TW201225140A - The field emission unit and the field emission pixel tube - Google Patents

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201225140 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種場發射單元及場發射像素管，尤其為一 種應用奈米碳管作為場發射體之場發射像素管。 【先前技術】 ' [0002] 奈米碳管（Carbon Nanotube，CNT)為一種新型碳材料 ，由日本研究人員π扒贴在1991年發現，請參見”Hei_ ical Microtubules of Graphitic Carbon", S ❹ Iijima，Nature，v〇i. 354，p56 ( 1 991 )。奈米碳管 具有極大之長徑比（其長度在微来量級以上，直徑只有 幾個奈米或幾十個奈米），具有良好之導電導熱性能， 並且還有很好之機械強度及良好之化學穩定性，這些特 性使得奈米碳管成為一種優良之場發射材料。因此，奈 米碳管在場發射裝置中之應用成為目前奈米科技領域之 一個研究熱點。 [0003] 〇 然而，先前場發射像素管為將奈米碳管線作為電子發射 體，而電子發射艘中之夺米碳管聚集在一起，在工作過 i' . 程中散熱不良，並且相鄰之奈米碳管之間存在電場屏蔽 效應，因此電子發射體之電子發射能力不夠好。 [0004] 【發明内容】 有鑒於此，提供一種電子發射能力較強之場發射像素管 實為必要。 [0005] 一種場發射單元，其包括一螢光粉層和一陽極，該陽極 包括一端面，所述螢光粉層設置在該陽極端面上，一陰 極’該陰極與陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體 099142265 表單編號A0101 第3頁/共58頁 0992073416-0 201225140 :、兒子發射體，該電子發射體一端與陰極支標體電性 連接’其巾’所述電子發㈣包括—奈米碳管管狀結構 所述不米碳官管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連 接所述不米奴官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蠕，所述奈米碳管管狀結構為 複數奈米碳管圍繞__中空的線狀如組成，所述奈米碳 s官狀結構在電子發射端延伸出複數電子發射尖端。 [0006] [0007] 種場發射像素管，其管包括一殼體以及一場發射單元 ，所述場發射單元設置於殼體内，所述場發射單元包括 —螢光粉層和一陽極，讀_極與陽禚間隔設置，該陽極 包括一端面’所述螢光粉層設置在該陽極端面上，一陰 極，該陰極包括一陰極支撐體與二電子發射體，該電子 發射體一端與陰極支撐體電性連接，其中，所述電子發 射體包括一奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構 的一端與所述陰極支撐體電連接，所述奈米碳管管狀結 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’所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍繞—中空 的線狀軸心組成’所述奈米碳管管狀結構的電子發射端 延伸出複數電子發射尖端。 —種場發射像素管，其包括一殼體及複數場發射單元， 所述複數場發射單元間隔設置於該殼體内，所述複數場 發射單元線性排列或按一定的陣列排列，所述每一場發 射單元包括一 螢光粉層和一陽極，該陽極包括一端面， 所述螢光粉層設置在該陽極端面上，一陰極，該陰極與 陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐體與一電子發射 099142265 表單編號A0101 第4頁/共58頁 0992073416-0 201225140 圍繞-中空的線狀轴心組成，所述奈米碳管管狀結構的 電子發射端延伸出複數電子發射尖端。 [0008] ❹ [0009] Q [ooio] [0011] 099142265 體’該電子發射體-端與陰極支撐體電性連接，其中， 2電子發射體包括-奈米碳管管狀結構，所述奈米碳 管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述奈米 碳管管狀結構的另-端向所述陽極延伸作為電子發射體 的電子發射端’所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管 相較於Μ技術’本發明所述場魏像素管之電子發射 體為奈米碳管管狀結構，可提高電子發射體之機械強度 及電子發射體之散熱能力，並且所述奈求碳管管狀結構 進-步包括複數呈環狀排列之電子發射线，可有效減 小相鄰電子發射尖端之間之屏蔽效應.，提高電子發射體 之電子發射能力’從而提高電子發射體之發射電流密度 Ο 【實施方式】 . 以下將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。 '::： ..... 請參閱圖1，本發明第一實施例提供—種場發射像素管 100，該場發射像素管100包括—殼體102及一場發射單 凡（圖未標不），所述場發射單元位於所述殼體102内， 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1〇4，—螢光粉層11〇，一陽 極112及一陰極引線π 6及一陽極引線114。所述陰極1〇4 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，其發射之電子在所述陰極 表單編號Α0101 第5頁/共58頁 0992073416-0 201225140 與陽極112之間產生之電場作用下到達螢光粉層⑴，蟲 擊榮光粉層110中之螢光物質而使之發光。 [_言亥殼體⑽為真空密封之中空結構。在本實施例中，該殼 體102為中空圓柱體，且該殼體102之材料為石英石或玻 璃。可理解，該殼體102還可為中空之立方體、三棱柱或 其他多邊形棱柱。所述殼體1〇2具有相對之兩端面（未標 不），其中一端面具有一出光部124，所述出光部124可為 平面也可為球面或非球面，本領域技術人員可根據實際 情況進行選擇。可理解，所述出光部124也可設置於殼體 102之整個表面。所述陽極112設置於該殼體1〇2設置有 出光部124之内壁上，該陽極112為氧化銦錫薄膜或鋁膜 ，具有良好的透光性及導電性。所述陽極112通過所述陽 極引線114電連接於殼體1〇2外部。 [0013] 所述螢光粉層110設置於陽極112靠近陰極104之表面， 该螢光粉層110可為白色螢患粉·’也可為彩色螢光粉，例 如紅色、綠色、藍色螢光缚等，當電子轟擊螢光粉層丨i 〇 時可發出白色或彩色可見光。 [0014] 所述陰極104設置於所述殼體102内部與出光部124相對 之一端且垂直於所述出光部124。所述陰極1〇4包括一陰 極支撐體106及一電子發射體108。所述電子發射體log 一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可通過導電膠等黏結劑固定於所述陰極支撲體 106靠近螢光粉層110之一端。所述陰極支掠體1〇6遠離 螢光粉層110之一端可通過所述陰極引線116電連接於所 099142265 表單編號A0101 第6頁/共58頁 0992073416-0 201225140 [0015] Ο ❹ [0016] [0017] 述殼體102外部。