TWI467616B - 場發射陰極裝置及場發射器件 - Google Patents

Description

場發射陰極裝置及場發射器件

本發明涉及一種場發射陰極裝置及場發射器件。

先前技術中的場發射陰極裝置通常包括一絕緣基底；一設置於該絕緣基底上的陰極電極；複數個設置於陰極電極上的電子發射體；一設置於該絕緣基底上的絕緣隔離層，所述絕緣隔離層具有通孔，所述電子發射體通過該通孔暴露，以使電子發射體發射的電子通過該通孔射出；及一金屬柵網，所述金屬柵網設置於絕緣隔離層表面，用於使電子發射體發射電子。通常，所述金屬柵網為一具有複數個網孔的金屬柵網。當所述場發射陰極裝置工作時，向陰極電極施加一低電位，向金屬柵網施加一高電位。所述電子發射體發射電子，且該電子通過金屬柵網的網孔射出。所述場發射陰極裝置應用於場發射電子器件時，在遠離金屬柵網處設置一陽極電極。所述陽極電極提供一陽極電場，以對發射的電子進行加速。

然，電子發射體通常係由複數個長度一致的奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等子電子發射體組成，靠近柵極的子電子發射體具有較大的場強，而遠離柵極的子電子發射體的場強較小甚至沒有場強，導致電子發射體中靠近柵極的子電子發射體發射較多電子，而遠離柵極的子電子發射體發射的電子很少甚至不發射電子，進而影響電子發射體的總體電流發射密度。

有鑒於此，提供一場發射陰極裝置及場發射器件，該場發射陰極裝置中電子發射體具有較高的電流發射密度實為必要。

一種場發射陰極裝置，包括：一陰極電極；一電子發射體，該電子發射體與所述陰極電極電連接；一電子引出極，該電子引出極通過一絕緣隔離層與所述陰極電極電絕緣且間隔設置，該電子引出極具有一通孔對應所述電子發射體；所述電子發射體包括複數個子電子發射體，每個子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極所述通孔的側壁的最短距離基本一致。

一種場發射器件，包括所述的場發射陰極裝置。

與先前技術相比，本發明所提供的場發射陰極裝置中，電子發射體中每一子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極通孔的側壁的最短距離基本一致，使得每一子電子發射體具有大致相等的場強，從而使每一子電子發射體均能發射較多電子，提高了電子發射體的總體電流發射密度。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的場發射陰極裝置及其應用作進一步的詳細說明。

請參見圖1及圖2，本發明第一實施例提供一場發射陰極裝置100，其包括一絕緣基底102，一陰極電極104，一電子發射體106，一絕緣隔離層108及一電子引出極110。

所述絕緣基底102具有一表面（圖未標）。所述陰極電極104設置於該絕緣基底102的表面。所述絕緣隔離層108設置於陰極電極104的表面。所述絕緣隔離層108定義一第一開口1080，以使陰極電極104的至少部分表面通過該第一開口1080暴露。所述電子發射體106設置於所述陰極電極104通過第一開口1080暴露的表面，且與該陰極電極104電連接。所述電子引出極110設置於絕緣隔離層108表面。電子引出極110通過該絕緣隔離層108與所述陰極電極104間隔設置，而且所述電子引出極110定義一通孔1100，以使陰極電極104的至少部分表面通過該通孔1100暴露。優選地，所述電子引出極110的通孔1100設置在電子發射體106的正上方。進一步，所述場發射陰極裝置100還可以包括一設置於電子引出極110表面的固定元件112，以將該電子引出極110固定於絕緣隔離層108上。

所述絕緣隔離層108可以直接設置於陰極電極104表面，也可設置於絕緣基底102表面。所述絕緣隔離層108的形狀、大小不限，可以根據實際需要進行選擇，只要使陰極電極104及電子引出極110電絕緣即可。具體地，所述絕緣隔離層108可以為一具有通孔的層狀結構，所述通孔即為第一開口1080。所述絕緣隔離層108也可為複數個相隔一定距離設置的條狀結構，且所述相隔一定距離設置的條狀結構之間的間隔即為第一開口1080。所述陰極電極104的至少部分對應設置於所述絕緣隔離層108的第一開口1080處，並通過該第一開口1080暴露。

可以理解，所述絕緣隔離層108設置於所述陰極電極104與電子引出極110之間，用於使所述陰極電極104與電子引出極110之間絕緣。

所述絕緣基底102的材料可以為矽、玻璃、陶瓷、塑膠或聚合物。所述絕緣基底102的形狀與厚度不限，可以根據實際需要選擇。優選地，所述絕緣基底102的形狀為圓形、正方形或矩形。本實施例中，所述絕緣基底102為一邊長為10毫米，厚度為1毫米的正方形玻璃板。

所述陰極電極104為一導電層，且其厚度及大小可以根據實際需要選擇。所述陰極電極104的材料可以為純金屬、合金、半導體、氧化銦錫或導電漿料等。可以理解，當絕緣基底102為矽片時，該陰極電極104可以為一矽摻雜層。本實施例中，所述陰極電極104為一厚度為20微米的鋁膜。該鋁膜通過磁控濺射法沈積於絕緣基底102表面。

所述絕緣隔離層108的材料可以為樹脂、厚膜曝光膠、玻璃、陶瓷、氧化物及其混合物等。所述氧化物包括二氧化矽、三氧化二鋁、氧化鉍等。所述絕緣隔離層108的厚度及形狀可以根據實際需要選擇。本實施例中，所述絕緣隔離層108為一厚度為100微米的圓環形光刻膠設置於陰極電極104表面，且其定義有一圓形通孔，所述陰極電極104的部分表面通過該圓形通孔暴露。

所述電子引出極110可以為一具有通孔1100的層狀電極。所述電子引出極110也可為複數個相隔一定距離設置的條狀電極，且所述相隔一定距離設置的條狀電極之間的間隔即為通孔1100。所述電子引出極110的材料可以為不銹鋼、鉬或鎢等具有較大剛性的金屬材料，也可以為奈米碳管等。所述電子引出極110的厚度大於等於10微米，優選地，電子引出極110的厚度為30微米至60微米。所述電子引出極110的通孔1100形成具有預定傾斜度的傾斜側壁。具體地，通孔1100呈現倒漏斗的形狀，從而使通孔1100的寬度隨著遠離陰極電極104的方向而變窄。即所述電子引出極110的通孔1100具有一遠離所述陰極電極104的第二開口及一靠近所述陰極電極104的第四開口，且第二開口的面積小於所述第四開口的面積。所述通孔1100靠近陰極電極104的寬度為80微米~1毫米，通孔1100遠離陰極電極104的寬度為10微米~1毫米。所述電子引出極110的通孔1100的側壁的表面為平面、凹面或凸面。所述電子引出極110的通孔1100的側壁上還可以設置二次電子發射層。當電子發射體106發射的電子碰撞電子引出極110的通孔1100的側壁時，二次電子發射層發射二次電子，從而增加電子的數量，最終提高電流發射密度。二次電子發射層可以由氧化物形成，例如氧化鎂、氧化鈹等，也可以由金剛石等形成。

所述電子發射體106呈山丘狀，中間高，周圍低，即電子發射體106的高度由電子發射體106的中間向周圍逐漸降低。或者說所述電子發射體106的高度從對應電子引出極110通孔1100中心的位置向四周逐漸減小。所述電子發射體106的厚度及大小可以根據實際需要選擇。所述電子發射體106的整體形狀與電子引出極110通孔1100的側壁的形狀一致。所述電子發射體106包括複數個子電子發射體1060，如奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等任何可以發射電子的結構。每一子電子發射體1060包括第一端10602及與該第一端10602相對的第二端10604。每一子電子發射體1060的第二端10604電連接於所述陰極電極104。優選地，所述每個子電子發射體1060遠離陰極電極104的第一端10602位元於電子引出極110的通孔1100內。即，所述每個子電子發射體1060的高度高於絕緣隔離層108的厚度。每一子電子發射體1060的第一端10602的連線與電子引出極110通孔1100的側壁的形狀一致或吻合，該子電子發射體1060遠離陰極電極104的一端至電子引出極110的通孔1100的側壁的最短距離基本一致，即每一子電子發射體1060的第一端10602距離通孔1100的側壁最短距離大致相等，該最短距離優選為5微米至300微米。優選地，每一子電子發射體1060的第一端10602距離通孔1100的側壁最短距離均相等，且每一子電子發射體1060垂直於陰極電極104。優選地，每一子電子發射體1060的第一端10602距離通孔1100的側壁最短垂直距離均相等，且每一子電子發射體1060垂直於陰極電極104，該最短垂直距離為5微米至250微米。優選地，所述每個子電子發射體1060遠離陰極電極104的第一端10602至電子引出極110的所述通孔1100的側壁的最短距離的差值為0~100微米。進一步，每一子電子發射體1060的表面可以設置一層抗離子轟擊材料，以提高其穩定性及壽命。所述抗離子轟擊材料包括碳化鋯、碳化鉿、六硼化鑭等中的一或複數種。本實施例中，所述電子發射體106為一呈山丘狀的奈米碳管陣列，請參見圖3，奈米碳管陣列中的每個奈米碳管，即每個子電子發射體1060，相互平行且向所述電子引出極110的通孔1100內延伸，該奈米碳管陣列的直徑為50微米~80微米，高度為10微米~20微米，每個奈米碳管的直徑為1奈米~80奈米。

可以理解，所述電子發射體106可以延伸至電子引出極110的通孔1100處，也可以沒有延伸至電子引出極110的通孔1100處，只要確保每一子電子發射體1060的第一端10602距離通孔1100的側壁的最短距離基本相等即可。

所述固定元件112為一絕緣材料層，其厚度不限，可以根據實際需要選擇。所述固定元件112的形狀與絕緣隔離層108的形狀相同，且其定義一與第一開口1080相對應的第三開口1120，以使電子發射體106暴露。本實施例中，所述固定元件112為通過絲網印刷的絕緣漿料層。

請參見圖4，本發明第一實施例進一步提供一採用所述場發射陰極裝置100的場發射顯示器10，包括一陰極基板12、一陽極基板14、一陽極電極16、一螢光粉層18及一場發射陰極裝置100。

所述陰極基板12通過一絕緣支撐體15與陽極基板14四周封接。所述場發射陰極裝置100、陽極電極16及螢光粉層18密封在陰極基板12與陽極基板14之間。所述陽極電極16設置於陽極基板14表面，所述螢光粉層18設置於陽極電極16表面。螢光粉層18與場發射陰極裝置100之間保持一定距離。所述場發射陰極裝置100設置於陰極基板12上。本實施例中，所述陰極基板12與場發射陰極裝置100中的絕緣基底102公用一絕緣基板，以簡化結構。

所述陰極基板12的材料可以為玻璃、陶瓷、二氧化矽等絕緣材料。所述陽極基板14為一透明基板。本實施例中，所述陰極基板12與陽極基板14均為一玻璃板。所述陽極電極16可為氧化銦錫薄膜或鋁膜。所述螢光粉層18可以包括複數個發光單元，且每個發光單元與場發射陰極裝置100的一單元對應設置。

可以理解，所述場發射顯示器10不限於上述結構。所述場發射陰極裝置100也可以適用於其他結構的場發射顯示裝置。

請參見圖5，本發明第一實施例進一步提供一採用所述場發射陰極裝置100的T赫茲電磁波管30，包括一上基板302、一下基板304、一透鏡306、第一柵網310、第二柵網312、一反射層308及一場發射陰極裝置100。

