KR20140025040A - 터치 패널 - Google Patents

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KR20140025040A
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G—PHYSICS
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Abstract

실시예에 따른 터치 패널은, 기판; 상기 기판 상에 배치되고 입력 위치를 감지하는 투명 전극; 및 상기 투명 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 투명 전극의 중심에 배치되는 배선을 포함한다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}
본 기재는 터치 패널에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치에 압력을 가했을 때 전극 간 연결에 따라 저항이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
이러한 터치 패널에서는 전극을 외부 회로와 연결하기 위한 배선들이 적어도 터치 패널의 좌, 우 및 하단으로 위치한다. 이와 같이 위치하는 더미 영역이 유효 영역의 적어도 세 측부에 위치하여 유효 영역이 줄어드는 문제가 발생될 수 있다. 또한 이러한 더미 영역, 특히 좌우 영역에 위치한 더미 영역을 가리기 위한 베젤(bezel)에 의해 디자인에 한계를 가져올 수 있다.
실시예는 터치 패널에서 배선 전극에 의해 필요한 좌우 영역에 위치한 더미 영역 및 베젤을 제거하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 기판; 상기 기판 상에 배치되고 입력 위치를 감지하는 투명 전극; 및 상기 투명 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 투명 전극의 중심에 배치되는 배선을 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 새로운 형상을 가지는 투명 전극을 포함한다. 상기 투명 전극의 형상을 통해, 유효 영역 내에 빈 공간이 거의 없도록 투명 전극이 배치될 수 있다. 즉, 상기 투명 전극이 상기 유효 영역의 전 면적을 실질적으로 채울 수 있다. 따라서, 영역에 따른 터치 감도의 균일성을 확보할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 터치 패널은, 제1 커플링부, 제2 커플링부 및 제3 커플링부를 통해 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극 간의 상호 정전용량이 입력 장치의 터치 여부에 따라 변화하기 때문에 동시에 복수의 터치를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극 간에 정전용량이 발생하는 커플링 면적이 크기 때문에 보다 섬세하고 정확하게 터치 위치를 인식할 수 있다.
또한, 실시예에 포함되는 배선의 폭을 조절하여 기판의 상단에 배치되는 배선의 저항을 보상하여 기판의 위치에 따른 전기적 특성을 동일하게 할 수 있다.
한편, 제1 배선이 지나가는 제1 배선로 및 제2 배선이 지나가는 제2 배선로는 대응되는 폭을 가질 수 있다. 따라서, 터치 감도의 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 배선로 및 상기 제2 배선로가 이격되어 있어, 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극 간의 신호간섭을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 더미 영역이 유효 영역의 일측에만 위치할 수 있다. 따라서, 기존의 더미 영역이 유효 영역의 테두리에 배치되어 화면이 꺼진 상태에서 테두리와 유효 영역 간의 명암 차에 의한 이질감을 해소할 수 있다.
실시예에 따른 터치 패널을 통해, 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극이 하나의 층에 배치되는 1 layer 타입의 구조를 구현할 수 있고, 동시에 멀티 터치(multi touch) 기능을 할 수 있다. 또한, 1 layer 타입의 구조에서 필연적으로 있어야 했던 연결전극(bridge 전극)을 생략할 수 있어 공정 상 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 B를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 터치 패널의 구동 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 B를 확대하여 도시한 평면도이다. 도 4 및 도 5는 실시예에 따른 터치 패널의 구동 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널은 기판(100), 투명 전극(200) 및 배선(310, 320)을 포함한다.
상기 기판(100)은 입력 장치(예를 들어, 손가락 등)의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다.
상기 기판(100)은 이 위에 형성되는 투명 전극(200) 및 배선(310, 320) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(100)은 일례로 유리 기판(100) 또는 플라스틱 기판(100)으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 기판(100)이 플라스틱 기판(100)일 때, 비용 면에서 유리할 수 있다.
상기 투명 전극(200)은 상기 기판(100) 상에 배치된다. 상기 투명 전극(200)은 상기 기판(100) 상에 직접 접촉한다. 즉, 상기 투명 전극(200)이 상기 기판(100) 상에 직접 형성됨으로써, 터치 패널의 두께를 최소화할 수 있다.
상기 투명 전극(200)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지 감지할 수 있다.
