本发明公开了一种全彩倾斜波导的投影显示系统，包括微显示屏(101)、自由曲面准直棱镜(102)、倾斜波导板(103)、耦合输入光栅(104)以及耦合输出光栅(105)；平行入射光只从波导表面法线的左侧入射，因此入射角的水平分量恒为正值，此时耦合光栅的周期可大于入射光的最短波长；较大的光栅周期能够使得较大角度范围的全彩入射光被耦合进入波导板内。与现有技术相比，本发明只用一片波导板与一对输入输出光栅实现了大视场角全彩显示；相对于传统的准直镜组，自由曲面的准直棱镜可以简化系统结构，提高系统的紧凑度，更易于成像系统的集成。