DE102019110786B4

DE102019110786B4 - Verfahren zum bilden eines selbstreinigenden foliensystems

Info

Publication number: DE102019110786B4
Application number: DE102019110786.5A
Authority: DE
Inventors: Gayatri V. Dadheech; Thomas A. Seder; James A. Carpenter
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: US20190337013A1; CN110452575A; US10981195B2; DE102019110786A1

Abstract

Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems, wobei das Verfahren umfasst:Tintenstrahldrucken einer Zusammensetzung auf ein Substrat, worin die Zusammensetzung Folgendes beinhaltet:eine Monoschicht eines oleophoben Materials; undein photokatalytisches Material; undAushärten der Zusammensetzung, um eine selbstreinigende Folie zu bilden, die auf dem Substrat angeordnet ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem bildet;worin die selbstreinigende Folie eine erste Vielzahl von Bereichen beinhaltet, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems.
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Anzeigesysteme, sind oft so ausgelegt, dass diese von einem Bediener berührt werden können. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug ein Anzeigesystem beinhalten, das einem Bediener Informationen über einen Touchscreen präsentiert. In ähnlicher Weise kann ein Geldautomat oder Kiosk ein Anzeigesystem beinhalten, das durch Berührung aktiviert wird.
Andere Vorrichtungen, wie z. B. Kameras und Brillen, beinhalten im Allgemeinen eine Linsenoberfläche, die während der Verwendung unbeabsichtigt von einem Bediener berührt werden kann. Ferner können andere Vorrichtungen wie Fahrzeuge, Fenster, Spiegel, Haushaltsgeräte, Mobiliar, Möbel, Mobiltelefone, Fingerabdruckscanner, Sensoren, Kopierer, medizinische Instrumente und Arbeitsplatten auch eine oder mehrere Oberflächen aufweisen, die von einem Bediener berührt werden können. Daher kann ein Bediener während der Verwendung Fingerabdrücke, Bakterien und/oder Öle auf solchen Vorrichtungen und Oberflächen hinterlassen.
Die US 8,785,556 B2 beschreibt hydrophobe Beschichtungszusammensetzungen sowie Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen mit den Zusammensetzungen bereitgestellt. Extrem hydrophobe Beschichtungen werden durch die Zusammensetzungen bereitgestellt. Dauerhafte, witterungsbeständige und kratzfeste Beschichtungen werden durch Zusammensetzungen bereitgestellt, die eine fluorierte Komponente und eine Haftvermittlerverbindung enthalten.
Die US 2004/0206271 A1 betrifft wässrige Farbmittelzubereitungen, enthaltend A) zwischen 0,1 und 50 Gew.-% mindestens eines organischen und/oder anorganischen Pigments und/oder mindestens eines organischen Farbmittels. B) zwischen 0,01 und 80 Gew.-% mindestens eines Naphthol-Oxyalkylat-Sulfopropylethers; eines Alkanol-Oxyalkylat-Sulfopropylether oder eines Alkylphenol-Oxyalkylat-Sulfopropylether. C) zwischen 0 und 30 Gew.-% von mindestens einem organischen Lösungsmittel. D) zwischen 0 und 20 Gew.-% anderer Standard Derivate und E) zwischen 10 und 90 Gew.-% Wasser; jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht (100 %) der Farbstoffzubereitung.
Die US 2007/0215039 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen und optischen Materialien durch Tintenstrahldrucken von elektronischer(n) Tinte(n) auf ein flexibles Substrat. Die Vorrichtung umfasst ein biegsames Substrat, eine erste Rolle und eine zweite Rolle, einen Druckkopf zum Aufbringen einer elektronischen Tinte auf das Substrat gemäß einem vorbestimmten Muster, und eine Trocknungsstation zum Trocknen einer Menge der aufgebrachten elektronischen Tinte.
Die US 2007/0237943 A1 beschreibt ein Verfahren. Um ein Beschichtungsmaterial bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Film zu bilden, der sowohl eine ausreichend hohe Filmfestigkeit als auch eine photokatalytische Funktion aufweist, wird ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt, das eine Teilchengruppe A, eine Teilchengruppe B und ein Lösungsmittel umfasst, wobei die Anzahl der einschnürenden Teilchen der Teilchengruppe A größer ist als die Anzahl der Einschnürungsteilchen der Teilchengruppe A größer ist als die Anzahl der Einschnürungsteilchen der Teilchengruppe B, wobei sich „die Anzahl der Einschnürungsteilchen“ hier auf die Gesamtzahl der Teilchen bezieht, die alle Einschnürungsteilchen bilden, wobei jedes Teilchen, das ein Einschnürungsteilchen bildet, als das Einheitsteilchen betrachtet wird.
Die US 2014/0147654 A1 beschreibt ein Substratelement zur Beschichtung mit einer Easy-to-Clean-Beschichtung; wobei die Wirkung der Easy-to-Clean-Beschichtung durch das Substratelement hinsichtlich seiner hydrophoben und oleophoben Eigenschaften sowie insbesondere auch seiner Langzeitstabilität verbessert wird.
Die US 2015/0238644 A1 beschreibt ein Haushaltsgerät, das einen Photokatalysator für sichtbare Strahlen enthalten kann. Das Haushaltsgerät kann ein Gehäuse enthalten das eine Außenseite definiert; und einen Photokatalysator, der auf einer inneren oder äußeren Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist. Der Photokatalysator kann durch Licht mit einer Wellenlänge für sichtbare Strahlung reagieren oder aktiviert werden.
Die US 2018/0251399 A1 beschreibt einen antimikrobielle Artikel, die verbesserte antimikrobielle Effizienz und anti-reflektive Eigenschaften aufweist. Weiterhin werden Verfahren zur Herstellung und Verwendung der verbesserten Artikel beschrieben. Die antimikrobiellen Artikel umfassen im Allgemeinen ein antimikrobielles Element und ein antireflektives Element.
KURZDARSTELLUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems beinhaltet das Tintenstrahldrucken einer Zusammensetzung auf ein Substrat. Die Zusammensetzung beinhaltet eine Monoschicht eines oleophoben Materials und ein photokatalytisches Material. Das Verfahren beinhaltet ferner das Aushärten der Zusammensetzung, um eine selbstreinigende Folie zu bilden, die auf das Substrat aufgebracht ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem bildet. Die selbstreinigende Folie umfasst eine erste Vielzahl von Bereichen, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.
Das Tintenstrahldrucken kann das Aufbringen der Zusammensetzung von einem Druckkopf auf das Substrat beinhalten. In einem Aspekt kann der Druckkopf mindestens einen piezoelektrischen Kristall beinhalten, und das Tintenstrahldrucken kann das Vortreiben der Zusammensetzung aus dem mindestens einen piezoelektrischen Kristall auf das Substrat beinhalten. In einem weiteren Aspekt kann das Aufbringen das Erwärmen der Zusammensetzung und das Ausstoßen der Zusammensetzung aus dem Druckkopf auf das Substrat beinhalten. Weiterhin kann das Tintenstrahldrucken das gleichzeitige Aufbringen des oleophoben Materials und des photokatalytischen Materials auf das Substrat beinhalten. Das Aushärten beinhaltet das Erwärmen der Zusammensetzung.
Das oleophobe Material kann ein Polytetrafluorethylen oder ein fluorierter diamantartiger Kohlenstoff sein. Das photokatalytische Material kann Titandioxid sein, das in Anatasform vorliegt. Das Tintenstrahldrucken kann das Aufbringen der Zusammensetzung auf das Substrat beinhalten, sodass die erste Vielzahl von Bereichen ein nicht periodisches Muster bildet.
In einem Aspekt kann die Antireflexionsfolie eine erste Schicht beinhalten, die eine erste Schicht aus Titandioxid enthält; eine zweite Schicht, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht aufgebracht ist; und eine dritte Schicht, die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht aufgebracht ist. Das Verfahren kann ferner beinhalten, vor dem Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung das Tintenstrahldrucken der Antireflexionsfolie beinhalten. Das Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung kann das Aufbringen der Zusammensetzung auf die dritte Schicht beinhalten, sodass die erste Vielzahl von Bereichen ein nicht periodisches Muster bildet.
Das Verfahren kann auch das Kontaktieren von mindestens einer der ersten Vielzahl von Bereichen und Squalen beinhalten; das Diffundieren der Squalen entlang der selbstreinigenden Folie von dem oleophoben Material zu mindestens einem der ersten Vielzahl von Bereichen; Oxidation der Squalen; und Verdampfen der Squalen.
In einem Aspekt kann das photokatalytische Material mit Silber dotiert sein und das Verfahren kann ferner das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat beinhalten. In einem anderen Aspekt kann die selbstreinigende Folie ferner eine zweite Vielzahl von Bereichen umfassen, die in dem oleophoben Material derart angeordnet sind, dass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen kann Silber beinhalten, und das Verfahren kann ferner das Unterbrechen von Bakterienwachstum auf dem Substrat beinhalten.
In einem weiteren Aspekt kann das Verfahren ferner das Zuführen des Substrats von einer ersten Rolle beinhalten. Nach dem Zuführen kann das Verfahren das kontinuierliche Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung auf das Substrat beinhalten. Das Verfahren kann auch das kontinuierliche Aufrollen der auf das Substrat aufgebrachten selbstreinigenden Folie auf eine zweite Rolle beinhalten, um dadurch das selbstreinigende Foliensystem auszubilden.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems das Aufbringen eines Sol-Gel-Materials auf einem Substrat; und das Hydrolysieren und Kondensieren des Sol-Gel-Materials, um eine Haftschicht chemisch mit dem Substrat zu verbinden. Nach dem Aufbringen beinhaltet das Verfahren das Aufbringen einer Zusammensetzung auf der Haftschicht. Die Zusammensetzung beinhaltet ein oleophobes Material und ein photokatalytisches Material. Das Verfahren beinhaltet auch das Aushärten der Zusammensetzung, um eine selbstreinigende Folie zu bilden, die auf der Haftschicht aufgebracht ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem bildet. Die selbstreinigende Folie umfasst eine erste Vielzahl von Bereichen, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Das photokatalytische Material ist physikalisch durch die Haftschicht eingeschlossen.
