本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种3d显示装置及显示方法。
背景技术：
3d显示技术开发由来已久，先后经历了眼镜式3d显示与裸眼式3d显示，相比于眼镜式3d，裸眼3d技术更符合人们的需求，除电影院外其它3d显示产品也多为裸眼产品。裸眼3d显示器件通常由2d显示屏与3d光栅组成，其中2d显示屏可以为液晶显示器与oled显示器，3d光栅可以为固定的金属光栅、树脂光栅，也可以为液晶光栅，其中液晶光栅具有更好的可操控性，相比固定光栅具有更大的优势。
但是，手机、显示器、tv等显示器件的裸眼3d显示技术存在一个弊端：观看距离固定，只能在一个特定距离范围内可以观看到3d显示，其它区域则会看到模糊图像，更易产生头晕等不适感。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种3d显示装置及显示方法，解决3d显示技术中，观看距离固定且单一的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3d显示装置，包括：
显示面板，配置为用于发出自然光；
第一透镜光栅，配置为用于仅对第一光线起分光作用，且将所述第一光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第一视点，其中，所述第一光线为所述自然光中偏振方向沿第一方向的分量，至少2个不同的所述第一视点位于与所述显示面板平行的第一平面，所述第一平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第一距离；
第二透镜光栅，配置为用于仅对第二光线起分光作用，且将所述第二光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第二视点，其中，所述第二光线为所述自然光中偏振方向沿第二方向的分量，至少2个不同的所述第二视点位于与所述显示面板平行的第二平面，所述第二平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第二距离；
光选择透过层，配置为具有第一状态和第二状态，在所述第一状态时，仅透过所述第一光线，在所述第二状态时，仅透过所述第二光线；
其中，所述显示面板、所述第一透镜光栅、所述第二透镜光栅和所述光选择透过层依次层叠设置；
所述第一距离与所述第二距离不同。
进一步的，所述光选择透过层包括：
偏振片，设置于所述第二透镜光栅的出光侧，其透光轴的方向配置为所述第一方向；
光选择层，位于所述偏振片与所述第二透镜光栅之间，配置为用于在所述第一状态下透过所述第一光线；在所述第二状态下改变所述第二光线的偏振方向为所述第一方向，改变所述第一光线的偏振方向为所述第二方向；
或者，
所述光选择透过层包括：
偏振片，设置于所述第二透镜光栅的出光侧，其透光轴的方向配置为所述第二方向；
光选择层，位于所述偏振片与所述第二透镜光栅之间，配置为用于在所述第一状态下改变所述第一光线的偏振方向为所述第二方向，改变所述第二光线的偏振方向为所述第一方向；在所述第二状态下透过所述第二光线。
进一步的，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
进一步的，所述光选择层包括液晶层，以及设置于所述第二透镜光栅与所述偏振片之间且相对设置的两个第一基板，每个所述第一基板上设置有第一透明电极，
在所述透光轴方向为所述第一方向时，在所述第一状态下，对所述第一透明电极施加电压，在所述第二状态下，未对所述第一透明电极施加电压；
在所述透光轴方向为所述第二方向时，在所述第一状态下，在所述第一状态下，未对所述第一透明电极施加电压，在所述第二状态下，对所述第一透明电极施加电压。
进一步的，所述光选择层为扭曲向列型液晶盒，或者所述光选择层为液晶半波片。
进一步的，所述第一透镜光栅包括相对设置的两个第三基板，以及位于两个所述第三基板之间的第三液晶层，
一个所述第三基板上设置有第一面状电极；
另一个所述第三基板上间隔且平行设置有多个第一条状电极；
所述第三液晶层的初始取向为所述第一方向；
