CN103903938B - 场发射阴极装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种场发射阴极装置，其包括：一绝缘基底；一阴极电极设置于所述绝缘基底的表面；一第一绝缘隔离层设置于所述阴极电极的表面或绝缘基底的表面，该第一绝缘隔离层定义一第一开口；一电子发射层设置于所述阴极电极通过第一开口暴露的表面，且与该阴极电极电连接；一第一栅极设置于所述第一绝缘隔离层表面；一第二绝缘隔离层设置于所述第一栅极表面，且所述第二绝缘隔离层定义一第二开口，以使阴极电极的至少部分表面通过该第二开口暴露；一第二栅网设置于所述第二绝缘隔离层表面，且所述第二栅网从第二绝缘隔离层的表面延伸至电子发射层上方，以将第二开口覆盖。本发明还涉及所述场发射阴极装置的驱动方法。

Description

场发射阴极装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种场发射阴极装置及其驱动方法。

背景技术

现有技术中的场发射阴极装置通常包括一绝缘基底；一设置于该绝缘基底上的阴极电极；多个设置于阴极电极上的电子发射体；一设置于该绝缘基底上的绝缘隔离层，所述绝缘隔离层具有通孔，所述电子发射体通过该通孔暴露，以使电子发射体发射的电子通过该通孔射出；以及一栅极，所述栅极设置于绝缘隔离层表面，用于使电子发射体发射电子。当所述场发射阴极装置工作时，向阴极电极施加一低电位，向栅极施加一高电位，以使所述电子发射体发射出电子。所述场发射阴极装置应用于场发射电子器件时，在远离栅极处设置一阳极电极。所述阳极电极提供一阳极电场，以对发射的电子进行加速。

然而，采用所述场发射阴极装置的场发射电子器件在工作时，由于栅极通常具有一开口以使电子发射体暴露，电子发射体中的电子被吸引出来后，将直接穿过栅极的开口打向阳极电极，因此，该电子向阳极电极的发射很难控制，导致电子发射既不均匀又不稳定。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种场发射阴极装置及其驱动方法，该场发射阴极装置中电子的发射具有良好的均匀性及稳定性。

一种场发射阴极装置，其包括：一绝缘基底，该绝缘基底具有一表面；一阴极电极，该阴极电极设置于所述绝缘基底的表面；一第一绝缘隔离层，该第一绝缘隔离层设置于所述阴极电极的表面或绝缘基底的表面，该第一绝缘隔离层定义一第一开口，以使阴极电极的至少部分表面通过该第一开口暴露；一电子发射层，该电子发射层设置于所述阴极电极通过第一开口暴露的表面，且与该阴极电极电连接；一第一栅极，该第一栅极设置于所述第一绝缘隔离层表面；所述场发射阴极装置进一步包括一第二绝缘隔离层和一第二栅网，该第二绝缘隔离层设置于所述第一栅极表面，且所述第二绝缘隔离层定义一第二开口，以使阴极电极的至少部分表面通过该第二开口暴露；该第二栅网设置于所述第二绝缘隔离层表面，且所述第二栅网从第二绝缘隔离层的表面延伸至电子发射层上方，以将第二开口覆盖。

一种场发射阴极装置，其包括：一阴极电极；一电子发射层，该电子发射层与所述阴极电极电连接；一第一栅极，该第一栅极通过一第一绝缘隔离层与所述阴极电极电绝缘且间隔设置，该第一栅极具有一开口对应所述电子发射层；所述场发射阴极装置进一步包括一第二栅网，该第二栅网设置于所述第一栅极远离所述阴极电极一侧，该第二栅网与所述第一栅极通过一第二绝缘隔离层电绝缘且间隔设置，该第二栅网对应所述第一栅极开口处为一栅网；其中，所述阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，所述第二栅网所施加的电压由小于第一栅极所施加的电压直至大于第一栅极所施加的电压。

一种所述场发射阴极装置的驱动方法，其包括以下步骤：向阴极电极、第一栅极和第二栅网分别施加一电压，且阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压，使得电子发射层将电子发射到位于第一栅极与第二栅网之间的区域；以及使第二栅网所施加的电压大于第一栅极所施加的电压，以使位于第一栅极与第二栅网之间的区域内的电子穿过第二栅网发射出去。