所述陰極支撐體106為一能夠導電、導 熱並具有一定強度之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包括一由複數奈米 碳管圍成之奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構 具有一中空之線狀軸心。所述奈米碳管管狀結構中複數 奈米碳管通過凡得瓦力（van der Waals force)相互連 接成一體結構。所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳 管圍繞該中空之線狀軸心螺旋延伸，可理解，所述奈米 碳管管狀結構中也存在極少數並非圍繞線狀軸心螺旋而 為隨機排列之奈米碳管，該少數隨機排列之奈米碳管的 延伸方向沒有規則。然，該少數隨機排列之奈米碳管並 不影響所述奈米碳管管狀結構之排列方式及奈米碳管之 延伸方向。在此，將線狀軸心之長度方向定義為複數奈 米碳管之延伸方向，將複數奈米碳管圍繞所述線狀軸心 螺旋形成之方向定義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰之 奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，在延伸方向上相鄰之 奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合。所述奈米碳管管狀結 構中大多數奈米碳管之螺旋方向與所述線狀軸心之長度 方向形成一定之交叉角α，且0°<α$90°。 所述線狀軸心為空的，為虛擬的。該奈米碳管管狀結構 中線狀軸心之截面形狀可為方形、梯形、圓形或橢圓形 等形狀，該線狀軸心之截面大小，可根據實際要求製備 〇 請一併參閱圖5至圖7，所述奈米碳管管狀結構之一端具 099142265 表單編號Α0101 第7頁/共58頁 0992073416-0 201225140 有妓數電子發射尖端1()1，所述複數 妞％、+、⑶ 贷射尖端1 01圍 -处線狀輪心呈環形排列。具體地， 狀結構在沿線狀軸心之方向上包括-第飞官 一踹inw 、丨03及與該第 3相對之一第二端105。所述奈米嗖管管狀結 第一端103與所述陰極支撐體106電連接。所、求 105作為所述電子發射體1〇8之電子發射端122，在電子 發身⑷22 ’所述奈米碳管管狀結構之整體直徑沿遠離第 ^之方向逐漸減小，並收縮形成一類圓錐形的縮口 开'成—電子發射部126，即所述奈米碳管管狀結構在電 子發^122具有—類圓錐脅之電手發射部126。所述奈 米石反S官狀結構之電子發射部126之末端具有一開口 1〇7 複數突出之奈米碳管束1所述每一奈米碳管束為所 述奈米碳管管狀結樽從開口 1G7延伸出來j：由複數奈米碳 &’、且成的束狀結構。該複數奈米碳管束圍繞所述線狀軸 〜排列成核形’且向陽極112延伸作為複數電子發射尖端 101。該複數電子發射尖端101之延伸方向基本一致，即 该複數電子發射尖4iUGl基本沿所述線狀轴心之長度方向 向遠處延伸’所述遠處為#遠離所述陰極支撐體106之方 向。進一步的’該複數電子發射尖端101圍繞所述線狀軸 心呈發散狀排列’即該複數電子發射尖端101之延伸方向 逐漸遠離所述線狀輛心。當該複數奈米碳管束呈發散狀 排列時，所述電子發射部126之徑向尺寸雖然整體上為沿 遠離奈米碳管管狀結構之第一端1 03方向逐漸減小，但由 於複數電子發射尖端1〇1呈發散性之排列，進而電子發射 部126末端向外略微擴張，從而所述複數電子發射尖端 099142265 101之間的距離沿延伸方向逐漸變大，使圍繞開口 1 〇 7環 表單編號 A0101 第 8 f/共 58 s 0992073416-0 201225140 形排列之複數電子發射尖端101相互間的間距變大，進而 進步降低了電子發射尖端1 〇 1之間的屏蔽效應。所述開 口 107之尺寸範圍為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之相對二 端的電子發射尖端101的間距大於等於5微米。 [0018] 〇 請參閱圖7 ’每一電子發射尖端101包括複數基本平行排 列之奈米碳管，並且每一電子發射尖端101之頂端突出有 一根奈米碳管，即所述複數平行排列之奈米碳管中突出 一根奈米碳管，優選的，所述每一電子發射尖端1〇1之中 心位置突出有一根奪米碳管，該奈米碳管之直徑小於5奈 求。本實施例中突出的奈米碳管之直徑為4奈米。相鄰的 電子發射尖端101中突出的奈米破管之間的距離為〇. 1微 米至2微米。相鄰的電子發射尖端1〇1中突出的奈米碳管 之間的距離與突出的奈米碳管直徑之比例的範圍為 .Π . 20:1-500:1。可理解，由於電子發射炎端1 〇1之頂端突 出有一根奈米碳管，且相鄰的電子發辦尖端丨〇1中突出奈 米碳管之間的距離秦寫出的奈米碳管乏直徑的比值大於 • '3 Ψ2 · il F....... i 20 : 1，故相鄰之電子發射尖端101中突出的奈米碳管之 間的間距遠大於突出的奈米碳管之直徑’從而可有效降 低相鄰之突出奈米破管之間的屏蔽效應。進—步地，由 於所述複數電子發射尖端101呈環形排列於奈米碳管管狀 結構之一端，且相鄰電子發射尖端ιοί中突出的奈米碳管 之間的距離的最小值為〇. 1微米，則所述複數電子發射尖 端101中任意兩突出的奈米碳管之間的距離均大於0. 1微 米。如此可進一步降低該電子發射體之電場屏蔽效應， 099142265 表單編號A0101 第9頁/共58頁 0992073416-0 201225140 獲得具有較大密度之場發射電流。 [0019]另外，所述陰極104可進一步包括複數電子發射體1〇8與 一陰極支撐體1〇6電連接’所述複數電子發射體1〇8相互 間隔°又置，所述複數電子發射體10 8之一端均與陰極支樓 體106電連接，所述複數電子發射體108之另-端分別向 陽極11 2之方向延伸。 [0020] [0021] 所述奈米碳皆管狀結構為由至少一奈米碳管膜或至少一 奈米妷管線圍繞該線狀軸心之軸向緊密環繞而形成。可 理解，該奈米碳管管狀結構之管壁具有一定厚度所述 厚度可通過控制所述奈米碳管膜或奈米碳管線之層數確 定。該奈米碳管管狀結構内徑及外徑之大小可根據實際 需求製備，所述奈米碳管管狀結構之内徑可為1〇微米〜 30微米，外徑可為15微米〜6〇微米，本實施例中，該奈 米碳管管狀結構之内徑約為18微米，最大外徑即奈米碳 管管狀結構之最大直徑約為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 樓體128ά置於所述奈米碳管管狀結構之中空的線狀袖心 處。所述奈米碳管管狀結構通過所述線狀支撐體128支撐 並與所述陰極支撐體電連接。所述奈米碳管管狀結構即 為設置於所述線狀支撐體128之表面的—奈米碳管層即 所述奈米碳管層套設於所述線狀支撐體128之表面，所述 奈米碳管層與所述線狀支撐體128組成一奈米碳管複合線 狀結構。所述奈米碳管複合線狀結構中之奈米碳管層與 上述奈米碳管管狀結構整體上基本一致，即所述奈米碳 099142265 管層與上述奈米碳管管狀結構之結構相同 表單編號Α0101 第10頁/共58 1 奈米碳管層 0992073416-0 201225140 中奈米碳官之排列及延伸方式與上述奈米碳管瞽狀纟士構 中之奈米碳管之排列及延伸方式相同。所述線狀支撐體 128可為導電體或非導電體，其直徑可為1〇微米〜微米 ，所述線狀支撐體128可進一步提高所述電子發射體 - 之機械強度。所述奈米碳管複合線狀結構之一端與所述 ’ 自極支#體106電連接’所述奈米碳管複合線狀結構之另 —端向所述陽極112延伸作為電子發射體1〇8之電子發射 端，所述奈米碳管複合線狀結構中之所述奈米碳管層在 電子發射端延伸出複數電子發射尖端1〇^所述奈米碳管 ® 複合線狀結構向陽極112延伸之一端具有一與上述實施例 中之電子發射端122相同的結構。