JP7417879B2 - 発光装置、照明システム及び光通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置、照明システム及び光通信システムに関する。
発光装置の一つとして、照明光を照射する照明装置が知られている。照明装置では、光源から出射した光を、用途又は目的等に応じて、導光板、レンズ又はフィルタ等の光学部材を用いて照明光として外部に取り出す。
例えば、特許文献１には、高い装飾性を得ることを目的として、白色光源から出射した白色光を部分的に青色フィルタに透過させて白色光と青色光との両方を導光部内に入射させ、白色光と青色光との割合を導光部の入射位置に応じて変化させることで青色からオレンジ色へと光の色相がグラデーション状に変化する照明光を照射する照明装置が開示されている。
特開２０１８－１４１８４０号公報
本発明は、複数の光学部材及び光源の位置関係を工夫することによって、新規な取り出し方で光を取り出すことができる発光装置等を提供することを目的とする。
本発明に係る発光装置の一態様は、少なくとも可視光領域において透光性を有する透光性部材と前記透光性部材の表面の少なくとも一部に設けられた光制御層とを有する導光体と、前記透光性部材の少なくとも一つの端面に向けて光を出射する光源と、を備え、前記光制御層は、反射光の波長が入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有する。
本発明に係る照明システムの一態様は、上記の発光装置を照明装置として備える。
本発明に係る光通信システムの一態様は、上記の発光装置を光伝送装置として備える。
新規な取り出し方で光を取り出すことができる。
図１は、実施の形態１に係る発光装置の斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る発光装置の断面図である。 図３Ａは、平面視が緑色のコロイド結晶膜Ｇの反射スペクトルを示す図である。 図３Ｂは、平面視が赤色のコロイド結晶膜Ｒの反射スペクトルを示す図である。 図４は、比較例１の発光装置の光学作用を説明するための図である。 図５は、比較例２の発光装置の光学作用を説明するための図である。 図６は、実施の形態に係る発光装置の光学作用を説明するための図である。 図７は、光制御層としてコロイド結晶膜Ｒを用いた場合の実施の形態に係る発光装置から出射する光の見え方を模式的に示す断面図である。 図８は、光制御層としてコロイド結晶膜Ｒを用いた場合の実施の形態に係る発光装置から出射する光の見え方を模式的に示す斜視図である。 図９は、光制御層としてコロイド結晶膜Ｇを用いた場合の実施の形態に係る発光装置から出射する光の見え方を模式的に示す断面図である。 図１０は、発光装置の発光スペクトルを測定するときの実験の概要を説明するための図である。 図１１は、発光装置の発光スペクトルを測定するときの実験で用いた光源の発光スペクトルを示す図である。 図１２は、比較例１の発光装置における発光スペクトルを示す図である。 図１３は、比較例１の発光装置における発光スペクトルの色度を示す図である。 図１４は、実施例１の発光装置における発光スペクトルを示す図である。 図１５は、実施例１の発光装置における発光スペクトルの色度を示す図である。 図１６は、実施例２の発光装置における発光スペクトルを示す図である。 図１７は、実施例２の発光装置における発光スペクトルの色度を示す図である。 図１８は、実施例１、２の発光装置について、光制御層から取り出される光の発光強度の角度依存性を示す図である。 図１９は、実施の形態１の変形例に係る発光装置の斜視図である。 図２０は、実施の形態２に係る発光装置の断面図である。 図２１は、実施の形態２の変形例に係る発光装置を裏側から見たときの斜視図である。 図２２は、変形例１に係る発光装置の断面図である。 図２３は、変形例２に係る発光装置の斜視図である。 図２４は、変形例２に係る発光装置の断面図である。 図２５は、変形例３に係る発光装置の斜視図である。 図２６は、変形例４に係る発光装置の断面図である。 図２７は、変形例５に係る発光装置の斜視図である。 図２８は、変形例６に係る発光装置の断面図である。 図２９は、変形例７に係る発光装置の断面図である。 図３０は、変形例８に係る発光装置の断面図である。 図３１は、変形例９に係る発光装置の断面図である。 図３２は、変形例１０に係る発光装置の断面図である。 図３３は、変形例１１に係る発光装置の断面図である。 図３４は、変形例１２に係る発光装置の断面図である。 図３５は、変形例１３に係る発光装置の断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る発光装置１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置１の斜視図である。図２は、同発光装置１の断面図である。
図１及び図２に示すように、発光装置１は、光を導光する導光体１０と、光を出射する光源２０と、光源２０を収納する筐体３０とを備える。
導光体１０は、光源２０から出射した光を導光して導光体１０の外部に出射する光学部材である。本実施の形態において、導光体１０は、光源２０から出射した光が入射する透光性部材１１と、導光体１０に入射した光源２０からの光に対して光学作用を付与して導光体１０の外部に放出する光制御層１２とを有する。
透光性部材１１は、少なくとも可視光領域において透光性を有する光学部材である。つまり、透光性部材１１は、可視光を透過する光特性を有する。透光性部材１１の透過率は、高い方がよく、少なくとも５０％以上であるとよい。具体的には、透光性部材１１は、可視光に対して透明であるとよい。透明な透光性部材１１は、向こう側が透けて見える程度に高い透過率を有している。この場合、透明な透光性部材１１の可視光に対する透過率は７０％以上であり、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である。なお、透光性部材１１は、可視光領域だけではなく、近赤外領域にも透光性を有していてもよい。つまり、透光性部材１１は、可視光領域と近赤外領域とに透光性を有していてもよい。
透光性部材１１は、第１の端面１１ａと、第１の端面１１ａとは反対側に位置する第２の端面１１ｄとを有する。本実施の形態において、透光性部材１１は、平板状の基板であり、さらに、第１の主面１１ｂと、第１の主面１１ｂに背向する第２の主面１１ｃとを有する。第１の主面１１ｂと第２の主面１１ｃは、基板である透光性部材１１を平面視したときに見える面である。この場合、第１の端面１１ａ及び第２の端面１１ｄは、基板の側面となる。本実施の形態において、透光性部材１１は、平面視形状が矩形状の基板である。この場合、第１の端面１１ａと第２の端面１１ｄとは平行であり、第１の主面１１ｂと第２の主面１１ｃとは平行である。また、第１の端面１１ａ及び第２の端面１１ｄと第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃとは垂直である。なお、透光性部材１１の厚さは、一例として、数ｍｍ～数ｃｍ程度であるが、これに限らない。
透光性部材１１は、透光性を有する材料によって構成されている。透光性部材１１は、例えば、透明樹脂材料によって構成された透明樹脂基板又は透明ガラス材料によって構成されたガラス基板等、可視光に対して透明な透明基板である。透明樹脂基板としては、アクリル樹脂によって構成されたアクリル基板、又は、ポリカーボネート樹脂によって構成されたポリカーボネート基板を用いることができる。なお、透明樹脂基板としては、フレキシブル性を有さないリジッド基板であってもよいし、フレキシブル性を有するフレキシブル基板であってもよい。本実施の形態では、透光性部材１１として、リジッドで透明なアクリル基板を用いている。
また、透光性部材１１は、導光板として機能する。つまり、透光性部材１１に入射した光は、透光性部材１１の内部を導光して進行し、透光性部材１１から外部に出射する。したがって、透光性部材１１は、光が入射する光入射面と、光入射面から入射した光が外部に出射する光出射面とを有する。本実施の形態では、透光性部材１１の第１の端面１１ａが、光源２０から出射した光が入射する光入射面となり、透光性部材１１の第１の端面１１ａ以外の面が、透光性部材１１の内部を導光した光が透光性部材１１から出射する光出射面となる。例えば、透光性部材１１において、第１の主面１１ｂ、第２の主面１１ｃ及び第２の端面１１ｄが光出射面となる。なお、変形例として後述するが、第１の主面１１ｂ、第２の主面１１ｃ及び第２の端面１１ｄが光入射面となっていてもよいし、第１の主面１１ｂ、第２の主面１１ｃ及び第２の端面１１ｄ以外に存在する面が光出射面となっていてもよい。
光制御層１２は、光制御層１２に入射する光に対して光学作用を付与する光学部材である。光制御層１２は、透光性部材１１の表面の少なくとも一部に設けられている。したがって、光制御層１２は、透光性部材１１から光制御層１２に入射する光に対して光学作用を付与する。光制御層１２の光学作用については後述する。
本実施の形態において、光制御層１２は、透光性部材１１の第１の主面１１ｂに設けられている。具体的には、光制御層１２は、透光性部材１１の第１の主面１１ｂに接するようにして第１の主面１１ｂの全面に形成されている。光制御層１２の厚さは、光制御層１２の全体において均一である。つまり、光制御層１２の厚さは、一定である。光制御層１２の厚みは、５μｍ以上１００μｍ以下であるとよいが、これに限らない。
光制御層１２は、反射光の波長が入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有する。つまり、光制御層１２は、当該光制御層１２に入射した入射光が当該光制御層１２で反射したときの反射光の波長がその入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有する。
具体的には、光制御層１２は、三次元的に周期的な構造である三次元周期構造体を有する。本実施の形態において、光制御層１２は、コロイド結晶を含むコロイド結晶膜である。コロイド結晶膜である光制御層１２は、図２の拡大図に示すように、複数のナノ粒子１２ａと、複数のナノ粒子１２ａを保持する母体樹脂１２ｂとによって構成されている。本実施の形態において、複数のナノ粒子１２ａ（コロイド粒子）は、三次元的に周期的に規則正しく配列されており、コロイド結晶として母体樹脂１２ｂ内に存在している。具体的には、複数のナノ粒子１２ａは、透光性部材１１の厚み方向と透光性部材１１の第１の主面１１ｂに平行な２軸方向（水平方向）との３軸方向に周期的に規則正しく配列されてコロイド結晶になっている。複数のナノ粒子１２ａは、光制御層１２の全体にわたって均一に配列されている。
