本实用新型提供了一种双片波导镜片及三维显示装置，其中所述双片波导镜片包含两片波导镜片单元，所述波导镜片单元均包括波导，所述波导上设置有入射功能性区域和出射功能性区域，所述入射功能性区域内设置有耦入衍射光栅，所述出射功能性区域内设置有出射衍射光栅。其中一片波导镜片单元用于调控具有第一波长的光信号，另一片波导镜片单元用于调控至少两种不同于所述第一波长的其他波长的光信号。本实用新型能够将光损耗控制在合理的范围内，并降低了不同波长的图像光之间的串扰，同时其还降低了波导镜片的制备难度。