JPH10275681A - 有機el素子 - Google Patents
有機el素子Info
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- JPH10275681A JPH10275681A JP9079598A JP7959897A JPH10275681A JP H10275681 A JPH10275681 A JP H10275681A JP 9079598 A JP9079598 A JP 9079598A JP 7959897 A JP7959897 A JP 7959897A JP H10275681 A JPH10275681 A JP H10275681A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/87—Arrangements for heating or cooling
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子の放熱特性を向上する。
【解決手段】 ガラス基板10上に透明電極12、正孔
輸送層14、発光層16、金属陰極18を形成し、正孔
輸送層14、発光層16、金属陰極18を覆うように保
護層20を形成する。そして、金属陰極18の厚さを
0.2μm〜10μmと比較的厚めにする。また、保護
層20は、熱伝導率の高いものとすると共に、金属フィ
ラーやカーボン粉末を混合することで熱伝導率をさらに
改善したものとする。更に、放熱板を保護層20の外側
に設けることにより、放熱効果を更に高めることが可能
となる。
輸送層14、発光層16、金属陰極18を形成し、正孔
輸送層14、発光層16、金属陰極18を覆うように保
護層20を形成する。そして、金属陰極18の厚さを
0.2μm〜10μmと比較的厚めにする。また、保護
層20は、熱伝導率の高いものとすると共に、金属フィ
ラーやカーボン粉末を混合することで熱伝導率をさらに
改善したものとする。更に、放熱板を保護層20の外側
に設けることにより、放熱効果を更に高めることが可能
となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極間に有
機材料からなる発光層を狭持し、両電極からキャリアを
発光層に注入することによって発光層を発光させる有機
EL素子、特にその保護層の構造に関する。
機材料からなる発光層を狭持し、両電極からキャリアを
発光層に注入することによって発光層を発光させる有機
EL素子、特にその保護層の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】有機EL素子を利用した平面ディスプレ
イは、次世代のディスプレイとして大きな注目を浴びて
おり、これについての研究開発が盛んに行われている。
特に、有機EL素子を利用すれば、直流低電圧駆動、高
視野角、自発光などの特徴を有する高解像度ディスプレ
イが実現可能であり、その利用価値は非常に高いと考え
られている。
イは、次世代のディスプレイとして大きな注目を浴びて
おり、これについての研究開発が盛んに行われている。
特に、有機EL素子を利用すれば、直流低電圧駆動、高
視野角、自発光などの特徴を有する高解像度ディスプレ
イが実現可能であり、その利用価値は非常に高いと考え
られている。
【0003】この有機EL素子は、例えばガラス基板上
に、透明電極(陽極)/正孔輸送層/発光層/金属電極
(陰極)を積層形成した構成を有している。また、陽極
には仕事関数の大きな物質が用いられ、陰極には仕事関
数の小さな物質が用いられる。そして、正孔輸送層及び
発光層に有機材料が用いられ、両電極から注入される正
孔と電子とが、発光層において、再結合することによっ
て発光する。
に、透明電極(陽極)/正孔輸送層/発光層/金属電極
(陰極)を積層形成した構成を有している。また、陽極
には仕事関数の大きな物質が用いられ、陰極には仕事関
数の小さな物質が用いられる。そして、正孔輸送層及び
発光層に有機材料が用いられ、両電極から注入される正
孔と電子とが、発光層において、再結合することによっ
て発光する。
【0004】ここで、通常の場合、EL素子に要求され
る輝度は200cd/m2程度であり、このための駆動
電流は数mA/cm2以下であり、発熱の影響はあまり
なく、問題とはならない。
