場發射像素管的製作方法

2023-04-22 19:53:31 3

專利名稱：場發射像素管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種場發射像素管，尤其是一種應用碳納米管作為場發射體的場發射像素管。
背景技術：
碳納米管(Carbon Nanotube，CNT)是一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima 在 1991 年發現，請參見〃 HelicalMicrotubulesofGraphiticCarbon"，S.Iijima, Nature, vol.354, p56(1991)。碳納米管具有極大的長徑比(其長度在微米量級以上，直徑只有幾 個納米或幾十個納米)，具有良好的導電導熱性能，並且還有很好的機械強度和良好的化 學穩定性，這些特性使得碳納米管成為一種優良的場發射材料。因此，碳納米管在場發 射裝置中的應用成為目前納米科技領域的一個研究熱點。
然而，現有場發射像素管是將碳納米管線作為電子發射體，而電子發射體中的 碳納米管聚集在一起，在工作過程中散熱不良，並且相鄰的碳納米管之間存在電場屏蔽 效應，因此電子發射體的電子發射能力不夠好。發明內容
有鑑於此，確有必要提供一種電子發射能力較強的場發射像素管。
一種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及 一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間 隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發射體，其中，所述至少一電子發射體 包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所 述碳納米管管狀結構的另一端向所述陽極延伸作為電子發射體的電子發射端，所述碳納 米管管狀結構為多個碳納米管圍繞一中空的線狀軸心組成，所述碳納米管管狀結構在電 子發射端延伸出多個電子發射尖端。
一種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及 一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間 隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發射體，其中，所述至少一電子發射體 包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所 述碳納米管管狀結構的另一端向所述陽極延伸作為電子發射體的電子發射端，在所述電 子發射端，所述碳納米管管狀結構具有一開口，所述碳納米管管狀結構從開口處延伸出 多個電子發射尖端。
—種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及 一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間 隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發射體，其中，所述至少一電子發射體 包括一線狀支撐體以及一碳納米管管狀結構設置在所述線狀支撐體表面組成一碳納米管 複合線狀結構，所述碳納米管複合線狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述碳納米管複合線狀結構的另一端向所述陽極延伸作為電子發射體的電子發射端，所述碳納米 管層在電子發射端延伸出多個電子發射尖端。
相較於現有技術，本發明所述場發射像素管的電子發射體為碳納米管管狀結 構，可以提高電子發射體的機械強度以及電子發射體的散熱能力，並且所述碳納米管管 狀結構進一步包括多個呈環狀排列的電子發射尖端，可以有效減小相鄰電子發射尖端之 間的屏蔽效應，提高電子發射體的電子發射能力，從而提高電子發射體的發射電流密度。


圖1是本發明第一實施例提供的場發射像素管的結構示意圖。
圖2是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體的結構示意圖。
圖3是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體的剖面示意圖。
圖4是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體的掃描電鏡照片。
圖5是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體開口的掃描電鏡照 片。
圖6是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體的多個電子發射尖 端的掃描電鏡照片。
圖7是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射尖端的透射電鏡照 片。
圖8是本發明第一實施例提供的場發射像素管中電子發射體及其線狀支撐體的 剖面示意圖。
圖9是本發明第一實施例提供的場發射像素管中碳納米管管狀結構的掃描電鏡 照片。
圖10是本發明第一實施例提供的具有柵極體的場發射像素管的結構示意圖。
圖11是本發明第二實施例提供的場發射像素管的結構示意圖。
圖12至圖15是本發明第二實施例提供的場發射像素管中電子發射體與陽極的位 置關係示意圖。
圖16是本發明第三實施例提供的場發射像素管的結構示意圖。
圖17是本發明第四實施例提供的場發射像素管的結構示意圖。
圖18是本發明第四實施例提供的場發射像素管的俯視示意圖。
主要元件符號說明
場發射像素管100，200，300，400
電子發射尖端101
殼體102，202，302，402
笛一總 弟 漸103
陰極104，204，304，404
Λ-Λ- ~·上山 弟一兄而105
陰極支撐體106，206，306，406
開口107
電子發射體108， 208， 308
螢光粉層110， 210， 310， 410
陽極112， 212， 312
柵極體113
陽極引線114， 214， 314， 414
出射口115
陰極引線116， 216， 316， 416
柵極電極117
吸氣劑118， 218， 318， 418
電子發射端122， 222， 322， 422
出光部124
電子發射部126
線狀支撐體128
場發射單元203， 303， 403
端面220， 320, 420
第一電子發射體407
第二電子發射體408
第三電子發射體409
第一陽極411
第二陽極412
第三陽極41具體實施方式
