光柵平動(dòng)式光調(diào)制器機(jī)電特性與測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、顯示器件正向多元化方向發(fā)展，隨著MEMS技術(shù)的成熟，基于MEMS技術(shù)面向高清顯示的光調(diào)制器成為世界各國(guó)研發(fā)的熱點(diǎn)，并以其優(yōu)異的性能成為帶動(dòng)下一代顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要分支。但國(guó)內(nèi)對(duì)這類(lèi)器件研究起步較晚，且受到國(guó)外專利限制，因此開(kāi)發(fā)一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于MEMS技術(shù)，面向高清顯示的光調(diào)制器及其核心顯示控制電路具有重要的意義。 光柵平動(dòng)式光調(diào)制器(GMIM)正是在上述背景下，由重慶大學(xué)提出的一種基于MEMS面向高清投影顯示的光調(diào)

2、制器方案。本文建立了GMLM的機(jī)電模型，對(duì)其機(jī)電特性進(jìn)行了理論分析與有限元仿真，并通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析對(duì)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)了器件驅(qū)動(dòng)電路，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了16×16陣列的控制測(cè)試系統(tǒng)和顯示測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。本文主要研究工作如下： ①根據(jù)微結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論，建立了GMLM的電力學(xué)模型。對(duì)GMLM的工作電壓、吸合電壓、固有頻率等機(jī)電特性進(jìn)行了理論分析，并采用CoventorWare軟件進(jìn)行有限元仿真，得到比較吻合的結(jié)果。

3、器件性能指標(biāo)如下：工作電壓4.3V，吸合電壓5V，共振頻率0.47MHz，響應(yīng)速度為40μs。經(jīng)對(duì)加工樣片的初步測(cè)試表明，器件工作電壓高于20V，響應(yīng)速度約為80μs。 ②通過(guò)對(duì)器件工作電壓、吸合電壓、共振頻率、有效衍射面積、殘余應(yīng)力等方面進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，得到了提高有效衍射面積與降低殘余應(yīng)力影響的優(yōu)化方案。仿真和Veeco干涉輪廓儀測(cè)試表明，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相比有效衍射面積可以提高為原來(lái)3倍左右，殘余應(yīng)力造成的器件彎曲降到

4、原來(lái)的5％左右。 ③針對(duì)GMLM的機(jī)電特性，設(shè)計(jì)了器件內(nèi)外驅(qū)動(dòng)電路。器件內(nèi)部由CMOS電路控制其充放電，配合外部驅(qū)動(dòng)的尋址電路實(shí)現(xiàn)GMLM面陣的掃描驅(qū)動(dòng)。 ④根據(jù)對(duì)加工器件相關(guān)參數(shù)測(cè)試的需要，采用SOPC技術(shù)進(jìn)行了控制測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究。該系統(tǒng)采用RS232作為與PC的通訊接口，以FPGA為信息處理硬件平臺(tái)，定制Nios核作為處理器，用C語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在線無(wú)接觸的對(duì)器件進(jìn)行光學(xué)、電學(xué)耦合，