所述奈米碳管複合線狀 結構可通過導電膠固定於所述陰極支撐體1〇6靠近螢光粉 層110之一端，也可通過焊接之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之延伸長度小於所述奈米碳管層在所述線狀支撐 體128延伸方向上之延伸長度。 [0022] 所述奈米碳管電子發射體108之製備方法，包括以下步驟 [0023] (S10)提供一線狀支撐體； [0024] (S20)提供至少一奈米碳管膜或奈米碳管線，將所述奈 米碳管膜或奈米碳管線纏繞在所述線狀支樓體表面形成 一奈米碳管層； [0025] (S30)移除所述線狀支撐體，得到一由奈米碳管層圍成 之中空之管狀奈米碳管預製體；及 099142265 表單編號A0101 第11頁/共58頁 0992073416-0 201225140 [0026] (S40)將該管狀奈米碳管預製體熔斷，形成所述奈米碳 管電子發射體108。 [0027] 步驟（S10)中，該線狀支撐體在一控制裝置之控制下既 能夠繞其中心轴旋轉又能夠沿其中心軸延伸方向做直線 運動。 [0028] 所述線狀支撐體之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%錫之合金。 [0029] 所述線狀支撐體在纏繞奈米碳管線膜或奈米碳管線之過 程中，主要起支撐作用，其本身具有一定穩定性及機械 強度，且可通過化學方法、物理方法或機械方法移除。 該線狀支撐體之材料可選用符合上述條件之所有材料。 可理解，該線狀支撐體可選用不同之直徑。本實施例中 選用直徑為25微米之鋁線作為該線狀支撐體。 [0030] 步驟（S20)中，所述奈米碳管膜或奈米碳管為自支撐結 構。所述奈米碳管膜可為奈米碳管拉膜或奈米碳管碾壓 膜等。所述奈米碳管膜由複數奈米碳管組成，該複數奈 米碳管無序或有序排列。所謂無序排列為指奈米碳管之 排列方向無規則。所謂有序排列為指奈米碳管之排列方 向有規則。具體地，當奈米碳管膜包括無序排列之奈米 碳管時，奈米碳管相互纏繞或者各向同性排列；當奈米 碳管膜包括有序排列之奈米碳管時，奈米碳管沿一方向 或者複數方向擇優取向排列。所謂“擇優取向”為指所 099142265 表單編號A0101 第12頁/共58頁 0992073416-0 201225140 述奈米碳管膜中之大多數奈米碳管在一方向或複數方向 上具有較大之取向幾率；即，該奈米碳管膜中之大多數 奈米碳管的軸向基本沿同一方向或複數方向延伸。 [0031] 當所述奈米碳管膜為奈米碳管拉膜或奈米碳管線時，步 驟（S20)可包括以下具體步驟： [0032] 步驟（S21 0 )，形成至少一奈米碳管陣列。 [0033] 提供一基底，所述奈米碳管陣列形成於所述基底表面。 所述奈米碳管陣列由複數奈米碳管組成，該奈米碳管為 單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一種 或多種。本實施例中，該複數奈米碳管為多壁奈米碳管 ，且該複數奈米碳管基本上相互平行且垂直於所述基底 ，該奈米碳管陣列不含雜質，如無定型碳或殘留之催化 劑金屬顆粒等。所述奈米碳管陣列之製備方法包括化學 氣相沈積法、鐳射蒸發法、鐳射燒蝕法等，所述奈米碳 管陣列之製備方法不限，可參見公告號為1 303239之中華 民國專利說明書。優選地，該奈米碳管陣列為超順排奈 米碳管陣列。 [0034] 步驟（S220 )，從所述奈米碳管陣列中拉取獲得一奈米 碳管拉膜或奈米碳管線。 [0035] 本實施例採用具有一定寬度之膠帶、鑷子或夾子接觸奈 米碳管陣列以選定一具有一定寬度之複數奈米碳管；以 一定速度拉伸該選定之奈米碳管，該拉取方向沿基本垂 直於奈米碳管陣列之生長方向。從而形成首尾相連之複 數奈米碳管片段，進而形成一連續之奈米碳管拉膜。在 099142265 表單編號 A0101 第 13 頁/共 58 頁 0992073416-0 201225140 上述拉伸過程中，該複數奈米碳管片段在拉力作用下沿 拉伸方向逐漸脫離基底之同時，由於凡得瓦力作用，該 選定之複數奈米碳管片段分別與其他奈米碳管片段首尾 相連地連續地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一 定寬度之奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜之寬度與奈米 碳管陣列所生長之基底之尺寸有關，該奈米碳管拉膜之 長度不限，可根據實際需求制得。可理解，當該奈米碳 管拉膜之寬度很窄之情況下，可形成所述奈米碳管線。 [0036] 步驟（S230 )，將所述奈米碳管拉膜或奈米碳管線纏繞 於所述支撐體上形成一奈米碳管層。 [0037] 將所述奈米碳管拉膜或奈米碳管線纏繞於所述支撐體上 形成一奈米碳管層之方法包括以下步驟：首先，將通過 以上方法製備之所述奈米碳管拉膜或奈米碳管線之一端 固定於所述線狀支撐體表面；其次，使該線狀支撐體繞 其中心軸旋轉之同時沿其中心轴延伸方向做直線運動， 即可得到一表面螺旋纏繞有奈米碳管拉膜或奈米碳管線 之線狀支撐體。其中，所述奈米碳管拉膜或奈米碳管線 中大多數奈米碳管之螺旋方向與支撐體之轴心之延伸方 向具有一定之交叉角α，〇°<α$90°。可理解，在奈米 碳管拉膜厚度或奈米碳管線直徑一定之情況下，交叉角 α越小，則纏繞得到之奈米碳管層就越薄，交叉角α越 大，則纏繞得到之奈米碳管層之厚度就越厚。 [0038] 步驟（S30)，移除所述線狀支撐體，得到一由奈米碳管 層圍成之中空之管狀奈米碳管預製體。 099142265 表單編號Α0101 第14頁/共58頁 0992073416-0 201225140 [〇〇39]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。當採用活潑之金屬材料及其合金作該線狀支撐 體時，如鐵或鋁及其合金，可使用—酸性溶液與該活潑 之金屬材料反應，並將該線狀支推體移除；當採用不、、舌 潑之金屬材料及其合金作該線狀支撐體時，如金或銀及 其合金，可使用加熱蒸發之方法，移除所述線狀支撑體 :當採用高分子材料作線狀支撑料，可使用—拉伸裝 置沿所述線狀切體之中心、轴方向拉出所述線狀支揮體 本實施例採用〉辰度為G. 5mc)1/L之鹽酸溶液腐姓纏繞有 π'米碳g拉膜之線，將該#線移H理解，根據線 狀支撑體直徑之不同可得到不㈣徑之奈米碳管結構。 國如圖9所示，所述管狀奈米碳管預製體為複數奈米碳管圍 成之-奈㈣管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構中所 述複數奈米碳管圍燒一中空之線狀軸心螺旋延伸，相鄰 之奈米碳管之間通過凡得瓦力緊密相連。 [剛纟驟（S4G) ’將該管私奈米碳管預製體熔斷，形成所述 〇 電子發射體。 [0042] 該管狀奈米碳管預製體之熔斷方法主要有三種。 [0043] 方法-：電流_法，即將該管狀奈米碳管預製體通電 流加熱熔斷。方法-可在真空環境下或惰性氣體保護之 環境下進行，其具體包括以下步驟： [0044] 首先，將該管狀奈米碳管預製體懸空設置於一真空室内 或充滿惰性氣體之反應室。 [0045] 該真空室包括一可視視窗及一陽極接線柱與一陰極接線 099142265 表單煸號A0101 第15頁/共58頁 0995 201225140 柱且其真空度低於lxlO-1帕，優選為2χ1〇-5帕。該管 狀不米碳官預製體兩端分別與陽極接線柱及陰極接線柱 電性連接。本實施例中，該陽極接線柱與陰極接線柱為 直裎0· 5¾米之銅絲導線，該管狀奈米碳管預製體之直徑 25微米，長度2厘米。 [0046] [0047] [0048] [0049] 迷的充滿惰性氣體之反應室結構與真空室相同，惰性 氣體可為氦氣或氬氣等。 