ナノ粒子１２ａは、粒子径がナノオーダサイズの粒子である。本実施の形態において、光制御層１２に含まれるナノ粒子１２ａの粒子径は、基本的には揃っているが、多少ばらつきがあってもよい。詳細は後述するが、光制御層１２に含まれる複数のナノ粒子の１２ａの平均粒子径及び／又は濃度を調整することで、光制御層１２の光学作用を変えることができる。
複数のナノ粒子１２ａは、例えば、光を透光する透光性粒子である。透光性粒子であるナノ粒子１２ａとしては、例えば、ＳｉＯ２からなるシリカ粒子等の無機粒子を用いてもよいし、ポリスチレン粒子又はアクリル粒子等のポリマー粒子を用いてもよい。本実施の形態では、ナノ粒子１２ａとしてシリカ粒子を用いている。
母体樹脂１２ｂは、複数のナノ粒子１２ａを固定するバインダである。母体樹脂１２ｂは、透光性を有する樹脂材料によって構成されている。本実施の形態において、母体樹脂１２ｂは、可視光に対して透明な樹脂材料によって構成されている。母体樹脂１２ｂは、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びスチレン樹脂等からなる群より選ばれる少なくとも一つを含有するとよい。
コロイド結晶膜である光制御層１２は、例えば、次のようにして作製することができる。
まず、トリエチレングリコールジメタクリレート（例えば新中村化学工業社製の「ＮＫエステル３Ｇ」）からなるモノマーの中に、含有量が４０％になるようにしてシリカ粒子を添加し、その後、超音波分散処理を施すことで、モノマー内にシリカ粒子を三次元に規則的に配列するように分散させた。このようにして、シリカ粒子がコロイド粒子としてモノマー中に均一に分散した分散液を得る。次に、この分散液中に、モノマー重量に対して１．０重量％の光重合開始剤（例えばＩＧＭ Ｒｅｓｉｎｓ Ｂ．Ｖ製のＩＲＧＡＣＵＲＥ－１１７３）を添加する。そして、この分散液を透光性部材１１（例えば２００ｍｍ角で１０ｍｍ厚のアクリル基板）にバーコーターを用いて塗布して塗布膜を形成する。この際、バーコーターは、番手が＃１０のものを使用するとよい。そして、得られた塗布膜に紫外光を照射してモノマーを重合させることにより、透光性部材１１の表面上に光制御層１２としてコロイド結晶を有するコロイド結晶膜を作製することができる。
このようにして作製されたコロイド結晶膜は、コロイド結晶を構成する複数のナノ粒子１２ａの粒径サイズによって平面視したときの色が異なる。例えば、ナノ粒子１２ａとして平均粒子径が１８０ｎｍのシリカ粒子を用いて上記の方法で作製されたコロイド結晶膜Ｇは、平面視の色が緑色である。また、ナノ粒子１２ａとして平均粒子径が２００ｎｍのシリカ粒子を用いて上記の方法で作製されたコロイド結晶膜Ｒは、平面視の色が赤色である。
ここで、実際に作製したコロイド結晶膜Ｇとコロイド結晶膜Ｒとについて、反射スペクトルを測定した。その測定結果を図３Ａ及び図３Ｂに示す。図３Ａは、平面視が緑色のコロイド結晶膜Ｇの反射スペクトルを示す図である。図３Ｂは、平面視が赤色のコロイド結晶膜Ｒの反射スペクトルを示す図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す反射スペクトルは、入射角を５°、１５°、３０°として入射角度ごとに反射スペクトル測定を測定した。また、反射スペクトルは、日本分光株式会社製の分光光度計（Ｖ－６５０）を用いて、測定オプションＡＲＭＶ－７３４で測定した。
その結果、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、コロイド結晶膜Ｇ及びコロイド結晶膜Ｒは、いずれも、反射光の波長が入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有することが分かる。
具体的には、コロイド結晶膜Ｇについては、図３Ａに示すように、入射角が５°の場合は、反射光のピーク波長が約５７０ｎｍであり、入射角が１５°の場合は、反射光のピーク波長が約５６０ｎｍであり、入射角が３０°の場合は、反射光のピーク波長が約５４０ｎｍになっている。このように、コロイド結晶膜Ｇは、緑色～黄緑色の範囲に反射波長域を有している。なお、コロイド結晶膜Ｇの正反射波長（入射角が０°）は、５７０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲に存在すると考えられる。
一方、コロイド結晶膜Ｒついては、図３Ｂに示すように、入射角が５°の場合は、反射光のピーク波長が約６４５ｎｍであり、入射角が１５°の場合は、反射光のピーク波長が約６４０ｎｍであり、入射角が３０°の場合は、反射光のピーク波長が約６１０ｎｍになっている。このように、コロイド結晶膜Ｒは、赤色の範囲に反射波長域を有している。なお、コロイド結晶膜Ｒの正反射波長（入射角が０°）は、６４５ｎｍ以上６５５ｎｍ以下の範囲に存在すると考えられる。
光源２０は、導光体１０に向けて光を出射する。具体的には、光源２０は、導光体１０の透光性部材１１の少なくとも一つの端面に向けて光を出射する。本実施の形態において、光源２０は、透光性部材１１の第１の端面１１ａに向けて光を出射する。したがって、透光性部材１１の第１の端面１１ａには、光源２０から出射した光が入射する。本実施の形態において、光源２０の光軸は、透光性部材１１の第１の端面１１ａに対して垂直であり、また、透光性部材１１の第１の主面１１ｂと平行である。
光源２０は、透光性部材１１の第１の端面１１ａに対向して配置されている。つまり、光源２０と透光性部材１１とはエッジライト構造になっている。具体的には、光源２０の光出射面が透光性部材１１の第１の端面１１ａに対面している。
光源２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含むＬＥＤモジュールである。本実施の形態において、光源２０は、白色光を出射する。したがって、光源２０から放射した白色光は、透光性部材１１の光入射面である第１の端面１１ａに入射する。
光源２０は、発光素子２１と、発光素子２１が実装された実装基板２２とを有する。実装基板２２には、１個又は複数の発光素子２１が実装されている。本実施の形態では、複数の発光素子２１が実装基板２２に実装されている。実装基板２２は、長尺状の基板であり、例えば金属配線が所定のパターンで形成された配線基板である。実装基板２２のベース基板としては、樹脂基板、セラミック基板又は絶縁被膜された金属基板等を用いることができる。
発光素子２１は、ＬＥＤによって構成されたＬＥＤ光源である。具体的には、発光素子２１は、白色光を放射する白色ＬＥＤ光源である。発光素子２１は、例えば、個々にパッケージ化された表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤ素子であり、凹部を有する樹脂製又はセラミック製の白色の容器（パッケージ）と、容器の凹部の底部に一次実装された１つ以上のＬＥＤチップと、容器の凹部内に充填されてＬＥＤチップを封止する封止部材とを備える。封止部材は、例えばシリコーン樹脂等の透光性樹脂材料で構成されている。封止部材は、蛍光体等の波長変換材が含有された蛍光体含有樹脂であってもよい。
ＬＥＤチップは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。ＬＥＤチップは、例えば、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。この場合、白色光を得るために、封止部材には、青色ＬＥＤチップからの青色光を励起光として蛍光発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の黄色蛍光体が含有される。
このように、本実施の形態における発光素子２１は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって構成された白色ＬＥＤ素子である。具体的には、黄色蛍光体は青色ＬＥＤチップが発した青色光の一部を吸収して励起されて黄色光を放出し、この黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざって白色光となる。なお、封止部材には、黄色蛍光体だけに限らず、赤色蛍光体及び緑色蛍光体が含まれていてもよい。
複数の発光素子２１は、実装基板２２の長手方向に沿って実装基板２２にライン状に配列されている。ライン状に配列された複数の発光素子２１は、ライン状に光を発するライン光源として機能する。本実施の形態において、複数の発光素子２１は、実装基板２２の長手方向に沿ってほぼ等間隔で一列に実装されている。なお、各発光素子２１は、主発光面が、透光性部材１１の第１の端面１１ａ（光入射面）に対向するように実装基板２２に配置されている。
なお、発光素子２１そのものがＬＥＤチップ（ベアチップ）であるＬＥＤ素子であってもよい。この場合、光源２０（ＬＥＤモジュール）は、ＬＥＤチップである発光素子２１が実装基板２２に直接実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造となる。光源２０をＣＯＢ構造のＬＥＤモジュールとする場合、例えば、発光素子２１として青色ＬＥＤチップを用いて、この青色ＬＥＤチップを実装基板２２に一列に複数実装して、黄色蛍光体が含有されたシリコーン樹脂からなる封止部材によって青色ＬＥＤチップを個々に又は一括に封止すればよい。
また、光源２０とは別に又は光源２０の一部として、必要に応じて、光源２０から出射する光の配光を変更するレンズ等の配光可変機構、光源２０から出射する光の波長を制御するフィルタ、又は、光源２０から出射する光を散乱透過させる拡散板等の光学部材を有していてもよい。
光源２０は、図示しない電源ユニットから供給される電力によって駆動される。電源ユニットは、例えば、複数の回路部品が実装された回路基板からなる電源（電源回路）と電源を収納する筐体とを有する。電源は、電源ユニットが受電した電力を所定の電力に変換して、光源２０に電力を供給する。これにより、光源２０が駆動されて発光する。電源ユニットは、発光装置１が備えていてもよいし、発光装置１とは別置されていてもよい。また、発光装置１は、電源を内蔵していてもよい。