对所述第一面状电极和多个所述第一条状电极施加不同的电压，使所述第三液晶层中的液晶分子发生不同角度的偏转，形成包括多个第一透镜区域的柱状透镜结构。
进一步的，所述第一透镜光栅为采用第一单轴晶体制成的具有多个第一透镜区域的固态柱状透镜光栅，所述第一单轴晶体的光轴方向为所述第一方向。
进一步的，所述第一透镜光栅包括采用透明材质制成的、包括多个中空的第一透镜区域的柱状透镜结构，每个该第一透镜区域内填充有液晶，每个该第一透镜区域的入光面为平面，每个该第一透镜区域的出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面，在每个该第一透镜区域的所述入光面和/或所述出光面上设置有、使得相应的该第一透镜区域的液晶按照所述第一方向排列的第一取向层。
进一步的，每个所述第一透镜区域的焦点位于所述显示面板的显示面上。
进一步的，所述第一距离l1由以下公式计算获得：
进一步的，所述第二透镜光栅包括相对设置的两个第四基板，以及位于所述两个第四基板上的第四液晶层，
一个所述第四基板上设有第二面状电极；
另一个所述第四基板上间隔且平行设置的多个第二条状电极；
所述第四液晶层的初始取向为所述第二方向；
对所述第二面状电极和多个所述第二条状电极施加不同的电压，使所述第四液晶层中的液晶分子发生不同角度的偏转，形成包括多个第二透镜区域的柱状透镜结构。
进一步的，所述第二透镜光栅为采用第二单轴晶体制成的包括多个第二透镜区域的固态柱状透镜光栅，所述第二单轴晶体的光轴方向为所述第二方向。
进一步的，所述第二透镜光栅包括采用透明材质制成的包括多个中空的第二透镜区域的柱状透镜结构，每个该第二透镜区域内填充有液晶，每个该第二透镜区域的入光面为平面，每个该第二透镜区域的出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面，在每个该第二透镜区域的所述入光面和/或所述出光面上设置有、使得相应的该第二透镜区域内的液晶按照所述第二方向排列的第二取向层。
进一步的，每个所述第二透镜区域的焦点位于所述显示面板的显示面上。
进一步的，所述第二距离l2由以下公式计算获得：
本发明还提供一种显示方法，应用于上述的3d显示装置，包括以下步骤：
仅对第一光线起分光作用，且将所述第一光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第一视点，其中，所述第一光线为所述自然光中偏振方向沿第一方向的分量，至少2个不同的所述第一视点位于与所述显示面板平行的第一平面，所述第一平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第一距离；
仅对第二光线起分光作用，且将所述第二光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第二视点，其中，所述第二光线为所述自然光中偏振方向沿第二方向的分量，至少2个不同的所述第二视点位于与所述显示面板平行的第二平面，所述第二平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第二距离；
在第一状态时，仅透过所述第一光线，
在第二状态，仅透过所述第二光线。
本发明的有益效果是：通过分层设置的第一透镜光栅和第二透镜光栅，为裸眼3d观看用户提高更多的观看距离。
附图说明
图1表示本发明实施例中3d显示装置结构示意图；
图2表示本发明实施例中光选择层处于第一状态时的光路示意图；
图3表示本发明实施例中光选择层未施加电压状态时液晶盒的状态示意图；
图4表示本发明实施例中光选择层处于第二状态时的光路示意图；
图5表示本发明实施例中光选择层处于施加电压状态时液晶盒的状态示意图；
图6表示本发明实施例中观看距离计算原理示意图；
图7表示本发明实施例的第一实施方式中3d显示装置结构示意图；
图8表示本发明实施例的第二实施方式中3d显示装置结构示意图；
图9表示本发明实施例的第三实施例中3d显示装置结构示意图；
图10表示本发明实施例中显示方法部分流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供一种3d显示装置，包括依次层叠设置的显示面板1、第一透镜光栅2、第二透镜光栅3和光选择透过层：
所述显示面板1用于发出自然光；
