TW201821368A - 具有可變折射率的粒子 - Google Patents

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安卓 約翰 奧德奇爾克
比爾 亨利 道奇
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Abstract

本文描述一種具有第一部分及圍繞第一部分的第二部分之粒子。第二部分的體積係粒子之體積的至少50百分比。第二部分包括材料，該材料具有跨第二部分的厚度而實質連續地改變的局部組成或有效折射率。該材料包括複數個無機區域，並可進一步包括有機區域。粒子可經由原子層沈積或分子層沈積來製造。

Description

具有可變折射率的粒子
具有核及薄殼的粒子已為人所知。美國專利第8,865,797號(Matyjaszewski等人)描述用於摻入複合物中的核殼式(core-shell)複合物粒子，其中該複合物具有改善的透明度。該核殼式複合物粒子包括具有第一折射率的核材料及具有第二折射率的殼材料。美國專利第8,496,340號(Budd等人)描述包括具有外表面之固體球形核的復歸反射元件。第一完全同心光干涉層覆蓋核的外表面，該外表面在核與第一光干涉層之間提供第一介面，且第二完全同心光干涉層覆蓋第一光干涉層以在第一光干涉層與第二光干涉層之間提供第二介面。
具有多層的聚合粒子已為人所知。「洋蔥狀」多層的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)/聚苯乙烯(PS)複合物粒子能藉由溶劑吸收/釋放法製備，如Okubo等人在Colloid Polym.Sci.279,513-518(2001)中所描述。具有聚苯乙烯核及聚苯乙烯與多(三氟乙基甲基丙烯酸酯)的四交替層的粒子能使用五階聚合系列製造，如Gourevich等人在Macromolecules 39,1449-1454(2006)中所描述。
在本說明的一些態樣中，提供一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少50百分比。該第二部分包括一材料，該材料具有跨該第二部分之一厚度而改變的一組成及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率。該第二部分中的該材料包括複數個無機區域。
在本說明的一些態樣中，提供一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少50百分比。該第二部分包括一材料，該材料具有跨該第二部分的一厚度而實質連續地改變的一局部組成。該第二部分中的該材料包括複數個無機區域。
在本說明的一些態樣中，提供一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法。該方法包括提供第一部分，及藉由一材料至該成長粒子之一表面上的原子或分子層沈積而從該第一部位使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑之至少二倍的一外直徑為止。該材料具有跨該第二部分之一厚度而改變的一組成及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率。
在本說明的一些態樣中，提供一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法。該方法包括提供第一部分，及藉由一材料至該成長粒子之一表面上的原子或分子層沈積而從該第一部位使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑 之至少二倍的一外直徑為止。該材料具有跨該第二部分之一厚度而實質連續地改變的一局部組成。
100‧‧‧粒子
110‧‧‧第一部分
120‧‧‧第二部分
127‧‧‧區域
127-1‧‧‧區域
127-2‧‧‧區域
127-3‧‧‧區域
128‧‧‧外表面
212‧‧‧有效折射率
222‧‧‧有效折射率
312‧‧‧有效折射率
322‧‧‧有效折射率
412‧‧‧有效折射率
422‧‧‧有效折射率
600‧‧‧粒子
610‧‧‧第一部分
611‧‧‧外表面
620‧‧‧第二部分
621‧‧‧外表面
622‧‧‧第一層
623‧‧‧第一過渡區域
624‧‧‧第二層
625‧‧‧第二過渡區域
626‧‧‧第三層
800‧‧‧粒子
801‧‧‧層
840‧‧‧準直光束
842‧‧‧輸出分佈
972‧‧‧中葉區域
974‧‧‧環區域
976‧‧‧區域
1001‧‧‧層
1002‧‧‧多層膜
1052‧‧‧層
1054‧‧‧層
1103‧‧‧膜或層
1150‧‧‧顯示器
1200‧‧‧粒子
1204‧‧‧有序層
1240‧‧‧準直光束
1242‧‧‧輸出分佈
1360‧‧‧反應器
1362‧‧‧初始粒子
1364‧‧‧前驅物供應線路
1366‧‧‧氧化劑供應線路
I1‧‧‧第一最大強度
I2‧‧‧第二最大強度
r‧‧‧外半徑
R‧‧‧外半徑
R1‧‧‧位置
R2‧‧‧位置
T‧‧‧厚度
圖1係粒子的示意截面圖；圖2至圖5係依據徑向座標變動之有效折射率的圖表；圖6係粒子的示意截面圖；圖7係依據徑向座標變動之折射率的圖表；圖8係包括複數個粒子之層的示意截面圖；圖9係根據散射角變動之光輸出分佈的圖示；圖10係具有包括複數個粒子之層的多層膜的示意截面圖；圖11係設置在顯示器上之膜或層的示意截面圖；圖12係粒子之有序層的示意截面圖；圖13係用於製造粒子之反應器的示意繪示；圖14係粒子之有效折射率對半徑的圖示；圖15至圖16係重量分率對半徑的圖示；以及圖17係粒子之有效折射率對半徑的圖示。
以下說明係參照所附圖式進行，該等圖式構成本文一部分且在其中係以圖解說明方式展示各種實施例。圖式非必然按比例繪製。要理解的是，其他實施例係經設想並可加以實現而不偏離本說明的範疇或精神。因此，以下之詳細敘述並非作為限定之用。
有時需要將粒子包括在黏著劑或其他聚合材料中以改變該黏著劑或其他材料的光學性質。可選擇粒子為具有合適的折射率以達到所欲的光學性質。有時使用在核周圍具有薄殼的粒子，其中殼及核具有不同的折射率。然而，根據本說明，已發現具有透過粒子之實質部分(例如，直徑的至少½，或體積的至少50百分比或至少75百分比)而實質連續地改變之有效折射率的粒子能提供使用習知核殼式粒子無法得到的所欲光學性質。該粒子能使用在，例如，散射控制層中，散射控制層可包括或可不包括黏著劑或聚合黏結劑、抗閃光膜、及其類似物。