光源２０は、筐体３０に配置されている。筐体３０は、例えば、開口部を有する箱状の収納部材である。筐体３０は、例えば、金属材料又は樹脂材料によって構成されている。光源２０は、筐体３０の底部に配置される。具体的には、光源２０の実装基板２２が筐体３０の底面に載置される。なお、光源２０と筐体３０とは、光源ユニットとして一体に構成されていてもよい。また、本実施の形態において、筐体３０の開口部は、導光体１０の第１の端面１１ａによって塞がれているが、これに限らない。
このように構成される発光装置１では、光源２０から出射した光が導光体１０の端面から導光体１０内に入射して導光して導光体１０から外部に放出される。具体的には、発光装置１では、光源２０から出射した光が透光性部材１１の第１の端面１１ａから入射して透光性部材１１内を導光して、その一部の光が第１の主面１１ｂから光制御層１２に入射する。そして、透光性部材１１から光制御層１２に入射した光は、光制御層１２で光学作用を受けて光制御層１２から外部に出射する。したがって、光制御層１２の外面は、発光装置１から光が取り出される面（光出射面）となる。
なお、透光性部材１１に入射した光源２０の光には、光制御層１２を介して外部に出射する光だけではなく、光制御層１２を介することなく外部に出射する光が含まれていてもよい。例えば、透光性部材１１に入射した光源２０の光の一部の光は、透光性部材１１の第２の主面１１ｃ及び第２の端面１１ｄから出射してもよい。このように、発光装置１から光が取り出される面（光出射面）には、光制御層１２の外面だけではなく、透光性部材１１の第２の主面１１ｃ及び第２の端面１１ｄが含まれていてもよい。
発光装置１から取り出される光は、例えば照明光として利用することができる。この場合、発光装置１は、照明光を照射する照明装置となる。特に、本実施の形態では、導光体１０を用いているので、発光装置１は、導光型照明装置（導光照明）として用いることができる。なお、発光装置１から取り出される光は、照明光以外の光として用いられていてもよい。
次に、発光装置１の光学作用と発光装置１から取り出される光とについて説明する。具体的には、図４～図６を用いて、発光装置１の光学作用と発光装置１から取り出される光とについて、比較例１、２の発光装置と比較して説明する。
図４は、比較例１の発光装置１Ｘの光学作用を説明するための図である。図５は、比較例２の発光装置１Ｙの光学作用を説明するための図である。図６は、本実施の形態に係る発光装置１の光学作用を説明するための図である。
図４に示される比較例１の発光装置１Ｘは、図６に示される本実施の形態の発光装置１において光制御層１２が設けられていない構成になっている。つまり、比較例１の発光装置１Ｘにおける導光体１０Ｘは、透光性部材１１のみによって構成されている。
また、図５に示される比較例２の発光装置１Ｙは、図６に示される本実施の形態の発光装置１において、コロイド結晶膜からなる光制御層１２を光学多層膜からなる光制御層１２Ｙに置き換えた構成になっている。つまり、比較例２の発光装置１Ｙにおける導光体１０Ｙは、透光性部材１１と、透光性部材１１の第１の主面１１ｂに形成された光学多層膜からなる光制御層１２Ｙとによって構成されている。光制御層１２Ｙを構成する光学多層膜は、透光性部材１１の厚さ方向に複数の光学膜が積層された構造になっている。
なお、図６に示される本実施の形態に係る発光装置１において、光制御層１２は、図３Ｂに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｒからなる第１光制御層１２Ｒである。
図４～図６に示すように、比較例１の発光装置１Ｘ、比較例２の発光装置１Ｙ及び本実施の形態に係る発光装置１においては、いずれも、光源２０から出射した光は、透光性部材１１の第１の端面１１ａから透光性部材１１内に入射する。
この場合、図４に示すように、比較例１の発光装置１Ｘでは、透光性部材１１（つまり導光体１０Ｘ）を導光する光のうちの一部の光は、第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃを透過して透光性部材１１の外部に取り出される。一方、透光性部材１１を導光する光のうちの他の一部の光は、第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃで全反射を繰り返しながら透光性部材１１内を導光し、第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃからは取り出されない。
このとき、図４の比較例１の発光装置１Ｘにおいて、透光性部材１１の第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃから取り出される光の光色は、第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃをどの角度から見ても光源２０から出射する光の色と同じである。例えば、光源２０から出射する光が白色光である場合、図４において、透光性部材１１の第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃから取り出される光の光色は、見る角度に依存することなく白色光である。
また、図５に示すように、比較例２の発光装置１Ｙでは、透光性部材１１を導光する光のうちの一部の光は、第１の主面１１ｂを透過して光制御層１２Ｙを介して導光体１０Ｙの外部に取り出されるとともに、第２の主面１１ｃを透過して光制御層１２Ｙを介さずに導光体１０Ｙの外部に取り出される。一方、透光性部材１１を導光する光のうちの他の一部の光は、第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃで全反射を繰り返しながら透光性部材１１内を導光し、第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃからは取り出されない。
このとき、図５の比較例２の発光装置１Ｙにおいて、光制御層１２Ｙは、周期構造を有する光学多層膜によって構成されているが、光制御層１２Ｙを構成する光学多層膜は、透光性部材１１の厚さ方向のみに周期的な構造、つまり一次元周期構造であるので、透光性部材１１から光制御層１２Ｙに入射した光は、後述する本実施の形態に係る発光装置１のような回折作用を受けないと考えられる。
また、図６に示すように、本実施の形態に係る発光装置１では、透光性部材１１を導光する光のうちの一部の光は、第１の主面１１ｂを透過して光制御層１２を介して導光体１０の外部に取り出されるとともに、第２の主面１１ｃを透過して光制御層１２を介さずに導光体１０の外部に取り出される。
この場合、図６に示される発光装置１において、光制御層１２は、三次元周期構造のコロイド結晶を含むコロイド結晶膜Ｒによって構成されているので、透光性部材１１の第１の主面１１ｂを透過して光制御層１２を介して導光体１０の外部に取り出される光は、透光性部材１１から光制御層１２に入射したときに、光制御層１２を構成するコロイド結晶膜Ｒによって光学作用を受けて導光体１０から取り出されることになる。
本実施の形態において、光制御層１２は、透光性部材１１の厚み方向と透光性部材１１の第１の主面１１ｂに平行な２軸方向（水平方向）との３軸方向に周期的に規則正しく配列された複数のナノ粒子１２ａによって構成されたコロイド結晶を有する。これにより、透光性部材１１の第１の主面１１ｂから光制御層１２に入射した光は、光制御層１２で回折して回折光λとして導光体１０から取り出されることになる。
このとき、光制御層１２に光が入射することで、コロイド結晶の周期間隔に応じて特定の方向に強い回折光λ（回折波）が生じることになる。したがって、図６に示される発光装置１において、透光性部材１１を導光して第１の主面１１ｂから光制御層１２に入射して光制御層１２から取り出される光の光色は、光制御層１２を見る角度によって色が異なる。
具体的には、光制御層１２は、図３Ａに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｒによって構成されているので、光制御層１２から取り出される光は、図７及び図８に示すように、光制御層１２を見る角度によって赤色波長から青色波長までの広い範囲の色相を有する光となる。例えば、視点Ｐ１のユーザの目には光制御層１２から赤色光の回折光が届き、視点Ｐ２のユーザの目には光制御層１２から緑色光の回折光が届き、視点Ｐ３のユーザの目には光制御層１２から青色光の回折光が届く。つまり、光制御層１２を見る角度によって、光制御層１２は、赤色に見えたり、緑色に見えたり、青色に見えたりする。
一方、透光性部材１１に入射した光のうち透光性部材１１を導光して第２の主面１１ｃを透過して光制御層１２を介さずに導光体１０の外部に取り出される光は、光制御層１２による光学作用を受けずに透光性部材１１の第２の主面１１ｃから外部に出射する。したがって、この光は光制御層１２で回折されないので、この光の光色は、見る角度の依存することなく光源２０から出射する光の光色と同じである。
しかし、透光性部材１１に入射した光には、光制御層１２による光学作用を受けて透光性部材１１の第２の主面１１ｃから外部に出射する光も含まれる。具体的には、透光性部材１１の第１の主面１１ｂから光制御層１２に入射して光制御層１２で回折した光（回折光）のうち光制御層１２と空気層との界面で全反射して透光性部材１１に戻る光が透光性部材１１の第２の主面１１ｃから外部に出射する。
つまり、透光性部材１１の第２の主面１１ｃから外部に取り出される光には、光制御層１２の光学作用を受けない光だけではなく、光制御層１２の光学作用を受けた光も含まれる。したがって、透光性部材１１の第２の主面１１ｃから外部に取り出される光の光色についても、透光性部材１１を見る角度によって色が異なることになる。具体的には、光制御層１２を見るときと同様に、透光性部材１１を見る角度によって赤色波長から青色波長までの広い範囲の色相を有する光となる。つまり、透光性部材１１の第２の主面１１ｃを見る角度によって、透光性部材１１は、赤色に見えたり、緑色に見えたり、青色に見えたりする。