以下將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種場發射像素管100，該場發射像素管 100包括一殼體102及一場發射單元(圖未標示)，所述場發射單元位於所述殼體102內， 所述殼體102為所述場發射單元提供一真空空間。
所述場發射單元包括一陰極104，一螢光粉層110，一陽極112以及一陰極引線 116和一陽極引線114。所述陰極104與陽極112相對且間隔設置，所述陰極引線116與 陰極104電連接，所述陽極引線114與所述陽極112電連接，所述陰極104可發射電子， 其發射的電子在所述陰極104與陽極112之間產生的電場作用下到達螢光粉層110，轟擊 螢光粉層110中的螢光物質而使之發光。
該殼體102是真空密封的中空結構。在本實施例中，該殼體102為中空圓柱體， 且該殼體102的材料為石英石或玻璃。可以理解的是，該殼體102還可以是中空的立方 體、三稜柱或其它多邊形稜柱。所述殼體102具有相對的兩端面(未標示)，其中一端面 具有一出光部124，所述出光部IM可以為平面也可以為球面或非球面，本領域技術人員 可以根據實際情況進行選擇。可以理解，所述出光部1 也可設置在殼體102的整個表 面。所述陽極112設置於該殼體102設置有出光部124的內壁上，該陽極112為氧化銦 錫薄膜或鋁膜，具有良好的透光性和導電性。所述陽極112通過所述陽極引線114電連接於殼體102外部。
所述螢光粉層110設置在陽極112靠近陰極104的表面，該螢光粉層110可以為 白色螢光粉，也可以為彩色螢光粉，例如紅色、綠色、藍色螢光粉等，當電子轟擊螢光 粉層110時可發出白色或彩色可見光。
所述陰極104設置於所述殼體102內部與出光部IM相對的一端且垂直於所述 出光部124。所述陰極104包括一陰極支撐體106及一電子發射體108。所述電子發射 體108 —端與所述陰極支撐體106電連接，另一端向所述陽極112延伸作為電子發射端 122，用於發射電子，所述電子發射體108可通過導電膠等粘結劑固定於所述陰極支撐體 106靠近螢光粉層110的一端。所述陰極支撐體106遠離螢光粉層110的一端可通過所述 陰極引線116電連接於所述殼體102外部。所述陰極支撐體106為一能夠導電、導熱並 具有一定強度的金屬絲或其他導電結構，在本實施例中該陰極支撐體106為銅絲。
請參閱圖2至圖4，所述電子發射體108包括一由多個碳納米管圍成的碳納米管 管狀結構，所述碳納米管管狀結構具有一中空的線狀軸心。所述碳納米管管狀結構中多 個碳納米管通過範德華力相互連接成一體結構。所述碳納米管管狀結構中大多數碳納米 管圍繞該中空的線狀軸心螺旋延伸，可以理解，所述碳納米管管狀結構中也存在極少數 並非圍繞線狀軸心螺旋而是隨機排列的碳納米管，該少數隨機排列的碳納米管的延伸方 向沒有規則。但是，該少數隨機排列的碳納米管並不影響所述碳納米管管狀結構的排列 方式以及碳納米管的延伸方向。在此，將線狀軸心的長度方向定義為多個碳納米管的延 伸方向，將多個碳納米管圍繞所述線狀軸心螺旋形成的方向定義為螺旋方向。在螺旋方 向上相鄰的碳納米管通過範德華力首尾相連，在延伸方向上相鄰的碳納米管通過範德華 力緊密結合。所述碳納米管管狀結構中大多數碳納米管的螺旋方向與所述線狀軸心的長 度方向形成一定的交叉角α，且0° < α <90°。
所述線狀軸心是空的，是虛擬的。該碳納米管管狀結構中線狀軸心的截面形狀 可以為方形、梯形、圓形或橢圓形等形狀，該線狀軸心的截面大小，可以根據實際要求 製備。
請一併參閱圖5至圖7，所述碳納米管管狀結構的一端具有多個電子發射尖端 101，所述多個電子發射尖端101圍繞所述線狀軸心呈環形排列。具體地，所述碳納米 管管狀結構在沿線狀軸心的方向上包括一第一端103和與該第一端103相對的一第二端 105。所述碳納米管管狀結構的第一端103與所述陰極支撐體106電連接。所述第二端 105作為所述電子發射體108的電子發射端122，在電子發射端122，所述碳納米管管狀結 構的整體直徑沿遠離第一端103的方向逐漸減小，並收縮形成一類圓錐形的縮口，形成 一電子發射部126，即所述碳納米管管狀結構在電子發射端122具有一類圓錐形的電子發 射部126。所述碳納米管管狀結構的電子發射部126的末端具有一開口 107，以及多個突 出的碳納米管束。所述每一碳納米管束為所述碳納米管管狀結構從開口 107延伸出來的 由多個由碳納米管組成的束狀結構。該多個碳納米管束圍繞所述線狀軸心排列成環形， 且向陽極112延伸作為多個電子發射尖端101。該多個電子發射尖端101的延伸方向基 本一致，即該多個電子發射尖端101基本沿所述線狀軸心的長度方向向遠處延伸，所述 遠處是指遠離所述陰極支撐體106的方向。進一步的，該多個電子發射尖端101圍繞所 述線狀軸心呈發散狀排列，即該多個電子發射尖端101的延伸方向逐漸遠離所述線狀軸7心。當該多個碳納米管束呈發散狀排列時，所述電子發射部126的徑向尺寸雖然整體上 為沿遠離碳納米管管狀結構的第一端103方向逐漸減小，但由於多個電子發射尖端101呈 發散性的排列，進而電子發射部126末端向外略微擴張，從而所述多個電子發射尖端101 之間的距離沿延伸方向逐漸變大，使圍繞開口 107環形排列的多個電子發射尖端101相互 間的間距變大，進而進一步降低了電子發射尖端101之間的屏蔽效應。所述開口 107的 尺寸範圍為4-6微米，本實施例中，所述開口 107為圓形，其直徑為5微米，因此位於開 口 107的相對兩端的電子發射尖端101的間距大於等於5微米。
請參閱圖7，每個電子發射尖端101包括多個基本平行排列的碳納米管，並且 每個電子發射尖端101的頂端突出有一根碳納米管，即所述多個平行排列的碳納米管中 突出一根碳納米管，優選的，所述每個電子發射尖端101的中心位置突出有一根碳納米 管，該碳納米管的直徑小於5納米。本實施例中突出的碳納米管的直徑為4納米。相 鄰的電子發射尖端101中的突出的碳納米管之間的距離為0.1微米至2微米。相鄰的電 子發射尖端101中的突出的碳納米管之間的距離與突出的碳納米管直徑的比例的範圍為 20 1-500 1。可以理解，由於電子發射尖端101的頂端突出有一根碳納米管，且相 鄰的電子發射尖端101的突出碳納米管之間的距離與突出的碳納米管的直徑的比值大於 20 1，故相鄰的電子發射尖端101中突出的碳納米管之間的間距遠大於突出的碳納米管 的直徑，從而可有效降低相鄰的突出碳納米管之間的屏蔽效應。進一步地，由於所述多 個電子發射尖端101呈環形排列於碳納米管管狀結構的一端，且相鄰的電子發射尖端101 中的突出的碳納米管之間的距離的最小值為0.1微米，則所述多個電子發射尖端101中任 意兩個突出的碳納米管之間的距離均大於0.1微米。如此可以進一步降低該電子發射體的 電場屏蔽效應，獲得具有較大密度的場發射電流。
另外，所述陰極104可以進一步包括多個電子發射體108與一個陰極支撐體106 電連接，所述多個電子發射體108相互間隔設置，所述多個電子發射體108的一端均與陰 極支撐體106電連接，所述多個電子發射體108的另一端分別向陽極112的方向延伸。
