JP4226979B2 - 光変調素子及びその製造方法並びにそれを有する表示素子 - Google Patents
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―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されている光変調素子としたところ、従来の低分子化合物よりなる会合性化合物を含有するものと比べて、階調機能を持たせると共に、配向安定性を有し、しかも、コントラストが高く、ヒステリシスが少なく、欠陥修復が可能であって、高解像度が可能である、会合体の安定性に優れた光変調素子を提供できることを見いだして本発明を完成するに至った。
前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されていることを特徴とする光変調素子である。
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5 又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1〜X3は、H、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、フェニル基及び会合性部位を有する有機基であって、それらの少なくとも一つは光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、nは、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基でない場合には自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(2)
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA−(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1 は、光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、
n及びlは、自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであることを特徴とするものである。
―NH−、及び、−C(=O)−
に示される2つの部分構造を有すると共に、前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」同士の会合反応生成物が、前記2つの部分構造の水素部分と酸素部分との水素結合により形成されるものであることを特徴とするものである。
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R5aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1a〜X3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基でない場合は自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(6)
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1aは、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであることを特徴とするものである。
1)次の一般式(7)
−(CH2)n−CONHC*H(L1 )CONHR13 (7)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基であり、L1 は炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2 Phを示す。]
2)次の一般式(8)
−(CH2)n−CONHC*H(L1)CONHC*H(L2)CONHR13 (8)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基である。また、L1、L2は、炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2 CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2Phを示す。]
3)次の一般式(9)(鏡像を含む)
4)次の一般式(10)
から選ばれる有機基であることを特徴とするものである。
一対の基板間に、
(a)強誘電性液晶化合物、及び、
(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有し、かつ、前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されている化合物
を存在させ、これを加熱して等方性液体状態とした後、スメクチック相出現温度以前から徐冷することを特徴とする光変調素子の製造方法である。
一対の基板間に、
(a)強誘電性液晶化合物、及び、
(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有し、かつ、前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されている化合物
を存在させ、これを加熱して等方性液体状態とした後、冷却する過程において、磁場又は電場を印加することを特徴とする光変調素子の製造方法である。
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されているので、従来の低分子化合物よりなる会合性化合物を含有するものと比べて、階調機能を持たせると共に、配向安定性を有し、しかも、コントラストが高く、ヒステリシスが少なく、メモリー性を有し、欠陥修復が可能であって、高解像度が可能である、会合体の安定性に優れた光変調素子を提供することができる。
Y a は、Si、又は、次の一般式(4)
Z a は、Y a がSiのときは0であり、Y a が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH 3 、C 2 H 5 又はC 3 H 7 である。)であり、