また、図６に示される発光装置１では、光制御層１２に入射した光は光制御層１２で回折されるので、図５に示される発光装置１Ｙのように透光性部材１１から光制御層１２に対して全反射する角度で入射したとしても、光制御層１２ではほとんど全反射せずに回折される。つまり、図６に示すように、透光性部材１１から光制御層１２に入射する光は、入射角度によらず、ほぼ回折光λとなり、反射光λ’はあまり生じない。したがって、図６に示される発光装置１は、図４に示される発光装置１Ｘ及び図５に示される発光装置１Ｙと比べて、光取り出し効率を向上させることもできる。
このように、光制御層１２として、図３Ｂに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｒからなる第１光制御層１２Ｒを用いることで、光源２０から出射して導光体１０を導光して導光体１０から取り出される光の光色は、導光体１０を見る角度によって色が異なる。したがって、導光体１０の外面を見る角度によって、導光体１０は、赤色に見えたり緑色に見えたり青色に見えたりする。つまり、導光体１０を見る角度を変えていくことで、導光体１０の発光色が変化するように見える。
次に、光制御層１２として、図３Ａに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｇからなる第２光制御層１２Ｇを用いた場合について、図９を用いて説明する。
図９に示される発光装置１でも、図６に示される発光装置１と同様に、透光性部材１１の第１の主面１１ｂに光制御層１２が形成された導光体１０の端面に光源２０の光が入射しているので、透光性部材１１から光制御層１２に入射した光は回折して回折光となる。これにより、導光体１０から取り出される光は、見る角度に応じて異なる色になる。
ここで、コロイド結晶膜からなる光制御層１２については、正反射波長よりも短波長の光を取り出すことができる。このため、図９に示される発光装置１では、光制御層１２として、正反射波長が黄緑色波長域に存在するコロイド結晶膜Ｇからなる第２光制御層１２Ｇを用いているので、黄緑色波長よりも短波長の光が回折光として導光体１０から放出される。
具体的には、図９に示すように、光源２０から導光体１０の端面に白色光が入射した場合、導光体１０から取り出される光は、緑色光の回折光又は青色光の回折光となる。つまり、導光体１０を見る角度によって、導光体１０は、緑色に見えたり、青色に見えたりする。
一方、コロイド結晶膜Ｇからなる光制御層１２では光が入射しても赤色の回折光が生成されないので、導光体１０を導光する白色光のうちの赤色成分である赤色光は、光制御層１２から取り出されることなく透光性部材１１内を導光していく。透光性部材１１内を導光する赤色光は、例えば透光性部材１１の第２の主面１１ｃ又は第２の端面１１ｄから外部に出射することになる。つまり、光制御層１２としてコロイド結晶膜Ｒではなくコロイド結晶膜Ｇを用いることで、赤色光は、光制御層１２からは外部に出射されずに光制御層１２に対しては透光性部材１１内に閉じ込められるような光学作用を受けて、光制御層１２が設けられた箇所とは別の箇所の導光体１０から外部に出射させることができる。
このように、図９に示される発光装置１は、図６に示される発光装置１と同様に、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出すことができるが、図９に示される発光装置１では、一部の波長の光を光制御層１２から選択的に取り出すとともに、他の一部の波長の光を導光体１０に閉じ込めることができる。具体的には、図９に示される発光装置１では、青色から緑色の波長域の光については光制御層１２から選択的に取り出すことができるとともに、緑色の波長よりも長波長の波長域（赤色の波長域）の光については透光性部材１１内に閉じ込めてから透光性部材１１の第２の端面１１ｄから選択的に取り出することができる。
図６と図９とから分かるように、光制御層１２を構成するコロイド結晶膜に含まれるコロイド結晶の組成によって、光制御層１２から取り出す光の波長を制御することができる。さらに、光制御層１２を構成するコロイド結晶膜に含まれるコロイド結晶の組成によって、特定の波長を透光性部材１１に閉じ込めることもできる。
したがって、本実施の形態に係る発光装置１は、見る角度によって色が異なる照明光を照射する照明装置として利用したり見る角度によって異なる色の光を導光する色変化導光装置として利用したりできるだけではなく、狭帯域波長選択フィルタ又は分光プリズム等として利用することもできる。また、図９に示される発光装置１のように特定の波長の光を透光性部材１１に閉じ込めることができるので、本実施の形態に係る発光装置１は、特定の波長の光を伝送する光導波路を有する光伝送装置として利用することもできる。
次に、本実施の形態に係る発光装置１の光学作用を検証する実験を行ったので、その実験結果について、図１０～図１８を用いて説明する。
本実験では、図２に示される本実施の形態に係る発光装置１と図４に示される上記の比較例１の発光装置１Ｘとについて、光制御層から取り出される光の色相の角度依存性と発光強度の角度依存性とを測定した。この場合、本実施の形態における発光装置１については、光制御層１２として図３Ａに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｇを用いた場合を「実施例１」とし、光制御層１２として図３Ｂに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｒを用いた場合を「実施例２」とした。また、比較例１の発光装置１Ｘでは、透光性部材１１に光制御層１２（コロイド結晶膜）が形成されておらず透光性部材１１のみの導光体１０Ｘを用いている。
図１０は、本実験の概要を説明するための図である。図１０に示すように、本実験では、本実施の形態に係る発光装置１において、第２の端面１１ｄにアルミテープを貼り付けて第２の端面１１ｄから光が出射しないようにした状態にして、ライン光源である光源２０から白色光を導光体１０の端面に入射して導光体１０の光制御層１２を発光させた。そのときの光制御層１２の発光スペクトルを分光光度計１００（大塚電子株式会社製のＭＣＰＤ－７０００）で測定するとともに発光スペクトルから色度を算出し、また、発光強度を算出した。このとき、図１０に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の三次元直交座標の測定系において、光制御層１２の外面に対して垂直なＸ軸方向を９０°とし、Ｙ軸の正方向を０°とし、Ｙ軸の負方向を１８０°としたときに、ＸＹ平面において、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°のそれぞれの角度を測定方向として、各測定方向における発光スペクトルを測定した。なお、測定方向は、ユーザが導光体１０を見るときの方向を意味している。また、色度については、ＣＩＥ１９３１色空間のｘｙ色度図における色度座標で示している。図示しないが、比較例１の発光装置１Ｘについても、図１０に示される本実施の形態に係る発光装置１と同様の方法で発光スペクトルを測定した。なお、透光性部材１１としては、本実施の形態における発光装置１及び比較例１の発光装置１Ｘのいずれにおいても厚さが１０ｍｍの透明なアクリル基板を用いた。
また、本実験で用いた光源２０は、図１１に示される発光スペクトルを有する白色光源を用いた。具体的には、本実験で用いた光源２０は、図１１に示すように、発光ピーク波長が約４５５ｎｍの青色光を発する青色発光ダイオードと発光ピーク波長が約５４５ｎｍの黄緑色の蛍光を発するＹＡＧ蛍光体とを含む白色光を発する白色ＬＥＤ素子を有するＬＥＤモジュールである。なお、光源２０における白色ＬＥＤ素子には、発光ピーク波長が約６１５ｎｍの赤色蛍光体も添加されている。
この条件で測定した結果、比較例１の発光装置１Ｘについては、測定方向の角度ごとに、図１２に示される発光スペクトルと図１３に示される色度が得られた。図１２及び図１３に示すように、比較例１の発光装置１Ｘについては、発光スペクトル及び色度に角度依存性が無いことが分かる。
具体的には、図１２の発光スペクトルに示されるように、発光ピーク波長は、測定方向の角度が変わっても変化せず、光源２０の発光スペクトルの発光ピーク波長と同じになっている。また、図１３の色度図に示されるように、測定方向の角度ごとの各色度は、光源２０の色度からあまり変化せず、また、測定方向の角度が変わってもあまり変化しない。
このように、比較例１の発光装置１Ｘについては、導光体１０Ｘをどの方向から見てもほぼ同じ光色の白色光が見えることになる。つまり、角度に依存することなく導光体１０Ｘからは白色光が取り出される。
また、光制御層１２としてコロイド結晶膜Ｇを用いた実施例１の発光装置１については、測定方向の角度ごとに、図１４に示される発光スペクトルと図１５に示される色度が得られた。図１４及び図１５に示すように、実施例１の発光装置１については、発光スペクトル及び色度に角度依存性があることが分かる。
具体的には、図１４の発光スペクトルに示されるように、複数の発光ピーク波長のうち青色の発光ピーク波長は、測定方向の角度が変わっても変化していないが、複数の発光ピーク波長のうち他のピーク波長は、測定方向の角度に応じて変化していくことが分かる。また、図１５の色度図に示されるように、測定方向の角度ごとの各色度は、測定方向の角度が変化するとともに変化していくことが分かる。この場合、色度は、白色領域を超えて変化しており、測定方向の角度が変化するにしたがって、黄緑色領域（３０°）→白色領域（４５°）→青紫色領域（６０°）→白色領域（９０°、１２０°）へと変化している。
このように、実施例１の発光装置１については、導光体１０を見る角度に応じて異なる色の光が見えることになる。つまり、角度に依存して導光体１０からは異なる色の光が取り出される。具体的には、色が連続的に変化するグラデーション光として光を取り出すことができる。
また、光制御層１２としてコロイド結晶膜Ｒを用いた実施例２の発光装置１については、測定方向の角度ごとに、図１６に示される発光スペクトルと図１７に示される色度が得られた。図１６及び図１７に示すように、実施例２の発光装置１についても、実施例１の発光装置１と同様に、発光スペクトル及び色度に角度依存性があることが分かる。