상기 투명 전극(200)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 인듐 틴 산화물(indium tin oxide), 인듐 징크 산화물(indium zinc oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머, 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink) 등의 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극은 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등 다양한 박막 증착 기술 또는 인쇄 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
상기 투명 전극(200)은 제1 투명 전극(210) 및 제2 투명 전극(220)을 포함한다.
상기 제1 투명 전극(210)은 상기 기판(100) 상에서 상하 및 좌우로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제1 투명 전극(210)은 상기 기판(100) 상에서 모든 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제2 투명 전극(220)은 상기 제1 투명 전극(210)과 엇갈리도록 배치될 수 있다. 상기 제2 투명 전극(220) 또한 상기 제1 투명 전극(210)과 엇갈리면서 기판(100)의 상하 및 좌우로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2 투명 전극(220)은 상기 기판(100) 상에서 모든 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 투명 전극(210)은 상기 제2 투명 전극(220)을 둘러쌀 수 있다. 제2 투명 전극(220) 또한 상기 제1 투명 전극(210)을 둘러쌀 수 있다.
상기 투명 전극(200)은 상기 배선(310, 320)에 관하여 선대칭되는 형상을 포함한다. 즉, 상기 투명 전극(200)의 중심을 가로지르는 상기 배선(310, 320)에 관하여 선대칭되는 형상을 포함한다. 따라서, 상기 투명 전극(200)은 도면에 도시한 바와 같이 H 형상일 수 있다. 이를 통해, 상기 투명 전극(200)은 기판(100)의 상하좌우 및 대각선 방향으로 동일한 패턴을 유지할 수 있다. 또한, 상기 투명 전극(200)의 형상을 통해, 상기 유효 영역(AA) 내에 빈 공간이 거의 없도록 상기 투명 전극(200)이 배치될 수 있다. 즉, 상기 투명 전극(200)이 상기 유효 영역(AA)의 전 면적을 실질적으로 채울 수 있다. 따라서, 영역에 따른 터치 감도의 균일성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 제2 투명 전극(220)은 제1 서브 전극(221) 및 제2 서브 전극(222)을 포함한다. 상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222)은 서로 이격된다. 상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222)이 이격된 부분에 배선(320)이 위치한다.
상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222)은 서로 대칭인 형상을 가진다. 구체적으로, 상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222) 사이에 배치되는 제2 배선로(321)에 관하여 선대칭의 위치에 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 서브 전극(221)의 일 측면은 상기 제1 투명 전극(210)의 일 측면과 동일 선상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 서브 전극(221)의 좌측면은 상기 제1 투명 전극(210)의 좌측면과 동일 선상에 배치된다. 또한, 상기 제1 서브 전극(221)의 우측면은 상기 제1 투명 전극(210)의 중심과 대응되는 선상에 배치된다.
상기 제1 투명 전극(210)은 제1 면(210a), 제2 면(210b) 및 제3 면(210c)을 포함한다. 상기 제2 면(210b)은 상기 제1 면(210a)으로부터 절곡되어 위치한다. 상기 제3 면(210c)은 상기 제2 면(210b)으로부터 절곡되어 위치한다. 상기 제1 면(210a), 제2 면(210b) 및 제3 면(210c)은 모두 상기 제1 서브 전극(221)과 마주할 수 있다.
상기 제1 서브 전극(221)은 제4 면(221a), 제5 면(221b) 및 제6 면(221c)을 포함한다. 상기 제5 면(221b)은 상기 제4 면(221a)으로부터 절곡되어 위치한다. 상기 제6 면(221c)은 상기 제5 면(221b)으로부터 절곡되어 위치한다. 상기 제4 면(221a), 제5 면(221b) 및 제6 면(221c)은 모두 상기 제1 투명 전극(210)과 마주할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 면(210a)은 상기 제4 면(221a)과 마주본다. 상기 제1 면(210a) 및 상기 제4 면(221a) 사이에 제1 커플링부(A)가 배치된다. 상기 제2 면(210b)은 상기 제5 면(221b)과 마주본다. 상기 제2 면(210b) 및 상기 제5 면(221b) 사이에 제2 커플링부(B)가 배치된다. 상기 제3 면(210c)은 상기 제6 면(221c)과 마주본다. 상기 제3 면(210c) 및 상기 제6 면(221c) 사이에 제3 커플링부(C)가 배치된다.