R 1a 〜R 5a は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X 1a 〜X 3a は、H、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、−R 8 −NHC*H(R 9 )CO−R 10 、又は、−R 11 −C*H(R 9 )−NH−CO−R 12 、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、X 2a 又はX 3a が会合性部位を有する有機基の場合には0以上の整数であり、X 2a 又はX 3a が会合性部位を有する有機基でない場合は自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(6)
Y a は、Si、又は、次の一般式(4)
Z a は、Y a がSiのときは0であり、Y a が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH 3 、C 2 H 5 又はC 3 H 7 である。)であり、
R 1a 〜R 3a は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X 1a は、−R 8 −NHC*H(R 9 )CO−R 10 、又は、−R 11 −C*H(R 9 )−NH−CO−R 12 、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるので、従来の低分子化合物よりなる会合性化合物を含有するものと比べて、階調機能を持たせると共に、配向安定性を有し、しかも、コントラストが高く、ヒステリシスが少なく、メモリー性を有し、欠陥修復が可能であって、高解像度が可能である、会合体の安定性に優れた光変調素子を提供することができる。
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されている。
−R1X1−
(式中、R1 は、アルキレン基であり、そして、X1 は、O、S、COO、NR2 (R2 ;アルキル基)である。)、
又は、次の一般式(11)
で示される繰り返し単位を有するものである。
−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−Si(R3)(R4)O−、−CH2CH2N(R2 )−、−CH2CH2S−、−CH2CH2COO−、
で示されるものが好ましい。
―NH−C*H(L)−CO−、又は、−C*H(L)NHCO―
(式中、Lは一価の有機基である。)
を有するものが好ましい。
で示されるものである。
1)次の一般式(7)
−(CH2)n−CONHC*H(L1 )CONHR13 (7)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基であり、L1 は炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2 Phを示す。]、
2)次の一般式(8)
−(CH2)n−CONHC*H(L1)CONHC*H(L2)CONHR13 (8)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基である。また、L1、L2は、炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2 CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2Phを示す。]、
3)次の一般式(9)(鏡像を含む)
4)次の一般式(10)
に示される有機基である((5)はその鏡像体も含む。)。
から選ばれる有機基である。
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5 又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1〜X3は、H、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、フェニル基及び会合性部位を有する有機基であって、それらの少なくとも一つは光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、nは、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基でない場合には自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(2)
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA−(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1 は、光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、
n及びlは、自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示される化学構造を有しているものである。
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA−(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R5aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1a〜X3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基でない場合は自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(6)
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1aは、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものである。
(イ)R16〜R22は、炭素数1〜4のアルキル基及びフェニル基から選ばれる基であって、同一であっても、また、異なっていてもよく、
(ロ)X1bは、
1)次の一般式(7)
−(CH2)n−CONHC*H(L1)CONHR13 (7)
(式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基であり、L1 は、炭素数10以下のアルキル基、−CH2 Ph、−CH2CH2COOCH3 、− CH2 CH2COOCH2CH3、及び、−CH2CH2COOCH2Phである。)、
2)次の一般式(8)
−(CH2)n−CONHC*H(L1)CONHC*H(L2)CONHR13 (8)
(式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基である。L1、L2は炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、− CH2 CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2 Phである。)、