Das Abscheiden kann das Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung von einem Druckkopf auf die Haftschicht beinhalten, indem das oleophobe Material und das photokatalytische Material gleichzeitig auf die Haftschicht aufgebracht werden. Das Aufbringen kann das Tintenstrahldrucken des Sol-Gel-Materials von einem Druckkopf auf das Substrat beinhalten.
In einem Aspekt kann das photokatalytische Material Silber enthalten und das Verfahren kann das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat beinhalten.
In einem anderen Aspekt kann das Verfahren auch das Kontaktieren der selbstreinigenden Folie mit Squalen beinhalten; das Diffundieren der Squalen entlang der selbstreinigenden Folie von dem oleophoben Material zu mindestens einem der ersten Vielzahl von Bereichen; Oxidation der Squalen; und Verdampfen der Squalen.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems das Aufbringen einer aus einem lumineszenten Material gebildeten Aufwärtswandlungsschicht auf einem Substrat. Die Aufwärtswandlungsschicht ist zum Umwandeln einer ersten elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge von 490 nm bis 450 nm in eine zweite elektromagnetische Strahlung mit einer ultravioletten Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm konfiguriert. Nach dem Aufbringen beinhaltet das Verfahren das Aufbringen einer Aufwärtswandlungsschicht. Die Zusammensetzung beinhaltet ein oleophobes Material und ein photokatalytisches Material. Das Verfahren beinhaltet ferner das Aushärten der Zusammensetzung, um eine selbstreinigende Folie zu bilden, die auf der Aufwärtswandlungsschicht aufgebracht ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem bildet. Die selbstreinigende Folie umfasst eine erste Vielzahl von Bereichen, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.
Das Aufbringen kann das Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung von einem Druckkopf auf die Aufwärtswandlungsschicht beinhalten, indem das oleophobe Material und das photokatalytische Material gleichzeitig auf die Aufwärtswandlungsschicht aufgebracht werden. Das Aufbringen kann das Tintenstrahldrucken des lumineszenten Materials von einem Druckkopf auf das Substrat beinhalten.
In einem Aspekt beinhaltet das photokatalytische Material Silber und das Verfahren kann ferner das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat beinhalten.
In einem anderen Aspekt kann das Verfahren ferner das Kontaktieren der selbstreinigenden Folie mit Squalen beinhalten; das Diffundieren der Squalen entlang der selbstreinigenden Folie von dem oleophoben Material zu mindestens einem der ersten Vielzahl von Bereichen; Oxidation der Squalen; und Verdampfen der Squalen.
Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und der besten Art/en zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Patentansprüche ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems.
2 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Abschnitts des Verfahrens von 1.
3 ist eine schematische Darstellung einer Vorderansicht des durch das Verfahren von 1 gebildeten selbstreinigenden Foliensystems.
3A ist eine schematische Veranschaulichung einer Querschnittsansicht des selbstreinigenden Foliensystems aus 3 entlang der Schnittlinie 3-3.
3B ist eine schematische Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des selbstreinigenden Foliensystems aus 3 entlang der Schnittlinie 3-3.
3C ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer zusätzlichen Ausführungsform des selbstreinigenden Foliensystems von 3.
3D ist eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht und einer vergrößerten Ansicht einer weiteren Ausführungsform des selbstreinigenden Foliensystems von 3 entlang der Schnittlinie 3-3.
3E ist eine schematische Veranschaulichung einer Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des selbstreinigenden Foliensystems aus 3.
4 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bilden des selbstreinigenden Foliensystems von 1.
5 ist ein Flussdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform des Verfahrens zum Bilden des selbstreinigenden Foliensystems von 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen, ist ein Verfahren 70 zum Ausbilden eines selbstreinigenden Foliensystems 10 (3) allgemein in 1 dargestellt. Das durch das Verfahren 70 gebildete selbstreinigende Foliensystem 10 kann konfiguriert sein, um eine Sichtbarkeit oder Auffälligkeit einer Verunreinigung 100 (3) zu reduzieren. Zum Beispiel kann das Verfahren 70 und das selbstreinigende Foliensystem 10 für Anwendungen geeignet sein, bei denen ein Bediener beim Berühren Fingerabdrücke, Öle und/oder andere organische oder kohlenstoffbasierte Verunreinigungen 100 oder Krankheitserreger auf einem Bildschirm, einer Linse oder einer Oberfläche hinterlassen kann. Insbesondere kann das Verfahren 70 und das selbstreinigende Foliensystem 10 für Anwendungen nützlich sein, die einen sauberen, im Wesentlichen fingerabdruckfreien Bildschirm, eine Linse oder eine Oberfläche erfordern. Das heißt, das selbstreinigende Foliensystem 10 kann zum Entfernen von Fingerabdrücken und anderen organischen Verunreinigungen 100 von solchen Schirmen, Linsen oder Oberflächen nützlich sein.
Zum Beispiel kann das selbstreinigende Foliensystem 10 für Automobilanwendungen, wie Armaturenbrett-Navigationssysteme, die einen Touchscreen beinhalten, oder Fahrzeugkameras, die eine Linse enthalten, nützlich sein. Alternativ kann das selbstreinigende Filmsystem 10 für nicht-automobile Anwendungen nützlich sein, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, Unterhaltungselektronik, Mobiltelefone, Brillen, persönliche Schutzausrüstung, Haushaltsgeräte, Möbel, Kioske, Fingerabdruckscanner, medizinische Vorrichtungen, Sensoren Flugzeuge und Industriefahrzeuge.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet das selbstreinigende Foliensystem 10 eine selbstreinigende Folie 14, die auf ein Substrat 12 aufgebracht ist, z. B. chemisch oder physikalisch an das Substrat 12 gebunden ist, wie nachstehend ausführlicher dargelegt wird. Die selbstreinigende Folie 14 kann so konfiguriert sein, dass diese das Substrat 12 vor Fingerabdrücken, Ölen, Krankheitserregern und organischen Verunreinigungen 100 schützt. Das heißt, die selbstreinigende Folie 14 kann konfiguriert sein, um zu bewirken, dass Fingerabdrücke, Öle, Krankheitserreger und organische Verunreinigungen 100, die sich auf der selbstreinigenden Folie 14 ablagern, verschwinden oder verdampfen, sodass für die Anzeige von scharfen Bildern oder Reflexionen ein sauberes Substrat 12 erhalten bleibt.
Genauer gesagt, wie mit Bezug auf 3A beschrieben wurde, kann die selbstreinigende Folie 14 eine erste Fläche 16 und eine zweite Fläche 18 aufweisen, die gegenüber der ersten Fläche 16 beabstandet ist. Die zweite Fläche 18 kann an das Substrat 12 angrenzen und die erste Fläche 16 kann im Wesentlichen frei von Squalen, organischem Material und/oder anderen Ölen oder Fettsäure sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie Squalen auf eine organische Verbindung mit 30 Kohlenstoffatomen, die durch die Internationale Union für reine und angewandte Chemie repräsentiert wird (6E, 10E, 14E, 18E)-2,6, 10, 15, 19,23- Hexamethyltetracosa-2,6, 10, 14, 18,22-hexaen. Im Allgemeinen kann die selbstreinigende Folie 14 als eine dünne Folie charakterisiert werden und kann eine Dicke 20 von beispielsweise 10 nm bis 150 nm aufweisen.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 3A, kann das Substrat 12 eine proximale Oberfläche 22 aufweisen, die an die zweite Oberfläche 18 angrenzt, und eine distale Oberfläche 24, die gegenüber der proximalen Oberfläche 22 beabstandet ist. Daher können das Substrat 12 und die selbstreinigende Folie 14 konfiguriert sein, um sichtbares Licht durch die proximale Oberfläche 22, die distale Oberfläche 24, die erste Oberfläche 16 und die zweite Oberfläche 18 zu übertragen. Das Substrat 12 kann auch eine erste Kante 26 aufweisen, die die proximale Oberfläche 22 und die distale Oberfläche 24 verbindet, und eine zweite Kante 28, die gegenüber der ersten Kante 26 beabstandet ist. In einigen Ausführungsformen, wie am besten in 3B gezeigt, kann das Substrat 12 auch eine Antireflexionsfolie 50 beinhalten. Der Antireflexionsfolie 50 kann konfiguriert werden, um eine Reflexion des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu reduzieren und dadurch die Effizienz des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu verbessern, da der Lichtverlust im System 10 minimiert werden kann. Somit weist das selbstreinigende Filmsystem 10 sowohl selbstreinigende Fähigkeiten als auch eine vergleichsweise geringe Reflexion auf. Obwohl nachstehend ausführlicher beschrieben, kann die Antireflexionsfolie 50 aus einer Antireflexionsbeschichtung gebildet werden, die abwechselnd Schichten 52, 54, 56 (3B) aus Siliziumdioxid und Titandioxid umfasst.