其次，在該管狀奈米碳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-4G伏特直流電壓 本技術領域人員應當明白，陽極接線柱與陰極接線柱 之間施加之電壓與所選之管狀奈米碳管預製體之内徑、 外經 '壁厚及長度有關。在直流條件下通過焦耳熱加熱 笞狀不米碳管預製體。加熱溫度優選為2000K至2400K， 加熱時間小於1小時。在真空直流加熱過租中，通過管狀 奈米碳管㈣體之電流會逐_升，·快電流就開始 下降直到管狀奈米碳管預製體被:熔斷。在熔斷前，管狀 奈米碳管預製體上會出現m切管長線從該亮 點處熔斷。 由於管狀奈米碳管預製體中各點之電阻不同，使得各點 之分電壓也不同。在管狀奈米碳管預製體中電阻較大之 一點，會得到較大之分電壓，從而具有較大加熱功率， 產生較多之焦耳熱’使該點之溫度迅速升高。在溶斷之 過裎中，該點之電阻會越來越大，導致該點之分電壓也 099142265 表單編號A0101 第16頁/共58頁 0992073416-0 201225140 越來越大，同時，溫度也越來越大直到該點斷裂，形成 二電子發射端。在熔斷之瞬間，陰極與陽極之間會產生 一非常小的間隙，同時在熔斷點位置附近，由於碳蒸發 ，真空度較差，並且越靠近熔斷處，碳之揮發越明顯， 這些因素會使熔斷之瞬間在熔斷點附近產生氣體電離。 電離後之離子蟲擊熔斷之管狀奈米碳管預製體之端部， 越靠近熔斷處，轟擊之離子越多，從而該管狀奈米碳管 預製體端部形成一類圓錐形縮口，形成所述電子發射部 〇 [0050] 本實施例採用之真空熔斷法，避免了管狀奈米碳管預製 體熔斷後得到的奈米碳管管狀結構的錐面形結構之開口 受到污染，而且，加熱過程中管狀奈米碳管預製體之機 械強度會有一定提高，使之具備優良場發射性能。 [0051] 方法二：電子轟擊法，即首先加熱該管狀奈米碳管預製 體，然後提供一電子發射源，使用該電子發射源轟擊該 管狀奈米碳管預製體，使該管狀奈米碳管預製體在被轟 擊處熔斷。方法二具體包括以下步驟： [0052] 首先，加熱該管狀奈米碳管預製體。 [0053] 將該管狀奈米碳管預製體放置於一真空系統。該真空系 統之真空度維持1χ10_4帕至1χ10_5帕。在該管狀奈米碳 管預製體中通入電流，加熱該管狀奈米碳管預製體至 1800Κ至2500Κ 。 [0054] 其次，提供一電子發射源，使用該電子發射源轟擊該管 狀奈米碳管預製體，使該管狀奈米碳管預製體在被轟擊 099142265 表單編號Α0101 第17頁/共58頁 0992073416-0 201225140 處熔斷。 [0055] 該電子發射源包括一具有複數場發射尖端之奈米碳管長 線。將該電子發射源接入一低電位，該管狀奈米碳管預 製體接入一高電位。將該電子發射源與該管狀奈米碳管 預製體垂直放置，並使該電子發射源指向該管狀奈米碳 管預製體被轟擊處。該電子發射源發射之電子束轟擊該 管狀奈米碳管預製體之侧壁，使該管狀奈米碳管預製體 被轟擊處之溫度升高。這樣一來，該管狀奈米碳管預製 體被轟擊處具有最高之溫度。該管狀奈米碳管預製體會 在該轟擊處熔斷，形成複數場發射尖端。 [0056] 進一步地，上述電子發射源相對於該管狀奈米碳管預製 體之具體定位，可通過一操作臺來實現。其中，該電子 發射源與該管狀奈米碳管預製體之間之距離為50微米至2 毫米。本發明實施例優選將該管狀奈米碳管預製體固定 到一可實現三維移動之操作臺上。通過調節該管狀奈米 碳管預製體在三維空間之移動，使該電子發射源與該管 狀奈米碳管預製體在同一平面内並且互相垂直。該電子 發射源與該管狀奈米碳管預製體之間之距離為50微米。 [0057] 可理解，為了提供更大之場發射電流以提高該管狀奈米 碳管預製體局域之溫度，可使用複數電子發射源同時提 供場發射電流。進一步地，還可使用其他形式之電子束 來實現該管狀奈米碳管預製體之定點熔斷，比如熱陰極 電子源發射之電子束或者其他常見場發射電子源發射之 電子束。 0992073416-0 099142265 表單編號A0101 第18頁/共58頁

201225140 LUUb8J

[0059] [0060] Ο [0061] ❹ [0062] 方法三：鐳射照射法，即以一定功率及掃描速度之鐳射 照射該管狀奈米碳管預製體，在該管狀奈米碳管預製體 通入電流，該管狀奈米碳管預製體在被鐳射照射處熔斷 ，形成所述電子發射體。方法三具體包括以下步驟： 首先，以一定功率及掃描速度之鐳射照射該管狀奈米碳 管預製體。 將上述之管狀奈米碳管預製體放置於空氣或者含有氧化 性氣體之氣氛中。以一定功率及掃描速度之鐳射照射該 管狀奈米碳管預製體。當該碳管狀奈米碳管預製體之某 一位置被鐳射照射溫度升高後，空氣中之氧氣會氧化該 位置處之奈米碳管，產生缺陷，從而使該位置處之電阻 變大。 可理解，鐳射照射該管狀奈米碳管預製體之時間及該鐳 射之功率成反比。即鐳射功率較大時，鐳射照射該管狀 奈米碳管預製體之時間較短；鐳射功率較小時，鐳射照 射該管狀奈米碳管預製體之時間較長。 本發明中，鐳射之功率為1瓦〜60瓦，掃描速度為 1 00-200 0毫米/秒。本發明實施例優選的鐳射之功率為 12瓦，掃描速度為1 000毫米/秒。本發明實施例中之鐳射 可為二氧化碳鐳射、半導體鐳射、紫外鐳射等任何形式 之鐳射，只要能產生加熱之效果即可。 其次，在該管狀奈米碳管預製體通入電流，管狀奈米碳 管預製體在被鐳射照射處熔斷，形成兩個奈米碳管管狀 結構。 099142265 表單編號Α0101 第19頁/共58頁 0992073416-0 [0063] 201225140 [0064] 將經過鐳射照射後之管狀奈米碳管預製體放置於一真空 系統中，該奈米碳管管狀結構兩端分別與陽極接線柱及 陰極接線柱電性連接後通入電流。該管狀奈米碳管預製 體中被鐳射照射之部位為溫度最高之部位，最後該管狀 奈米碳管預製體會在該處熔斷，形成兩個奈米碳管管狀 結構。 [0065] 可理解，還可將該管狀奈米碳管預製體設置於一真空或 者充滿惰性氣體之氣氛中。該管狀奈米碳管預製體在被 電流加熱之同時，以一定功率及掃描速度之鐳射照射該 管狀奈米碳管預製體。由於為真空或者惰性氣體之氣氛 ，故該管狀奈米碳管預製體可被穩定地加熱。當該管狀 奈米碳管預製體之某一位置被鐳射照射溫度升高後，該 位置為溫度最高之部位，最後該管狀奈米碳管預製體會 在該處燒斷。 [0066] 同時由於管狀奈米碳管預製體兩端分別固定於陽極接線 柱與陰極接線柱，並且相鄰奈米碳管之間存在凡得瓦力 ，因此在熔斷之過程中，熔斷處之奈米碳管在遠離熔斷 處並與之相鄰之奈米碳管之作用下，其螺旋方向逐漸趨 向於延伸方向，即，奈米碳管之螺旋方向與所述延伸方 向所形成之交叉角α逐漸接近於0°並分散，形成所述複 數發散之電子發射尖端。同時，由於管狀奈米碳管預製 體在熔斷之瞬間，在熔斷點位置附近，由於碳之蒸發， 真空度較差，且越接近熔斷處，碳之揮發越明顯，使得 所述管狀奈米碳管預製體熔斷處形成一類圓錐形縮口， 從而形成所述奈米碳管發射部。 099142265 表單編號Α0101 第20頁/共58頁 0992073416-0

201225140 L_./J 另一方面，如果省略步驟（S30)移除所述線狀支撐體之 步驟，而直接在（S20)步驟之基礎進行（S40)熔斷之 步驟，則可得到所述一線狀支撐體表面設置有奈米碳管 層之奈米碳管複合結構，所述線狀支撐體可提高所述電 子發射體之機械強度。 [0068] 如圖1〇所示’進一步的，所述場發射像素管1〇〇包括一柵 極體113，所述柵極體11 3為一具有筒狀結構之中空柱體 ，其具有一頂面及一從該頂面沿遠離陽極112之方向延伸

