DE69917479T2 - Ansteuerungsschema und elektronischer schaltkreis für ein elektooptisches lcd-schaltelement - Google Patents

Ansteuerungsschema und elektronischer schaltkreis für ein elektooptisches lcd-schaltelement Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements (LCD) und auf eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements, das neben weiteren Anwendungsbereichen besonders als grundlegendes aktives Element in den verschiedenen optischen Systemen und automatisierten Schutzvorrichtungen wie zum Beispiel einem automatischen Schweißerhelm interessant ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Ansteuerverfahren und die automatische elektronische Ansteuerschaltung für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement, was folgendes möglich macht:
    • – eine autonome Langzeit-Funktionsweise unabhängig von den externen Stromquellen
    • – die Optimierung der elektrischen Ansteuersignale im Sinne einer schnellen elektrooptischen Schaltdynamik, einer langen Lebensdauer der elektrooptischen Schaltelemente und eines minimalen Energieverbrauchs (über mehrere Jahre ohne Batteriewechsel):
    • – elektronische Ansteuerung der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente auf mehreren Ebenen
    • – minimaler Verbrauch an elektrischer Energie zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements.
    • – Ausgleich der Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale für die elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente.
  • Bisher wurden mehrere technische Lösungen und Anwendungsgebiete der elektrooptischen Schaltelemente entwickelt. Die Lösungen sind in den nachfolgenden Patentschriften offenbart: die Verwendung der doppelten „Twisted Nematic" (TN) LCD-Zelle (Gurtter, US-Patentschrift 3,890,628); die Verwendung des LCD-Elements oder des keramischen aktiven Elements (Budminger, französische Patentschrift FR 2,293,188); der optische Schalter und der variable Polarisator (Fergason, US-Patentschrift 5,074,647).
  • Es gibt auch eine Reihe von Teillösungen der technischen Aufgabe. Alle modernen technischen Lösungen umfassen eine autonome Batterie-Stromversorgung (Pfanzelt, DE 30 17 242 ; Bruhin, EP 0,09,514 ; Tyers, GB 2,138,590; Bruhin, CH 671,485; Stanelli, EP 0,331,861 ):
    • – die Minimierung des Verbrauchs an elektrischer Energie und die Optimierung des elektrischen Ansteuersignals wird entweder durch den Einsatz der automatischen Abschaltung des zum Schutz vorgesehenen automatischen LCD-Schweißfilters und der manuellen Einschaltung kurz vor dem Schweißvorgang (Fergason, US-Patentschrift 5,377,032) oder mit der niederfrequenten Ansteuerung der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente gewährleistet, wodurch der Verbrauch an elektrischer Energie in der Weise deutlich vermindert wird, dass die automatische Einschaltung nicht mehr gebraucht wird (Gunz, Ghisleni, EP 550,384 , US 5,315,099 ). Während die ältere Patentanmeldung keinerlei erhebliche Neuheit darstellt und das Problem mit dem Stromverbrauch nicht in befriedigender Weise löst, ist die spätere Lösung technisch sehr bedeutend.
  • Die Lösung des Problems mit dem niedrigen Stromverbrauch durch Einsatz sich langsam verändernder elektrischer Ansteuersignale scheint derzeit die beste allgemeine technische Lösung darzustellen. Der Einsatz solcher Ansteuerungen führt zu mehreren neuen Problemen, die bisher noch nicht in angemessener Weise gelöst wurden:
    • • Synchronisierung der Ansteuersignale mit den Zeitintervallen, wenn das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement im optisch dosierten Zustand sein muss (Beispiel: Schweißen),
    • • Wirksamer Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente bei den elektrischen Ansteuersignalen,
    • • Elektrische Abschirmung des Ansteuerfelds aufgrund der Effekte der ionischen Leitfähigkeit in Flüssigkristallen (Schwankungen der Lichtdämpfung im optisch geschlossenen Zustand des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements,
    • • Elektrische Abschirmung des Ansteuerfelds aufgrund des Aufbaus eines elektrischen Potentials an der orientierenden Grenzfläche zwischen dem Polymer und dem Flüssigkristall – „Rest-Gleichstrom".
  • Gunz und Gisleni bringen es in ihren Patentschriften ( EP 550,384 , US 5,315,099 ) fertig, die vorstehend genauer bezeichneten Probleme nur teilweise zu lösen.
  • Da es nicht möglich ist, die Ansteuersignale bei solchen niedrigen Frequenzen mit den Zeitabschnitten zu synchronisieren, wenn sich das elektrooptische Flüssigkristall-Element im geschlossenen Zustand befinden muss (Beispiel: Schweißen), können die vorstehend beschriebene Flüssigkristall-Lichtblende und die elektrische Ansteuertechnik nicht für einen vollständigen Ausgleich der Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuerspannung sorgen, was zu einer verkürzten Lebensdauer der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente führt. Die Autoren der Patentanmeldung EP 550,384 verringern dieses Problem durch Veränderung der Phase der elektrischen Ansteuersignale bei jeder Aktivierung des elektrooptischen Flüssigkristall-Elements, wodurch nur die Folgen abgemildert werden und keine zuverlässige Lösung dieses Problems dargestellt wird.
  • Da auf diese Weise die nachteiligen Auswirkungen der Langzeit-Gleichstrom-Komponente der elektrischen Ansteuersignale nicht vermieden werden können, regen Gunz und Gisleni den Einsatz zusätzlicher Schutzschichten in der Flüssigkristall-Lichtblende an (US-Patentschrift 5,315,099). Der allmähliche Aufbau der Gleichstromkomponente der elektrischen Gleichstrom-Komponente der elektrischen Ansteuersignale führt infolge der Abschirmung des elektrischen Feldes, was durch den vorgenannten Effekt des „restlichen Gleichstroms" herbeigeführt wird, zu ausgeprägten Schwankungen in der Lichtdämpfung beim geschlossenen Zustand des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements führt (Beispiel: Schweißen). Infolge dieser Maßnahme kann die von Gunz und Gisleni vorgeschlagene technische Lösung nicht bei den Frequenzen über 0,3 Hz (im typischen Fall) eingesetzt werden, da die Phänomene der elektrischen Feldabschirmung zu deutlich zu Tage treten und lenken den Benutzer ab.
  • Die Probleme, die sich auf den Aufbau der Langzeit-Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale beziehen, können auch durch die standardmäßigen Techni ken zum Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente in angemessener Weise nicht gelöst werden, wie sie in den Patentschriften ( US 4,205,311 , JP 08082785 ) offenbart und in dem Technischen Bulletin von IBM, 35, 3. Aug. 1992 veröffentlicht werden, auf die sich die zweiteilige Form der unabhängigen Patentansprüche stützt, sowie in dem SID-Digest 20, 226, 1989. Alle diese Techniken bauen auf der Bildung einer mittleren Gleichstromspannung auf, die an eine der beiden Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements angelegt ist. Diese „mittlere Gleichstrom-Komponente" wird in der Weise gewählt, dass die Langzeit-Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale beseitigt wird. Sie wird durch die Integration des elektrischen Ansteuersignals über einen längeren Zeitraum erzeugt (d. h. eine große Anzahl der Perioden des elektrischen Ansteuersignals). Deshalb ist eine solche Lösung im Falle schneller, stark flüchtige „Gleichstrom-Effekte" nicht sehr gut anwendbar, die für viele Anwendungszwecke charakteristisch sind (Beispiel: Schweißen), wenn mit elektrischen Ansteuersignalen mit sich langsam verändernder Polarität gearbeitet wird. Wegen eines langsamen Ansprechverhaltens des Erzeugungssystems für die „mittlere Gleichstrom-Spannung" dauert es eine recht lange Zeit, bis die Gleichstrom-Komponente, die während der Laufzeitverzerrung aufgebaut wurde, sich ausmittelt. Deshalb können die „Restgleichstrom"-Effekte, wie sie vorstehend beschrieben wurden, sehr ausgeprägt werden und den Benutzer ablenken. Außerdem verringert die vorstehend dargestellte Arbeitstechnik die effektive Amplitude des elektrischen Ansteuersignals für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement um einen Faktor 2. Dies kann in den Fällen, in denen hohe Schaltgeschwindigkeiten benötigt werden (zum Beispiel beim Schweißen), ein beträchtliches Hindernis darstellen. Eine weitere bekannte Lösung, die von Fergason in den US-Patentschriften 5,347,383 und 5,252,817 vorgeschlagen wird, arbeitet mit der Ansteuerung mit Doppelfrequenz, wobei die Frequenz vom optischen Zustand abhängig ist, den das elektrooptische Schaltelement im Augenblick gerade einnimmt. Dies ermöglicht die rasche Veränderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale, wenn sich das Filter im optisch offenen Zustand befindet (vermindertes Flackern des Filters) und eine langsame Veränderung, wenn das Filter optisch geschlossen ist und das Flackern nicht so ausgeprägt ist. Der Verbrauch an elektrischer Energie wird deshalb gesenkt, allerdings nur in einem optischen Zustand, was keine optimale Lösung des Problems mit dem Verbrauch an elektrischer Energie darstellt.