所述碳納米管管狀結構是由至少一碳納米管膜或至少一碳納米管線圍繞該線狀 軸心的軸向緊密環繞而形成。可以理解，該碳納米管管狀結構的管壁具有一定的厚度， 所述厚度可以通過控制所述碳納米管膜或碳納米管線的層數確定。該碳納米管管狀結構 內徑和外徑的大小可以根據實際需求製備，所述碳納米管管狀結構的內徑可為10微米 30微米，外徑可為15微米 60微米，本實施例中，該碳納米管管狀結構的內徑約為18 微米，最大外徑即碳納米管管狀結構的最大直徑約為50微米。
請參考圖8，所述電子發射體108可進一步包括一線狀支撐體1 設置在所述碳 納米管管狀結構的中空的線狀軸心處。所述碳納米管管狀結構通過所述線狀支撐體1 支撐並與所述陰極支撐體電連接。所述碳納米管管狀結構即為設置於所述線狀支撐體1 的表面的一碳納米管層，即所述碳納米管層套設與所述線狀支撐體128的表面，所述碳 納米管層與所述線狀支撐體1 組成一碳納米管複合線狀結構。所述碳納米管複合線狀 結構中的碳納米管層與上述碳納米管管狀結構整體上基本一致，即所述碳納米管層與上 述碳納米管管狀結構的結構相同，碳納米管層中碳納米管的排列及延伸方式與上述碳納 米管管狀結構中的碳納米管的排列及延伸方式相同。所述線狀支撐體1 可為導電體或 非導電體，其直徑可為10微米 30微米，所述線狀支撐體1 可進一步提高所述電子發射體108的機械強度。所述碳納米管複合線狀結構的一端與所述陰極支撐體106電連接， 所述碳納米管複合線狀結構的另一端向所述陽極112延伸作為電子發射體108的電子發射 端，所述碳納米管複合線狀結構中的所述碳納米管層在電子發射端延伸出多個電子發射 尖端101。所述碳納米管複合線狀結構向陽極112延伸的一端具有一與上述實施例中的電 子發射端122相同的結構。所述碳納米管複合線狀結構可通過導電膠固定於所述陰極支 撐體106靠近螢光粉層110的一端，也可以通過焊接的方式將所述複合線狀結構與所述陰 極支撐體106電連接。所述電子發射端中線狀支撐體128的延伸的長度小於所述碳納米 管層在所述線狀支撐體1 延伸方向上的延伸長度。
所述碳納米管電子發射體108的製備方法，包括以下步驟
(SlO)提供一線狀支撐體；
(S20)提供至少一碳納米管膜或碳納米管線，將所述碳納米管膜或碳納米管線纏 繞在所述線狀支撐體表面形成一碳納米管層；
(S30)移除所述線狀支撐體，得到一由碳納米管層圍成的中空的管狀碳納米管預 制體；以及
(S40)將該管狀碳納米管預製體熔斷，形成所述碳納米管電子發射體108。
步驟610)中，該線狀支撐體在一控制裝置的控制下既能夠繞其中心軸旋轉又 能夠沿其中心軸延伸方向做直線運動。
所述線狀支撐體的材料可為單質金屬金屬、金屬合金、高分子材料等。所述單 質金屬包括金、銀、銅、鋁等，所述金屬合金包括銅錫合金。進一步的，所述銅錫合金 表面可鍍銀。所述銅錫合金可為97%銅與3%錫的合金。
所述線狀支撐體在纏繞碳納米管線膜或碳納米管線的過程中，主要起支撐作 用，其本身具有一定的穩定性及機械強度，且可以通過化學方法、物理方法或機械方法 移除。該線狀支撐體的材料可以選用符合上述條件的所有材料。可以理解，該線狀支撐 體可以選用不同的直徑。本實施例中選用直徑為25微米的鋁線作為該線狀支撐體。
步驟620)中，所述碳納米管膜或碳納米管為自支撐結構。所述碳納米管膜可 為碳納米管拉膜或碳納米管碾壓膜等。所述碳納米管膜由若干碳納米管組成，該若干碳 納米管無序或有序排列。所謂無序排列是指碳納米管的排列方向無規則。所謂有序排列 是指碳納米管的排列方向有規則。具體地，當碳納米管膜包括無序排列的碳納米管時， 碳納米管相互纏繞或者各向同性排列；當碳納米管膜包括有序排列的碳納米管時，碳納 米管沿一個方向或者多個方向擇優取向排列。所謂「擇優取向」是指所述碳納米管膜中 的大多數碳納米管在一個方向或幾個方向上具有較大的取向機率；即，該碳納米管膜中 的大多數碳納米管的軸向基本沿同一方向或幾個方向延伸。
當所述碳納米管膜為碳納米管拉膜或碳納米管線時，步驟(幻0)可包括以下具 體步驟
步驟6210)，形成至少一碳納米管陣列。
提供一基底，所述碳納米管陣列形成於所述基底表面。所述碳納米管陣列由 多個碳納米管組成，該碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一 種或多種。本實施例中，該多個碳納米管為多壁碳納米管，且該多個碳納米管基本上相 互平行且垂直於所述基底，該碳納米管陣列不含雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬9顆粒等。所述碳納米管陣列的製備方法包括化學氣相沉積法、電弧放電法、雷射燒蝕 法等，所述碳納米管陣列的製備方法不限，可參見中國大陸公開專利申請第02134760.3 號。優選地，該碳納米管陣列為超順排碳納米管陣列。
步驟6220)，從所述碳納米管陣列中拉取獲得一個碳納米管拉膜或碳納米管線。
本實施例採用具有一定寬度的膠帶、鑷子或夾子接觸碳納米管陣列以選定一具 有一定寬度的多個碳納米管；以一定速度拉伸該選定的碳納米管，該拉取方向沿基本垂 直於碳納米管陣列的生長方向。從而形成首尾相連的多個碳納米管片段，進而形成一連 續的碳納米管拉膜。在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片段在拉力作用下沿拉伸方向 逐漸脫離基底的同時，由於範德華力作用，該選定的多個碳納米管片段分別與其他碳納 米管片段首尾相連地連續地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度的碳納米管 拉膜。該碳納米管拉膜的寬度與碳納米管陣列所生長的基底的尺寸有關，該碳納米管拉 膜的長度不限，可根據實際需求製得。可以理解，當該碳納米管拉膜的寬度很窄的情況 下，可以形成所述碳納米管線。
步驟6230)，將所述碳納米管拉膜或碳納米管線纏繞於所述支撐體上形成一碳 納米管層。
將所述碳納米管拉膜或碳納米管線纏繞於所述支撐體上形成一碳納米管層的方 法包括以下步驟首先，將通過以上方法製備的所述碳納米管拉膜或碳納米管線的一端 固定於所述線狀支撐體表面；其次，使該線狀支撐體繞其中心軸旋轉的同時沿其中心軸 延伸方向做直線運動，即可得到一表面螺旋纏繞有碳納米管拉膜或碳納米管線的線狀支 撐體。其中，所述碳納米管拉膜或碳納米管線中大多數碳納米管的螺旋方向與支撐體的 軸心的延伸方向具有一定的交叉角α，0° < α ≤90°。可以理解，在碳納米管拉膜厚度 或碳納米管線直徑一定的情況下，交叉角α越小，則纏繞得到的碳納米管層就越薄，交 叉角α越大，則纏繞得到的碳納米管層的厚度就越厚。
步驟630)，移除所述線狀支撐體，得到一由碳納米管層圍成的中空的管狀碳納 米管預製體。