따라서, 상기 제2 커플링부(B)는 상기 제1 커플링부(A)로부터 절곡되어 위치한다. 또한, 상기 제3 커플링부(C)는 상기 제2 커플링부(B)로부터 절곡되어 위치한다. 상기 제1 커플링부(A), 상기 제2 커플링부(B) 및 상기 제3 커플링부(C)는 서로 대응되는 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 커플링부(A), 상기 제2 커플링부(B) 및 상기 제3 커플링부(C)를 통해 상기 제1 투명 전극(210) 및 상기 제2 투명 전극(220)이 상호 커플링(coupling)을 이루면서 전기적 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 제1 커플링부(A), 상기 제2 커플링부(B) 및 상기 제3 커플링부(C)를 통해 상기 제1 투명 전극(210) 및 상기 제2 투명 전극(220) 간의 상호 정전용량이 입력 장치의 터치 여부에 따라 변화하기 때문에 동시에 복수의 터치를 감지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제1 투명 전극(210) 및 상기 제2 투명 전극(220) 간에 정전용량이 발생하는 커플링 면적이 크기 때문에 보다 섬세하고 정확하게 터치 위치를 인식할 수 있다.
이어서, 상기 배선(310, 320)은 상기 투명 전극(200)을 전기적으로 연결한다. 상기 배선(310, 320)은 상기 투명 전극(200)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
특히, 상기 배선(310, 320)은 상기 투명 전극(200)의 중심에 배치된다. 상기 배선(310, 320)은 상기 투명 전극(200)의 중심을 가로질러 상기 기판(100)의 끝단으로 연장된다. 상기 배선(310, 320)이 투명하기 때문에 상기 기판(100)의 유효 영역(AA) 상에 배치되어도, 눈에 보이지 않게 할 수 있다.
상기 배선(310, 320)은 제1 배선(310) 및 제2 배선(320)을 포함한다.
상기 제1 배선(310)은 상기 제1 투명 전극(210)을 연결하고, 상기 제1 투명 전극(210)의 중심을 지난다. 상기 제1 배선(310)은 제1 배선로(311)를 따라 연장된다. 상기 제1 배선(310)은 상기 제1 배선로(311)에서 하나로 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 투명 전극(210)을 연결하는 상기 제1 배선(310)은 하나일 수 있다.
상기 제2 배선(320)은 상기 제2 투명 전극(220)을 연결하고, 상기 제1 배선(310)과 나란하게 배치된다. 상기 제2 배선(320)은 제2 배선로(321)를 따라 연장된다. 상기 제2 배선(320)은 상기 제2 배선로(321)에서 다수 개로 구비될 수 있다. 특히, 상기 제2 배선(320)은 상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222) 사이에 배치된다. 따라서, 상기 제2 배선(320)은 상기 제1 서브 전극(221) 및 상기 제2 서브 전극(222) 각각을 연결하는 두 개 이상의 배선들을 포함한다. 또한, 상기 제2 배선(320)이 상기 기판(100)의 끝단으로 연장되면서 배선의 숫자는 더 늘어나게 된다. 이는 상기 제2 배선(320)이 연결해야 하는 제2 투명 전극(220)의 숫자가 늘어나기 때문이다.
이때, 상기 제2 배선(320)의 폭은 상기 기판(100)의 상단에서 끝단으로 갈수록 얇아진다. 즉, 상기 기판(100)의 상단에 배치되는 제2 배선(320)의 폭이 상기 기판(100)의 끝단에 배치되는 제2 배선(320)의 폭보다 넓을 수 있다. 이를 통해, 기판(100)의 상단에 배치되는 배선의 저항을 보상하여 기판(100)의 위치에 따른 전기적 특성을 동일하게 할 수 있다.
상기 제1 배선로(311) 및 상기 제2 배선로(321)는 대응되는 폭을 가질 수 있다. 따라서, 터치 감도의 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 배선로(311) 및 상기 제2 배선로(321)가 이격되어 있어, 상기 제1 투명 전극(210) 및 상기 제2 투명 전극(220) 간의 신호간섭을 방지할 수 있다.