一种所述场发射阴极装置的驱动方法，其包括以下步骤：向阴极电极、第一栅极和第二栅网分别施加一电压，且阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压，使得电子发射层将电子发射到位于第一栅极与第二栅网之间的区域；以及提供一阳极电极，向该阳极电极施加一电压，使位于第一栅极与第二栅网之间的区域内的电子穿过第二栅网发射出去。

与现有技术相比，本发明所提供的场发射阴极装置通过向阴极电极、第一栅极、第二栅网分别施加一电压，使阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压。电子发射层所发射的电子只能在位于第一栅极与第二栅网之间的区域内运动而成为空间电子。再通过调整第二栅网的电压，使第二栅网的电压逐渐增大，可以有效控制所述空间电子穿过第二栅网发射出去。因此，空间电子的向外发射实际已不受电子发射层的控制，而仅由第二栅网的电压进行控制，提高了电子发射的均匀性和稳定性。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的场发射阴极装置的剖面结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的场发射阴极装置的立体结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的场发射阴极装置的驱动方法的流程图。

图4为本发明第一实施例提供的场发射阴极装置工作时的时间-电压图。

图5为本发明第二实施例提供的场发射阴极装置的结构示意图。

图6为本发明第三实施例提供的场发射阴极装置的结构示意图。

图7为应用图1中场发射阴极装置的显示器的像素单元的结构示意图。

主要元件符号说明

场发射显示器	10
		阴极基板	12
阳极基板	14
		绝缘支撑体	15
阳极电极	16
		荧光粉层	18
场发射阴极装置	100
		绝缘基底	102
阴极电极	104
		电子发射层	106
第一绝缘隔离层	108
		第一栅极	110
第二绝缘隔离层	112
		第二栅网	114
固定元件	116
		第一开口	1080
第二开口	1120
		第三开口	1160

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的场发射阴极装置及其驱动方法作进一步的详细说明。

请参见图1及图2，本发明第一实施例提供一种场发射阴极装置100，其包括一绝缘基底102，一阴极电极104，一电子发射层106，一第一绝缘隔离层108、一第一栅极110、一第二绝缘隔离层112以及一第二栅网114。

所述绝缘基底102具有一表面（图未标）。所述阴极电极104设置于该绝缘基底102的表面。所述第一绝缘隔离层108设置于阴极电极104的表面。所述第一绝缘隔离层108定义一第一开口1080，以使阴极电极104的至少部分表面通过该第一开口1080暴露。所述电子发射层106设置于所述阴极电极104通过第一开口1080暴露的表面，且与该阴极电极104电连接。

所述第一栅极110设置于第一绝缘隔离层108表面。第一栅极110通过该第一绝缘隔离层108与所述阴极电极104间隔设置，且第一栅极110具有一开口，使电子发射层106通过该开口暴露。

所述第二绝缘隔离层112设置于第一栅极110表面，且第二绝缘隔离层112通过第一栅极110与所述第一绝缘隔离层108间隔设置。所述第二绝缘隔离层112定义一第二开口1120，以使电子发射层106通过该第二开口1120暴露。所述第二开口1120的长度为1微米至500微米，高度为1微米至500微米。优选地，所述第二开口1120的长度为300微米，高度为100微米。第二栅网114设置于第二绝缘隔离层112表面。第二栅网114通过第二绝缘隔离层112与所述第一栅极110间隔设置，而且所述第二栅网114从第二绝缘隔离层112的表面延伸至电子发射层106上方，以将第二开口1120覆盖。进一步，所述场发射阴极装置100还可以包括一设置于第二栅网114表面的固定元件116，以将该第二栅网114固定于第二绝缘隔离层112上。

所述第一绝缘隔离层108可以直接设置于阴极电极104表面，也可设置于绝缘基底102表面。所述第一绝缘隔离层108和第二绝缘隔离层112的形状、大小不限，可以根据实际需要进行选择，只要使阴极电极104、第一栅极110、第二栅网114之间电绝缘即可。具体地，所述第一绝缘隔离层108设置于所述阴极电极104与第一栅极110之间，用于使所述阴极电极104与第一栅极110之间绝缘；所述第二绝缘隔离层112设置于所述第一栅极110与第二栅网114之间，用于使所述第一栅极110与第二栅网114之间绝缘。

所述第一绝缘隔离层108和第二绝缘隔离层112可以为一具有通孔的层状结构，所述通孔即为第一开口1080。所述第一绝缘隔离层108和第二绝缘隔离层112也可为多个相隔一定距离设置的条状结构，且所述相隔一定距离设置的条状结构之间的间隔即为第一开口1080。所述阴极电极104的至少部分对应设置于所述第一绝缘隔离层108的第一开口1080处，并通过该第一开口1080暴露。

