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KR101243801B1 - Multi-domain liquid crystal display device - Google Patents

Multi-domain liquid crystal display device Download PDF

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KR101243801B1
KR101243801B1 KR1020060059358A KR20060059358A KR101243801B1 KR 101243801 B1 KR101243801 B1 KR 101243801B1 KR 1020060059358 A KR1020060059358 A KR 1020060059358A KR 20060059358 A KR20060059358 A KR 20060059358A KR 101243801 B1 KR101243801 B1 KR 101243801B1
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KR
South Korea
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liquid crystal
substrate
crystal display
display device
color filter
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KR1020060059358A
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Korean (ko)
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KR20080001190A (en
Inventor
이종회
손현호
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엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 멀티 도메인 액정표시소자에 관한 것으로, 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판 상에 화소영역을 정의하기 위한 게이트 배선과 데이터 배선, 상기 제1 기판의 화소영역 내에 형성되는 화소전극, 상기 제2 기판 상에 형성된 컬러필터층, 상기 컬러필터층에 굴곡을 가지도록 형성된 홀, 상기 홀의 굴곡을 따라 컬러필터층 전면에 형성된 공통전극, 상기 홀에 대응되도록 상기 공통전극 상에 형성된 돌기 형태의 유전체 구조물 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. The present invention relates to a multi-domain liquid crystal display device, the multi-domain liquid crystal display device according to the present invention, the first substrate and the second substrate, the gate wiring and data wiring for defining a pixel area on the first substrate, A pixel electrode formed in a pixel region of one substrate, a color filter layer formed on the second substrate, a hole formed to have a bend in the color filter layer, a common electrode formed on an entire surface of the color filter layer along the bend of the hole, and corresponding to the hole It includes a protrusion-like dielectric structure formed on the common electrode and a liquid crystal layer formed between the first and second substrates.

홀, 돌기, 멀티 도메인 Hall, protrusion, multi-domain

Description

멀티도메인 액정표시소자{MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}Multi-domain liquid crystal display device {MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래기술에 따른 액정표시소자를 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to the prior art

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 단위 화소를 도시한 평면도2 is a plan view illustrating unit pixels of a multi-domain liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 A-A'라인의 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞Description of the Related Art

10: 제1 기판 11: 화소전극 10: first substrate 11: pixel electrode

12: 게이트절연막 13: 보호막12: gate insulating film 13: protective film

14: 컬러필터층 15: 공통전극14: color filter layer 15: common electrode

16: 돌기 17: 액정층16: projection 17: liquid crystal layer

19: 홀 20: 제2 기판19: hole 20: second substrate

22: 차광층22: shading layer

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티 도메인 액정표시소자에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a multi-domain liquid crystal display device.

통상적으로, 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD)에서는 액정패널 상에 매트릭스 형태로 배열된 액정 셀들의 광투과율을 그에 공급되는 데이터 신호를 조절함으로써 데이터 신호에 해당하는 화상을 패널 상에 표시하게 된다. In general, a liquid crystal display (LCD) displays an image corresponding to a data signal on a panel by adjusting a data signal supplied to the liquid crystal cells arranged in a matrix form on the liquid crystal panel. .

이를 위하여, 액정표시장치는 액정층에 전계를 인가하기 위한 전극들, 액정셀별로 데이터 공급을 전환하기 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하 'TFT'라 함), 외부에서 공급되는 데이터를 액정 셀들에 공급하는 신호배선 및 TFT의 제어신호를 공급하기 위한 신호배선 등을 구비하게 된다.To this end, the liquid crystal display device includes electrodes for applying an electric field to the liquid crystal layer, a thin film transistor (TFT) for switching data supply for each liquid crystal cell, and externally supplied data. And signal wiring for supplying the control signal and the control signal for the TFT.

이와 같은 액정표시소자 중 수직배향(Vertical Alignment) 모드 액정표시장치는 유전율 이방성이 음(-)인 네가티브형 액정을 이용하는 것으로서, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정분자의 장축방향이 배향막 평면에 수직하게 배열되고, 전압이 인가되면 액정분자가 전계에 의해 비스듬하게 배향된다. 즉, 전계에 의해 배향되는 성질을 이용하여 빛의 투과도를 조절함으로써 화상을 표시하는 것이다. Among such liquid crystal display devices, the vertical alignment mode liquid crystal display uses negative liquid crystals having negative dielectric anisotropy, and in a state where no voltage is applied, the long axis direction of the liquid crystal molecules is perpendicular to the alignment layer plane. When the voltage is applied, the liquid crystal molecules are oriented obliquely by the electric field. That is, an image is displayed by adjusting the transmittance of light by using the property oriented by an electric field.