在具有變化組成之粒子中的一位置的折射率能從在該位置的局部組成判定。在一位置的局部組成係指該粒子中存在於該位置的某個距離內之材料的組成，其中該距離比單一原子的尺寸大但比粒子的直徑小。例如，能將該距離取為10nm、20nm、50nm、或100nm。從局部組成判定的折射率可稱為有效折射率，因為此係判定材料之光學性質的量。能將局部組成的有效介電率近似為局部組成中之組分的相對介電率的體積加權平均。於是有效折射率係局部組成之有效介電率的平方根。有效折射率能等效地描述為局部組成中的組分之折射率平方的體積加權平均的平方根。除非另外指定或在上下文中明確地不同地指示，當使用在本文中時，粒子的折射率係指有效折射率。除非另外指定，折射率或有效折射率係指在25℃對具有589nm(鈉D線)的波長之光的折射率。
若從在粒子之部分中彼此在20nm內之二點的局部組成判定的有效折射率相差少於該部分中之最大有效折射率差值的10百分比，可以說有效折射率在該粒子的部分中實質連續地改變。例如，若關注的部分係粒子的外部分且有效折射率具有此部分中的最小值1.4及此部分中的最大值2.0，則若在此部分中彼此在20nm內的任二點判定之有效折射率中的差值少於0.06(0.1乘(2.0-1.4))，有效折射率通過粒子的此部分實質連續地改變。在一些實施例中，在粒子之部分中實質連續地改變的有效折射率滿足從彼此在30nm內、或彼此在50nm內之任二點的局部組成判定的有效折射率相差少於10百分比、或少於5百分比、或甚至少於2百分比之該部分中的最大有效折射率差的條件。根據對在具有變化組成之粒子的上下文中、折射率係指有效折射率、及折射率的連續變化係指實質連續變化的理解，實質連續地改變的有效折射率在本文中可替代地簡單地描述為連續改變折射率。
在一些實施例中，局部組成通過粒子的第二部分實質連續地改變。若在粒子之部分中彼此在20nm內的任二點以大於10重量百分比存在之局部組成的各組分之重量分率少於該部分中之各對應組分的重量分率中之最大差值的10百分比，可以說局部組成在該粒子的部分實質連續地改變。在一些實施例中，在粒子的部分中實質連續地改變的局部組成滿足以大於10重量百分比，或大於5重量百分比存在，並在該部分中彼此在30nm內，或彼此在50nm內的任二點之局部組成的各組分的重量分率相差少於10百分比、或少於5百分比、或甚至少於2百分比之該部分中各對應組分的重量分率中之最大差的條件。 根據對在具有變化組成之粒子的上下文中、組成係指局部組成、及組成的連續變化係指實質連續變化的理解，實質連續地改變的局部組成在本文中可替代地簡單地描述為連續改變組成。
可將粒子加入膜或有序層中或可提供粒子的層。膜或(多個)有序層可提供傳輸通過該膜或(多個)有序層之光的受控散射。如進一步在本文他處所描述，受控散射可提供具有中葉(central lobe)區域、環區域、及分隔中葉區域及環區域之低強度區域的光輸出分佈。例如，此種光輸出分佈可用於提供抗閃光效應。
圖1係包括第一部分110及圍繞並包圍第一部分110的第二部分120之粒子100的示意截面圖。粒子100具有外表面128及R的外半徑，其也係第二部分120的外半徑。第一部分110具有r的外半徑。粒子100能藉由第一部分110開始，例如，第一部分可係初始提供之均質奈米粒子，並藉由原子層沈積或分子層沈積成長粒子而成長。例如，粒子能使用原子層沈積(ALD)、分子層沈積(MLD)、或ALD及MLD的組合來成長。第二部分包括複數個區域127。所繪示者為複數個區域127中的三個區域127-1、127-2、及127-3。在一些實施例中，複數個區域127包括複數個無機區域。例如，區域127-1可係第一無機區域，且區域127-2可係第二無機區域，第二無機區域可具有與第一無機區域不同的組成及折射率。在一些實施例中，第一無機區域127-1包括第一無機組分(例如，第一金屬氧化物)，且第二無機區域127-2包括不同的第二無機組分(例如，第二金屬氧化物)。在一些實施例中，複數個區域127包括一或多個有機區域。例如，區 域127-3可係有機區域。在一些實施例中，複數個區域127包括複數個無機區域及至少一個有機區域(例如，複數個有機區域)。
在一些實施例中，鄰接初始粒子表面沈積的材料可具有與初始粒子表面的組成匹配或實質匹配的組成，使得第一部分110與第二部分120之間可沒有實體介面。在此情形中，第一部分可指接近具有實質均勻組成及折射率的粒子之中心的區域，且第二部分120可指圍繞第一部分110的部分。在一些實施例中，鄰接初始粒子表面沈積的材料可具有與初始粒子不同的組成，使得實體介面分隔第一部分110與第二部分120。
沈積材料的組成可以粒子具有跨第二部分之厚度T而實質連續改變的局部組成及實質連續改變的有效折射率的方式而改變。在鄰接初始粒子(第一部分110)沈積之材料具有與初始粒子相同組成的實施例中，粒子100可具有各者從粒子100的中心至粒子100之外表面實質連續地改變的局部組成及有效折射率。
在一些實施例中，粒子使用二部分/四步驟ALD反應/沈積成長，其中第一部分包括其後跟隨第一吹掃步驟之沈積第一前驅物的步驟，且第二部分包括沈積第二前驅物的步驟且接著第二吹掃步驟。粒子成長可，例如，使用在各循環之間具有吹掃步驟以確保前驅物不在氣相中混合之交替的有機金屬前驅物填充及氧化填充(氧電漿、臭氧、水、或相似的氧化劑)來實施。塗佈序列在重複給定次數時將造成指定厚度的氧化物塗層，該指定厚度係藉由已完成ALD循環的數目及所使用材料的每循環成長來判定。粒子之第二部分的有效折射率係 藉由，例如，其由有機金屬前驅物而沈積之金屬氧化物或金屬氮化物的選擇，及所選擇的氧化或氮化前驅物來判定。
ALD已用於塗佈離散基材片體(美國專利第6,713,177 B2號，George等人)，以塗佈纖維基材(美國專利公開案第2009/0137043號，Parsons等人)，及使用連續卷對卷帶材處理系統塗佈帶基材(美國專利公開案第2010/0189900號，Dickey等人)。例如，如在PCT國際公開案第WO 2011/037831號(Dodge)及第WO 2011/037798號(Dodge)，及在美國專利第8,859,040號(Dodge)中描述的，特別有用的方法包括逐步原子層沈積，彼等全部以不與本說明牴觸之程度的形式引用加入本文中。如進一步在美國專利公開案第2012/0121932號(George等人)中描述的，也可使用分子層沈積或原子層沈積及分子層沈積的組合，該案以不與本說明牴觸之程度的形式引用加入本文中。ALD及/或MLD能以氣相或以液相實施。由液相的ALD，也稱為溶液ALD，例如，係於Wu等人之Nano Letters 15,6379-6385(2015)中描述。