所述绝缘基底102的材料可以为硅、玻璃、陶瓷、塑料或聚合物。所述绝缘基底102的形状与厚度不限，可以根据实际需要选择。优选地，所述绝缘基底102的形状为圆形、正方形或矩形。本实施例中，所述绝缘基底102为一边长为10毫米，厚度为1毫米的正方形玻璃板。

所述阴极电极104为一导电层，且其厚度和大小可以根据实际需要选择。所述阴极电极104的材料可以为纯金属、合金、氧化铟锡或导电浆料等。可以理解，当绝缘基底102为硅片时，该阴极电极104可以为一硅掺杂层。本实施例中，所述阴极电极104为一厚度为1微米的铝膜。该铝膜通过磁控溅射法沉积于绝缘基底102表面。

所述电子发射层106包括多个电子发射体（图未标），如碳纳米管、纳米碳纤维、硅纳米线、或硅尖等任何可以发射电子的结构。所述电子发射层106的厚度和大小可以根据实际需要选择。进一步，所述电子发射层106的表面开可以设置一层抗离子轰击材料，以提高其稳定性和寿命。所述抗离子轰击材料包括碳化锆、碳化铪、六硼化镧等中的一种或多种。本实施例中，所述电子发射层106为一碳纳米管浆料层。所述碳纳米管浆料包括碳纳米管、低熔点玻璃粉、以及有机载体。其中，有机载体在烘烤过程中蒸发，低熔点玻璃粉在烘烤过程中熔化并将碳纳米管固定于阴极电极104表面。

所述第一绝缘隔离层108和第二绝缘隔离层112的材料可以为树脂、厚膜曝光胶、玻璃、陶瓷、氧化物及其混合物等。所述氧化物包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化铋等。所述第一绝缘隔离层108和第二绝缘隔离层112的厚度和形状可以根据实际需要选择。本实施例中，所述第一绝缘隔离层108为一厚度为100微米的圆环形光刻胶设置于阴极电极104表面，且其定义有一圆形通孔，所述阴极电极104的部分表面通过该圆形通孔暴露；所述第二绝缘隔离层112为一厚度为100微米的圆环形光刻胶设置于第一栅极110表面，且其定义有一圆形通孔，所述第一栅极110的的部分表面通过该圆形通孔暴露；第一绝缘隔离层108中的圆形通孔与第二绝缘隔离层112中的圆形通孔的直径相同。

可以理解，所述第一栅极110可以为一栅网，且该栅网从第一绝缘隔离层108的表面延伸至电子发射层106上方，以将第一开口1080覆盖，从而将所述电子发射层106覆盖；或者第一栅极110为一栅极电极，该栅极电极对应电子发射层106处为一栅网；或者所述第一栅极110为多个相隔一定距离设置的条状电极，且所述电子发射层106通过所述相隔一定距离设置的条状电极之间的间隔而暴露。所述第一栅极110和第二栅网114的材料可以为不锈钢、钼或钨等具有较大刚性的金属材料，也可以为碳纳米管等。所述第一栅极110和第二栅网114的厚度大于等于10纳米，优选地，第一栅极110和第二栅网114的厚度为30纳米至60纳米。所述第二栅网114为一平面结构且具有多个网孔。所述网孔的形状不限，可以为圆形、正六边形、菱形、长方形或无规则形状等。所述网孔的面积大小为1平方微米至800平方微米，比如10平方微米、50平方微米、100平方微米、150平方微米、200平方微米、250平方微米、350平方微米、450平方微米、600平方微米等。当第一栅极110为一栅网，或者第一栅极110为一栅极电极，且该栅极电极对应电子发射层106处为一栅网时，所述栅网和第二栅网114的占空比均为10%至99%，比如，所述栅网和第二栅网114的占空比为20%、40%、50%、80%。优选地，第一栅极110为一栅网时，该栅网中网孔的面积大于第二栅网114中网孔的面积。优选地，第一栅极110为一栅网时，所述栅网的占空比小于或等于第二栅网114的占空比，所述栅网的占空比与第二栅网114的占空比之间的差值的范围为0~10%。本实施例中，第一栅极110为一栅网，该栅网和第二栅网114均采用至少两个重叠设置的碳纳米管膜，每一碳纳米管膜包括多个通过范德华力首尾相连且沿同一方向延伸的碳纳米管，相邻的碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向形成一夹角α，0≤α≤90度；所述栅网中网孔和第二栅网114中网孔的面积为10微米至100微米。