將所述的線狀支撐體通過化學方法、物理方法或機械方法移除。當採用活潑的 金屬材料及其合金作該線狀支撐體時，如鐵或鋁及其合金，可以使用一酸性溶液與該活 潑的金屬材料反應，並將該線狀支撐體移除；當採用不活潑的金屬材料及其合金作該線 狀支撐體時，如金或銀及其合金，可以使用加熱蒸發的方法，移除所述線狀支撐體；當 採用高分子材料作線狀支撐體時，可以使用一拉伸裝置沿所述線狀支撐體的中心軸方向 拉出所述線狀支撐體。本實施例採用濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液腐蝕纏繞有碳納米管拉 膜的鋁線，將該鋁線移除。可以理解，根據線狀支撐體直徑的不同可以得到不同內徑的 碳納米管結構。
如圖9所示，所述管狀碳納米管預製體為多個碳納米管圍成的一碳納米管管狀 結構，所述碳納米管管狀結構中所述多個碳納米管圍繞一中空的線狀軸心螺旋延伸，相 鄰的碳納米管之間通過範德華力緊密相連。
步驟640)，將該管狀碳納米管預製體熔斷，形成所述電子發射體。
該管狀碳納米管預製體的熔斷方法主要有三種。
方法一電流熔斷法，即將該管狀碳納米管預製體通電流加熱熔斷。方法一可 以在真空環境下或惰性氣體保護的環境下進行，其具體包括以下步驟
首先，將該管狀碳納米管預製體懸空設置於一真空室內或充滿惰性氣體的反應室。
該真空室包括一可視窗口以及一陽極接線柱與一陰極接線柱，且其真空度低於 1X10—1帕，優選為2X10—5帕。該管狀碳納米管預製體兩端分別與陽極接線柱和陰極接 線柱電性連接。本實施例中，該陽極接線柱與陰極接線柱為直徑0.5毫米的銅絲導線，該 管狀碳納米管預製體的直徑25微米，長度2釐米。
所述的充滿惰性氣體的反應室結構與真空室相同，惰性氣體可以是氦氣或氬氣寸。
其次，在該管狀碳納米管預製體兩端施加一電壓，通入電流加熱熔斷。
在陽極接線柱與陰極接線柱之間施加一 40伏特的直流電壓。本技術領域人員 應當明白，陽極接線柱與陰極接線柱之間施加的電壓與所選的管狀碳納米管預製體的內 徑、外經、壁厚和長度有關。在直流條件下通過焦耳熱加熱管狀碳納米管預製體。加熱 溫度優選為2000K至Μ00Κ，加熱時間小於1小時。在真空直流加熱過程中，通過管狀 碳納米管預製體的電流會逐漸上升，但很快電流就開始下降直到管狀碳納米管預製體被 熔斷。在熔斷前，管狀碳納米管預製體上會出現一個亮點，碳納米管長線從該亮點處熔 斷。
由於管狀碳納米管預製體中各點的電阻不同，使得各點的分電壓也不同。在 管狀碳納米管預製體中電阻較大的一點，會得到較大的分電壓，從而具有較大的加熱功 率，產生較多的焦耳熱，使該點的溫度迅速升高。在熔斷的過程中，該點的電阻會越來 越大，導致該點的分電壓也越來越大，同時，溫度也越來越大直到該點斷裂，形成兩個 電子發射端。在熔斷的瞬間，陰極與陽極之間會產生一個非常小的間隙，同時在熔斷點 位置附近，由於碳的蒸發，真空度較差，並且越靠近熔斷處，碳的揮發越明顯，這些因 素會使熔斷的瞬間在熔斷點附近產生氣體電離。電離後的離子轟擊熔斷的管狀碳納米管 預製體的端部，越靠近熔斷處，轟擊的離子越多，從而該管狀碳納米管預製體端部形成 一類圓錐形縮口，形成所述電子發射部。
本實施例採用的真空熔斷法，避免了管狀碳納米管預製體熔斷後得到的碳納米 管管狀結構體的錐面形結構體的埠的汙染，而且，加熱過程中管狀碳納米管預製體的 機械強度會有一定提高，使之具備優良的場發射性能。
方法二 電子轟擊法，即首先加熱該管狀碳納米管預製體，然後提供一電子發 射源，使用該電子發射源轟擊該管狀碳納米管預製體，使該管狀碳納米管預製體在被轟 擊處熔斷。方法二具體包括以下步驟
首先，加熱該管狀碳納米管預製體。
將該管狀碳納米管預製體放置於一真空系統。該真空系統的真空度維持1 X 10-4 帕至1X10-5帕。在該管狀碳納米管預製體中通入電流，加熱該管狀碳納米管預製體至 1800K 至 2500K。
其次，提供一電子發射源，使用該電子發射源轟擊該管狀碳納米管預製體，使 該管狀碳納米管預製體在被轟擊處熔斷。
該電子發射源包括一具有多個場發射尖端的碳納米管長線。將該電子發射源接 入一低電位，該管狀碳納米管預製體接入一高電位。將該電子發射源與該管狀碳納米管 預製體垂直放置，並使該電子發射源指向該管狀碳納米管預製體被轟擊處。該電子發射 源發射的電子束轟擊該管狀碳納米管預製體的側壁，使該管狀碳納米管預製體被轟擊處 的溫度升高。這樣一來，該管狀碳納米管預製體被轟擊處具有最高的溫度。該管狀碳納 米管預製體會在該轟擊處熔斷，形成多個場發射尖端。
進一步地，上述電子發射源相對於該管狀碳納米管預製體的具體定位，可以通 過一操作臺來實現。其中，該電子發射源與該管狀碳納米管預製體之間的距離為50微米 至2毫米。本發明實施例優選將該管狀碳納米管預製體固定到一個可以實現三維移動的 操作臺上。通過調節該管狀碳納米管預製體在三維空間的移動，使該電子發射源與該管 狀碳納米管預製體在同一平面內並且互相垂直。該電子發射源與該管狀碳納米管預製體 之間的距離為50微米。
可以理解，為了提供更大的場發射電流以提高該管狀碳納米管預製體局域的溫 度，可以使用多個電子發射源同時提供場發射電流。進一步地，還可以使用其他形式的 電子束來實現該管狀碳納米管預製體的定點熔斷，比如傳統的熱陰極電子源發射的電子 束或者其他常見場發射電子源發射的電子束。
方法三雷射照射法，即以一定功率和掃描速度的雷射照射該管狀碳納米管 預製體，在該管狀碳納米管預製體通入電流，該管狀碳納米管預製體在被雷射照射處熔 斷，形成所述電子發射體。方法三具體包括以下步驟
首先，以一定功率和掃描速度的雷射照射該管狀碳納米管預製體。
將上述的管狀碳納米管預製體放置於空氣或者含有氧化性氣體的氣氛中。以一 定功率和掃描速度的雷射照射該管狀碳納米管預製體。當該碳管狀碳納米管預製體的某 一位置被雷射照射溫度升高後，空氣中的氧氣會氧化該位置處的碳納米管，產生缺陷， 從而使該位置處的電阻變大。
可以理解，雷射照射該管狀碳納米管預製體的時間和該雷射的功率成反比。即 雷射功率較大時，雷射照射該管狀碳納米管預製體的時間較短；雷射功率較小時，雷射 照射該管狀碳納米管預製體的時間較長。
本發明中，雷射的功率為1瓦 60瓦，掃描速度為100-2000毫米/秒。本發 明實施例優選的雷射的功率為12瓦，掃描速度為1000毫米/秒。本發明實施例中的激 光可以是二氧化碳雷射、半導體雷射、紫外雷射等任何形式的雷射，只要能產生加熱的 效果即可。
其次，在該管狀碳納米管預製體通入電流，管狀碳納米管預製體在被雷射照射 處熔斷，形成兩個碳納米管管狀結構。
將經過雷射照射後的管狀碳納米管預製體放置於一真空系統中，該碳納米管管 狀結構兩端分別與陽極接線柱和陰極接線柱電性連接後通入電流。該管狀碳納米管預製 體中被雷射照射的部位是溫度最高的部位，最後該管狀碳納米管預製體會在該處熔斷， 形成形成兩個碳納米管管狀結構。