例如，粒子可使用任何種類的流體化床反應器或旋轉/轉筒反應器來成長。也可使用其他種類的反應器。較佳地，反應器保持粒子移動以防止粒子黏聚，並協助將前驅物傳遞至成長粒子的表面。在一些實施例中，用於成長粒子之反應器的溫度可至少部分基於有機金屬前驅物種類、前驅物反應性、及氧化劑種類、及氧化劑反應性來選擇。例如，能設定載體氣體流以協助粒子的流體化，並可基於粒子 尺寸、粒子重量、反應器的填充百分比及容量、及粒子黏聚的趨勢來調整。
前驅物填充時間可基於使粒子之可用表面積完全飽和所需要的時間量來設定。此能藉由使用殘餘氣體分析儀(RGA)觀察前驅物氣體的存在及濃度來判定。RGA也能用於在粒子的表面飽和期間觀察作為粒子的表面廢氣之副產物分壓上的增加及隨後減少。藉由觀察離開反應器之前驅物氣體的存在，及觀察亦離開反應器之副產物氣體上的減少，RGA能表示所有表面物種已於何時反應。
可設定反應器吹掃氣體流速及吹掃次數以保證在次一前驅物填充加入前將全部過量前驅物氣體從反應器系統移除。至其原本基線或至可接受程度的前驅物氣體移除能藉由使用RGA觀察前驅物及副產物氣體的濃度而判定。
當粒子於ALD製程成長時，粒子的第二部分較佳地包含藉由反應性氣體的化學反應形成的無機材料。可選地，無機材料包括鋁、矽、鈦、錫、鋅的至少一種氧化物，或其組合。在一些實施例中，使用ALD以使用二元反應2 Al(CH3)3+3H2O → Al2O3+6 CH4來沈積保形的氧化鋁(Al2O3)塗層。此能分為下列二個表面半反應：AlOH*+Al(CH3)3 → AlOAl(CH3)2*+CH4 (1)
AlCH3*+H2O → AlOH*+CH4 (2)
在以上反應式(1)及(2)中，星號表示表面物種。在反應式(1)中，Al(CH3)3與羥基(OH*)物種反應，沈積鋁並使表面甲基化。反應式(1)在全部羥基物種基本上均已與Al(CH3)3反應後停止。然後，在反應式 (2)中，H2O與AlCH3*物種反應並沈積氧並使表面再羥化。反應式(2)在全部甲基物種基本上均已與H2O反應後停止。因為各反應係自限的，所以發生帶有原子層厚度控制的沈積。
能使用ALD塗佈的材料包括二元材料，亦即，Qx Ry形式的材料，其中Q及R代表不同原子並選擇x及y以提供在靜電上中性的材料。合適的二元材料包括無機氧化物(諸如，二氧化矽及金屬氧化物，諸如，氧化鋯、氧化鋁、矽石、氧化硼、氧化釔、氧化鋅、氧化鎂、及二氧化鈦、及類似物)、無機氮化物(諸如，氮化矽、AlN、及BN)、無機硫化物(諸如，硫化鎵、硫化鎢、及硫化鉬)、以及無機磷化物。另外，各種金屬塗層也係可能的，包括鈷、鈀、鉑、鋅、錸、鉬、銻、硒、鉈、鉻、鉑、釕、銥、鍺、鎢、及彼等的組合與合金。
自限表面反應也能用於將有機聚合物區域成長在粒子的第二部分中。常將此種成長描述為分子層沈積(MLD)，因為分子碎片在各反應循環期間沈積。MLD方法已針對聚合物的成長來發展，諸如，聚醯胺，其使用二羧酸及二胺作為反應物。也能使用涉及異雙功能及開環前驅物的MLD已知方法。關於MLD的進一步細節在George等人之Accounts of Chemical Research 42,498(2009)中描述。在一些實施例中，使用ALD及MLD的組合以將無機區域及有機區域二者沈積在粒子的第二部分中。在Lee等人之Advanced Functional Materials 23,532-546(2013)中描述使用ALD及MLD技術的組合以沈積膜。使用ALD及MLD之組合的優點係其允許粒子的有效折射率在大範圍(例 如，1.4至2.35)內實質連續地改變。在一些實施例中，高折射率組分係經由ALD沈積，且低折射率組分係藉由MLD沈積。用於低折射率組分的有機前驅物可係有機二元醇或多元醇，諸如，乙二醇、己二炔二醇、或氫醌二醇。
自限循序塗層的應用的有用討論能在，例如，美國專利第6,713,177號；第6,913,827號；及第6,613,383號中發現。熟悉ALD反應領域者能輕易地判定第一及第二反應氣體何者係用於自限反應的適當選擇以產生上文討論的塗層。例如，若需要含有鋁的化合物，可使用三甲基鋁或三異丁基鋁氣體作為二種反應氣體的其中一種。當所欲之含有鋁的化合物係氧化鋁時，迭代中的另一反應氣體能係水蒸汽或臭氧。當所欲之含有鋁的化合物係氮化鋁時，迭代中的另一反應氣體能係氨或氮/氫電漿。當所欲之含有鋁的化合物係硫化鋁時，迭代中的另一反應氣體能係硫化氫。
相似的，若希望在塗層中以矽化合物取代鋁化合物，二種反應氣體的其中一種能係，例如，四甲矽烷或四氯化矽。於上文加入的參考文獻給出有關取決於所欲之最終結果的合適反應氣體的進一步引導。
當使用所討論之反應氣體的單一迭代能鋪設可適合一些目的之分子層，本方法的許多有用實施例將實施步驟迭代達50次、100次、200次、或更多次迭代。各迭代增加粒子的厚度。因此，在一些實施例中，選擇迭代數目以實現預定粒子尺寸。
在一些實施例中，第二部分120之體積係粒子100的體積的至少50百分比、或至少60百分比、至少75百分比、至少85百分比、或至少90百分比、或至少95百分比、或至少99百分比、或至少99.9百分比。在一些實施例中，第二部分120的體積位於粒子100之體積的75百分比或85百分比至99.999百分比，或至99.9999百分比的範圍中。在一些實施例中，第二部分120的外半徑R係第一部分110之外半徑r的至少1.5倍、2倍、5倍、10倍、或30倍。在一些實施例中，第二部分120的2倍R的外直徑係第一部分110的2倍r的外直徑的至少1.5倍、2倍、5倍、10倍、或30倍。粒子100可係實質球形的，或其可具有橢圓形或其他形狀。粒子的半徑或直徑可指具有與粒子相同體積之球體的等效半徑或直徑。在一些實施例中，第二部分120的外半徑R位於第一部分110之外半徑r的2至10000倍的範圍中。在一些實施例中，第一部分110具有位於約1nm至約400nm之範圍中的直徑(2倍r)。在一些實施例中，粒子100具有在約100nm至約10微米的範圍中、或在約500nm至約10微米的範圍中、或在約1微米至10微米之範圍中的外直徑(2倍R)。
