CN104714350A - 一种降低液晶偏转的高透光性3d成像眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，包括3D镜片，所述3D镜片包括对称设置的上框架板和下框架板，所述上框架板和下框架板均为透明基板，上框架板和下框架板之间通过胶水封接框封装成盒，盒腔内填充电子墨水，上框架板上形成有上透明电极板，盒腔相对两侧的侧壁上形成有左侧电极柱和右侧电极柱；电子墨水屏表面附着正负电荷群，其中封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果，正负电荷群内部是颜料和颜料芯片的混合物，且均可以受电荷作用本发明由电子墨水代替传统的液晶层，由此通过控制基板和盒腔侧壁透明电极的正负极性，实现眼镜的3D显示效果。

Description

一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜

技术领域

本发明公开了一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，涉及3D成像技术领域。

背景技术

3D眼镜采用了当今最先进的“时分法”技术，通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现。当显示器输出左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼为不透光状态，而在显示器输出右眼图像时，右眼镜片透光而左眼不透光，这样两只眼镜就看到了不同的游戏画面，达到欺骗眼睛的目的。以这样地频繁切换来使双眼分别获得有细微差别的图像，经过大脑计算从而生成一幅3D立体图像。3D眼镜在设计上采用了精良的光学部件，与被动式眼镜相比，可实现每一只眼睛双倍分辨率以及很宽的视角。

随着现在3D电影/电视的悄然火热，3D技术可以使画面变得立体逼真，其最基本的原理就是通过佩戴3D眼镜使人的左右眼分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有立体方向效果的影像。目前应用最普遍的是快门3D眼镜，使用液晶盒结构，利用电场控制液晶的偏转实现3D显示。液晶盒结构的3D眼镜，由于存在液晶偏转的问题，电路设计复杂；其上、下基板上均设置有ITO(氧化铟锡)透明电极层，ITO对光有一定的吸收作用,一定程度降低了光的透过率；另外，ITO涂覆在整个基板上，原料利用率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，简化3D眼镜的结构，以避免控制液晶偏转而带来的复杂电路设计。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，包括3D镜片，所述3D镜片包括对称设置的上框架板和下框架板，所述上框架板和下框架板均为透明基板，上框架板和下框架板之间通过胶水封接框封装成盒，盒腔内填充电子墨水，上框架板上形成有上透明电极板，盒腔相对两侧的侧壁上形成有左侧电极柱和右侧电极柱；

所述电子墨水中，电子墨水屏表面附着正负电荷群，其中封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果，所述正负电荷群内部是颜料和颜料芯片的混合物，且均可以受电荷作用；

所述电子墨水中的正负电荷群所带电荷设置为极性相同，正负电荷群内的颜料设置为黑色颜料且所带电荷为正电荷；

使用所述3D成像眼镜进行3D观看时，控制上透明电极板为负极性，在左侧电极柱和右侧电极柱上不施加电压，正负电荷群受上透明电极板的吸引，均布在上框架板一侧，因正负电荷群内为黑色颜料，此时镜片为非透光显示；

或者，控制左侧电极柱和右侧电极柱为负极性，在上透明电极板上不施加电压，此时，正负电荷群受左侧电极柱和右侧电极柱的吸引，均布在左侧电极柱和右侧电极柱侧，上框架板侧没有正负电荷群分布，所以此时镜片为透光显示；

当所述正负电荷群所带电荷为负电荷时，根据电泳效应，控制相应电极上的极性即可实现透光和非透光显示。

作为本发明的进一步优选方案，所述正负电荷群设置为空心胶囊。

作为本发明的进一步优选方案，在所述下框架板上形成下辅助透明电极，下辅助透明电极位于下框架板端部，作为参考电极，下框架板中间区域没有电极分布。

作为本发明的进一步优选方案，所述盒腔侧壁上的电极设置可以设置在盒腔相对的两个侧壁上，也可以将盒腔四个侧壁上均设置上透明电极板，以提高电场分布区域，进一步提高正负电荷群的响应速度。