具体的には、図１６の発光スペクトルに示されるように、複数の発光ピーク波長のうち青色の発光ピーク波長は、測定方向の角度が変わっても変化していないが、複数の発光ピーク波長のうち他のピーク波長は、測定方向の角度に応じて変化していくことが分かる。また、図１７の色度図に示されるように、測定方向の角度ごとの各色度は、測定方向の角度が変化するとともに変化していくことが分かる。この場合、色度は、白色領域を超えて変化しており、測定方向の角度が変化するにしたがって、橙色領域（３０°）→黄緑色領域（４５°）→青緑色領域（６０°）→白色領域（９０°）→黄緑色領域（１２０°）へと変化している。つまり、斜め方向から見るほど、有色の光に変化している。具体的には、色が連続的に変化するグラデーション光として光を取り出すことができる。
このように、実施例２の発光装置１についても、実施例１の発光装置１と同様に、導光体１０を見る角度に応じて異なる色の光が見えることになる。つまり、角度に依存して導光体１０からは異なる色の光が取り出される。
図１８は、実施例１、２の発光装置１について、光制御層１２から取り出される光の発光強度の角度依存性を示している。図１８では、実施例１、２の発光装置１と比較例１の発光装置１Ｘとについて、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°の各測定方向について分光光度計１００で測定した発光強度をもとに、比較例１の発光装置１Ｘに対する実施例１、２の発光装置１の相対的な発光強度（発光強度比）の発光スペクトルを示している。図１８において、黒色の四角は、実施例１の発光装置１の発光強度／比較例１の発光装置の発光強度を示しており、白色の丸は、実施例２の発光装置１の発光強度／比較例１の発光強度を示している。
図１８に示すように、コロイド結晶膜からなる光制御層１２を透光性部材１１に形成することによって、測定方向の角度に応じて特定の波長の光が取り出されて導光体１０から出射する光の取り出し効率が向上していることが分かる。この場合、取り出される光の波長は、コロイド結晶膜の組成によって異なる。
具体的には、測定方向の角度が３０°の場合、実施例１、２の発光装置１は、比較例１の発光装置１Ｘに対して、可視光領域の波長全域において光取り出し効率が向上していることが分かる。特に、実施例１の発光装置１では、ピーク波長が５５５ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。また、実施例２の発光装置１では、特に、ピーク波長が６４０ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。
また、測定方向の角度が４５°の場合においても、実施例１、２の発光装置１は、比較例１の発光装置１Ｘに対して、可視光領域の波長全域において光取り出し効率が向上していることが分かる。特に、実施例１の発光装置１では、ピーク波長が４７０ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。また、実施例２の発光装置１では、ピーク波長が５５５ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。
また、測定方向の角度が６０°の場合においても、実施例１、２の発光装置１は、比較例１の発光装置１Ｘに対して、可視光領域の波長全域において光取り出し効率が向上していることが分かる。特に、実施例１の発光装置１では、ピーク波長が４６０ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。また、実施例２の発光装置１では、ピーク波長が４７０ｎｍ付近の光が急峻に取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。
また、測定方向の角度が９０°の場合においても、実施例１、２の発光装置１は、比較例１の発光装置１Ｘに対して、可視光領域の波長全域において光取り出し効率が向上していることが分かる。
また、測定方向の角度が１２０°の場合は、実施例１、２の発光装置１は、比較例１の発光装置１Ｘに対して、６００ｎｍ以下の可視光領域の波長において光取り出し効率が向上していることが分かる。特に、実施例１の発光装置１では、波長が５００ｎｍ以下の可視光領域の光が取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。また、実施例２の発光装置１では、ピーク波長が５４０ｎｍ付近の光が取り出されて光取り出し効率が大きく向上していることが分かる。
以上説明したように、本実施の形態に係る発光装置１では、反射波長選択性を有する光制御層１２と透光性を有する透光性部材１１と光源２０との位置関係を工夫している。具体的には、透光性部材１１の表面の少なくとも一部に光制御層１２を設けて導光体１０が構成されており、透光性部材１１の第１の端面１１ａに向けて光を出射するように光源２０を配置している。
この構成により、光源２０から出射して第１の端面１１ａから透光性部材１１の内部に入射した光は、透光性部材１１の内部を導光して光制御層１２に入射する。このとき、光制御層１２は、反射光の波長が入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有しているので、透光性部材１１から光制御層１２に入射した光は、光制御層１２の反射波長選択性による光学作用を受けて導光体１０から出射することになる。これにより、導光体１０から出射する光は、導光体１０を見る角度によって異なる色になる。つまり、見る角度に応じて導光体１０の発光色が変化する。このように、本実施の形態に係る発光装置１によれば、見る角度によって導光体１０の色が変わり、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出すことができるという新規な取り出し方で光を取り出すことができる。例えば、見る角度を変えていくことで色が連続的に変化するグラデーション光として光を取り出すことができる。
特に、本実施の形態における発光装置１では、光制御層１２が三次元周期構造体を有している。具体的には、光制御層１２は、コロイド結晶を含むコロイド結晶膜によって構成されている。
これにより、透光性部材１１から光制御層１２に入射した光は、光制御層１２の三次元周期構造体によって回折して角度に応じた特定の波長の回折光が発生するので、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を導光体１０から取り出すことができる。
例えば、光制御層１２として、図３Ｂに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｒを用いることで、光源２０から透光性部材１１に白色光を入射させて光制御層１２に白色光が入射すると、光制御層１２において、赤色光、緑色光及び青色光等の青色領域から赤色領域の波長を含む回折光が発生する。これにより、見る角度によって導光体１０が赤色に見えたり緑色に見えたり青色に見えたりする。
このように、第１の主面１１ｂにコロイド結晶膜が形成された透光性部材１１に対して透光性部材１１の第１の端面１１ａから光を入射させることで角度に依存して特定の波長の光を取り出すことができるとの知見は、本発明者らが見出した従来にはない画期的なものである。
また、コロイド結晶膜からなる光制御層１２については、正反射波長よりも短波長の光を取り出すことができることも分かった。このため、光制御層１２として、図３Ａに示される反射スペクトルを有するコロイド結晶膜Ｇを用いることで、光源２０から透光性部材１１に白色光を入射させて光制御層１２に白色光が入射すると、光制御層１２において、緑色光及び青色光の回折光が発生して、見る角度によって導光体１０が緑色に見えたり青色に見えたりするが、光制御層１２で赤色光の回折光が生じないので、赤色光は光制御層１２から外部に出射せずに透光性部材１１内に閉じ込められることになる。なお、本実施の形態では、透光性部材１１に閉じ込められた赤色光は、透光性部材１１の第２の端面１１ｄから外部に出射することになる。
したがって、本実施の形態における発光装置１によれば、透光性部材１１に入射させた光のうちの特定の波長については光制御層１２から出射させつつ他の特定の波長の光については透光性部材１１内に選択的に閉じ込めてから透光性部材１１の光制御層１２が設けられた箇所とは別の箇所から外部に出射させることができるという新規な取り出し方で光を取り出すことができる。したがって、光源２０から出射した光を波長に応じて分離することができる。この場合、閉じ込めた光を伝送させることで、照明装置と光伝送装置との両方の機能を有する発光装置を実現することができる。
このように、第１の主面１１ｂにコロイド結晶膜が形成された透光性部材１１の第１の端面１１ａから光を入射させたときに、コロイド結晶膜の組成を工夫することで、特定の波長をコロイド結晶膜から出射させつつ他の特定の波長については閉じ込めることができるとの知見についても、本発明者らが見出した従来にはない画期的なものである。
さらに、本実施の形態における発光装置１によれば、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出したり特定の波長の光を閉じ込めたりするだけではなく、上記のように、光取り出し効率を向上させることもできることも分かった。つまり、光取り出し効率を向上させつつ見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出したり特定の波長の光を閉じ込めたりできるという新規な取り出し方で光を取り出すことができる。
このように、第１の主面１１ｂにコロイド結晶膜が形成された透光性部材１１の第１の端面１１ａから光を入射させたときに光取り出し効率が向上するとの知見についても、本発明者らが見出した従来にはない画期的なものである。
また、コロイド結晶膜は、塗布法によって形成することができるので、大面積の光制御層１２を容易に形成することができる。したがって、コロイド結晶膜を用いることで、発光装置１を容易に大面積化することもできる。さらに、コロイド結晶膜は、特殊な微細加工を要することなく形成することができるので、安価に形成することができる。したがって、見る角度によって色が変わる発光装置１を低コストで製造することができる。
また、コロイド結晶膜からなる光制御層１２は、厚さ５μｍ以上１００μｍ以下であるとよい。