圖2係依據徑向座標變動之粒子的有效折射率的示意繪示(例如，在球面座標系統(r,θ,φ)中，徑向座標係r座標。針對橢圓形或其他非球形粒子，點的徑向座標可指該點與粒子的中心或形心之間的距離。)。粒子之第一部分的有效折射率212係實質恆定的，且粒子之第二部分的有效折射率222係跨第二部分的厚度而連續地改變的。 在所繪示的該等實施例中，有效折射率從第一部分至第二部分係不連續的。
將替代實施例顯示於圖3中，其係根據徑向座標變動之粒子之有效折射率的示意繪示。在第二部分中的有效折射率322係單調增加的，而在第一部分中的有效折射率312係實質恆定的。在此情形中，有效折射率係從粒子之中心至粒子的外表面之徑向座標的連續函數。粒子的組成也可係從粒子之中心至粒子的外表面之徑向座標的連續函數。
有效折射率在第一位置可用非零的第一速率改變，且在與第一位置不同的第二位置可用與第一速率不同之非零的第二速率改變。例如，第一位置可係描畫於圖2中的位置R1，且第二位置可係比位置R1更遠離粒子之中心的位置R2。在一些情形中，第一位置可接近粒子的中心或在第二部分最接近第一部分的部分中，且第二位置可接近粒子的外表面或在第二部分最接近粒子之外表面的部分中。在一些情形中，第一位置及第二位置係以至少80百分比、或至少85百分比、或至少90百分比之第二部分的厚度而徑向地分隔。
在一些實施例中，有效折射率跨第二部分的厚度而單調地改變。在一些實施例中，有效折射率跨第二部分的厚度而單調地增加，並具有跨第二部分之厚度而單調地增加的斜率(見，例如，圖2至圖3)。在一些實施例中，有效折射率跨第二部分的厚度而單調地減少，並具有跨第二部分之厚度而單調地減少的斜率(變得更負)。此繪示於圖4中，其係根據徑向座標變動之粒子之有效折射率的示意繪 示。在第二部分中的有效折射率422係單調減少的，而在第一部分中的有效折射率412係實質恆定的。有效折射率422的斜率在第二部分中較接近第一部分的位置係具有較小量值的負斜率，且該斜率在第二部分中較遠離第一部分之位置係具有較大量值的負斜率。已發現在第二部分中具有其具有單調增加正斜率或單調減少負斜率之有效折射率的粒子在散射控制層、抗閃光膜、及類似物上係特別有用的。
可將有效折射率的變化率理解成有效折射率關於徑向座標之導數的量值。在一些實施例中，有效折射率關於徑向座標之導數的絕對值隨跨第二部分之厚度增加的徑向座標而單調地增加，或隨跨第二部分之至少80百分比、或至少90百分比、或實質全部厚度增加的徑向座標而單調地增加。在一些實施例中，有效折射率在第二部分的至少一部分內拋物線地改變(增加或減少)，且在一些實施例中，有效折射率在全部或實質全部的第二部分內拋物線地改變(增加或減少)。針對有效折射率拋物線地改變的實施例，有效折射率關於徑向座標之導數的絕對值隨徑向座標而線性地單調增加。在其他實施例中，有效折射率關於徑向座標之導數的絕對值可比線性增加更慢或更快地增加，或可在第二部分的一些部分中比線性增加更慢地增加且在第二部分的其他部分中比線性增加更快地增加。
在繪示於圖2至圖3中的實施例中，有效折射率跨第二部分的厚度而單調地增加，而在繪示於圖4中的實施例中，有效折射率跨第二部分的厚度而單調地減少。在其他實施例中，有效折射率可跨第二部分的厚度而非單調地改變。圖5係根據徑向座標變動之粒子 之有效折射率的示意繪示。在此情形中，有效折射率跨第二部分的厚度而非單調地改變。更明確地說，在此情形中，有效折射率具有跨第二部分之厚度的實質正弦變化。
在一些實施例中，第二部分中之最大有效折射率與第二部分中的最小有效折射率之間的差值係至少0.05、或至少0.1、或至少0.15、或至少0.2，並可在0.05至0.8、或至1.0、或甚至至1.2的範圍中。在一些實施例中，有效折射率具有跨第二部分的厚度之具有至少0.05、或至少0.1、或至少0.2之振幅的實質正弦變化。在繪示於圖5中的實施例中，正弦變化的振幅約為0.5(2.25-1.75)。
圖6係具有第一部分610及包括複數個相互同心層之第二部分620的粒子600的截面圖。第一部分610可對應於具有外表面611的初始粒子。第二部分620具有外表面621；第一層622、第二層624、及第三層626；及第一過渡區域623及第二過渡區域625。粒子600能使用於本文他處進一步描述的ALD/MLD技術製造。局部組成及/或有效折射率在第一層622、第二層624、及第三層626中可係恆定或實質恆定的。藉由包括第一過渡區域623及第二過渡區域625，局部組成及/或有效折射率可從初始粒子的外表面611連續地改變至粒子600的外表面621。在一些實施例中，將額外過渡區域包括在第一部分610與第一層622之間，使得局部組成及/或有效折射率從粒子600的中心連續地改變至粒子600的外表面621。
各過渡區域可具有大於30nm、大於50nm、或大於100nm的厚度。各過渡區域可具有少於鄰接該過渡區域之層的最小厚度的 一半、或三分之一、或五分之一的厚度。例如，第一過渡區域623可具有少於第一層622及第二層624之中較薄者的厚度的1/2或1/3或1/5的厚度。
圖7顯示針對具有具有R之外半徑的粒子根據徑向座標變動的有效折射率。該粒子具有第一部分，其可對應於具有2.3的折射率並從粒子的中心延伸至約0.1倍R之半徑的初始粒子。該粒子包括具有在1.6與2.3之間交替之折射率的5層。過渡區域包括在各層之間，並且在第一部分與第一層之間。粒子的有效折射率及局部組成從粒子之中心連續地改變至粒子的外表面。
折射率可逐層交替，或可使用折射率的某種其他分佈。層各者可具有相同或不同的厚度、相同或不同的體積、或可使用在層之厚度或體積上的某種其他變化。在一些實施例中，層具有在厚與薄之間交替的厚度。
層疊粒子之層的數目未受特別限制，但可在任何合適範圍中改變。在一些實施例中，粒子包括第一部分及第二部分，第二部分包括至少2層、或至少3層、或至少5層、或至少10層、或至少15層、或至少20層並包括少於300層、少於250層、少於200層、少於150層、或少於100層。