作为本发明的进一步优选方案，所述上透明电极板、左侧电极柱、右侧电极柱、下辅助透明电极均采用氧化铟锡或氧化铟锌；

正负电荷群为炭黑、金属氧化物制成的黑色球状物，其中正负电荷群做成空心结构，空心正负电荷群选取低密度非磁性金属氧化物。

作为本发明的进一步优选方案，所述低密度非磁性金属氧化物为氧化铝，氧化铝小球前体为三氯化铝，反应介质为水。

作为本发明的进一步优选方案，所述正负电荷群的制备工艺，具体如下：

步骤一、聚苯乙烯球载体制作：采用乳液聚合法制备亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球，在10～40度下，将20～30mL单体苯乙烯和与苯乙烯体积比为10:1～1:1的去离子水加入氮气保护下的三口瓶中，在100～500转/分钟的搅拌条件下，搅拌20～30分钟，以0.5～5度/分钟速率水浴升温至60～80度，配置浓度为10～30g/L的引发剂过硫酸钾的水溶液，然后向三口瓶中滴入10～50mL过硫酸钾水溶液，并在60～80度下反应10～24小时，反应液冷却10～40度后离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，得到亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球；

步骤二、钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球与磁性钴铁氧体空心球的制备：在10～40度下，将50～200mg模板聚苯乙烯球置于50～100mL无机二价钴盐和三价铁盐的混合水溶液中超声分散20～30分钟，其中，二价钴离子的离子浓度为0.01～0.05摩尔/升，三价铁离子与二价钴离子的摩尔浓度比为3:1～1:1，将此悬浊液移四口瓶中，搅拌条件下加入50～100mL去离子水，水浴升到60～80度，向四口瓶中滴入0.5～3摩尔/升氢氧化钠水溶液，直至反应PH值达到11～14，60～80度反应2～5小时后自然降温，离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，于60`80度干燥12～24小时，自然降温，得到钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球，将钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球置于马弗炉中，以2～10度/分钟的速率升温至300～500度，保持1～3小时，然后样品随炉温自然冷却10～40度，得到磁性钴铁氧体空心球；

步骤三、氧化铝空心球的制备：在10～40度下，将50～500mg的钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球或磁性钴铁氧体空心球超声分散于50～100mL聚乙烯亚胺的氯化钠水溶液中2～10分钟，搅拌20～60分钟后，离心分离，用去离子水洗涤1～3次，将洗涤后的粒子超声分散于30～100mL去离子水2～10分钟，然后移入四口瓶中，20～40度下搅拌，向四口瓶中加入浓度为1～5mol/L的三氯化铝水溶液0.5～10mL，搅拌30～60分钟，向其中逐滴滴入浓度为5～15mol/L的氨水3～30mL，反应2～24小时后，用磁性分离，经去离子水和乙醇洗涤各1～5次，于50度～70度下干燥10～24小时，得到氧化铝包覆球，将此球置于马弗炉中，以2～10度/分钟升至200～500度，保持1～3小时，氧化铝空心小球制作完成；

步骤四、将炭黑或苯胺黑类染料涂覆与氧化铝空心小球，通过固化得到空心黑色正负电荷群。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：由电子墨水代替传统的液晶层，并使电子墨水中正负电荷群所带电荷极性相同，正负电荷群内颜料为黑色颜料，由此通过控制基板上透明电极的正负极性，实现眼镜的3D显示效果；当盒腔侧壁上透明电极的极性与正负电荷群所带电荷极性相反时，正负电荷群移动至盒腔侧壁，实现透光显示；当上框架板上透明电极的极性与正负电荷群所带电荷极性相反时，正负电荷群移动至上框架板，实现非透光显示，与现有技术相比，不需要控制实现液晶的偏转，能够简化电路结构，简化3D眼镜的制备工艺。

附图说明

图1是本发明中实施例1的3D眼镜镜片的结构示意图；

其中：1：上框架板；2：下框架板；3：胶水封接框；4：正负电荷群；5：上透明电极板；6：左侧电极柱；7：右侧电极柱；8：下辅助透明电极；9：透明树脂隔板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