之環狀侧壁。該柵極體113之頂面具有一正對於電子發射 體108之電子發射端122之出射口 115。該栅極體113之橫 截面可為圓形，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log設置，即電子發射體1〇8 收容於柵極體113内，且電子發射體之電子發射端 122正對於柵極體11 3頂面之出射口 115。在本實施例中 ，該栅極體113為-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電連择於殼體1〇2外部。當給場發 射像素管1GG施加工作電壓時，該柵極體113與電子發射 瓶·之_成«，奈織管管減構在該電場作用下 ，射電子穿過柵極體頂面之出射口出，再在陽極m 门電麼作用下加速以轟擊螢光粉層⑴^料由於電子發 射麵位於栅極體113内，柵極削可_屏蔽作用 J屏f陽極112之高墨，保護電子發射懸1G8，延長奈 目官狀結構之使用壽命。通過調節柵極電極⑴上之 可控制電子發射體1〇8之發射電流，從而調節勞光屏 099142265 表單編號A0101 °"2〇73416-〇 第21頁/共58頁 201225140 之亮度。可理解，所述栅極體Π3為一可選結構。 [0069] [0070] [0071] [0072] 另外’該場發射像素管100進一步包括一位於殼體丨内 之吸氣劑118，用於吸附場發射像素管内之殘餘氣體，維 持場發射像素管内部之真空度。該吸氣劑118可為幕散型 吸氣劑金屬薄膜，在殼體1〇2封接後通過高頻加熱蒸鑛之 方式形成於殼體102之内壁上。該吸氣劑118也可為非蒸 散型吸氣劑，設置於陰極支撐體106上。所述的非蒸散刑 吸氣劑118之材料主要包括欽、錯、給、趾、稀土金屬及 其合金。 當該場發射像素管1 〇 〇工作時’分別給陽極丨12及降極 104施加不同之電壓使得陽極112及陰極104之間形成電 場’通過電場作用使電子發射體108尖端即奈米碳管線發 射出電子，電子轟擊螢光粉層110上之螢光物質，發出可 見光。可見光透過陽極112通過場發射.像素管1〇〇之出光 部124射出，複數這樣之場爹擊餐章管1〇〇排列起來就可 用來照明或資訊顯示。 請參閱圖U，本發明第二實施例提供―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丨〇〇钟 構基本相同’衫同點在於，所料發射像素管2G〇中螢 光粉層設置於一陽極端面上，且遠離出光部 I 所述 場發射像素管2〇〇包括一殼體202及一場發射單元2〇3， 所述場發射單位於所述殼體2G2内，所述殼體2〇2 為所述場發射單元提供一真空空間。 所述場發射單元包括-陰極2G4，-螢光粉層21()，__ b 099142265 表單編號A0101 第22頁/共58頁 0992073416-0 201225140 [0073] [0074] ❹ [0075] 極212及-陰極引線216及_陽極引線214。所述陰極2〇4 與陽極212間隔設置’所述陰極引線216與陰極2〇4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，其發射之電子在所述陰極m與陽極 212產生之電場之作用下到達螢光粉層21〇，轟擊螢光粉 層210中之螢光物質而使之發光。 所述喊體202為一真空密封之結構。在本實施例中，該殼 體202為一中空玻璃圓柱體，且該圓柱體直徑為丨毫米至5 毫米，高度為2毫米至5专米。該毅體2()2之一端包括一出 光部224。該设體202材料為一透明材料如：石英石或玻 璃。可理解的’該殼體202還可為中空之立方體、三棱柱 或其他多邊形棱柱，本領域技術人員可根據實際情況進 行選擇。 n——〜 所述陰極204包括一陰極支撐體2〇6與一電子發射體208 。該陰極支撐體206之一端與電子發射體“δ一端電性連 接，另一端通一陰極引線216電性連接到殼體2〇2外。所 述陰極支撐體206為一導電體，如：金屬絲或金屬桿。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包括一由複數奈米碳管圍成之奈米碳 管管狀結構。所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳管 圍繞一中空之線狀軸心螺旋延伸，可理解，所述奈米碳 管管狀結構中也存在極少數並非圍繞線狀軸心螺旋而為 隨機排列之奈米碳管，該少數隨機排列之奈米碳管的延 伸方向沒有規則。然，該少數隨機排列之奈米碳管並不 099142265 表單編號A0101 第23頁/共58頁 0992073416-0 201225140 ===管狀結構之排列方式及奈_之延 石山 、線狀〜之長度方向U為複數奈米 二之延伸方：，將複數奈米疲管圍繞所述線狀轴心螺 平二=!義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰之奈 ^通錢料力首尾相連，在延伸方向上相鄰之夺 t碳管通過凡得瓦力緊密結合。所述《碳管管狀結構 中大多數奈米碳管之螺旋方向與所述線狀軸心之長度方 向形成一定之交又“ m«㈣。。所述電子發射 體208與第一實施例所述場發射像素管1〇〇中之電子發射 體108的材料、結構及製備方法相同。 [0076] 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2〇6之一 ，並向所述陽極212延伸。所述電子發射體2〇8與電子 發射端222相對之另一端與所述陰極支撐體2〇6電連接。 進一步的，所述電子發射體208之電子發射端222之正投 影位於所述螢光粉層21 0之:奉面。 [0077] 所述的陽極212遠離所述殼體202今出光部224設置，即 所述陽極212並未設置於所述殼體202之出光部224之位 置。所述的陽極212為一導電體，如：金屬桿。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優選為銅金屬桿。該銅金屬桿直徑為1〇〇微米 至1厘米。可理解，該銅金屬桿直徑可根據實際需要選擇 。所述陽極212之一端包括一端面220，該陽極21 2遠離 端面220之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為一抛光之端面。該拋光之端面 099142265 表單編號Α0101 第24頁/共58頁 0992073416-0 201225140 220可為平面、半球面、球面、錐面、凹面或其他形狀端 面。 [0078] ❹ [0079] 所述的螢光粉層210設置於陽極212之端面220上。該螢 光粉層210之材料可為白色螢光粉，也可為單色螢光粉， 例如紅色，綠色，藍色螢光粉等，當電子轟擊螢光粉層 210時可發出白光或其他顏色可見光。該螢光粉層210可 採用沈積法或塗敷法設置於陽極212之一端之端面220上 。該螢光粉層210厚度為5至50微米。所述端面220可反 射螢光粉層210發出之光。 ❹ 所述的電子發射體208與陽極212之設置可為多種位置關 係，請參見圖12至圖15。可使電子發射體2D8之電子發射 端222與陽極212之端面220正對設置；可使電子發射體 208與陽極212轴向成一銳角，使電子發射端222與端面 220斜對設置；可使電子發射體208與f極212軸向互相 垂直或平行，使電子發射端222設置於端面220附近》可 理解，上述設置之位置關係不年於此，只需滿足所述電 子發射體208之電子發射端222為所述電子發射體208最 靠近所述陽極212之端面220之一端即可。優選地，電子 發射端222與端面220距離小於5毫米。 [0080] 另外，該場發射像素管200進一步包括一位於殼體202内 之吸氣劑218，用於吸附場發射像素管内殘餘氣體，維持 場發射像素管内部之真空度。該吸氣劑218可為蒸散型吸 氣劑金屬薄膜，在殼體202封接後通過高頻加熱蒸鍍之方 式形成於靠近陰極204之殼體202内壁上《該吸氣劑218 也可為非蒸散型吸氣劑，固定在陰極支撐體206上。所述 099142265

表單編號A010I 第25頁/共58頁 0992073416-0 201225140 的非蒸散型吸氣劑218材料 土金屬及其合金。 主要包括 敎、錯、給、灶、稀 [0081] [0082] [0083] 099142265 當該場發射像素管200工作時，為姐 牡㈡極212及陰極204之 间加上電壓形成電場，通過電場 乍用使電子發射體208之 电子發射端222發射出電子，發钟$ 敏也 货射電子到達陽極212，轟 擎陽極212表面之螢光粉層21〇，款 . 發出可見光。其中，一 ° 可見光直接透過殼體2 0 2之屮& 〈出先部224射出，另一部 知可見光則經過陽極212端面22〇只6 反射後，透過殼體202 之出光部224射出。 請參閱圖16，本發明第三實施例提供_種場發射像素管 3〇〇 ’其基本結構與第二實施例所述場發射像素管結 構基本相同，其不同點在於，所述場發射像素管300包括 -殼體302及設置於該殼體3G2内之複數場發射單元3〇3 ’所述的複數場發射單元303相互間隔一定距離設置，且 按照預定規律排列。所述場_:單祕〇3與第二實施例所 述場發射單元203之材料與結構相同。每一場發射單元 3〇3包括一陰極304、一陽極312、一陰極引線316、一陽 ( 極引線314及一螢光粉層310。所述陰極3〇4包括一陰極 支撲體306與一電子發射體308，所述電子發射體3〇8包 括一電子發射端322。該陽極312之一端包括一端面32〇 。該螢光粉層310設置於陽極312端面320上。該陽極312 遠離端面320之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—位於殼體3〇2内 壁之吸氣劑318，用於吸附場發射像素管3〇〇内殘餘氣體 0992073416-0 表單編號A0101 第26頁/共58頁 201225140 ，維持場發射像素管300内部之真空度。該吸氣劑318可 為蒸散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體302封接後通過高頻加 *、黑錢之方式形成於殼體302内壁上。該吸氣劑318也可 為非瘵散型吸氣劑’固定在所述陰極304上或單獨一根陰 極弓丨線31 6上。所述的非蒸散型吸氣劑31 8材料主要包括 鈦、錯、鈴、钍、稀土金屬及其合金。 [0084] Ο

[0085] G 所述戏體302為一真空密封之結構。該殼體3〇2正對每一 場發射單元303中陽極312之端面320之部份為一出光部 324，所述出光部324遠離所述陽極312設置。所述場發 射單元303在殼體3认2中可有不同之排列方式，如線性排 列或按一定之陣列排列，本領域技術人員可根據實際情 況進行設置。本實施财m單㈣3為線性等距離 排列在殼細2巾。可理解，當用該場發射像素管_組 裝大螢幕顯示輯，複數場發射單S3D3之間之行距與列 距要保持相等。 當該場發射像素管工作時，在—陽極川及一陰極 3〇4之間加上電壓形成電場，通過電場作用使電子發射體 _之電子發射端322發射出電子，發射之電子到達陽極 312 ’轟擊陽極312表面之螢光粉層31()，發出可見光。 其中’ 一部份可見光直接透過殼體繼之出光部324射出 ，另一部份可見光則經過陽極312端面32G反射後，透過 殼體繼之出光部324射出。由於所述場發射像素管300 包括複數場發射單元3G3，可通過外接控制電路控制實現 該複數場發射單元303單獨工作或同時工作。 [0086] 099142265 所述場發射像素管300包括複數 表單編號A0101 場發射單元3〇3， 而且， 第27頁/共58頁 0992073416-0 201225140 =射::3。3雜積較小，可方便的用來組裝… ，該場私4、且裳之大型戶外顯示器解析度較高。另外 X t像素㈣以，複數場發元^於一殼 體302内，且每— 兩、 #發射單元303中陰極3〇4與陽極31 2無 ’月對準可簡化製備工藝’降低製備成本。 [0087] [0088] :參閱圖17及圖18，本發明第四實施例提供-種場發射 小=4GG，。所述場發射像素管彻包括—殼體及至 β务射單元4G3 ’所述場發射單元糊位於所述殼體 2内所述％發射像素管刪之基本結構與第二實施例 所述場發射像素管2 0 0之結構基轉同，其*同點在於， 所述每-場發射單元包域數陽極，所述複數陽極按一 定規則排列。 所述每-場發射單元4〇3包括—陰極4{)4，一螢光粉層 410 ’ -第-陽極41卜—第二陽極412及―第三陽極413 。所述陰極404與所述第一陽極411、第—陽極412及第 三陽極413間隔設置於所述殼體4〇2内。所述第一陽極 411、所述第一陽極4ΐι、第具降释412及第三陽極4丨3圍 繞所述陰極404設置，且其正投影呈三角形排列，三個陽 極之正投影分別對應位於所述三角形之三個頂點。所述 陰極404包括一第一電子發射體4〇7、一第二電子發射體 408及一第三電子發射體409，所述第一電子發射體407 、一第二電子發射體408及一第三電子發射體4〇9分別向 與之對應之第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413 之方向延伸。該第—電子發射體407、第二電子發射體 408及第三電子發射體409分別包括一電子發射端422。 099142265 表單編號Α0101 第28頁/共58頁 0992073416-0 201225140 ❹ [0089] 所述第一電子發射體407、第二電子發射體4〇8及第三電 子發射體409分別與所述第一陽極411、第二陽極412及 第三陽極413 — 一對應，且所述第一電子發射體4〇7、第 一電子發射體408及第二電子發射體409之電子發射端 422分別向所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽極 413延伸設置。所述第一陽極411、第二陽極412及第三 陽極413分別具有一端面420。所述第一電子發射體407 、第一電子發射體408及第三電子發射體之電子發射 端422之正投影分別位於每一電子發射體對應之陽極之端 面所在之範圍内。所述螢光粉層41〇分別設置於所述第一 陽極411、第二陽極412及第三陽極413端面之表面。 〇 [0090] 所述殼體402為一真空密封之結構該殼體402包括一出 光部424，該出光部424與所述第—陽極411、第二陽極 412及第三陽極413端面相對設置。當所述殼體4〇2包括 複數場發射單元403時，所述複數場發射單元4〇3可有不 同之排列方式’如線性排列或按一定之陣列排列，本領 域技術人員可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4〇6，該陰極支撐 體406為一導電體，如：金屬絲或金屬桿。該陰極支撐體 406形狀不限，且能夠導電並具有—定強度。本發明實施 例中所述陰極支揮體406優選為鎳絲。所述第一電子發射 體407、第二電子發射體4〇8及第三電子發射體4〇9之一 端勿別與所述陰極支撑體406之一端電性連接，且所述第 /電子發射體407、第二電子發射體4〇8及第三電子發射 體409之電子發射端422分別靠近每一電子發射體對應陽 099142265 表單編號Α0101 第29頁/共58頁 0992073416-0 201225140 極之端面設置。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及第三電子發射體409之一端 通過該陰極引線416連接到所述殼體402外。 [0091] 本實施例所述的第一電子發射體407、第二電子發射體 408及第三電子發射體409分別包括一奈米碳管管狀結構 ，所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳管圍繞一中空 之線狀軸心螺旋延伸，可理解，所述奈米碳管管狀結構 中也存在極少數並非圍繞線狀軸心螺旋而為隨機排列之 奈米碳管，該少數隨機排列之奈米碳管之延伸方向沒有 規則。