫醚系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物；乙烯醇系聚合物；乙烯醇缩丁醛系聚合物；芳酯系聚合物；聚甲醛系聚合物；环氧系聚合物等。
作为上述取向膜，例如可以举出光取向层、摩擦处理取向层等。其中，从本发明的效果更优异的理由出发，优选光取向层。作为光取向层的例子，可以使用国际公开2020/179864号公报的[0018]～[0078]段落中记载的例子。
上述图案偏振器可以通过并入本发明的图像显示装置中来提高其检测精度和获取信息量，并且由于具有将多个偏振器统合的功能，因此能够解决尺寸、重量及外观设计上的课题。使用本发明的图案偏振器的图像显示装置、包括该图像显示装置的图像显示系统及头戴式显示器的说明，如同作为本发明的优选实施方式示出的第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式的各项中所说明。
符号说明
1、1a、7、392-基板，1b-滤色器基板，2-像素，2a～2d-像素(可见光像素)，2e-非可见光像素，3、121、261、322、391、432、472-图像显示面板(发光面板)，4-光接收部，4b、9b、122、402、414、424、445、462、484、485-近红外偏振器，4e-摄像元件，5-光束(可见光束)，5d-可见光束，6-出光面(光出射面)，8-非可见光(近红外光束)，8a、8e-近红外光，8b-入射光(检测光束)，8c-近红外光噪声，8d-近红外光束，8f、8g-线性偏振光，8h-光束，9、9e-光源(近红外光源、发光部)，10、20、30、70、91、111、120a、120b、120c、131、150、160、170、281、301、321、330、351、360、370、380、401、411、423、431、440、451、461-图像显示装置(显示器件)，40、60、390-OLED显示器件，41-OLED部，41a-有机发光层，41b-上部电极，41c、262a、264a-下部电极，42-驱动部，42a、42b-晶体管阵列，43-传感器部，47-层间绝缘膜，48-中间层，49、267、283、393-盖板，71-液晶层，72-滤色器层，73-表面，74-导光部，74a-侧面，79-背光单元，90、100、110、130、300、310、410-头戴式显示器，92、302、412-目镜透镜，99、309、419、429、479、489、490-眼球，101、311、421-薄饼透镜，101a、112、126、132、311a、421a-半反射镜，101b、311b、421b-反射偏振器，113-1/4波片，114-反射型线性偏振器，115-偏振器，123-第二相位差片，124、151、161、331、341、441-可见光偏振器，125-第一相位差片，127、171、349-图案偏振器，127a、171a-近红外偏振器区域，127b、171b-可见光线性偏振器区域，133-圆偏振片，134-圆偏振选择性反射偏振器，119、139-眼，140、180、200、210、220、230、240、250、260、280、290、320、350、471、481-图像显示系统，152、162、172、332、342、442、444-相位差片，155、446-外光，165-外部可见光，171c-可见光透射部，181、182、213、352、353、451、452-测定对象，183、193、354、453-不可见标记，191-第一测定对象，192-第二测定对象，194-遮蔽区域，211-导光板，212-衍射功能层，214-手指，262b-可见EL发光层，262c、264c-透明电极，262d、264d-透明电极层，263a、263d-晶体管层，264b-近红外EL发光层，265-绝缘层，266a、266d-着色层，268-像素单元，282-OLED面板，284-第二基板，285-电路层，288-间隔物，349b、349e、349f-区域，473、483-导光元件，491-角膜，492-瞳孔，493-虹膜。
Claims (64)
1.一种图像显示装置，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和配置在所述基板上的多个像素；及出光面，射出由所述多个像素形成的可见光区域的光束，其中，
所述光接收部仅接收经由所述出光面入射到所述图像显示装置的光中的非可见光，
所述光接收部设置在所述出光面与所述图像显示面板之间、或者所述图像显示面板上、或者所述图像显示面板的与所述出光面相反的一侧，
从与所述出光面垂直的方向观察时，所述光接收部配置在与所述图像显示面板重叠的位置，
在所述光接收部与所述出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，
所述光接收部对近红外区域具有敏感性。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其中，
所述光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，
由所述光接收部检测的对象为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其中，
在近红外区域具有偏振选择性的所述近红外偏振器在波长850nm下的单板透射率小于55％。
5.一种头戴式显示器，其包括：权利要求1至4中任一项所述的图像显示装置；及配置在所述图像显示装置与观察者眼球之间的目镜透镜，其中，
所述头戴式显示器还包括能够向所述眼球照射近红外光的光源，
