[发明专利]光学显示装置及头戴式显示设备

权利要求书

1.一种光学显示装置，其特征在于，包括：

显示模组，所述显示模组配置为出射第一圆偏振光；

半反半透膜层，设置在所述显示模组的出光侧，所述半反半透膜层配置为透射来自于所述显示模组的所述第一圆偏振光；

第一超表面偏振调控器，设置在所述半反半透膜层背离所述显示模组的一侧，所述第一超表面偏振调控器配置为将所述第一圆偏振光转化为第一线偏振光，以及将所述第一线偏振光转化为所述第一圆偏振光，所述半反半透膜层还配置为将来自于所述第一超表面偏振调控器的所述第一圆偏振光反射为旋转方向相反的第二圆偏振光，所述第一超表面偏振调控器还配置为将所述第二圆偏振光转化为偏振方向与所述第一线偏振光垂直的第二线偏振光；

分光层，设置在所述第一超表面偏振调控器背离所述显示模组的一侧，所述分光层配置为反射所述第一线偏振光、透射所述第二线偏振光；以及

透镜组，设置在所述显示模组的出光侧。

2.根据权利要求1所述的光学显示装置，其特征在于，所述第一超表面偏振调控器包括衬底基板以及阵列排布在所述衬底基板上的多个调制单元，所述调制单元呈圆柱状，所述调制单元所调制的偏振光的相位满足下述公式：

其中，n_eff为等效折射率，H为所述调制单元的高度，λ为入射光的波长。

3.根据权利要求2所述的光学显示装置，其特征在于，所述第一超表面偏振调控器包括由中心向四周依次同轴分布的多个分区，不同所述分区所调制的偏振光的相位不同。

4.根据权利要求3所述的光学显示装置，其特征在于，所述分区包括由中心向四周依次同轴分布的第一区、第二区、第三区、第四区以及第五区，所述第一区、所述第二区、所述第三区、所述第四区以及所述第五区所调制的偏振光的相位依次降低。

5.根据权利要求1所述的光学显示装置，其特征在于，所述显示模组包括显示面板以及设置在所述显示面板与所述半反半透膜层之间的第二超表面偏振调控器，所述显示面板用于发出第一线偏振光，所述第二超表面偏振调控器用于将所述显示面板发出的不同角度的所述第一线偏振光转化为所述第一圆偏振光。

6.根据权利要求2所述的光学显示装置，其特征在于，所述衬底基板的材料包括SiO₂；和/或所述调制单元的材料包括TiO₂或SiN_x。

7.根据权利要求1所述的光学显示装置，其特征在于，所述透镜组包括至少一个透镜，所述透镜的面型包括球面、菲涅尔面或者自由曲面中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的光学显示装置，其特征在于，所述透镜设置在所述分光层背离所述显示模组的一侧，所述分光层、所述第一超表面偏振调控器以及所述半反半透膜层依次贴附在所述透镜的外表面。

9.根据权利要求1所述的光学显示装置，其特征在于，所述分光层包括反射式偏光片或金属线栅偏光片。

10.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的光学显示装置。