한편, 상기 수직배향모드의 경우, 광시야각 구현을 위해, 기판 상에 돌기(rib) 또는 슬릿을 형성하여 액정층에 인가되는 전기장을 왜곡시킴으로써 액정분자의 방향자를 원하는 방향으로 위치시키는 방법들이 제안되었다. Meanwhile, in the vertical alignment mode, methods for locating the directors of liquid crystal molecules in a desired direction by distorting an electric field applied to the liquid crystal layer by forming protrusions or slits on the substrate to realize a wide viewing angle are realized. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 액정표시소자에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a liquid crystal display according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 돌기구조에 의해 액정을 구동하는 종래 기술에 따른 액정표시소자의 단위화소의 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 액정표시소자는 제1 기판과 제2 기판(미도시); 상기 제1 기판 상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 복수 개의 게이트 배선과 데이터 배선(미도시); 상기 화소영역에 형성되고, 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 오믹 콘택층 및 소스/드레인 전극으로 구성된 박막 트랜지스터(미도시); 상기 박막 트랜지스터와 연결되며 상기 화소영역에 형성된 화소전극(1); 상기 화소전극(1) 아래에 형성된 보호막(3); 상기 제2 기판 상에 형성되며 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막 트랜지스터에서 누설되는 빛을 차단하는 차광층(미도시); 상기 차광층 위에 형성된 컬러필터층(4); 상기 컬러 필터층(4)위에 형성되는 공통전극(5); 상기 공통전극(5) 상에 형성된 유전체 구조물인 돌기(6) 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성된다. 1 is a cross-sectional view of a unit pixel of a liquid crystal display device according to the prior art for driving a liquid crystal by a projection structure, wherein a conventional liquid crystal display device as shown in FIG. 1 includes a first substrate and a second substrate (not shown); A plurality of gate wires and data wires (not shown) formed vertically and horizontally on the first substrate to define pixel regions; A thin film transistor (not shown) formed in the pixel region and configured of a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a source / drain electrode; A pixel electrode (1) connected to the thin film transistor and formed in the pixel region; A protective film 3 formed under the pixel electrode 1; A light blocking layer (not shown) formed on the second substrate to block light leaking from the gate wiring, the data wiring and the thin film transistor; A color filter layer 4 formed on the light blocking layer; A common electrode 5 formed on the color filter layer 4; A projection 6 which is a dielectric structure formed on the common electrode 5 and a liquid crystal layer 7 formed between the first substrate and the second substrate.

이와 같은 종래의 액정표시장치는 화소전극(1)과 유전체 구조물인 돌기가 형성된 공통전극(5)의 작용에 의해, 도 1의 E와 같은 등전위면을 갖게 되어 액정층에 인가되는 전기장을 왜곡시킨다. 따라서, 왜곡된 전기장에 의해 유전에너지가 액정 방향자를 원하는 방향으로 위치시킴으로써 단위 화소내에서 액정분자를 다양하게 구동시켜 멀티 도메인 효과를 구현하게 된다. Such a conventional liquid crystal display device has an equipotential surface as shown in E of FIG. 1 by the action of the pixel electrode 1 and the common electrode 5 having the protrusions of the dielectric structure, thereby distorting the electric field applied to the liquid crystal layer. . Therefore, the dielectric energy is positioned in the desired direction by the distorted electric field, thereby driving the liquid crystal molecules in the unit pixel in various ways to implement a multi-domain effect.

