显示器件正向多元化方向发展,随着MEMS技术的成熟,基于MEMS技术面向高清显示的光调制器成为世界各国研发的热点,并以其优异的性能成为带动下一代显示产业发展的一个重要分支。但国内对这类器件研究起步较晚,且受到国外专利限制,因此开发一种具有自主知识产权的基于MEMS技术,面向高清显示的光调制器及其核心显示控制电路具有重要的意义。光栅平动式光调制器(GMLM)正是在上述背景下,由重庆大学提出的一种基于MEMS面向高清投影显示的光调制器方案。本文建立了GMLM的机电模型,对其机电特性进行了理论分析与有限元仿真,并通过结构参数分析对器件结构进行优化。设计了器件驱动电路,并在此基础上进行了16×16阵列的控制测试系统和显示测试系统的设计与相关实验研究。本文主要研究工作如下:①根据微结构的力学理论,建立了GMLM的电力学模型。对GMLM的工作电压、吸合电压、固有频率等机电特性进行了理论分析,并采用CoventorWare软件进行有限元仿真,得到比较吻合的结果。器件性能指标如下:工作电压4.3V,吸合电压5V,共振频率0.47MHz,响应速度为40μs。经对加工样片的初步测试表明,器件工作电压高于20V,响应速度约为80μs。②通过对器件工作电压、吸合电压、共振频率、有效衍射面积、残余应力等方面进行了结构参数分析,得到了提高有效衍射面积与降低残余应力影响的优化方案。仿真和Veeco干涉轮廓仪测试表明,优化后结构与原结构相比有效衍射面积可以提高为原来3倍左右,残余应力造成的器件弯曲降到原来的5%左右。③针对GMLM的机电特性,设计了器件内外驱动电路。器件内部由CMOS电路控制其充放电,配合外部驱动的寻址电路实现GMLM面阵的扫描驱动。④根据对加工器件相关参数测试的需要,采用SOPC技术进行了控制测试系统的设计以及相关实验的研究。该系统采用RS232作为与PC的通讯接口,以FPGA为信息处理硬件平台,定制Nios核作为处理器,用C语言编写应用程序。该系统能够实时在线无接触的对器件进行光学、电学耦合,以及工作频率等多个参数的测试。⑤同时为满足测试器件显示性能的需要,设计了显示测试系统。该系统以USB2.0作为与PC的通讯接口,通过VHDL硬件描述语言在FPGA内构建了USB控制模块、数据格式转换模块,灰度调制模块与扫描控制模块。该系统可以实现16×16阵列在60fps的帧频下逐行扫描显示由PC上发送的16级灰度数字图像数据。