る輝度は200cd/m2程度であり、このための駆動
電流は数mA/cm2以下であり、発熱の影響はあまり
なく、問題とはならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有機EL素子
では、10Vの印加で1000cd/m2を超える輝度
が得られ、最近の研究では、発光層へのドーピングによ
って、輝度はさらに改善され、10万cd/m2の輝度
が得られるとの報告もある。例えば、有機EL素子を平
面光源として利用することを考えると、数1000cd
/m2の発光が必要であり、それに必要な電流は100
mA/cm2以上になる。この場合には、素子温度は、
100°Cを超えることになり、輝度の低下や非発光点
が発生し、素子の劣化が起こってしまう。従って、この
ような高輝度の有機EL素子では、発熱量が大きく、こ
の対策が重要である。なお、熱による素子の劣化は、発
光層などの有機層の構造変化や電極酸化の熱による加速
が原因である。
では、10Vの印加で1000cd/m2を超える輝度
が得られ、最近の研究では、発光層へのドーピングによ
って、輝度はさらに改善され、10万cd/m2の輝度
が得られるとの報告もある。例えば、有機EL素子を平
面光源として利用することを考えると、数1000cd
/m2の発光が必要であり、それに必要な電流は100
mA/cm2以上になる。この場合には、素子温度は、
100°Cを超えることになり、輝度の低下や非発光点
が発生し、素子の劣化が起こってしまう。従って、この
ような高輝度の有機EL素子では、発熱量が大きく、こ
の対策が重要である。なお、熱による素子の劣化は、発
光層などの有機層の構造変化や電極酸化の熱による加速
が原因である。
【0006】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、放熱特性のよい有機EL素子を提供す
ることを目的とする。
れたものであり、放熱特性のよい有機EL素子を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
に形成された透明電極と、金属陰極の間に有機材料から
なる発光層を狭持し、両電極からキャリアを発光層に注
入することによって発光層を発光させる有機EL素子に
おいて、金属陰極の厚みを0.2μm〜10μmの範囲
内とし、かつ発光層及び金属陰極を覆う保護層を形成
し、この保護層には熱伝導率の高い材料の混入により熱
伝導性が上昇された樹脂を用いることを特徴とする。
に形成された透明電極と、金属陰極の間に有機材料から
なる発光層を狭持し、両電極からキャリアを発光層に注
入することによって発光層を発光させる有機EL素子に
おいて、金属陰極の厚みを0.2μm〜10μmの範囲
内とし、かつ発光層及び金属陰極を覆う保護層を形成
し、この保護層には熱伝導率の高い材料の混入により熱
伝導性が上昇された樹脂を用いることを特徴とする。
【0008】このような有機EL素子において、透明電
極と、金属陰極とに電圧を印加することで、両電極よ
り、正孔、電子が注入され、これが発光層において再結
合し発光する。そして、本発明では、金属陰極が0.2
μm以上と厚めのものになっている。そこで、この金属
陰極により発光層において発生したジュール熱が効果的
に放散される。特に、金属陰極の厚さを0.2μm以上
とすることによって、素子温度を100°C以下に抑え
ることができる。また、金属陰極の厚さを10μm以上
としても放熱効果は上昇せず、素子が大型化するだけで
ある。従って、金属陰極の厚みとしては、0.2μm〜
10μmの範囲が好ましい。
極と、金属陰極とに電圧を印加することで、両電極よ
り、正孔、電子が注入され、これが発光層において再結
合し発光する。そして、本発明では、金属陰極が0.2
μm以上と厚めのものになっている。そこで、この金属
陰極により発光層において発生したジュール熱が効果的
に放散される。特に、金属陰極の厚さを0.2μm以上
とすることによって、素子温度を100°C以下に抑え
ることができる。また、金属陰極の厚さを10μm以上
としても放熱効果は上昇せず、素子が大型化するだけで
ある。従って、金属陰極の厚みとしては、0.2μm〜
10μmの範囲が好ましい。
【0009】さらに、本実施形態における保護層は、エ
ポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂、その他紫外線硬化樹