所述固定元件116为一绝缘材料层，其厚度不限，可以根据实际需要选择。所述固定元件116的形状与第二绝缘隔离层112的形状相同，且其定义一与第二开口1120相对应的第三开口1160，以使第二栅网114暴露。本实施例中，所述固定元件116为通过丝网印刷的绝缘浆料层。

定义所述第一开口1080的宽度为W1，第二开口1120的宽度为W2，第三开口1160的宽度为W3，且所述第一开口1080的宽度、第二开口1120的宽度以及第三开口1160的宽度均平行于所述绝缘基底102的表面。本实施例中，W1= W2= W3=50微米。

请参见图7，本发明第一实施例进一步提供一种采用所述场发射阴极装置100的场发射显示器10，包括一阴极基板12、一阳极基板14、一阳极电极16、一荧光粉层18以及一场发射阴极装置100。

所述阴极基板12通过一绝缘支撑体15与阳极基板14四周封接。所述场发射阴极装置100、阳极电极16和荧光粉层18密封在阴极基板12与阳极基板14之间。所述阳极电极16设置于阳极基板14表面，所述荧光粉层18设置于阳极电极16表面。荧光粉层18与场发射阴极装置100之间保持一定距离。所述场发射阴极装置100设置于阴极基板12上。本实施例中，所述阴极基板12与场发射阴极装置100中的绝缘基底102公用一绝缘基板，以简化结构。

所述阴极基板12的材料可以为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。所述阳极基板14为一透明基板。本实施例中，所述阴极基板12与阳极基板14均为一玻璃板。所述阳极电极16可为氧化铟锡薄膜或铝膜。所述荧光粉层18可以包括多个发光单元，且每个发光单元与场发射阴极装置100的一个单元对应设置。

可以理解，所述场发射显示器10不限于上述结构。所述场发射阴极装置100也可以适用于其它结构的场发射显示装置。

请参见图3，本发明第一实施例进一步提供一种场发射阴极装置100的驱动方法，包括以下步骤：

S1，分别向阴极电极104施加一电压U1，向第一栅极110施加一电压U2，向第二栅网114施加一电压U3，且阴极电极104所施加的电压U1小于第一栅极110所施加的电压U2，第二栅网114所施加的电压U3小于或等于第一栅极110所施加的电压U2，使得电子发射层106将电子发射到第二开口1120所形成的区域内直至该区域内的电子达到饱和状态；

S2，增大第二栅网114所施加的电压U3大于第一栅极110所施加的电压U2，使第二开口1120所形成的区域内的电子发射。

步骤S1中，当所述场发射阴极装置100工作时，分别向阴极电极104施加一电压U1，向第一栅极110施加一电压U2，向第二栅网114施加一电压U3。所述电压U1~U3可以为正电压也可以为负电压。所述阴极电极104所施加的电压为零伏特，所述第一栅极110所施加的电压为30伏特至300伏特，所述第二栅网114所施加的电压为-100伏特至250伏特。需确保阴极电极104所施加的电压U1小于第一栅极110所施加的电压U2，第二栅网114所施加的电压U3小于或者等于第一栅极110所施加的电压U2。由于第一栅极110所施加的电压U2大于阴极电极104所施加的电压U1，所以阴极电极104表面的电子发射层106发射出电子，并且电子发射层106所发射的电子穿过第一栅极110进入到由所述第二开口1120所形成的区域。所述阴极电极104所施加的电压U1与第一栅极110所施加的电压U2之间的电压差范围为30伏特至300伏特，以确保电子发射层106所发射的电子穿过第一栅极110进入到由所述第二开口1120所形成的区域。由于第二栅网114所施加的电压U3小于或者等于第一栅极110所施加的电压U2，因此，电子发射层106所发射的电子被第二栅网114阻挡，即电子发射层106所发射的电子只能在由第二开口1120所形成的区域内运动而成为空间电子，不能穿过第二栅网114发射出去。并且，由于所述第二栅网114从第二绝缘隔离层112的表面延伸至电子发射层106上方，以将第二开口1120覆盖，即第二栅网114将电子发射层106覆盖，且第二栅网的电压等位线整体上大致平行于电子发射层106的表面，进一步使电子发射层106所发射的电子处在由第二开口1120所形成的区域内，不能穿过第二栅网114发射出去。随着电子发射层106不断地将电子发射到由第二开口1120所形成的区域内，该区域内的电子将富集的越来越多直至达到饱和状态。

