信息的数量和复杂度的增加对信息显示技术提出越来越高的要求。衍射显示技术在实现器件小型化、三维显示和图像大屏幕的显示技术方面,具有广泛的应用前景。本论文开展了衍射显示的一些研究工作,包括了从理论设计、算法实现、仿真优化、系统分析到具体应用的研究。本论文分析了衍射显示的理论基础——衍射波面生成技术,总结了衍射理论在衍射显示实际设计中的应用。用衍射波面生成技术设计微透镜阵列波面,并采用LCD显示来得到可编程透镜,实验证明了该方法产生的透镜具有成像功能。同时将该方法产生的微透镜阵列应用于夏克—哈特曼波面探测器中得到了验证。分析和设计了二维图像和三维图像的振幅衍射以及相位衍射,建立了衍射显示数据生成和再现仿真平台。结果表明了振幅型算法在计算时间占有优势,但是引了共轭像;相位型衍射效率高,但是算法复杂。系统地研究和分析了像素化显示器件的一些参数跟衍射显示效果之间的关系。以LCD为例,对LCD的振幅和相位的调制能力进行了理论分析和实验证明,提出了衍射显示中对显示器件的要求。并制作和测量了液晶盒。提出了衍射显示的具体应用——衍射投影显示。针对现有空间光调制器的像素间距比设计要求大的问题,提出解决方案。在该方案中,使用了望远缩倍系统,对望远缩倍系统进行了光学设计。从衍射投影显示的特殊性质角度,系统地研究和分析了衍射投影显示的投影角和投影倾斜角与显示系统的结构之间的关系以及算法上实现对投影角和投影倾斜角的控制。从光学系统设计的角度出发,研究和分析了衍射投影显示系统的容差特性,得出了衍射投影显示比一般的投影显示更能够克服显示器件和系统角度的带来的误差的结论,对实际应用有很好的指导作用。