为了简化由液晶层形成的3D眼镜在驱动时电路设计的复杂性，本发明提供了一种新型结构的3D眼镜镜片，使用电子墨水代替液晶层结构，将电子墨水的正负电荷群设置为所带电荷极性相同，并将正负电荷群内颜料填充为黑色颜料，通过控制电子墨水所在盒腔基板上的透明电极极性以及盒腔侧壁上透明电极的极性，实现正负电荷群位置的改变，从而实现镜片的透光和非透光显示，达到3D的观看效果。

下面参照图1所示介绍本发明的一个具体实施例。

所述避免控制液晶偏转的3D成像眼镜，包括3D镜片，所述3D镜片包括对称设置的上框架板和下框架板，所述上框架板和下框架板均为透明基板，上框架板和下框架板之间通过胶水封接框封装成盒，盒腔内填充电子墨水，上框架板上形成有上透明电极板，盒腔相对两侧的侧壁上形成有左侧电极柱和右侧电极柱；所述电子墨水中，电子墨水屏表面附着正负电荷群，其中封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果，所述正负电荷群内部是颜料和颜料芯片的混合物，且均可以受电荷作用；所述电子墨水中的正负电荷群所带电荷设置为极性相同，正负电荷群内的颜料设置为黑色颜料且所带电荷为正电荷；使用所述3D成像眼镜进行3D观看时，控制上透明电极板为负极性，在左侧电极柱和右侧电极柱上不施加电压，正负电荷群受上透明电极板的吸引，均布在上框架板一侧，因正负电荷群内为黑色颜料，此时镜片为非透光显示；或者，控制左侧电极柱和右侧电极柱为负极性，在上透明电极板上不施加电压，此时，正负电荷群受左侧电极柱和右侧电极柱的吸引，均布在左侧电极柱和右侧电极柱侧，上框架板侧没有正负电荷群分布，所以此时镜片为透光显示。

作为本发明的进一步优选方案，当所述正负电荷群所带电荷为负电荷时，根据电泳效应，控制相应电极上的极性即可实现透光和非透光显示。

作为本发明的进一步优选方案，所述正负电荷群设置为空心胶囊。

作为本发明的进一步优选方案，在所述下框架板上形成下辅助透明电极，下辅助透明电极位于下框架板端部，作为参考电极，下框架板中间区域没有电极分布。

作为本发明的进一步优选方案，所述盒腔侧壁上的电极设置可以设置在盒腔相对的两个侧壁上，也可以将盒腔四个侧壁上均设置上透明电极板，以提高电场分布区域，进一步提高正负电荷群的响应速度。

作为本发明的进一步优选方案，所述上透明电极板、左侧电极柱、右侧电极柱、下辅助透明电极均采用氧化铟锡或氧化铟锌；

正负电荷群为炭黑、金属氧化物制成的黑色球状物，其中正负电荷群做成空心结构，空心正负电荷群选取低密度非磁性金属氧化物。

作为本发明的进一步优选方案，所述低密度非磁性金属氧化物为氧化铝，氧化铝小球前体为三氯化铝，反应介质为水。

作为本发明的进一步优选方案，所述正负电荷群的制备工艺，具体如下：

步骤一、聚苯乙烯球载体制作：采用乳液聚合法制备亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球，在10～40度下，将20～30mL单体苯乙烯和与苯乙烯体积比为10:1～1:1的去离子水加入氮气保护下的三口瓶中，在100～500转/分钟的搅拌条件下，搅拌20～30分钟，以0.5～5度/分钟速率水浴升温至60～80度，配置浓度为10～30g/L的引发剂过硫酸钾的水溶液，然后向三口瓶中滴入10～50mL过硫酸钾水溶液，并在60～80度下反应10～24小时，反应液冷却10～40度后离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，得到亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球；