3)次の一般式(9)
4)次の一般式10
から選ばれる有機基であり、そして、
(ハ)mは、0又は自然数であり、nは、自然数であり、lは、自然数であり、そして、m及びnは、m+n≧5の関係を満たす。mとnの繰り返し単位の関係は分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であっても良い。]
で示されるオルガノシロキサンである。
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されているので、従来の低分子化合物よりなる会合性化合物を含有するものと比べて、階調機能を持たせると共に、配向安定性を有し、しかも、コントラストが高く、ヒステリシスが少なく、メモリー性を有し、欠陥修復が可能であって、高解像度が可能である、会合体の安定性に優れた光変調素子を提供することができる。また、特に、前記(b)の化合物がオルガノシロキサン構造を有していると、前記(b)の化合物を含有する液晶組成物に微細な会合体組織が構築され、そのために、階調特性、配向安定性、コントラスト及び会合体の安定性に優れ、ヒステリシスが少なく、メモリー性を有し、高解像が可能であり、しかも、強誘電性液晶と混和しやすいことにより作製のし易い光変調素子を提供することができる。
(1)幅30mm、長さ40mm及び厚み3mmのガラス基板の一方の表面に幅10mm、長さ40mmのITO電極を形成した基板2枚を用意した。これらの基板を超純水シャワーで洗浄し、中性洗剤中で15分間超音波洗浄し、超純水シャワーで洗浄し、そして、超純水流中で20分間洗浄した後、チッソブローでITO表面の水滴を除去し、これらの基板をオーブン中において80℃で60分間乾燥して、クリーンなITO電極を有する基板とした。これらのITO電極を有する基板に配向剤をスピンコートにより塗布し、これらの配向剤を塗布した基板を80℃に保持したホットプレート上で5分間乾燥した後、250℃に保持したオーブン中で1時間焼成、熱処理を加え、続いて、セル作製後のラビング方向が平行になるようにラビング処理した。次に、平均直径1.5μmのギャップ剤(触媒化成社製)をイソプロピルアルコールに分散させて0.0238mg/ccの濃度のギャップ剤分散液を準備し、このギャップ剤分散液を前記ラビング処理したITO電極を有する基板1枚にスピンコートにより散布し、これを80℃に保持したホットプレート上で1分間乾燥した。そして、シール剤(三井化学社製、STRUCTBOND HC-1413FP)を残りの1枚のITO電極を有する基板上にディスペンサー(2軸ロボット)にて形成し、これを70℃で15分間プレベイクをし、これと先のギャップ剤をまいたITO電極を有する基板が互いに直交するように2枚の電極を張り合わせた後、上下にクッション剤をはさんで圧力を加えた。張り合わせた基板をこの状態のまま60分間放置した後、オーブン中で12時間加温し、続いて、120℃の温度で2時間加熱してシール剤を硬化させることによって空のセルとした(図1、2)。
会合性の化合物として、一般式(13)に示される化合物において、n/(n+m)が約0.37、及び、分子量が約6700のものを使用した以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図7に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.38及び0.29であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、188及び189であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、1.86Vであった。
会合性の化合物として、次の一般式(14)
会合性の化合物として、次の一般式(15)
会合性の化合物として、次の一般式(16)
会合性の化合物として、次の一般式(17)
会合性の化合物として、次の一般式(18)
会合性の化合物として、次の一般式(19)
会合性の化合物として、次の一般式(20)
会合性の化合物として、次の一般式(21)
会合性の化合物として、次の一般式(22)
会合性の化合物の添加量を0.25重量%とした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図17に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.39及び0.47であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、680及び698であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.97Vであった。
会合性の化合物の添加量を0.5重量%とした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図18に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.29及び0.37であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、251及び127であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、1.24Vであった。
会合性の化合物の添加量を3重量%とした以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を得た。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.17及び0.25であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、65及び68であった。
強誘電性液晶と会合性高分子とからなる液晶組成物を毛管現象を利用して導入し、紫外線硬化エンドシール剤(スリーボンド社製、3052)にてセルの開口部を封止し、110℃から室温まで8時間かけて冷却する際に、1kHz、±7Vの三角波を印加した以外は、実施例12と同様にして液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図19に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.40及び0.68であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、328及び862であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.62Vであった。