所述头戴式显示器具备眼球追踪系统，该眼球追踪系统中，经由所述近红外偏振器，由所述光接收部检测使所述眼球反射来自所述光源的近红外光而得到的反射光。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，
所述目镜透镜具有近红外透射性。
7.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，
所述目镜透镜包括近红外透射性半反射镜和近红外透射性反射偏振器。
8.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，
在所述目镜透镜与所述图像显示装置的所述多个像素之间还包括对可见光具有偏振特性的可见光偏振器，该可见光偏振器在近红外区域具有透射性。
9.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性，或者在可见光区域具有透射性。
10.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器为图案偏振器，该图案偏振器在同一面内包括对近红外光具有偏振选择性的近红外偏振器区域和对可见光具有偏振选择性的可见光线性偏振器区域。
11.根据权利要求9所述的头戴式显示器，其中，
对近红外光具有偏振选择性的所述近红外偏振器区域在波长850nm下的单板透射率小于55％。
12.一种图像显示系统，其包括：权利要求1至4中任一项所述的图像显示装置；及能够向使用者的面部照射近红外光的光源，
所述图像显示系统具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，经由所述近红外偏振器，由所述光接收部检测使观察者的面部反射来自所述光源的近红外光而得到的反射光。
13.根据权利要求12所述的图像显示系统，其中，
所述图像显示面板为OLED显示面板、及选自LED阵列、微型LED面板和迷你LED面板中的发光面板，
所述图像显示装置在所述出光面设置有用于减少外光反射的圆偏振片，
该圆偏振片通过将可见光偏振器与相位差片层叠而成，
所述图像显示装置从所述出光面向所述基板依次包括所述可见光偏振器、所述相位差片及所述基板。
14.根据权利要求13所述的图像显示系统，其中，
在所述可见光偏振器与所述相位差片之间包括所述近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
对于波长550nm的光，所述相位差片与所述近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。
15.根据权利要求14所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器的透射轴是下述中的任一种：
所述近红外偏振器的透射轴配置成与可见光偏振器的透射轴平行或正交，
所述近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)为1/2波长。
16.根据权利要求14所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器的透射轴相对于所述可见光偏振器的透射轴为75°±10°，且所述近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)在180nm～360nm的范围内，
所述相位差片的慢轴相对于所述可见光偏振器的透射轴为15°±10°，所述相位差片的相位差Re(550)在115nm～155nm的范围内。
17.根据权利要求13所述的图像显示系统，其依次包括所述可见光偏振器、所述相位差片及所述近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
所述相位差片的慢轴相对于可见光偏振器的透射轴为75°±10°，
且相位差Re(550)在180nm～360nm的范围内，
所述近红外偏振器的慢轴相对于所述可见光偏振器的透射轴为15°±10°，
在可见光区域具有的相位差Re(550)在115nm～155nm的范围内。
18.一种图像显示系统，其包括：权利要求1至4中任一项所述的图像显示装置；及能够向测定对象照射近红外光的光源，
所述图像显示系统具备测距系统或物体识别系统，该测距系统或物体识别系统中，经由所述近红外偏振器由所述光接收部检测使测定对象反射来自所述光源的近红外光而得到的反射光。
19.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中，
所述图像显示面板为OLED显示面板、及选自LED阵列、微型LED面板和迷你LED面板中的发光面板，
所述图像显示装置在所述出光面设置有用于减少外光反射的圆偏振片，
该圆偏振片通过将可见光偏振器与相位差片层叠而成，
所述图像显示装置从所述出光面向所述基板依次包括所述可见光偏振器、所述相位差片及所述基板。
20.根据权利要求19所述的图像显示系统，其中，
在所述可见光偏振器与所述相位差片之间包括所述近红外偏振器，
该近红外偏振器在可见光区域具有透射性，
对于波长550nm的光，所述相位差片与所述近红外偏振器的层叠体具有1/4波片的作用。
21.根据权利要求20所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器的透射轴是下述中的任一种：
所述近红外偏振器的透射轴配置成与可见光偏振器的透射轴平行或正交，
所述近红外偏振器的透射轴相对于可见光偏振器的透射轴配置成45°或135°，且近红外偏振器所具有的可见光区域的相位差Re(550)为1/2波长。
