CN114911059A - 光学显示装置及头戴式显示设备 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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：
其中，neff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。
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。
在本申请的一些实施例中，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。
在本申请的一些实施例中，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所述第一线偏振光转化为所述第一圆偏振光。
在本申请的一些实施例中，所述衬底基板的材料包括氧化硅；和/或所述调制单元的材料包括TiO2或SiNx。
在本申请的一些实施例中，所述透镜组包括至少一个透镜，所述透镜的面型包括球面、非球面、菲涅尔面或者自由曲面中的至少一种。
在本申请的一些实施例中，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。
在本申请的一些实施例中，所述分光层包括反射式偏光片或金属线栅偏光片。
本申请第二方面提出一种头戴式显示设备，包括第一方面所述的光学显示装置。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请实施例的光学显示装置的结构示意图；
图2为本申请实施例的第一超表面偏振调控器的结构示意图；
图3为本申请实施例的第一超表面偏振调控器的局部结构示意图；
图4为本申请实施例的第一超表面偏振调控器的分区结构示意图；
图5为本申请实施例的另一种光学显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请第一方面提出了一种光学显示装置10，包括显示模组100、半反半透膜层110、第一超表面偏振调控器120、分光层130以及透镜组140。显示模组100配置为出射第一圆偏振光。半反半透膜层110设置在显示模组100的出光侧，半反半透膜层110配置为透射来自于显示模组100的第一圆偏振光。第一超表面偏振调控器120设置在半反半透膜层110背离显示模组100的一侧，第一超表面偏振调控器120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110还配置为将来自于第一超表面偏振调控器120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120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130设置在第一超表面偏振调控器120背离显示模组100的一侧，分光层130配置为反射第一线偏振光，透射第二线偏振光。透镜组140设置在显示模组100的出光侧。
本申请设计出了一种折反式光学路线，从而有利于降低光学显示装置10的厚度。具体的，光学显示装置10包括显示模组100、半反半透膜层110、第一超表面偏振调控器120、分光层130以及透镜组140。显示模组100用于进行图像显示，并且发出第一圆偏振光。半反半透膜层110可以采用多个介质层堆叠设置，相邻的介质层的折射率不同，通过调节介质层的折射率以及介质层的厚度可以实现不同的透反比。进一步地，本申请中，半反半透膜层110的靠近显示模组100的一侧表面可以设置为透过面，从而可以让显示模组100出射的光线透过；半反半透膜层110的的背离显示模组100的一侧表面可以设置为反射面，从而可以让光程中的光线被反射。
第一超表面偏振调控器120具有相位延迟的作用，因此可以转换光线的偏振态。超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料。超表面可实现对光波偏振、振幅、相位等特性的灵活有效调控。第一超表面偏振调控器120是一种结合了光学与纳米科技的新兴光学器件。第一超表面偏振调控器120的不同部位的光学相位延迟角度的大小可以灵活设置。
分光层130是指可以选择性透过光线的器件。分光层130具有透振轴，偏振方向与透振轴方向平行的光线可透过分光层130，偏振方向与透振轴方向垂直的光线可被分光层130反射。具体的，本申请中，分光层130用于透射第二线偏振光，反射第一线偏振光，第二线偏振光与第一线偏振光的偏振方向垂直。也就是说，第二线偏振光的偏振方向与分光层130的透振轴方向平行，第一线偏振光的偏振方向与分光层130的透振方向垂直。
透镜组140用于将显示模组100的图像进行放大。透镜组140位于显示模组100的出光侧。本申请中，为了便于说明，透镜组140设置在分光层130背离显示模组100的一侧。