Unter jetziger Bezugnahme auf die 1-3A beinhaltet das Verfahren 70 das Tintenstrahldrucken 72 (2) einer Zusammensetzung 74 (2) auf das Substrat 12 (3A). Das Substrat 12 kann aus einem glasartigen, transparenten Material gebildet sein, das zum Brechen von sichtbarem Licht geeignet ist. In einer Ausführungsform kann das Substrat 12 zum Beispiel aus Siliziumdioxid und/oder Kunststoff gebildet sein. In einem anderen Beispiel kann das Substrat 12 aus einem Polykarbonat oder einem anderen Kunststoff, Leder, Metall, Holz oder Verbundstoff gebildet sein. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Substrat 12 einen Bildschirm eines Anzeigesystems, eine Linse einer Brille oder einer Schutzbrille, ein Visier eines Helms, eine Oberfläche eines Kühlschranks, eine Vorderseite eines Schranks oder ein Türblatt eines Fahrzeugs, ein Touchscreen eines Kiosks oder als eine andere Oberfläche oder als eine Vorrichtung, die von einem Bediener berührt werden kann, konfiguriert sein.
Die Zusammensetzung 74 (3A) beinhaltet ein oleophobes Material und ein photokatalytisches Material.
Wie hierin verwendet, kann sich die Terminologie oleophob auf ein Material beziehen, das gegen Öl resistent ist oder keine starke Affinität bezüglich Öl aufweist. Das oleophobe Material kann aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus fluorierten organischen Verbindungen, fluorierten anorganischen Verbindungen und Kombinationen derselben. So kann beispielsweise das oleophobe Material aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus einem Perfluorkohlenstoff-Siloxanpolymer, Polytetrafluorethylen, diamantähnlichem Kohlenstoff, fluoriertem diamantähnlichem Kohlenstoff und fluoriertem Zinn-(IV)-Oxid. In einem Beispiel kann das oleophobe Material aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus einem Fluorkohlenstoffpolymer, einem Organosiloxan, einem fluorierten Organosiloxan und Kombinationen derselben. Insbesondere kann das oleophobe Material aus einem von Polytetrafluorethylen und fluoriertem diamantartigen Kohlenstoff ausgewählt werden. So kann beispielsweise in einer Ausführungsform das oleophobe Material ein fluoriertes Material sein, wie fluorierter diamantartiger Kohlenstoff. In einer anderen Ausführungsform kann das oleophobe Material Polytetrafluorethylen sein.
Das photokatalytische Material kann eine selbstreinigende Folie 14 bereitstellen, die sich selbst reinigen kann. Das heißt, das photokatalytische Material kann organisches Material, z. B. Squalen, das auf der ersten Fläche 16 (3A) der selbstreinigenden Folie 14 vorhanden ist, oxidieren und/oder verdampfen, wie nachstehend ausführlicher dargelegt wird. Insbesondere kann das photokatalytische Material ein lichtaktivierter Photokatalysator bei Belichtung mit beispielsweise sichtbarem oder ultraviolettem Licht sein.
Geeignete photokatalytisch aktive Materialien können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, photooxidative Halbleiter, Halbleiteroxide, dotierte Metalloxide, Heteroübergangsmaterialien und Kombinationen davon. Das zweite Material kann beispielsweise Titandioxid sein. In einer Ausführungsform kann das photokatalytische Material Titandioxid sein und in einer Anatasform vorliegen, die eine vergleichsweise höhere photokatalytische Aktivität aufweisen kann als eine Rutilform von Titandioxid. Ferner kann das photokatalytische Material dotiert sein, um ein funktionalisiertes photokatalytisches Material, z. B. funktionalisiertes Titandioxid, zu bilden. Zum Beispiel kann das funktionalisierte photokatalytische Material mit einem Metall wie etwa Chrom, Kobalt, Kupfer, Vanadium, Eisen, Silber, Platin, Molybdän, Lanthan, Niob und Kombinationen davon dotiert sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann das photokatalytische Material mit Silber dotiert sein. Alternativ kann das photokatalytische Material mit einem Nichtmetall dotiert sein, wie, jedoch nicht beschränkt auf, Stickstoff, Schwefel, Kohlenstoff, Bor, Kalium, Iod, Fluor und Kombinationen davon.
Das photokatalytische Material kann als ein Nanoteilchen charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Nanometermaßstab gemessen werden kann. Dass heißt, das photokatalytische Material kann einen durchschnittlichen Durchmesser von 30 nm bis 70 nm aufweisen. So kann beispielsweise das photokatalytische Material einen durchschnittlichen Durchmesser von 40 nm bis 60 nm aufweisen. Als weitere Beispiele kann das photokatalytische Material einen durchschnittlichen Durchmesser von 35 nm oder 40 nm oder 45 nm oder 50 nm oder 55 nm oder 60 nm oder 65 nm aufweisen. In einer Ausführungsform kann das photokatalytische Material einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 50 nm aufweisen. Bei durchschnittlichen Durchmessern von weniger als 30 nm oder mehr als 70 nm kann das photokatalytische Material Licht streuen und/oder die Verunreinigung 100 unzureichend photokatalysieren. Im Allgemeinen kann das photokatalytische Material in der selbstreinigenden Folie 14 in einer Menge von etwa 10 Volumenteilen bis etwa 35 Volumenteilen vorhanden sein, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 14.
Unter erneuter Bezugnahme auf das Verfahren 70, wie im Allgemeinen unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann das Tintenstrahldrucken 72 das Aufbringen der Zusammensetzung 74 von einem Druckkopf 76 auf das Substrat 12 beinhalten. Das heißt, der Tintenstrahldruck 72 kann das gleichzeitige Aufbringen des oleophoben Materials und des photokatalytischen Materials, d. h. der Zusammensetzung 74, auf das Substrat beinhalten.
Genauer gesagt, kann ein nicht einschränkendes Beispiel eines Tintenstrahldrucksystems, das im Allgemeinen bei 78 in 2 dargestellt ist, ein Steuermodul 80, z. B. einen Computer, beinhalten, der zum Befehlen und Steuern verschiedener Komponenten des Tintenstrahldrucksystems 78 konfiguriert ist. Insbesondere kann das Steuermodul 80 eine Bilderfassungsplatte 82 beinhalten, die zum Speichern von Bild- oder Tintenstrahldruckbefehlen konfiguriert ist.
Zusätzlich kann das Tintenstrahldrucksystem 78 eine Kamera 84 oder eine andere optische Vorrichtung beinhalten, die zum Überwachen des Substrats 12 und/oder der Aufbringung der Zusammensetzung 74 konfiguriert ist. Die Kamera 84 kann in Verbindung mit der Bilderfassungsplatte 82 und einer Codiervorrichtung 86 angeordnet sein, die zum Lesen von Positions-, Richtungs- und/oder Identifikationsdaten des Substrats 12 konfiguriert ist. Daher können im Betrieb das Steuermodul 80, die Kamera 84, die Bilderfassungsplatte 82 und die Codiervorrichtung 86 kommunizieren, um das Substrat 12 für den Tintenstrahldruck 72 genau und effizient zu positionieren.
Weiterhin kann das Tintenstrahldrucksystem 78 beispielsweise eine Druckerverwaltungsplatine 88 beinhalten, die in Verbindung mit dem Steuermodul 80 angeordnet und zum Weiterleiten von Signalen oder Befehlen an den Druckkopf 76 konfiguriert ist. So kann beispielsweise die Druckerverwaltungsplatine 88 Farbe, Menge, Geschwindigkeit, Tintenviskosität und/oder Positionsdaten an den Druckkopf 76 weiterleiten, um dadurch die Aufbringung der Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 zu steuern.
Der Tintenstrahldruck 72 kann piezoelektrisches Tintenstrahldrucken und/oder Blasentintenstrahldrucken beinhalten. Das heißt, in einer Ausführungsform des piezoelektrischen Tintenstrahldrucksens kann der Druckkopf 76 mindestens einen piezoelektrischen Kristall (nicht dargestellt) beinhalten, und das Tintenstrahldrucken 72 kann das Vortreiben der Zusammensetzung 74 aus dem mindestens einen piezoelektrischen Kristall auf das Substrat 12 beinhalten. Genauer gesagt kann die Zusammensetzung 74 in einem oder mehreren Tanks (nicht dargestellt) gespeichert sein, die durch eine schmale Röhre in Fluidverbindung mit einem Tintenspender (nicht dargestellt) angeordnet sind. Die Zusammensetzung 74 kann durch Kapillarwirkung durch die schmale Röhre von einem oder mehreren Tanks zum Tintenspender fließen, sodass ein Tröpfchen der Zusammensetzung 74 an einem Auslassende der schmalen Röhre angeordnet werden kann. Wenn die Druckerverwaltungsplatine 88 einen Druckbefehl oder ein Signal an den Druckkopf 76 überträgt, kann die Druckerverwaltungsplatine 88 gleichzeitig einen oder mehrere elektrische Kontakte elektrisch erregen, die in Verbindung mit dem mindestens einen piezoelektrischen Kristall angeordnet sind. Folglich kann der mindestens eine piezoelektrische Kristall die Form ändern, z. B. sich biegen oder verlängern oder zusammenziehen und gegen eine Membran drücken, um dadurch die Membran in Richtung des Tintenspenders zu verschieben. Wenn die Membran gegen den Tintenspender drückt, kann ein Druck innerhalb des Tintenspenders zunehmen und dadurch das Tröpfchen der Zusammensetzung 74 vom Austrittsende der schmalen Röhre als Punkt auf das Substrat 12 drücken. Das Verfahren kann mehrfach wiederholt werden, beispielsweise Tausende mal, um dadurch die Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 aufzubringen.