コロイド結晶膜の厚さが薄すぎると、回折による光学作用が得られにくくなる。一方、コロイド結晶膜の厚さが厚すぎるとナノ粒子を周期的に配列することが難しくなり、コロイド結晶膜の透過率が低下する。このため、意匠性及び光取り出し効率が悪くなる。したがって、このような観点から、コロイド結晶膜からなる光制御層１２の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下であるとよい。
また、上記のように、光制御層１２を構成するコロイド結晶膜は、特定の正反射波長を有するとともに一定の範囲に反射波長域を有する。この場合、本実施の形態では、光制御層１２に含まれるナノ粒子１２ａの平均粒子径を変えることで、コロイド結晶膜の反射波長域及び正反射波長を変更したが、これに限らない。例えば、コロイド結晶膜（光制御層１２）に含まれるナノ粒子１２ａの濃度を変えたり、コロイド結晶膜（光制御層１２）に含まれるナノ粒子１２ａの材質を変えたり、平均粒子径が異なる複数のナノ粒子１２ａを用いたり、あるいは、これらの要素を組み合わせたりすることで、コロイド結晶膜の正反射波長及び反射波長域を変更することができる。つまり、コロイド結晶膜の反射波長域及び正反射波長は、任意に設計することができる。この場合、上記のように、コロイド結晶膜については、正反射波長よりも短波長の光を取り出すことができるため、例えば、可視光における色変化を大きくしたければ、赤色領域から近赤外領域（６１０ｎｍ～９００ｎｍ）に反射波長域を有するコロイド結晶膜を形成すればよいし、色変化の程度を小さくしたければ、青緑色領域から橙色領域（５００ｎｍ～６００ｎｍ）に反射波長域を有するコロイド結晶膜を形成すればよい。
また、コロイド結晶膜のコロイド結晶の粒子配列構造は、完全な周期性を有する三次元周期構造であってもよいし、完全な周期性を有さない三次元周期構造であってもよい。この場合、コロイド結晶が完全な周期構造であれば、波長と粒子配列周期との関係から特定の方向に強い回折光が発生して、見る角度による色変化が大きい発光装置が得られる。一方、コロイド結晶が完全な周期構造ではなく、部分的に適度に周期が乱れた構造であれば、特定の方向に発生する回折光が弱まって色変化が小さい発光装置が得られる。
なお、本実施の形態において、コロイド結晶膜におけるコロイド結晶の概念には、コロイド固溶体が含まれていてもよい。コロイド固溶体は、ナノ粒子がコロイド結晶化して固溶体に類似の結晶構造を有するものをいう。つまり、コロイド粒子であるナノ粒子が規則配列構造を形成し、あたかも固溶体のような集合体をなしているものをいう。
また、本実施の形態において、光制御層１２は、透光性部材１１に直接形成したが、これに限らない。例えば、光制御層１２として、透明フィルム等の透明基材にコロイド結晶膜からなる光制御膜が形成された光制御シートを用いて、この光制御シートを透光性部材１１に接着剤等に貼り合わせてもよい。
また、本実施の形態において、光制御層１２は、透光性部材１１の第１の主面１１ｂの全面に形成したが、これに限らない。光制御層１２は、透光性部材１１の表面の一部に形成されていればよい。例えば、図１９の（ａ）に示される発光装置１Ａのように、透光性部材１１の第１の主面１１ｂの一部に矩形状の光制御層１２Ａが形成された導光体１０Ａを用いてもよい。また、図１９の（ｂ）に示される発光装置１Ｂのように、透光性部材１１の第１の主面１１ｂの一部に文字又は模様等のパターンを有する光制御層１２Ｂが形成された導光体１０Ｂを用いてもよい。
また、本実施の形態において、透光性部材１１に設けられた光制御層１２は、コロイド結晶膜Ｇ及びコロイド結晶膜Ｒのいずれかの１種類であったが、これに限らない。例えば、図１９の（ｃ）に示される発光装置１Ｃのように、透光性部材１１の第１の主面１１ｂにコロイド結晶膜Ｒからなる第１光制御層１２Ｒ及びコロイド結晶膜Ｇからなる第２光制御層１２Ｇを横並びに配置した光制御層１２Ｃが形成された導光体１０Ｃを用いてもよい。あるいは、図１９の（ｄ）に示される発光装置１Ｄのように、透光性部材１１の第１の主面１１ｂにコロイド結晶膜Ｒからなる第１光制御層１２Ｒとコロイド結晶膜Ｇからなる第２光制御層１２Ｇとが積層された多層膜からなる光制御層１２Ｄが形成された導光体１０Ｄを用いてもよい。つまり、光制御層１２Ｃとして、各々が反射波長選択性を有する複数の光制御膜が積層された積層膜を用いてもよい。これにより、見る角度に応じて色の変化に富んだ発光装置を実現することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る発光装置１Ｅについて、図２０を用いて説明する。図２０は、実施の形態２に係る発光装置１Ｅの断面図である。
図２０に示すように、本実施の形態に係る発光装置１Ｅは、上記実施の形態１に係る発光装置１において、透光性部材１１を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部が透光性部材１１の第２の主面１１ｃに設けられた構造になっている。
具体的には、本実施の形態に係る発光装置１Ｅは、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部が形成された透光性部材１１Ｅと光制御層１２とを有する導光体１０Ｅと、光源２０とを備える。本実施の形態において、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部は、透光性部材１１Ｅの第２の主面１１ｃに形成された複数の凹部１１ｃ１である。
具体的には、複数の凹部１１ｃ１の各々は、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射させる反射面を有する反射プリズムである。複数の凹部１１ｃ１の各々は、例えばレーザ又はエッチング等によって透光性部材１１Ｅの第２の主面１１ｃを表面加工することで形成された微細な凹部である。一例として、複数の凹部１１ｃ１の各々は、断面形状が三角形状であり、例えば、円錐、三角柱、三角錐又は四角錘等の凹部である。なお、本実施の形態における透光性部材１１Ｅは、凹部１１ｃ１が形成されていること以外は、上記実施の形態１における透光性部材１１と同じ構成である。
このように、本実施の形態に係る発光装置１Ｅは、上記実施の形態１に係る発光装置１と同様に、透光性部材１１Ｅの表面の少なくとも一部に光制御層１２を設けて導光体１０Ｅが構成されており、透光性部材１１Ｅの第１の端面１１ａに向けて光を出射するように配置された光源２０を有する。
この構成により、本実施の形態に係る発光装置１Ｅは、上記実施の形態１に係る発光装置１と同様の効果を奏する。例えば、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出したり特定の波長の光を閉じ込めたり光取り出し効率を向上させたりできるとの効果を奏する。
しかも、本実施の形態に係る発光装置１Ｅでは、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部として、透光性部材１１Ｅの第２の主面１１ｃに複数の凹部１１ｃ１が形成されている。これにより、上記実施の形態１に係る発光装置１と比べて、透光性部材１１から光制御層１２に入射する光の量を多くすることができるので、光制御層１２側から導光体１０の外部に出射する光の取り出し量を大きくすることができる。したがって、上記実施の形態１における発光装置１と比べて、発光装置１Ｅの光取り出し効率をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態において、複数の凹部１１ｃ１は、図２１の（ａ）に示すように、第２の主面１１ｃの全体にわたって等ピッチで均一にドット状に点在するように形成されているが、これに限らない。例えば、図２１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数の凹部１１ｃ１は、密度分布を変える等して第２の主面１１ｃの一部に形成されていてもよい。例えば、この場合、図２１の（ｂ）に示すように、第２の主面１１ｃに、凹部１１ｃ１が形成されている領域と凹部１１ｃ１が形成されていない領域とを設けてもよい。これにより、凹部１１ｃ１が形成されている領域に対向する部分の光制御層１２（導光体１０Ｅ）から出射する光の量を大きくすることができ、発光装置１Ｅの輝度を部分的に高めることができる。一方、図２１の（ｃ）に示すように、光源２０から遠ざかるほど凹部１１ｃ１の密度分布が疎から密に変化するように複数の凹部１１ｃ１を形成してもよい。これにより、導光体１０Ｅの全体から均一に光を取り出すことができ、発光装置１Ｅの輝度均斉度を向上させることができる。また、図２１の（ｄ）に示すように、透光性部材１１Ｅがフィルム状の場合は、曲面である第２の主面１１ｃに凹部１１ｃ１が形成されていてもよい。これにより、発光装置１Ｅの輝度を部分的に変えることができる。このように、複数の凹部１１ｃ１のパターンを工夫することによって、導光体１０Ｅの全体から均一に光を取り出したり、部分的に輝度を高めて光を取り出したり、部位によって取り出す光の量を調整することができる。
なお、本実施の形態では、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部として、透光性部材１１Ｅの第２の主面１１ｃに形成された複数の凹部１１ｃ１を用いたが、これに限らない。例えば、透光性部材１１Ｅ内を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部として、透光性部材１１Ｅの第２の主面１１ｃに印刷された複数の反射ドットを用いてもよい。
（変形例）
以上、本発明に係る発光装置等について、実施の形態１、２に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態１、２に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態１、２において、光制御層１２は、透光性部材１１、１１Ｅの第１の主面１１ｂの片面のみに形成されていたが、これに限らない。具体的には、図２２に示される発光装置１Ｆのように、光制御層１２は、透光性部材１１の第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃの各々に設けられていてもよい。つまり、本変形例における発光装置１Ｆの導光体１０Ｆでは、透光性部材１１の第１の主面１１ｂ及び第２の主面１１ｃの両面に光制御層１２が設けられた構成になっている。この構成により、見る角度に応じて取り出される特定の波長の光の取り出し効率を向上させることができる。また、特定の波長の光を光制御層１２から出射させつつ他の特定の波長の光を閉じ込めて伝送させる場合には、光を閉じ込める効果を向上させることができる。なお、第１の主面１１ｂに形成される光制御層１２と第２の主面１１ｃに形成される光制御層１２とは、同じものであってもよいし異なっていてもよい。例えば、第１の主面１１ｂに形成される光制御層１２と第２の主面１１ｃに形成される光制御層１２とをいずれもコロイド結晶膜Ｒ又はコロイド結晶膜Ｇとしてもよいし、第１の主面１１ｂに形成される光制御層１２をコロイド結晶膜Ｒ及びコロイド結晶膜Ｇの一方とし、第２の主面１１ｃに形成される光制御層１２をコロイド結晶膜Ｒ及びコロイド結晶膜Ｇの他方としてもよい。