22.一种图像显示系统，其包括：权利要求1至4中任一项所述的图像显示装置；及能够向选自手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分照射近红外光的光源，
所述图像显示系统并具备指纹认证系统、静脉认证系统或活体测定系统，该指纹认证系统、静脉认证系统或活体测定系统中，经由所述近红外偏振器，由所述光接收部检测使选自手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分反射来自所述光源的近红外光而得到的反射光。
23.根据权利要求22所述的图像显示系统，其中，还包括用于引导从所述光源射出的近红外光的导光板，并具备指纹认证系统，该指纹认证系统中，通过使在该导光板内传播的近红外光在手指与所述导光板之间的界面散射，从而由所述光接收部检测散射的所述近红外光。
24.根据权利要求22所述的图像显示系统，其中，还包括用于引导从所述光源射出的近红外光的导光板，该导光板被赋予散射层或衍射功能层，
所述图像显示系统具备静脉认证系统或活体测定系统，该静脉认证系统或活体测定系统中，从所述出光面射出所引导的近红外光的一部分而照射测定对象，并由所述光接收部接收来自所述测定对象的反射光。
25.一种图像显示系统，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；及
图像显示装置，具有包含基板和多个像素的图像显示面板及射出由所述多个像素形成的光束的出光面，
所述多个像素包括形成可见光区域光束的像素组及形成所述光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，
从与所述出光面垂直的方向观察时，所述多个像素配置在与所述基板重叠的位置，
所述光接收部配置成接收从形成所述非可见光区域光束的像素经由所述出光面照射并由所检测的对象反射或散射而得的所述非可见光，仅接收非可见光区域的光束，
所述图像显示装置在形成所述非可见光区域光束的像素与所述出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
26.根据权利要求25所述的图像显示系统，其中，
所述光接收部对近红外区域具有敏感性。
27.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
所述光接收部接收从所检测的对象反射的非可见光，
由所述光接收部检测的对象为物体的立体形状、物体的表面状态、以及任选自使用者的眼球运动、眼球位置、表情、面部形状、静脉图案、血流量、脉搏、血氧饱和度、指纹及虹膜中的至少一种。
28.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
在近红外区域具有偏振选择性的所述近红外偏振器在波长850nm下的单板透射率小于55％。
29.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。
30.一种头戴式显示器，其具备权利要求25至29中任一项所述的图像显示系统及目镜透镜，其中，
所述头戴式显示器包括眼球追踪系统，该眼球追踪系统中，由所述光接收部检测从该图像显示装置照射到观察者的眼球后反射而得的近红外光。
31.根据权利要求30所述的头戴式显示器，其中，
目镜透镜包括半反射镜和反射偏振器。
32.根据权利要求31所述的头戴式显示器，其中，
所述反射偏振器和所述半反射镜各自在850nm下的单板透射率为80％以上。
33.根据权利要求30所述的头戴式显示器，其中，
在所述目镜透镜的眼球侧表面还包括近红外偏振器，该近红外偏振器的单板透射率在850nm下小于55％。
34.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
具备面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，由所述光接收部检测将从所述图像显示装置射出的近红外区域光束照射到使用者的面部而得到的反射光。
35.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
所述图像显示装置从所述出光面向所述基板依次包括所述近红外偏振器、可见光偏振器及相位差片，该相位差片为相对于该可见光偏振器的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。
36.根据权利要求35所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
37.根据权利要求25或26所述的图像显示系统，其中，
具备光检测和测距系统或物体识别系统，该光检测和测距系统或物体识别系统中，由所述光接收部检测将从所述图像显示装置射出的非可见光照射到测定对象而得到的反射光。
38.根据权利要求37所述的图像显示系统，其中，
所述图像显示装置从所述出光面向所述基板依次包括所述近红外偏振器、可见光偏振器及相位差片，该相位差片为相对于该可见光偏振器的透射轴在45°或135°具有慢轴的1/4波片。
39.根据权利要求38所述的图像显示系统，其中，
所述近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
40.一种头戴式显示器，其包括权利要求25至29中任一项所述的图像显示系统，其中，
所述图像显示装置包括导光元件，使从所述图像显示面板射出的所述可见光区域光束和所述非可见光区域光束通过该导光元件，从设置在所述导光元件的出光面向观察者射出，
通过由所述光接收部检测从该图像显示装置照射到观察者的眼球后反射而得的近红外光来进行眼球传感。
41.根据权利要求40所述的头戴式显示器，其中，