可以理解，還可以將該管狀碳納米管預製體設置在一真空或者充滿惰性氣體的 氣氛中。該管狀碳納米管預製體在被電流加熱的同時，以一定功率和掃描速度的雷射照射該管狀碳納米管預製體。由於是真空或者惰性氣體的氣氛，故該管狀碳納米管預製體 可以被穩定地加熱。當該管狀碳納米管預製體的某一位置被雷射照射溫度升高後，該位 置是溫度最高的部位，最後該管狀碳納米管預製體會在該處燒斷。
同時由於管狀碳納米管預製體兩端分別固定於陽極接線柱與陰極接線柱，並且 相鄰碳納米管之間存在範德華力，因此在熔斷的過程中，熔斷處的碳納米管在遠離熔斷 處並與之相鄰的碳納米管的作用下，其螺旋方向逐漸趨向於延伸方向，即，碳納米管的 螺旋方向與所述延伸方向所形成的交叉角α逐漸接近於0°並分散，形成所述多個發散 的電子發射尖端。同時，由於管狀碳納米管預製體在熔斷的瞬間，在熔斷點位置附近， 由於碳的蒸發，真空度較差，且越接近熔斷處，碳的揮發越明顯，使得所述管狀碳納米 管預製體熔斷處形成一類圓錐形縮口，從而形成所述碳納米管發射部。
另一方面，如果省略步驟630)移除所述線狀支撐體的步驟，而直接在620)步 驟的基礎進行(S40)熔斷的步驟，則可得到所述一線狀支撐體表面設置有碳納米管層的 碳納米管複合結構，所述線狀支撐體可以提高所述電子發射體的機械強度。
如圖10所示，進一步的，所述場發射像素管100包括一柵極體113，所述柵極體 113是一個具有筒狀結構的中空柱體，其具有一頂面及一個從該頂面沿遠離陽極112的方 向延伸的環狀側壁。該柵極體113的頂面具有一個正對於電子發射體108的電子發射端 122的出射口 115。該柵極體113的橫截面可以為圓形，橢圓形或三角形，四邊形等多邊 形。該柵極體113環繞電子發射體108設置，即電子發射體108收容於柵極體113內， 且電子發射體108的電子發射端122正對於柵極體113頂面的出射口 115。在本實施例 中，該柵極體113為一個中空圓柱體，其材料為導電材料，且與所述陰極104與陽極112 分別間隔設置。所述柵極體113通過柵極電極117電連接於殼體102外部。當給場發射 像素管100施加工作電壓時，該柵極體113與電子發射體108之間形成電場，碳納米管管 狀結構在該電場作用下發射電子，穿過柵極體頂面的出射口 115，再在陽極112高電壓作 用下加速以轟擊螢光粉層110。同時由於電子發射體108位於柵極體113內，柵極體113 可以起到屏蔽作用，以屏蔽陽極112的高壓，保護電子發射體108，延長碳納米管管狀結 構的使用壽命。通過調節柵極電極117上的電壓可以控制電子發射體108的發射電流， 從而調節螢光屏的亮度。可以理解，所述柵極體113為一可選結構。
另外，該場發射像素管100進一步包括一位於殼體102內的吸氣劑118，用於吸 附場發射像素管內的殘餘氣體，維持場發射像素管內部的真空度。該吸氣劑118可以為 蒸散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體102封接後通過高頻加熱蒸鍍的方式形成於殼體102的內 壁上。該吸氣劑118也可以為非蒸散型吸氣劑，設置在陰極支撐體106上。所述的非蒸 散型吸氣劑118的材料主要包括鈦、鋯、鉿、釷、稀土金屬及其合金。
當該場發射像素管100工作時，分別給陽極112和陰極104施加不同的電壓使得 陽極112和陰極104之間形成電場，通過電場作用使電子發射體108尖端即碳納米管線發 射出電子，電子轟擊螢光粉層110上的螢光物質，發出可見光。可見光透過陽極112通 過場發射像素管100的出光部IM射出，多個這樣的場發射像素管100排列起來就可以用 來照明或信息顯示。
請參閱圖11，本發明第二實施例提供一種場發射像素管200，其基本結構與第 一實施例所述場發射像素管100結構基本相同，其不同點在於，所述場發射像素管200中螢光粉層設置於一陽極端面上，且遠離出光部設置。所述場發射像素管200包括一殼體 202及一場發射單元203，所述場發射單元203位於所述殼體202內，所述殼體202為所 述場發射單元提供一真空空間。
所述場發射單元包括一陰極204，一螢光粉層210，一陽極212以及一陰極引線 216和一陽極引線214。所述陰極204與陽極212間隔設置，所述陰極引線216與陰極 204電連接，所述陽極引線214與所述陽極212電連接，所述陰極204可發射電子，其發 射的電子在所述陰極204與陽極212產生的電場的作用下到達螢光粉層210，轟擊螢光粉 層210中的螢光物質而使之發光。
所述殼體202為一真空密封的結構。在本實施例中，該殼體202為一中空玻璃圓 柱體，且該圓柱體直徑為1毫米至5毫米，高度為2毫米至5毫米。該殼體202的一端 包括一出光部224。該殼體202材料為一透明材料如石英石或玻璃。可以理解的是， 該殼體202還可以是中空的立方體、三稜柱或其它多邊形稜柱，本領域技術人員可以根 據實際情況進行選擇。
所述陰極204包括一陰極支撐體206與一電子發射體208。該陰極支撐體206的 一端與電子發射體208 —端電性連接，另一端通一陰極引線216電性連接到殼體202外。 所述陰極支撐體206為一導電體，如金屬絲或金屬杆。該陰極支撐體206形狀不限， 且能夠導熱並具有一定強度。本實施例中該陰極支撐體206優選為鎳絲。
所述電子發射體208包括一由多個碳納米管圍成的碳納米管管狀結構。所述碳 納米管管狀結構中大多數碳納米管圍繞一中空的線狀軸心螺旋延伸，可以理解，所述碳 納米管管狀結構中也存在極少數並非圍繞線狀軸心螺旋而是隨機排列的碳納米管，該少 數隨機排列的碳納米管的延伸方向沒有規則。但是，該少數隨機排列的碳納米管並不影 響所述碳納米管管狀結構的排列方式以及碳納米管的延伸方向。在此，將線狀軸心的長 度方向定義為多個碳納米管的延伸方向，將多個碳納米管圍繞所述線狀軸心螺旋形成的 方向定義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰的碳納米管通過範德華力首尾相連，在延伸方 向上相鄰的碳納米管通過範德華力緊密結合。所述碳納米管管狀結構中大多數碳納米管 的螺旋方向與所述線狀軸心的長度方向形成一定的交叉角α，且0° < α <90°。所述 電子發射體208與第一實施例所述場發射像素管100中的電子發射體108的材料、結構及 製備方法相同。
所述電子發射體208具有一電子發射端222，所述電子發射端222設置於電子發 射體208遠離陰極支撐體206的一端，並向所述陽極212延伸。所述電子發射體208與 電子發射端222相對的另一端與所述陰極支撐體206電連接。進一步的，所述電子發射 體208的電子發射端222的正投影位於所述螢光粉層210的表面。
所述的陽極212遠離所述殼體202的出光部2 設置，即所述陽極212並未設置 在所述殼體202的出光部224的位置。所述的陽極212為一導電體，如金屬杆。該 陽極212形狀不限，且能夠導熱並具有一定強度。本實施例中，陽極212優選為銅金屬 杆。該銅金屬杆直徑為100微米至1釐米。可以理解，該銅金屬杆直徑可以根據實際需 要選擇。所述陽極212的一端包括一端面220，該陽極212遠離端面220的另一端通過一 陽極引線214電性連接到殼體202外。所述的端面220為一拋光的端面。該拋光的端面 220可以為平面、半球面、球面、錐面、凹面或其它形狀端面。