步骤二、钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球与磁性钴铁氧体空心球的制备：在10～40度下，将50～200mg模板聚苯乙烯球置于50～100mL无机二价钴盐和三价铁盐的混合水溶液中超声分散20～30分钟，其中，二价钴离子的离子浓度为0.01～0.05摩尔/升，三价铁离子与二价钴离子的摩尔浓度比为3:1～1:1，将此悬浊液移四口瓶中，搅拌条件下加入50～100mL去离子水，水浴升到60～80度，向四口瓶中滴入0.5～3摩尔/升氢氧化钠水溶液，直至反应PH值达到11～14，60～80度反应2～5小时后自然降温，离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，于60`80度干燥12～24小时，自然降温，得到钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球，将钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球置于马弗炉中，以2～10度/分钟的速率升温至300～500度，保持1～3小时，然后样品随炉温自然冷却10～40度，得到磁性钴铁氧体空心球；

步骤三、氧化铝空心球的制备：在10～40度下，将50～500mg的钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球或磁性钴铁氧体空心球超声分散于50～100mL聚乙烯亚胺的氯化钠水溶液中2～10分钟，搅拌20～60分钟后，离心分离，用去离子水洗涤1～3次，将洗涤后的粒子超声分散于30～100mL去离子水2～10分钟，然后移入四口瓶中，20～40度下搅拌，向四口瓶中加入浓度为1～5mol/L的三氯化铝水溶液0.5～10mL，搅拌30～60分钟，向其中逐滴滴入浓度为5～15mol/L的氨水3～30mL，反应2～24小时后，用磁性分离，经去离子水和乙醇洗涤各1～5次，于50度～70度下干燥10～24小时，得到氧化铝包覆球，将此球置于马弗炉中，以2～10度/分钟升至200～500度，保持1～3小时，氧化铝空心小球制作完成；

步骤四、将炭黑或苯胺黑类染料涂覆与氧化铝空心小球，通过固化得到空心黑色正负电荷群。

所述电子墨水的工作原理为：电子墨水屏表面附着正负电荷群，所述正负电荷群体积较小且数量众多，并封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果。对肉眼看来电子墨水像一瓶普通墨水，但悬浮在电子墨水液体中有几百万个细小的正负电荷群，每个胶囊内部是颜料和颜料芯片的混合物，这些细小的芯片可以受电荷作用。

以正负电荷群4所带电荷为正电荷为例，本实施例镜片进行3D观看时，控制上透明电极板5为负极性，在左侧电极柱6和右侧电极柱7上不施加电压，此时，正负电荷群4受上透明电极板5的吸引，均布在上框架板1一侧，因正负电荷群4内为黑色颜料，所以此时镜片为非透光显示；或者，控制左侧电极柱6和右侧电极柱7为负极性，在上透明电极板5上不施加电压，此时，正负电荷群4受左侧电极柱6和右侧电极柱7的吸引，均布在左侧电极柱6和右侧电极柱7侧，上框架板1侧没有正负电荷群分布，所以此时镜片为透光显示。当正负电荷群4所带电荷为负电荷时，根据电泳效应，控制相应电极上的极性即可实现透光和非透光显示。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：包括3D镜片，所述3D镜片包括对称设置的上框架板和下框架板，所述上框架板和下框架板均为透明基板，上框架板和下框架板之间通过胶水封接框封装成盒，盒腔内填充电子墨水，上框架板上形成有上透明电极板，盒腔相对两侧的侧壁上形成有左侧电极柱和右侧电极柱；

所述电子墨水中，电子墨水屏表面附着正负电荷群，其中封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果，所述正负电荷群内部是颜料和颜料芯片的混合物，且均可以受电荷作用；

所述电子墨水中的正负电荷群所带电荷设置为极性相同，正负电荷群内的颜料设置为黑色颜料且所带电荷为正电荷；

使用所述3D成像眼镜进行3D观看时，控制上透明电极板为负极性，在左侧电极柱和右侧电极柱上不施加电压，正负电荷群受上透明电极板的吸引，均布在上框架板一侧，因正负电荷群内为黑色颜料，此时镜片为非透光显示；