所述第一透镜光栅2用于仅对第一光线起分光作用，且将所述第一光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第一视点m1，如图2所示，其中，所述第一光线为所述自然光中偏振方向沿第一方向的分量，至少2个不同的所述第一视点m1位于与所述显示面板平行的第一平面，所述第一平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第一距离；
所述第二透镜光栅3用于仅对第二光线起分光作用，且将所述第二光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第二视点m2，如图4所示，其中，所述第二光线为所述自然光中偏振方向沿第二方向的分量，至少2个不同的所述第二视点m2位于与所述显示面板平行的第二平面，所述第二平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第二距离；
所述光选择透过层具有第一状态和第二状态，在所述第一状态时，仅透过所述第一光线，在所述第二状态时，仅透过所述第二光线。
参考图6，其中，d为所述第一透镜光栅2或所述第二透镜光栅3到所述显示面板1的显示面的距离，wp为显示面板1中像素的大小，q为人眼m的瞳距，l为视点到所述显示面板1之间的距离。由公式：
所述第一透镜光栅2和所述第二透镜光栅3层叠设置，即所述第一透镜光栅2与所述显示面板1之间的距离，和所述第二透镜光栅3与所述显示面板1之间的距离不同，从而实现所述第一视点m1所在的平行于所述显示面板的第一平面到所述显示面板1的显示面的垂直距离，和所述第二视点m2所在的平行于所述显示面板的第二平面到所述显示面板1的显示面的垂直距离不同，即观看者可以在位于所述显示面板1的第一距离处观看到清晰的3d图像，也可以在位于所述显示面板1的第二距离处观看到清晰的3d图像，实现3d显示的多距离观看，提升观看者的观看体验。
所述光选择透过层的具体结构形式可以有多种，只要实现在所述第一状态时，仅透过所述第一光线，在所述第二状态时，仅透过所述第二光线即可，本实施例中，所述光选择透过层包括：
偏振片5，设置于所述第二透镜光栅的出光侧，透光轴的方向为所述第一方向；
光选择层4，位于所述偏振片5与所述第二透镜光栅之间，用于在所述第一状态下透过所述第一光线；在所述第二状态下改变所述第二光线的偏振方向为所述第一方向，改变所述第一光线的偏振方向为所述第二方向；
或者，
所述光选择透过层包括：
偏振片5，设置于所述第二透镜光栅的出光侧，透光轴的方向为所述第二方向；
光选择层4，位于所述偏振片5与所述第二透镜光栅之间，用于在所述第一状态下改变所述第一光线的偏振方向为所述第二方向，改变所述第二光线的偏振方向为所述第一方向；在所述第二状态下透过所述第二光线。
所述第一方向和所述第二方向为不同的方向，在实际使用中，所述第一方向和所述第二方向可以根据实际需要成角度设置，本实施例中，优选的，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
以所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向为例，在所述偏振片5的透光轴方向为水平方向时，在第一状态下，经过所述第一透镜光栅2作用后的所述第一光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向被改变为竖直方向，即通过所述光选择层4后的所述第一光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向不同，不能从所述偏振片5中透过；经过所述第二透镜光栅3作用后的所述第二光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向被改变为水平方向，即通过所述光选择层4后的所述第二光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向相同，可以从所述偏振片5中透过，如图2所示，其中，实线表示所述第二光线，虚线表示所述第一光线。