所述的螢光粉層210設置在陽極212的端面220上。該螢光粉層210的材料可 以為白色螢光粉，也可以為單色螢光粉，例如紅色，綠色，藍色螢光粉等，當電子轟擊 螢光粉層210時可發出白光或其它顏色可見光。該螢光粉層210可以採用沉積法或塗敷 法設置在陽極212的一端的端面220上。該螢光粉層210厚度為5至50微米。所述端 面220可以反射螢光粉層210發出的光。
所述的電子發射體208與陽極212的設置可以為多種位置關係，請參見圖12至 圖15。可以使電子發射體208的電子發射端222與陽極212的端面220正對設置；可以 使電子發射體208與陽極212軸向成一銳角，使電子發射端222與端面220斜對設置；可 以使電子發射體208與陽極212軸向互相垂直或平行，使電子發射端222設置在端面220 附近。可以理解，上述設置的位置關係不限於此，只需滿足所述電子發射體208的電子 發射端222是所述電子發射體208最靠近所述陽極212的端面220的一端即可。優選地， 電子發射端222與端面220距離小於5毫米。
另外，該場發射像素管200進一步包括一位於殼體202內的吸氣劑218，用於吸 附場發射像素管內殘餘氣體，維持場發射像素管內部的真空度。該吸氣劑218可以為蒸 散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體202封接後通過高頻加熱蒸鍍的方式形成於靠近陰極204的 殼體202內壁上。該吸氣劑218也可以為非蒸散型吸氣劑，固定在陰極支撐體206上。 所述的非蒸散型吸氣劑218材料主要包括鈦、鋯、鉿、釷、稀土金屬及其合金。
當該場發射像素管200工作時，在陽極212和陰極204之間加上電壓形成電場， 通過電場作用使電子發射體208的電子發射端222發射出電子，發射電子到達陽極212， 轟擊陽極212表面的螢光粉層210，發出可見光。其中，一部分可見光直接透過殼體202 的出光部2 射出，另一部分可見光則經過陽極212端面220反射後，透過殼體202的出 光部224射出。
請參閱圖16，本發明第三實施例提供一種場發射像素管300，其基本結構與第 二實施例所述場發射像素管200結構基本相同，其不同點在於，所述場發射像素管300 包括一殼體302以及設置於該殼體302內的多個場發射單元303，所述的多個場發射單元 303相互間隔一定距離設置，且按照預定規律排列。所述場發射單元303與第二實施例 所述場發射單元203的材料與結構相同。每個場發射單元303包括一陰極304、一陽極 312、一陰極引線316、一陽極引線314和一螢光粉層310。所述陰極304包括一陰極支 撐體306與一電子發射體308，所述電子發射體308包括一電子發射端322。該陽極312 的一端包括一端面320。該螢光粉層310設置在陽極312端面320上。該陽極312遠離 端面320的另一端通過一陽極引線314電性連接到殼體302外。
另外，該場發射像素管300進一步包括一位於殼體302內壁的吸氣劑318，用於 吸附場發射像素管300內殘餘氣體，維持場發射像素管300內部的真空度。該吸氣劑318 可以為蒸散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體302封接後通過高頻加熱蒸鍍的方式形成於殼體 302內壁上。該吸氣劑318也可以為非蒸散型吸氣劑，固定在所述陰極304上或單獨的一 根陰極引線316上。所述的非蒸散型吸氣劑318材料主要包括鈦、鋯、鉿、釷、稀土金 屬及其合金。
所述殼體302為一真空密封的結構。該殼體302正對每個場發射單元303中陽 極312的端面320的部分為一出光部324，所述出光部3M遠離所述陽極312設置。所述場發射單元303在殼體302中可以有不同的排列方式，如線性排列或按一定的陣列排列， 本領域技術人員可以根據實際情況進行設置。本實施例中，場發射單元303為線性等距 離排列在殼體302中。可以理解，當用該場發射像素管300組裝大屏幕顯示器時，多個 場發射單元303之間的行距與列距要保持相等。
當該場發射像素管300工作時，在一陽極312和一陰極304之間加上電壓形成電 場，通過電場作用使電子發射體308的電子發射端322發射出電子，發射的電子到達陽極 312，轟擊陽極312表面的螢光粉層310，發出可見光。其中，一部分可見光直接透過殼 體302的出光部3 射出，另一部分可見光則經過陽極312端面320反射後，透過殼體 302的出光部3 射出。由於所述場發射像素管300包括多個場發射單元303，可通過外 接控制電路控制實現該多個場發射單元303單獨工作或同時工作。
所述場發射像素管300包括多個場發射單元303，而且，每個場發射單元303體 積較小，可以方便的用來組裝大型戶外顯示器，且組裝的大型戶外顯示器解析度較高。 另外，該場發射像素管300中，多個場發射單元303置於一個殼體302內，且每個場發射 單元303中陰極304與陽極312無需精確對準，可以簡化製備工藝，降低製備成本。
請參閱圖17及圖18，本發明第四實施例提供一種場發射像素管400，所述場發 射像素管400包括一殼體402及至少一場發射單元403，所述場發射單元403位於所述殼 體402內。所述場發射像素管400的基本結構與第二實施例所述場發射像素管200的結 構基本相同，其不同點在於，所述每一場發射單元包括多個陽極，所述多個陽極按一定 規則排列。
所述每一場發射單元403包括一陰極404，一螢光粉層410，一第一陽極411， 一第二陽極412以及一第三陽極413。所述陰極404與所述第一陽極411、第二陽極412 以及第三陽極413間隔設置於所述殼體402內。所述第一陽極411、所述第一陽極411、 第二陽極412以及第三陽極413圍繞所述陰極404設置，且其正投影呈三角形排列，三個 陽極的正投影分別對應位於所述三角形的三個頂點。所述陰極404包括一第一電子發射 體407、一第二電子發射體408和一第三電子發射體409，所述第一電子發射體407、一 第二電子發射體408和一第三電子發射體409分別向與之對應的第一陽極411、第二陽極 412以及第三陽極413的方向延伸。該第一電子發射體407、第二電子發射體408和第三 電子發射體409分別包括一電子發射端422。所述第一電子發射體407、第二電子發射體 408和第三電子發射體409分別與所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413—一 對應，且所述第一電子發射體407、第二電子發射體408和第三電子發射體409的電子發 射端422分別向所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413延伸設置。所述第 一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413分別具有一端面420。所述第一電子發射體 407、第二電子發射體408和第三電子發射體409的電子發射端422的正投影分別位於每 個電子發射體對應的陽極的端面所在的範圍內。所述螢光粉層410分別設置於所述第一 陽極411、第二陽極412以及第三陽極413端面的表面。