在一些實施例中，提供包括基質(例如，樹脂或黏著劑)及複數個本說明之粒子的組成。基質可係實質透明的(例如，基質的層或組成的層可傳輸至少80百分比、或至少90百分比在400至700nm之波長範圍中的光)。在一些實施例中，基質具有與在粒子的外表 面之第二折射率相似的第一折射率。例如，第一折射率與第二折射率之間的差值的絕對值可少於0.1、或少於0.05、或少於0.03、或少於0.02、或少於0.01。在其他實施例中，基質具有與在粒子的外表面之第二折射率實質不同的第一折射率。在一些實施例中，將基質材料實質排除在粒子以外，使得在粒子的外表面之粒子的折射率不會藉由將粒子加入基質中而改變。例如，此可在將粒子分散在聚合物層中時發生，諸如，聚合壓敏性黏著劑。在一些實施例中，基質的材料部分地穿透至粒子的外部分中，使得在粒子的外表面之粒子的折射率藉由存在於粒子之外部分中的基質基材而偏移。在此種實施例中，使粒子的外部分與基質之間的折射率差值降低並可實質為零。若基質包含可於隨後固化(例如，熱固化、或輻射固化，諸如，紫外光(UV)固化)的單體，基質材料可部分地穿透至粒子中。單體可穿透至粒子中，然後在基質固化時原位固化。在一些實施例中，粒子的外部分係多孔的，且單體穿透至粒子之外部分的孔中。
合適的實質透明基質材料包括聚合物、共聚物、及/或光學透明黏著劑。合適聚合物或共聚物包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烴、聚環氧化物、聚醚、及其共聚物。可使用為基質的合適黏著劑包括壓敏性黏著劑(PSA)及熱熔融黏著劑。基質材料可係可固化液體，諸如，UV可固化丙烯酸酯。
已發現本說明的粒子能提供在特定應用中可係有用的多種光學性質。例如，在一些實施例中，使用含有該粒子的組成以形成膜，或黏著劑層，或包括複數層之膜的一或多層。此種膜或層可用於 提供可在顯示器應用中使用的散射控制層。例如，當包括在顯示器中時，包括本文描述之粒子的散射控制層可使用為降低不良閃光的抗閃光層。能將顯示器中的閃光描述為在相對於顯示器之觀看者的位置上看起來在周遭移動的顆粒狀圖案或具有小變化的閃爍。顯示器中的閃光可因來自像素的光與該光之光學路徑中的不均勻性交互作用而導致，其中該光之光學路徑中的不均勻性一般而言位於顯示器的表面上。由於來自一像素的光與不均勻性的交互作用，其在觀看者移動時看起來為移動的或閃爍的。此類不均勻性可包括來自一薄膜的結構或表面紋理或可被加至顯示器之其他層。例如，防眩光薄膜中的表面紋理時常被包括在內，以減少來自表面的鏡面反射，從而減少眩光。可產生閃光的不均勻性亦包括顯示器表面上之指紋、劃痕、或其他殘留物。在一些實施例中，選擇包括在散射控制層或抗閃光膜中的粒子以給出受控制的繞射、折射、或其組合，且當加入顯示器中時，能顯著地降低閃光而實質維持所感知的顯示器解析度。
在一些實施例中，包括本說明之粒子的層可包括具有其他功能性的其他粒子，諸如，奈米粒子或奈米線。在一些實施例中，硬塗層可將本說明之粒子連同無機奈米粒子包含在丙烯酸酯黏合劑或基質中以增加層的硬度。在一些實施例中，本說明的粒子可包括在經擠製以形成光學膜或光學膜中之一或多層的材料中。在一些實施例中，本說明的粒子可藉由將粒子包括在用於形成注入模製零件之樹脂中而包括在該注入模製零件中。
圖8係層801的截面圖，其可係可適於使用為抗閃光膜或抗閃光膜中一層的散射控制層。層801包括可對應於本文描述的粒子之任一者的複數個粒子800。例如，在一些實施例中，粒子800具有一有效折射率，該有效折射率跨第二部分之厚度而單調地增加且具有跨第二部分的厚度而單調地增加之斜率的有效折射率，或該有效折射率具有其跨第二部分之厚度而單調地減少且其具有跨第二部分的厚度而單調地減少之斜率。準直光束840示意地繪示於圖8中。當準直光束840通過層801時，產生光的輸出分佈842。在一些實施例中，當準直光束840通過層801(或通過包括層801之抗閃光膜)時，多於約30百分比的準直光束以在空氣中測量的2度與10度之間而散射，且少於30百分比的準直光束以在空氣中測量之多於10度而散射。在一些實施例中，當準直光束840通過層801(或通過包括層801之抗閃光膜)時，光輸出分佈包括中葉區域、環區域、及分隔中葉區域及環區域的低強度區域。可說層801提供受控制的繞射、折射、或繞射及折射的組合。
當準直光束840通過層801(或通過包括層801之抗閃光膜)時能產生的光輸出分佈示意地繪示於顯示根據散射角變動的輸出分佈圖示的圖9中。輸出分佈包括具有I1之第一最大強度的中葉區域972，並包括具有I2之第二最大強度的環區域974。在圖9中，環區域974的截面在圖示的側邊出現兩個峰值。在中葉區域972與環區域974之間的區域976可具有少於I1一半且少於I2一半的強度。在一些實施例中，中葉區域972與環區域974之間的區域976的至少一些區 域可具有少於0.1倍I1且少於0.1倍I2的強度。在一些實施例中，I2除以I1係在約0.05至約1.0的範圍中。介於環區域974中最大強度I2的地點與中葉區域972中之最大強度I1的地點之間的散射角差值可大於1度、或大於2度、或大於3度，並可少於30度、或少於25度、或少於20度。中葉區域972中之最大強度I1的地點可在具有少於1度之量值的散射角度處或可在實質零的散射角處。
在一些實施例中，提供多層膜，其中該多層膜的至少一層係包括根據本說明之粒子的組成。將實例繪示於圖10中，其顯示具有包括層1001之三層的多層膜1002，例如，層1001可對應於層801。多層膜進一步包括層1052，例如，其可係硬塗層，及層1054，例如，其可係黏著劑層。硬塗層可在該材料能係外層的應用中從樹脂形成，該樹脂在固化時硬度足以提供適當的鉛筆硬度(pencil hardness)或抗磨損性。例如，已固化的硬塗佈樹脂可提供大於HB或大於H的鉛筆硬度。合適的硬塗佈樹脂包括丙烯酸樹脂，丙烯酸樹脂可包括無機奈米粒子。可係光學透明黏著劑層的合適黏著劑層包括壓敏性黏著劑(PSA)及熱熔融黏著劑。可使用在層1054及/或可使用為層1001中之基質的有用黏著劑包括彈性聚胺甲酸酯或聚矽氧黏著劑及黏彈性光學清透黏著劑CEF22、817x、及818x，全部可購自3M Company,St.Paul,MN。其他有用的黏著劑包括基於苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烴、及聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。多層膜1002可使用為能黏附至顯示器之外表面的抗閃光膜。
圖11示意地繪示設置在顯示器1150上的膜或層1103。例如，膜或層1103可對應於層801或多層膜1002。例如，膜或層1103可係散射控制層或抗閃光膜。