상기 제1 배선(310)과 상기 제2 배선(320)이 동일한 방향으로 인출된다. 즉, 상기 제1 배선(310)은 상기 제1 투명 전극(210)의 중심을 지나 기판(100)의 끝단으로 연장된다. 이와 유사하게, 상기 제2 배선(320)은 상기 제2 투명 전극(220)의 중심을 지나 기판(100)의 끝단으로 연장된다. 이에 따라 더미 영역(DA)이 유효 영역(AA)의 일측에만 위치할 수 있다. 따라서, 기존의 더미 영역(DA)이 유효 영역(AA)의 테두리에 배치되어 화면이 꺼진 상태에서 테두리와 유효 영역(AA) 간의 명암 차에 의한 이질감을 해소할 수 있다. 도면에서는 더미 영역(DA)이 유효 영역(AA)의 하단에만 위치하는 것으로 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 더미 영역(DA)이 유효 영역(AA)의 상단에도 위치할 수 있다.
상기 더미 영역(DA)에는 도면에는 도시하지 않았으나, 배선에 연결되는 외부 회로가 위치할 수 있다. 상기 외부 회로는 일례로, 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB)일 수 있다.
실시예에 따른 터치 패널을 통해, 제1 투명 전극(210) 및 제2 투명 전극(220)이 하나의 층에 배치되는 1 layer 타입의 구조를 구현할 수 있고, 동시에 멀티 터치(multi touch) 기능을 할 수 있다. 또한, 1 layer 타입의 구조에서 필연적으로 있어야 했던 연결전극(bridge 전극)을 생략할 수 있어 공정 상 이점이 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기판에 1 layer 타입의 구조로 구현된 제1 투명 전극 (또는 receive electrode, Rx)과 제2 투명 전극 (또는 transmit electrode, Tx) 간에 형성된 정전용량(mutual capacitance) 값이 손가락 등의 터치로 변화하고, 이 변화를 감지함으로써 위치를 감지할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고 입력 위치를 감지하는 투명 전극; 및
    상기 투명 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 투명 전극의 중심에 배치되는 배선을 포함하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배선은 상기 투명 전극의 중심을 가로질러 상기 기판의 끝단으로 연장되는 터치 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명 전극은 상기 배선에 관하여 선대칭되는 형상을 포함하는 터치 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은 제1 투명 전극, 상기 제1 투명 전극과 엇갈리도록 배치되는 제2 투명 전극을 포함하는 터치 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배선은,
    상기 제1 투명 전극을 연결하고, 상기 제1 투명 전극의 중심을 지나는 제1 배선; 및
    상기 제2 투명 전극을 연결하고, 상기 제1 배선과 나란하게 배치되는 제2 배선을 포함하는 터치 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선이 동일한 방향으로 인출되는 터치 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 배선이 지나가는 제1 배선로를 포함하는 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 투명 전극의 일 측면은 상기 제1 배선로의 일 측면과 동일 선상에 배치되는 터치 패널.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 투명 전극은 제1 서브 전극 및 상기 제1 서브 전극과 이격되어 배치되는 제2 서브 전극을 포함하는 터치 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 제2 서브 전극이 이격된 부분에 상기 제2 배선이 지나가는 제2 배선로가 배치되는 터치 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 배선로를 지나는 배선의 수가 상기 제1 배선로를 지나는 배선의 수보다 많게 구비되는 터치 패널.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 제2 서브 전극은 서로 대칭인 터치 패널.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 제2 서브 전극은 상기 제2 배선로에 관하여 선대칭의 위치에 있는 터치 패널.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극의 일 측면은 상기 제1 투명 전극의 일 측면과 동일 선상에 배치되는 터치 패널.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 투명 전극은 제1 면;
    상기 제1 면으로부터 절곡되는 제2 면;
    상기 제2 면으로부터 절곡되는 제3 면을 포함하는 터치 패널.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 면, 제2 면 및 제3 면은 모두 상기 제1 서브 전극과 마주하는 터치 패널.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극은 제4 면;
    상기 제4 면으로부터 절곡되는 제5 면;
    상기 제5 면으로부터 절곡되는 제6 면을 포함하는 터치 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제4 면과 마주보고, 상기 제1 면 및 상기 제4 면 사이에 배치되는 제1 커플링부;
    상기 제2 면은 상기 제5 면과 마주보고, 상기 제2 면 및 상기 제5 면 사이에 배치되는 제2 커플링부; 및
    상기 제3 면은 상기 제6 면과 마주보고, 상기 제3 면 및 상기 제6 면 사이에 배치되는 제3 커플링부를 포함하는 터치 패널.
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