所述殼體402為一真空密封的結構。該殼體402包括一出光部424，該出光部 424與所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413端面相對設置。當所述殼體 402包括多個場發射單元403時，所述多個場發射單元403可以有不同的排列方式，如線 性排列或按一定的陣列排列，本領域技術人員可以根據實際情況進行設置。
所述陰極404進一步包括一陰極支撐體406，該陰極支撐體406為一導電體， 如金屬絲或金屬杆。該陰極支撐體406形狀不限，且能夠導電並具有一定強度。本發 明實施例中所述陰極支撐體406優選為鎳絲。所述第一電子發射體407、第二電子發射 體408和第三電子發射體409的一端分別與所述陰極支撐體406的一端電性連接，且所述 第一電子發射體407、第二電子發射體408和第三電子發射體409的電子發射端422分別 靠近每個電子發射體對應陽極的端面設置。該場發射像素管400進一步包括一陰極引線 416，所述陰極支撐體406遠離所述第一電子發射體407、第二電子發射體408和第三電子 發射體409的一端通過該陰極引線416連接到所述殼體402外。
本實施例所述的第一電子發射體407、第二電子發射體408和第三電子發射體 409分別包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管狀結構中大多數碳納米管圍繞一中空 的線狀軸心螺旋延伸，可以理解，所述碳納米管管狀結構中也存在極少數並非圍繞線狀 軸心螺旋而是隨機排列的碳納米管，該少數隨機排列的碳納米管的延伸方向沒有規則。 但是，該少數隨機排列的碳納米管並不影響所述碳納米管管狀結構的排列方式以及碳納 米管的延伸方向。在此，將線狀軸心的長度方向定義為多個碳納米管的延伸方向，將多 個碳納米管圍繞所述線狀軸心螺旋形成的方向定義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰的碳 納米管通過範德華力首尾相連，在延伸方向上相鄰的碳納米管通過範德華力緊密結合。 所述碳納米管管狀結構中大多數碳納米管的螺旋方向與所述線狀軸心的長度方向形成一 定的交叉角α，且0° < α <90°。所述的第一電子發射體407、第二電子發射體408和 第三電子發射體409的結構、材料及製備方法與第一實施例所述電子發射體108相同。
所述的第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413均為一導電體，如金屬 杆。該第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413形狀不限，且能夠導熱並具有一定 強度。本發明實施例中，所述的第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413均優選為 鎳金屬杆。該金屬杆直徑為100微米至1釐米。可以理解，該金屬杆直徑可以根據實際 需要選擇。所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413呈一等邊三角形放置， 其中所述陰極404設置在該等邊三角形的中心。可以理解，所述第一陽極411、第二陽 極412以及第三陽極413之間的位置關係可以根據需要進行適當的調整。所述第一陽極 411、第二陽極412以及第三陽極413分別包括一拋光的端面420。所述端面420可以為 平面、半球面、球面、錐面、凹面或其它形狀端面。所述端面420可以反射螢光粉層發 出的光。該場發射像素管400進一步包括一陽極引線415。所述第一陽極411、第二陽 極412以及第三陽極413遠離其端面420的一端分別通過該陽極引線415電性連接到所述 殼體402外。
所述螢光粉層410分別設置在所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極 413的端面420的表面。所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413上的螢光 粉層410可以分別為三種不同顏色的螢光粉。當電子轟擊所述第一陽極411、第二陽極 412以及第三陽極413上的螢光粉層410時可發出白光或其它顏色可見光。所述第一陽 極411、第二陽極412以及第三陽極413上的螢光粉層410可以採用沉積法或塗敷法設置 在所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413的端面420的表面。所述第一陽 極411、第二陽極412以及第三陽極413上的螢光粉層410厚度為5微米至50微米。可 以理解，所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413上的螢光粉層410也可以進一步分別對應設置在所述第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413上的表面其他位 置。只要所述第一電子發射體407，第二電子發射體408和第三電子發射體409所發射的 電子能轟擊到對應的螢光粉層410即可。
所述的每個電子發射體與陽極的設置可以為多種位置關係，其位置關係可參照 第二實施例所述場發射像素管200中電子發射體與陽極之間的位置關係。
另外，該場發射像素管400進一步包括一位於殼體402內壁的吸氣劑418，用於 吸附場發射像素管400內殘餘氣體，維持場發射像素管400內部的真空度。該吸氣劑418 可以為蒸散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體402封接後通過高頻加熱蒸鍍的方式形成於殼體 402內壁上。該吸氣劑418也可以為非蒸散型吸氣劑，固定在所述陰極404上或單獨的一 根陰極引線416上。所述的非蒸散型吸氣劑418材料主要包括鈦、鋯、鉿、釷、稀土金 屬及其合金。
當該場發射像素管400工作時，分別在所述第一陽極411、第二陽極412以及第 三陽極413和陰極404之間加上電壓形成電場，通過電場作用使第一電子發射體407、第 二電子發射體408和第三電子發射體409發射出電子，發射的電子到達第一陽極411、第 二陽極412以及第三陽極413，分別轟擊第一陽極411、第二陽極412以及第三陽極413 上螢光粉層410，發出可見光。其中，一部分可見光直接透過出光部似4射出，另一部分 可見光則經過端面420反射後，透過該出光部似4射出。該場發射像素管400可以用來 組裝具有較高解析度的大型戶外彩色顯示器。