在所述第二状态下，经过所述第一透镜光栅2作用后的所述第一光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向不变，所述第一光线的偏振方向为与偏振片5的透光轴方向相同的水平方向，可以从所述偏振片5中透过；经过所述第二透镜光栅3作用后的所述第二光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向不变，由于所述第二光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向不同，不能从所述偏振片5中透过，如图4所示，其中，实线表示所述第二光线，虚线表示所述第一光线。
在所述偏振片5的透光轴方向为竖直方向时，在第一状态下，经过所述第一透镜光栅2作用后的所述第一光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向被改变为竖直方向，即通过所述光选择层4后的所述第一光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向相同，可以从所述偏振片5中透过；经过所述第二透镜光栅3作用后的所述第二光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向被改变为水平方向，即通过所述光选择层4后的所述第二光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向不同，不能从所述偏振片5中透过。在所述第二状态下，经过所述第一透镜光栅2作用后的所述第一光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向不变，所述第一光线的偏振方向为与偏振片5的透光轴方向不同的水平方向，不能从所述偏振片5中透过；经过所述第二透镜光栅3作用后的所述第二光线，通过所述光选择层4后，其偏振方向不变，由于所述第二光线的偏振方向与所述偏振片5的透光轴方向相同，可以从所述偏振片5中透过。
所述光选择层4的具体结构形式可以有多种，只要可以实现选择透过所述偏振片5的光线的作用即可，本实施例中，所述光选择层包括液晶层，以及设置于所述第二透镜光栅与所述偏振片之间且相对设置的两个第一基板，每个所述第一基板上设置有第一透明电极，
在所述透光轴方向为所述第一方向时，在所述第一状态下，对所述第一透明电极施加电压，在所述第二状态下，未对所述第一透明电极施加电压；
在所述透光轴方向为所述第二方向时，在所述第一状态下，在所述第一状态下，未对所述第一透明电极施加电压，在所述第二状态下，对所述第一透明电极施加电压。
本实施例的一具体实施方式中，所述光选择层为扭曲向列型液晶盒，所述光选择层4包括扭曲向列型液晶层43，以及设置于所述扭曲向列型液晶层43在垂直与所述偏振片5的方向上的两侧的第一基板41，每个所述第一基板41上设置有第一透明电极42，
在所述透光轴方向为所述第一方向时，在所述第一状态下，对所述第一透明电极42施加电压，在所述第二状态下，未对所述第一透明电极42施加电压；
在所述透光轴方向为所述第二方向时，在所述第一状态下，在所述第一状态下，未对所述第一透明电极42施加电压，在所述第二状态下，对所述第一透明电极42施加电压。
未对所述第一透明电极42施加电压时，通过所述扭曲向列性液晶层43的光线，在旋光特性的作用下，其偏振方向偏转90度；对所述第一透明电极42施加电压，扭曲向列性液晶层43的旋光特性消失，通过所述光选择层4的光线的偏振方向不变，如图3和图5所示。
本实施例优选的，靠近所述偏光片5的所述第一透明电极42上设置有取向方向与所述透光轴方向平行的取向层，远离所述平光片的所述第一透明电极42上设置有取向方向与所述透光轴方向垂直的取向层，使得未对所述第一透明电极42施加电压时，所述扭曲向列型液晶层具有旋光特性。
