[发明专利]光学显示装置及头戴式显示设备

说明书

本申请实施例提供了一种光学显示装置及头戴式显示设备。光学显示装置包括显示模组，配置为出射第一圆偏振光；半反半透膜层，设置在显示模组的出光侧；第一超表面偏振调控器，设置在半反半透膜层背离显示模组的一侧，第一超表面偏振调控器配置为将第一圆偏振光转化为第一线偏振光，以及将第一线偏振光转化为第一圆偏振光，半反半透膜层还配置为将来自于第一超表面偏振调控器的第一圆偏振光反射为旋转方向相反的第二圆偏振光，第一超表面偏振调控器还配置为将第二圆偏振光转化为偏振方向与第一线偏振光垂直的第二线偏振光；分光层，设置在第一超表面偏振调控器背离显示模组的一侧；以及透镜组，设置在显示模组的出光侧。

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种光学显示装置及头戴式显示设备。

背景技术

随着虚拟现实(VirtualReality，VR)技术以及增强现实(Augmented Reality，AR)技术的发展，对头戴式显示设备的性能要求越来越高。头戴式显示设备可以包括头戴式VR设备以及头戴式AR设备等。

头戴式显示设备是指显示装置上的图像经过透镜系统成像后，在几米范围内成放大的虚像，用户可通过透镜系统观察到放大的虚拟显示内容。但是，由于成像需要一定的光学距离，从而致使头戴式显示设备的厚度以及体积较大，显得较为笨重。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种光学显示装置及头戴式显示设备，以利于减少显示装置的厚度，使得装置体积小且紧凑。具体技术方案如下：

本申请第一方面提出一种光学显示装置，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。

本申请的光学显示装置的光学传播原理为：显示模组发出第一圆偏振光，第一圆偏振光透过半反半透膜层后相位角不变，然后传递至第一超表面偏振调控器，第一超表面偏振调控器对第一圆偏振光的相位延迟角度进行调控，使第一圆偏振光转化为第一线偏振光。由于第一线偏振光的偏振方向与分光层的透振轴方向垂直，因此被分光层反射。反射后的光线第二次经过第一超表面偏振调控器的相位角度的调制后，转化为第一圆偏振光。第一圆偏振光出射在半反半透膜层后被反射，相位角度变化180°，从而变成第二圆偏振光，第二圆偏振光的旋向与第一圆偏振光的旋向相反。反射后的第二圆偏振光第三次经过第一超表面偏振调控器的相位角度的调制后，转化为第二线偏振光。由于第二线偏振光的偏振方向与第一线偏振光的偏振方向垂直，也即，第二线偏振光的偏振方向与分光层的透振轴方向平行，从而可以透过分光层出射。出射后的光线经过透镜组的聚焦成像原理，从而形成对显示模组的图像进行放大的的虚拟图像。

由上述光学原理可知，本申请中，显示模组发出的光线可以经过多次的反射与折射，最终实现放大正立的虚拟图像。从而有利于缩短显示模组至透镜组的距离，减小光学显示装置的厚度尺寸，进而有利于缩小光学显示装置的体积，使得装置显得紧凑。

根据本申请实施例的光学显示装置，还可具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，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：