或者，控制左侧电极柱和右侧电极柱为负极性，在上透明电极板上不施加电压，此时，正负电荷群受左侧电极柱和右侧电极柱的吸引，均布在左侧电极柱和右侧电极柱侧，上框架板侧没有正负电荷群分布，所以此时镜片为透光显示；

当所述正负电荷群所带电荷为负电荷时，根据电泳效应，控制相应电极上的极性即可实现透光和非透光显示。

2.如权利要求1所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：所述正负电荷群设置为空心胶囊。

3.如权利要求1或2所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：在所述下框架板上形成下辅助透明电极，下辅助透明电极位于下框架板端部，作为参考电极，下框架板中间区域没有电极分布。

4.如权利要求3所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：所述盒腔侧壁上的电极设置可以设置在盒腔相对的两个侧壁上，也可以将盒腔四个侧壁上均设置上透明电极板，以提高电场分布区域，进一步提高正负电荷群的响应速度。

5.如权利要求4所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：所述上透明电极板、左侧电极柱、右侧电极柱、下辅助透明电极均采用氧化铟锡或氧化铟锌；

正负电荷群为炭黑、金属氧化物制成的黑色球状物，其中正负电荷群做成空心结构，空心正负电荷群选取低密度非磁性金属氧化物。

6.如权利要求5所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：所述低密度非磁性金属氧化物为氧化铝，氧化铝小球前体为三氯化铝，反应介质为水。

7.如权利要求1所述的一种降低液晶偏转的高透光性3D成像眼镜，其特征在于：所述正负电荷群的制备工艺，具体如下：

步骤一、聚苯乙烯球载体制作：采用乳液聚合法制备亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球，在10～40度下，将20～30mL单体苯乙烯和与苯乙烯体积比为10:1～1:1的去离子水加入氮气保护下的三口瓶中，在100～500转/分钟的搅拌条件下，搅拌20～30分钟，以0.5～5度/分钟速率水浴升温至60～80度，配置浓度为10～30g/L的引发剂过硫酸钾的水溶液，然后向三口瓶中滴入10～50mL过硫酸钾水溶液，并在60～80度下反应10～24小时，反应液冷却10～40度后离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，得到亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球；

步骤二、钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球与磁性钴铁氧体空心球的制备：在10～40度下，将50～200mg模板聚苯乙烯球置于50～100mL无机二价钴盐和三价铁盐的混合水溶液中超声分散20～30分钟，其中，二价钴离子的离子浓度为0.01～0.05摩尔/升，三价铁离子与二价钴离子的摩尔浓度比为3:1～1:1，将此悬浊液移四口瓶中，搅拌条件下加入50～100mL去离子水，水浴升到60～80度，向四口瓶中滴入0.5～3摩尔/升氢氧化钠水溶液，直至反应PH值达到11～14，60～80度反应2～5小时后自然降温，离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，于60`80度干燥12～24小时，自然降温，得到钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球，将钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球置于马弗炉中，以2～10度/分钟的速率升温至300～500度，保持1～3小时，然后样品随炉温自然冷却10～40度，得到磁性钴铁氧体空心球；

步骤三、氧化铝空心球的制备：在10～40度下，将50～500mg的钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球或磁性钴铁氧体空心球超声分散于50～100mL聚乙烯亚胺的氯化钠水溶液中2～10分钟，搅拌20～60分钟后，离心分离，用去离子水洗涤1～3次，将洗涤后的粒子超声分散于30～100mL去离子水2～10分钟，然后移入四口瓶中，20～40度下搅拌，向四口瓶中加入浓度为1～5mol/L的三氯化铝水溶液0.5～10mL，搅拌30～60分钟，向其中逐滴滴入浓度为5～15mol/L的氨水3～30mL，反应2～24小时后，用磁性分离，经去离子水和乙醇洗涤各1～5次，于50度～70度下干燥10～24小时，得到氧化铝包覆球，将此球置于马弗炉中，以2～10度/分钟升至200～500度，保持1～3小时，氧化铝空心小球制作完成；

步骤四、将炭黑或苯胺黑类染料涂覆与氧化铝空心小球，通过固化得到空心黑色正负电荷群。