한편, 상기 종래의 액정표시장치에 있어서, 유전체 물질의 유전율에 의해 도 1의 E와 같은 등전위면을 갖게 되는 데, 효과적인 전기장 왜곡을 위해서는 유전체 구조물의 유전율을 고려하여 형성해야 하는 문제점이 있다. On the other hand, in the conventional liquid crystal display, the dielectric constant of the dielectric material has an equipotential surface as shown in E of FIG.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유전체 구조물의 유전율과는 무관하게 전기장을 효과적으로 왜곡시킬 수 있도록 하는 멀티도메인 액정표시소자를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide a multi-domain liquid crystal display device capable of effectively distorting the electric field irrespective of the dielectric constant of the dielectric structure.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 도메인 액정표시소자는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판 상에 화소영역을 정의하기 위한 게이트 배선과 데이터 배선, 상기 제1 기판의 화소영역 내에 형성되는 화소전극, 상기 제2 기판 상에 형성된 컬러필터층, 상기 컬러필터층에 굴곡을 가지도록 형성된 홀, 상기 홀의 굴곡을 따라 컬러필터층 전면에 형성된 공통전극, 상기 홀에 대응되도록 상기 공통전극 상에 형성된 돌기 형태의 유전체 구조물 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. The multi-domain liquid crystal display according to the present invention for achieving the above object is a first substrate and a second substrate, the gate wiring and data wiring for defining a pixel region on the first substrate, the pixel region of the first substrate A pixel electrode formed therein, a color filter layer formed on the second substrate, a hole formed to have a bend in the color filter layer, a common electrode formed on an entire surface of the color filter layer along the bend of the hole, and a portion of the common electrode to correspond to the hole. And a liquid crystal layer formed between the formed protrusion-like dielectric structure and the first and second substrates.

상기 유전체 구조물은 아크릴 수지(photoacrylate), BCB(BenzoCyclobutene) 또는 노볼락(novolac)수지로 이루어진다. The dielectric structure is made of an acrylic resin (photoacrylate), BCB (BenzoCyclobutene) or novolac resin (novolac) resin.

상기 액정층은 VA(vertical Alignment) 액정으로 이루어진다. The liquid crystal layer is composed of VA (vertical alignment) liquid crystal.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. An embodiment of a multi-domain liquid crystal display device according to the present invention having the above characteristics will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 단위 화소를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'라인의 단면도이다. FIG. 2 is a plan view illustrating unit pixels of a multi-domain liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.

본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인 액정표시장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10)과 제2 기판(20); 상기 제1 기판(10) 상에 종횡으로 형성되어 화소영역(P)을 정의하는 복수 개의 데이터 배선(18)과 게이트 배선(21); 상기 제1 기판 (10) 상에 형성된 게이트 절연막(12); 상기 게이트 절연막(12) 상에 형성된 보호막(13); 상기 게이트 배선(21) 및 데이터 배선(18)의 교차점에 형성되는 박막 트랜지스터(미도시); 상기 박막 트랜지스터와 연결되며 상기 화소영역(P)에 형성된 화소전극(11); 상기 제2 기판(20) 상에 형성되며 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막 트랜지스터에서 누설되는 빛을 차단하는 차광층(22); 상기 차광층(22) 위에 형성된 컬러필터층(14); 상기 컬러필터층(14)의 소정 두께 패터닝되어 형성된 홀(19)과, 상기 홀(19)이 형성된 컬러필터층(14) 상에 형성되는 공통전극(15) 및 상기 공통전극(15) 상에 형성되고, 상기 홀(19)에 대응되도록 형성된 유전체 구조물인 돌기(16) 및 상기 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성된다. As shown in FIGS. 2 and 3, the multi-domain liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention includes: a first substrate 10 and a second substrate 20; A plurality of data lines 18 and gate lines 21 formed on the first substrate 10 in a length and width direction to define pixel regions P; A gate insulating film 12 formed on the first substrate 10; A protective film 13 formed on the gate insulating film 12; A thin film transistor (not shown) formed at an intersection point of the gate line 21 and the data line 18; A pixel electrode 11 connected to the thin film transistor and formed in the pixel region P; A light blocking layer 22 formed on the second substrate 20 to block light leaking from the gate wiring, the data wiring, and the thin film transistor; A color filter layer 14 formed on the light blocking layer 22; A hole 19 formed by patterning a predetermined thickness of the color filter layer 14, a common electrode 15 formed on the color filter layer 14 on which the hole 19 is formed, and formed on the common electrode 15. And a protrusion 16, which is a dielectric structure formed to correspond to the hole 19, and a liquid crystal layer 7 formed between the first substrate 10 and the second substrate 20.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 돌기(16)가 형성된 영역의 액정층(17)의 액정분자는 소정 각도 기울어진 형태로 도시되어 있는 데, 이는 상기 화소전극(11) 및 공통전극(15)에 전압이 인가되어 돌기가 형성된 영역에서 전기장 왜곡이 발생됨으로써 상기와 같은 형태로 배열된다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 17 in the region where the protrusions 16 are formed are shown in an inclined angle, which is the pixel electrode 11 and the common electrode 15. The electric field distortion is generated in a region in which protrusions are applied by applying a voltage to the array, and thus are arranged in the above-described form.