  • Die erhöhte Schaltgeschwindigkeit der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente wird im Allgemeinen durch den Einsatz der großen Amplitude der elektrischen Ansteuersignale erreicht (Heimeier, US-Patentschriften 3,575,491 und 3,731,986). Die optimalen Ergebnisse können dann erreicht werden, wenn die angemessene Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale für die elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente von der Zeit herangezogen wird (1), wie dies in der Patentanmeldung offenbart wird (Toth, EP 0,157,744 ). Entsprechend dieser technischen Lösung befindet sich das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement bereits im „offenen Zustand", wenn es mit den elektrischen Signalen angesteuert wird, deren Amplitude kleiner als die Spannungsschwelle ist, die für das elektrooptische Schalten erforderlich ist. Die Schaltgeschwindigkeit zum Umschalten in den geschlossenen Zustand des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements wird deshalb deutlich erhöht. Die Amplitude der elektrischen Ansteuersignale ist unmittelbar nach dem Schalten sehr hoch und verringert sich auf das Spannungsniveau, das erforderlich ist, um die benötigte optische Lichtdämpfung aufrecht zu erhalten.
  • Der Umfang und die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung umfassen das elektronische Ansteuerverfahren sowie die entsprechende elektronische Schaltung zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements, was den günstigsten Kompromiss zwischen einem geringen Stromverbrauch (sich langsam verändernde elektrische Ansteuersignale), einer schnellen Schaltdynamik, stabiler Lichtdämpfung und einer langen Lebensdauer der Produkte bietet, der sich aus der wirksamen Reduzierung der Langzeit-Gleichstrom-Komponente der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement ergibt. Die vorgeschlagene technische Lösung, die auf der Integration der Ansteuerspannung zwischen den Elektroden des elektrooptischen Schaltelements aufbaut, zeichnet sich speziell dadurch aus, dass:
    • • es nicht nur die vollständige Aufhebung der Langzeit-Gleichstrom-Komponente der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement er möglicht, sondern auch den „kurzfristigen" Ausgleich der elektrischen Gleichstrom-Ansteuerspannung möglich macht,
    • • den Einsatz der elektrischen Adressierung auf mehreren Niveaus (vgl. 1) des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements ermöglicht, indem hohe Schaltimpuls-Amplituden herangezogen werden, um das dynamische Ansprechverhalten des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements zu erhöhen, da das angeregte Ansteuerverfahren den schnellen „Gleichstrom-Ausgleich" der elektrischen Ansteuersignale ohne Berücksichtigung der zeitlichen Schwankungen der Amplitude der Ansteuerspannung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen in weiteren Einzelheiten beschrieben:
  • 1 – zeitliche Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale auf mehreren Niveaus, was eine maximale Schaltgeschwindigkeit ermöglicht;
  • 2a – symmetrische alternierende periodische elektrische Ansteuersignale in Form von Rechteckwellen für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement,
  • 2b – unregelmäßige elektrische Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement, deren Langzeit-Gleichstromkomponente gleich Null ist,
  • 3 – ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungen, welche den Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale auf der Grundlage des vollständigen Zeitintegrals der Differenz zwischen den elektrischen Potentialen zur Ansteuerung über das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement gestatten,
  • 4 – zeitliche Abhängigkeit der wichtigsten elektrischen Signale in der elektronischen Schaltung gemäß 3,
  • 5 – ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltung, welche den Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale auf der Grundlage des „teilweisen" Zeitintegrals der Differenz zwischen den elektrischen Potentialen zur Ansteuerung über das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement ermöglichen,
  • 6 – zeitliche Abhängigkeit der wichtigsten elektrischen Signale in der elektronischen Schaltung gemäß 5,
  • 7 – zeitliche Abhängigkeit der elektrischen Ansteuersignale, welche die Reduzierung des Verbrauchs an elektrischer Energie gestattet und welcher die zusätzliche Phasenverschiebung gemäß dem Blockschaltbild der elektrischen Schaltung entsprechend 8 zur zusätzlichen relativen Zeit-/Phasen-Verzögerung zwischen den beiden elektrischen Ansteuersignalen für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement zugrunde liegt,
  • 9 – Blockschaltbild der vereinfachten elektronischen Schaltung, welche den Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement anhand des „teilweisen" Zeitintegrals bei der Differenz der Ansteuerspannungen über das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement gestattet,
  • 10 – Blockschaltbild des Integrierglieds und des Vergleichers, bei dem ein zusätzlicher Kondensator und zwei Kippschalter für die Übertragung der Ladung zu dem Integrier-Kondensator zum Einsatz kommen, um den Eingangsstrom des Integrierglieds zu verringern, anstatt den Widerstand mit hohem Wert am Eingang des Integrierglieds einzusetzen,
  • 11 – die Realisierung der Integrierschaltung entsprechend dem Blockschaltbild aus 10, mit welcher die vollständige Übertragung der Ladung von dem Übertragungskondensator in den Integrierkondensator mit minimalem Stromverbrauch sichergestellt wird,
  • 12 – die Realisierung der Vergleicherschaltung, die ebenfalls den Integrierkondensator entlädt und einen minimalen Stromverbrauch besitzt; sie ist mit der Integrierschaltung aus 11 verbunden, wie sie in 10 dargestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht das Verfahren zur elektrischen Ansteuerung für die elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente vor, die mit alternierenden elektrischen Signalen in Rechteckform arbeiten (2b), wobei deren Polaritätswechsel durch das Integrierglied gesteuert wird, welches die Spannungsdifferenz an den Ansteuerelektroden der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente in der Weise integriert, dass der Wert des zeitlichen Integrals der Differenz zwischen den elektrischen Ansteuersignalen innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls beibehalten wird.
  • Dieses Verfahren lässt sich durch Verwendung eines Verfahrens zur elektrischen Ansteuerung für die elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente bei Bedarf noch verbessern, die bei jedem Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale die beiden Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements mit dem gleichen elektrischen Potential über einen Zeitraum verbindet, der deutlich kürzer ist als die elektrooptische Reaktion des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements, aber länger als die Zeit, die für die spontane Entladung des Kondensators benötigt wird, den die elektrische Kapazität des elektrooptischen Schaltelements repräsentiert. Auf diese Weise wird eine Reduzierung des Stromverbrauchs um etwa 50% erzielt.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass sie im Unterschied zu anderen schon vorhandenen technischen Lösungen ohne Einschränkungen die Heranziehung der optimalen zeitlichen Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale (maximale Geschwindigkeit der elektrooptischen Reaktion) sowie sehr langsame Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale mit spezieller zeitlicher Abhängigkeit (minimaler Verbrauch an elektrischer Energie) ermöglicht, während sie den vollständigen Ausgleich der Gleichstromkomponente der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement (Lebensdauer, etc.) gewährleistet:
    • – Sie ermöglicht den Einsatz der herkömmlichen Ansteuertechnik auf der Grundlage der zeitlichen Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale (1), was zu einer maximalen Geschwindigkeit der elektrooptischen Reaktion des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements führt. Der Grundgedanke besteht darin, dass die elektrische Ansteuerschaltung „eine schwache elektrische Antriebsspannung" (VLCD = VTH) zwischen den Ansteuerelektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements (an der „Schaltschwelle" VTH für das elektrooptische Schaltelement) sogar während des Zeitraums vor t0 liefert, wenn der Befehl für den optischen Schaltbetrieb vorliegt (zum Beispiel zum Schweißen) und die Flüssigkristall-Lichtblende noch im geöffneten Zustand ist (also Licht durchlässt). In dieser Situation ist die Reaktion der Flüssigkristall-Lichtblende auf die Ansteuersignale deutlich schneller. Wenn gleichzeitig bei Beginn der Umschaltung in den geschlossenen Zustand (t = t0) die Amplitude des ansteuernden elektrischen Feldes zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements (VLCD = VSW >> VTH) deutlich über die Schaltschwelle VTH hinaus ansteigt, lässt sich eine sehr hohe Schaltdynamik erzielen. Während des geschlossenen Zustands (Zeitintervall tw) kann nach Ablauf eines angemessenen Zeitraums (t = tsw), der durch die Schaltgeschwindigkeit des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements bestimmt wird, die Amplitude des elektrischen Ansteuersignals auf den Wert (VLCD = VSH) verringert werden, der die benötigte Lichtdämpfung (zum Beispiel: „Abschattung" während des Schweißvorgangs) aufrechterhält.
    • – Sie sorgt für den vollständigen Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente des elektrischen Ansteuerfeldes für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement. Die Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements mit der Gleichstromspannung ist grundsätzlich wegen der elektrochemischen Phänomene nicht akzeptabel, die dazu neigen, die Lebensdauer des Elements zu verkürzen. Gleichzeitig tritt wegen der Anwesenheit von Ionen im Flüssigkristall und in der Orientierungsschicht eine Abschirmung der elektrischen Ladung des elektrischen Ansteuerfeldes auf, was zu einer unangemessenen Leistung führt. Im Gegensatz zu der anderen technischen Lösung, die in der Regel mit symmetrischen, periodischen, alternierenden elektrischen Ansteuersignalen in Form von Rechteckimpulsen arbeitet (2a), deren Gleichstromkomponente des elektrischen Ansteuerfeldes gleich Null ist, baut die vorliegende Erfindung auf den Einsatz einer Rechteckwelle auf – also vom Gesichtspunkt der Frequenz aus auf unregelmäßigen Ansteuersignalen mit einer Langzeit-Gleichstromkomponente (von mehreren 10 Sekunden), die gleich Null ist (2b). Da der vorgeschlagenen Lösung die zeitliche Integration der Differenz im elektrischen Potential der An steuersignale und die entsprechende zeitliche Abhängigkeit des Polaritätswechsels der Ansteuersignale zugrunde liegen, sorgt sie für den vollständigen Ausgleich der Langzeit-Gleichstromkomponente sogar dann, wenn die elektrischen Ansteuersignale mit sehr langsamem Polaritätswechsel verwendet werden, so dass diese unter Umständen nicht mit den Signalen synchronisiert werden können, welche die optische Umschaltung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements steuern.
    • – Sie ermöglicht einen minimalen Verbrauch des elektrischen Stroms, der zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements benötigt wird, auf der Grundlage der vorstehend genannten sehr langsamen Veränderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale, sowie deren besondere zeitliche Abhängigkeit. Es steht fest, dass die Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements in der Praxis aus Gründen der Vereinfachung für jede der Ansteuerelektroden mit zwei alternierenden, im Wesentlichen identischen elektrischen Ansteuersignalen realisiert wird, die um 180° phasenverschoben sind. Somit weist das elektrische Feld, das zwischen den Elektroden erzeugt wird, eine gleich bleibende Amplitude und die sich periodisch verändernde Polarisierung auf (2a). Dass ein solches Ansteuerverfahren unzulänglich ist, beruht vor allem auf dem Umstand, dass die elektronische Ansteuerschaltung bei jeder Veränderung der Polarität des elektrischen Ansteuerfeldes in dem elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelement als erstes die gesamte elektrische Ladung aus dem Kondensator abbauen muss, der durch die elektrische Kapazität des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements repräsentiert wird, und diesen dann in der entgegen gesetzten Richtung aufladen muss. Auch wenn dies tatsächlich mit dem „kapazitiven Strom" zu tun hat, führt dies wirklich zum direkten Verbrauch von elektrischer Energie. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass sie dieses Problem in der Weise löst, dass bei jeder Änderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale beide Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements für diese Zeit mit dem gleichen elektrischen Potential verbunden sind, die erheblich kürzer ist als die elektrooptische Reaktionszeit des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements, aber deutlich länger als die Zeit, die benötigt wird, um die elektrische Ladung abzubauen. Dies ermöglicht die spontane Entladung des Kondensators, die durch die elektrische Kapazität des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements repräsentiert wird, was zu einer Senkung des Stromverbrauchs um etwa 50% führt. Entsprechend der Erfindung wird das vorstehend dargestellte Konzept einer Flüssigkristall-Ansteuerung mit den Mitteln realisiert, welche die zusätzliche kleine relative Zeit-/Phasen-Verschiebung zwischen den beiden elektrischen Ansteuersignalen für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement herbeiführen (etwas von der idealen Phasenverschiebung um 180° weg). Die zeitliche Abhängigkeit der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Schaltelement mit der genannten zusätzlichen Phasenverschiebung wurde bisher noch nicht beschrieben, was sich offensichtlich aus allen Handbüchern der Herstellern für den Einsatz von integrierten Schaltungen, die zur Ansteuerung von Flüssigkristall-Bildschirmen bzw. Displays entwickelt wurden, sowie aus den Fachveröffentlichungen zu den Ansteuerungsverfahren ergibt.
  • Die hier beschriebene Schaltung stellt durch die Realisierung der Integrier-Eingangsschaltung etwas Einzigartiges dar, da bei ihr im Gegensatz zu den herkömmlichen Integriergliedern, bei denen der Integrierkondensator durch einen kontinuierlichen Strom proportional zur Eingangsspannung aufgeladen wird, hier die Ladung, die proportional zur Eingangsspannung ist, periodisch mit ausreichend kurzer Periode in den Integrierkondensator übertragen wird. Unter Heranziehung dieser Arbeitstechnik wird der durchschnittliche Eingangsstrom der Integrierschaltung ohne Einsatz von hochohmigen Eingangswiderständen verringert, die sich bei Einsatz einer mikroelektronischen Auslegung nur mit Schwierigkeiten realisieren lassen. Da der durchschnittliche Eingangsstrom der Integrierschaltung klein ist, ist auch der Stromverbrauch der Stromversorgung für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement klein.
  • Die hier beschriebene Schaltung zeichnet sich auch durch die Realisierung der Integrierschaltung aus, welche die vollständige Übertragung der Ladung von dem Ladungsübertragungs-Kondensator in den Integrier-Kondensator sicherstellt und gleichzeitig nur minimal Strom verbraucht.
  • Die hier beschriebene Schaltung zeichnet sich des Weiteren durch die Realisierung der Vergleicherschaltung aus, die ebenfalls zum Entladen des Integrier-Kondensa tors eingesetzt wird, wenn die Spannung an ihren Anschlüssen den zuvor definierten Wert Vc erreicht, und auch nur minimal Strom verbraucht.
  • Die Realisierung des vorstehend beschriebenen Konzepts mit elektronischen Mitteln für die elektrischen Ansteuersignale unter Verwendung der zusätzlichen Phasenverschiebung, die zu einer deutlichen Senkung des Stromverbrauchs führt, ist an sich sehr einfach und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Der Langzeit-Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente der Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement auf der Grundlage der zeitlichen Integrierung der Ansteuersignale ist dagegen weitaus komplexer und wird deshalb anhand von drei Beispielen für das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1
  • Das Blockschaltbild der elektronischen Ansteuerschaltung zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, welche für den Langzeit-Ausgleich der Gleichstromkomponente des elektrischen Ansteuerfeldes sorgt, ist in 3 dargestellt, während die Mehrzahl der relevanten elektrischen Signale in dieser Schaltung in 4 dargestellt werden.
  • Das zugrunde liegende Prinzip für die Funktionsweise der vorgenannten elektrischen Schaltung baut auf der Messung des Zeitintegrals des Unterschieds der elektrischen Ansteuersignale an den Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 und den entsprechenden zeitlichen Veränderungen der Polarität in der Weise auf, dass das Integral der Differenz zwischen den Ansteuersignalen zu jedem Zeitpunkt innerhalb des zulässigen Intervalls (VC1 bis VC2) bleibt. Dies führt zum vollständigen Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 auf Langzeitbasis. Deshalb sind die Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 4) an den Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 mit den Differenzeingängen 4 und 5 des Differentialverstärkers 6 verbunden, wohingegen das Ausgangssignal 7, das proportional zu dem elektrischem Ansteuerfeld für das elektrooptische Flüssigkristall-Element 1 ist, mit dem Eingang 8 der In tegrierschaltung 9 verbunden ist. Das Ausgangssignal 10 (Int in 4) der Integrierschaltung 9 ist mit den Vergleichereingängen 12 und 22 der Vergleicher 13 und 29 verbunden. Da der Referenzeingang 11 des Vergleichers 13 mit dem elektrischen Potential (V = VC2) und der Referenzeingang 21 mit dem Referenz-Spannungspegel (V = VC1) verbunden ist, ermöglichen die Signale, die von den Vergleichern 13 und 20 an deren Ausgängen 14 und 23 (C1 und C2 in 4) gebildet werden, die Steuerung der elektrischen Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 4) für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 in der Weise, dass das Zeitintegral des Unterschieds in der Gleichstrom-Spannungskomponente des elektrischen Ansteuerfelds niemals den zulässigen Wert übersteigt. Die zeitliche Abhängigkeit der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 wird von den Vergleichern 13 und 20 definiert, wobei deren Ausgänge 14 und 23 über die „Setz-/Rücksetz"-Eingänge 16 und 15 der logischen Flipflop-Schaltung 17 verbunden sind. Unter der Steuerung der Ansteuersignale erzeugt die Flipflop-Schaltung 17 die Ansteuersignale (FFQ in 4 und FFQ) an ihren Ausgängen 18 bzw. 19 für jede der Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, so dass diese um 180° (Q/Q) phasenverschoben werden. Die logischen Steuersignale an den Ausgängen 18 und 19 der Flipflop-Schaltung 17 sind mit den Eingängen 39 und 40 des Spannungsumsetzers 36 verbunden, welcher sie in die Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 mit der entsprechend ausgewählten Amplitude der Ansteuersignale an seinen Ausgängen 37 und 38 umsetzt, welche mit den Steuerelektroden 2 und des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 verbunden sind.
  • Die zeitliche Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, die für die höchstmögliche Geschwindigkeit bei der Aktivierung des Schaltelements 1 sorgt, kann bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur elektrischen Ansteuerung bei Bedarf dadurch realisiert werden, dass der analoge Schalter 42 verwendet wird, der von der Logikschaltung 30 gesteuert wird, die ihrerseits wiederum von dem Sensor 35 gesteuert wird, so dass dies der in 1 dargestellten zeitlichen Abhängigkeit entspricht. Dies wird in der Weise erreicht, dass der elektrische Steuerimpuls (Sig in 4), der von dem Sensor 35 an dessen Ausgang 34 erzeugt wird, welcher mit dem Eingang 31 verbunden ist, die logische Schaltung 30 aktiviert.
  • Die logische Schaltung nimmt über die Ausgänge 33 des Steuerbusses, der mit den Steuereingängen 44 des analogen Schalters verbunden ist, zwischen den Spannungen (VSW, VSH, VTH) eine Auswahl vor, die mit den Eingängen 45, 46, 47 des analogen Schalters 42 verbunden sind. Die ausgewählte Spannung VLCD am Ausgang 43 ist mit dem Ansteuereingang 41 des Spannungsumsetzers 37 verbunden.
  • Der Spannungsumsetzer verändert die Amplitude der logischen Signale, die an die Eingänge 39 und 40 angelegt werden, und setzt sie in die Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 um, wobei die Amplitude gleich der Spannung an seinem Steuereingang 41 ist. Somit kann die Amplitude der elektrischen Ansteuersignale an den Steuerelektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 innerhalb der erforderlichen Zeitsequenz (1) entsprechend dem Signal des Sensors 35 (Sig in 4), welches den Zeitraum markiert, in dem das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 aktiviert ist, verändert werden, wodurch die höchstmögliche Schaltgeschwindigkeit des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 möglich wird.
  • Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise zur Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 kann aufgrund großer Unterschiede in den Amplituden der Ansteuersignale an den Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 beträchtliche Unterschiede im Zusammenhang mit der jeweiligen Dauer der unterschiedlichen elektrischen Spannungspegel bei den genannten elektrischen Ansteuersignalen hervorrufen. Deshalb ist es günstig, nach Bedarf den Pegelwert der Bezugsspannung VC1 am Eingang 21 des Vergleichers 20 entsprechend dem Signal zu verändern, das der Sensor 35 an seinem Ausgang 34 erzeugt und das den Zeitraum, in dem das Schaltelement aktiviert ist, in der Weise markiert, dass die zeitlichen Intervalle der Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale so gleichmäßig wie möglich sind. Die entsprechende Auswahl der Bezugsspannung VC1 am Eingang 21 des Vergleichers 20 wird von der logischen Steuerschaltung 30 geliefert, die entsprechend dem Signal, das der Sensor 35 an seinem Ausgang 34 erzeugt, der mit dem Eingang 31 der Steuerschaltung 30 verbunden ist. Der Ausgang 34 der mit dem Steuereingang 26 des analogen Schalters 34 verbundenen Schaltung 30 steuert den analogen Schalter synchron zu den Signalen und kennzeichnet dabei den Zeitraum, in dem das Flüssigkristall-Schaltelement aktiviert ist (zum Beispiel beim Schweißen), so dass hier eine Auswahl zwischen den Spannungspegeln VS1 und VS2 vorgenommen wird, die an seine Eingänge 27 und 28 angelegt sind. Die ausgewählte Spannung, die am Ausgang 25 erscheint, der mit dem Bezugseingang 21 des Vergleichers 20 verbunden ist (VCOMP in 4), bestimmt die Dauer für die verschiedenen Spannungspegel zur elektrischen Ansteuerung sowie die Zeiträume des Polaritätswechsels der elektrischen Ansteuersignale.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 2
  • Die vorstehend erläuterte Ausführung der Regelung der elektrischen Ansteuersignale auf der Grundlage der Integration der Zeit der Ansteuerspannung zwischen den Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 stellt mit Sicherheit nicht den einzig möglichen Ansatz dar. Wegen der Stabilität der elektronischen Bauelemente ist es möglich, das Ansteuerverfahren so zu vereinfachen, dass die Regelvorgänge auf den Vergleich der Zeitintegrale der beiden aufeinander folgenden Intervalle reduziert werden, während welcher die Polarität der Signale umgekehrt wird. Somit kann die Integration nach jeder Polaritätsumkehr bei den Ansteuersignalen in der Weise unterbrochen werden, dass der Integrierkondensator entladen und der Integriervorgang erneut gestartet wird. Mit diesem Ansatz wird statt der beiden Vergleicher nur ein Vergleicher benötigt und ist der Differentialverstärker nicht mehr erforderlich. Allerdings müssen zwei zusätzliche analoge Schalter einbezogen werden, von denen der eine für die Auswahl des elektrischen Ansteuersignals von einer der Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 aus und der andere zur Entladung des Integrierkondensators verwendet wird. Das allgemeine Leistungsverhalten dieser vereinfachten Lösung ist dem Verhalten bei dem zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 sehr ähnlich, auch wenn die Ausführung der elektrischen Schaltung an sich etwas einfacher gestaltet ist. Um den Vergleich leichter zu machen, sind alle elektronischen Bauelemente und Baugruppen, welche die gleichen Funktionen ausführen, in der nachfolgenden Erläuterung mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 gekennzeichnet (bis einschließlich Nr. 47).
  • Das Blockschaltbild einer solchen elektronischen Ansteuerschaltung zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 ist in 5 dargestellt, während die wichtigsten elektrischen Signale in 6 eingezeichnet sind.
  • In diesem Fall ist die elektrische Ansteuerschaltung, welche für den Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente des elektrischen Ansteuerfeldes auf Langzeitbasis sorgt, in der Weise aufgebaut, dass die Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 6) an den Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 an die Eingänge 49 und 50 des analogen Schalters 48 angelegt sind. Synchron zu den logischen elektrischen Ansteuersignalen für die entsprechend ausgewählte Ansteuerelektrode des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, die an dessen Steuereingang 58 angelegt sind, wählt der analoge Schalter 48 eines der beiden elektrischen Potentiale der Ansteuersignale aus und legt dieses über den Ausgang 51 an den Eingang 8 der Integrierschaltung 9 an. Das Ausgangssignal 10 (Int in 6) der Integrierschaltung 9 ist mit dem Vergleichseingang 56 des Vergleichers 54 verbunden. Da der Referenzeingang 55 des Vergleichers 54 mit dem elektrischen Potential VC verbunden ist (Cmp in 6), schaltet das Signal, das von dem Vergleicher 54 an dessen Ausgang 57 (Cmp in 6) erzeugt wird, die Steuerung über die elektrischen Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 6) für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 in der Weise frei, dass das Integral der Gleichstrom-Komponente des elektrischen Ansteuerfeldes niemals den zulässigen Wert überschreitet. Gleichzeitig steuert das Signal, das am Ausgang 57 des Vergleichers 54 erzeugt wird, der ebenfalls mit dem Auswahleingang 61 des analogen Schalters 60 verbunden ist, den Schalter in der Weise an, dass bei jedem Signal, das von dem Vergleicher erzeugt wird und gleichzeitig dem Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 entspricht, über dessen Eingang 63, der mit dem entsprechenden elektrischen Potential VP verbunden ist, der Integrierkondensator der Integrierschaltung 9 entladen wird. Somit wird die Integration der Zeit des elektrischen Ansteuerfeldes erneut gestartet und damit besitzt das nächste Zeitintervall mit umgekehrter Polarität des elektrischen Ansteuersignals das gleiche Zeitintegral wie das vorhergehende Intervall. Dies führt zu einem vollständigen Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente des elektrischen Ansteuerfeldes auf Langzeit-Basis. Die zeitliche Abhängigkeit der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 wird von dem Vergleicher 54 bestimmt, wobei dessen Ausgang 57 mit dem Eingang 16 der Flipflop-Schaltung 17 verbunden ist. Unter dieser Ansteuerung erzeugt die Flipflop-Schaltung 17 die Ansteuersignale (FFQ in 6 und FFQ) an ihren Ausgängen 18 bzw. 19 für jede der Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, so dass diese um 180° phasenverschoben sind (Q/Q). Die logischen Steuersignale an den Ausgängen 18 und 19 der Flipflop-Schaltung 17 sind mit den Eingängen 39 und 40 des Spannungsumsetzers 36 verbunden, welcher diese in die elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 mit der entsprechend ausgewählten Amplitude der Ansteuersignale an den Ausgängen 37 und 38 umsetzt, die mit den Steuerelektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 verbunden sind.
  • Die zeitliche Abhängigkeit der Amplitude von den elektrischen Ansteuersignalen für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, die für die höchstmögliche Geschwindigkeit bei der Aktivierung des Schaltelements 1 sorgt, kann bei Bedarf bei dem vorstehend erläuterten Verfahren zur elektrischen Ansteuerung dadurch realisiert werden, dass der analoge Schalter 42 verwendet wird, der von der Logikschaltung 30 gesteuert wird, die ihrerseits wiederum durch den Sensor 35 so gesteuert wird, dass sie der in 1 dargestellten idealen zeitlichen Abhängigkeit entspricht. Dies wird in der Weise erreicht, dass der elektrische Steuerimpuls (Sig in 6), der von dem Sensor 35 am Ausgang 34 erzeugt wird, an den Eingang 31 angelegt wird, die Logikschaltung 30 aktiviert. Die Logikschaltung wählt über die Ausgänge 33 des Steuerbusses, die mit den Steuereingängen 44 des analogen Schalters 42 verbunden sind, zwischen den Spannungen (VSW, VSH, VTH), welche an die Eingänge 45, 46, 47 des analogen Schalters 42 angelegt sind. Die gewählte Spannung VLCD am Ausgang 43 wird an den Ansteuereingang 41 des Spannungsumsetzers 36 angelegt. Der Spannungsumsetzer verändert die Amplitude der logischen Signale, welche an die Eingänge 39 und 40 angelegt sind und wandelt sie in die Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 um. Somit erhält die Amplitude der elektrischen Ansteuersignale an den Steuerelektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 die geeignete zeitliche Abhängigkeit (1) entsprechend den elektrischen Steuerimpulsen (Sig in 6), wodurch die höchstmögliche Schaltgeschwindigkeit des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 möglich wird.
  • Das vorstehend beschriebene Ansteuerverfahren zum Ansteuerndes elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 kann wegen der großen Unterschiede in den Amplituden der Ansteuersignale an den Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 beträchtliche Unterschiede in der Dauer bei verschiedenen Pegeln der Ansteuerspannung mit den elektrischen Ansteuersignalen verursachen. Deshalb ist es günstig, nach Bedarf den Pegel der Referenzspannung am Eingang 55 des Vergleichers 54 entsprechend dem Signal zu verändern, das vom Sensor 35 an dessen Ausgang 34 erzeugt wird, wodurch die Aktivierungsdauer des Schaltelements in der Weise markiert wird, dass die zeitlichen Intervalle beim Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale so gleichmäßig wie möglich sind. Für die entsprechende Auswahl der Bezugsspannung am Eingang 55 des Vergleichers 54 sorgt die logische Steuerschaltung 30 in Entsprechung zu dem Signal, das vom Sensor 35 an dessen Ausgang 34 erzeugt wird, welcher mit dem Eingang 31 der Steuerschaltung 30 verbunden ist, sowie in Entsprechung zum digitalen Ansteuersignal für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, das über den Ausgang 19 des Schaltkreises zur Flipflop-Schaltung mit dessen Synchronisiereingang 59 verbunden ist. Der analoge Schalter 24 wählt synchron zu dem Signal des Sensors 35, welches die zeitliche Periode der Aktivierung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 und zum digitalen Steuersignal für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement markiert, zwischen den Spannungspegeln VS1 und VS2 wählt, welche an die Eingänge 27 und 28 des analogen Schalters in der Weise angelegt sind, dass der Referenz-Spannungspegel VC in entsprechender Weise synchron zu dem ausgewählten digitalen Ansteuersignal 19 für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 ausgewählt wird. Dies führt tatsächlich dazu, dass jeder Vorgang zum Ausgleichen der Gleichstrom-Spannung bis zum Ende ausgeführt wird. Der analoge Schalter 24 legt über seinen Ausgang 25 die ausgewählte Spannung VC an den Referenzeingang 55 des Vergleichers 54 an (VCOMP in 6). Ein deutlicher Anstieg in der Symmetrie der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 ist durch die Heranziehung des geeigneten Verhältnisses zwischen den Spannungspegeln VS1 und VS2 möglich.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 3
  • Die Regelung der elektrischen Ansteuersignale anhand der Bildung des Zeitintegrals der elektrischen Ansteuerspannung zwischen den Ansteuerelektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, wie sie vorstehend bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 beschrieben wurde, lässt sich noch weiter vereinfachen, wenn einige zusätzliche Annahmen getroffen werden können. Geht man davon aus, dass der Spannungsumsetzer 36 in der idealen Weise funktioniert (was bedeutet, dass es zwischen der Spannung an den Elektroden des elektrooptischen LCD-Schaltements 1 und den Versorgungsspannungen VSW, VSH, VTH des Umsetzers 36 keinen erheblichen Unterschied gibt) und dass die aktuell ausgewählte aktive Ansteuerelektrode mit einem der Ansteuerpotentiale (VSW, VSH, VTH) verbunden ist, während die andere Elektrode im gleichen Moment immer mit dem gleichen Potential verbunden ist (zum Beispiel VGND, VSS, VTH) verbunden ist, dann ist der Auswahlschalter 48, der in 5 dargestellt ist, nicht erforderlich. Der Eingang 8 der Integrierschaltung 9 kann mit dem elektrischen Ansteuerpotential am Ausgang 43 des analogen Schalters 42 direkt verbunden werden, der zwischen den elektrischen Ansteuerpotentialen VSW, VSH, VTH auswählt. Der Ausgang 43 des analogen Schalters 42 ist außerdem mit dem Stromversorgungseingang 41 des Spannungsumsetzers 36 verbunden.
  • Das Blockschaltbild einer derartigen vereinfachten Schaltung zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements ist in 9 dargestellt, wobei die wichtigsten elektrischen Signale in einer solchen Schaltung in 6 dargestellt sind.
  • Die vereinfachte elektrische Schaltung, die für den Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente des elektrischen Ansteuerfeldes, auf Langzeit-Basis sorgt, ist in der Weise aufgebaut, dass die elektrischen Ausgangs-Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 6) an den Ausgängen 37 und 38 des Spannungsumsetzers 36 nur an die Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 angelegt werden. Der Spannungsausgang 43 des analogen Schalters 42 ist mit dem Eingang 41 des Spannungsumsetzers 36 sowie direkt mit dem Eingang 8 der Integrierschaltung 9 verbunden. Das Ausgangssignal 10 (Int in 6) der Integrierschaltung 9 ist mit dem Vergleichsein gang 56 des Vergleichers 54 verbunden. Da der Referenzeingang 55 des Vergleichers 54 ist mit dem elektrischen Potential VC verbunden und das Signal, das von dem Vergleicher 54 an dessen Ausgang 57 (Cmp in 6) erzeugt wird, aktiviert die Steuerung der elektrischen Ansteuersignale (VLCD1 und VLCD2 in 6) für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 in der Weise, dass das Zeitintegral der Gleichstrom-Komponente des vorgenannten elektrischen Ansteuerfeldes niemals den zulässigen Wert übersteigt. Gleichzeitig steuert das Signal, das am Ausgang 57 des Vergleichers 54 erzeugt wird und ebenfalls mit dem Auswahleingang 61 des analogen Schalters 60 verbunden ist, steuert den Schalter in der Weise an, dass der Schalter 60 bei jedem Signal, das von dem Vergleicher erzeugt wird und gleichzeitig dem Polaritätswechsel der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 entspricht, den Integrierkondensator der Integrierschaltung 9 dadurch entlädt, dass er diesen mit dem entsprechenden elektrischen Potential VP am Eingang 63 verbindet. Somit wird die zeitliche Integration des elektrischen Ansteuerfeldes erneut gestartet und muss das nächste Zeitintervall mit der umgekehrten Polarität des elektrischen Ansteuersignals das gleiche zeitliche Integral wie das vorhergehende Intervall aufweisen. Dies führt zu einem vollständigen Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente auf Langzeitbasis des elektrischen Ansteuerfeldes. Die zeitliche Abhängigkeit der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 wird durch den Vergleicher 54 bestimmt, wobei dessen Ausgang 57 mit dem Eingang 16 der Flipflop-Schaltung 17 verbunden ist. Unter deren Steuerung erzeugt die Flipflop-Schaltung 17 die Ansteuersignale (FFQ in 6 und FFQ) an den Ausgängen 18 bzw. 19 für jede der Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1, so dass diese um 180° phasenverschoben sind (Q/Q). Die logischen Steuersignale an den Ausgängen 18 und 19 der Flipflop-Schaltung 17 sind mit den Eingängen 39 und 40 des Spannungsumsetzers 36 verbunden, der sie in die elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 mit der entsprechend gewählten Amplitude der Ansteuersignale an den Ausgängen 37 und 38 umsetzt, welche mit den Steuerelektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 verbunden sind.
  • Die zeitliche Abhängigkeit der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, die für die höchstmögliche Geschwindigkeit bei der Aktivierung des Schaltelements 1 sorgt, kann bei Bedarf bei dem vorstehend erläuterten elektrischen Ansteuerkonzept dadurch realisiert werden, dass der analoge Schalter 42 eingesetzt wird, der von der Logikschaltung 30 gesteuert ist, die ihrerseits wiederum durch den Sensor 35 so gesteuert wird, dass eine Entsprechung zu der in 1 dargestellten zeitlichen Abhängigkeit gegeben ist. Dies wird in der Weise erreicht, dass der elektrische Steuerimpuls (Sig in 6), der vom Sensor 35 an dessen Ausgang 34 erzeugt wird, der mit dem Eingang 31 verbunden ist, die Logikschaltung 30 aktiviert. Die Logikschaltung 30 wählt dann über die Ausgänge 33 des Steuerbusses, die mit den Steuereingängen 44 des analogen Schalters 42 verbunden sind, zwischen den Spannungen (VSW, VSH, VTH), die an die Eingänge 45, 46, 47 des analogen Schalters 42 angelegt sind. Die ausgewählte Spannung VLCD am Ausgang 43 wird an den Ansteuereingang 41 des Spannungsumsetzers 36 angelegt. Der Spannungsumsetzer verändert die Amplitude der Logiksignale, die an die Eingänge 39 und 40 angelegt sind, und setzt sie in die Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelements 1 mit der Amplitude um, die gleich der Spannung an ihrem Steuereingang 41 ist. Somit kann die Amplitude der elektrischen Ansteuersignale an den Steuerelektroden 2 und 3 des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 innerhalb der erforderlichen zeitlichen Sequenz entsprechend dem elektrischen Steuerimpuls (Sig in 6) verändert werden (1), welcher die Periode markiert, innerhalb welcher das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 aktiviert ist, wodurch die größtmögliche Schaltgeschwindigkeit für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 möglich wird.
  • Die elektronische Steuerschaltung in der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 3 beschriebenen Form kann bei Bedarf in der Weise noch verbessert werden, dass sie die zeitlichen Schwankungen in der Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 ausgleichen kann, die sich aus den Schwankungen der Amplitude der elektrischen Ansteuersignale an den Elektroden 2 und 3 des elektrooptischen Schaltelements 1 ergeben, während die Vergleichsspannung VC konstant bleibt. Aufgrund der Unterschiede in der Dauer der einzelnen Ansteuerungspegel ist es möglich, entsprechend dem vom Sensor 35 an seinem Ausgang 34 erzeugten Signal, welches die Periode markiert, in der das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 aktiviert ist, den Pegelwert der Bezugsspannung am Eingang 55 des Vergleichers 54 in der Weise zu verändern, dass sie so gleichmäßig wie möglich sind. Die geeignete Auswahl des Pegelwerts der Bezugsspannung am Eingang 55 des Vergleichers 54 erfolgt durch die logische Steuerschaltung 30 entsprechend dem Signal des Sensors 35, dessen Ausgang 34 mit dessen Steuereingang 31 verbunden ist, sowie mit dem digitalen Steuersignal für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, das vom Ausgang 19 der Flipflop-Schaltung 17 an den Synchronisiereingang 59 geführt ist. Die logische Steuerschaltung 30 steuert ihrerseits den analogen Schalter 34 über ihren Ausgang 32 an, der mit dem Steuereingang 26 des analogen Schalters verbunden ist. Synchron zum Signal des Sensors 35, welches den Zeitraum markiert, in dem das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 und das digitale Steuersignal für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 aktiviert sind, wählt der analoge Schalter 34 zwischen den Spannungs-Pegelwerten VS1 und VS2, die an den Eingängen 27 und 28 des analogen Schalters anliegen, in der Weise, dass der Pegelwert der Bezugsspannung VC in entsprechender Weise synchron zum ausgewählten digitalen Ansteuersignal 19 für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 ausgewählt wird. Dies führt tatsächlich dazu, dass jeder Zyklus für einen Gleichstrom-Spannungsausgleich vollständig ausgeführt wird. Der analoge Schalter 24 legt die ausgewählte Spannung VC über seinen Ausgang 25 an den Bezugseingang 55 des Vergleichers 54 an (VCOMP in 6) an. Eine deutliche Erhöhung der Symmetrie der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 ist dadurch möglich, dass bei der Auswahl des Verhältnisses zwischen den Spannungspegeln VS1 und VS2 in entsprechender Weise vorgegangen wird.
  • Die elektronische Schaltung, die für den Ausgleich der Gleichstrom-Spannungskomponente des elektrischen Ansteuerfeldes auf Langzeitbasis anhand der Bildung des Zeitintegrals für den Unterschied zwischen den elektrischen Ansteuersignalen vorgesehen ist und mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3 beschrieben wurde, kann dadurch noch verbessert werden, dass mit der zusätzlichen zeitlichen Verzögerung eines der Ansteuersignale gearbeitet wird, wie dies in 7 dargestellt ist. Durch die Verwendung einer solchen relativen zeitlichen Verzögerung bei einem der Ansteuer signale wird der Verbrauch an elektrischem Strom deutlich reduziert. Der grundsätzliche Nachteil des standardmäßigen Verfahrens zur Ansteuerung des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemlents mit Verwendung von zwei alternierenden, im Wesentlichen identischen elektrischen Ansteuersignalen mit der Amplitude V0, die um 180° phasenverschoben sind, an jeder der Ansteuerelektroden (VLCD1, VLCD2 in 2a) ergibt sich aus dem Umstand, dass die elektronische Ansteuerschaltung bei jeder Veränderung der Polarität des elektrischen Ansteuerfeldes für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement als erstes die gesamte elektrische Ladung aus dem Kondensator entfernen muss, der durch die elektrische Kapazität des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements repräsentiert wird, und dann den Kondensator in entgegen gesetzter Richtung aufladen muss. Dieser Nachteil lässt sich in der Weise korrigieren, dass bei der Veränderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale beide Elektroden des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements mit dem gleichen elektrischen Potential für den Zeitraum verbunden sind, der deutlich kürzer ist als die elektrooptische Reaktionszeit des Flüssigkristall-Schaltelements (7), aber deutlich länger als die Zeit, die dazu benötigt wird, die elektrische Kapazität abzubauen, die durch das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement repräsentiert wird. Dies führt zu einer Verringerung des Verbrauchs an elektrischem Strom um etwa 50%. Ein solches Ansteuerkonzept lässt sich einfach dadurch realisieren, dass die vorstehend beschriebene relative zeitliche Verzögerung zwischen den elektrischen Ansteuersignalen VLCD1 und VLCD2 (7) in der Weise einbezogen wird, dass die elektrische Ansteuerspannung zwischen den beiden Elektroden des elektrooptischen Schaltelements 1 (VLCD = VLCD1 – VLCD2) die benötigte zeitliche Abhängigkeit erhält. Die nötige relative zeitliche Verschiebung der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1 wird dadurch erreicht, dass die logischen Steuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement 1, die am Ausgang 18 des Flipflop-Schaltkreises 17 erzeugt werden, statt direkt an den Eingang 39 des Spannungsumsetzers 36 nun an den Eingang 65 der Verzögerungsschaltung 64 angelegt werden, welche sie am Ausgang 66 in ein logisches Ansteuersignal umwandelt, das die gleiche zeitliche Abhängigkeit besitzt, aber in angemessener Weise verzögert (phasenverschoben) ist – vgl. 8. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 64 ist des Weiteren mit dem Eingang 39 des Spannungsumsetzers 36 verbunden. Die zeitliche Verzögerung wird durch die Konstante der Entladungszeit des Kondensators bestimmt, welcher der elektrischen Kapazität des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements 1 entspricht, und muss deutlich kürzer sein als die Zeitkonstante in der Dynamik des elektrooptischen Ansprechverhaltens. Da die typischen Werte der Zeitkonstante für die Entladung des Kondensators, der durch die elektrische Kapazität des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements repräsentiert wird, im Bereich von ein paar Mikrosekunden bis zu mehreren Mikrosekunden × 10 liegt, während die zeitlichen Konstanten des elektrooptischen Ansprechverhaltens im typischen Fall länger als ein paar Millisekunden sind, lässt sich diese Bedingung problemlos erfüllen.
  • Die Realisierung der Integrierschaltung – die mit dem Block 201 in 9 dargestellt wird – für die Ansteuersignale der elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelemente wie auch die Realisierung des Vergleichers und der Entladungsschaltung für den Kondensator innerhalb der Integrierschaltung – die durch den Block 202 in 9 dargestellt ist – entsprechen grundsätzlich den Voraussetzungen für den minimalen Stromverbrauch, der in direkter Korrelation zu vergleichsweise langsamen zeitlichen Veränderungen in der Polarität der Steuersignale stehen.
  • Integrationsblock 201 in 9: Bei den vergleichsweise hohen Steuerspannungen, die für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement erforderlich sind, ist der standardmäßige Ansatz für die Integration unter Verwendung von Operationsverstärkern als Integrierschaltungen mit hoher Zeitkonstante nicht anwendbar, da hierbei zu viel Strom verbraucht wird. Eine große Zeitkonstante kann wirksam dadurch erreicht werden, dass die Steuerspannung für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement nur periodisch über einen kurzen Zeitraum, aber dennoch häufig genug integriert wird. Dies bedeutet, dass die Wiederholungsperiode bei der Integration kurz genug sein muss, um keine erheblichen Fehler aufgrund der nicht synchronisierten Veränderung der Amplitude der Steuersignale für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement einzubeziehen. Bei dieser Anwendung sollte der Fehler weniger als 10% betragen. Statt den Integrierkondensator 110 in 10 mit einem Gleichstrom proportional zum Ansteuersignal für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement aufzuladen, wird eine Ladung, die proportional zur Steuerspannung VLCD für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement ist, periodisch zum Kondensator übertragen. Die Ladung wird zum Integrierkondensator 110 mittels des Übertragungskondensators 110 übertragen; dessen Kapazität ist viel kleiner als die Kapazität des Integrierkondensators 110. Eine derartige Übertragung der Ladung kann durch die Verwendung der elektronischen analogen Schalter 102 und 103 erreicht werden, welche den Übertragungskondensator 101 periodisch zwischen den Signalen für das elektrooptische Flüssigkristall-Schaltelement (der Übertragungskondensator 101 ist zwischen die Schalteingänge 104 und 106 geschaltet) und den Eingängen 108 und 109 zur Integrierschaltung 111 (der Übertragungskondensator 101 ist zwischen die Schaltausgänge 105 und 107 geschaltet) hin- und herschalten. Die Schaltung 111 muss die vollständige Übertragung der Ladung vom Übertragungskondensator 102 zum Integrierkondensator 110 sicherstellen, wenn die Schalter 102 und 103 in der entsprechenden Position stehen. Die elektronischen analogen Schalter benötigen ein Taktsignal VCLK 113 zum Umschalten, im typischen Fall ein Signal in Form eines Rechteckimpulses mit geeigneter Frequenz und einem Schaltverhältnis von etwa 50%. Der aktuelle Wert des Taktsignals bestimmt die Positionen beider Schalter gleichzeitig. Die Frequenz des Steuersignals VCLK liegt in der Größenordnung von 100 Hz. Die Schaltung 111, welche die vollständige Übertragung der Ladung vom Übertragungskondensator 101 zum Integrierkondensator 110 sicherstellt, kann ein Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor von Eins sein. Auch hier kann der Verstärker nicht mittels eines Operationsverstärkers aufgebaut werden, da ein Operationsverstärker zu viel Leistung verbraucht. Ein besser geeigneter Schaltkreis 111 kann unter Verwendung von zwei Transistoren 115 und 116 von entgegen gesetzter Polarität – NPN und PNP – realisiert werden, deren Basiszuleitungen mit einander verbunden sind und den Eingang 108 der Schaltung 111 darstellen. Beide Emitterleitungen dieser Transistoren sind ebenfalls mit einander verbunden und stellen den Eingang 109 der Schaltung 111 dar. Die restlichen Kollektorleitungen der beiden Transistoren sind jeweils an Masse bzw. an die Stromversorgung angeschlossen – vgl. 11. Der Integrierkondensator 110 ist zwischen den Eingang 108 der Schaltung 111 und Masse geschaltet. Der Ausgang 112 der Schaltung 111 stellt die Spannung am Integrierkondensator 110 dar. Die Ladung auf dem Übertragungskondensator 101 veranlasst einen der Transistoren 115 bzw. 116, leitend zu werden, je nach der Polarisierung der Ladung am Übertragungskondensator 101, was wiederum zur Übertragung einer Ladung vom Übertragungskondensator 101 zum Integrierkondensator 110 führt. Der Vorteil einer solchen Schaltungsauslegung liegt darin, dass die gleiche Ladung, wie sie vom Übertragungskondensator 101 kommt, nur während der Ladungsübertragung von nur einem der beiden Transistoren von der Stromversorgung abgenommen wird, während in der übrigen Zeit die beiden Transistoren nicht leitend sind und somit keine Energie aus der Stromversorgung verbraucht wird. Für den Betrieb benötigt die Schaltung eine Stromversorgung VCC.
  • Vergleich und Entladung des Kondensators in der Integrierschaltung, wie dies anhand des Blocks 202 in 9 dargestellt ist:
  • Die Entladung des Integrierkondensators 110 dann, wenn die Spannung an seinen Anschlüssen den zuvor definierten Wert VC erreicht, was wiederum zu einer Polaritätsumkehr der LCD-Steuersignale führt, würde normalerweise mit einem standardmäßigen Vergleicher mit einem Operationsverstärker und mit einer Entladeeinheit realisiert; die gleiche Funktion kann durch Verwendung von zwei Transistoren 117 und 118 mit entgegen gesetzter Polarität NPN und PNP realisiert werden, bei denen die Basiszuleitung des Transistors mit der einen Polarität mit der Kollektorzuleitung des Transistors mit der entgegen gesetzten Polarität verbunden ist – vgl. 12. Die Emitterleitung des PNP-Transistors 117 stellt einen Eingang des Vergleichers 54 dar, während die Basisleitung des PNP-Transistors 117 und die damit verbundene Kollektorleitung des Transistors 118 den anderen Eingang 55 des Vergleichers für die Bezugsspannung VCC darstellen. Wenn die Spannung am Integrierkondensator 110 den vorgegebenen Wert erreicht, beginnt der PNP-Transistor 117 leitend zu werden. Dies veranlasst den PNP-Transistor 117 dazu, den elektrischen Strom zu leiten, was wiederum den leitenden Zustand des NPN-Transistors 118 herbeiführt. Der Transistor 118 senkt den Wert der Bezugsspannung so ab, dass der PNP-Transistor 117 so lange leitend bleibt, bis der Integrierkondensator 110 vollständig entladen ist. Der Ausgang aus dem Vergleicher 57 wird durch einen zusätzlichen Transistor 119 realisiert, so dass der Ladungsimpuls während der Entladung des Integrierkondensators 110 über den Emitter des NPN-Transistors 118 den leitenden Zustand des Transistors 119 herbeiführt. Damit wird wiederum der elektrische Impuls am Ausgang 57 des Vergleichers 54 hervorgerufen. Die Entladung des Integrierkondensators 110, die in der vorstehend beschriebenen Weise realisiert ist, stellt einen minimalen Stromverbrauch sicher, da der Strom über die Transistoren 117, 118 und 119 nur während der Entladung des Integrierkondensators 110 aufgenommen wird. Die Vergleicherschaltung benötigt ebenfalls eine Stromversorgung VCC für ihren Betrieb.
  • Es muss hier betont werden, dass die vorstehend dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele nur die drei am besten geeigneten technischen Ausführungen des hier vorgeschlagenen Konzept darstellen. Es sind jedoch zahlreiche Modifizierungen und Veränderungen bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, so lange sie von dem durch die Ansprüche umrissenen Umfang erfasst werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Ansteuern eines elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements (1) mit zwei Elektroden (2, 3), welches den Schritt zum Ansteuern des elektrooptischen Flüssigkristall-Schaltelements (1) über die zwei Elektroden (2, 3) mit elektrischen Ansteuersignalen in Rechteckform mit sich ändernder Polarität umfasst, wobei die Amplitude der Ansteuersignale sich zwischen unterschiedlichen elektrischen Niveaus verändern kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Potentialunterschied zwischen den beiden Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) von einer Integrierschaltung (9) integriert wird, um den Wert eines Zeitintegrals Int zu erhalten, und dass die Änderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale so gesteuert wird, dass der Wert des Zeitintegrals Int innerhalb eines vorgegebenen Intervalls VC1 ≤ Int ≤ VC2 bleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem die Amplitude der elektrischen Ansteuersignale sich im Lauf der Zeit ändert, das vorgegebene Intervall für das Zeitintegral Int synchron zu einer Änderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale geändert wird, deren Änderung einer Vervollständigung eines kompletten Zyklus zum Kompensieren der Gleichstrom-Steuerspannung entspricht, und entsprechend der Änderung der Amplitude des elektrischen Ansteuersignals in der Weise eingestellt wird, dass das Zeitintervall der Polaritätsänderung der elektrischen Ansteuersignale so konstant wie möglich bleibt.
  3. Elektronische Schaltung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen Differenzverstärker (6) umfasst, wobei die Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) mit Differenzeingängen (4, 5) des Differenzverstärkers (6) verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Integrierschaltung (9), einen ersten (13) und einen zweiten Vergleicher (20), eine Steuer-Flipflop-Schaltung (17) und einen Spannungsumsetzer (36), wobei ein Ausgangsanschluss (7) des Differenzverstärkers (6) mit einem Eingang (8) der Integrierschaltung (9) verbunden ist, ein Ausgangsanschluss (10) der Integrierschaltung (9) mit einem ersten Vergleichereingang (12) des ersten Vergleichers (13) und einem zweiten Vergleichereingang (22) des zweiten Vergleichers (20) verbunden ist, der erste (13) und der zweite Vergleicher (20) erste (11) und zweite Referenzeingänge (21) aufweisen, die jeweils mit elektrischen Potentialen VC2 und VC1 verbunden sind und dabei Signale an Ausgangsanschlüssen (14, 23) des ersten (13) und zweiten Vergleichers (20) erzeugen, um eine Steuerung über logische Steuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) über "Setz-/Rücksetz"-Eingänge (16, 15) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) zu ermöglichen, so dass die Steuersignale für jede der Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1), die an Ausgängen (18, 19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) erzeugt werden, um 180° phasenverschoben sind (Q/Q), und die Ausgänge (18, 19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) mit Eingängen (39, 40) des Spannungsumsetzers (36) verbunden sind, der die Steuersignale in elektrische Ansteuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) an seinen Ausgängen (37, 38) umsetzt, welche mit den Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) verbunden sind, wobei die Amplitude der Ansteuersignale durch einen Spannungspegel VLCD bestimmt wird, der an einen Steuereingang (41) des Spannungsumsetzers (36) angelegt ist.
  4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 3, welche des Weiteren einen zusätzlichen analogen Schalter (24), ein Sensorelement (35) zum Erfassen der Lichtstärke und eine logische Steuerschaltung (30) aufweist, wobei der zusätzliche analoge Schalter (24) zwischen Spannungspegeln VS1 und VS2 als Referenzspannung VC1 auswählt, während die Spannungspegel VS1 und VS2 mit Eingängen (27, 28) des analogen Schalters (24) verbunden sind, dessen Ausgang (25) mit dem zweiten Referenzeingang (21) des zweiten Vergleichers (20) verbunden ist, wobei das Sensorelement (35) ein Signal an einem Ausgang (34) des Sensorelements (35) erzeugt, der mit einem Synchronisiereingang (31) der logischen Steuerschaltung (30) verbunden ist, um die logische Steuerschaltung (30) in der Weise zu synchronisieren, dass ein logisches Signal an einem Ausgang (32) der logischen Steuerschaltung (30) – wobei der Ausgang (32) der logischen Steuerschaltung (30) mit einem Steuereingang (26) des zusätzlichen analogen Schalters (24) verbunden ist – den zusätzlichen analogen Schalter (24) synchron zu den Ansteuersignalen für das elektrooptische Schaltelement (1) und in Entsprechung zu dem Signal des Sensorelements (35) in der Weise steuert, dass dieser die Spannung VC1 an seinem Ausgang (25) so auswählt, dass die Schwankungen im Zeitintervall der Polaritätsänderung der elektrischen Ansteuersignale unter Steuerung durch den Vergleicher (20) so klein wie möglich sind.
  5. Elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten analogen Schalter (48), eine Integrierschaltung (9), einen Vergleicher (54), eine Steuer-Flipflop-Schaltung (17), einen zweiten analogen Schalter (60) und einen Spannungsumsetzer (36), bei welcher die Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) mit Eingängen (49, 50) des ersten analogen Schalters (48) verbunden sind, ein Ausgangsanschluss (51) des ersten analogen Schalters (48) mit einem Eingang (8) der Integrierschaltung (9) verbunden ist, ein Ausgangsanschluss (10) der Integrierschaltung (9) mit einem Vergleichereingang (56) des Vergleichers (54) verbunden ist, welcher einen Referenzeingang (55) aufweist, der mit einem elektrischen Poten tial VC verbunden ist, wobei ein Signal an einem Ausgangsanschluss (57) des Vergleichers (54) erzeugt wird, um eine Steuerung von logischen Steuersignalen für das elektrooptische Schaltelement (1) über einen Eingang (16) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) in der Weise zu ermöglichen, dass die Steuersignale für jede der Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1), die an einem ersten (18) und einem zweiten Ausgang (19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) erzeugt werden, um 180° phasenverschoben sind (Q/Q), und bei welcher der zweite Ausgang (19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) mit einem Steuereingang (58) des ersten analogen Schalters (48) verbunden ist, um einen der Eingänge (49, 50) des ersten analogen Schalters (48) zu wählen, und dass der Ausgangsanschluss (57) des Vergleichers (54) ebenfalls mit einem Auswahleingang (61) des zweiten analogen Schalters (60) so verbunden ist, dass bei jeder Änderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) der zweite analoge Schalter (60) für kurze Zeit einen Ausgang (53), der mit einem Eingang (52) der Integrierschaltung (9) verbunden ist, von einem elektrisch erdfreien ersten Eingang (62) zu einem konstanten elektrischen Potential umschaltet, welches mit einem zweiten Eingang (63) verbunden ist, um so die Integrierschaltung (9) in einen Ausgangszustand zurückzusetzen, und bei welcher die Ausgänge (18, 19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) mit Eingängen (39, 40) des Spannungsumsetzers (36) verbunden sind, welcher die Steuersignale in die elektrischen Ansteuersignale des elektrooptischen Schaltelements (1) an dessen Ausgängen (37, 38) umwandelt, welche mit den Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) verbunden sind, wobei die Amplitude der Ansteuersignale durch die elektrische Spannung VLCD bestimmt wird, welche mit einem Steuereingang (41) des Spannungsumsetzers (36) verbunden ist.
  6. Elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten analogen Schalter (42), eine Integrierschaltung (9), einen Vergleicher (54), eine Steuer-Flipflop-Schaltung (17), einen zweiten analogen Schalter (60) und einen Spannungsumsetzer (36), bei welcher ein Spannungsausgang (43) des ersten analogen Schalters (42) nicht nur mit einem Eingang (41) des Spannungsumsetzers (36) sondern auch direkt mit einem Eingang (8) der Integrierschaltung (9) verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss (10) der Integrierschaltung (9) mit einem Vergleichereingang (56) des Vergleichers (54) verbunden ist, welcher einen Referenzeingang (55) aufweist, der mit einem elektrischen Potential VC verbunden ist, wobei ein Signal an einem Ausgang (57) des Vergleichers (54) erzeugt wird, um die Steuerung der logischen Steuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) über einen Eingang (16) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) in der Weise zu ermöglichen, dass die Steuersignale für jede der Elektroden des elektrooptischen Schaltelements (1), die an Ausgängen (18, 19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) erzeugt werden, um 180° phasenverschoben sind (Q, Q), und bei welcher der Ausgang (57) des Vergleichers (54) auch mit einem Auswahleingang (61) des zweiten analogen Schalters (60) in der Weise verbunden ist, dass bei jeder Änderung der Polarität der elektrischen Ansteuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) der zweite analoge Schalter (60) für kurze Zeit einen Ausgang (53), der mit einem Eingang (52) der Integrierschaltung (9) verbunden ist, von einem elektrisch erdfreien ersten Eingang (62) zu einem konstanten elektrischen Potential VP umschaltet, das mit einem zweiten Eingang (63) verbunden ist, um die Integrierschaltung (9) in einen Ausgangszustand zurückzusetzen, und bei welcher die Ausgänge (18, 19) der Steuer-Flipflop-Schaltung (17) mit Eingängen (39, 40) des Spannungsumsetzers (36) verbunden sind, welcher die Steuersignale in elektrische Ansteuersignale für das elektrooptische Schaltelement (1) an dessen Ausgängen (37, 38) umsetzt, welche mit den Elektroden (2, 3) des elektrooptischen Schaltelements (1) verbunden sind, wobei die Amplitude der Ansteuersignale durch die elektrische Spannung VLCD bestimmt wird, welche mit einem Steuereingang (41) des Spannungsumsetzers (36) verbunden ist.
  7. Elektronische Schaltung nach den Ansprüchen 5 oder 6, welche des Weiteren einen zusätzlichen analogen Schalter (24), ein Sensorelement (35) zum Erfassen der Lichtintensität und eine logische Steuerschaltung (30) aufweist, bei welcher der zusätzliche analoge Schalter (24) zwischen Spannungspegeln VS1 und VS2 als Referenzspannung VC1 auswählt, während die Spannungspegel VS1 und VS2 mit Eingängen (27, 28) des analogen Schalters (24) verbunden sind, bei dem ein Ausgang (25) mit dem zweiten Referenzeingang (55) des Vergleichers (54) verbunden ist, wobei das Sensorelement (35) an einem Ausgang (34) des Sensorelements (35), welcher mit einem Synchronisiereingang (31) der logischen Steuerschaltung (30) verbunden ist, ein Signal erzeugt, um die logische Steuerschaltung (30) in der Weise zu synchronisieren, dass ein logisches Signal an einem Ausgang (32) der logischen Steuerschaltung (30) – wobei der Ausgang (32) der logischen Steuerschaltung (30) mit einem Steuereingang (26) des zusätzlichen analogen Schalters (24) verbunden ist – den zusätzlichen analogen Schalter (24) synchron zu den Ansteuersignalen für das elektrooptische Schaltelement (1) und in Entsprechung zu dem Signal des Sensorelements (35) in der Weise steuert, dass er die Spannung VC1 an seinem Ausgang (25) so wählt, dass die Schwankungen im Zeitintervall der Polaritätsänderung der elektrischen Ansteuersignale unter Steuerung durch den Vergleicher (20) so klein wie möglich sind.
  8. Elektronische Schaltung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrierschaltung (9) einen Integrierkondensator (110), einen Übertragungskondensator (101), zwei elektronische analoge Schalter (102, 103) und zwei Transistoren entgegengesetzter Polarität (115, 116) aufweist, wobei die beiden Transistoren (115, 116) mit untereinander verbundenen Basiszuleitungen und untereinander verbundenen Emitterzuleitungen für eine vollständige Ladungsübertragung von dem Übertragungskondensator (101) in den Integrierkondensator (110) in der Weise sorgen, dass eine Integration der Ansteuersignale des elektrooptischen Schaltelements durch eine periodische, ausreichend häufige Ladungsübertragung proportional zur Ansteuerspannung des elektrooptischen Schaltelements in den Integrierkondensator (110) durch den Übertragungskondensator (101) erzielt wird.
  9. Elektronische Schaltung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher (54), der gleichzeitig auch zum Entladen des Integrierkondensators (110) eingesetzt wird, zwei Transistoren (117, 118) entgegensetzter Polarität mit Basiszuleitungen aufweist, die mit Kollektorzuleitungen des anderen Transistors verbunden sind, während die übrigen Emitterzuleitungen mit einem Integrierkondensator (110) der Integrierschaltung (9) verbunden sind und ein zusätzlicher npn-Transistor (119) ein Ausgangssignal des Vergleichers (54) liefert.
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