在本說明的一些態樣中，提供本文描述之粒子的一或多個有序層。層的總數目可在，例如，1至3的範圍中。僅使用數層(例如，一層、二層、或三層)允許保留個別粒子的光學效應。圖12顯示一或多個有序層1204，其包括配置至三個有序層中的粒子1200。例如，一或多個有序層1204能經由至基材上的溶液沈積而製備。準直光束1240示意地繪示於圖12中。當準直光束1240通過一或多個有序層1204時，產生光的輸出分佈1242。在一些實施例中，當準直光束1240通過粒子1200的一或多個有序層1204時，多於約30百分比的準直光束以在空氣中測量的2度與10度之間而散射，且少於30百分比的準直光束以在空氣中測量之多於10度而散射。在一些實施例中，當準直光束1240通過一或多個有序層1204時，光輸出分佈包括如圖9中示意地顯示的中葉區域、環區域、及分隔中葉區域及環區域的低強度區域。在一些實施例中，在中葉區域與環區域之間的區域可具有少於中葉區域之第一最大強度I1的一半且少於環區域之第二最大強度I2的一半的強度。在一些實施例中，中葉與環區域之間的區域的至少一些部分可具有0.1倍I1及少於0.1倍I2的強度。在一些實施例中，第二最大強度除以第一最大強度係在約0.05至約1.0的範圍中。在一些實施例中，介於環區域中之最大強度I2的地點與中葉區域中之最大強度I1的地點之間的散射角差值可大於1度、或大於2度、或大於3度，並 可少於30度、或少於25度、或少於20度。可說一或多個有序層1204提供受控制的繞射、折射、或繞射及折射的組合。
圖13係用於製作根據本說明之粒子的反應器1360的示意繪示。反應器1360起初以可在溶液中且可對應已成長粒子之第一部分的一或多個初始粒子1362填充。前驅物係經由前驅物供應線路1364提供至初始粒子1362，且氧化劑係經由氧化劑供應線路1366而供應。前驅物可包括第一金屬氧化物及第二金屬氧化物，例如，及/或也可包括至少一種有機前驅物。反應器1360可係配備有進氣埠及使用作為氣體出口之多孔側壁的真空旋轉-轉筒型反應器。在一些實施例中，反應器1360係流體化床反應器，且粒子使用原子層沈積及/或分子層沈積以液相成長。反應器1360可用於從初始粒子1362成長粒子，直到粒子具有初始粒子1362(第一部分)的至少二倍的直徑的外直徑為止。第一部分的尺寸及粒子在反應已完成後的尺寸可在本文他處描述之範圍的任一者中。例如，最終粒子尺寸可係初始粒子直徑的至少2倍、或至少5倍、或至少10倍。如於本文他處進一步描述，繞著初始粒子成長的粒子之第二部分具有跨第二部分之厚度而實質連續地改變的有效折射率，及/或具有跨第二部分之厚度而實質連續地改變的局部組成。
以下為本說明之例示性實施例的清單。
實施例1係一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少50百分比，該第二部分包含一材料，該材料具有跨該第二部分之一厚 度而改變的一組成及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率，且該材料包含複數個無機區域。
實施例2係如實施例1之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該有效折射率係存在於該位置之20nm內之該第二部分中的材料之一組成的一折射率。
實施例3係如實施例1之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該有效折射率係存在於該位置之50nm內之該第二部分中的材料之一組成的一折射率。
實施例4係如實施例1之粒子，其中在該複數個無機區域中的一第一區域包含一第一無機組分，且在該複數個無機區域中的不同的一第二區域包含不同的一第二無機組分。
實施例5係如實施例4之粒子，其中該第一無機組分係一第一金屬氧化物，且該第二無機組分係一第二金屬氧化物。
實施例6係如實施例1之粒子，其中該複數個無機區域包含至少一金屬氧化物。
實施例7係如實施例1之粒子，其中該材料進一步包含至少一個有機區域。
實施例8係如實施例1之粒子，其中該有效折射率跨該第二部分的該厚度而單調地改變。
實施例9係如實施例7之粒子，其中該有效折射率跨該第二部分的該厚度而單調地增加，並具有跨該第二部分之該厚度而單調地增加的一斜率。
實施例10係如實施例7之粒子，其中該有效折射率跨該第二部分的該厚度而單調地減少，並具有跨該第二部分之該厚度而單調地減少的一斜率。
實施例11係如實施例1之粒子，其中該有效折射率跨該第二部分的該厚度而非單調地改變。
實施例12係如實施例11之粒子，其中該有效折射率跨該第二部分的該厚度而正弦地改變。
實施例13係如實施例1之粒子，其中在該第二部分中的一最大有效折射率與在該第二部分中的一最小有效折射率之間的一差值係至少0.05。
實施例14係如實施例1之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少85百分比。
實施例15係如實施例1之粒子，其中該第二部分包含在相鄰的同心層之間具有過渡區域的複數個相互同心層，各同心層具有實質恆定的折射率，其中相鄰同心層具有不同折射率且相鄰同心層之間的該等過渡區域具有小於該緊鄰的該等同心層之一最小厚度的約1/3的一厚度。
實施例16係如實施例1之粒子，其具有在100nm至10微米之範圍中的外直徑。
實施例17係一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之體積的至少 50百分比，該第二部分包含一材料，該材料具有跨該第二部分之一厚度而實質連續地改變的一局部組成，且該材料包含複數個無機區域。
實施例18係如實施例17之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該局部組成係存在於該位置之20nm內的該第二部分中之材料的一組成。
實施例19係如實施例17之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該局部組成係存在於該位置之50nm內的該第二部分中之材料的一組成。
實施例20係如實施例17之粒子，其中在該複數個無機區域中的一第一區域包含一第一無機組分，且在該複數個無機區域中的不同的一第二區域包含不同的一第二無機組分。
實施例21係如實施例20之粒子，其中該第一無機組分係一第一金屬氧化物，且該第二無機組分係一第二金屬氧化物。