In einer anderen Ausführungsform des Blasentintenstrahldruckens können das Tintenstrahldrucken 72 und das Aufbringen das Erwärmen der Zusammensetzung 74 und das Ausstoßen der Zusammensetzung 74 aus dem Druckkopf 76 auf das Substrat 12 beinhalten. Der Druckkopf 76 kann beispielsweise eine Vielzahl von Düsen (nicht dargestellt) beinhalten, die jeweils einen Widerstand aufweisen und in Fluidverbindung mit dem einen oder den mehreren Tanks stehen. Die Druckerverwaltungsplatine 88 kann elektronisch eine oder mehrere der Vielzahl von Düsen elektronisch aktivieren, indem sie einen elektrischen Strom durch jeden jeweiligen Widerstand überträgt, um den Widerstand zu erwärmen. Eine solche Wärme kann dann eine Temperatur der Zusammensetzung nahe der jeweiligen Düse erhöhen, um eine Blase aus Zusammensetzungsdampf zu bilden. Die Blase aus Zusammensetzungsdampf kann sich ausdehnen und platzen, um dadurch die Zusammensetzung als Punkt auf dem Substrat 12 aufzubringen. Wenn die Blase aus Zusammensetzungsdampf platzt, kann ferner ein partielles Vakuum in der jeweiligen Düse gezogen werden, wodurch folglich eine zusätzliche Zusammensetzung in die Düse gezogen werden kann, um den Blasentintenstrahldruck für einen nachfolgenden Punkt der Zusammensetzung 74 vorzubereiten. Das Verfahren kann mehrfach wiederholt werden, beispielsweise Tausende mal, um dadurch die Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 aufzubringen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet das Verfahren 70 ferner das Aushärten 90 der Zusammensetzung 74, um eine selbstreinigende Folie 14 zu bilden, die auf das Substrat 12 aufgebracht ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem 10 bildet. In einer Ausführungsform kann das Aushärten 90 das Erwärmen der Zusammensetzung 74 zum Bilden der selbstreinigenden Folie 14 beinhalten. So kann beispielsweise die auf das Substrat 12 aufgebrachte Zusammensetzung 74 von einer Aushärtungsstation 92 (2) gebacken werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Aushärten 90 das Trocknen der Zusammensetzung 74 beinhalten, z. B. das Lufttrocknen oder das Kontaktieren der Zusammensetzung 74 mit einem Trocknungsfluid, um die selbstreinigende Folie 14 zu bilden.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3A, beinhaltet die selbstreinigende Folie 14 eine erste Vielzahl von Bereichen 32, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen 32 an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.
Wie insbesondere in 3C am besten dargestellt, beinhaltet die selbstreinigende Folie 14 eine aus dem oleophoben Material gebildete Monoschicht 30. Die Monoschicht 30 kann einen Großteil der selbstreinigenden Folie 14 bilden und kann als ein Monoschichtfeld charakterisiert werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Monoschicht auf eine Schicht mit einer Dicke 20 (3C) eines Moleküls. Das heißt, die Monoschicht 30 ist ein Molekül dick und kann als eine dünne Schicht charakterisiert werden. Insbesondere kann die Monoschicht 30 eine Dicke 20 von 5 nm bis 15 nm, z. B. 10 nm, aufweisen, wenn die Monoschicht 30 aus Polytetrafluorethylen gebildet ist. Alternativ kann die Monoschicht 30 eine Dicke 20 von 40 nm bis 60 nm, z. B. 45 nm oder 50 nm oder 55 nm, aufweisen, wenn die Monoschicht 30 aus fluoriertem diamantartigem Kohlenstoff gebildet ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Monoschicht 30 aus einer Vielzahl von fluorierten diamantartigen Kohlenstoffnanopartikeln gebildet werden und kann eine Dicke 20 von 5 nm bis 60 nm aufweisen, z. B. 10 nm oder 15 nm oder 20 nm oder 25 nm oder 30 nm oder 35 nm oder 40 nm oder 45 nm oder 50 nm oder 55 nm. Das heißt, für einige Ausführungsformen kann die Monoschicht 30 aus Partikeln gebildet werden, die im Nanometerbereich gemessen werden können, d. h. fluorierten diamantartigen Kohlenstoffnanopartikeln, und kann eine Dicke 20 von 10 nm bis 60 nm aufweisen. Dicken außerhalb der vorgenannten Bereiche können die optische Transparenz, die Bearbeitbarkeit und die Oleophobizität der selbstreinigenden Folie 14 verringern. So kann beispielsweise eine erhöhte Dicke 20 der Monoschicht 30 die optische Transparenz der selbstreinigenden Folie 14 beeinträchtigen.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das oleophobe Material eines von Polytetrafluorethylen oder fluoriertem diamantartigem Kohlenstoff sein; das photokatalytische Material kann Titandioxid in Anatasform sein; und der Tintenstrahldruck 72 kann das Abscheiden der Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 beinhalten, sodass die erste Vielzahl von Bereichen 32 ein nicht periodisches Muster 34 bildet. Die erste Vielzahl von Bereichen 32 kann innerhalb der Monoschicht 30 in dem nicht periodischen Muster 34 angeordnet sind, sodass jeder der ersten Vielzahl von Bereichen 32 an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.
Die erste Vielzahl von Bereichen 32 kann sich innerhalb und entlang der Monoschicht 30 befinden, kann jedoch nicht von dem oleophoben Material bedeckt sein. Insbesondere kann die erste Vielzahl von Bereichen 32 entlang der ersten Fläche 16 nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Vielmehr kann sich das nicht periodische Muster 34 entlang der ersten Fläche 16 nicht wiederholen, sodass die erste Vielzahl von Bereichen 32 zufällig entlang der ersten Fläche 16 angeordnet ist. Das heißt, die erste Vielzahl von Bereichen 32 kann zufällig entlang der Monoschicht 30 entlang der ersten Fläche 16 beabstandet sein, und die erste Vielzahl von Bereichen 32 kann entlang der ersten Fläche 16 ungleichmäßig voneinander beabstandet sein. Anders ausgedrückt, können sich die Monoschicht 30 und die erste Vielzahl von Bereichen 32 in einem Patch-Feld mit variierender Größe, Verhältnis und Muster 34 befinden oder angeordnet sein, sodass das nicht periodische Muster 34 aperiodisch oder chaotisch ist. Als solches kann das nicht periodische Muster 34 Licht ausreichend streuen, um die Beugung innerhalb des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu minimieren.
Weiterhin, wie unter fortgesetzter Bezugnahme auf 3C beschrieben, kann jeder der ersten Vielzahl von Bereichen 32 einen Durchmesser von weniger als oder gleich 3 Mikrometern aufweisen, um den auf der selbstreinigenden Folie 14 sichtbaren Glanz zu reduzieren. Das heißt, bei Durchmessern von mehr als 3 Mikrometern kann funkelndes und gebrochenes Licht für einen Benutzer sichtbar sein, was eine optische Transparenz oder Benutzerfreundlichkeit der selbstreinigenden Folie 14 beeinträchtigen kann, insbesondere für Anwendungen, bei denen die selbstreinigende Folie 14 auf eine Anzeige 212 (3E) angewendet wird.
In anderen nicht-einschränkenden Ausführungsformen kann die erste Vielzahl der Bereiche 32 ein halbleitendes Metalloxid beinhalten, wie, jedoch nicht beschränkt auf, Zinkoxid, Wismutoxid, Zinnoxid und Kombinationen davon. Das Halbleiteroxid kann mit einer entsprechend großen Bandlücke ausgewählt werden, die für eine photokatalytische Reaktion geeignet ist, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Im Allgemeinen kann die erste Vielzahl von Bereichen 32 in der selbstreinigenden Folie 14 in einer Menge von etwa 10 Volumenteilen bis etwa 90 Volumenteilen vorhanden sein, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 14. Insbesondere können das oleophobe Material und ein photokatalytisches Material in der selbstreinigenden Folie 14 in einem Verhältnis von Volumenteilen oleophobes Material zu Volumenteilen photokatalytisches Material von 90:10 bis 10:90 in der selbstreinigenden Folie vorhanden sein. So können beispielsweise das oleophobe Material und das photokatalytische Material im Verhältnis von 85:15 oder 80:20 oder 75:25 oder 70:30 oder 65:35 oder 60:40 oder 55:45 oder 50:55 oder 45:55 oder 40:60 oder 35:65 oder 30:70 oder 25:75 oder 20:80 oder 15:85 liegen. In einem Beispiel können das oleophobe Material und das Titandioxid in der selbstreinigenden Folie 14 in einem Verhältnis von Volumenteilen oleophobes Material zu Volumenteilen photokatalytisches Material von 80:20 in der selbstreinigenden Folie vorhanden sein. Bei Verhältnissen kleiner als 10:90 kann die selbstreinigende Folie 14 optisch nicht transparent sein, kann Squalen oder andere Verunreinigungen 100 nicht von der selbstreinigenden Folie 14 entfernen, und/oder kann die Verunreinigung 100 oder Squalenhaftung an der selbstreinigenden Folie 14 nicht verhindern.
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann das photokatalytische Material mit Silber dotiert sein und das Verfahren 70 kann ferner das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat 12 beinhalten. Alternativ, wie unter Bezugnahme auf 3C beschrieben, kann die selbstreinigende Folie 14 eine zweite Vielzahl von Bereichen 132 beinhalten, die innerhalb der Monoschicht 30 derart angeordnet sind, dass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen 132 an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist, worin jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen 132 Silber enthält; und das Verfahren 70 kann ebenfalls das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat 12 beinhalten.
Das heißt, die zweite Vielzahl von Bereichen 132 kann auch innerhalb und entlang der Monoschicht 30 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die zweite Vielzahl von Bereichen 132 entlang der ersten Oberfläche 16 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Vielzahl von Bereichen 132 zufällig durch die Monoschicht 30 hindurch entlang der ersten Oberfläche 16 beabstandet sein. In noch anderen Ausführungsformen kann die zweite Vielzahl von Bereichen 132 in einem nicht periodischen Muster 34 innerhalb der Monoschicht 30 angeordnet sein.