또한, 상기 홀(19) 및 이 홀에 대응되도록 형성된 유전체 구조물인 돌기는 다수 개 형성될 수도 있다. In addition, a plurality of protrusions, which are dielectric structures formed to correspond to the holes 19 and the holes, may be formed.

상기 화소전극(11)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 공통전극(15)는 ITO로 이루어지는 것이 바람직하다. The pixel electrode 11 may be made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), and the common electrode 15 may be made of ITO.

상기 유전체 구조물인 돌기(16)는 아크릴 수지(photoacrylate)나 BCB(BenzoCyclobutene) 또는 노볼락(novolac)수지를 재료로하여 형성하는 것이 바람직하며, 감광성 물질로 형성할 수도 있다. The protrusion 16 as the dielectric structure may be formed of an acrylic resin (photoacrylate), BCB (BenzoCyclobutene) or novolac resin, and may be formed of a photosensitive material.

상기 액정은 유전율 이방성이 음인 액정으로서, 전계 인가에 의해 액정의 분자 배열 및 광축이 연속적으로 형성되도록 VA(vertical Alignment) 액정에 카이랄 도펀트가 포함되어 형성되는 것이 바람직하다. The liquid crystal is a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and a chiral dopant is preferably included in the VA (vertical alignment) liquid crystal so that molecular alignment and optical axis of the liquid crystal are continuously formed by applying an electric field.

도면에는 도시되지 않았지만, 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터는 상기 게이트 배선(21), 데이터 배선(18) 및 화소전극(11)과 각각 연결되는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극을 포함하여 구성된다. Although not shown in the drawing, the thin film transistor as a switching element includes a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode connected to the gate line 21, the data line 18, and the pixel electrode 11, respectively.

또한, 상기 제1 기판(10) 및 제2 기판(20) 중 적어도 하나의 기판 전면에 배향막이 형성될 수 있다. 상기 배향막은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid) 등의 물질을 재료로 하여 형성되며, 러빙 배향 처리하여 형성된다. 이때, 상기 돌기(16)의 형성으로 인해, 이와 같은 러빙 배향 처리시 배향막(미도시)의 배향방향 역시 도메인(domain) 형성방향과 동일하게 되어 강한 액정분자의 규제력을 가질 수 있게 된다. In addition, an alignment layer may be formed on an entire surface of at least one of the first substrate 10 and the second substrate 20. The alignment layer is formed of a material such as a polyamide or polyimide compound, PVA (polyvinylalcohol), polyamic acid, or the like, and is formed by rubbing alignment treatment. At this time, due to the formation of the protrusions 16, the alignment direction of the alignment layer (not shown) during the rubbing alignment process may also be the same as the domain formation direction, and thus may have a strong regulating force.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자는 컬러필터층(14)의 소정영역에 홀(19)이 형성되고, 상기 홀이 형성된 컬러필터층(14) 상에 공통전극(15)이 형성되고, 상기 홀(19)에 대응되도록 공통전극(15) 상에 유전체 구조물인 돌기(16)이 형성됨으로써, 유전체 물질의 유전율과는 무관하게 공통전극의 굴곡에 따라 전기장을 효과적으로 왜곡시킬 수 있게 된다. In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above, a hole 19 is formed in a predetermined region of the color filter layer 14, and a common electrode 15 is formed on the color filter layer 14 on which the hole is formed. The protrusion 16, which is a dielectric structure, is formed on the common electrode 15 to correspond to the hole 19, thereby effectively distorting the electric field according to the bending of the common electrode regardless of the dielectric constant of the dielectric material. .

