碳纳米管的发现始于20世纪90年代初，其基本结构是由单层或多层石墨烯片层卷曲而成的，直径在纳米量级，长度可达微米量级的同轴中空管状结构，依据管壁的层数可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。这种管状结构的准一维纳米材料具有纳米级的细小尖端、优异的力学性能、良好的化学稳定性等独特结构和性能。碳纳米管的制备方法多样，制备技术和提纯工艺经过几年的发展也相继成熟，使大量生产高纯度的碳纳米管已成现实。所有这些都说明了碳纳米管是场发射材料的极佳候选者。 本文首先对显示技术发展、典型的场发射材料以及碳纳米管阴极制备工艺进行了综述。介绍了真空荧光显示器件原理并分析了市场前途。介绍了碳纳米管的结构、物性、制备，分析了其应用前景。特别是，我们对碳纳米管阵列的场发射理论进行了深入研究，并建立了相应的数学模型，对相关参数进行了计算机仿真分析，对影响碳纳米管阵列场发射性能的几个参数进行了总结分析，其结果具有理论和实际指导意义。接下来主要探讨研究了碳纳米管在真空荧光显示器(VFD)中的应用。目前，真空荧光显示器件多是采用热电子发射轰击阳极板的荧光粉来发光的，阴极电子发射源是直径为几十微米的钨丝，这就使得这种器件功耗大，封装工艺复杂。为对传统VFD加以改造，我们尝试在实验室条件下，研究制备了适合VFD用的碳纳米管阴极，并进行了场发射性能测试实验。测试结果表明通过本论文方案制备的碳纳米管场发射阴极具有较低的开启电压和阈值电压，并且在200um阴阳极基板间距下，观察到了较好的场致荧光发光现象。