然，該少數隨機排列之奈米碳管並不影響所述奈 米碳管管狀結構之排列方式及奈米碳管之延伸方向。在 此，將線狀軸心之長度方向定義為複數奈米碳管之延伸 方向，將複數奈米碳管圍繞所述線狀軸心螺旋形成之方 向定義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰之奈米碳管通過 凡得瓦力首尾相連，在延伸方向上相鄰之奈米碳管通過 凡得瓦力緊密結合。所述奈米碳管管狀結構中大多數奈 米碳管之螺旋方向與所述線狀軸心之長度方向形成一定 之交叉角α，且0°<aS90°。所述的第一電子發射體 407、第二電子發射體408及第三電子發射體409之結構 、材料及製備方法與第一實施例所述電子發射體108相同 〇 [0092] 所述的第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413均為 一導電體，如：金屬桿。該第一陽極4ii、第二陽極412 及第三陽極41 3形狀不限，且能夠導熱並具有一定強度。 099142265 表單編號A0101 第30頁/共58頁 0992073416-0 201225140 Ο 本發明實施例中，所述的第一陽極411、第二陽極412及 第三陽極413均優選為鎳金屬桿。該金屬桿直徑為1〇〇微 米至1厘米。可理解，該金屬桿直徑可根據實際需要選擇 。所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413呈一 等邊三角形放置，其中所述陰極404設置於該等邊三角形 之中心。可理解’所述第一陽極411、第二陽極ο〗及第 三陽極413之間之位置關係可根據需要進行適當之調整。 所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413分別包 栝一拋光之端面420。所述端面420可為平面、半球面、 球面 '錐面、凹面或::其他形狀端面。所述端面420可反射 螢光粉層發出之光。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及第三陽 極413遠離其端面420之一端分別通過該陽極引線415電 性連接到所述殼體402外。

[0093] G 所述螢光粉層410分別設置於所述第一陽極411、第二陽 極412及第三陽極413之端面420之表面。所述第一陽極 411、第二陽極412及第三陽極士 13上之螢光粉層410可分 別為三種不同顏色之螢光粉。當電子轟擊所述第一陽極 411、第二陽極412及第三陽極413上之螢光粉層410時可 發出白光或其他顔色可見光。所述第一陽極411、第二陽 極412及第三陽極41 3上之螢光粉層41〇可採用沈積法或 塗敷法設置於所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽 極413之端面420之表面。所述第一陽極411、第二陽極 412及第三陽極3上之螢光粉層410厚度為5微米至50微 米。可理解，所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽 099142265 表單編號A0101 第31頁/共58頁 0992073416-0 201225140 極413上之螢光粉層410也可進一步分別對應幾置於所述 第—陽極411、第二陽極412及第三陽極413上之表面其 他位置。只要所述第一電子發射體4〇7，第二電子發射體 408及第三電子發射體409所發射之電子能轟擊到對鹿之 螢光粉層410即可。 [0094]所述的每一電子發射體與陽極之設置可為多種位置關係 ’其位置關係可參照第二實施例所述場發射像素管2(^中 電子發射體與陽極之間之位置關係。 [0095] [0096] 099142265 4〇2内 另外’該場發射像素管4〇〇進一步包括一位於殼體 壁之吸氣劑418 ’用於吸附省發射像素管joo内殘餘氣題 ，維持場發射像素管4〇〇内部之真空度。該吸氣齊|]418^ 為蒸散型吸氣劑金屬薄膜，在殼體4〇2封接後通過高頻 熱蒸鍍之方式形成於殼體402内壁上。該吸氣劑8也飞 為非蒸散型吸氣劑，固定在所述陰極4〇4上或單獨 陰極引線41 6上。所述的非蒸散氧壤氣劑418材料主要勹 括鈦、鍅、铪、銓、稀土金屬及其合金？ ^ 當該場發射像素管4〇〇工作時，分別在所述第一陽極〇 、第二陽極412及第三陽極413及陰極404之間加上電壤1 形成電場，通過電場作用使第一電子發射體4〇7、第— 子發射體408及第三電子發射體4〇9發射出電子，發射'電 電子到達第-陽極4H、第二陽極412及第三陽極川< 分別森擊第-陽極411、第二陽極412及第三陽極ο/ 螢光粉層410，發出可見光。其中，一部份可見光直上 過出光部424射出’另一部份可見光則經過端面仏〇反爽 後，透過該出光部424射出。該場發射像素管4〇〇反射 表單編號A0101 第32頁/共58頁 用來 201225140 [0097] [0098] Ο [0099] [0100] ❾ [0101] [0102] 組裴具有較高解析度之大型戶外彩色顯示器。 相對於先前技術，本發明採用奈米碳管管狀結構作為電 子發射體，使得電子發射體之機械強度及散熱效率得到 提高，且該奈米碳管管狀結構包括複數突出之環狀排列 之電子發射尖端，可有效降低該電子發射體之電場屏蔽 效應，獲得具有較大密度之場發射電流。所述場發射單 元可用於組裝照明設備或顯示設備。 综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提 出專利申請。惟，以上所述者禮為本發明之較佳實施例 ，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化， 皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明第一實施例提供之場發射像素管之結構示意 圖。 圖2為本發明第一實施例提供之廣發射像素管中電子發射 體之結構示意圖。 圖3為本發明第一實施例提供之場發射像素管中電子發射 體之剖面示意圖。 圖4為本發明第一實施例提供之場發射像素管中電子發射 體之掃描電鏡照片。 圖5為本發明第一實施例提供之場發射像素管中電子發射 體開口之掃描電鏡照片。 099142265 表單煸號Α0101 第33頁/共58頁 0992073416-0 [0103] 201225140 [_ S 6為本發明第一實施例提供之場發射像 ^ ^ 呓子發射 體之複數電子發射尖端之掃描電鏡照片。 [0105] [0106] [0107] [0108] [0109] [0110] [0111] [0112] [0113] [0114] 圖7為本發明第一實施例提供之場發射像素管中電子發射 尖端之透射電鏡照片。 X 圖8為本發明第一實施例提供之場發射像素管中電子發射 體及其線狀支撐體之剖面示意圖。 圖9為本發明第一實施例提供之場發射像素管中奈米碳管 管狀結構之掃描電鏡照片。 圖10為本發明第一實施例提供之具有柵極體之場發射像 素管之結構示意圖。 ， 圖11為本發明第二實施例提供之場發射像素管之結構示 意圖。 圖12至圖15為本發明第一實施例提供之場發射像素管中 電子發射體與陽極之位置關丨係示意誠。 圖16為本發明第三實施例振供之場發射像素管之結構示 意圖。 圖17為本發明第四實施例提供之場發射像素管之結構示 意圖。 圖18為本發明第四實施例提供之場發射像素管之俯視示 意圖。 【主要元件符號說明】 場發射像素管：1 00, 200, 300, 400 099142265 表單編號A0101 第34頁/共58頁 0992073416-0 201225140