Das Silber kann als ein Nanopartikel charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Nanometermaßstab messbar ist. Alternativ kann das Silber als ein Partikel charakterisiert werden und kann einen durchschnittlichen Durchmesser haben, der im Mikrometermaßstab gemessen werden kann. Im Allgemeinen kann das Silber in der selbstreinigenden Folie 14 in einer Menge von etwa 2 Volumenteilen bis etwa 35 Volumenteilen vorhanden sein, bezogen auf 100 Volumenteile der selbstreinigenden Folie 14. Das Silber kann die selbstreinigende Folie 14 mit antimikrobiellen und Luftreinigungseigenschaften und Schmutzresistenz versehen. Zum Beispiel kann Silber die Mikrobenzellfunktion stören. Insbesondere kann das Silber zur Phospholipidzersetzung beitragen, sodass eine Mikrobenzellenvertiefung nicht atmen kann.
Daher kann die selbstreinigende Folie 14 für Ausführungsformen, die Silber oder ein anderes Dotierungsmittel beinhalten, eine Tribid-Folie einschließlich des oleophoben Materials, des photokatalytischen Materials und Silber sein. Alternativ kann die selbstreinigende Folie 14 für Ausführungsformen, die kein Silber oder keine andere Dotierung beinhalten, eine Hybridfolie sein, die das oleophobe Material und das photokatalytische Material beinhaltet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3A kann die durch das Verfahren 70 gebildete selbstreinigende Folie 14 einen Kontaktwinkel 64 mit Wasser von mehr als 140° definieren. Beispielsweise kann die selbstreinigende Folie 14 einen Kontaktwinkel 64 mit Wasser von größer als oder gleich 150° definieren. Somit können Wasser, Öle und Verunreinigungen 100 effektiv auf der ersten Oberfläche 16 perlen und sich über diese hinweg bewegen. Anders ausgedrückt, können Wasser, Öle und Verunreinigungen 100 mobil sein und sich entlang der ersten Oberfläche 16 bewegen, wobei die selbstreinigende Folie 14 möglicherweise nicht benetzbar ist.
Zusätzlich, unter weiterer Bezugnahme auf 3A kann das selbstreinigende Foliensystem 10 ferner eine Lichtquelle 38 beinhalten, die angrenzend an die erste Kante 26 angeordnet und zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung konfiguriert ist. So kann beispielsweise die Lichtquelle 38 eine UV-Licht emittierende Diode sein und die elektromagnetische Strahlung kann eine Wellenlänge von 400 nm bis 100 nm aufweisen. Alternativ kann die Lichtquelle 38 eine Glühlampe oder eine sichtbare Leuchtdiode sein und die elektromagnetische Strahlung kann eine Wellenlänge von 740 nm bis 380 nm aufweisen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann das Verfahren 70 ein kontinuierliches Rolle-zu-Rolle-Tintendruckverfahren sein. Das heißt, das Verfahren 70 zum Bilden des selbstreinigenden Foliensystems 10 durch Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 und Aushärten der Zusammensetzung 74 zum Bilden der selbstreinigenden Folie 14, die auf dem Substrat 12 angeordnet ist, kann ferner das Zuführen 94 des Substrats von einer ersten Rolle 96 (2) in Vorbereitung auf das Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 beinhalten.
Nach dem Zuführen 94 kann das Verfahren 70 das kontinuierliche Tintendrucken 72 der Zusammensetzung 74 auf das Substrat 12 und das kontinuierliche Aufrollen 98 der auf dem Substrat 12 aufgebrachten selbstreinigenden Folie 14 auf eine zweiten Rolle196 (2) beinhalten, um dadurch das selbstreinigende Foliensystem 10 zu bilden. Das heißt, das Verfahren 70 kann eher ein kontinuierliches Verfahren als ein Chargen-Verfahren sein und kann daher effizient und kostengünstig sein. Des Weiteren kann das Verfahren 70 als ein additives Herstellungsverfahren und nicht als ein Verfahren charakterisiert werden, das eine Subtraktion oder Entfernung von Material erfordert. Als solches kann das Verfahren 70 einfach sein und Herstellungsschritte oder -operationen zusammenführen.
Wie oben beschrieben, kann die erste Vielzahl von Bereichen 32 zum Entfernen von Fingerabdrücken von der selbstreinigenden Folie 14 nützlich sein, sodass die selbstreinigende Folie 14 eine Selbstreinigungsfähigkeit aufweist. In einer anderen Ausführungsform kann die selbstreinigende Folie 14 die zweite Vielzahl von Bereichen 132 (FIG. die 3C) enthalten, die Silber beinhalten. Solche zweiten Bereiche 132 können nützlich sein, um die Antifouling- und antimikrobiellen Eigenschaften der selbstreinigenden Folie 14 zu erhöhen, und können die Geruchsentfernung aus der Umgebung unterstützen.
Genauer gesagt, unter erneuter Bezugnahme auf die 3A und 3E. kann das Verfahren 70 unter erneuter Bezugnahme auf 4 und 5, ferner das Bestrahlen 120 der ersten Vielzahl von Bereichen 32 mit elektromagnetischer Strahlung, die eine Wellenlänge von 400 nm bis 100 nm aufweist, d.h. Bestrahlen 120 der ersten Vielzahl von Bereichen 32 mit ultravioletten Licht, beinhalten. Alternativ kann das Verfahren 70 ferner das Bestrahlen 120 der ersten Vielzahl von Bereichen 32 mit elektromagnetischer Strahlung, die eine Wellenlänge von 740 nm bis 380 nm aufweist, d.h. Bestrahlen 120 der ersten Vielzahl von Bereichen 32 mit sichtbarem Licht, beinhalten. Das bedeutet, dass die Lichtquelle 38 ( 3A) ausgewählt werden kann, um elektromagnetische Strahlung, die eine auf eine Bandlücke des fotokatalytischen Materials eingestellte Wellenlänge aufweist, zu emittieren, um eine Photokatalyse der als ein Fingerabdruck abgeschiedenen Squalen in Gang zu setzen. Wie hier verwendet, bezieht sich die Terminologie Bandlücke auf einen Energieunterschied zwischen dem höchsten zulässigen Energieniveau für ein Elektron in einem Valenzband des photokatalytischen Materials und dem niedrigsten zulässigen Energieniveau in einem Leitungsband des photokatalytischen Materials. Mit anderen Worten bezieht sich die Bandlücke auf die minimale Menge an Licht, die benötigt wird, um das photokatalytische Material elektrisch leitend zu machen.
Das Verfahren 70 kann ferner das Kontaktieren 102 der selbstreinigenden Folie 14 und Squalen beinhalten, d. h. das Kontaktieren 102 von mindestens einem der ersten Vielzahl von Bereichen 32 und der Squalen. Das heißt, das Kontaktieren 102 kann das Berühren der selbstreinigenden Folie 14 beinhalten, sodass ein Bediener Fingerabdrücke, Squalen, organische Stoffe und/oder Öle auf der ersten Oberfläche 16 ablagert (3A). Öle können Öle von Fettsäuren beinhalten und können natürlich synthetisiert und auf der selbstreinigenden Folie 14 aufgebracht werden, wenn der Bediener die selbstreinigende Folie 14 berührt, oder diese können künstlich auf der selbstreinigenden Folie 14 aufgebracht werden, beispielsweise durch Sprühen oder Beschichten. Der Kontakt zwischen dem Squalen oder der Verunreinigung 100 und dem photokatalytischen Material, das der elektromagnetischen Strahlung der Lichtquelle 38 ausgesetzt ist, kann eine photokatalytische Reaktion auslösen. Insbesondere kann das photokatalytische Material ein Photokatalysator sein, wie Titandioxid oder mit Silber dotiertes Titandioxid. Die photokatalytische Reaktion kann ein starkes Oxidationsmittel erzeugen und das organische Material, z. B. Squalen, in Gegenwart des Photokatalysators, d. h. des photokatalytischen Materials, zu Kohlenwasserstoff und Wasser, elektromagnetische Strahlung, d. h. ultraviolettes Licht, und Wasser, d. h. Feuchtigkeit von Umgebungsbedingungen, aufspalten. Als solches wird das photokatalytische Material nicht durch die katalytische Reaktion verzehrt, sondern kann stattdessen lediglich die photokatalytische Reaktion als ein Nicht-Reaktant beschleunigen.
Genauer gesagt, wenn elektromagnetische Strahlung mit einer gewünschten Wellenlänge das fotokatalytische Material, z. B. Titandioxid, mit Silber dotiertes Titandioxid oder eine Mischung aus Titandioxid-Nanopartikeln und Silber-Nanopartikeln, beleuchtet, kann ein Elektron aus dem Valenzband des photokatalytischen Materials zu dem Leitungsband des photokatalytischen Materials wechseln, das wiederum ein Loch im Valenzband und einen Überschuss an negativer Ladung oder Elektron im Leitungsband erzeugen kann. Das Loch kann die Oxidation unterstützen und das Elektron kann die Reduktion unterstützen. Im Allgemeinen kann das Loch sich mit Wasser kombinieren und ein Hydroxylradikal (•OH) bilden. Das Loch kann auch unmittelbar mit Squalen oder anderem organischen Material reagieren, um den gesamten Wirkungsgrad der Selbstreinigung der selbstreinigenden Folie 14 zu erhöhen. In ähnlicher Weise kann Sauerstoff in der Umgebung, die das photokatalytische Material umgibt, durch das Elektron reduziert werden, um ein Superoxidion (•O₂-) zu bilden, welches wiederum das organische Material oxidieren kann, das auf der selbstreinigenden Folie 14 vorhanden ist. Daher kann das Verfahren 70 Oxidieren 104 der Squalen beinhalten. Für Ausführungsformen, die Silber enthalten, kann das Hydroxylradikal auch einen Phospholipidteil einer Mikrobenzellwand und Zytoplasmawand zersetzen, sodass die Mikrobe aufgrund mangelnder Atmung stirbt, was organisches Material, das auf der selbstreinigenden Folie 14 vorhanden ist, zersetzen kann und zu Antifouling- und schmutzabweisenden Eigenschaften der selbstreinigenden Folie 14 beiträgt.