通过对所述光选择层4的是否施加电压的状态，选择可以透过所述偏振片5的光线，以所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向，所述偏振片5的透光轴方向为水平方向为例，如果需要透过所述偏振片5的光线为所述第一光线时，由于所述第一光线的偏振方向为水平方向，则可直接从所述偏振片5中透过，此时，需要对所述第一透明电极42施加电压，使得所述扭曲向列性液晶层43的旋光特性消失，以使得通过所述光选择层4的所述第一光线的偏振方向不变，而由于所述第二光线的偏振方向为竖直方向，经过所述扭曲向列性液晶层43后其偏振方向不变，不能从所述偏振片5中透过。如果需要透过所述偏振片5的光线为所述第二光线时，由于所述第二光线的偏振方向为竖直方向，则需要将其偏振方向改变为与所述偏振片5的透光轴方向相同的水平方向，此时，不需要对所述第一透明电极42施加电压，在所述第二光线入射所述光选择层4后，在所述扭曲向列性液晶层43的旋光特性的作用下，所述第二光线的偏振方向改变为水平方向，可以从所述偏振片5中透过；而在所述扭曲向列性液晶层43的作用下，所述第一光线的偏振方向偏转为竖直方向，不能从所述偏振片5中透过。
在本实施例的另一具体实施方式中，所述光选择层4为液晶半波片，所述液晶半波片包括设置于所述第二透镜光栅3与所述偏振片5之间且相对设置的两个第二基板，以及设置于两个所述第二基板之间的第二液晶层，每个所述第二基板上设置有第二透明电极，
在所述透光轴方向为所述第一方向时，在所述第一状态下，对所述第二透明电极施加电压，在所述第二状态下，未对所述第二透明电极施加电压；
在所述透光轴方向为所述第二方向时，在所述第一状态下，未对所述第二透明电极施加电压，在所述第二状态下，对所述第二透明电极施加电压；
其中，所述第二液晶层的初始取向方向与所述偏振片的透光轴方向的夹角为45度，且所述第二液晶层的厚度d满足公式(ne-no)*d＝λ/2，其中，λ为入射至所述第二液晶层的入射光的波长，no为所述第二液晶层对o光(寻常光)的折射率，ne为所述第二液晶层对e光(非寻常光)的折射率。
所述液晶半波片可以实现在对所述第二透明电极施加电压的情况下，无偏振态变化，从所述液晶半波片通过的光线偏振方向不变，在未对所述第二透明电极施加电压的情况下，可以实现水平偏振光和竖直偏振光的偏振态的转换，即可以将通过所述液晶半波片光线的偏振方向偏转90度，从而实现在所述第一状态下，仅所述第一光线从所述偏振片5透过，在所述第二状态下，仅所述第二光线从所述偏振片5中透过。
所述第一透镜光栅2的具体结构形式可以有多种，如图7所示，本实施例第一实施方式中，所述第一透镜光栅2为液晶透镜光栅，所述第一透镜光栅2包括相对设置的两个第三基板201，以及位于两个所述第三基板201之间的第三液晶层205，
一个所述第三基板201上设置有第一面状电极202；
另一个所述第三基板201上间隔且平行设置有多个第一条状电极203；
所述第三液晶层205的初始取向为所述第一方向；
对所述第一面状电极202和多个所述第一条状电极203施加不同的电压，使所述第三液晶层205中的液晶分子发生不同角度的偏转，形成包括多个第一透镜区域的柱状透镜结构。
如图1、2和图4所示，所述第一透镜光栅2包括3个所述第一透镜区域，每个所述第一透镜区域为平凸透镜，其入光面为平面，其出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面。
如图8所示，本实施例的第二实施方式中，所述第一透镜光栅2为采用第一单轴晶体制成的具有多个第一透镜区域200的固态柱状透镜光栅20，所述第一单轴晶体的光轴方向为所述第一方向。
如图9所示，本实施例的第三实施方式中，所述第一透镜光栅2包括相对设置的两个玻璃基板212，采用透明材质制成的、包括多个中空的第一透镜区域的柱状透镜结构211(图9中仅表示出了一个所述第一透镜区域)，所述柱状透镜结构211设置于两个所述玻璃基板212之间，每个该第一透镜区域内填充有液晶210，每个该第一透镜区域的入光面为平面，每个该第一透镜区域的出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面，在每个该第一透镜区域的所述入光面和/或所述出光面上设置有、使得相应的该第一透镜区域的液晶按照所述第一方向排列的第一取向层。
本实施例中，为了使得观看者可以观看到清晰的3d图像，每个所述第一透镜区域的焦点位于所述显示面板1的显示面上。
所述第一距离l1由以下公式计算获得：
所述第二透镜光栅3的具体结构形式也可以有多种，如图7所示，本实施例一实施方式中，所述第二透镜光栅3为液晶透镜光栅，所述第二透镜光栅3包括相对设置的两个第四基板301，以及位于所述两个第四基板301上的第四液晶层305，