脂等が利用され、これに金属フィラーやカーボン粉末な
どの熱導電性のよいものが混入されている。上述のよう
な樹脂は、樹脂自体の熱伝導率が比較的高い。さらに、
金属フィラーやカーボン粉末が混入されているため、保
護層の熱伝導率はさらに上昇されている。保護層の熱伝
導率は、好ましくは、1×10-3cal/cmsec°
C以上に設定される。
ポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂、その他紫外線硬化樹
脂等が利用され、これに金属フィラーやカーボン粉末な
どの熱導電性のよいものが混入されている。上述のよう
な樹脂は、樹脂自体の熱伝導率が比較的高い。さらに、
金属フィラーやカーボン粉末が混入されているため、保
護層の熱伝導率はさらに上昇されている。保護層の熱伝
導率は、好ましくは、1×10-3cal/cmsec°
C以上に設定される。
【0010】このような構成によって、放熱効果に優れ
ており、大電流による高輝度発光においても、素子温度
の上昇を最小限に抑制することができる。例えば、電流
量を100mA/cm2〜1A/cm2程度と大きくし
て、発光量を1000〜10000cd/m2と大きく
した場合においても特性の劣化を小さなものに維持でき
る。
ており、大電流による高輝度発光においても、素子温度
の上昇を最小限に抑制することができる。例えば、電流
量を100mA/cm2〜1A/cm2程度と大きくし
て、発光量を1000〜10000cd/m2と大きく
した場合においても特性の劣化を小さなものに維持でき
る。
【0011】さらに、保護層の外側に放熱板を設けれ
ば、放熱効果をさらに上昇することができる。この放熱
板は、例えば厚さ2mmの銅板であり、この放熱板によ
り、保護層からの放熱を促進し、素子の加熱をより効果
的に防止できる。また、放熱板における放熱を効果的に
行うためには、放熱板の下の保護層の厚みは、1mm以
下とすることが好ましい。
ば、放熱効果をさらに上昇することができる。この放熱
板は、例えば厚さ2mmの銅板であり、この放熱板によ
り、保護層からの放熱を促進し、素子の加熱をより効果
的に防止できる。また、放熱板における放熱を効果的に
行うためには、放熱板の下の保護層の厚みは、1mm以
下とすることが好ましい。
【0012】また、単なる放熱板に代えて、ペルティエ
素子等を利用すれば、ここに流す電流量の調整によっ
て、自由に冷却能力を調整することができる。
素子等を利用すれば、ここに流す電流量の調整によっ
て、自由に冷却能力を調整することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0014】「実施形態1」図1は、本実施形態に係る
有機EL素子の構成を示す図である。ガラス基板10の
上面には、透明電極12が形成されている。この透明電
極12は、ITO(インジウム・チン・オキサイド)、
SnO2、ln2O3などが利用される。この透明電極1
2の上に有機材料からなる正孔輸送層14、発光層16
が積層形成される。正孔輸送層14はTPD(トリフェ
ニルジアミン)、発光層16はAlq(キノリノールア
ルミ錯体)等により形成される。発光層16の上には、
金属陰極18が形成される。この金属陰極18には、M
gAg(9:1)、AlLi(9.9:0.1)、Ma
ln(9:1)等が採用される。
有機EL素子の構成を示す図である。ガラス基板10の
上面には、透明電極12が形成されている。この透明電
極12は、ITO(インジウム・チン・オキサイド)、
SnO2、ln2O3などが利用される。この透明電極1
2の上に有機材料からなる正孔輸送層14、発光層16
が積層形成される。正孔輸送層14はTPD(トリフェ
ニルジアミン)、発光層16はAlq(キノリノールア
ルミ錯体)等により形成される。発光層16の上には、
金属陰極18が形成される。この金属陰極18には、M
gAg(9:1)、AlLi(9.9:0.1)、Ma
ln(9:1)等が採用される。
【0015】本実施形態では、この金属陰極18の厚み
を0.2〜10μmと通常のものと比べて厚く設定して
いる。また、この金属陰極18及び正孔輸送層14、発
光層16、金属陰極18の側面を覆うように、保護層2
0が形成される。
を0.2〜10μmと通常のものと比べて厚く設定して
いる。また、この金属陰極18及び正孔輸送層14、発