強誘電性液晶と会合性高分子とからなる液晶組成物を毛管現象を利用して導入し、紫外線硬化エンドシール剤(スリーボンド社製、3052)にて前記セルの開口部を封止し、110℃から室温まで8時間かけて冷却する際に、1kHz、±7Vの三角波を印加した以外は、実施例13と同様に液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図20に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.33及び0.30であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、77及び138であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.18Vであった。
強誘電性液晶と会合性高分子とからなる液晶組成物を毛管現象を利用して導入し、紫外線硬化エンドシール剤(スリーボンド社製、3052)にて前記セルの開口部を封止し、110℃から室温まで8時間かけて冷却する際に、1kHz、±7Vの三角波を印加した以外は実施例1と同様に液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図21に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.29及び0.34であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、261及び308であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.18Vであった。
印加する電圧を直流8Vとした以外は、実施例16と同様に液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図22に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.24及び0.23であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、106及び118であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.35Vであった。
印加する電圧を直流8Vとした以外は、実施例17と同様に液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図23に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.35及び0.44であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、173及び421であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、0.35Vであった。
実施例13で得た液晶表示素子に図24で示される波形を印加し、応答する光強度を測定することにより、メモリー性表示の評価をおこなった。その評価結果は、図25に示される。図25から、0V印加区間がメモリー表示区間であるが、0V印加直前の印加電圧により、数種のメモリー表示(数種の光強度の保持)が可能であることがわかる。
実施例16で得た液晶表示素子に図24で示される波形を印加し、応答する光強度を測定することにより、メモリー性表示の評価をおこなった。その評価結果は、図26に示される。図26から、0V印加区間がメモリー表示区間であるが、0V印加直前の印加電圧により、数種のメモリー表示(数種の光強度の保持)が可能であり、実施例20より0V印加区間の透過率が安定(メモリー表示が安定)であることがわかる。
実施例18で得た液晶表示素子に図24で示される波形を印加し、応答する光強度を測定することにより、メモリー性表示の評価をおこなった。その評価結果は、図27に示される。図27から、0V印加区間がメモリー表示区間であるが、0V印加直前の印加電圧により、数種のメモリー表示(数種の光強度の保持)が可能であり、実施例20より0V印加区間の透過率が安定(メモリー表示が安定)であることがわかる。
会合性の化合物として、n/(n+m)が約0.5であって、分子量が約2000のものを用いた以外は、実施例1と同様に液晶表示素子を得た。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、0.35及び0.48であり、そして、その液晶表示素子のコントラスト比は、71及び75であった。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、1.05Vであった。
会合性の化合物として、次の一般式(23)
会合性の化合物として、次の一般式(24)
会合性の化合物として、次の一般式(25)
(1)ITOを表面に有する厚み150μmのポリエーテルサルフォンシート(住友ベークライト社製、PES)を8.5cm×5.5cmに2枚切り出し、それらの中心部に8.5cm×4.5cmのITOを残すように端の部分をエッチングして取り除いて一対の基板とした。これらの基板を超純水シャワーで洗浄し、中性洗剤中で15分間超音波洗浄し、超純水シャワーで洗浄し、そして、超純水流中で20分間洗浄した後、チッソブローでITO表面の水滴を除去し、これらの基板をオーブン中において80℃で60分間乾燥して、クリーンなITO電極を有する基板とした。これらのITO電極を有する基板に配向剤をスピンコートにより塗布し、これらの配向剤を塗布した基板を80℃に保持したホットプレート上で5分間乾燥した後、250℃に保持したオーブン中で1時間焼成、熱処理を加え、続いて、セル作製後のラビング方向が平行になるようにラビング処理した。次に、平均直径1.5μmのギャップ剤(触媒化成社製)をイソプロピルアルコールに分散させて0.0238mg/ccの濃度のギャップ剤分散液を準備し、このギャップ剤分散液を前記ラビング処理したITO電極を有する基板1枚にスピンコートにより散布し、これを80℃に保持したホットプレート上で1分間乾燥した。そして、シール剤(三井化学製、STRUCTBOND HC-1413FP)を残りの1枚のITO電極を有する基板上にディスペンサー(2軸ロボット)にて形成し、これを70℃で15分間プレベイクをし、これと先のギャップ剤をまいたITO電極を有する基板が互いに直交するように2枚の電極を張り合わせた後、上下にクッション剤をはさんで圧力を加えた。この張り合わせた基板をこの状態のまま8時間放置した後、オーブン中で12時間加温し、続いて、120℃で2時間加熱してシール剤を硬化させることによって空のセルとした(図3,4)。
