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。