實施例22係如實施例17之粒子，其中該複數個無機區域包含至少一金屬氧化物。
實施例23係如實施例17之粒子，其中該材料進一步包含至少一個有機區域。
實施例24係如實施例1至23中任一項之粒子的一或多個有序層。
實施例25係如實施例24之一或多個多序層，其中該有序層的一總數係在1至3的範圍中。
實施例26係一種混合物，其包含： 實質透明之一基質，其具有一第一折射率；以及分散在該基質中之複數個如實施例1至23中任一項的粒子。
實施例27係一種包含如實施例26之基質的散射控制層，其中當一準直光束通過該散射控制層時，一光輸出分佈包含一中葉區域、一環區域、及分隔該中葉區域及該環區域的一低強度區域。
實施例28係一種包含如實施例27之散射控制層的抗閃光膜。
實施例29係一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法，該方法包含：提供該第一部分；以及藉由一材料至該成長粒子之一表面上的原子或分子層沈積而從該第一部分使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑之至少兩倍的一外直徑為止，其中該材料具有跨該第二部分之一厚度而改變的一組成，及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率。
實施例30係一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法，該方法包含：提供該第一部分；以及藉由一材料至該成長粒子之一表面上的原子或分子層沈積而從該第一部分使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑之至少兩倍的一外直徑為止， 其中該材料具有跨該第二部分之一厚度而實質連續地改變的一局部組成。
實施例31係實施例29或30之方法，其中該材料包含複數個無機區域。
實施例32係如實施例29或30之方法，其中在該複數個無機區域中的一第一區域包含一第一無機組分，且在該複數個無機區域中的不同的一第二區域包含不同的一第二無機組分。
實施例33係如實施例32之方法，其中該第一無機組分係一第一金屬氧化物，且該第二無機組分係一第二金屬氧化物。
實施例34係實施例31之方法，其中該材料進一步包含複數個有機區域。
實施例35係實施例29或30之方法，其中該材料包含複數個有機區域。
實施例36係如實施例29或30之方法，其中使該粒子成長包含經由原子層沈積來沈積該材料。
實施例37係如實施例29或30之方法，其中使該粒子成長包含經由分子層沈積來沈積該材料。
實施例38係如實施例29或30之方法，其中使該粒子成長包含經由原子層沈積及分子層沈積的交替步驟來沈積該材料。
實施例39係如實施例38之方法，其中一無機材料係在該原子層沈積步驟中沈積，且一有機材料係在該分子層沈積步驟中沈積。
實施例40係如實施例29或30之方法，其中該原子層沈積或分子層沈積以氣相發生。
實施例41係如實施例29或30之方法，其中該原子層沈積或分子層沈積以液相發生。
實例 實例1
粒子在ALD製程中從具有500nm之半徑的TiO2粒子起始成長。起始粒子對應於第一部分110並將粒子成長至2.5微米的直徑。有機金屬前驅物三甲基鋁(TMA)及四異丙醇鈦(TTIP)分別用於沈積Al2O3及TiO2。使用氧電漿及/或水作為氧化劑。
將起始TiO2核粒子載入至裝備有氣體入口及使用作為氣體出口之多孔側壁的旋轉-轉筒型反應器中。該系統也含有兩個有機金屬前驅物供應管線及兩個氧化劑供應管線。氧化劑供應管線的一者也裝備有具有適當氣體供應管線的射頻電漿產生器。
一旦已將粒子加至旋轉-轉筒反應器中，將其封閉並抽空至具有1torr之流經進氣埠並流經粒子的載體氣體的壓力。然後載體氣體通過旋轉-轉筒反應器的多孔側壁離開，而保持TiO2核粒子在反應器內側自由流動。
然後在載體氣體仍在流動時，將反應器系統及500nm TiO2粒子加熱至針對所使用之前驅物的建議ALD製程溫度。載體氣體在整個塗佈製程期間保持流動以協助防止成長粒子黏聚。
在將旋轉-轉筒型反應器系統加熱至適當溫度後，然後以載體氣體將系統沖洗一小時以穩定及保證粒子位於該溫度且沒有任何殘存濕氣或氣體。
在開始將前驅物實際填充至旋轉-轉筒型反應器中之前，產生如在表1至表4中概述的定序程式以判定產生所欲有效折射率梯度而必需的前驅物及氧化劑的比率。以各節將12.195nm之厚度的層加至粒子的方式將該序列分為82節。以給出具有TiO2及Al2O3的所欲體積及重量分率之12.195nm層厚度而必需的TiO2循環數目及Al2O3循環數目來將該等節分為子節。各TiO2循環沈積約0.026nm，且各Al2O3循環沈積約0.15nm。各節的循環大致均勻地彼此交錯以提供實質連續的有效折射率。例如，節5包括依序使用112個TiO2循環、1個Al2O3循環、111個TiO2循環、1個Al2O3循環、112個TiO2循環、1個Al2O3循環、111個TiO2循環、及1個Al2O3循環所沈積的446個TiO2循環及4個Al2O3循環。將前驅物的填充序列寫至用於子節各者的前驅物控制程式中，以保證達到正確的折射率梯度。
在針對溫度、氣體流速、及壓力驗證過所有反應器節均在正確設定點後，初始化前驅物填充序列並讓其運行至完成為止。前驅物填充序列包括載體氣體的連續流動、有機金屬前驅物的填充使粒子表面飽和、吹掃步驟以移除任何過量有機金屬前驅物及副產物氣體、氧化前驅物的填充以與在粒子之表面上的所有有效有機金屬前驅物反應、接著另一吹掃步驟以移除任何過量氧化前驅物及副產物氣體。用 於各循環之何種有機金屬及何種氧化劑的次序及序列遵循概述在表1至表4中的序列程式。
有機金屬前驅物連同載體氣體流經由在滾筒末端的入口進入反應器。然後前驅物使產生副產物氣體(諸如，甲烷或異丙醇)之粒子的表面飽和，且該等氣體經由旋轉-轉筒反應器的多孔側壁離開反應器。
然後該系統受吹掃達給定時間量以保證已將所有自由前驅物及副產物氣體從旋轉-轉筒反應器移除。一旦吹掃完成，然後將氧化前驅物加至反應器，並使粒子的表面飽和/氧化。氧化劑及所有其他氣體通過旋轉-轉筒反應器的多孔側壁離開反應器。
然後該系統再度受吹掃達給定時間量以保證已將所有自由前驅物及副產物氣體從旋轉-轉筒反應器移除。
然後此序列遵循具有用於各節之適當有機金屬前驅物及適當氧化前驅物的預定序列程式而重覆。在序列完成，粒子的第二部分具有跨第二部分之厚度的所需厚度及所欲有效折射率變化。