光層16、金属陰極18の側面を覆うように、保護層2
0が形成される。
【0016】このような有機EL素子において、透明電
極12と、金属陰極18とに電圧を印加することで、両
電極12、18より、正孔、電子が注入され、これが発
光層16において再結合し発光する。そして、金属陰極
18が0.2μm以上と厚めのものになっている。
極12と、金属陰極18とに電圧を印加することで、両
電極12、18より、正孔、電子が注入され、これが発
光層16において再結合し発光する。そして、金属陰極
18が0.2μm以上と厚めのものになっている。
【0017】そこで、この金属陰極18により発光層1
6において発生したジュール熱が効果的に放散される。
なお、下記するように熱伝導率が改善された保護層を利
用する場合において、金属陰極18の厚さを0.2μm
以上とすることによって、素子温度を100°C以下に
抑えることができる。また、金属陰極18の厚さを10
μm以上としても放熱効果は上昇せず、素子が大型化す
るだけである。従って、金属陰極18の厚みとしては、
0.2μm〜10μmの範囲が好ましい。
6において発生したジュール熱が効果的に放散される。
なお、下記するように熱伝導率が改善された保護層を利
用する場合において、金属陰極18の厚さを0.2μm
以上とすることによって、素子温度を100°C以下に
抑えることができる。また、金属陰極18の厚さを10
μm以上としても放熱効果は上昇せず、素子が大型化す
るだけである。従って、金属陰極18の厚みとしては、
0.2μm〜10μmの範囲が好ましい。
【0018】更に、この実施形態において、上記保護層
20は、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂、その他紫
外線硬化樹脂が利用され、これに金属フィラーやカーボ
ン粉末などが混入されている。これら樹脂は、樹脂自体
の熱伝導率が比較的高い。さらに、金属フィラーやカー
ボン粉末が混入されているため、保護層20の熱伝導率
はさらに上昇されている。また、保護層20の熱伝導率
は、1×10-3cal/cmsec°C以上に設定され
ている。
20は、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂、その他紫
外線硬化樹脂が利用され、これに金属フィラーやカーボ
ン粉末などが混入されている。これら樹脂は、樹脂自体
の熱伝導率が比較的高い。さらに、金属フィラーやカー
ボン粉末が混入されているため、保護層20の熱伝導率
はさらに上昇されている。また、保護層20の熱伝導率
は、1×10-3cal/cmsec°C以上に設定され
ている。
【0019】このような構成により、本実施形態の有機
EL素子では、放熱効果に優れ、大電流による高輝度発
光においても、素子温度の上昇を最小限に抑制すること
ができる。例えば、電流量を100mA/cm2〜1A
/cm2程度と大きくして、発光量を1000〜100
00cd/m2と大きくした場合においても特性の劣化
を小さなものに維持できる。
EL素子では、放熱効果に優れ、大電流による高輝度発
光においても、素子温度の上昇を最小限に抑制すること
ができる。例えば、電流量を100mA/cm2〜1A
/cm2程度と大きくして、発光量を1000〜100
00cd/m2と大きくした場合においても特性の劣化
を小さなものに維持できる。
【0020】さらに、保護層20は、1mm程度に設定
されており、大気からの酸素、水分の内部への拡散を有
効に防止し、素子特性への悪影響を排除することができ
る。
されており、大気からの酸素、水分の内部への拡散を有
効に防止し、素子特性への悪影響を排除することができ
る。
【0021】また、金属陰極18は、熱伝導性が良好で
あるため、素子において発生した熱を効果的に放散し、
素子の加熱を防止することができる。
あるため、素子において発生した熱を効果的に放散し、
素子の加熱を防止することができる。
【0022】なお、正孔輸送層14、発光層16は50
nm程度、金属陰極18は、200nm程度の厚さが好
ましい。
nm程度、金属陰極18は、200nm程度の厚さが好
ましい。
【0023】また、上述の実施形態では、正孔輸送層1
4と、発光層16を積層形成したが、混合有機層の一層
構成としてもよい。さらに、正孔輸送層14ではなく、
電子輸送層を金属陰極18側に設ける構成としてもよ
い。このように、素子自体の構成には、現在知られてい
る各種の構成を採用することができる。
4と、発光層16を積層形成したが、混合有機層の一層
構成としてもよい。さらに、正孔輸送層14ではなく、
電子輸送層を金属陰極18側に設ける構成としてもよ
い。このように、素子自体の構成には、現在知られてい
る各種の構成を採用することができる。
【0024】「実施形態2」実施形態2においては、図
2に示すように、実施形態1の構成に加え、放熱板22
を有している。すなわち、保護層20の外側(ガラス基
板10と反対側)には、放熱板22が取り付けられてい
る。この放熱板22は、例えば厚さ2mmの銅板であ
り、この放熱板により、保護層20からの放熱を促進
し、素子の加熱をより効果的に防止できる。特に、放熱
板22における放熱を効果的に行うためには、放熱板2
2の下の保護層20の厚みは、1mm以下とすることが
好ましい。
2に示すように、実施形態1の構成に加え、放熱板22
を有している。すなわち、保護層20の外側(ガラス基
板10と反対側)には、放熱板22が取り付けられてい
る。この放熱板22は、例えば厚さ2mmの銅板であ
り、この放熱板により、保護層20からの放熱を促進
し、素子の加熱をより効果的に防止できる。特に、放熱
板22における放熱を効果的に行うためには、放熱板2
2の下の保護層20の厚みは、1mm以下とすることが
好ましい。
【0025】さらに、単なる放熱板22に代えて、ペル
ティエ素子を利用すれば、ここに流す電流量の調整によ
って、自由に冷却能力を調整することができる。そこ
で、素子温度を検出し、ペルティエ素子の電流を調整す
ることで、素子温度を所定範囲内に制御することがで
き、素子の加熱を確実に防止することができる。
ティエ素子を利用すれば、ここに流す電流量の調整によ
って、自由に冷却能力を調整することができる。そこ
で、素子温度を検出し、ペルティエ素子の電流を調整す
ることで、素子温度を所定範囲内に制御することがで
き、素子の加熱を確実に防止することができる。
【0026】
「実施例1」ITOの透明電極12が予め形成されてい
るガラス基板10上に、真空蒸着により、トリフェニル
ジアミンを50nm堆積し、正孔輸送層14を形成し、
その後キノリノールアルミ錯体を50nm堆積して発光
層16を形成した。そして、この発光層16上にMgA
gを500nm蒸着形成して金属電極18を形成し、素
子部を形成した。その後、この素子部の上に、エポキシ
系樹脂を塗布して保護層20を形成した。この保護層2
0の厚みは周辺部で例えば1.2mm、金属陰極18の
上部では0.8mm程度とした。そして、この塗布した
エポキシ樹脂に銅製の放熱板22を押しつけ貼り合わせ
た。
るガラス基板10上に、真空蒸着により、トリフェニル
ジアミンを50nm堆積し、正孔輸送層14を形成し、
その後キノリノールアルミ錯体を50nm堆積して発光
層16を形成した。そして、この発光層16上にMgA
gを500nm蒸着形成して金属電極18を形成し、素
子部を形成した。その後、この素子部の上に、エポキシ
系樹脂を塗布して保護層20を形成した。この保護層2
0の厚みは周辺部で例えば1.2mm、金属陰極18の
上部では0.8mm程度とした。そして、この塗布した
エポキシ樹脂に銅製の放熱板22を押しつけ貼り合わせ
た。
【0027】この素子を500mA/cm2という大電
流で駆動したところ、5000cd/m2の緑色の高輝
度発光が得られた。素子の温度は、約60°Cまで上昇
したがそれ以上上昇する様子は見られなかった。約30
分の間、安定な輝度を維持することができ、その間の輝
度低下はわずか20%程度であった。
流で駆動したところ、5000cd/m2の緑色の高輝
度発光が得られた。素子の温度は、約60°Cまで上昇
したがそれ以上上昇する様子は見られなかった。約30
分の間、安定な輝度を維持することができ、その間の輝
度低下はわずか20%程度であった。
【0028】「比較例1」実施例1と同様の構成で、M
gAgの金属陰極18の厚みを150nmとし、保護膜
20を設けない素子を作成した。この素子を同様に50
0mA/cm2で駆動したところ、素子温度が100°
Cを超えた。それに伴い輝度も5000cd/m2から
急激に低下し、30分後には、輝度が初期の1/20程
度に低下した。
gAgの金属陰極18の厚みを150nmとし、保護膜
20を設けない素子を作成した。この素子を同様に50
0mA/cm2で駆動したところ、素子温度が100°
Cを超えた。それに伴い輝度も5000cd/m2から
急激に低下し、30分後には、輝度が初期の1/20程
度に低下した。
【0029】実施例1及び比較例1の時間と輝度の関係
について、図3に示す。
について、図3に示す。
【0030】「実施例2」実施例2では、正孔輸送層1
4に、トリフェニルアミン4量体(TPTE)を用い、
保護層20にシリコーン系樹脂を採用し、かつ放熱板に
アルミ板を使用した。この他は実施例1と同様である。
4に、トリフェニルアミン4量体(TPTE)を用い、
保護層20にシリコーン系樹脂を採用し、かつ放熱板に
アルミ板を使用した。この他は実施例1と同様である。
【0031】この素子を用いて、上述の場合と同様に5
00mA/cm2で駆動したところ、4000cd/m2
の発光が得られ、温度は60°Cまで上昇した。そし
て、30分後における輝度は、初期に比べ10%程度低
下しただけであった。
00mA/cm2で駆動したところ、4000cd/m2
の発光が得られ、温度は60°Cまで上昇した。そし
て、30分後における輝度は、初期に比べ10%程度低
下しただけであった。
【0032】「比較例2」実施例2と同様の構成で、金
属陰極18の厚みを150nmとし、保護層放熱板を設
けなかった場合、素子温度が120°Cに達し、それに
伴い輝度も4000cd/m2から急激に低下し、30
分後には、50%も低下した。
属陰極18の厚みを150nmとし、保護層放熱板を設
けなかった場合、素子温度が120°Cに達し、それに
伴い輝度も4000cd/m2から急激に低下し、30
分後には、50%も低下した。
【図1】 有機EL素子の実施形態1の構成を示す図で
ある。
ある。
【図2】 有機EL素子の実施形態2の構成を示す図で
ある。
ある。
【図3】 実施形態1の寿命を示す特性図である。
10 ガラス基板、12 透明電極、14 正孔輸送
層、16 発光層、18金属陰極、20 保護層 22
放熱板。
層、16 発光層、18金属陰極、20 保護層 22
放熱板。
Claims (1)
- 【請求項1】 ガラス基板上に形成された透明電極と、
金属陰極の間に有機材料からなる発光層を狭持し、両電
極からキャリアを発光層に注入することによって発光層
を発光させる有機EL素子において、 金属陰極の厚みを0.2μm〜10μmの範囲内とし、
かつ発光層及び金属陰極を覆う保護層を形成し、 この保護層には熱伝導率の高い材料の混入により熱伝導
性が上昇された樹脂を用いることを特徴とする有機EL
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9079598A JPH10275681A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 有機el素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9079598A JPH10275681A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 有機el素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10275681A true JPH10275681A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13694452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9079598A Pending JPH10275681A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 有機el素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10275681A (ja) |
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- 1997-03-31 JP JP9079598A patent/JPH10275681A/ja active Pending
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |