本发明实施例公开一种3D显示装置以及设计方法。其中一具体实施例的设计方法包括，基于显示面板的目标尺寸和目标分辨率，确定关于所述像素单元的物理参数；基于所述关于所述像素单元的物理参数以及目标主瓣角，确定所述透镜层背离所述显示面板出光侧的表面距所述像素单元朝向出光侧表面的间隔距离；基于关于所述像素单元的物理参数、所述间隔距离以及目标观看距离，确定关于所述透镜层的物理参数。本发明实施例的设计方法，能够实现最优化的性能设计，既能够满足大设计要求，又能够实现低串扰，且设计得到的3D显示装置结构紧凑，具有广泛的应用前景。