场发射显示器(Field Emission Display,FED)具有轻薄、功耗小、图象质量好等优越特性,被认为是下一代理想的平板显示器。碳纳米管的发现,引起了全世界众多科学家的关注,其优异的电学、力学、磁学性能,可以在许多领域得到应用。尤其是它具有大的长径比,低功函数,良好的导电性和纳米级尖端,使它能够在较低的电压下就能长时间发射电子,因此被认为是一种优良的场发射阴极。随着碳纳米管的发现,基于丝网印刷技术的碳纳米管场致发射显示器件成为目前平板显示领域的研究热点。器件性能提高的关键是碳纳米管基冷阴极场致发射特性的改善,而更基本的是开发满足器件要求的可印制的碳纳米管基冷阴极材料。器件实用化的关键则是提高大面积场致发射的均匀性和稳定性。在总结场致发射技术进展和大量前期实验的基础上,本论文的研究工作首先从碳纳米管的提纯和分散技术开始,之后重点进行可印制的碳纳米管基冷阴极材料的开发,以及丝网印刷厚膜技术制备二极结构碳纳米管场致发射显示器件的工艺研究,最后对实验现象和测试结果进行理论分析和解释。提出在层流场中定向排列碳纳米管的技术,并计算了在层流场中、电场中、强磁场中重新定向排列的机理,用机械拉伸法将碳纳米管均匀分散并定向排列在PMMA中得到各向异性且力学性能和电学性能优异的CNTs/PMMA复合材料。此实验结果证明机械拉伸法与层流场中定向排列碳纳米管的理论预测相符。垂直于栅极冷阴极碳纳米管六角密排结构场发射显示器有广阔的应用前景。本文通过解拉普拉斯方程的方法理论模拟了这一结构的场发射性质。计算结果表明:越靠近碳纳米管尖端电场强度越强;通过减小栅极孔径可以提高场发射电流密度;栅极孔的作用是使场发射电流集中到碳纳米管尖端;提高阴阳极板电压和减小阴阳极板间距也可以有效提高电场强度。本论文对碳纳米管丝网印刷技术以及碳纳米管场发射理论进行了深入的研究。为可印制碳纳米管冷阴极的研制提供了新思路,对实现碳纳米管场发射显示器早日实用化具有重要意义。