Zusätzlich kann das Loch vor der Rekombination mit dem Elektron eingeschlossen werden. Für solche Situationen kann das photokatalytische Material funktionalisiert sein. Zum Beispiel kann das Verfahren Dotieren von Titandioxid mit beispielsweise Palladium oder Ruthenium beinhalten. Das Palladium oder das Ruthenium können als Elektrokatalysator agieren und eine Übertragung von Elektronen zu Sauerstoffmolekülen erhöhen, wodurch wiederum das Auftreten von Rekombination von Elektronen und Löchern abnimmt.
Ferner kann organisches Material, das auf der selbstreinigenden Folie 14 an der Monoschicht 30 und nicht in direktem Kontakt mit der ersten Vielzahl von Bereichen 32 vorhanden ist, in dynamischem Gleichgewicht mit der ersten Oberfläche 16 (3A) sein und kann in Richtung einer vergleichsweise höheren Energiestelle auf der selbstreinigenden Folie 14, d. h., die erste Vielzahl von Bereichen 32, diffundieren. Daher kann das Verfahren 70 auch das Diffundieren 106 der Squalen entlang der selbstreinigenden Folie 14 von dem oleophoben Material zu mindestens einem der ersten Vielzahl von Bereichen 32 beinhalten. Um eine solche Diffusion zu verbessern, kann die Lichtquelle 38 abgestimmt sein, um elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zu emittieren, die auf eine Vibrationsresonanz der Squalen und des fluorierten Materials abgestimmt ist. Eine derartige Abstimmung kann die Squalen oder den Fingerabdruck in die Lage versetzen, entlang der Monoschicht 30 zur ersten Vielzahl von Bereichen 36 zu wackeln oder sich dorthin zu bewegen, wo die Squalen die oben beschriebene photokatalytische Reaktion eingehen können. Alternativ oder zusätzlich kann die selbstreinigende Folie 14 auch erwärmt werden, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, um die Diffusion durch die Monoschicht 30 zu der ersten Vielzahl von Bereichen 32 weiter zu verbessern.
Als solches kann das Verfahren 70 ferner das Verdampfen 108 der Squalen beinhalten. Genauer gesagt, sobald die Squalen das photokatalytische Material an der ersten Vielzahl von Bereichen 32 kontaktieren, können die Squalen mit einem niedrigen Dampfdruck in vergleichsweise kleine Stücke oder Teile photolysiert werden, die von der selbstreinigenden Folie 14 verdampfen und dadurch den Fingerabdruck oder die Squalen von der selbstreinigenden Folie 14 entfernen können. Daher kann das selbstreinigende Foliensystem 10 als selbstreinigend charakterisiert werden. Das heißt, die selbstreinigende Folie 14 kann das Substrat 12 durch Entfernen, z. B. Oxidieren 104 und Verdampfen 108 der Fingerabdrücke, Squalen, Öle und/oder organischen Materialien, die durch die Berührung eines Bedieners abgeschieden werden, schützen. Infolgedessen kann das selbstreinigende Foliensystem 10 und das Verfahren 70 eine hervorragende Ästhetik, Sauberkeit und Ablesbarkeit für Anzeigesysteme, Linsen, Sensoren und Oberflächen bereitstellen. Insbesondere kann die selbstreinigende Folie 14 vergleichsweise dünn, superhydrophob, transparent, kratzfest, haltbar, zäh und eine harte Beschichtung sein, d. h., dieser kann eine Härte von mehr als 17,5 GPa und einen Elastizitätsmodulo von mehr als 150 GPa aufweisen.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3B, kann das Substrat 12 in einer weiteren Ausführungsform ferner eine Antireflexionsfolie 50, die in Kontakt mit der selbstreinigenden Folie 14 angeordnet ist, beinhalten. Das heißt, das Substrat 12 kann die Antireflexionsfolie 50 beinhalten oder die Antireflexionsfolie 50 kann separat auf dem Substrat 12 aufgebracht und angeordnet sein, um zwischen der selbstreinigenden Folie 14 und dem Substrat 12 angeordnet zu sein. Der Antireflexionsfilm 50 kann konfiguriert werden, um eine Reflexion des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu reduzieren und dadurch die Effizienz des selbstreinigenden Foliensystems 10 zu verbessern, da der Lichtverlust im System 10 minimiert werden kann. Somit kann das selbstreinigende Foliensystem 10 sowohl selbstreinigende Fähigkeiten als auch eine vergleichsweise geringe Reflexion aufweisen.
Die Antireflexschicht 50 kann aus einer Antireflexbeschichtung gebildet sein, die alternierende Schichten 52, 54, 56 aus Siliziumdioxid und Titandioxid aufweist. Die alternierenden Schichten 52, 54, 56 aus Siliziumdioxid und Titandioxid können eine Dicke 58, 60, 62 (2C) von 25 nm bis 40 nm aufweisen. Ferner kann die Dicke 58, 60, 62 jeder Schicht 52, 54, 56 wie unten dargelegt optimiert werden, um eine Breitband-Spektralleistung über breite Einfallswinkel zu erreichen.
Wie beispielsweise mit Bezug auf 3B beschrieben wurde, kann die Antireflexionsfolie 50 eine erste Schicht 52 beinhalten, die aus Titandioxid oder einem anderen Material mit einem vergleichsweise niedrigem Brechungsindex gebildet ist. Die erste Schicht 52 kann aus Titandioxid-Nanopartikeln gebildet werden, kann eine erste Dicke 58 von 10 nm bis 125 nm aufweisen, z. B. 25 nm bis 40 nm. In einigen Ausführungsformen kann die erste Dicke 58 beispielsweise 15 nm oder 20 nm oder 30 nm oder 33 nm oder 45 nm oder 50 nm oder 55 nm oder 60 nm oder 70 nm oder 80 nm oder 70 nm oder 80 nm oder 90 nm oder 100 nm oder 110 nm betragen und kann einen vergleichsweise niedrigen Brechungsindex aufweisen. Die Antireflexionsfolie 50 kann eine zweite Schicht 54 beinhalten, die aus Siliziumdioxid oder einem anderen Material mit einem vergleichsweise hohen Brechungsindex gebildet und auf der ersten Schicht 52 aufgebracht ist. Die zweite Schicht 54 kann aus Siliziumdioxidnanopartikeln gebildet sein und kann eine zweite Dicke 60 von 10 nm bis 125 nm, beispielsweise 25 nm bis 40 nm, und einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweisen. So kann beispielsweise die zweite Dicke 60 15 nm oder 20 nm oder 30 nm oder 33 nm oder 35 nm oder 45 nm oder 50 nm oder 55 nm oder 60 nm oder 70 nm oder 80 nm oder 90 nm oder 100 nm oder 110 nm betragen. Die Antireflexionsfolie 50 beinhaltet eine dritte Schicht 56, die aus Titandioxid oder einem anderen Material mit einem vergleichsweise niedrigen Brechungsindex gebildet und auf der zweiten Schicht 54 aufgebracht ist und sich in Kontakt mit der selbstreinigenden Folie 14 befindet. Die dritte Schicht 56 kann eine dritte Dicke 62 von 10 nm bis 125 nm, z. B. 25 nm bis 35 nm, und einen vergleichsweise niedrigen Brechungsindex aufweisen. Die dritte Dicke 62 kann 15 nm oder 20 nm oder 30 nm oder 33 nm oder 35 nm oder 45 nm oder 50 nm oder 55 nm oder 60 nm oder 70 nm oder 80 nm oder 90 nm oder 100 nm oder 110 nm betragen. In einer spezifischen Ausführungsform kann die dritte Dicke 30 nm betragen. Obwohl nicht gezeigt, kann die Antireflexionsfolie 50 auch mehr als drei Schichten 52, 54, 56 beinhalten. Beispielsweise kann das Substrat 12 oder die vierte Schicht eine vierte Dicke 66 von 40 nm bis 60 nm aufweisen. Das Substrat 12 oder die vierte Schicht kann aus Siliziumdioxid gebildet sein und eine vierte Dicke 66 von 45 nm oder 50 nm oder 55 nm aufweisen. Das Substrat 12 oder die vierte Schicht kann einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweisen. Anders ausgedrückt, kann die Antireflexionsfolie 50 für einige Ausführungsformen vier Schichten beinhalten und die selbstreinigende Folie 14 kann auf der Antireflexionsfolie 50 angeordnet sein.
In anderen Ausführungsformen kann die selbstreinigende Folie 14 die oberste Schicht der Antireflexionsfolie 50 ersetzen. Ferner kann das oleophobe Material einen Brechungsindex von etwa 1,2 bis etwa 1,6, z. B. von etwa 1,3 bis etwa 1,5, gemäß einem Prozentsatz von in dem oleophoben Material vorhandenem Fluor aufweisen. Folglich kann das selbstreinigende Foliensystem 10 eine vergleichsweise dickere Monoschicht 30 enthalten, die aus dem oleophoben Material gebildet ist, was wiederum zu einer vergleichsweise größeren photokatalytischen Aktivität des photokatalytischen Materials beitragen kann. Das oleophobe Material kann auch transparent sein und eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen.