また、上記実施の形態１、２では、光源２０は１つであったが、光源２０は、複数であってもよい。この場合、図２３及び図２４に示される発光装置１Ｇのように、２つの光源２０を用いて、一方の光源２０を透光性部材１１の第１の端面１１ａに対向するように配置し、他方の光源２０を透光性部材１１の第２の端面１１ｄに対向するように配置してもよい。これにより、透光性部材１１の第１の端面１１ａ及び第２の端面１１ｄの左右両端面から透光性部材１１に光を入射させることができるので、導光体１０から取り出される光の色度の変化を左右対称にすることができる。
あるいは、図２５に示される発光装置１Ｈのように、４つの光源２０を用いて、透光性部材１１の４つの端面を囲むように配置してもよい。具体的には、透光性部材１１において、左端面である第１の端面１１ａと右端面である第２の端面１１ｄと上端面である第３の端面と下端面である第４の端面とのそれぞれに対向するように各光源２０を配置してもよい。これにより、透光性部材１１の上下左右の４つの端面から透光性部材１１に光を入射させることができるので、導光体１０から取り出される光の色度の変化を上下左右対称にすることができる。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０の光軸は、透光性部材１１の第１の主面１１ｂと平行であり、また、光源２０の光軸が変化しないように構成されていたが、これに限らない。例えば、図２６に示される発光装置１Ｉのように、光源２０の光軸を調整する光軸調整機構４０を備えていてもよい。光軸調整機構４０は、例えば光源２０を収納する筐体３０を回動することができる駆動装置であり、アクチュエータ等によって構成されている。光軸調整機構４０によって筐体３０を回動して光源２０の光軸の向きを調整することで、光源２０から透光性部材１１の第１の端面１１ａに入射する光の向きを調整することができる。このように光源２０の光軸の向きを変化させることで導光体１０から取り出される光の色を変化させることができる。したがって、光源２０の光軸の向きを変えることで導光体１０を見る角度を変えることなく導光体１０から出射する光の色を変えることができる。つまり、本変形例に係る発光装置１Ｉによれば、同じ視点から発光装置１Ｉを見ている場合であっても発光色が変化して見える。つまり、見る角度を変えることなく異なる特定の波長の光を取り出すことができる。また、光源２０の光軸の向きを変えることで本来全反射して取り出すことができない光を取り出すことも可能になるので、光取り出し効率をさらに向上させることも可能となる。なお、図示しないが、光源２０の光軸の向きを変えるのではなく、光源２０から出射する光の配光を変更する配光可変機構を用いても、導光体１０を見る角度を変えることなく導光体１０から出射する光の色を変えることができる。つまり、光源２０の光軸の向きを変えることなく光源２０から出射する光の配光角を変更することで、見る角度に応じて異なる特定の波長の光を取り出すことができる。
また、上記実施の形態１、２において、透光性部材１１は、平板状の基板としたが、これに限らない。例えば、図２７に示される発光装置１Ｊのように、透光性部材１１Ｊとして棒状のものを用いて導光体１０Ｊを棒状の導光棒としてもよい。この場合、光制御層１２は、棒状の透光性部材１１Ｊの側面全面に形成して円筒状に構成されていてもよいが、棒状の透光性部材１１Ｊの側面の一部に形成されていてもよい。なお、棒状の透光性部材１１Ｊは、リジッドな長尺状の円柱体に限らず、光ファイバーのように可撓性を有するものであってもよい。このように、棒状の導光体１０Ｊにすることで、曲線状に湾曲させることで意匠性の高い発光装置１Ｊを実現することができる。また、光制御層１２としてコロイド結晶膜Ｇ等を用いることで、透光性部材１１Ｊに入射させた光のうちの特定の波長については光制御層１２から出射させつつ、他の特定の波長の光については透光性部材１１Ｊ内に選択的に閉じ込めて伝送して透光性部材１１Ｊの第２の端面１１ｄから出射させることができる。したがって、特定の波長を照明光と照射する照明装置と他の特定の波長の光を伝送する光伝送装置との両方の機能を有する発光装置１Ｊを実現することができる。この場合、導光体１０Ｊの透光性部材１１Ｊが光導波路（光伝送路）となる。
また、上記実施の形態１、２において、光制御層１２が最表面層であって、光制御層１２の外面（光取り出し面）は露出していて空気層との界面であったが、これに限らない。例えば、図２８に示される発光装置１Ｋのように、光制御層１２の外面（光取り出し面）に拡散層５０が形成されていてもよい。拡散層５０は、例えば、入射した光を散乱反射させる微粒子が分散された乳白色の拡散膜である。光制御層１２の外面に拡散層５０を形成することで、光制御層１２で回折した光は拡散層５０で拡散されてから外部に取り出されることになる。したがって、角度による色変化のグラデーションを緩やかにすることができる。
この場合、図２９に示される発光装置１Ｌのように、さらに、拡散層５０の外面に反射シート６０を貼り合わせてもよい。これにより、光制御層１２で回折して拡散層５０で拡散された光は反射シート６０で反射するので、透光性部材１１の拡散層５０側から光が取り出されず、透光性部材１１の第２の主面１１ｃから光が取り出されることになる。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０から出射した白色光を透明な透光性部材１１に入射させることで光制御層１２に白色光を入射させたが、これに限らない。例えば、図３０に示される発光装置１Ｍのように、光源２０Ｍの発光素子２１Ｍとして青色光を発する青色発光素子を用いるとともに、導光体１０Ｍの透光性部材１１Ｍとして黄色蛍光体１１Ｍ１が含有された蛍光体含有樹脂１１Ｍ２からなる蛍光板を用いてもよい。この場合、光源２０Ｍから出射して透光性部材１１Ｍに入射した青色光によって透光性部材１１Ｍ内の黄色蛍光体１１Ｍ１が励起されて黄色光を発し、光源２０Ｍの青色光と黄色蛍光体１１Ｍ１の黄色光とが混合されて透光性部材１１Ｍで白色光が生成される。この透光性部材１１Ｍで生成された白色光が光制御層１２に入射して回折し、見る角度に応じて異なる特定の波長の光が導光体１０Ｍから取り出される。なお、青色発光素子と黄色蛍光体とによって白色光を生成する場合に限らず、青色発光素子と赤色蛍光体及び緑色蛍光体との組み合わせによって白色光を生成してもよいし、紫外光を発するＵＶ発光素子と複数種類の蛍光体との組み合わせによって白色光を生成してもよい。なお、蛍光体は、蛍光顔料であってもよいし蛍光染料であってもよい。
また、上記実施の形態１、２において、導光体１０は、透光性部材１１と透光性部材１１の表面に設けられた光制御層１２とによって構成されていたが、これに限らない。例えば、図３１に示される発光装置１Ｎのように、導光体１０Ｎは、透光性部材１１Ｎと透光性部材１１に含まれる複数のナノ粒子１２ａとによって構成されていてもよい。具体的には、導光体１０Ｎは、複数のナノ粒子１２ａをコロイド結晶として含むバルク体である。なお、透光性部材１１Ｎは、例えば、透光性樹脂材料によって構成されている。
また、上記実施の形態１、２において、透光性部材１１の第２の主面１１ｃは外部に露出していたが、これに限らない。例えば、図３２に示される発光装置１Ｏのように、透光性部材１１の第２の主面１１ｃは、筐体３０Ｏの一部で覆われていてもよい。この場合、筐体３０Ｏにおける透光性部材１１の第２の主面１１ｃを覆う部分は、光反射性を有しているとよい。これにより、筐体３０Ｏにおける透光性部材１１の第２の主面１１ｃを覆う部分を、透光性部材１１を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部として機能させることができる。したがって、上記実施の形態２と同様に、透光性部材１１から光制御層１２に入射する光の量を多くすることができるので、光制御層１２側から導光体１０の外部に出射する光の取り出し量を大きくすることができる。
なお、筐体３０Ｏの一部で透光性部材１１内を導光する光を反射させるのではなく、図３３に示される発光装置１Ｐのように、筐体３０Ｏにおける透光性部材１１の第２の主面１１ｃを覆う部分と透光性部材１１との間に反射シート７０を別途配置してもよい。つまり、透光性部材１１を導光する光を第１の主面１１ｂに向けて反射する反射部として、透光性部材１１の第２の主面１１ｃに接する反射シート７０を配置してもよい。この場合も、光制御層１２側から導光体１０の外部に出射する光の取り出し量を大きくすることができる。なお、反射シート７０は、白色樹脂によって構成されていてもよいし、金属膜が形成されたシートあるいは金属シートそのものであってもよいし、反射プリズムが形成されたプリズムシートであってもよい。
また、上記実施の形態１、２において、透光性部材１１の第１の端面１１ａは、第１の主面１１ｂに対して垂直であったが、これに限らない。例えば、図３４に示される発光装置１Ｑのように、導光体１０Ｑの透光性部材１１Ｑは、端部がカットされた形状であってもよい。具体的には、透光性部材１１Ｑの端部に傾斜部１１Ｑ１が形成されており、第１の端面１１ａが第１の主面１１ｂに対して傾斜する傾斜面になっている。この場合、傾斜面である第１の端面１１ａに対して光源２０の光軸が垂直となるように光源２０を配置するとよい。