本申请的光学显示装置10的光学传播原理为：在图1中，显示模组100发出第一圆偏振光A，第一圆偏振光A透过半反半透膜层110后相位角不变，然后传递至第一超表面偏振调控器120，第一超表面偏振调控器120对第一圆偏振光A的相位延迟角度进行调控，使第一圆偏振光A转化为第一线偏振光B。由于第一线偏振光B的偏振方向与分光层130的透振方向垂直，因此被分光层130反射。反射后的光线第二次经过第一超表面偏振调控器120的相位角度的调制后，转化为第一圆偏振光A。第一圆偏振光A出射在半反半透膜层110后被反射，相位角度变化180°，从而变成第二圆偏振光C。第二圆偏振光C的旋向与第一圆偏振光A的旋向相反。反射后的第二圆偏振光C第三次经过第一超表面偏振调控器120的相位角度的调制后，转化为第二线偏振光D。由于第二线偏振光D的偏振方向与第一线偏振光B的偏振方向垂直，也即，第二线偏振光D的偏振方向与分光层130的透振轴方向平行，从而可以透过分光层130出射。出射后的第二线偏振光D经过透镜组140的聚焦成像原理，从而形成对显示模组100的图像进行放大的的虚拟图像E。
由上述光学原理可知，本申请中，显示模组100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100至透镜组140的距离，减小光学显示装置10的厚度尺寸，进而有利于缩小光学显示装置10的体积，使得装置显得紧凑。
在本申请的一些实施例中，分光层130可以采用反射式偏光片或金属线栅偏光片中的一种。反射式偏光片通常可以将偏振方向平行于透振轴方向的线偏振光透射，将偏振方向垂直于透振轴方向的线偏振光反射，从而实现反射分光的目的。金属线栅偏光片包括多个平行排列的金属线栅，偏振方向平行于金属线栅的线偏振光可以透过，偏振方向垂直于金属线栅的线偏振光被反射，从而实现反射分光的目的。除此之外，还可以采用其它可以实现反射分光的器件作为分光层，本公开实施例在此不做限定。
第一超表面偏振调控器120是实现本申请光学路线传播的最关键的部件。第一超表面偏振调控器120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，以及将第二圆偏振光转化为第二线偏振光。容易理解的是，显示模组100为面结构，显示模组100不同位置发出的光线与第一超表面偏振调控器120的光轴的夹角是变化的。因此，为了保证不同入射角度的光线经过第一超表面偏振调控器120的相位调制后为同一偏振状态，第一超表面偏振调控器120的不同位置的相位延迟角度的大小也具有差异。也就是说，相比于四分之一波片、半波片或全波片等相位延迟角度固定的光学器件，第一超表面偏振调控器120的不同位置的相位延迟角度是不相同的。
具体原因在于，显示模组100不同位置发出的光线照射在第一超表面偏振调控器120时，光线与第一超表面偏振调控器120的光轴形成的入射角可能不相同。当不相同的入射角的光线经过第一超表面偏振调控器120时，如果第一超表面偏振调控器120调节的相位延迟角度为同一数值，例如，第一超表面偏振调控器120各个位置的相位延迟角度为π/2，当入射光线为线偏振光时，则透过第一超表面偏振调控器120后，光线的偏振状态可能是线偏振光，也可能是圆偏振光或者椭圆偏振光，从而会在光线传播的过程中产生杂散光，进而对光学显示装置10产生不良影响。
因此，为了降低杂散光对光学显示装置10的影响，本申请还对第一超表面偏振调控器120的相位延迟角度的大小进行了设计。
具体的，在本申请的一些实施例中，如图2所示，第一超表面偏振调控器120包括衬底基板121以及阵列排布在衬底基板121上的多个调制单元122，调制单元122呈圆柱状，调制单元122所调制的偏振光的相位
满足下述公式：
其中，neff为等效折射率，H为调制单元122的高度，λ为入射光的波长。第一超表面偏振调控器120包括衬底基板121和多个调制单元122。通常，调制单元122的厚度尺寸小于入射光的波长。多个调制单元122能够以其微纳结构光学调制特性，实现对入射光相位的准确调制，从而实现对入射光的精准调控。其具有设计性强、结构尺寸小、可精确控光束的特点。进一步地，调制单元122呈圆柱状，其结构简单，形状容易确定，从而有利于进一步方便对调制单元122的相位进行设计。每个调制单元122对应一个相位调制的数值，从而实现对光线相位的精准调制。在其他一些实施例中，调制单元122也可以为圆柱孔状。
第一超表面偏振调控器120的相位调制原理，是基于调制单元122的尺度变化(包括高度、宽度、直径等)的不同而引入等效折射率变化构成相位延迟的传输相位型超表面调制原理。也就是说，不同位置的调制单元122的高度H、直径F等变化时，每个调制单元122的等效折射率即发生变化，从而可以引入不同的相位角度延迟。因此，通过上述公式可以对调制单元122的相位延迟角度进行灵活设计。只要设计与不同入射角的光线相匹配的尺寸(包括高度和直径)的调制单元122，即可实现任意的相位延迟角度分布，从而有利于减少光线传播过程中杂散光的产生，进而利于提高显示效果。
在一些实施例中，如图3所示，调制单元122的周围还填充有填充材料128，填充材料128可以为保护胶层。通过设置填充材料128，可以起到结构保护的作用。
上述公式可以设计每个调制单元122的相位，但是，若分别对每个调制单元122的尺寸进行设计，而得到不同的相位延迟角度，则会使过程较为繁琐，实现的难度较大。因此，在本申请的一些实施例中，如图4所示，第一超表面偏振调控器120包括由中心向四周依次同轴分布的多个分区，不同分区所调制的偏振光的相位不同。
本实施例对第一超表面偏振调控器120进行了分区设置。每个分区包括相位延迟角度相同的多个调制单元122，也即每个分区的调制单元122的尺寸(直径、高度)均相同。不同分区所调制的偏振光的相位不同，也即不同分区的调制单元122的尺寸(直径、高度)不相同。分区的精细度越高，杂散光对显示效果的影响更小。分区的多少以及不同分区的调制单元122所调制的相位延迟角度可根据实际情况自行设计。