步骤S2中，当第二开口1120所形成的区域内的电子达到饱和状态时，调整第二栅网114的电压 U3，使第二栅网114的电压U3逐渐增大，先是等于然后慢慢大于第一栅极110的电压U2，那么当第二栅网114的电压U3大于第一栅极110的电压U2时，由第二开口1120所形成的区域内的空间电子将逐渐发射出去。即，调节第二栅网114的电压U3的大小，可以有效控制第二开口1120所形成的区域内的空间电子穿过第二栅网114发射出去。空间电子的向外发射实际已不受电子发射层106的控制，而由第二栅网114的电压进行控制，提高了电子发射的均匀性和稳定性。

可以理解，所述第二栅网所施加的电压可以为一脉冲电压，请参见图4，该图为所述场发射阴极装置工作时的时间-电压图。

可以理解，当所述场发射阴极装置100应用于一场发射显示器10时，调节第二栅网114的电压U3的大小，可以有效控制第二开口1120所形成的区域内的空间电子穿过第二栅网114发射出去，直至达到阳极电极16。

可以理解，当所述场发射阴极装置100应用于一场发射显示器10时，当阳极电极16所施加的电压足够大时，即使第二栅网114所施加的电压U3小于或者等于第一栅极110所施加的电压U2，第二开口1120所形成的区域内的空间电子被阳极电极所施加的电压吸引，所述空间电子依然可以穿过第二栅网114发射出去，直至达到阳极电极16。

请参见图5，本发明第二实施例提供一种场发射阴极装置100，其包括一绝缘基底102，一阴极电极104，一电子发射层106，一第一绝缘隔离层108、一第一栅极110、一第二绝缘隔离层112以及一第二栅网114。进一步，所述场发射阴极装置100还包括一固定元件116。本发明第二实施例的场发射阴极装置100与第一实施例的场发射阴极装置100类似，唯一区别为：第二实施例提供的场发射阴极装置100中，第一开口1080的宽度W1大于第二开口1120的宽度W2，第二开口1120的宽度W2大于第三开口1160的宽度W3，即，W1＞W2＞W3。本实施例中，第一开口1080的宽度W1为60微米至80微米，第二开口1120的宽度W2为50微米至70微米，第三开口1160的宽度W3为30微米至50微米。

请参见图6，本发明第三实施例提供一种场发射阴极装置100，其包括一绝缘基底102，一阴极电极104，一电子发射层106，一第一绝缘隔离层108、一第一栅极110、一第二绝缘隔离层112以及一第二栅网114。进一步，所述场发射阴极装置100还包括一固定元件116。本发明第三实施例的场发射阴极装置100与第一实施例的场发射阴极装置100类似，唯一区别为：第三实施例提供的场发射阴极装置100中，第一开口1080的宽度W1小于第二开口1120的宽度W2，第二开口1120的宽度W2小于第三开口1160的宽度W3，即，W1＜W2＜W3。本实施例中，第一开口1080的宽度W1为30微米至50微米，第二开口1120的宽度W2为50微米至70微米，第三开口1160的宽度W3为60微米至80微米。

可以理解，第一开口1080的宽度W1小于第二开口1120的宽度W2的同时，第二开口1120的宽度W2还可以大于第三开口1160的宽度W3，即，W1＜W2，且W3＜W2。

相较于现有技术，本发明提供的场发射阴极装置及场发射显示器具有以下优点：（1）本发明所提供的场发射阴极装置通过向阴极电极、第一栅极、第二栅网分别施加一电压，使阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压。电子发射层所发射的电子只能在位于第一栅极与第二栅网之间的区域内运动而成为空间电子。再通过调整第二栅网的电压，使第二栅网的电压逐渐增大，可以有效控制所述空间电子穿过第二栅网发射出去。因此，空间电子的向外发射实际已不受电子发射层的控制，而仅由第二栅网的电压进行控制，提高了电子发射的均匀性和稳定性。（2）由于第一栅极可以为一栅网，该栅网从第一绝缘隔离层的表面延伸至电子发射层上方，以将所述电子发射层覆盖，从而使电子发射层发射出更多更均匀的电子至第二开口所形成的区域内形成空间电子，最终提高了空间电子向外出射的密度及均匀性。（3）当第一栅极为一栅网时，由于该栅网中网孔面积大于第二栅网中网孔面积，提高了电子发射到第二绝缘隔离层的第二开口所形成的区域内的空间电子的穿透几率，降低了所述空间电子穿透第二栅网的穿透几率，使得所述空间电子的出射仅靠第二栅网的电压的调节，进一步提高了电子发射的均匀性和稳定性。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种场发射阴极装置，其包括：