다시 말해, 공통전극(15)은 홀에 의해 굴곡을 갖게 되고, 이 굴곡 내부에 유전체 구조물인 돌기가 형성되는 데, 이러한 공통전극의 굴곡 및 유전체 구조물인 돌기의 유전율에 따라 도 3의 E'와 같은 등전위선이 형성된다. 여기서, 공통전극(15)에 인접하는 전기장은 등전위선과 수직한 방향으로 형성되므로, 본 발명의 전기장 왜곡은 돌기 및 공통전극의 굴곡을 통해 결정되어, 돌기에 의해서만 전기장 왜곡이 발생되는 종래의 액정표시소자보다 더 효과적으로 발생시키게 된다. In other words, the common electrode 15 is bent by holes, and protrusions, which are dielectric structures, are formed in the bends. The same equipotential lines are formed. Here, since the electric field adjacent to the common electrode 15 is formed in a direction perpendicular to the equipotential line, the electric field distortion of the present invention is determined through the protrusion and the bending of the common electrode, so that the electric field distortion is generated only by the projection. It is more effective than the device.

따라서, 돌기를 형성하는 유전체 구조물 뿐만 아니라 굴곡을 가진 공통전극이 전기장 왜곡에 영향을 주기 때문에, 돌기를 형성하는 유전체 물질의 유전율을 고려하지 않아도 굴곡을 가진 공통전극에 의해 전기장을 효과적으로 왜곡시킬 수 있게 된다. Therefore, not only the dielectric structure forming the protrusion but also the curved common electrode affect the electric field distortion, so that the electric field can be effectively distorted by the curved common electrode without considering the dielectric constant of the dielectric material forming the protrusion. do.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 변경 실시할 수 있는 범위 내에 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, but is within the scope that a person skilled in the art can change within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 본 발명에 따른 액정표시소자는 홀이 형성된 컬러필터층 상에 공통전극이 형성되고, 상기 홀에 대응되도록 공통전극 상에 유전체 구조물인 돌기를 형성함으로써, 돌기를 형성하는 유전체 물질의 유전율과는 무관하게 공통전극의 굴곡에 따라 전기장을 효과적으로 왜곡시킬 수 있게 되는 효과가 있다. In the above-described liquid crystal display according to the present invention, a common electrode is formed on a color filter layer in which a hole is formed, and a protrusion, which is a dielectric structure, is formed on the common electrode so as to correspond to the hole, and thus the dielectric constant of the dielectric material forming the protrusion is different. Regardless of the curvature of the common electrode, the electric field can be effectively distorted.

Claims (3)

제1 기판과 제2 기판;A first substrate and a second substrate; 상기 제1 기판 상에 화소영역을 정의하기 위한 게이트 배선과 데이터 배선;Gate wiring and data wiring for defining a pixel area on the first substrate; 상기 제1 기판의 화소영역 내에 형성되는 화소전극;A pixel electrode formed in the pixel region of the first substrate; 상기 제2 기판 상에 형성된 컬러필터층;A color filter layer formed on the second substrate; 상기 컬러필터층에 굴곡을 가지도록 형성된 홀;A hole formed to have a bend in the color filter layer; 상기 홀의 굴곡을 따라 컬러필터층 전면에 형성된 공통전극;A common electrode formed on the entire surface of the color filter layer along the curvature of the hole; 상기 홀에 대응되도록 상기 공통전극 상에 형성된 돌기 형태의 유전체 구조물; 및 A dielectric structure having a protrusion shape formed on the common electrode to correspond to the hole; And 상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 멀티도메인 액정표시소자.And a liquid crystal layer formed between the first and second substrates. 제1 항에 있어서, 상기 유전체 구조물은 The method of claim 1, wherein the dielectric structure 아크릴 수지(photoacrylate), BCB(BenzoCyclobutene) 또는 노볼락(novolac)수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자. Multi-domain liquid crystal display device comprising an acrylic resin (photoacrylate), BCB (BenzoCyclobutene) or novolac (novolac) resin. 제1 항에 있어서, 상기 액정층은 The liquid crystal layer of claim 1, wherein VA(vertical Alignment) 액정으로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자. A multi-domain liquid crystal display device comprising a VA (vertical alignment) liquid crystal.
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