例如，在一个具体的实施例中，如图4所示，第一超表面偏振调控器120包括由中心向四周依次同轴分布的五个分区，分别为第一区123、第二区124、第三区125、第四区126以及第五区127，其中，第一区123的调制单元122所调制的相位延迟角度为
第二区124的调制单元122所调制的相位延迟角度为
第三区125的调制单元122所调制的相位延迟角度为
第四区126的调制单元122所调制的相位延迟角度为
第五区127的调制单元122所调制的相位延迟角度为
第一区123、第二区124、第三区125、第四区126以及第五区127所调制的偏振光的相位依次降低。也即，
由于显示模组100的中心至边缘发出的光线相对于第一超表面偏振调控器120的光轴的入射角由小变大，相对应的，第一超表面偏振调控器120的相位延迟角度由中心向边缘逐渐减小。由此，通过对第一超表面偏振调控器120进行分区设置，以及将相位延迟角度进行一定规律的设计，使得相同区内的光线相位延迟角度一致，不同区的相位延迟角度不同，且由中心区域向边缘区域所调制的相位延迟角度逐渐较小，从而一方面有利于简化调制单元122的加工工艺，另一方面有利于减少杂散光的产生，提高显示效果。
在其他的一些实施例中，分区的数量可以更多，例如，可以在超表面工艺能力许可的情况下，实现更多的分区，以便于对光线相位延迟角度进行更为精确的控制，从而更好地消除杂散光。
在本申请的一些实施例中，衬底基板121的材料包括氧化硅，例如SiO2。SiO2材料化学性质比较稳定，常用于制造光学仪器。这样有利于降低生产成本。
在本申请的一些实施例中，调制单元122的材料包括构建在衬底基板121上的氧化物TiO2或氮化硅SiNx。TiO2或SiNx具有优秀的光学性质，可用于制作光学器件。
在本申请的一些实施例中，如图2和图5所示，显示模组100包括显示面板101以及设置在显示面板101与半反半透膜层110之间的第二超表面偏振调控器102，显示面板101用于发出第一线偏振光，第二超表面偏振调控器102用于将显示面板101发出的第一线偏振光转化为第一圆偏振光。
显示模组100出射第一圆偏振光的方式具有多种。本实施例中，显示模组100包括显示面板101以及第二超表面偏振调控器102。第二超表面偏振调控器102的具体结构与图2中的第一超表面偏振调控器120的结构类似，其上各个位置的调制单元的相位也不相同，从而可以将从显示面板101不同角度发出的第一线偏振光转化为第一圆偏振光。另外，第二超表面偏振调控器102也可以采用分区设置，相同分区的调制单元所调制的相位相同，不同分区的调制单元所调制的相位不同。这样，第一超表面偏振调控器120与第二超表面偏振调控器102共同配合，有利于达到更好的显示效果。显示面板101可以采用有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示面板、硅基OLED显示面板、微型有机发光二极管(Micro-OLED)显示面板、微型发光二极管(Mini-LED)显示面板、液晶显示面板、硅基液晶显示面板等中的一种。
在其他一些实施例中，如图1所示，显示模组100可以仅包括显示面板101而不必设置第二超表面偏振调控器102。此时，显示面板101配置为出射第一圆偏振光，从而有利于精简光学显示装置10的结构，减小尺寸。
在另外一些实施例中，显示模组100可以包括显示面板101以及四分之一波片，这样，也可实现将第一线偏振光转化为第一圆偏振光。
在本申请的一些实施例中，如图1所示，透镜组140包括至少一个透镜141，透镜141的面型包括球面、菲涅尔面或者自由曲面中的至少一种。透镜组140用于将显示模组100的图像变为放大的图像。根据光学显示装置10的结构的复杂性，可以自由设置透镜141的数量。透镜141可以为球面透镜、菲涅尔面透镜或自由曲面透镜中的至少一种。球面透镜便与制造，设计简单；菲涅尔面透镜或自由曲面透镜的厚度相对较小，设计较为复杂。本领域技术人员可灵活选择。
在本申请的一些实施例中，透镜141设置在分光层130背离显示模组100的一侧，分光层130、第一超表面偏振调控器120以及半反半透膜层110依次贴附在透镜141的外表面。这样，有利于优化生产工艺，降低生产成本。同时可将光学显示装置10的尺寸进一步减小，使其结构更为紧凑。
在其他一些实施例中，透镜141也可以位于分光层130和第一超表面偏振调控器120之间，或者第一超表面偏振调控器120与半反半透膜层110之间，或者半反半透膜层110与显示模组100之间，只要可以实现折反射光路即可，本申请不作限制。
本申请第二方面提出一种头戴式显示设备，包括第一方面所述的光学显示装置10。本申请中，头戴式显示设备的显示模组100发出的光线可以经过多次的反射与折射，实现放大虚拟的图像。从而有利于缩短显示模组100至透镜组140的距离，减小光学显示装置10的厚度尺寸，进而有利于缩小光学显示装置10以及头戴式显示设备的体积，使得设备结构显得紧凑。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。
Claims (10)
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，neff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SiNx。
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。
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