会合性の化合物として、次の一般式(26)
会合性物質を使用しない以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子を得た。このようにして得た液晶表示素子の電圧対光強度の変化は、図30に示される。この液晶表示素子の|Δσ/ΔV|の最大値は、6.6及び6.8であった。そして、光変調率の立ちあがりが急峻であると共に大きなヒステリシスを示した。また、σ0.5におけるヒステリシス幅は、4.3Vであった。
会合性物質を使用しない以外は、実施例27と同様に液晶表示素子を得た。この液晶表示素子の押圧試験を実施したところ、気泡発生箇所が2箇所あった。
実施例1における強誘電性液晶化合物と会合性の化合物とからなる液晶組成物を直径約10mmの試験管内で作製し、常温で保管した。1ヶ月後も液晶のしみだしがなく安定であることを確認した。
実施例24における強誘電性液晶化合物と会合性の化合物とからなる液晶組成物を直径約10mmの試験管内で作製し、常温で保管した。1ヶ月後も液晶のしみだしがなく安定であることを確認した。
実施例25における強誘電性液晶化合物と会合性の化合物とからなる液晶組成物を直径約10mmの試験管内で作製し、常温で保管した。1ヶ月後も液晶のしみだしがなく安定であることを確認した。
実施例26における強誘電性液晶化合物と会合性の高分子化合物とからなる液晶組成物を直径約10mmの試験管内で作製し、常温で保管した。1ヶ月後も液晶のしみだしがなく安定であることを確認した。
実施例1、実施例12、及び、実施例13の液晶組成物のスメクチックC/カイラルスメクチックC転移温度及び会合点温度を測定した結果は、図31に示される。会合がスメクチックC或いはカイラルスメクチックCで起こっていることが観測された。測定は、液晶組成物を110℃まで過熱し、等方状態とした後、毎分0.1℃のスピードで徐冷しながら、光学顕微鏡像で観測することにより行った。
直径約10mmの試験管内に強誘電性液晶(FELIX-015/000、クラリアント社製)と次の一般式(27)
2,12 非表示側基板
3,4、13,14 ITO層
5 ,15 シール部
16 液晶組成物の注入口
Claims (21)
- 一対の基板間に、(a)強誘電性液晶化合物、及び、(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物、を含有する液晶組成物が存在している光変調素子において、
前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されるもので構成されていることを特徴とする光変調素子。 - 前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」が、次の一般式(1)
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5 又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1〜X3は、H、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、フェニル基及び会合性部位を有する有機基であって、それらの少なくとも一つは光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、nは、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2 又はX3 が光学活性部位と会合性部位とを有する有機基でない場合には自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(2)
Yは、Si又は炭素数2〜8の直鎖炭化水素基であり、
Zは、YがSiのときは0であり、Yが2〜8の直鎖炭化水素基のときはO、S、又は、−NA−(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1〜R5は、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1 は、光学活性部位と会合性部位とを有する有機基であり、
mは、0以上の整数であり、
n及びlは、自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであることを特徴とする請求項1に記載の光変調素子。 - 前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」の会合性部位を含む有機基の数が、3個以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調素子。
- 前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」の会合性部位を含む有機基の数が、3個以上であって、且つ、n/m+nが、0.3以上、好ましくは、0.5以上であることを特徴とする請求項2に記載の光変調素子。
- 前記(b)の「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」の分子量が、1000以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光変調素子。
- 前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基が、次の式
―NH−、及び、−C(=O)−
に示される2つの部分構造を有すると共に、前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」同士の会合反応生成物が、前記2つの部分構造の水素部分と酸素部分との水素結合により形成されるものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光変調素子。 - 一対の基板間に、(a)強誘電性液晶化合物、及び、(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物、を含有する液晶組成物が存在している光変調素子において、
前記(b)の「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」が、次の一般式(3)