在所述导光元件的所述出射面与观察者的眼球之间以及所述光接收部与观察者的眼球之间分别包括近红外偏振器。
42.根据权利要求41所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器中的设置于所述导光元件的所述出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器的可见光区域的平均透射率为90％以上。
43.根据权利要求41所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器中的设置于所述导光元件的所述出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器在850nm下的偏振度为90％以上。
44.根据权利要求41所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器中的设置于所述光接收部与观察者的眼球之间的近红外偏振器中，该近红外偏振器在850nm下的偏振度为90％以上。
45.根据权利要求41所述的头戴式显示器，其中，
将眼球表面作为反射面时，设置于所述导光元件的所述出射面与观察者的眼球之间的近红外偏振器和设置于所述光接收部与观察者的眼球之间的近红外偏振器分别以正交尼科耳关系配置。
46.一种图像显示装置，其包括：光接收部，对非可见光区域具有敏感性；图像显示面板，包含基板和多个像素；及出光面，射出由所述多个像素形成的可见光区域的光束，其中，
所述光接收部设置在所述出光面与所述图像显示面板之间、或者所述图像显示面板上、或者所述图像显示面板的与所述出光面相反的一侧，
所述多个像素包括形成可见光区域光束的像素组及形成所述光接收部具有敏感性的非可见光区域光束的像素，
从与所述出光面垂直的方向观察时，所述光接收部配置在与所述图像显示面板重叠的位置，
所述光接收部仅接收经由所述出光面入射到所述图像显示装置的光中的非可见光，
在形成所述非可见光区域光束的像素与所述出光面之间具有在近红外区域具有偏振选择性的近红外偏振器。
47.根据权利要求46所述的图像显示装置，其中，
形成所述非可见光光束的像素在近红外光处具有发光带，
所述光接收部对近红外光具有敏感性，
形成所述可见光光束的像素组进行图像显示。
48.根据权利要求46或47所述的图像显示装置，其中，
该近红外偏振器的单板透射率在850nm下小于55％。
49.根据权利要求46或47所述的图像显示装置，其中，
所述近红外偏振器在可见光区域不具有偏振特性或者在可见光区域具有透射性。
50.一种头戴式显示器，其具备权利要求46至49中任一项所述的图像显示装置及目镜透镜，其中，
通过用所述图像显示装置对眼球进行近红外光照射和检测来进行眼球追踪。
51.根据权利要求50所述的头戴式显示器，其中，
所述近红外偏振器是将针对每个对应像素具有不同透射轴或偏振选择性的区域配置成图案状的图案偏振器。
52.根据权利要求50所述的头戴式显示器，其中，
所述目镜透镜包括半反射镜和反射偏振器。
53.根据权利要求52所述的头戴式显示器，其中，
所述反射偏振器和所述半反射镜在近红外区域具有透射性，单板透射率在850nm下分别为80％以上。
54.根据权利要求46或47所述的图像显示装置，其被用作面部认证系统或表情识别系统，该面部认证系统或表情识别系统中，由所述光接收部检测将从形成所述非可见光光束的像素射出的非可见光照射到使用者的面部而得到的反射光。
55.根据权利要求54所述的图像显示装置，其中，
所述近红外偏振器是具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
56.根据权利要求46或47所述的图像显示装置，其中，
具备光检测和测距系统或物体识别系统，该光检测和测距系统或物体识别系统中，由光接收部检测向测定对象照射来自所述图像显示装置的非可见光并使测定对象反射该非可见光而得到的反射光。
57.根据权利要求56所述的图像显示装置，其中，
作为所述近红外偏振器，包括具有相互不同的透射轴的区域呈图案状分布的图案偏振器。
58.根据权利要求46或47所述的图像显示装置，其被用作指纹传感器、静脉认证系统及血流量传感器中的任一种，该指纹传感器、静脉认证系统及血流量传感器经由所述近红外偏振器由所述光接收部检测使选自使用者的手、手指、手掌和皮肤中的活体的一部分透射或反射从所述图像显示装置射出的非可见光而得到的光。
59.根据权利要求58所述的图像显示装置，其中，
所述近红外偏振器是以图案状包含偏振选择性不同的多个区域的图案偏振器。
60.一种图案偏振器，其具有对近红外区域的光具有偏振选择性的层，所述层至少包括在近红外区域具有偏振选择性的区域，在面内以图案状包含该偏振选择性不同的多个区域。
61.根据权利要求60所述的图案偏振器，其具有选自以下图案偏振器中任一种的结构：
在偏振选择性层的面内包含具有第一偏振选择性的第一区域及设置成被该具有第一偏振选择性的区域包围且不具有偏振选择性的第二区域的图案偏振器，或者
在偏振选择性层的面内包含至少具有第一偏振选择性的第一区域及具有第二偏振选择性的第二区域的图案偏振器。
62.根据权利要求60或61所述的图案偏振器，其中，
具有所述偏振选择性的区域中波长850nm下的单板透射率小于50％。
63.根据权利要求60或61所述的图案偏振器，其中，
在所述近红外区域具有偏振选择性的层的厚度为0.1μm～5μm。
64.根据权利要求60或61所述的图案偏振器，其中，
在所述近红外区域具有偏振选择性的层通过将在近红外区域具有吸收的二色性染料溶解或分散在液晶性组合物中形成取向状态并固定而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |