JP2013157165A - 導光体及び導光モジュール、ならびに前記導光体の製造方法及び前記導光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、光源との間に透明樹脂を適切かつ簡単に充填することが可能な導光体及びそれを用いた導光モジュール、ならびに前記導光体の製造方法及び前記導光モジュールの製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 本発明は、光源３を収容する凹部８を有し、前記凹部８に設定された入射面８ａから入射された光を伝播させる板状の導光体１において、前記凹部８は前記導光体６の主面である第１の面６ａ側に開口しており、前記入射面８ａは前記主面と交差する面とされており、前記凹部８内に透光性の軟質エラストマー７が充填されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源からの光を伝播させる導光体及びそれを用いた導光モジュール等に関する。

下記特許文献１には、光源と、導光体（照光シート）とを備える照光シート構造体に関する発明が開示されている。

特許文献１では、光源と導光体との間が空気層となっているが、特許文献２，３では光源と導光板との間に透明樹脂が介在している。

特許文献２，３のように光源と導光体との間に空気よりも屈折率の高い透明樹脂を埋め込むことで光源からの光を広げることができる。

ところで特許文献２，３には、光源と導光体との間にどのようにして透明樹脂を埋め込むか具体的記載がなされていない。例えば、光源を導光体に対し間隔を空けて対向させた後、光源と導光体との間に透明樹脂を充填する方法が考えられるが、この方法では光源と導光体の双方を固定して透明樹脂を充填しなければならず簡単に光源と導光体との間に透明樹脂を充填できない。また特許文献１のように導光体側に凹部を設け、前記凹部内に光源を配置する構成では、光源の発光部と導光体間を透明樹脂により適切に埋めることが難しい。また、接着剤で光源と導光体間を接合する方法であると接着剤の漏れや、光源と導光体間に接着むらが発生しやすく、また接着剤を光源と導光体間に塗布した後、熱硬化させるような構成では、熱収縮などにより光学特性が劣化する問題があった。

特開２００８−２３４８６３号公報 特開２００３−１００１３１号公報 特開２００５−７８８０２号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、光源との間に透明樹脂を適切かつ簡単に充填することが可能な導光体及びそれを用いた導光モジュール、ならびに前記導光体の製造方法及び前記導光モジュールの製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、光源を収容する凹部を有し、前記凹部に設定された入射面から入射された光を伝播させる板状の導光体において、
前記凹部は前記導光体の主面である第１の面側に開口しており、前記入射面は前記主面と交差する面とされており、前記凹部内に透光性の軟質エラストマーが充填されていることを特徴とするものである。

このように導光体に凹部を設け、この凹部内に軟質エラストマーを充填しておくことで、光源を凹部内に設置したときに透明樹脂である軟質エラストマーにより適切かつ簡単に光源の発光部と導光体間を埋めることができる。これにより良好な光学特性（伝播効率）を得ることが可能な導光体にできる。

本発明では、前記軟質エラストマーは、前記入射面側に偏って充填されていることが好ましい。これにより、効果的に光源の発光部と導光体の入射面間を軟質エラストマーにより埋めることができる。

また本発明では、前記軟質エラストマーの表面は、前記入射面から反対方向に離れるにつれて前記第１の面から遠ざかるように前記第１の面に対して傾斜して形成されていることが好ましい。これにより効果的に光源の発光部と導光体の入射面間を軟質エラストマーにより埋めることができる。また、後述の導光モジュールとしたときに光源の発光部に対する反対側では軟質エラストマーの充填量が少なくなり、あるいは充填されず、これにより高温・低温環境下にて軟質エラストマーにボイドが形成されるのを抑制することができ、これにより良好な光学特性を得ることができる。

また本発明では、前記凹部は、底面あるいは天井面にあたる第２の面を備え、硬化前の前記軟質エラストマーの流動を妨げるための突出部が前記第２の面から前記第１の面側に向けて形成されていることが好ましい。これにより、導光モジュールとしたときに効果的に光源の発光部と導光体の入射面間を軟質エラストマーにより埋めることができる。

また本発明では、前記凹部は、底面あるいは天井面にあたる第２の面を備え、前記軟質エラストマーを、前記凹部内の入射面側に留めておくための突出部が前記第２の面から前記第１の面側に向けて形成されていることが好ましい。これにより、導光モジュールとしたときに効果的に光源の発光部と導光体の入射面間を軟質エラストマーにより埋めることができる。

また本発明では、前記凹部内の入射面との反対側の側壁面が切り欠かれて外方に開放されている構成とすることが好ましい。

また本発明では、前記軟質エラストマーは、ＶＬＲＨ硬度が３０°以下であることが好ましい。これにより、軟質エラストマーを超軟質材料にでき、効果的に光源の発光部と導光体の入射面間を軟質エラストマーにより埋めることができる。

また本発明における導光モジュールは、上記のいずれかに記載された導光体と、光源を搭載した基板と、を有し、前記基板が前記第１の面に設置されるとともに前記光源が前記凹部内に配置され、前記光源の発光部と前記導光体間が前記軟質エラストマーにより埋められていることを特徴とするものである。本発明では簡単且つ適切に光源の発光部と導光体間を軟質エラストマーで埋めることができる。これにより良好な光学特性（伝播効率）を得ることが可能な導光体にできる。

本発明では、前記軟質エラストマーは、前記光源からの光の出射方向と異なる方向に開放領域を備えることが好ましい。また前記光源は前記発光部以外の領域で前記軟質エラストマーと接しない部分を備えることが好ましい。例えば、前記発光部は前記光源の側面に位置し前記発光部との反対側面の少なくとも一部に前記軟質エラストマーと接しない部分が設けられることが好ましい。これにより高温・低温環境下にて軟質エラストマー内（特に光源の発光部と導光体との間の軟質エラストマー）にボイドが形成されるのを抑制することができ、これにより良好な光学特性を得ることができる。

また本発明では、凹部内に突起部が設けられた導光体を備え、前記凹部に設けられた前記突起部は、前記光源と高さ方向にて対向していることが好ましい。

また本発明では、前記基板と前記導光体とが前記凹部の周囲にて密着していることが好ましい。これにより耐環境性を向上させることができる。

また本発明は、光源から入射された光を伝播させる導光体の製造方法において、
前記導光体の主面である第１の面側に開口し、前記主面と交差する入射面を有する凹部を形成する工程、
前記凹部内に流動状態にある透光性の軟質エラストマーを充填する工程、
流動状態の前記軟質エラストマーを硬化させる工程、
を有することを特徴とするものである。これにより簡単かつ適切に導光体の凹部内に軟質エラストマーを充填できる。そして後述の導光モジュールの製造方法において、簡単且つ適切に光源の発光部と導光体との間を軟質エラストマーで埋めることができる。

また本発明では、前記凹部の入射面側が下方に向くように前記導光体を傾けた状態で、前記凹部内に前記軟質エラストマーを充填することが好ましい。これにより軟質エラストマーを入射面側に偏らせて充填することができる。

また本発明では、前記凹部を形成する工程において、前記凹部の底面から前記第１の面方向に向けて突出部を有するように形成することが好ましい。これにより、軟質エラストマーの流動を抑制でき、軟質エラストマーを入射面側に十分に充填することができる。

また本発明では、前記軟質エラストマーのＶＬＲＨ硬度を３０°以下とすることが好ましい。これにより軟質エラストマーを超軟質材料にでき、光源の発光部と導光体との間を適切かつ簡単に埋めることができる。

また本発明では、流動状態の前記軟質エラストマーをＵＶ硬化あるいは熱硬化することが好ましい。これにより硬化後、軟質エラストマーを非流動状態にでき、軟質エラストマーを凹部内に適切に留めておくことができる。

また本発明における導光モジュールの製造方法は、上記のいずれかに記載された導光体の第１の面と対向するよう、光源を搭載した基板を設置する工程をさらに有し、
前記基板を設置する工程において、前記光源を前記導光体の凹部に向けて、前記基板を前記第１の面に設置するとともに前記光源を前記凹部内に配置し、このとき前記凹部内に充填された前記軟質エラストマーにより前記光源の発光部と前記導光体間を埋めることを特徴とするものである。

本発明では、導光体に凹部を形成し、この凹部内に予め軟質エラストマーを充填しておく。続いて、光源を前記凹部に配置する。このとき光源は軟質エラストマーを押し込み、これにより軟質エラストマーは変形しながら光源の発光部と導光体との間の狭い空間内を適切に埋める。このように本発明では、導光体の凹部側に軟質エラストマーを充填しておき、続いて光源を凹部内に配置するという簡単な作業により、光源の発光部と前記導光体間を軟質エラストマーにより埋めることができる。

本発明では、前記軟質エラストマーには、前記光源からの光の出射方向と異なる方向に開放領域を設けることが好ましい。また、前記光源には前記発光部以外の領域で前記軟質エラストマーと接しない部分を備えることが好ましい。例えば、前記発光部は前記光源の側面に位置し前記発光部との反対側面の少なくとも一部に前記軟質エラストマーと接しない部分を備えることが好ましい。これにより耐環境性に優れた導光モジュールを製造できる。

本発明によれば、導光体側に凹部を設け、この凹部内に軟質エラストマーを充填することで、光源を凹部内に設置したときに透明樹脂である軟質エラストマーにより適切かつ簡単に光源の発光部と導光体間を埋めることができる。

図１は本実施形態における導光モジュールの部分平面図である。 図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って厚さ方向（高さ方向）に切断し矢印方向から見た導光モジュールの部分縦断面図である。 図３は図１と一部異なる実施形態における導光モジュールの部分平面図である。 図４（ａ）（ｂ）は、本実施形態における導光体の形態及びその製造方法を説明するための部分縦断面図である。 図５は別の実施形態における導光モジュールの部分縦断面図である。 図６は図５の導光モジュールの問題点を説明するための部分縦断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｇ）は図６に示した軟質エラストマーにボイドが形成されるメカニズムを説明するための部分縦断面図である。 図８は図５の導光モジュールを改良した部分縦断面図である。 図９は別の実施形態における導光モジュールの部分縦断面図である。 図１０は、別の実施形態における導光モジュールの部分縦断面図であり、特に凹部内に突出部を備えた構成である。。 図１１は図１０に示す導光モジュールの製造方法を示す部分縦断面図である。ただし図１１（ｂ）は部分斜視図である。

図１は本実施形態における導光モジュールの部分平面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って厚さ方向（高さ方向）に切断し矢印方向から見た導光モジュールの部分縦断面図である。なお図１の平面図では、凹部の輪郭（側壁面）、ＬＥＤ（発光ダイオード；光源）、及び軟質エラストマー７を透視して示している。

各図におけるＸ１−Ｘ２方向と、Ｙ１−Ｙ２方向とは平面内にて直交する２方向を指す。Ｚ１−Ｚ２方向は高さ方向（導光体の板厚方向）を指す。

図１，図２に示す導光モジュール（照光装置）１は、基板２と、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源３と、板状の導光体（ライトガイド）６と、軟質エラストマー（透明樹脂）７と、を有して構成される。

図２に示すように、ＬＥＤからなる光源３が基板２上に実装される。光源３の数は限定しない。例えば、複数の光源３をＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて並設することもできる。

図１，図２に示す導光体（ライトガイド）６は、高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）にて対向し、導光体６の主面である第１の面６ａと対向面６ｂとを備え、第１の面６ａと対向面６ｂとは略平坦面（Ｘ−Ｙ平面に平行な面）である。なお以下では、第１の面６ａを設置面６ａと称する。また図１，図２に示す実施形態では、例えば導光体６内に伝播した光を対向面６ｂ側から出射できる構成とされており、したがって対向面６ｂを光出射面６ｂと称することとする。導光体６は所定厚を有する板状で形成される。導光体６は、透光性の材料で形成され透明もしくは半透明であり、樹脂、ガラス等の別を問わない。例えば、導光体６は透明もしくは半透明の熱可塑性樹脂で形成され、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ／ＣＯＣ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）等で形成できる。あるいは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン等の光硬化型、熱硬化型の樹脂で形成されてもよい。なお導光体６に後述する凹部を形成することができれば、薄いフィルム状とすることもできる。

図１，図２に示すように、導光体６には設置面６ａ側に開口部９を有する凹部８が形成されている。凹部８は、設置面（第１の面）６ａから光出射面（対向面）６ｂ方向（Ｚ１方向）への途中位置まで形成される。図１，図２に示すように凹部８は天井面８ｄ（第２の面）と、天井面８ｄの周囲の一部を囲む側壁面とを有して構成され、側壁面の一部は導光体６へ光を入射する入射面とされる。ここで側壁面８ａは、入射面であり、入射面８ａは設置面（第１の面）６ａと交差している。側壁面は、図１，図２に示すようにＹ１−Ｙ２方向に延び、天井面８ｄのＸ２側縁部と設置面６ａ間を連結する入射面（第１の側壁面）８ａと、Ｙ１−Ｙ２方向に間隔を空けてＸ１−Ｘ２方向に延び、入射面８ａ及び設置面６ａと連結する第２の側壁面８ｂ及び第３の側壁面８ｃとを有する。図１，図２に示すように、凹部８は導光体６のＸ１側端面６ｃ側が切り欠かれており、前記開口部９は導光体６のＸ１側端面６ｃにまで延出して形成されている。

図１，図２に示す凹部８の天井面８ｄはＸ−Ｙ平面に略平行な面である。そして天井面８ｄは、導光体６の設置面６ａ及び光出射面６ｂと高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）にて対向している。ここで本明細書において「対向」とは二つの面が平行状態であるものに限定されない。少なくとも一方の面と他方の面とが直交関係でない状態を指す。例えば、設置面６ａと光出射面６ｂとが平行でなくても直交関係になければ対向状態である。かかる場合、例えば設置面６ａをＸ−Ｙ平面に平行におき、設置面６ａに対し直交する方向が「高さ方向」である。また凹部８の天井面８ｄがＸ−Ｙ平面に対して傾斜して形成されている場合、天井面８ｄの設置面６ａに対する傾斜角度（鋭角）は、各側壁面８ａ〜８ｃの設置面６ａに対する傾斜角度（鋭角〜直角）よりも小さくなっている。なお図１，図２に示す実施形態では、天井面８ｄはＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向にて形成される平面と平行な面で形成されており、各側壁面８ａ〜８ｃは高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）と平行、すなわち天井面８ｄに対して直交方向に形成されている。

図１に示す実施形態では天井面８ｄは、Ｙ１−Ｙ２方向の幅が略一定とされた矩形状であるが、図３のように、天井面８ｄが入射面８ａから導光体６のＸ１側端面６ｃに向けて徐々にＹ１−Ｙ２方向の幅寸法が広がる形状としてもよい。また凹部８の平面形状や断面形状は図１，図３、さらには後述する図５、図１０の形状に限定されるものではない。

導光体６の光出射面６ｂには、光源３から導光体６内に入射された光を取り出すための光取り出し部（図示しない）が所定領域に設けられる。なお光り取り出し部以外の導光体６の表面には反射層（図示しない）等が設けられている。

図２に示すように、例えばＬＥＤである光源３は、ＬＥＤチップ（発光素子）１０と、ＬＥＤチップ１０を表面（チップ搭載面）にて支持する不透明なガラスエポキシ基材等からなるベース（基体）１１と、ＬＥＤチップ１０を封止するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性の封止樹脂１２と、ベース１１に設けられた電極（図示せず）とを有して構成されている。光源３の電極は基板２に形成されたランド部１４に半田１５により半田付けされる。なお半田１５の代わりに導電接着剤等により電極とランド部１４とが接合されていてもよい。半田付け部以外の光源３の下面と基板２との間には隙間（空間）１７が形成されている。なおこの隙間１７は後述するように軟質エラストマー７により埋められていない。ただし埋められていなくてもよいという意味であり、当然、埋められていてもよい。

図２に示すようにベース１１の右側面がＬＥＤチップ７が搭載されるチップ搭載面となっている。

図２に示すように光源３が導光体６に形成された凹部８内に設置される。図２に示すように光源３の発光部３ａは端面（封止樹脂１２の端面）に位置し、凹部８の入射面８ａと光源３の発光部３ａとが間隔１９を介して対向している。すなわち、入射面８ａが導光体６の入射面となっており、光源３の発光部３ａから発せられた光Ｌ１を導光体６内に入射可能とする面である。

入射面８ａと光源３の発光部３ａとの間の間隔１９は、数百μｍ程度の大きさである。ただし間隔１９の大きさを限定するものではない。

光源３が設置された基板２はリジッド（剛性）でもフレキシブル（可撓性）であってもどちらでもよい。導光体６は基板２上に図示しない接着または粘着層、あるいはねじまたはスナップ機構などの機械的な固定手段等を介して接合されている。

図１，図２に示すように封止樹脂としての透光性の軟質エラストマー７が光源３の発光部３ａと入射面８ａとの間を埋めている。ここで本明細書において「透光性」や「透明」とは、可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。また「半透明」とは「透明」よりも可視光線透過率が低い状態を指し、例えば可視光線透過率は３０％〜６０％程度である。

ここで軟質エラストマー７は、発光部３ａと入射面８ａとの間をほぼ隙間なく埋めることができる柔軟性を備えた透光性の樹脂であればよい。例えば弾性、耐久性を備えた超軟質のエラストマーゲル状物質が好適である。超軟質エラストマーゲル状物質としてはアクリル系、シリコーン系、ウレタン系等の透明樹脂があり、例えば軟質ウレタン樹脂を提示できる。また軟質エラストマー７のＶＬＲＨ硬度（硬化後）が３０°以下であることが好適である。ＶＬＲＨ硬度とは１００ｍＮの押し込み力で押し込み、最大深さが１．０ｍｍに達したらＶＬＲＨ硬度が０°であり、最大深さが０ｍｍのときはＶＬＲＨ硬度が１００°である。例えばＶＬＲＨ硬度を、エムアンドケー株式会社のバーレイス・ゴム用万能自動硬度計 デンジストＩＩを用いて測定することができる。

軟質エラストマー７の屈折率は、空気よりも高く光源３を構成する封止樹脂１２及び導光体６の屈折率とほぼ同等であることが好ましい。具体的には軟質エラストマー７の屈折率は、約１．４〜１．６の範囲内であることが好適である。軟質エラストマー７の屈折率を光源３を構成する封止樹脂１２及び導光体６の屈折率とほぼ同等とすることで、光の反射損失を少なく効率的な光結合状態を得ることが出来る。

図２に示すように、光源３の端面に位置する発光部３ａから光Ｌ１（矢印で示す）が発せられる。このとき本実施形態では、光源３の発光部３ａと、発光部３ａに対向する凹部８の入射面８ａとの間の間隔１９は透光性の軟質エラストマー７にて適切に埋められているため、光Ｌ１を軟質エラストマー７を介して導光体６内に適切に伝播することが出来る。

図１，図２の実施形態において光源３は、主として発光部３ａから光Ｌ１が発せられるが、ＬＥＤチップ（発光素子）１０は発光部３ａよりも奥の位置（後端面３ｃ方向）であるベース１１の表面（図２の右側面）に設けられており、光Ｌ２は封止樹脂１２の上面１２ａからも多少漏れ出る。このため、この漏れ出た光りも導光体６内に有効に伝播させるには、光源３の封止樹脂１２の上面１２ａと天井面８ｄとの間にも軟質エラストマー７が介在することが好適である。

図４は、本実施形態における導光体６の形態及びその製造方法を説明するための部分縦断面図である。

図４（ａ）に示すように、導光体６の設置面６ａ側に凹部８を形成する。図４（ａ）では、設置面６ａを上面側に向け、光出射面６ｂを下面側に向けている。凹部８は設置面６ａから光出射面６ｂに向けての途中位置まで形成されている。図４では、凹部８を構成する第２の面８ｄは底面を構成しており、図４の説明では底面８ｄと称することとする。

図４（ａ）に示すように、少し導光体６を斜めに傾けた状態とする。このとき入射面８ａが入射面８ａと対向する側（導光体６のＸ１側端部）よりも下方に向くように導光体６を傾ける。

そして、流動状態にある液状の軟質エラストマー７を凹部８内に充填する。このように入射面８ａ側が下方に向くように導光体６を傾けた状態で液状の軟質エラストマー７を凹部８内に充填することで、軟質エラストマー７が切り欠かれた凹部８のＸ１側端部から外方にこぼれるのを防止できる。また、軟質エラストマー７を入射面８ａ側に偏らせて充填することができる。

続いて、軟質エラストマー７をＵＶ（紫外線）硬化する。これにより、軟質エラストマー７の流動性が失われる。このとき本実施形態では、硬化後の軟質エラストマー７のＶＬＲＨ硬度を３０°以下に設置でき超軟質材料とすることができる。なおＵＶ硬化後に熱処理を施して熱収縮率を低減させることが好適である。また軟質エラストマー７には熱硬化するもの、あるいはＵＶ硬化及び熱硬化するものを選択してもよい。

図４（ｂ）のように導光体６をＸ−Ｙ平面と平行状態に戻しても、非流動状態の軟質エラストマー７は、入射面８ａ側に偏った状態を保つことができる。
なお本実施形態における発明の最小単位（導光体）は図４の状態である。

そして図２に示す基板２上に搭載された光源３を導光体６の凹部８側に向けて、基板２を設置面６ａに設置するとともに、光源３を凹部８内に配置する。このとき軟質エラストマー７は光源３に押し込まれて変形し、図２に示すように、軟質エラストマー７により光源３の発光部３ａと入射面８ａとの間の間隔１９を適切かつ簡単に埋めることができる。

また図１，図２に示す実施形態では、軟質エラストマー７が光源３の後端面３ｃ側にて接していない。すなわち軟質エラストマー７は光源３の全体を覆っておらず、図１，図２に示すように、光源３の後端面３ｃは露出した状態となっている。

図２の構成は高温、低温環境下において軟質エラストマー７にボイド（気孔）が形成されにくい構成となっている。ここでボイドには、閉鎖微小空間以外に外部と連通した開放微小空間も含む。

図２に示す構造が耐環境性に優れる点を説明する前に、図５の構造を説明する。
図５も本実施形態の一態様である。図５では、開口部９が設置面（第１の面）６ａ側だけに設けられるように、凹部８の天井面８ｄの周囲全体を側壁面で囲む。すなわち図５では入射面８ａとの反対側にも側壁面８ｅが設けられている。そして軟質エラストマー７が凹部８内に充填される。このとき図５では、光源３の発光部３ａのみならず上面、側面及び後端面３ｅの全域が軟質エラストマー７によって埋められている。ただし図５に示すように、光源３の下面と基板２との間には隙間（空間）１７が形成されている。

図５の実施形態においても上記にて説明した図４に準じて製造でき、これにより光源３の発光部３ａと入射面である入射面８ａとの間の間隔１９を軟質エラストマー７により簡単且つ適切に埋めることができる。

ただし図５に示す実施形態では、図２に示す実施形態に比べて、図６に示すように高温・低温環境下において軟質エラストマー７にボイド（気孔）２０が形成されやすいことがわかった。

ここで図７を用いて図６に示したボイド形成のメカニズムについて説明する。
図７（ａ）に示す工程では、導光体６に形成された凹部８内に軟質エラストマー７を充填する。軟質エラストマー７はＵＶ硬化されている。

図７（ｂ）に示すように、基板２上に搭載された光源３を凹部８内に配置する。このとき凹部８内に充填された軟質エラストマー７は押し込められて変形しながら光源３を包み込む。このとき空気も一緒に巻き込まれる。

図７（ｃ）では、巻き込まれた空気は圧縮されて小さくなっている。
図７（ｄ）では、空気は、光源３の下面と基板２との間の隙間１７に入り込む。あるいは目視できないサイズまで小さくなる。

続いて図７（ｅ）では、加熱を施す。すると軟質エラストマー７は熱膨張する。図７（ｅ）では矢印にて軟質エラストマー７が熱膨張していることを示している。このとき軟質エラストマー７は、図７（ｄ）の導光体６と基板２間の封止時に、導光体６と基板２との間にわずかに形成された隙間２１内に広がっていく。

次に図７（ｆ）では、冷却を施す。すると軟質エラストマー７は収縮する。しかしながら基板２と導光体６との隙間２１に入り込んだ軟質エラストマー７は元の位置まで戻りにくく、この隙間２１内に入り込んだ軟質エラストマー７が戻らない分、圧縮されていた空気がボイド２０として現れてしまう。

また場所によっては図７（ｇ）に示すように軟質エラストマー７が戻るよりも速く空気が入ってしまい光源３の発光部３ａから入射面８ａにまで至る大きなボイド２０となることもある。

これに対して図１，図２に示した構成では、少なくとも光源３の発光部３ａと凹部８の入射面８ａとの間が軟質エラストマー７により埋められているが、光源３の後端面３ｃは軟質エラストマー７により埋められていない。よって図１，図２に示すように軟質エラストマー７の後端面７ａは、広い面積を有して開放された状態にある。このため図７（ｅ）で示した加熱処理及び図７（ｆ）で示した冷却処理が施されても、軟質エラストマー７の熱膨張及び収縮は軟質エラストマー７の後端面７ａで支配的に起こり、非常に狭い空間である光源３の下面と基板２との間や、導光体６と基板２との間では起こりにくくなっている。よって図１，図２のように光源３の周囲全域を軟質エラストマー７で埋めないようにすることで（ただし、光源３の発光部３ａと入射面８ａとの間を軟質エラストマー７で埋める）、光源３の発光部３ａとの対向領域と異なる部分にて軟質エラストマー７に広い開放領域を設けることができ、これにより、高温・低温環境下にて軟質エラストマーにボイドが形成されるのを抑制することができる。

このため、設置面６ａ側の開口部９を除いて凹部８の周囲全体が囲まれた形態（図１，図２と異なってＸ１側も開放されていない形態）にて図８のように、光源３の発光部３ａ側は軟質エラストマー７で埋めて、それ以外の領域にて軟質エラストマー７に接しない部分を設けることで、耐環境性を向上させることができる。

図３に示すように凹部８の幅寸法（Ｙ１−Ｙ２方向の長さ寸法）を導光体６のＸ２側端面６ｃ方向に向けて徐々に広げることで、軟質エラストマー７の後端側の開放領域７ａをより広く形成でき、したがってより効果的に耐環境性の向上を図ることができる。

図１，図２，図３，図８ではいずれも光源３の後端面３ｃ側が軟質エラストマー７と接しないように構成されているが、光源３の光の出射方向（Ｘ２）と異なる方向にて軟質エラストマー７と接しない部分があれば後端面３ｃに限定されない。

ただし、光源３の周囲が全部、軟質エラストマー７で埋められていても、光源３からの光の出射方向（図２ではＸ２方向）と異なる方向に開放領域７ａが形成されば、図５の構成に比べて耐環境性を向上させることが可能である。ここで本明細書において「開放領域」とは、光源３の下面と基板２との間や導光体６と基板２との間に比べて、熱膨張、収縮が支配的に起こる空気層と接する領域を指す。

あるいは図９に示すように光源３の周囲全域が軟質エラストマー７にて覆われ、軟質エラストマー７が凹部８内全体に充填されていても（ただし光源３の下面と基板２との間に軟質エラストマー７が充填されない隙間１７があってもよい）、凹部８の周囲の導光体６の設置面６ａと基板２との間を密着させることで（図５で示した導光体６と基板２間の隙間２１が形成されていない）、図５の構成に比べて耐環境性を向上させることができる。

図１０は別の実施形態における導光モジュール（照光装置）の部分縦断面図である。
図１０では、導光体３０は、高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）にて対向する設置面（第１の面）３０ａと光出射面（対向面）３０ｂとを備え、設置面３０ａからＺ１方向に向けて凹部３１が形成されている。

凹部３１の設置面３０ａ側には開口部３２が形成されている。図１０では凹部３１の天井面（第２の面）３３は設置面３０ａや光出射面３０ｂに対してやや傾斜している。凹部３１は、前記天井面３３の周囲にて高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）に略平行に延出する側壁面を備える。このうち第１の側壁面３１ａは、天井面３３と設置面３０ａ間を連結し、光源３の発光部３ａと間隔１９を空けて対向する入射面となっている。

一方、入射面３１ａに対してＸ１−Ｘ２方向にて対向する側壁面３１ｂは設置面３０ａまで届いておらず凹部３１は、Ｘ１側においても開口している。

図１０に示すように凹部３１の天井面３３にはＺ２方向（設置面３０ａ方向）に向けて突出部３４が形成されている。突出部３４は、凹部３１のＸ１−Ｘ２方向の途中位置にあり、さらに、天井面３３から設置面３０ａに向けての途中位置まで形成されている。突出部３４と設置面３０ａまでの高さ寸法ｈ１は，基板２上から光源３の上面（Ｚ１側の面）までの厚み寸法と同等かあるいはやや大きくされている。

突出部３４が形成されることで、凹部３１内に充填された硬化前の軟質エラストマー７の流動を妨げることができる。これにより軟質エラストマー７を入射面３１ａ側に留めておきやすくなる。突出部３４の形成は図２、図８の形態に対しても適用可能である。

図１０に示すように突出部３４は凹部３１内に設置された光源３と高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）にて対向している。必ずしも対向してなくてよいが、対向させることで、軟質エラストマー７を光源３の発光部３ａと入射面３１ａとの間の間隔１９に押し込みやすくなり、また突出部３４を、凹部内での光源３の配置に対するストッパにできる。そして、光源３の発光部３ａと入射面３１ａとの間の間隔１９内は軟質エラストマー７により適切に埋められている。また図１０に示す実施形態においても図２と同様に光源３の後端面３ｃ側が軟質エラストマー７により完全に覆われておらず、軟質エラストマー７は後端側にて広い開放領域７ａを備えている。よって高温・低温環境下における軟質エラストマー７の熱膨張・収縮は主に開放領域７ａ側にて発現させることができ、光源３の発光部３ａと入射面３１ａとの間を埋める軟質エラストマー７にボイドが発生するのを抑制することができる。

図１１は図１０に示す導光モジュールの製造方法を示す部分縦断面図である。ただし図１０（ｂ）は部分斜視図である。

図１１（ａ）（ｂ）の工程では、導光体３０の設置面３０ａ側に凹部３１を形成する。図１１（ａ）（ｂ）に示すように凹部３１の開口部３２を導光体３０の設置面３０ａからＸ１側端面３０ｃにかけて形成する。また、設置面３０ａ側の開口部３２と高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）で対向する凹部３１の底面（第２の面）３３から設置面３０ａ方向に向けて突出部３４を形成する。突出部３４を、底面３３のＸ１−Ｘ２方向の途中位置に形成するとともに、図１１（ｂ）に示すように凹部３１の幅全体（Ｙ１−Ｙ２方向）に形成する。なお図１１（ｂ）は一例であり、突出部３４をＹ１−Ｙ２方向に断片的に形成することもできる。ただし、凹部３１の幅全体に突出部３４を形成したほうが軟質エラストマー７の流動をより効果的に抑制することができて好適である。

また突出部３４の高さ位置は、設置面３０ａよりも低い位置にある。突出部３４から設置面３０ａまで高さ寸法ｈ１の間隔が空いている。この間隔により光源３を凹部３１内に適切に設置することができる。

続いて図１１（ｃ）では、凹部３１内に流動状態にある液状の軟質エラストマー７を例えばディスペンサーにより充填する。このとき、図１１（ｃ）に示すように、凹部３１の入射面３１ａが下方に向くように導光体３０を斜めに傾けた状態で軟質エラストマー７を充填することが好ましい。これにより軟質エラストマー７を入射面３１ａ側に優先的に充填することができる。また凹部３１内に突出部３４が形成されていることで、軟質エラストマー７の入射面３１ａ側と反対方向への流動を抑制することができる。

続いて軟質エラストマー７をＵＶ硬化し、さらに所定の熱処理を施して軟質エラストマー７の熱収縮率を低減させる。これにより軟質エラストマー７を非流動状態にできる。図１１（ｄ）の状態が本発明での「導光体」であり、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）までが本発明の「導光体の製造方法」に該当する。

続いて、基板２上に設置された光源３を凹部３１に向けて、基板２を導光体３０の設置面３０ａに設置するとともに光源３を凹部３１内に設置する。光源３が凹部３１内に進入すると光源３に押されて例えばＶＬＲＨ硬度が３０°以下の超軟質材料である軟質エラストマー７は変形しながら光源３の発光部３ａと入射面３１ａとの間を適切に埋める。またこのとき、光源３には、光源３の光出射方向（Ｘ２方向）と異なる方向にて軟質エラストマー７と接しない部分があり、例えば光源３の後端面３ｃの一部が軟質エラストマー７と接していない。これにより軟質エラストマー７は後端側で広い開放領域を備えており、これにより耐環境性に優れた導光モジュールを製造することができる。

１ 導光モジュール（照光装置）
２ 基板
３ 光源
３ａ 発光部
６、３０ 導光体（ライトガイド）
６ａ、３０ａ 第１の面（設置面）
６ｂ、３０ｂ 対向面（光出射面）
７ 軟質エラストマー
７ａ 開放領域
８、３１ 凹部
８ａ、３１ａ 入射面（第１の側壁面）
８ｄ、３３ 天井面あるいは底面
９ 開口部
１０ ＬＥＤチップ
１７ 隙間
１９ 間隔
３４ 突出部

Claims (22)

1. 光源を収容する凹部を有し、前記凹部に設定された入射面から入射された光を伝播させる板状の導光体において、
   前記凹部は前記導光体の主面である第１の面側に開口しており、前記入射面は前記主面と交差する面とされており、前記凹部内に透光性の軟質エラストマーが充填されていることを特徴とする導光体。
2. 前記軟質エラストマーは、前記入射面側に偏って充填されている請求項１記載の導光体。
3. 前記軟質エラストマーの表面は、前記入射面から反対方向に離れるにつれて前記第１の面から遠ざかるように前記第１の面に対して傾斜して形成されている請求項１又は２に記載の導光体。
4. 前記凹部は、底面あるいは天井面にあたる第２の面を備え、硬化前の前記軟質エラストマーの流動を妨げるための突出部が前記第２の面から前記第１の面側に向けて形成されている請求項２又は３に記載の導光体。
5. 前記凹部は、底面あるいは天井面にあたる第２の面を備え、前記軟質エラストマーを、前記凹部内の入射面側に留めておくための突出部が前記第２の面から前記第１の面側に向けて形成されている請求項２又は３に記載の導光体。
6. 前記凹部内の入射面との反対側の側壁面が切り欠かれて外方に開放されている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の導光体。
7. 前記軟質エラストマーは、ＶＬＲＨ硬度が３０°以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の導光体。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載された導光体と、光源を搭載した基板と、を有し、前記基板が前記第１の面に設置されるとともに前記光源が前記凹部内に配置され、前記光源の発光部と前記導光体間が前記軟質エラストマーにより埋められていることを特徴とする導光モジュール。
9. 前記軟質エラストマーは、前記光源からの光の出射方向と異なる方向に開放領域を備える請求項８記載の導光モジュール。
10. 前記光源は前記発光部以外の領域で前記軟質エラストマーと接しない部分を備える請求項８又は９に記載の導光モジュール。
11. 前記発光部は前記光源の側面に位置し前記発光部との反対側面の少なくとも一部に前記軟質エラストマーと接しない部分が設けられる請求項１０記載の導光モジュール。
12. 請求項４又は５に記載の導光体を備え、前記凹部に設けられた前記突起部は、前記光源と高さ方向にて対向している請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の導光モジュール。
13. 前記基板と前記導光体とが前記凹部の周囲にて密着している請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の導光モジュール。
14. 光源から入射された光を伝播させる導光体の製造方法において、
    前記導光体の主面である第１の面側に開口し、前記主面と交差する入射面を有する凹部を形成する工程、
    前記凹部内に流動状態にある透光性の軟質エラストマーを充填する工程、
    流動状態の前記軟質エラストマーを硬化させる工程、
    を有することを特徴とする導光体の製造方法。
15. 前記凹部の入射面側が下方に向くように前記導光体を傾けた状態で、前記凹部内に前記軟質エラストマーを充填する請求項１４記載の導光体の製造方法。
16. 前記凹部を形成する工程において、前記凹部の底面から前記第１の面方向に向けて突出部を有するように形成する請求項１４又は１５に記載の導光体の製造方法。
17. 前記軟質エラストマーのＶＬＲＨ硬度を３０°以下とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の導光体の製造方法。
18. 流動状態の前記軟質エラストマーをＵＶ硬化あるいは熱硬化する請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の導光体の製造方法。
19. 前記導光体の第１の面と対向するよう、光源を搭載した基板を設置する工程をさらに有し、
    前記基板を設置する工程において、前記光源を前記導光体の凹部に向けて、前記基板を前記第１の面に設置するとともに前記光源を前記凹部内に配置し、このとき前記凹部内に充填された前記軟質エラストマーにより前記光源の発光部と前記導光体間を埋めることを特徴とする導光モジュールの製造方法。
20. 前記軟質エラストマーには、前記光源からの光の出射方向と異なる方向に開放領域を設ける請求項１９記載の導光モジュールの製造方法。
21. 前記光源には前記発光部以外の領域で前記軟質エラストマーと接しない部分を備える請求項１９又は２０に記載の導光モジュールの製造方法。
22. 前記発光部は前記光源の側面に位置し前記発光部との反対側面の少なくとも一部に前記軟質エラストマーと接しない部分を備える請求項２０記載の導光モジュールの製造方法。

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