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제 1 전극;상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 압전 재료를 포함하는 매트릭스 내에 형광체가 분산된 압전층을 포함하며,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 통해 인가되는 교류 입력 신호에 따라, 상기 압전 재료의 진동에 의해 상기 교류 입력 신호가 변환된 소리 및 상기 소리를 시각화하는 상기 형광체의 음극선발광(cathodoluminescence)이 동기화되어 출력되며,상기 교류 입력 신호는 주파수 성분 및 상기 주파수 성분의 진폭을 포함하는오디오 신호를 포함하고,상기 소리의 출력 세기 및 상기 음극선발광의 출력 세기는 상기 주파수 성분의 크기 및 상기 진폭의 크기 중 적어도 하나에 비례하여 변하고,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 하나는 상기 음극선발광을 위한 캐소드로서 동작하는 공감각 소자
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제 1 항에 있어서,상기 압전층의 두께는 5 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위를 가지며,상기 압전 재료의 중량비는 5 중량 % 내지 50 중량 %의 범위를 갖고, 상기 형광체의 총 중량비는 5 중량 % 내지 50 중량 %의 범위를 가지며,상기 형광체의 입경은 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위를 갖는 공감각 소자
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제 1 항에 있어서,상기 형광체의 음극선발광은 SSCL(Solid State Cathodolumminescence) 발광 메커니즘에 의해 일어나는 공감각 소자
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제 1 항에 있어서,상기 주파수 성분의 크기 및 상기 진폭의 크기 중 적어도 하나가 커질수록 상기 소리의 출력 세기 및 상기 음극선발광의 출력 세기는 커지는 공감각 소자
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제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 압전층 사이에 절연층을 더 포함하는 공감각 소자
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제 1 항에 있어서,상기 압전 재료는 강유전성 고분자 또는 강유전성 금속 산화물을 포함하는 공감각 소자
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제 6 항에 있어서,상기 강유전성 고분자는 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 비닐리덴플로라이드 및 에틸렌트리플로라이드의 코폴리머(copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, P(VDF-TrFE)), 비닐리덴시아나이드 및 비닐아세테이트의 코폴리머(copolymer of vinylidene cyanide and vinyl acetate, P(VDCN-VAc)), 나일론-11(nylon-11), 폴리우레아-9(polyurea-9), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리프탈아지논에테르니트릴(poly(phthalazinone ether nitrile, PPEN) 또는 이들의 조합을 포함하는 공감각 소자
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제 6 항에 있어서,상기 강유전성 금속 산화물은, PZT(lead zirconate titanate), PLZT(lead lanthanum zirconate titanate), PMN-PT(lead magnesium niobate-lead titanate), PZN-PT(lead zinc Niobate-lead titanate), PIN-PT(lead indium niobate-lead titanate), PYN-PT(lead ytterbium niobate-lead titanate), BNT(BaNiTiO3), BZT-BCT(barium zirconate titanate- barium calcium titanate), BT(BaTiO3), PT(PbTiO3), PbZrO3, Pb(Ni1/3Nb2/3)O3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3, 또는 이들의 조합을 포함하는 공감각 소자
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9
제 1 항에 있어서,상기 형광체는 ZnS계 형광체를 포함하며,상기 ZnS계 형광체는 ZnS에 적어도 하나의 전이 금속 또는 전이후 금속이 활성제로 첨가되어서 적색, 녹색, 또는 청색의 발광 색을 유도하는 공감각 소자
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10
제 9 항에 있어서,상기 적색의 발광 색을 유도하는 ZnS계 형광체는 ZnS:Mn 의 황화물을 포함하고,상기 녹색의 발광 색을 유도하는 ZnS계 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Al, ZnS:Cu:Al, ZnS:Cu:Al:Au, (Zn,Cd)S:Cu:Al, (Zn,Cd)S:Cu, (Zn,Cd)S:Cu:Al:Au 의 황화물을 포함하며,상기 청색의 발광 색을 유도하는 ZnS계 형광체는 ZnS:Ag, ZnS:Ag:Cl, ZnS:Ag:Cl:Al, (Zn,Cd)S:Ag, ZnS:Ag:Cl:Al:Mg, (Zn,Cd)S:Ag:Cl, (Zn,Cd)S:Ag:Cl:Al, (Zn,Cd)S:Ag:Cl:Mg 의 황화물을 포함하는 공감각 소자
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11
제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 금속 화합물 또는 이들의 조합을 포함하며,상기 전도성 고분자는 PEDOT[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)], PANI(polyaniline), PPy(polypyrrol), PT(polythiophene)와 같은 공액 고분자에 산성물질[PSS;poly(4-styrenesulfonate), CSA:camphor sulfonic acid, TSA:toluene sulfonic acid, DBSA;dodecyl benzene sulfonic acid]이 도핑된 PEDOT[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)]:PSS[poly(4-styrenesulfonate)], PEDOT:CSA[camphor sulfonic acid], PEDOT:TSA(toluene sulfonic acid), PEDOT:DBSA(dodecyl benzene sulfonic acid), PANI(polyaniline):PSS, PANI:CSA, PANI:TSA, PANI:DBSA, PPy(polypyrrol):PSS, PPy:CSA, PPy:TSA, PPy:DBSA, PT(polythiophene):PSS, PT:CSA, PT:TSA, PT:DBSA로부터 1종 이상 선택되고,상기 전도성 금속은 금, 은, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 또는 이들의 합금 중 하나를 포함하며,상기 전도성 금속 화합물은 TiN, TaN, NbO2, VO2, Ti3O5, Ti2O3 또는 SmNiO3, RuO2, IrO2 또는 이들의 조합을 포함하고,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 하나는 투명 전극을 포함하며,상기 투명 전극은 ITO, ZTO, IZO, IZTO, GZO, AZO, NbTiO2, FTO, ATO, BZO 또는 이들의 조합 중 어느 하나로 포함하는 공감각 소자
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공감각 소자에 있어서,제 1 전극; 상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 압전 재료를 포함하는 매트릭스 내에 형광체가 분산된 압전층을 포함하며,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 통해 인가되는 교류 입력 신호에 따라, 상기 압전 재료의 진동에 의해 상기 교류 입력 신호가 변환된 소리 및 상기 소리를 시각화하는 상기 형광체의 음극선발광(cathodoluminescence)이 동기화되어 출력되며,상기 교류 입력 신호는 주파수 성분 및 상기 주파수 성분의 진폭을 포함하는디스플레이 신호를 포함하고,상기 소리의 출력 세기 및 상기 음극선발광의 출력 세기는 상기 주파수 성분의 크기 및 상기 진폭의 크기 중 적어도 하나에 비례하여 변하고,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 하나는 상기 음극선발광을 위한 캐소드로서 동작하며,상기 공감각 소자는 상기 소리를 생성하는 스피커 또는 시각 정보를 생성하는 디스플레이에 적용되는 공감각 소자
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기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 압전 재료를 포함하는 매트릭스 내에 형광체가 분산된 압전층을 형성하는 단계; 및상기 압전층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 통해 인가되는 교류 입력 신호에 따라, 상기 압전 재료의 진동에 의해 상기 교류 입력 신호가 변환된 소리 및 상기 소리를 시각화하는 상기 형광체의 음극선발광(cathodoluminescence)이 동기화되어 출력되며,상기 교류 입력 신호는 주파수 성분 및 상기 주파수 성분의 진폭을 포함하는오디오 신호를 포함하고,상기 소리의 출력 세기 및 상기 음극선발광의 출력 세기는 상기 주파수 성분의 크기 및 상기 진폭의 크기 중 적어도 하나에 비례하여 변하고,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 하나는 상기 음극선발광을 위한 캐소드로서 동작하는 공감각 소자의 제조 방법
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제 13 항에 있어서, 상기 압전층을 형성하는 단계는, 상기 압전 재료 및 상기 형광체의 원료 물질을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 및상기 혼합물을 이용한 습식 코팅, 스프레이 코팅 또는 기상 증착을 통해 상기 제 1 전극 상에 상기 압전층을 형성하는 단계를 포함하는 공감각 소자의 제조 방법
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제 13 항에 있어서,상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 상기 압전층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 공감각 소자의 제조 방법
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제 13 항에 있어서, 상기 제 1 전극, 상기 압전층 및 상기 제 2 전극을 포함하는 적층 구조에 기계적 응력에 의한 기계적 분극(mechanical poling) 또는 전계 인가에 의한 전기 분극(electrical poling)을 통해 상기 압전층의 진동 특성을 조절하는 단계를 더 포함하는 공감각 소자의 제조 방법
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