相對於現有技術，本發明採用碳納米管管狀結構作為電子發射體，使得電子發 射體的機械強度和散熱效率得到提高，且該碳納米管管狀結構包括多個突出的環狀排列 的電子發射尖端，可以有效降低該電子發射體的電場屏蔽效應，獲得具有較大密度的場 發射電流。所述場發射單元可用於組裝照明設備或顯示設備。
另外，本領域技術人員還可在本本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本 本發明精神所做的變化，都應包含在本本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
1. 一種場發射像素管，其包括 一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部； 一陰極，所述陰極與所述陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發 射體；其特徵在於，所述至少一電子發射體包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管狀 結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述碳納米管管狀結構的另一端向所述陽極延伸 作為電子發射體的電子發射端，所述碳納米管管狀結構為多個碳納米管圍繞一中空的線 狀軸心組成，所述碳納米管管狀結構在電子發射端延伸出多個電子發射尖端。
2.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述碳納米管管狀結構中大多數 碳納米管通過範德華力首尾相連並圍繞中空的線狀軸心螺旋延伸。
3.如權利要求2所述的場發射像素管，其特徵在於，所述碳納米管管狀結構中 大多數碳納米管的螺旋方向與所述線狀軸心的長度方向形成一定的交叉角α，且0°< α 《90° 。
4.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，在所述電子發射體的電子發射 端，所述碳納米管管狀結構具有一類圓錐形的電子發射部。
5.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述碳納米管管狀結構的電子發 射部的末端具有一開口，所述碳納米管管狀結構從開口處延伸出多個碳納米管束作為多 個電子發射尖端。
6.如權利要求5所述的場發射像素管，其特徵在於，所述開口的直徑為4微米至6微米。
7.如權利要求5所述的場發射像素管，其特徵在於，所述多個電子發射尖端圍繞所述 線狀軸心呈環狀排列，且向所述陽極延伸。
8.如權利要求7所述的場發射像素管，其特徵在於，所述多個電子發射尖端的延伸方 向逐漸遠離所述線狀軸心。
9.如權利要求5所述的場發射像素管，其特徵在於，所述每個電子發射尖端包括多個 基本平行的碳納米管，每個電子發射尖端的中心處突出有一根碳納米管。
10.如權利要求9所述的場發射像素管，其特徵在於，所述相鄰的電子發射尖端中突 出的碳納米管之間的距離為0.1微米 2微米。
11.如權利要求9所述的場發射像素管，其特徵在於，所述多個電子發射尖端中相 鄰的兩個電子發射尖端中突出的碳納米管之間的間距與突出的碳納米管的直徑的比值為 20 1 至 500 1。
12.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述電子發射體進一步包括一 線狀支撐體設置在所述碳納米管管狀結構的中空的線狀軸心處。
13.如權利要求11所述的場發射像素管，其特徵在於，所述線狀支撐體為導電體。
14.如權利要求12所述的場發射像素管，其特徵在於，所述碳納米管管狀結構通過所 述線狀支撐體支撐並與所述陰極支撐體電連接。
15.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述陰極包括多個電子發射體 相互間隔設置並與所述陰極支撐體電連接。
16.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述場發射像素管進一步包括 一柵極設置於陰極與陽極之間，且與所述陰極和所述陽極分別間隔設置。
17.如權利要求1所述的場發射像素管，其特徵在於，所述場發射像素管進一步包括 一位於殼體內的吸氣劑。
18.—種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發 射體，其特徵在於，所述至少一電子發射體包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管 狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述碳納米管管狀結構的另一端向所述陽極延 伸作為電子發射體的電子發射端，在所述電子發射端，所述碳納米管管狀結構具有一開 口，所述碳納米管管狀結構從開口處延伸出多個電子發射尖端。
19.一種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發 射體；其特徵在於，所述至少一電子發射體包括一線狀支撐體以及一碳納米管管狀結構設 置在所述線狀支撐體表面組成一碳納米管複合線狀結構，所述碳納米管複合線狀結構的 一端與所述陰極支撐體電連接，所述碳納米管複合線狀結構的另一端向所述陽極延伸作 為電子發射體的電子發射端，所述碳納米管層在電子發射端延伸出多個電子發射尖端。
全文摘要
本發明提供一種場發射像素管，其包括一殼體，所述殼體具有一出光部；一螢光粉層及一陽極，所述陽極及螢光粉層設置於所述殼體出光部；一陰極，所述陰極與所述陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與至少一電子發射體，其中，所述至少一電子發射體包括一碳納米管管狀結構，所述碳納米管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述碳納米管管狀結構的另一端向所述陽極延伸作為電子發射體的電子發射端，所述碳納米管管狀結構為多個碳納米管圍繞一中空的線狀軸心組成，所述碳納米管管狀結構在電子發射端延伸出多個電子發射尖端。
文檔編號H01J31/12GK102024654SQ20101056392
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者範守善, 魏洋 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司