本发明涉及一种光学膜层和显示装置。该光学膜层包括第一单光轴光学层、第二单光轴光学层及第一光栅层，第二单光轴光学层的非常光折射率大于第一单光轴光学层的寻常光折射率，光从凹槽和凸起结构的交接面通过时将产生折射作用，以使正视角光型能量分配大视角，改善视角色偏；第一光栅层层叠在第二单光轴光学层远离第一单光轴光学层的一侧上，或内嵌在第二单光轴光学层远离第一单光轴光学层的一侧上，能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板。由此，上述光学膜层不仅能够改善大视角色偏，而且还能够用于替代传统较厚的偏光板。