自清洁膜系统的制作方法

引言

本公开涉及自清洁膜系统。

诸如显示系统的装置常常设计成被操作者触摸。例如，车辆可以包括经由触摸屏向操作者呈现信息的显示系统。类似地，自动柜员机或展示厅可以包括通过触摸激活的显示系统。

诸如相机和眼镜的其他装置通常包括镜片表面，该镜片表面可在使用期间被操作者无意地触摸。进一步地，诸如车辆、窗户、镜子、器具、橱柜、家具、蜂窝电话、指纹扫描仪、传感器、复印机、医疗器械和工作台面的其他装置还可以包括一个或多个表面，该一个或多个表面可以被操作者触摸。因此，在使用期间，操作者可能将指纹、细菌和/或油沉积到这种装置和表面上。

技术实现要素：

自清洁膜系统包括基板和设置在基板上的自清洁膜。自清洁膜包括由疏油材料形成的单层和第一多个区域，该第一多个区域以非周期性图案形成在单层内使得该第一多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围。第一多个区域中的每一个包含光催化材料。

自清洁膜可具有第一表面和与第一表面相对且邻接基板的第二表面。第一表面可以基本上不含鲨烯。进一步地，第一多个区域沿着第一表面可以不彼此等距地间隔开。在一个方面，非周期性图案可以沿着第一表面不重复，使得第一多个区域随机地沿着第一表面设置。

在另一方面，疏油材料和光催化材料可以以90:10至10:90的体积份疏油材料与体积份光催化材料的比例存在于自清洁膜中。第一多个区域中的每一个可具有小于或等于3微米的直径。

在一个方面，单层可以具有5nm至15nm的厚度。疏油材料可以是聚四氟乙烯。在另一方面，单层可以具有40nm至60nm的厚度。疏油材料可以是氟化类金刚石碳。

光催化材料可具有30nm至70nm的平均直径。光催化材料可以是二氧化钛且可以以锐钛矿形式存在于第一多个区域中。

在进一步的方面，单层可以由多种氟化类金刚石碳纳米颗粒形成，并且可以具有5nm至60nm的厚度。

光催化材料可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得该第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域中的每一个包含银。在进一步的方面，光催化材料可包含银并且基板可以是由管道限定的内表面。

基板可以由二氧化硅和塑料中的至少一种形成。

在一个方面，基板可进一步包括由溶胶凝胶材料形成并设置成与自清洁膜接触的粘附层。光催化材料通过粘附层物理地捕获在适当位置。该

光催化材料可以化学结合到粘附层。光催化材料可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域中的每一个包含银。

在另一方面，基板还可进一步包括由发光材料形成并设置成与自清洁膜接触的上变频层。上变频层可以配置用于将具有490nm至450nm波长的第一电磁辐射转换为具有10nm至400nm紫外波长的第二电磁辐射。该基板可以是显示器且可包括背光，该背光配置用于朝上变频层发射第一电磁辐射。光催化材料可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域中的每一个包含银。

在附加方面，基板可进一步包括设置成与自清洁膜接触的抗反射膜。抗反射膜可包括由二氧化钛形成的第一片材；由二氧化硅形成并设置在第一片材上的第二片材；和由二氧化钛形成并设置在第二片材上且与自清洁膜接触的第三片材。

第一片材可以由二氧化钛纳米颗粒形成并且可以具有25nm至40nm的第一厚度。第二片材可以由二氧化硅纳米颗粒形成并且可以具有25nm至40nm的第二厚度。第三片材可以由二氧化钛纳米颗粒形成并且可以具有25nm至35nm的第三厚度。基板可以具有40nm至60nm的第四厚度。在一个方面，光催化材料可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域中的每一个包含银。

在另一实施例中，自清洁膜系统包括基板和设置在基板上的自清洁膜。基板包括单层和第一多个区域，该单层由选自聚四氟乙烯和氟化类金刚石碳中的一种的疏油材料形成；该第一多个区域以非周期性图案形成在单层内使得该第一多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围。第一多个区域中的每一个包括以锐钛矿形式存在的二氧化钛。非周期性图案是非重复的，使得第一多个区域沿着自清洁膜随机地设置。疏油材料和二氧化钛以80:20的体积份疏油材料与体积份光催化材料的比例存在于自清洁膜中。第一多个区域中的每一个具有小于或等于3微米的直径，并且二氧化钛具有30nm至70nm的平均直径。

自清洁膜系统可具有第一表面和与第一表面相对并邻接基板的第二表面，并且第一表面可以基本上不含鲨烯。

单层可以由多种氟化类金刚石碳纳米颗粒形成，并且可以具有10nm至60nm的厚度。

在一个方面，基板还可进一步包括由溶胶凝胶材料形成并设置成与自清洁膜接触的粘附层。光催化材料通过粘附层捕获在适当位置。

在另一方面，基板还可进一步包括由发光材料形成并设置成与自清洁膜接触的上变频层。上变频层可以配置用于将具有490nm至450nm波长的第一电磁辐射转换为具有10nm至400nm紫外波长的第二电磁辐射。在一个方面，二氧化钛可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜系统可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得该第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，该第二多个区域中的每一个可包含银。

在进一步的实施例中，自清洁膜系统包括基板和

设置在基板上的自清洁膜。自清洁膜包括由疏油材料形成的单层；和第一多个区域，该第一多个区域以非周期性图案形成在单层内使得该第一多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围。第一多个区域中的每一个包含光催化材料。非周期性图案是非重复的，使得第一多个区域沿着自清洁膜随机地设置。第一多个区域中的每一个可具有小于或等于3微米的直径。基板可进一步包括设置成与自清洁膜接触的抗反射膜。抗反射膜可包括由二氧化钛形成的第一片材；由二氧化硅形成并设置在第一片材上的第二片材；和由二氧化钛形成并设置在第二片材上且与自清洁膜接触的第三片材。

自清洁膜系统可具有第一表面和与第一表面相对并邻接基板的第二表面，并且第一表面可以基本上不含鲨烯。

光催化材料可具有40nm至60nm的平均直径。单层可以由多种氟化类金刚石碳纳米颗粒形成，并且可以具有5nm至60nm的厚度。在一个方面，光催化材料可以掺杂有银。在另一方面，自清洁膜系统可进一步包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单层内使得第二多个区域中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域中的每一个包含银。

当结合附图和所附权利要求时，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将从用于实施本公开的优选实施例和最佳模式的以下详细描述中显而易见。

附图说明

图1是包括设置在基板上的自清洁膜的自清洁膜系统的前视图的示意图。

图2a是沿着剖面线2-2截取的图1的自清洁膜系统的剖面图的示意图。

图2b是图1的自清洁膜系统的另一实施例的透视图的示意图。

图2c是沿着剖面线2-2截取的图1的自清洁膜系统的进一步实施例的剖面图的示意图。

图2d是沿着剖面线2-2截取的图1的自清洁膜系统的附加实施例的剖面放大图的示意图。

图2e是沿着剖面线2-2截取的图1的自清洁膜系统的另一实施例的分解剖面图的示意图。

图3是包括图1-2e的自清洁膜的导管的透视图的示意图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，自清洁膜系统10总体上显示在图1中。自清洁膜系统10可以配置用于降低污染物100的可见性或显现性。例如，自清洁膜系统10可适合于这种应用，其中操作者可触摸屏幕、镜片或表面并将指纹、油和/或其它有机或碳基污染物100或病原体沉积到屏幕、镜片或表面上。更具体地，自清洁膜系统10可用于需要清洁的、基本上无指纹的屏幕、镜片或表面的应用。即，自清洁膜系统10对从这种屏幕、镜片或表面去除指纹和其它有机污染物100可能是有用的。

例如，自清洁膜系统10可用于汽车应用，诸如包括触摸屏的内置导航系统或包括镜片的车辆相机。替代地，自清洁膜系统10可用于非汽车应用，诸如但不限于消费电子产品、蜂窝电话、眼镜、个人防护设备，器具、家具、展示厅、指纹扫描仪、医疗装置、传感器、飞机以及工业车辆。

现参照图2a，自清洁膜系统10包括基板12。基板12可以由适于使可见光折射的玻璃质透明材料形成。例如，在一个实施例中，基板12可以由二氧化硅和塑料中的至少一种形成。在另一示例中，基板12可由聚碳酸酯或其他塑料、皮革、金属、木材或复合物形成。作为非限制性示例，基板12可配置为显示系统的屏幕、眼镜或防护镜的镜片、头盔的护目镜、冰箱的表面、橱柜的面，车辆的门板、展示厅的触摸屏或可以被操作者触摸的另一表面或装置。

自清洁膜系统10还包括设置在基板12上的自清洁膜14，例如化学结合或物理结合到基板12，如下面更详细所述。自清洁膜14可以配置为覆盖和保护基板12免受指纹、油、病原体和有机污染物100(图1)的影响。即，自清洁膜14可配置为使沉积在自清洁膜14上的指纹、油、病原体和有机污染物100消去、消失或蒸发，以便保持能够显示清晰图像或反射的清洁基板12。

更具体地，如参照图2a所述，自清洁膜14可具有第一表面16和与第一表面16相对地间隔开的第二表面18。第二表面18可以邻接基板12，并且第一表面16可以基本上不含鲨烯、有机材料和/或其它脂肪酸的油。如本文所用，术语鲨烯是指具有30个碳原子并由国际理论化学和应用化学联合会命名(6e,10e,14e,18e)-2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳己烯表示的有机化合物。通常，自清洁膜14可以以薄膜为特征并且可以具有例如10nm至150nm的厚度20。

继续参照图2a，基板12可具有邻接第二表面18的近侧表面22和与近侧表面22相对地间隔开的远侧表面24。因此，基板12和自清洁膜14可配置为通过近侧表面22、远侧表面24、第一表面16和第二表面18透射可见光。基板12还可具有连接近侧表面22和远侧表面24的第一边缘26，和与第一边缘26相对地间隔开的第二边缘28。在一些实施例中，如图2c中最佳示出，基板12还可以包括抗反射膜50。由于系统10中损失的光可以被最小化，抗反射膜50可以配置用于减少自清洁膜系统10的反射，从而提高自清洁膜系统10的效率。因此，自清洁膜系统10具有自清洁能力和相对低的反射率。虽然下面更详细地描述，但抗反射膜50可以由包含二氧化硅和二氧化钛交替层52、54、56(图2c)的抗反射涂层形成。

现参照图2b，自清洁膜14包括由疏油材料形成的单层30。如本文所用，术语疏油性可以指耐受或缺乏对油的强亲和力的材料。疏油材料可选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及它们的组合组成的组。例如，疏油材料可选自全氟碳硅氧烷聚合物、聚四氟乙烯、类金刚石碳、氟化类金刚石碳，和氟化锡(iv)氧化物组成的组。在一个示例中，疏油材料可以选自由氟碳聚合物、有机硅氧烷、氟化有机硅氧烷及它们的组合组成的组。更具体地，疏油材料可以选自聚四氟乙烯和氟化类金刚石碳中的一种。例如，在一个实施例中，疏油材料可以是氟化材料，例如氟化类金刚石碳。在另一实施例中，疏油材料可以是聚四氟乙烯。

如图2b中最佳示出，单层30可以形成大部分自清洁膜14，并且可以以单层区域为特征。如本文所用，术语单层是指具有一个分子的厚度20的层。即，单层30是一个分子厚并且可以以薄层为特征。特别地，当单层30由聚四氟乙烯形成时，单层30可以具有5nm至15nm(例如，10nm)的厚度20。替代地，当单层30由氟化类金刚石碳形成时，单层30可具有40nm至60nm(例如45nm或50nm或55nm)的厚度20。在另一实施例中，单层30可以由多种氟化类金刚石碳纳米颗粒形成，并且可以具有5nm至60nm(例如10nm或15nm或20nm或25nm或30nm或35nm或40nm或45nm或50nm或55nm)的厚度20。即，对于一些实施例，单层30可由按纳米级可测量的颗粒(即，氟化类金刚石碳纳米颗粒)形成，并且可具有10mm至60mm的厚度20。上述范围之外的厚度可减低自清洁膜14的光学透明度、可加工性和疏油性。例如，单层30的增加厚度20可损害自清洁膜14的光学透明度。

如图2b中最佳示出，自清洁膜14还包括第一多个区域32，该第一多个区域32以非周期性图案34设置在单层30内使得第一多个区域32中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围。特别地，第一多个区域32可以位于单层30内并沿着单层30，但可以不被疏油材料覆盖。进一步地，第一多个区域32沿着第一表面16可以不彼此等距地间隔开。而是，非周期性图案34可以沿着第一表面16不重复，使得第一多个区域32随机地沿着第一表面16设置。即，第一多个区域32可以沿着第一表面16在整个单层30中随机地间隔开，并且第一多个区域32可以沿着第一表面16彼此不均匀地间隔开。换句话说，单层30和第一多个区域32可以位于或布置在不同尺寸、比例和图案34的贴片区域中，使得非周期性图案34是非周期性的或混乱的。因此，非周期性图案34可充分散射光以便最小化自清洁膜系统10内的衍射。

第一多个区域32可以基于100体积份的自清洁膜14以约10体积份至约90体积份的量存在于自清洁膜14中。更具体地，疏油材料和光催化材料以90:10至10:90的体积份疏油材料与体积份光催化材料的比例存在于自清洁膜14中。例如，疏油材料和光催化材料可以以85:15或80:20或75:25或70:30或65:35或60:40或55:45或50:50或45:55或40:60或35:65或30:70或25:75或20:80或15:85的比例存在。在一个示例中，疏油材料和二氧化钛以80:20的体积份疏油材料与体积份光催化材料的比例存在于自清洁膜14中。在小于10:90的比例下，自清洁膜14可以不是光学透明的，可以不从自清洁膜14去除鲨烯或其它污染物100，和/或可以不防止污染物100或鲨烯粘附到自清洁膜14。

第一多个区域32中的每一个包含光催化材料。光催化材料可以为自清洁膜14提供自清洁能力。即，光催化材料可以氧化和/或蒸发存在于自清洁膜14的第一表面16上的有机材料，例如鲨烯，如下面更详细描述的。特别地，光催化材料可以是暴露于例如可见光或紫外光时的光激活光催化剂。

合适的光催化材料可以包括但不限于，光氧化半导体、半导体氧化物、掺杂的金属氧化物、异质结材料及它们的组合。例如，第二材料可以是二氧化钛。在一个实施例中，光催化材料可以是二氧化钛，并且可以以锐钛矿形式存在，其可以表现出比金红石型二氧化钛更高的光催化活性。进一步地，光催化材料可以被掺杂以形成功能化的光催化材料，例如功能化的二氧化钛。例如，功能化的光催化材料可以掺杂有金属，诸如但不限于铬、钴、铜、钒、铁、银、铂、钼、镧，铌及它们的组合。在一个实施例中，光催化材料可以掺杂有银。替代地，功能化的光催化材料可以掺杂有非金属，例如但不限于氮、硫、碳、硼、钾、碘、氟及它们的组合。

例如，在继续参照图2b描述的另一实施例中，自清洁膜系统14可包括第二多个区域132，该第二多个区域132设置在单层30内使得该第二多个区域132中的每一个邻接疏油材料并被疏油材料包围，其中该第二多个区域132中的每一个包含银。

即，第二多个区域132也可以位于单层30内并沿着单层30。在一个实施例中，第一多个区域132沿着第一表面16可以不彼此等距地间隔开。在其他实施例中，第二多个区域132可以沿着第一表面16在整个单层30中随机地间隔开。在其他实施例中，第二多个区域132可以以非周期性图案34布置在单层30内。

银可以以纳米颗粒为特征，并且可以具有按纳米级可测量的平均直径。替代地，银可以以颗粒为特征并且可以具有按微米级可测量的平均直径。通常，银可以基于100体积份的自清洁膜14以约2体积份至约35体积份的量存在于自清洁膜14中。银可以为自清洁膜14提供抗微生物和空气净化性能以及耐污垢性。例如，银可以破坏微生物细胞功能。特别地，银可以有助于磷脂分解，使得微生物细胞孔不能进行呼吸。

因此，对于包括银或另一掺杂剂的实施例，自清洁膜14可以是包含疏油材料、光催化材料和银的三重膜。替代地，对于不包括银或其它掺杂剂的实施例，自清洁膜14可以是包含疏油材料和光催化材料的混合膜。

现参照图3，在一个实施例中，光催化材料可以包含银，并且基板12可以是由管道36或导管限定的内表面112。例如，管道36可以是配置用于利用车辆、建筑物、结构或装置传输和引导气流或其它流体流的通道或导管。特别地，管道36可以是用于机动车辆的加热、通风和空调系统的部件。自清洁膜14可设置在基板12上，例如由管道36或排气口限定的内表面112上，并且可清洁或净化流动穿过管道36的空气或流体。也就是说，银与光催化材料和疏油材料组合可以赋予管道36自清洁性能，并且可以保护内表面112免受灰尘和空气污染物的影响；净化内表面112附近或其上的空气污染物；分解内表面112上的有机污染物；降低冷却管道36附近的大气所需的能量消耗；抑制霉菌和/或藻类生长；和/或攻击内表面112上和管道36周围的大气中的细菌和病毒。

对于该实施例，自清洁膜14可以通过例如浸涂工艺、棒涂工艺、旋涂工艺、流涂工艺、辊涂工艺、喷涂、喷墨打印等应用到由管道36限定的内表面112。

光催化材料可以以纳米颗粒为特征，并且可以具有按纳米级可测量的平均直径。即，光催化材料可具有30nm至70nm的平均直径。例如，光催化材料可具有40nm至60nm的平均直径。作为进一步的示例，光催化材料可以具有35nm或40nm或45nm或50nm或55nm或60nm或65nm的平均直径。在一个实施例中，光催化材料可以具有约50nm的平均直径。在小于30nm或大于70nm的平均直径下，光催化材料可以散射光和/或不充分地光催化污染物100。通常，光催化材料可以基于100体积份的自清洁膜14以约10体积份至约35体积份的量存在于自清洁膜14中。

进一步地，如继续参照图2b所述，第一多个区域32中的每一个可具有小于或等于3微米的直径，以减少自清洁膜14上可见的火花。即，在大于3微米的直径下，闪烁和折射的光对于用户是可见的，这可能干扰自清洁膜14的光学透明度或可用性，特别是对于自清洁膜14被应用到显示器212(图2e)的应用。

在其它非限制性实施例中，第一多个区域32可包括半导体氧化物，诸如但不限于氧化锌、铋、氧化锡及它们的组合。可以选择半导体氧化物以具有适合于光催化反应的带隙分离，如下面更详细地阐述的。

再次参照图2a，自清洁膜14可限定具有大于140°的与水的接触角64。例如，自清洁膜14可限定具有大于或等于150°的与水的接触角64。照此，水、油和污染物100可以有效地在第一表面16形成珠子并且在其上平移。换句话说，水、油和污染物100可以是可移动的并沿着第一表面16有效地平移，并且自清洁膜14可以不是可润湿的。

继续参照图2a，自清洁膜系统10可进一步包括邻近第一边缘26设置并配置用于发射电磁辐射的光源38。例如，光源38可以是紫外发光二极管，并且电磁辐射可以具有400nm至100nm的波长。替代地，光源38可以是白炽灯泡或可见光发光二极管，并且电磁辐射可以具有740nm至380nm的波长。

现参照图2d，在一个实施例中，基板12可进一步包括由溶胶凝胶材料形成并设置成与自清洁膜14接触的粘附层40。对于包括沉积到由二氧化硅形成的基板12上的纳米颗粒的实施例，可以包括粘附层40，因为这种纳米粒子不可以化学结合或化学吸附到二氧化硅基板12上。即，在没有粘附层40的情况下，纳米颗粒可仅通过相对弱的范德华力保持在基板12上的适当位置或物理吸附到二氧化硅基板12上。这种相对较弱的物理结合可允许纳米颗粒在使用期间从基板12刮掉。

基板12可以包括粘附层40，或者粘附层40可以单独应用并设置在基板12上以便夹在自清洁膜14和基板12之间。特别地，粘附层40可以由硅醇盐前体形成。然而，其它合适的醇盐前体可以由钛、锡、锆、铈和其它金属形成。硅醇盐前体可以被水解和冷凝以形成限定填充有液体的孔的凝胶网络。凝胶网络可以被加热以蒸发来自孔的液体，在凝胶网络中形成附加链接，并且使凝胶网络收缩，从而形成凝胶。因此，光催化材料(即纳米颗粒)可以被粘附层40物理地捕获在适当的位置，即，被限制在凝胶中的适当位置。对于也是金属氧化物的纳米颗粒，光催化材料也可以化学结合到粘附层40。

现参照图2e，在另一实施例中，基板12可进一步包括由发光材料形成并设置成与自清洁膜14接触的上变频层42。对于包括光催化材料的实施例，上变频层42可以被包括，但其在自清洁膜14的使用期间在周边操作环境下不以其他方式暴露于足够的电磁辐射以充分地光催化污染物100。例如，上变频层42可以实现即使在黑暗期间的自清洁膜14的操作。

更具体地，在自清洁膜14的操作期间，上变频层42可收集和转换其它波长的电磁辐射44，以便为光催化材料提供紫外波长的电磁辐射46。特别地，上变频层42可以配置用于将具有490nm至450nm波长的第一电磁辐射44(即，蓝光)转换为具有10nm至400nm紫外波长的第二电磁辐射46(即，紫外光)。因此，自清洁膜系统10可能不需要附加的独立紫外线发射二极管和/或驱动电路来产生足够的紫外线电磁辐射46以活化光催化材料。照此，上变频层42是高效的、成本有效的和轻质的，并且可以消除额外的紫外线电磁辐射产生部件。

基板12可以包括上变频层42，或者上变频层42可以单独应用并设置在基板12上以便夹在自清洁膜14和基板12之间。特别地，上变频层42可以由合适的发光材料形成，包括但不限于以例如纳米晶体悬浮液、纳米/微晶粉末和多晶陶瓷形式的掺镧无机磷光体、有机敏化剂/受体(诸如yb3+掺杂剂和er3+发射体)等。

如图2e中最佳示出，在一个实施例中，基板12可以是显示器212，且可包括配置用于朝上变频层42发射第一电磁辐射44的背光48。即，显示器212和背光48可朝上变频层42投射或发射第一电磁辐射44。显示器212可以是例如液晶显示器、有机发光二极管显示器或不透明表面，并且可以配置用于经由背光48向操作者呈现信息。在一个非限制性示例中，显示器212可以是设置在外壳内且配置用于发射图像的液晶显示器。显示器212可以光学地调制第一电磁辐射44并且发射图像，该图像最终可以作为文本、图、对象、形状等对操作者可见。例如，图像可以作为行进速度、驾驶方向、周边温度数据、警告、水平指示符、文本等对操作者可见。

虽然未示出，但显示器212可以包括无源矩阵显示装置或有源矩阵显示装置，即薄膜晶体管显示装置。无源矩阵显示装置可以包括导体栅格，该导体栅格具有设置在栅格中的每个交叉点处的多个单独像素中的一个。电流可传输跨过两个导体以控制单独像素的操作和光。替代地，有源矩阵显示装置可以包括在每个交叉点处的晶体管。

进一步地，虽然未示出，但显示器212可以包括第一面板，该第一面板可以包括配置用于使可见光(即，具有在可见光谱中的波长的第一电磁辐射44)偏振的一个或多个偏振器。显示器212可以包括配置用于发射第一电磁辐射44的投影仪。第一电磁辐射44可以是偏振光。特别地，第一电磁辐射44可以具有s偏振状态或p偏振状态。此外，显示器212可以包括用以聚焦、放大、折射和/或反射光的光学器件，并且可以限定一个或多个孔。在非限制性示例中，显示器212可以发射来自发光二极管和/或背光48的第一电磁辐射44。显示器212还可包括邻近第一面板设置的一个或多个光学箔。合适的光学箔可以增强图像的亮度或清晰度，并且可以包括亮度增强膜、双重亮度增强膜、多个量子点及它们的组合。

在操作中，当背光48通过上变频层42发射第一电磁辐射44时，上变频层42可以将第一电磁辐射44转换为第二电磁辐射46，该第二电磁辐射46然后可以透射到自清洁膜14的光催化材料。

现参照图2c，在另一实施例中，基板12可以进一步包括设置成与自清洁膜14接触的抗反射膜50。即，基板12可以包括抗反射膜50，或者抗反射膜50可以单独应用并设置在基板12上以便夹在自清洁膜14和基板12之间。由于系统10中损失的光可以被最小化，抗反射膜50可以配置用于减少自清洁膜系统10的反射，从而提高自清洁膜系统10的效率。照此，自清洁膜系统10具有自清洁能力和相对低的反射率。

抗反射膜50可以由二氧化硅和二氧化钛交替层52、54、56的抗反射涂层形成。二氧化硅和二氧化钛的交替片或层52、54、56可具有25nm至40nm的厚度58、60、62(图2c)。进一步地，每个层52、54、56的厚度58、60、62可以如下所述被优化，以在宽入射角度上实现宽带光谱性能。

例如，如参照图2c所述，抗反射膜50可包括由二氧化钛或具有相对低折射率的其它材料形成的第一片材52。第一片材52可以由二氧化钛纳米颗粒形成，可以具有10nm至125nm(例如25nm至40nm)的第一厚度58。在一些实施例中，第一厚度58可以为例如15nm或20nm或30nm或33nm或35nm或45nm或50nm或55nm或60nm或70nm或80nm或90nm或100nm或110nm，且可具有相对低的折射率。抗反射膜50可包括第二片材54，该第二片材54由二氧化硅或具有相对高折射率且设置在第一片材52上的另一材料形成。第二片材54可以由二氧化硅纳米颗粒形成，并且可以具有10nm至125nm(例如25nm至40nm)的第二厚度60和相对高的折射率。例如，第二厚度60可以为15nm或20nm或30nm或33nm或35nm或45nm或50nm或55nm或60nm或70nm或80nm或90nm或100nm或110nm。抗反射膜50包括第三片材56，该第三片材56由二氧化钛或具有相对低的折射率并设置在第二片材54上且与自清洁膜14接触的其他材料形成。第三片材56可具有10nm至125nm(例如25nm到35nm)的第三厚度62和相对低的折射率。第三厚度62可以为15nm或20nm或30nm或33nm或35nm或45nm或50nm或55nm或60nm或70nm或80nm或90nm或100nm或110nm。在一个具体实施例中，第三厚度可以是30nm。虽然未示出，但抗反射膜50也可以包括多于三个层或片52、54、56。例如，基板12或第四层可以具有40nm至60nm的第四厚度66。基板12或第四层可以由二氧化硅形成并且可以具有45nm或50nm或55nm的第四厚度66。基板12或第四层可以具有相对高的折射率。换句话说，对于一些实施例，抗反射膜50可以包括四个层，并且自清洁膜14可以设置在抗反射膜50的顶部上。

在其他实施例中，自清洁膜14可以替换抗反射膜50的最顶层。进一步地，根据疏油材料中存在的任何氟的百分比，疏油材料可具有约1.2至约1.6(例如约1.3至约1.5)的折射率。因此，自清洁膜系统10可包括由疏油材料形成的相对较厚的单层30，其进而可有助于光催化材料的相对更高的光催化活性。疏油材料也可以是透明的并且具有优异的耐久性。

如上所述，自清洁膜14包括由光催化材料形成或包括光催化材料的第一多个区域32。这种第一多个区域32可用于从自清洁膜14去除指纹和其它污染物100，使得自清洁膜14表现出自清洁能力。

更具体地，在自清洁膜系统10的操作期间，可以利用具有400nm至100nm波长的电磁辐射(即紫外光)照射第一多个区域32。替代地，可利用具有740nm至380nm波长的电磁辐射(即，可见光)照射第一多个区域32。即，光源38(图2a)或上变频层42(图2e)可选择用以发射具有调谐到光催化材料的带隙的波长的电磁辐射以开始以指纹沉积的鲨烯或污染物100的光催化。如本文所用，术语带隙是指光催化材料的价带中的电子的最高允许能级与光催化材料的导带中的最低允许能级之间的能量差。换句话说，带隙是指使光催化材料导电所需的最小光量。

在使用期间，操作者可将指纹、鲨烯、有机物质、污染物100和/或油沉积到第一表面16上(图2a)。油可以包括脂肪酸的油，并且可以在操作者接触自清洁膜14时天然地合成并应用到自清洁膜14，或者可以人工地例如通过喷涂或涂覆应用到自清洁膜14。鲨烯或污染物100与暴露于由光源38发射的电磁辐射的光催化材料之间的接触可引发光催化反应。更具体地，光催化材料可以是光催化剂。光催化反应可以产生强氧化剂，并且在光催化剂，即光催化材料；电磁辐射，例如紫外光；以及水，例如来自周边条件的湿度的存在下将有机物质(例如鲨烯)分解为二氧化碳和水。照此，光催化材料不被催化反应消耗，而是可以作为非反应物单独地加速光催化反应。

更详细地，当具有所需波长的电磁辐射照射光催化材料时，来自光催化材料的价带的电子可以提升到光催化材料的导带，这又可在价带中产生空穴并且在导带中产生过量的负电荷或电子。该空穴可以帮助氧化，并且电子可以帮助还原。通常，孔可以与水结合来产生羟基(·oh)。该空穴还可以直接与鲨烯或其它有机材料反应，以增加自清洁膜14的总体自清洁效率。类似地，光催化材料周围的周边环境中的氧可以被电子还原以形成超氧离子(·o2-)，其进而可以氧化存在于自清洁膜14上的有机材料。

此外，空穴可以在与电子复合之前被俘获。对于这种情况，光催化材料可以被功能化。例如，光催化材料可以掺杂有例如钯或钌。钯或钌可以充当电催化剂，并且可以增加电子到氧分子的转移，这进而可以降低电子和空穴的复合的发生。

进一步地，存在于自清洁膜14上在单层30处而不是与第一多个区域32直接接触的有机材料可以与第一表面16(图2a)动态平衡，并且可以朝自清洁膜14上的相对较高能量位置(即，第一多个区域32)扩散。因此，鲨烯或污染物100可以沿着自清洁膜14从单层30扩散到第一多个区域32中的至少一个。为了改善这种扩散，光源38可以被调谐以发射具有被调谐到鲨烯和碳氟化合物的振动共振的波长的电磁辐射。这种调谐可以使鲨烯或指纹能够沿着单层30摆动或平移到第一多个区域32，在该第一多个区域32，鲨烯或污染物100可以进行上述的光催化反应。替代地或另外，自清洁膜14也可被加热(例如通过红外辐射)以进一步改善穿过单层30朝第一多个区域32的扩散。

照此，鲨烯或污染物100可被蒸发。更具体地，一旦污染物100接触第一多个区域32处的光催化材料，污染物100就可被光解成相对低蒸汽压力大小的块或部分，这可以使自清洁膜14蒸发，从而从自清洁膜14去除指纹或污染物100。即，自清洁膜14可通过去除(例如氧化和蒸发)污染物100(即，通过操作者的触摸沉积的指纹、鲨烯、油、病原体和/或有机材料)来保护基板12。因此，自清洁膜系统10可以为显示系统、镜片、传感器和表面提供优异的美观性、光学透明度、清洁性和可读性。

尽管已经详细描述了用于实施本公开的最佳模式，但熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于实践本公开的各备选设计和实施例在所附权利要求的范围内。