また、上記実施の形態１、２において、透光性部材１１の第１の端面１１ａは、平坦面であったが、これに限らない。例えば、図３５に示される発光装置１Ｒのように、導光体１０Ｒの透光性部材１１Ｒの第１の端面１１ａに、透光性部材１１Ｒの内側に向かって凹んだテーパ面を有する凹部１１Ｒ１が形成されていてもよい。これにより、光源２０から出射した光が第１の端面１１ａで反射することを抑制できるので、透光性部材１１Ｒに入射する光源２０の光の量を多くすることができる。つまり、光源２０の光の透光性部材１１Ｒへの入射効率を向上させることができる。これにより、導光体１０Ｒから外部に出射する光の取り出し量を大きくすることができ、発光装置１Ｒの光取り出し効率を向上させることができる。
また、上記実施の形態１、２では、三次元周期構造体を有する光制御層１２として、コロイド結晶を含むコロイド結晶膜を用いたが、これに限らない。例えば、光制御層１２は、見る角度によって色を変化させるような回折光を生成する回折格子等の三次元周期構造を有するものであってもよい。ただし、上記実施の形態１のような回折光を生成する回折格子は、精密な微細加工を要するのでコストが高くなる。一方、コロイド結晶膜は、塗布するだけで形成することができるので、大面積であっても低コストで作製することができる。したがって、光制御層１２としては、コロイド結晶を含むコロイド結晶膜を用いる方がよい。
また、上記実施の形態１、２では、１つの光源２０を用いて光源２０から出射した光を、透光性部材１１の第１の端面１１ａから透光性部材１１内に入射させたが、これに限らない。例えば、１つの光源２０から出射した光を、透光性部材１１の第２の端面１１ｄから透光性部材１１内に入射させてもよいし、透光性部材１１の第１の主面１１ｂ又は第２の主面１１ｃから透光性部材１１内に入射させてもよい。したがって、光源２０は、透光性部材１１の第１の端面１１ａに対向するように配置するのではなく、透光性部材１１の第２の端面１１ｄ、第１の主面１１ｂ、又は、第２の主面１１ｃに対向するように配置してもよい。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０は、広帯域な波長範囲に連続的な光強度を有する白色光源としたが、これに限らない。例えば、光源２０は、ピーク波長が特定の一つである単一波長の光、又は、ピーク波長が特定の複数である複数波長を含む光を放つものであってもよい。例えば、光源２０は、赤色の単一波長の光を放つものであってもよいし、ピーク波長が赤色、緑色及び青色の３波長を含む白色光を放つものであってもよい。なお、光源２０が出射する光が白色光である場合、見る角度に応じて取り出される光（回折光）の色を異ならせることができる。つまり、観察角度に応じて色変化のグラデーションが視認される。一方、光源２０が出射する光が単一波長の光である場合は、ユーザが視認できるほどの色変化は起こらず、単一波長に対応した角度のときにだけ光が取り出される。これにより、単一波長に対応した角度のときだけ光ってみえる発光装置を実現することができる。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、黄色蛍光体を用いずに、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成してもよい。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０の発光素子２１は、青色光を発する青色ＬＥＤチップを用いたものであったが、これに限らない。例えば、発光素子２１は、青色以外の色を発光するＬＥＤチップを用いたものであってもよい。例えば、発光素子２１は、紫外光を発するＬＥＤチップを用いたものであってもよい。この場合、蛍光体粒子としては、三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。さらに、波長変換材として蛍光体を用いたが、蛍光体以外の波長変換材を用いてもよい。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
また、上記実施の形態１、２において、光源２０は、ＬＥＤを用いたＬＥＤモジュールとしたが、これに限るものではない。例えば、光源２０は、半導体レーザ又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等、ＬＥＤ以外の固体発光素子を用いたものであってもよいし、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の蛍光ランプであってもよい。光源２０は、透光性部材１１に光を入射できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。
また、上記実施の形態１、２及び変形例における発光装置は、例えば、照明装置として利用することができる。この場合、発光装置を照明装置として用いることで、１つ以上の照明装置を有する照明システムを実現することができる。これにより、照明装置を見る角度によって照明光の色が変化するので、空間演出を行うことができる。
あるいは、発光装置を光伝送装置として用いることで、１つ以上の光伝送装置を有する光通信システムを実現することもできる。このように、発光装置１から取り出される光は、照明光以外の種々の用途の光として用いることができる。
また、上記実施の形態１、２及び変形例における発光装置は、光源２０から光が出射していないとき（光源消灯時）には、導光体が透明になるので、向こう側が透けて見える状態（透明状態）になる、これは、コロイド結晶膜からなる光制御層が特定の波長以外には反射しない（つまり透明である）からである。一方、上記実施の形態１、２及び変形例における発光装置は、光源２０から光が出射しているとき（光源点灯時）には、導光体が発光して導光体から光が取り出されるので、導光体の発光によって向こう側が見えなくなる状態（遮光状態）になる。これは、上記のように、コロイド結晶膜からなる光制御層によって特定の波長の色が見えるからである。このように、上記実施の形態１、２及び変形例における発光装置によれば、透明状態と遮光状態という視覚情報のＯＮ／ＯＦＦを電気信号によって簡単に切り替えることができる。これにより、上記実施の形態１、２及び変形例における発光装置は、空間を視覚的に遮断することができる間仕切り等としても利用することができる。特に、角度に応じて特定の波長の光を取り出すことができるので、意匠性に優れた間仕切りとして利用することができる。
その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍ、１Ｎ、１Ｏ、１Ｐ、１Ｑ、１Ｒ 発光装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｊ、１０Ｍ、１０Ｎ、１０Ｑ、１０Ｒ 導光体
１１、１１Ｅ、１１Ｊ、１１Ｍ、１１Ｎ、１１Ｑ、１１Ｒ 透光性部材
１１ａ 第１の端面
１１ｂ 第１の主面
１１ｃ 第２の主面
１１ｃ１ 凹部（反射部）
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 光制御層
２０、２０Ｍ 光源
４０ 光軸調整機構
７０ 反射シート（反射部）

Claims (14)

  1. 少なくとも可視光領域において透光性を有する透光性部材と前記透光性部材の表面の少なくとも一部に設けられた光制御層とを有する導光体と、
    前記透光性部材の少なくとも一つの端面に向けて光を出射する光源と、を備え、
    前記光制御層は、前記透光性部材の厚み方向である１軸方向と前記透光性部材の表面に平行な２軸方向との３軸方向の各々に周期的に配列された複数の粒子によって構成されたコロイド結晶を有し、かつ、反射光の波長が入射光の入射角度に依存する反射波長選択性を有する、
    発光装置。
  2. 前記透光性部材は、第１の主面と前記第１の主面に背向する第２の主面とを有する基板であり、
    前記光制御層は、前記第１の主面に設けられている、
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記基板の前記第２の主面に、前記基板を導光する光を前記第１の主面に向けて反射する反射部が設けられている、
    請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記反射部は、前記基板の前記第２の主面に形成された複数の凹部である、
    請求項３に記載の発光装置。
  5. 前記反射部は、前記基板の前記第２の主面に接する反射シートである、
    請求項３に記載の発光装置。
  6. 前記透光性部材は、第１の主面と前記第１の主面に背向する第２の主面とを有する基板であり、
    前記光制御層は、前記第１の主面及び前記第２の主面の各々に設けられている、
    請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記光制御層は、各々が前記反射波長選択性を有する複数の光制御膜が積層された積層
    膜である、
    請求項１～６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記光制御層は、正反射波長よりも短波長の光を取り出すことができる、
    請求項１～７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 前記光制御層の厚みは、５μｍ以上１００μｍ以下である、
    請求項１～８のいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 前記光源は、発光ダイオードを含む、
    請求項１～９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 前記光源の光軸を調整する光軸調整機構を備える、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 前記光源から出射する光の配光を変更する配光可変機構を備える、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の発光装置。
  13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の発光装置を照明装置として備える、
    照明システム。
  14. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の発光装置を光伝送装置として備える、
    光通信システム。
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