所述上基板302及下基板304形成一封閉的諧振腔體，所述透鏡306設置於該諧振腔體的一端形成輸出端。定義諧振腔體裏面為內，諧振腔體外面為外，則上基板302具有一內表面及該內表面相對的外表面，下基板304具有一內表面及該內表面相對的外表面。所述場發射陰極裝置100設置於下基板304的內表面。第一柵網310設置在場發射陰極裝置100中電子引出極110的通孔1100寬度最窄的地方，並且將通孔1100覆蓋。所述反射層308設置在上基板302的內表面用於反射電子，並且該反射層308與場發射陰極裝置100相對設置。第二柵網312懸空設置在第一柵網310及反射層308之間。場發射陰極裝置100中的電子發射體106發射出電子，該電子經所述反射層308反射後在諧振腔體內振盪，最終由輸出端輸出。

所述上基板302及下基板304的材料為金屬、高分子聚合物或矽等，本實施例中，上基板302及下基板304均採用矽。

所述第一柵網310及第二柵網312均為一平面結構且具有複數個網孔。所述第一柵網310及第二柵網312的材料可以為不銹鋼、鉬或鎢等具有較大剛性的金屬材料，也可以為奈米碳管、石墨烯等。所述第一柵網310及第二柵網312的厚度大於等於10微米，優選地，第一柵網310及第二柵網312的厚度為30微米至60微米。所述網孔的形狀不限，可以為圓形、正六邊形、菱形或長方形等。所述網孔的面積大小為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。本實施例中，第一柵網310及第二柵網312均採用至少兩重疊設置的奈米碳管薄膜，每一奈米碳管薄膜包括複數個通過凡得瓦力首尾相連且沿同一方向延伸的奈米碳管，相鄰的奈米碳管薄膜中奈米碳管的延伸方向形成一夾角α，0≤α≤90度；第一柵網310中網孔及第二柵網312中網孔的大小相同，均為10微米至100微米。

請參見圖6，本發明第二實施例提供一場發射陰極裝置200，其包括一絕緣基底102，一陰極電極104，一電子發射體106，一絕緣隔離層108及一電子引出極110。

本實施例中的場發射陰極裝置200與第一實施例中的場發射陰極裝置100類似，唯一區別為：第一實施例中場發射陰極裝置100的電子發射體106呈山丘狀，且其包括複數個子電子發射體1060，如奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等任何可以發射電子的結構；本實施中場發射陰極裝置200的電子發射體106為一奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構包括複數個奈米碳管。

所述奈米碳管線狀結構為複數個奈米碳管線相互扭轉而成的絞線結構，或者由複數個奈米碳管線並排組成的一束狀結構。該奈米碳管線包括複數個奈米碳管，該複數個奈米碳管沿所述奈米碳管線的軸向螺旋排列或大致平行排列。相鄰奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。該奈米碳管線的長度不限，其直徑為0.5奈米~100微米。具體地，該奈米碳管線可通過對從一奈米碳管陣列拉出的一奈米碳管拉膜進行機械力扭轉或有機溶劑處理而獲得，該奈米碳管線還可從一奈米碳管陣列直接拉出而獲得。該通過機械力扭轉而獲得的扭轉的奈米碳管線中，複數個奈米碳管繞奈米碳管線的軸向螺旋排列。該從一奈米碳管陣列直接拉出或通過有機溶劑處理奈米碳管膜而獲得的非扭轉的奈米碳管線中，複數個奈米碳管大致平行排列。

所述奈米碳管線狀結構包括第一端及與該第一端相對的第二端，所述第一端與所述陰極電極104電連接，所述第二端包括複數個類圓錐形尖端，如圖7、圖8所示。所述類圓錐形尖端為一奈米碳管束狀結構，該奈米碳管束狀結構包括複數個沿尖端軸向定向延伸的奈米碳管。該尖端中複數個奈米碳管之間通過凡得瓦力連接，且該尖端遠離奈米碳管線狀結構第一端的一端包括一根突出的奈米碳管，即所述奈米碳管束狀結構的尖端包括一根突出的奈米碳管，該奈米碳管位於所述奈米碳管束狀結構的中心，該突出的奈米碳管為電子發射體106的放電端。本實施例中，複數個放電端之間具有一定間隙，可避免各個放電端之間的遮罩效應，同時該突出的奈米碳管被周圍的其他奈米碳管通過凡得瓦力牢牢固定，故，該突出的奈米碳管可承受較大的放電電壓。該類圓錐形尖端可通過真空熔斷法、鐳射燒蝕法或者電子束掃描法處理所述奈米碳管線狀結構而形成。

所述奈米碳管線狀結構中，第二端的包絡線的形狀與所述電子引出極110的通孔1100的側壁的形狀相似，即，所述電子發射體106的放電端的連線與所述電子引出極110的通孔1100的側壁的形狀一致或吻合，即奈米碳管線狀結構遠離陰極電極104的一端至電子引出極110的通孔1100的側壁的最短距離基本一致。也就係說，奈米碳管線狀結構中每一奈米碳管束狀結構的尖端至電子引出極110的通孔1100的側壁的最短距離基本一致，該最短距離優選為5微米至300微米。優選地，每個類圓錐形尖端與電子引出極110通孔1100的側壁的最短距離相等。優選地，每個類圓錐形尖端與電子引出極110通孔1100的側壁的最短垂直距離相等。優選地，每個類圓錐形尖端與電子引出極110通孔1100的側壁的最短距離的差值為0~100微米。

請參見圖9，本發明第二實施例進一步提供一採用所述場發射陰極裝置200的場發射顯示器20，包括一陰極基板12、一陽極基板14、一陽極電極16、一螢光粉層18及一場發射陰極裝置200。

本實施例中的場發射顯示器20與第一實施例中的場發射顯示器10類似，唯一區別為：第一實施例中場發射顯示器10中的電子發射體106呈山丘狀，且其包括複數個子電子發射體1060，如奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等任何可以發射電子的結構；本實施中場發射顯示器20中的電子發射體106為一奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構包括複數個奈米碳管。

請參見圖10，本發明第二實施例進一步提供一採用所述場發射陰極裝置200的T赫茲電磁波管40，包括一上基板302、一下基板304、一透鏡306、第一柵網310、第二柵網312、一反射層308及一場發射陰極裝置200。

本實施例中的T赫茲電磁波管40與第一實施例中的T赫茲電磁波管30類似，唯一區別為：第一實施例中T赫茲電磁波管30中的電子發射體106呈山丘狀，且其包括複數個子電子發射體1060，如奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖等任何可以發射電子的結構；本實施中T赫茲電磁波管40中的電子發射體106為一奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構包括複數個奈米碳管。

請參見圖11，本發明第三實施例提供一場發射陰極裝置300，其包括一絕緣基底102，一陰極電極104，一電子發射體106，一絕緣隔離層108及一電子引出極110。

本實施例中的場發射陰極裝置300與第一實施例中的場發射陰極裝置100類似，唯一區別為：第一實施例中場發射陰極裝置100的電子發射體106呈山丘狀且包括複數個子電子發射體1060。然而，本實施例中場發射陰極裝置300的電子發射體106包括一導電體114及複數個子電子發射體1060，該導電體114呈一三角型，該三角型導電體114包括三個表面：第一表面1142、第二表面1144及第三表面。所述導電體114的第三表面與陰極電極104電連接。所述複數個子電子發射體1060設置在導電體114的第一表面1142及第二表面1144，且複數個子電子發射體1060與導電體114的第一表面1142及第二表面1144均電連接。所述導電體114的材料不限，只要導電即可，比如，金屬、導電聚合物等。

請參見圖12，本發明第四實施例提供一場發射陰極裝置400，其包括一絕緣基底102，一陰極電極104，一電子發射體106，一絕緣隔離層108及一電子引出極110。

本實施例中的場發射陰極裝置400與第一實施例中的場發射陰極裝置100類似，唯一區別為：第一實施例中場發射陰極裝置100的電子發射體106呈山丘狀且包括複數個子電子發射體1060。然而，本實施例中場發射陰極裝置400的電子發射體106包括一導電體214及複數個子電子發射體1060，該導電體214呈一半球型。該半球型導電體214包括兩表面：第四表面2142及第五表面。所述第四表面2142呈彎曲形，且向陰極電極104彎曲，所述複數個子電子發射體1060設置在所述第四表面2142且與該第四表面2142電連接；所述第五表面為一平面，該第五表面與陰極電極104電連接。所述導電體214的材料不限，只要導電即可，比如，金屬、導電聚合物等。

可以理解，所述導電體的形狀不限，只要該導電體與所述電子引出極110的通孔1100具有基本一致的形狀即可。例如，所述導電體除了與陰極電極104電連接的表面外，其餘的表面與所述通孔1100的側壁所形成的弧面一致或平行。此時，所述子電子發射體1060可以具有相等的高度。

相較於先前技術，本發明所提供的場發射陰極裝置及其應用具有如下優點：第一，電子發射體中每一子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極通孔的側壁的最短距離基本一致，使得每一子電子發射體具有大致相等的場強，從而使每一子電子發射體均能發射較多電子，提高了電子發射體的總體電流發射密度；第二，與複數個長度一致的子電子發射體組成的電子發射體相比，本發明由於電子發射體的整體形狀為一高度由對應電子引出極通孔中心的位置向四周逐漸減小，或該電子發射體由複數個呈類圓錐形尖端的奈米碳管束狀結構組成的奈米碳管線狀結構組成，故，降低了電子發射體中複數個子電子發射體之間的遮罩效應，提高了電子發射體的總體電流發射密度；第三，電子引出極的通孔呈現倒漏斗的形狀，從而使通孔的寬度隨著遠離陰極電極的方向而變窄，對電子發射體所發射的電子束具有一定的聚焦作用，進一步提高了電子發射體的電流發射密度。

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。

10，20．．．場發射顯示器

12．．．陰極基板

14．．．陽極基板

15．．．絕緣支撐體

16．．．陽極電極

18．．．螢光粉層

100，200，300，400．．．場發射陰極裝置

102．．．絕緣基底

104．．．陰極電極

106．．．電子發射體

1060．．．子電子發射體

10602．．．第一端

10604．．．第二端

108．．．絕緣隔離層

110．．．電子引出極

112．．．固定元件

1080．．．第一開口

1100．．．通孔

1120．．．第三開口

30，40．．．T赫茲電磁波管

302．．．上基板

304．．．下基板

306．．．透鏡

308．．．反射層

310．．．第一柵網

312．．．第二柵網

114，214．．．導電體

1142．．．第一表面

1144．．．第二表面

2142．．．第四表面

圖1為本發明第一實施例提供的場發射陰極裝置的剖面結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的場發射陰極裝置陣列的立體結構的分解示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供的場發射陰極裝置所採用的奈米碳管陣列的掃描電鏡照片。

圖4為本發明第一實施例提供的場發射顯示器的圖元單元的結構示意圖。

圖5為本發明第一實施例提供的T赫茲電磁波管的結構示意圖。

圖6為本發明第二實施例提供的場發射陰極裝置的結構示意圖。

圖7為本發明第二實施例提供的場發射陰極裝置所採用的奈米碳管線狀結構的掃描電鏡照片。

圖8為圖7中奈米碳管線狀結構中尖端的透射電鏡照片。

圖9為本發明第二實施例提供的場發射顯示器的圖元單元的結構示意圖。

圖10為本發明第二實施例提供的T赫茲電磁波管的結構示意圖。

圖11為本發明第三實施例提供的場發射陰極裝置的剖面結構示意圖。

圖12為本發明第四實施例提供的場發射陰極裝置的剖面結構示意圖。

100．．．場發射陰極裝置

102．．．絕緣基底

104．．．陰極電極

106．．．電子發射體

1060．．．子電子發射體

10602．．．第一端

10604．．．第二端

108．．．絕緣隔離層

110．．．電子引出極

112．．．固定元件

1080．．．第一開口

1100．．．通孔

1120．．．第三開口

Claims (23)

1. 一種場發射陰極裝置，包括：
   一陰極電極；
   一電子發射體，該電子發射體與所述陰極電極電連接；
   一電子引出極，該電子引出極通過一絕緣隔離層與所述陰極電極電絕緣且間隔設置，該電子引出極具有一通孔對應所述電子發射體；
   其改良在於，所述電子發射體包括複數個子電子發射體，每個子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極的所述通孔的側壁的最短距離基本一致。
2. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述每個子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極的所述通孔的側壁的最短距離的差值為0~100微米。
3. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的通孔設置在電子發射體的正上方。
4. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的通孔呈現倒漏斗的形狀。
5. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的通孔具有一遠離所述陰極電極的第二開口及一靠近所述陰極電極的第四開口，第二開口的面積小於所述第四開口的面積。
6. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的通孔的側壁的表面為平面、凹面或凸面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的通孔的側壁上設置二次電子發射層。
8. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述每個子電子發射體的高度高於絕緣隔離層的厚度。
9. 如申請專利範圍第5項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子發射體的高度從對應電子引出極通孔中心的位置向四周逐漸減小。
10. 如申請專利範圍第9項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子發射體為一奈米碳管陣列。
11. 如申請專利範圍第10項所述的場發射陰極裝置，其中，所述每個子電子發射體相互平行且向所述電子引出極的通孔內延伸。
12. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述子電子發射體遠離陰極電極的一端至電子引出極的所述通孔的側壁的最短距離為5微米至300微米。
13. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述子電子發射體的表面設置一層抗離子轟擊材料，所述抗離子轟擊材料包括碳化鋯、碳化鉿、六硼化鑭中的一或複數種。
14. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子發射體包括奈米碳管、奈米碳纖維、矽奈米線或矽尖。
15. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子發射體為一奈米碳管線狀結構，該奈米碳管線狀結構遠離陰極電極的一端由複數個呈類圓錐形尖端的奈米碳管束狀結構組成，每個奈米碳管束狀結構的尖端至電子引出極的通孔的側壁的最短距離基本一致。
16. 如申請專利範圍第15項所述的場發射陰極裝置，其中，所述奈米碳管束狀結構包括複數個沿所述尖端軸向定向延伸的奈米碳管，該複數個奈米碳管之間通過凡得瓦力連接。
17. 如申請專利範圍第15項所述的場發射陰極裝置，其中，所述奈米碳管束狀結構的尖端包括一根突出的奈米碳管，該奈米碳管位於所述奈米碳管束狀結構的中心。
18. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述場發射陰極裝置包括一設置於電子引出極表面的固定元件，以將該電子引出極固定於絕緣隔離層上。
19. 如申請專利範圍第1項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子引出極的厚度為10微米至60微米。
20. 如申請專利範圍第4項所述的場發射陰極裝置，其中，所述電子發射體進一步包括一導電體，該導電體與所述電子引出極的通孔具有基本一致的形狀。
21. 一種場發射器件，包括一如申請專利範圍第1至20項任一項所述的場發射陰極裝置。
22. 如申請專利範圍第21項所述的場發射器件，其中，所述場發射器件為場發射顯示器，該場發射顯示器進一步包括一陽極電極，該陽極電極表面具有一螢光粉層，所述場發射陰極裝置中的電子引出極設置於所述陽極電極與所述陰極電極之間。
23. 如申請專利範圍第21項所述的場發射器件，其中，所述場發射器件為T赫茲電磁波管，該T赫茲電磁波管進一步包括：一上基板、一下基板，該上基板及下基板形成一封閉的諧振腔體；一透鏡，該透鏡設置於該諧振腔體的一端形成輸出端，該場發射陰極裝置向所述諧振腔體內部發射電子，該電子在諧振腔體內振盪，最終由輸出端輸出。