LUIIDJ 電子發射尖端：101 [0116] 殼體：1 02, 202, 302, 402 [0117] 第一端：103 [0118] 陰極：1 04, 204, 304, 404 [0119] 第二端：105 [0120] 陰極支撐體：106, 2 0 6, 306, 406 [0121] 開口 ： 1 0 7 [0122] 電子發射體：108, 208, 308 [0123] 螢光粉層：110, 210, 310, 410 [0124] 陽極：112, 212, 312 [0125] 柵極體：113 [0126] 陽極引線：114, 214, 314, [0127] 出射口 ： 115 '',η: Γ、Γ [0128] 陰極引線：116, 216, 316, 41 % l· .. 6 [0129] 柵極電極：117 [0130] 吸氣劑：118, 218, 318, 418 [0131] 電子發射端：122, 222, 322, 422 [0132] 出光部：124 [0133] 電子發射部：126

099142265 表單編號A0101 第35頁/共58頁 0992073416-0 201225140 [0134] 線狀支撐體：128 [0135] 場發射單元·· 203, 303, 403 [0136] 端面：220, 320, 420 [0137] 第一電子發射體：407 [0138] 第二電子發射體：408 [0139] 第三電子發射體：409 [0140] 第一陽極：411 [0141] 第二陽極：412 [0142] 第三陽極：413 099142265 表單編號 A0101 第 36 頁/共 58 頁 0992073416-0

Claims (1)

1. 201225140 七、申請專利範圍： 1 . -種場發射單元，其包括： 螢光粕層和以極，該陽極包括一端面，所述螢光粉屌 设置在該陽極端面上； 一陰極’鶴極與陽極間隔設置’㈣極包括-陰極支撐 體與-電子發射體，該電子發射體一端與陰極支撐體電性 其改良在於，所述電子發射體包括一奈米碳管管狀結構， *述’T、米碳$管狀結構的—端與所述陰極^^體電連接， 所述奈米碳管管狀結構的另_端向所述陽極延伸作為電子 發射體的電子發射端，所述奈米礙管管狀結構為複數奈米 碳f圍繞一中空的線狀軸心叙;成，蛴述奈米碳管管狀钟構 在電子發射端延伸出複數電子發射尖端。 2 .如申請專利範圍第1項所述的場發射單元，其中，所述卉 米碳管管狀結構中大多數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連 並園繞中空的線狀轴心螺旋延伸。 3 .如申請專利範圍第2項所述的場發射單元，其中 Q 开甲，所述奈 米碳管管狀結構中大多數奈米碳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，且〇。 。 \ a s y u 。 4 .如申請專利範圍第1項所述的場發射單元，复ώ ^ 六·甲，在所述 電子發射體的電子發射端，所述奈米碳管營狀妗構具有一 類圆錐形的電子發射部。 5 .如申請專利範圍第1項所述的場發射單元，龙 为τ，所述奈 米碳管管狀結構的電子發射部的末端具有〜開口，所述齐 米碳管管狀結構從開口處延伸出複數奈米唆管束作為複數 099142265 表單編號Α0101 第37頁/共58頁 0992073416-0 201225140 電子發射尖端。 6 .如申請專利範圍第5項所述的場發射單元，其中，所述開 口的直徑為4微米至6微米。 7 .如申請專利範圍第5項所述的場發射單元，其中，所述複 數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 .如申請專利範圍第7項所述的場發射單元，其中，所述複 數電子發射尖端的延伸方向逐漸遠離所述線狀軸心。 9 .如申請專利範圍第5項所述的場發射單元，其中，所述每 個電子發射尖端包括複數基本平行的奈米碳管，每個電子 發射尖端的中心處突出有一根奈米碳管。 10 .如申請專利範圍第9項所述的場發射單元，其中，所述相 鄰的電子發射尖端中突出的奈米碳管之間的距離為0.1微 米〜2微米。 11 .如申請專利範圍第9項所述的場發射單元，其中，所述複 數電子發射尖端中相鄰的兩電子發射尖端中突出的奈米碳 管之間的間距與突出的奈米碳管的直徑的比值為2 0 :1至 500:1。 12 .如申請專利範圍第1項所述的場發射單元，其中，所述電 子發射體進一步包括一線狀支撐體設置在所述奈米碳管管 狀結構的中空的線狀軸心處。 13 .如申請專利範圍第12項所述的場發射單元，其中，所述線 狀支撐體為導電體。 14 .如申請專利範圍第13項所述的場發射單元，其中，所述奈 米碳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。 099142265 表單編號A0101 第38頁/共58頁 0992073416-0 201225140 It). 16 . 17 . Ο G 18 . 19 . 20 . 21 . 099142265 如申請專利範圍第1項所述的場發射單元，其中，所述声 極包括複數電子發射體相互間隔設置並與所述陰極支擇體 電連接。 如申請專利乾圍第1項所述的場發射單元，其中，所述電 子發射端的正投影位於所述螢光粉層的表面。 一種場發射像素管’其包括一殼體以及一場發射單元，所 述場發射早元设置於殼體内’所述場發射單元包括： 一螢光粉層和一陽極，該陽極包括一端面，所述螢光粉層 設置在該陽極端面上； 一陰極’該陰極與陽極間隔設.置該.陰極,包括一陰極支撑 體與一電子發射體’該電子發射體一端與陰極支撐體電性 連接； 其中，所述電子發射體包括一奈来碳管管狀結構，所述奈 米碳管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述奈 米碳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’所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍 繞一中空的線狀轴心組成，所迷奈米碳管管狀結構的電子 發射端延伸出複數電子發射尖端。 如申請專利範圍第17項所述的場發射像素管，其中，所述 殼體為一中空透明的圓柱體、中空透明的立方體或中空透 明的三棱柱且具有一與陽極端面相對設置的出光部。 如申請專利範圍第18項所述的場發射像素管，其中，所述 陽極遠離所述出光部設置。 如申請專利範圍第17項所述的場發射像素管，其中，所述 場發射像素管進一步包括一位於殼體内的吸氣劑。 一種場發射像素管，其包括一殼體及複數場發射單元，所 表單编號A0101 第39頁/共58頁 0992073416-0 201225140 述複數場發射單元間隔設置於該殼體内，所述複數場發射 單元線性排列或按一定的陣列排列，所述每一場發射單元 包括： 一螢光粉層和一陽極，該陽極包括一端面，所述螢光粉層 設置在該陽極端面上； 一陰極，該陰極與陽極間隔設置，該陰極包括一陰極支撐 體與一電子發射體，該電子發射體一端與陰極支撐體電性 連接； 其中，所述電子發射體包括一奈米碳管管狀結構，所述奈 米碳管管狀結構的一端與所述陰極支撐體電連接，所述奈 米碳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，所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍 繞一中空的線狀軸心組成，所述奈米碳管管狀結構的電子 發射端延伸出複數電子發射尖端。 099142265 表單編號A0101 第40頁/共58頁 0992073416-0