表1至表4給出各節的TiO2及Al2O3循環的數目。從每循環的已知厚度，該節中的TiO2及Al2O3之各者的體積分量係從厚度比率判定，並將有效折射率判定為係個別TiO2及Al2O3組分之折射率平方的體積加權平均的平方根。所產生的有效折射率顯示於圖14中。該節中之TiO2及Al2O3的重量分率係從沈積厚度及密度(TiO2係4.23g/cm3且Al2O3係3.95g/cm3)判定並顯示在圖15中。
實例2
粒子以與實例1相似的方式成長，除了使用分子層沈積來沈積低折射率組分。使用如實例1中的原子層沈積使用有機金屬前驅物TTIP沈積TiO2。用於低折射率組分的有機前驅物可係有機二元醇或多元醇，例如，乙二醇、己二炔二醇、或氫醌二醇。針對此實例的目的，將經由MLD沈積的低折射率材料採用為其特徵為1.2g/cm3的密度及1.4之折射率的有機材料。粒子在如實例1中之節中使用經選擇以給出所欲重量分率分佈之節中的步驟成長。圖16係根據除以粒子外半徑R之半徑而變動的無機及有機材料之此重量分率分佈的圖示。將初始粒子採用為以與沈積在成長粒子上之有機材料相同的有機材料製造。內粒子的半徑係0.1倍之已成長粒子的外半徑。已成長粒子之外半徑可係500nm(1微米的外直徑)，在該情形中，內半徑係50nm(100nm的內直徑)。組分之各者的體積分率係從重量分率分佈及已知密度判定，並將有效折射率判定為個別組分之折射率平方的體積加權平均的平方根。圖17係根據除以粒子外半徑R之半徑而變動的粒子之有效折射率的圖示。具有單調增加之斜率的有效折射率跨粒子之第二部分的厚度而單調地增加。
替代粒子能藉由以TiO2粒子作為初始粒子開始並使用具有相反於圖16所示之重量分率的ALD及MLD的組合成長，使得所 產生的粒子具有在第一部分中等於2.35且以單調減少之斜率而單調地減少至在第二部分的外表面之1.4的有效折射率。
除非另有所指，對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖在本文中是以具體實施例進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施方案來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。

Claims (19)

  1. 一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少50百分比，該第二部分包含一材料，該材料具有跨該第二部分之一厚度而改變的一組成及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率，且該材料包含複數個無機區域。
  2. 如請求項1之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該有效折射率係存在於該位置之20nm內之該第二部分中的材料之一組成的一折射率。
  3. 如請求項1之粒子，其中在該複數個無機區域中的一第一區域包含一第一無機組分，且在該複數個無機區域中之不同的一第二區域包含不同的一第二無機組分。
  4. 如請求項1之粒子，其中該材料進一步包含至少一個有機區域。
  5. 如請求項1之粒子，其中該有效折射率單調地跨該第二部分的該厚度而改變。
  6. 如請求項1之粒子，其中該有效折射率非單調地跨該第二部分的該厚度而改變。
  7. 如請求項1之粒子，其中該第二部分包含在相鄰的同心層之間具有過渡區域的複數個相互同心層，各同心層具有實質恆定的折射率，其中相鄰同心層具有不同折射率且相鄰同心層之間的該等過渡區域具有小於緊鄰的該等同心層之一最小厚度的約1/3的一厚度。
  8. 一種具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之粒子，其中該第二部分的一體積係該粒子之一體積的至少50百分比，該第二部分包含一材料，該材料具有跨該第二部分之一厚度而實質連續地改變的一局部組成，且該材料包含複數個無機區域。
  9. 如請求項8之粒子，其中在該粒子之該第二部分中的一位置的該局部組成係存在於該位置之20nm內的該第二部分中之材料的一組成。
  10. 如請求項8之粒子，其中在該複數個無機區域中的一第一區域包含一第一無機組分，且在該複數個無機區域中之不同的一第二區域包含不同的一第二無機組分。
  11. 如請求項8之粒子，其中該材料進一步包含至少一個有機區域。
  12. 一種如請求項1至11中任一項的粒子的一或多個有序層。
  13. 一種混合物，其包含：一實質透明之基質，其具有一第一折射率；以及分散在該基質中之複數個如請求項1至11中任一項之粒子。
  14. 一種包含如請求項13之混合物的散射控制層，其中當一準直光束通過該散射控制層時，一光輸出分佈包含一中葉(central lobe)區域、一環區域、及分隔該中葉區域及該環區域的一低強度區域。
  15. 一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法，該方法包含：提供該第一部分；以及藉由一材料至成長粒子之一表面上的原子層沈積或分子層沈積而從該第一部分使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑之至少兩倍的一外直徑為止，其中該材料具有跨該第二部分之一厚度而改變的一組成，及跨該第二部分之該厚度而實質連續地改變的一有效折射率。
  16. 一種製造具有一第一部分及圍繞該第一部分的一第二部分之一粒子的方法，該方法包含：提供該第一部分；以及藉由一材料至成長粒子之一表面上的原子層沈積或分子層沈積而從該第一部分使該粒子成長，直到該粒子具有該第一部分之一直徑 之至少兩倍的一外直徑為止，其中該材料具有跨該第二部分之一厚度而實質連續地改變的一局部組成。
  17. 如請求項15或16之方法，其中使該粒子成長包含經由原子層沈積來沈積該材料。
  18. 如請求項15或16之方法，其中使該粒子成長包含經由分子層沈積來沈積該材料。
  19. 如請求項15或16之方法，其中使該粒子成長包含經由原子層沈積及分子層沈積的交替步驟來沈積該材料。
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