Daher, unter erneuter Bezugnahme auf 1, kann das Verfahren 70, vor dem Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74, das Tintenstrahldrucken 172 der Antireflexionsfolie 50 beinhalten. Das Tintenstrahldrucken 172 der Antireflexionsfolie 50 kann jedes der vorstehend beschriebenen Verfahren beinhalten, z. B. piezoelektrische Tintenstrahldrucken und/oder Blasentintenstrahldrucken. Weiterhin kann der Tintenstrahldruck 172 der Antireflexionsfolie 50 das individuelle und sequenzielle Aufbringen der ersten Schicht 54, der zweiten Schicht 54 und der dritten Schicht 56 beinhalten. Das heißt, das Tintenstrahldrucken 172 der Antireflexionsfolie 50 kann das Aufbringen der ersten Schicht 52 vor dem Aufbringen der zweiten Schicht 54 und das Aufbringen der zweiten Schicht 54 vor dem Aufbringen der dritten Schicht 56 beinhalten. Ferner kann bei dieser Ausführungsform das Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74 das Aufbringen der Zusammensetzung 74 auf die dritte Schicht 56, d. h. auf die Antireflexionsfolie 50, beinhalten, sodass die erste Vielzahl von Bereichen 32 das oben dargelegte nicht periodische Muster 34 bildet.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3D, kann das Substrat 12 in einer weiteren Ausführungsform ferner eine Haftschicht 40 beinhalten, die aus einem Sol-Gel-Material gebildet ist und in Kontakt mit der selbstreinigenden Folie 14 angeordnet ist. Die Haftschicht 40 kann für Ausführungsformen enthalten sein, die Nanopartikel beinhalten, die auf einem aus Siliziumdioxid gebildeten Substrat 12 abgeschieden werden, da solche Nanopartikel anderweitig nicht chemisch an das Siliziumdioxid-Substrat 12 gebunden oder chemisorbiert werden können Das heißt, ohne die Haftschicht 40 können die Nanopartikel auf dem Substrat 12 nur durch vergleichsweise schwache Van der Walls-Kräfte oder durch physisorbieren auf dem Siliziumdioxidsubstrat 12 an Ort und Stelle gehalten werden. Eine solche vergleichsweise schwächere physikalische Bindung kann es ermöglichen, dass Nanopartikel vom Substrat 12 abgerieben werden.
Das Substrat 12 kann die Haftschicht 40 beinhalten oder die Haftschicht 40 kann separat auf dem Substrat 12 aufgebracht und angeordnet sein, um zwischen der selbstreinigenden Folie 14 und dem Substrat 12 angeordnet zu sein. Insbesondere kann die Haftschicht 40 aus einem Siliziumalkoxidvorläufer gebildet werden. Andere geeignete Alkoxidvorläufer können jedoch aus Titan, Zinn, Zirkonium, Cer und anderen Metallen gebildet werden. Das Siliziumalkoxidvorläufer kann hydrolysiert und kondensiert werden, um ein Gelnetzwerk zu bilden, das mit Flüssigkeit gefüllte Poren definiert. Das Gelnetzwerk kann erwärmt werden, um die Flüssigkeit aus den Poren zu verdampfen, zusätzliche Verbindungen im Gelnetzwerk zu bilden und das Gelnetzwerk zu schrumpfen, um dadurch das Gel zu bilden. Folglich kann das photokatalytische Material, d. h. die Nanopartikel, physikalisch durch die Haftschicht 40 an einer Stelle eingeschlossen, d. h. in dem Gel an einer Stelle gehalten werden. Für Nanopartikel, die auch Metalloxide sind, kann das photokatalytische Material auch chemisch mit der Haftschicht 40 verbunden sein.
Daher kann das Verfahren 170 in einer anderen Ausführungsform, die mit Bezug auf 4 beschrieben ist, das Aufbringen 110 des Sol-Gel-Materials auf das Substrat 12 beinhalten. So kann beispielsweise das Aufbringen 110 das Tintenstrahldrucken 272 des Sol-Gel-Materials vom Druckkopf 76 auf das Substrat 12 über ein beliebiges der oben dargelegten Tintenstrahldruckverfahren 72, z. B. piezoelektrisches Tintenstrahldrucken und/oder Blasentintenstrahldrucken beinhalten. Alternativ kann das Aufbringen 110 Eintauchen, Wischen, Sprühen, Meniskusbeschichtung, Nassbeschichtung, Stabbeschichtung, Spin-Beschichtung, Fließbeschichtung, Rollbeschichtung, Kombinationen daraus und dergleichen beinhalten.
Des Weiteren beinhaltet das Verfahren 170 das Hydrolysieren und Kondensieren 114 des Sol-Gel-Materials, um die Haftschicht 40 chemisch mit dem Substrat 12 zu verbinden. Das Hydrolysieren und Kondensieren 114 kann das Hinzufügen und Entfernen von Wasser, jeweils zu und aus dem Sol-Gel-Material über Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen, beinhalten, um dadurch das vorgenannte Gelnetzwerk zu bilden, das Poren definiert, die mit Flüssigkeit gefüllt sind.
Zusätzlich beinhaltet das Verfahren 170 nach dem Aufbringen 110 das Aufbringen 116 der Zusammensetzung 74 auf die Haftschicht 40, worin die Zusammensetzung 74 das oleophobe Material und das photokatalytische Material beinhaltet. Das Aufbringen 116 kann das Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74 von dem Druckkopf 76 auf die Haftschicht 40 beinhalten, indem das oleophobe Material und das photokatalytische Material gleichzeitig auf die Haftschicht 40 aufgebracht 116 werden. Alternativ kann das Aufbringen 116 Eintauchen, Wischen, Sprühen, Meniskusbeschichtung, Nassbeschichtung, Stabbeschichtung, Spin-Beschichtung, Fließbeschichtung, Rollbeschichtung, Kombinationen daraus und dergleichen beinhalten.
Das Verfahren 170 beinhaltet auch das Aushärten 90 der Zusammensetzung 74, um eine selbstreinigende Folie 14 zu bilden, die auf der Haftschicht 40 angeordnet ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem 10 bildet. Die selbstreinigende Folie 14 umfasst die erste Vielzahl von Bereichen 32, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen 32 an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Des Weiteren wird das photokatalytische Material für das Verfahren 170 physikalisch durch die Haftschicht 40 eingeschlossen, d. h. in dem Gel an einer Stelle eingeschlossen oder zurückgehalten. Für Nanopartikel oder photokatalytische Materialen, die auch Metalloxide sind, kann das photokatalytische Material auch chemisch mit der Haftschicht 40 verbunden sein.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3E, kann das Substrat 12 in einer weiteren Ausführungsform ferner eine Aufwärtswandlungsschicht 42 aufweisen, die aus einem lumineszenten Material gebildet ist und in Kontakt mit der selbstreinigenden Folie 14 angeordnet ist. Die Aufwärtswandlungsschicht 42 kann für Ausführungsformen enthalten sein, die das photokatalytische Material beinhalten, aber nicht anderweitig ausreichende elektromagnetische Strahlung in einer Umgebung während der Verwendung der selbstreinigenden Folie 14 ausgesetzt sind, um die Verunreinigungen 100 ausreichend zu photokatalysieren. So kann beispielsweise die Aufwärtswandlungsschicht 42 den Betrieb der selbstreinigenden Folie 14 selbst bei Dunkelheit ermöglichen.
Genauer gesagt kann die Aufwärtswandlungsschicht 42 andere Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung 44 erzeugen und umwandeln, um dem photokatalytischen Material dadurch während des Betriebs der selbstreinigenden Folie 14 eine ultraviolette Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 46 zuzuführen. Insbesondere kann die Aufwärtswandlungsschicht 42 zum Umwandeln einer ersten elektromagnetischen Strahlung 44 mit einer Wellenlänge von 490 nm bis 450 nm, d. h. blaues Licht, in eine zweite elektromagnetische Strahlung 46 mit einer ultravioletten Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm, d. h. ultraviolettes Licht konfiguriert sein. Daher benötigt das selbstreinigende Foliensystem 10 möglicherweise keine zusätzlichen eigenständigen ultraviolettemittierenden Dioden und/oder Antriebsschaltungen, um ultraviolette elektromagnetische Strahlung 46 zum Aktivieren des photokatalytischen Materials zu erzeugen. Somit ist die Aufwärtswandlungsschicht 42 effizient, kostengünstig und leicht und kann zusätzliche Komponenten zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten Bereich beseitigen.
Das Substrat 12 kann die Aufwärtswandlungsschicht 42 beinhalten oder die Aufwärtswandlungsschicht 42 kann separat auf dem Substrat 12 aufgebracht und angeordnet sein, um zwischen der selbstreinigenden Folie 14 und dem Substrat 12 angeordnet zu sein. Insbesondere kann die Aufwärtswandlungsschicht 42 aus einem geeigneten lumineszenten Material gebildet sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen lanthaniddotierten anorganischen Phosphor, einen organischen Sensibilisators/Akzeptors, wie Yb³⁺ Dotierstoffe und Er³⁺ Emitter und dergleichen in Form von beispielsweise nanokristallinen Suspensionen, nano-/mikrokristallinen Pulvern und polykristallinen Keramiken.
Wie am besten in 3E dargestellt, kann das Substrat 12 in einer Ausführungsform eine Anzeige 212 sein und kann eine Hintergrundbeleuchtung 48 beinhalten, die zum Emittieren der ersten elektromagnetischen Strahlung 44 in Richtung der Aufwärtswandlungsschicht 42 konfiguriert ist. Das heißt, die Anzeige 212 und die Hintergrundbeleuchtung 48 können die erste elektromagnetische Strahlung 44 in Richtung der Aufwärtswandlungsschicht 42 projizieren oder emittieren. Die Anzeige 212 kann beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, eine organische Leuchtdiodenanzeige oder eine undurchsichtige Oberfläche sein und kann konfiguriert sein, um einem Bediener Informationen über die Hintergrundbeleuchtung 48 anzuzeigen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Anzeige 212 eine Flüssigkristallanzeige sein, die in einem Gehäuse angeordnet und zum Emittieren eines Bildes konfiguriert ist. Die Anzeige 212 kann die erste elektromagnetische Strahlung 44 optisch modulieren und das Bild emittieren, das für einen Bediener schließlich als Text, ein Diagramm, ein Objekt, eine Form und dergleichen sichtbar sein kann. Zum Beispiel kann das Bild für den Bediener als eine Fahrgeschwindigkeit, Fahranweisungen, Umgebungstemperaturdaten, eine Warnung, eine Pegelanzeige, Text und dergleichen sichtbar sein.
Obwohl nicht dargestellt, kann die Anzeige 212 eine Passivmatrix-Anzeigenanordnung oder eine Aktivmatrix-Anzeigenanordnung, d. h., eine Dünnschichttransistor-Anzeigenanordnung, beinhalten. Die Passivmatrix-Anzeigenanordnung kann ein Gitter von Leitern aus einer Vielzahl einzelner Pixel beinhalten, die an jedem Kreuzungspunkt des Gitters angeordnet sind. Ein elektrischer Strom kann über beliebige zwei Leiter fließen, um die Funktion und das Licht irgendeines einzelnen Pixels zu steuern. Alternativ kann die Aktivmatrix-Anzeigenanordnung einen Transistor an jedem Kreuzungspunkt beinhalten.
Ferner, obwohl nicht dargestellt, kann die Anzeige 212 ein erstes Feld beinhalten, das einen oder mehrere Polarisatoren aufweisen kann, die zum Polarisieren von sichtbarem Licht, d. h., der ersten elektromagnetischen Strahlung 44 mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektrum, konfiguriert sind. Die Anzeige 212 kann auch einen Projektor beinhalten, der zum Emittieren der ersten elektromagnetischen Strahlung 44 konfiguriert ist. Die erste elektromagnetische Strahlung 44 kann polarisiertes Licht sein. Insbesondere kann die erste elektromagnetische Strahlung 44 einen s-Polarisierungszustand oder einen p-Polarisierungszustand aufweisen. Zusätzlich kann die Anzeige 212 eine Optik zum Fokussieren, Vergrößern, Brechen und/oder Reflektieren von Licht beinhalten und kann eine oder mehrere Öffnungen definieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Anzeige 212 die erste elektromagnetische Strahlung 44 von einer Leuchtdiode und/oder der Hintergrundbeleuchtung 48 aussenden. Die Anzeige 212 kann auch eine oder mehrere optische Folien beinhalten, die benachbart zu dem ersten Feld angeordnet sind. Geeignete optische Folien können eine Helligkeit oder Klarheit des Bildes verbessern und können einen helligkeitsverstärkenden Film, einen zweifach helligkeitsverstärkenden Film, eine Vielzahl von Quantenpunkten und Kombinationen davon beinhalten.
Im Betrieb, wenn die Hintergrundbeleuchtung 48 die erste elektromagnetische Strahlung 44 durch die Aufwärtswandlungsschicht 42 emittiert, kann die Aufwärtswandlungsschicht 42 die erste elektromagnetische Strahlung 44 in die zweite elektromagnetische Strahlung 46 umwandeln, die dann an das photokatalytische Material der selbstreinigenden Folie 14 übertragen werden kann.
Daher beinhaltet das Verfahren 270 in einer anderen Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist, das Aufbringen 110 der aus dem lumineszenten Material gebildeten Aufwärtswandlungsschicht 42 auf das Substrat 12. Die Aufwärtswandlungsschicht 42 kann zum Umwandeln der ersten elektromagnetischen Strahlung 44 mit einer Wellenlänge von 490 nm bis 450 nm in die zweite elektromagnetische Strahlung 46 mit einer ultravioletten Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm konfiguriert sein. So kann beispielsweise das Aufbringen 110 das Tintenstrahldrucken 372 des lumineszenten Materials vom Druckkopf 76 auf das Substrat 12 über ein beliebiges der oben dargelegten Tintenstrahldruckverfahren 72, z. B. piezoelektrisches Tintenstrahldrucken und/oder Blasentintenstrahldrucken beinhalten. Alternativ kann das Aufbringen 110 Eintauchen, Wischen, Sprühen, Meniskusbeschichtung, Nassbeschichtung, Stabbeschichtung, Spin-Beschichtung, Fließbeschichtung, Rollbeschichtung, Kombinationen daraus und dergleichen beinhalten.
Zusätzlich beinhaltet das Verfahren 270 nach dem Aufbringen 110 das Aufbringen 116 der Zusammensetzung 74 auf die Aufwärtswandlungsschicht 42, worin die Zusammensetzung 74 das oleophobe Material und das photokatalytische Material beinhaltet. Das Aufbringen 116 kann das Tintenstrahldrucken 72 der Zusammensetzung 74 von dem Druckkopf 76 auf die Aufwärtswandlungsschicht 42 beinhalten, indem das oleophobe Material und das photokatalytische Material gleichzeitig auf die Aufwärtswandlungsschicht 42 aufgebracht werden. Alternativ kann das Aufbringen 116 Eintauchen, Wischen, Sprühen, Meniskusbeschichtung, Nassbeschichtung, Stabbeschichtung, Spin-Beschichtung, Fließbeschichtung, Rollbeschichtung, Kombinationen daraus und dergleichen beinhalten.
Das Verfahren 270 beinhaltet auch das Aushärten 90 der Zusammensetzung 74, um eine selbstreinigende Folie 14 zu bilden, die auf der Aufwärtswandlungsschicht 42 aufgebracht ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem 10 bildet. Die selbstreinigende Folie 14 umfasst die erste Vielzahl von Bereichen 32, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen 32 an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist. Ferner kann die selbstreinigende Folie 14 für das Verfahren 270 physikalisch oder chemisch mit der Aufwärtswandlungsschicht 42 verbunden sein.
Daher ist das Verfahren 70, 170, 270 einfach, wirtschaftlich, reproduzierbar und kostengünstig und kann zusätzliche Herstellungsschritte oder -verfahren zur Bildung des selbstreinigenden Foliensystems 10 zusammenführen oder eliminieren. Somit können das Verfahren 70, 170, 270 und das selbstreinigende Foliensystem 10 für Anwendungen geeignet sein, bei denen ein Bediener Fingerabdrücke, Öle und/oder andere organische oder kohlenstoffhaltige Verunreinigungen 100 oder Krankheitserreger auf einem Bildschirm, einer Linse oder einer Oberfläche berühren und ablagern kann. Insbesondere kann das Verfahren 70, 170, 270 und das selbstreinigende Foliensystem 10 für Anwendungen nützlich sein, die einen sauberen, im Wesentlichen fingerabdruckfreien Bildschirm, eine Linse oder eine Oberfläche erfordern.
Während die besten Arten der Ausführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden die mit der hier beschriebenen Technik vertrauten Fachleute diverse alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, mit denen die Offenbarung im Rahmen der nachfolgend aufgeführten Patentansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zum Bilden eines selbstreinigenden Foliensystems, wobei das Verfahren umfasst: Tintenstrahldrucken einer Zusammensetzung auf ein Substrat, worin die Zusammensetzung Folgendes beinhaltet: eine Monoschicht eines oleophoben Materials; und ein photokatalytisches Material; und Aushärten der Zusammensetzung, um eine selbstreinigende Folie zu bilden, die auf dem Substrat angeordnet ist und dadurch das selbstreinigende Foliensystem bildet;worin die selbstreinigende Folie eine erste Vielzahl von Bereichen beinhaltet, die das photokatalytische Material enthalten und in dem oleophoben Material angeordnet sind, sodass jede der ersten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Tintenstrahldrucken das Abscheiden der Zusammensetzung von einem Druckkopf auf das Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Druckkopf mindestens einen piezoelektrischen Kristall beinhaltet, und worin ferner das Tintenstrahldrucken das Vortreiben der Zusammensetzung aus dem mindestens einen piezoelektrischen Kristall auf das Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Aufbringen das Erwärmen der Zusammensetzung und das Ausstoßen der Zusammensetzung aus dem Druckkopf auf das Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Tintenstrahldrucken das gleichzeitige Aufbringen des oleophoben Materials und des photokatalytischen Materials auf das Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Substrat eine Antireflexionsfolie beinhaltet, die Folgendes beinhaltet: eine erste Schicht, die aus Titandioxid gebildet ist; eine zweite Schicht, die aus Siliziumdioxid gebildet und auf der ersten Schicht angeordnet ist; und eine dritte Schicht die aus Titandioxid gebildet und auf der zweiten Schicht angeordnet ist; und ferner beinhaltend das Tintenstrahldrucken der Antireflexionsfolie vor dem Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung; worin das Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung das Aufbringen der Zusammensetzung auf die dritte Schicht beinhaltet, sodass die erste Vielzahl von Bereichen ein nicht periodisches Muster bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das photokatalytische Material mit Silber dotiert ist, und worin das Verfahren ferner das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1 worin das selbstreinigende Foliensystem ferner eine zweite Vielzahl von Bereichen beinhaltet, die innerhalb des oleophoben Materials angeordnet sind, sodass jeder der zweiten Vielzahl von Bereichen an das oleophobe Material angrenzt und von diesem umgeben ist, wobei jede der zweiten Vielzahl von Bereichen Silber beinhaltet; und worin das Verfahren ferner das Unterbrechen des Bakterienwachstums auf dem Substrat beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend: Zuführen des Substrats von einer ersten Rolle; nach dem Zuführen, kontinuierliches Tintenstrahldrucken der Zusammensetzung auf das Substrat; und kontinuierliches Aufrollen der auf das Substrat aufgebrachten selbstreinigenden Folie auf eine zweite Rolle, um dadurch das selbstreinigende Foliensystem zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner beinhaltend: Kontaktieren von mindestens einer der ersten Vielzahl von Bereichen und Squalen; Diffundieren der Squalen entlang der selbstreinigenden Folie von dem oleophoben Material zu mindestens einer der ersten Vielzahl von Bereichen; Oxidieren der Squalen; und Verdampfen der Squalen.