一绝缘基底，该绝缘基底具有一表面；

一阴极电极，该阴极电极设置于所述绝缘基底的表面；

一第一绝缘隔离层，该第一绝缘隔离层设置于所述阴极电极的表面或绝缘基底的表面，该第一绝缘隔离层定义一第一开口，以使阴极电极的至少部分表面通过该第一开口暴露；

一电子发射层，该电子发射层设置于所述阴极电极通过第一开口暴露的表面，且与该阴极电极电连接；

一第一栅极，该第一栅极设置于所述第一绝缘隔离层表面；

其特征在于，所述场发射阴极装置进一步包括一第二绝缘隔离层和一第二栅网，该第二绝缘隔离层设置于所述第一栅极表面，且所述第二绝缘隔离层定义一第二开口，以使阴极电极的至少部分表面通过该第二开口暴露；该第二栅网设置于所述第二绝缘隔离层表面，且所述第二栅网从第二绝缘隔离层的表面延伸至电子发射层上方，将第二开口覆盖，所述第一栅极为一栅网，且该栅网从第一绝缘隔离层的表面延伸至电子发射层上方，将所述第一开口覆盖。

2.如权利要求1所述的场发射阴极装置，其特征在于，所述场发射阴极装置进一步包括一设置于第二栅网表面的固定元件。

3.如权利要求1所述的场发射阴极装置，其特征在于，所述第一栅极和第二栅网均具有多个网孔，第一栅极的占空比小于或等于第二栅网的占空比，所述第一栅极的占空比与第二栅网的占空比之间的差值为0～10％。

4.如权利要求3所述的场发射阴极装置，其特征在于，所述第一栅极和第二栅网均采用至少两个重叠设置的碳纳米管膜。

5.如权利要求1所述的场发射阴极装置，其特征在于，所述第一栅极和第二栅网的材料为不锈钢、钼、钨或者碳纳米管。

6.一种场发射阴极装置，其包括：

一阴极电极；

一电子发射层，该电子发射层与所述阴极电极电连接；

一第一栅极，该第一栅极通过一第一绝缘隔离层与所述阴极电极电绝缘且间隔设置，该第一栅极具有一开口对应所述电子发射层；

其特征在于，所述场发射阴极装置进一步包括一第二栅网，该第二栅网设置于所述第一栅极远离所述阴极电极一侧，该第二栅网与所述第一栅极通过一第二绝缘隔离层电绝缘且间隔设置，该第二栅网对应所述第一栅极开口处为一栅网；其中，所述阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，所述第二栅网所施加的电压由小于第一栅极所施加的电压直至大于第一栅极所施加的电压。

7.一种如权利要求1至权利要求6中任意一项所述的场发射阴极装置的驱动方法，其包括以下步骤：

向阴极电极、第一栅极和第二栅网分别施加一电压，且阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压，使得电子发射层将电子发射到位于第一栅极与第二栅网之间的区域；以及

使第二栅网所施加的电压大于第一栅极所施加的电压，以使位于第一栅极与第二栅网之间的区域内的电子穿过第二栅网发射出去。

8.如权利要求7所述的场发射阴极装置的驱动方法，其特征在于，所述阴极电极所施加的电压为零伏特，所述第一栅极所施加的电压为30伏特至300伏特，所述第二栅网所施加的电压为-100伏特至250伏特。

9.一种如权利要求1至权利要求6中任意一项所述的场发射阴极装置的驱动方法，其包括以下步骤：

向阴极电极、第一栅极和第二栅网分别施加一电压，且阴极电极所施加的电压小于第一栅极所施加的电压，第二栅网所施加的电压小于或等于第一栅极所施加的电压，使得电子发射层将电子发射到位于第一栅极与第二栅网之间的区域；以及

提供一阳极电极，向该阳极电极施加一电压，使位于第一栅极与第二栅网之间的区域内的电子穿过第二栅网发射出去。