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R5aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1a〜X3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基の場合には0以上の整数であり、X2a 又はX3a が会合性部位を有する有機基でない場合は自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧2の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであるか、又は、次の一般式(6)
Yaは、Si、又は、次の一般式(4)
Zaは、YaがSiのときは0であり、Ya が一般式(4)のときはO、S、又は、−NA―(式中、Aは、H、CH3 、C2H5又はC3H7である。)であり、
R1a〜R3aは、H、炭素数1〜4のアルキル基、又は、フェニル基であって、同一でも異なってもよく、
X1aは、−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、次の一般式(5)(鏡像を含む)
mは、0以上の整数であり、nは、自然数であり、lは自然数であり、そして、
m及びnは、m+n≧4の関係を満たすとともに、mとnとの繰り返し単位の関係は、分子中での存在比率を表すものであり、分子中での結合の順番は不規則であっても規則的であってもよい。]
で示されるものであることを特徴とするに記載の光変調素子。 - 前記−R8 −NHC*H(R9)CO−R10、又は、−R11−C*H(R9)−NH−CO−R12、或いは、一般式(5)で示される有機基が、次の一般式(7)〜(10)、
1)次の一般式(7)
−(CH2)n−CONHC*H(L1 )CONHR13 (7)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基であり、L1 は炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2 Phを示す。]
2)次の一般式(8)
−(CH2)n−CONHC*H(L1)CONHC*H(L2)CONHR13 (8)
[但し、式中、nは、1〜18の整数であり、*は、光学活性を有していることを示し、そして、R13は、炭素数1〜24のアルキル基である。また、L1、L2は、炭素数10以下のアルキル基、−CH2Ph、−CH2CH2COOCH3、−CH2 CH2COOCH2CH3、−CH2CH2COOCH2Phを示す。]
3)次の一般式(9)(鏡像を含む)
4)次の一般式(10)
から選ばれる有機基であることを特徴とする請求項7に記載の光変調素子。 - 前記(a)の「強誘電性液晶化合物」に対する前記(b)の「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」の割合が、5重量%未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光変調素子。
- 前記会合性部位の会合非会合の転移温度が、液晶のスメクチックA相又はカイラルスメクチックC相に存在することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光変調素子。
- 前記会合性部位の会合非会合の転移温度が、カイラルスメクチックC相に存在することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光変調素子。
- 一対の基板間に、
(a)強誘電性液晶化合物、及び、
(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有し、かつ、前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されている化合物
を存在させ、これを加熱して等方性液体状態とした後、スメクチック相出現温度以前から徐冷することを特徴とする光変調素子の製造方法。 - 一対の基板間に、
(a)強誘電性液晶化合物、及び、
(b)光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有し、かつ、前記光学活性部位と会合性部位とを有する有機基の部分構造が、次の式
―NHC*H(L)CO−、又は、−C*H(L)NHCO−
(式中、Lは、一価の有機基であり、そして、*は、光学活性を有していることを示している。)
に示されている化合物
を存在させ、これを加熱して等方性液体状態とした後、冷却する過程において、磁場又は電場を印加することを特徴とする光変調素子の製造方法。 - 一対の基板間に、前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」を存在させた後に、前記「強誘電性液晶化合物」の注入を行うことを特徴とする請求項12又は13に記載の光変調素子の製造方法。
- 前記「強誘電性液晶化合物」、及び、前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」とが混和しない温度条件下で、前記「強誘電性液晶化合物」を注入することを特徴とする請求項14に記載の光変調素子の製造方法。
- 前記「強誘電性化合物」を一対の基板に注入した後に、前記「光学活性部位と会合性部位とを含む有機基を少なくとも1個以上有する物質であって、その分子中に2元素以上よりなり、ヘテロ結合を有する繰り返し単位構造を有する化合物」と前記「強誘電性液晶化合物」とを加熱して混和させ、続いて、冷却することを特徴とする請求項15に記載の光変調素子の製造方法。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の光変調素子を有することを特徴とする表示素子。
- 前記光変調素子における一対の基板が電極及び光偏向膜を有することを特徴とする請求項17に記載の表示素子。
- 前記光変調素子に電圧を印加して得られる光強度(σ)の最大値を1とし、光強度の最小値を与える電圧をV1、光強度lを与える電圧値をV2とした時に、V1からV2の電圧領域において、電圧変化に対する光強度変化の割合の絶対値(|Δσ/ΔV|)の最大値が、0.7以下であることを特徴とする請求項17又は18に記載の表示素子。
- 前記一対の基板の少なくとも一方の基板が、250μm厚以下のプラスチック基板であることを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の表示素子。
- 前記プラスチック基板が、ポリカーボネイト又はポリエーテルスルフォンで構成されていることを特徴とする請求項20記載の表示素子。
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