一个所述第四基板301上设有第二面状电极302；
另一个所述第四基板301上间隔且平行设置的多个第二条状电极303；
所述第四液晶层305的初始取向为所述第二方向；
对所述第二面状电极302和多个所述第二条状电极303施加不同的电压，使所述第四液晶层305中的液晶分子发生不同角度的偏转，形成包括多个第二透镜区域的柱状透镜结构。
如图1、2和图4所示，所述第二透镜光栅3包括3个所述第二透镜区域，每个所述第二透镜区域为平凸透镜，其入光面为平面，其出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面。
如图8所示，本实施例的一个实施方式中，所述第二透镜光栅3为采用第二单轴晶体制成的包括多个第二透镜区域300的固态柱状透镜光栅30，所述第二单轴晶体的光轴方向为所述第二方向。
如图9所示，本实施例的另一实施方式中，所述第二透镜光栅3包括相对设置的两个透明基板312，采用透明材质制成的包括多个中空的第二透镜区域的柱状透镜结311(图9中仅表示出了一个所述第二透镜区域)，所述柱状透镜结构311位于两个透明基板312之间，每个该第二透镜区域内填充有液晶310，每个该第二透镜区域的入光面为平面，每个该第二透镜区域的出光面为向所述光选择透过层方向凸出的弧面，在每个该第二透镜区域的所述入光面和/或所述出光面上设置有、使得相应的该第二透镜区域内的液晶按照所述第二方向排列的第二取向层。
本实施例中，每个所述第二透镜区域的焦点位于所述显示面板1的显示面上。
所述第二距离l2由以下公式计算获得：
本实施例中，所述第一透镜光栅2和所述第二透镜光栅3均为柱状透镜光栅，如图1所示，且所述第一透镜光栅2和所述第二透镜光栅3平行设置，使得所述第一视点和所述第二视点位于所述显示面板1的同一侧，便于观看者的观看，但并不限于此。
需要说明的是，所述第一透镜光栅2和所述第二透镜光栅3的具体结构形式可以相同，也可以不同，并不仅限于图7-图9中所示的结构形式。
图7-图9中所示的3d显示装置中，所述光选择层44与所述第一透镜光栅23之间、所述第一透镜光栅22与所述第二透镜光栅33之间、所述第一透镜光栅22与所述显示面板11之间均设置有粘结层以进行连接，所述粘结层优选为透明胶层。
本实施例中，所述显示面板1为有机电致发光显示面板1，可以自主发光，但并不限于此。
本实施例还提供一种显示方法，应用于上述的3d显示装置，包括以下步骤：
仅对第一光线起分光作用，且将所述第一光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第一视点，其中，所述第一光线为所述自然光中偏振方向沿第一方向的分量，至少2个不同的所述第一视点位于与所述显示面板平行的第一平面，所述第一平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第一距离；
仅对第二光线起分光作用，且将所述第二光线中具有不同图像信息的光线分别汇聚于至少2个不同的第二视点，其中，所述第二光线为所述自然光中偏振方向沿第二方向的分量，至少2个不同的所述第二视点位于与所述显示面板平行的第二平面，所述第二平面到所述显示面板的显示面的垂直距离为第二距离；
在第一状态时，仅透过所述第一光线，
在第二状态时，仅透过所述第二光线。
如图10所示，本实施例中，所述光选择层为扭曲向列型液晶盒时，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向，偏振片的透光轴方向为第一方向，第一状态为施加电压状态。第二状态为未施加电压状态时，所述显示方法具体包括以下步骤：
判断扭曲向列型液晶盒的第一透明电极是否施加电压；
未对扭曲向列型液晶盒的第一透明电极施加电压，则透过所述第二光线，此时，人眼与显示面板之间的距离为l2(即视点与显示面板之间的距离为l2)时，观看效果最佳；
对扭曲向列型液晶盒的第一透明电极施加电压，则透过所述第一光线，人眼与显示面板之间的距离为l1(即视点与显示面板之间的距离为l1)，观看效果最佳。
以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。