微显示技术较之传统显示技术(CRT显示技术、平板显示技术、投影显示技术等)具有小芯片实现大图像、驱动电路与显示芯片集成等特点,因此具有小体积便携、低成本、低功耗的优势。微显示技术的典型应用包括便携式微型投影系统、近眼显示系统、汽车前景显示系统等。目前基于MOEMS器件的微显示技术具有很大的发展潜力。其中,采用压电材料的MOEMS器件具有响应速度快、功耗低等显著优势。本论文针对如何实现满足微显示成像应用的压电微扫描镜器件开展相关研究。一,从理论上对压电晶片驱动器的工作原理及基本模型进行了分析,优选了单层压电晶片驱动器结构。对于单层压电晶片驱动器,通过优化比较后确定压电材料采用锆钛酸铅材料,并需要形成钙钛矿结构；弹性层材料推荐采用二氧化硅：在单位电压下偏转角最大和能量转换效率最高时,对应的材料厚度比为0.94：驱动电压电场与压电材料极化方向平行时驱动效率最高。二,根据理论分析,优化了硅基压电薄膜的制备和成型工艺流程。对于制备工艺,重点改进了制备高品质硅基铁电薄膜工艺过程中组分控制、钙钛矿结构形成、层应力控制等技术。通过工艺摸索实现了高温下较厚压电薄膜的制备,满足理想器件的设计要求,成功制备了0.8μm厚的压电薄膜。利用快速升温跳过杂相生成的温度,显著提高钙钛矿结构的比例。对于成型工艺,解决了湿法刻蚀中的钻刻问题,将之与干法刻蚀相结合来刻蚀PZT薄膜,提高了刻蚀效率,节约了成本,并且降低了单纯采用干法刻蚀对薄膜铁电性的损伤。测试表明,利用这种改进过的Sol-Gel方法制备的PZT铁电薄膜,满足单层压电晶片驱动器在锆钛比、钙钛矿结构形成、极化方向、成膜基底的相关要求,并具备优良的铁电、介电品质。三,设计和制备了一种新型双S形单层压电晶片驱动器的微扫描镜,可应用于内窥镜微成像显示,以及其它分辨率要求较低的显示系统中。这种设计的优点在于将以往设计的电热驱动方式改进为压电驱动方式,将电流型器件改变为电压型器件,显著降低了功耗,同时提高了响应速度。活塞和旋转模式的谐振频率分别为2.45KHz和3.5KHz。镜面面积1.1mm×1.1mm,正弦波在2V驱动一对驱动器时,产生的谐振扫描角度可以达到9.65度。系统有功功率值约为74.31pW。四,为了满足高刷新率、高分辨率激光投影微显示应用的行扫频率要求,设计和制备了一个新的单层压电晶片驱动器阵列的微扫描镜。该结构利用耦合原理来克服压电驱动臂杨氏模量不够高的缺点,以获得更高的工作频率。为了在相同驱动电压条件下获得更大的位移,同时获得更大的自由度,本设计将三段PZT单层压电晶片和三段硅基刚性梁结合在一起,形成一个折叠式PZT单层压电晶片驱动器,这种结构利用角放大机制产生较大的垂直位移。将两组驱动器对称排列,实现对称的应力卷曲,可以抵消镜板因为单个驱动器阵列卷曲而引起的横向位移。压电层厚度为0.8μmPZT薄膜,弹性层为0.85μm二氧化硅薄膜。微镜可以进行面内两维扫描以及面外活塞运动。微镜的谐振扫描频率是362Hz(活塞),685Hz(X轴扫描),1250Hz(Y轴扫描)和21.2KHz(快速扫描),谐振扫描角达到9.8度,进行了光栅图测试验证,达到SVGA高清显示系统应用要求。系统有功功率值约为584.8μW。