TWI436399B - 場發射單元及場發射像素管 - Google Patents

Description

場發射單元及場發射像素管

本發明涉及一種場發射像素管，尤其為一種應用奈米碳管作為場發射體之場發射像素管。

奈米碳管(Carbon Nanotube,CNT)為一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima在1991年發現，請參見"Helical Microtubules of Graphitic Carbon",S.Iijima,Nature,vol.354,p56(1991)。奈米碳管具有極大之長徑比(其長度在微米量級以上，直徑只有複數奈米或幾十個奈米)，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研究熱點。

然而，先前場發射像素管為將奈米碳管線作為電子發射體，而電子發射體中之奈米碳管聚集在一起，在工作過程中散熱不良，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。

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。

一種場發射單元，其包括至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層，一陰極，所述陰極與每一陽極之間間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置，其中，所述每一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形成有複數電子發射尖端。

一種場發射像素管，其包括一殼體及一場發射單元，所述場發射單元設置於殼體內，所述場發射單元包括至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層，一陰極，所述陰極與每一陽極之間間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置，其中，所述每一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形成有複數電子發射尖端。

一種場發射像素管，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內，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：至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層；一陰極，所述陰極與每一陽極之間間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至 少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置；其中，所述每一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形成有複數電子發射尖端。

相較於先前技術，本發明所述場發射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，並且所述奈米碳管管狀結構進一步包括複數呈環狀排列之電子發射尖端，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。

100,200,300,400‧‧‧場發射像素管

101‧‧‧電子發射尖端

102,202,302,402‧‧‧殼體

103‧‧‧第一端

104,204,304,404‧‧‧陰極

105‧‧‧第二端

106,206,306,406‧‧‧陰極支撐體

107‧‧‧開口

108,208,308‧‧‧電子發射體

110,210,310,410‧‧‧螢光粉層

112,212,312‧‧‧陽極

113‧‧‧閘極體

114,214,314,414‧‧‧陽極引線

115‧‧‧出射口

116,216,316,416‧‧‧陰極引線

117‧‧‧柵極電極

118,218,318,418‧‧‧吸氣劑

122,222,322,422‧‧‧電子發射端

124‧‧‧出光部

126‧‧‧電子發射部

128‧‧‧線狀支撐體

203,303,403‧‧‧場發射單元

220,320,420‧‧‧端面

407‧‧‧第一電子發射體

408‧‧‧第二電子發射體

409‧‧‧第三電子發射體

411‧‧‧第一陽極

412‧‧‧第二陽極

413‧‧‧第三陽極

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場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。

圖6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複數電子發射尖端之掃描電鏡照片。

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。

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閘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為本發明第二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係示意圖。

圖16為本發明第三實施例提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。

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及一陰極引線116及一陽極引線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，其發射之電子在所述陰極104與陽極112之間產生之電場作用下到達螢光粉層110，轟擊螢光粉層110中之螢光物質而使之發光。

該殼體102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102具有相對之兩端面(未標示)，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102設置有出光部124之內壁上，該陽極112為氧化銦錫薄膜或鋁膜，具有良好的透光性及導電性。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設置於陽極112靠近陰極104之表面，該螢光粉層110可為白色螢光粉，也可為彩色螢光粉，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124相對之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撐體106靠近螢光粉層110之一端。所述陰極支撐體106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。

請一併參閱圖5至圖7，所述奈米碳管管狀結構之一端具有複數電子發射尖端101，所述複數電子發射尖端101圍繞所述線狀軸心呈環形排列。具體地，所述奈米碳管管狀結構在沿線狀軸心之方向上包括一第一端103及與該第一端103相對之一第二端105。所述奈米碳管管狀結構之第一端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之電子發射端122，在電子發射端122，所述奈米碳管管狀結構之整體直徑沿遠離第一端103之方向逐漸減小，並收縮形成一類圓錐形的縮口，形成一電子發射部126，即所述奈米碳管管狀結構在電子發射端122具有一類圓錐形之電子發射部126。所述奈米碳管管狀結構之電子發射部126之末端具有一開口107，及複數突出之奈米碳管束。所述每一奈米碳管束為所述奈米碳管管狀結構從開口107延伸出來且由複數奈米碳管組成的束狀結構。該複數奈米碳管束圍繞所述線狀軸心排列成環形，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，即該複數電子發射尖端101基本沿所述線狀軸心之長度方向向遠處延伸，所述遠處為指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軸心。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103方向逐漸減小，但由於複數電子發射尖端101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環形排列之複數電子發射尖端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。

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101之中心位置突出有一根奈米碳管，該奈米碳管之直徑小於5奈米。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中突出的奈米碳管之間的距離為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20：1-500：1。可理解，由於電子發射尖端101之頂端突出有一根奈米碳管，且相鄰的電子發射尖端101中突出奈米碳管之間的距離與突出的奈米碳管之直徑的比值大於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碳管之間的屏蔽效應。進一步地，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101中突出的奈米碳管之間的距離的最小值為0.1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，獲得具有較大密度之場發射電流。

另外，所述陰極104可進一步包括複數電子發射體108與一陰極支撐體106電連接，所述複數電子發射體108相互間隔設置，所述複 數電子發射體108之一端均與陰極支撐體106電連接，所述複數電子發射體108之另一端分別向陽極112之方向延伸。

所述奈米碳管管狀結構為由至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳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內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，該奈米碳管管狀結構之內徑約為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撐體128設置於所述奈米碳管管狀結構之中空的線狀軸心處。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之表面的一奈米碳管層，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，即所述奈米碳管層與上述奈米碳管管狀結構之結構相同，奈米碳管層中奈米碳管之排列及延伸方式與上述奈米碳管管狀結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10微米~30微米，所述線狀支撐體128可進一步提高所述電子發射體108之機械強度。所述奈米碳管複合線狀結構之一端與所述陰極支撐體106電連接，所述奈米碳管複合線狀結構之另一 端向所述陽極112延伸作為電子發射體108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101。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106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。

所述奈米碳管電子發射體108之製備方法，包括以下步驟：(S10)提供一線狀支撐體；(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撐體表面形成一奈米碳管層；(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(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。

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。

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。

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。

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：步驟(S210)，形成至少一奈米碳管陣列。

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I303239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。

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。

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。

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。

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軸延伸 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軸心之延伸方向具有一定之交叉角α，0°<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。

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。

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，可使用一酸性溶液與該活潑之金屬材料反應，並將該線狀支撐體移除；當採用不活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，移除所述線狀支撐體；當採用高分子材料作線狀支撐體時，可使用一拉伸裝置沿所述線狀支撐體之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之鹽酸溶液腐蝕纏繞有奈米碳管拉膜之鋁線，將該鋁線移除。可理解，根據線狀支撐體直徑之不同可得到不同內徑之奈米碳管結構。

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一奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構中所述複數奈米碳管圍繞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。

步驟(S40)，將該管狀奈米碳管預製體熔斷，形成所述電子發 射體。

該管狀奈米碳管預製體之熔斷方法主要有三種。

方法一：電流熔斷法，即將該管狀奈米碳管預製體通電流加熱熔斷。方法一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：首先，將該管狀奈米碳管預製體懸空設置於一真空室內或充滿惰性氣體之反應室。

該真空室包括一可視視窗及一陽極接線柱與一陰極接線柱，且其真空度低於1×10^-1帕，優選為2×10^-5帕。該管狀奈米碳管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徑0.5毫米之銅絲導線，該管狀奈米碳管預製體之直徑25微米，長度2厘米。

所述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一40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內徑、外經、壁厚及長度有關。在直流條件下通過焦耳熱加熱管狀奈米碳管預製體。加熱溫度優選為2000K至2400K，加熱時間小於1小時。在真空直流加熱過程中，通過管狀奈米碳管預製體之電流會逐漸上升，但很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 管預製體上會出現一亮點，奈米碳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。在熔斷之過程中，該點之電阻會越來越大，導致該點之分電壓也越來越大，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。電離後之離子轟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。

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。

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：首先，加熱該管狀奈米碳管預製體。

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1×10^-4帕至1×10^-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。

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側壁，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。

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內並且互相垂直。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。

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。

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100-2000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1000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。

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。

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。

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。

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。

如圖10所示，進一步的，所述場發射像素管100包括一閘極體113，所述閘極體113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之方向延伸之環狀側壁。該閘極體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。該閘極體113之橫截面可為圓形，橢圓形或三角形，四邊形等多邊形。該閘極體113環繞電子發射體108設置，即電子發射體108收容於閘極體113內，且電子發射體108之電子發射端122正對於閘極體113頂面之出射口115。在本實施例中，該閘極體113為一中空圓柱體，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。所述閘極體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，該閘極體113與電子發射體108之間形成電場，奈米碳管管狀結構在該電場作用下發射電子，穿過閘極體頂面之出射口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位於閘極體113內，閘極體113可起到屏蔽作用，以屏蔽陽極112之高壓，保護電子發射體108，延長奈米碳管管狀結構之使用壽命。通過調節柵極電極117上之電壓可控制電子發射體108之發射電流，從而調節螢光屏之亮度。可理解，所述閘極體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內之吸氣劑118，用於吸附場發射像素管內之殘餘氣體，維持場發射像素管內部之真空度。該吸氣劑118可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之方式形成於殼體102之內壁上。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。所述的非蒸散型吸氣劑118之材料主要包括鈦、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及陰極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100之出光部124射出，複數這樣之場發射像素管100排列起來就可用來照明或資訊顯示。

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及一陰極引線216及一陽極引線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，其發射之電子在所述陰極204與陽極212產生之電場之作用下到達螢光粉層210，轟擊螢光粉層210中之螢光物質而使之發光。

所述殼體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1毫米至5毫米，高度為2毫米至5毫米。該殼體202之一端包括一出光部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。

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之一端與電子發射體208一端電性連接，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°。所述電子發射體208與第一實施例所述場發射像素管100中之電子發射體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之一端，並向所述陽極212延伸。所述電子發射體208與電子發射端222相對之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之電 子發射端222之正投影位於所述螢光粉層210之表面。

所述的陽極212遠離所述殼體202之出光部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100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212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為一拋光之端面。該拋光之端面220可為平面、半球面、球面、錐面、凹面或其他形狀端面。

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。

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208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軸向成一銳角，使電子發射端222與端面220斜對設置；可使電子發射體208與陽極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限於此，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。

另外，該場發射像素管200進一步包括一位於殼體202內之吸氣劑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內壁上。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及陰極204之間加上電壓形成電場，通過電場作用使電子發射體208之電子發射端222發射出電子，發射電子到達陽極212，轟擊陽極212表面之螢光粉層210，發出可見光。其中，一部份可見光直接透過殼體202之出光部224射出，另一部份可見光則經過陽極212端面220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及設置於該殼體302內之複數場發射單元303，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。所述場發射單元303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303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之一端包括一端面320。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進一步包括一位於殼體302內壁之吸氣劑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封接後通過高頻加熱蒸鍍之方式形成於殼體302內壁上。該吸氣劑318也可為非蒸散型吸氣劑，固定在所述陰極304上或單獨一根陰極引線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為一真空密封之結構。該殼體302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302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。本實施例中，場發射單元303為線性等距離排列在殼體302中。可理解，當用該場發射像素管300組裝大螢幕顯示器時，複數場發射單元303之間之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及一陰極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310，發出可見光。其中，一部份可見光直接透過殼體302之出光部324射出，另一部份可見光則經過陽極312端面320反射後，透過殼體302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303，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。

所述場發射像素管300包括複數場發射單元303，而且，每一場發射單元303體積較小，可方便的用來組裝大型戶外顯示器，且組裝之大型戶外顯示器解析度較高。另外，該場發射像素管300中，複數場發射單元303置於一殼體302內，且每一場發射單元303中陰極304與陽極312無需精確對準，可簡化製備工藝，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之基本結構與第二實施例所述場發射像素管200之結構基本相同，其不同點在於，所述每一場發射單元包括複數陽極，所述複數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407、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409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分別包括一電子發射端 422。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分別與所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413一一對應，且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、第二電子發射體408及第三電子發射體409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及第三陽極413端面之表面。

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與所述第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413端面相對設置。當所述殼體402包括複數場發射單元403時，所述複數場發射單元403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406，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及第三電子發射體409之一端分別與所述陰極支撐體406之一端電性連接，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。

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°<α≦90°。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。

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411、第二陽極412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及第三陽極413均優選為鎳金屬桿。該金屬桿直徑為100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412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分別包括一拋光之端面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。

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413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顏色可見光。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413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及第三陽極413上之螢光粉層410也可進一步分別對應設置於所述第一陽極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407，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應之螢光粉層410即可。

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200中電子發射體與陽 極之間之位置關係。

另外，該場發射像素管400進一步包括一位於殼體402內壁之吸氣劑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內部之真空度。該吸氣劑418可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之方式形成於殼體402內壁上。該吸氣劑418也可為非蒸散型吸氣劑，固定在所述陰極404上或單獨之一根陰極引線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及第三陽極413及陰極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及第三電子發射體409發射出電子，發射之電子到達第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413，分別轟擊第一陽極411、第二陽極412及第三陽極413上螢光粉層410，發出可見光。其中，一部份可見光直接透過出光部424射出，另一部份可見光則經過端面420反射後，透過該出光部424射出。該場發射像素管400可用來組裝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。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅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內。

101‧‧‧電子發射尖端

103‧‧‧第一端

105‧‧‧第二端

107‧‧‧開口

108‧‧‧電子發射體

126‧‧‧電子發射部

Claims (24)

1. 一種場發射單元，其包括：至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層；一陰極，所述陰極與每一陽極間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置；其改良在於，所述每一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形成有複數電子發射尖端。
2. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述奈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圍繞中空的線狀軸心螺旋延伸。
3. 如請求項第2項所述的場發射單元，其中，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0°<α≦90°。
4. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，在所述電子發射體的電子發射端，所述奈米碳管管狀結構具有一類圓錐形的電子發射部。
5. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述奈米碳管管 狀結構的電子發射部的末端具有一開口，所述奈米碳管管狀結構從開口處延伸出複數奈米碳管束作為複數電子發射尖端。
6. 如請求項第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. 如請求項第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. 如請求項第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. 如請求項第5項所述的場發射單元，其中，所述每一電子發射尖端包括複數基本平行的奈米碳管，每一電子發射尖端的中心處突出有一根奈米碳管。
10. 如請求項第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. 如請求項第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個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20：1至500：1。
12. 如請求項第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. 如請求項第12項所述的場發射單元，其中，所述線狀支撐體為導電體。
14. 如請求項第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。
15. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述陰極包括複數電子發射體相互間隔設置並與所述陰極支撐體電連接。
16. 如請求項第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上。
17. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述複數陽極圍繞所述陰極設置。
18. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述至少三個陰極發射體的一端均與所述陰極支撐體電連接，所述至少三個陰極發射體的另一端分別朝不同的方向延伸。
19. 如請求項第1項所述的場發射單元，其中，所述的至少三個陽極表面的螢光粉層中包含不同顏色的螢光粉。
20. 一種場發射像素管，其包括一殼體以及一場發射單元，所述場發射單元設置於殼體內，所述場發射單元包括：至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層；一陰極，所述陰極與每一陽極之間間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置；其改良在於，所述每一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形成有複數電子發射尖端。
21. 如請求項第20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。
22. 如請求項第21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。
23. 如請求項第20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內的吸氣劑。
24. 一種場發射像素管，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內，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：至少三個陽極和分別設置於所述至少三個陽極表面的螢光粉層；一陰極，所述陰極與每一陽極之間間隔設置，所述陰極包括一陰極支撐體及至少三個電子發射體，該至少三個電子發射體與所述至少三個陽極一一對應設置；其改良在於，所述每一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形成有複數電子發射尖端。