落下に耐えるディスプレイ設計
ポータブル機器やハンドヘルド機器は、必然的に落下される可能性があります。人間であれば、どうしても落としてしまうものです。LCDディスプレイは薄いガラスでできており、ガラスは割れる可能性があるため、設計上の課題に直面します。
ディスプレイを完全に割れなくすることは不可能ですが、システムレベルで落下試験性能を最適化することで、ディスプレイの落下試験に合格させ、最終製品の耐久性を大幅に向上させること が可能です。
設計の課題は、ディスプレイ自体をより強くすることではありません。それだけでは不十分です。重要なのは、製品全体とディスプレイを一体として設計することです。たとえるなら、壊れやすい卵を守るように設計するイメージです。最終製品はその卵を保護する必要があります。
この設計哲学は、自動車設計で長年知られている考え方に似ています。落下した製品は地面に衝突し、急減速の力を受けます。この衝撃により、製品および統合されたLCDパネルに高い力が加わります。
ディスプレイ設計の主要戦略
落下による減速度の影響を最小化する
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衝撃エネルギーを吸収するようディスプレイを設計します。自動車のクラッシュ耐性設計のように、圧縮可能な素材を使用して衝撃を吸収します。
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ハンドヘルド製品では、LCDを保護するためにエネルギー吸収素材を用い、最終製品が永久変形しないようにします。
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衝撃が発生した際にエネルギーを吸収・分散することが重要です。柔軟な素材を「ボディ」と地面の間に挟むことで、落下時のエネルギーを一部吸収できます。
外装とディスプレイ間の衝撃伝達を最小化・分散する
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ディスプレイは、自動車事故における人間と同じように扱います。損傷は多くの場合、ディスプレイが内部構造に衝突することで発生します。
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ディスプレイを製品内で固定し、落下時の移動を抑え(シートベルトのように)、柔軟なガスケット材でエネルギーを分散(エアバッグのように)させます。これにより、落下試験時の耐衝撃性能が大幅に向上します。
ガラスへの応力集中を排除する
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LCDガラスと接触する面は広くすることで、応力を分散させます。集中接触点をなくすことで、ガラスは広く支えられた場合にある程度の衝撃に耐えられます。
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最終製品の構造は、落下時にディスプレイを押しつぶさないように設計する必要があります。エネルギーはディスプレイを通さず周囲に逃がす設計が望ましいです。
カンチレバー状のLCDガラスのサポート設計
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COG(Chip-on-Glass)ディスプレイは、LCD IC用の突出したリードが大きく露出していることがあります。落下時、未支持のリードに力が集中すると破損する可能性があります。
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ガスケットやRTV(常温硬化シリコン)を追加することで、これら脆弱部の保護を行います。LCDサプライヤーによっては、この補強が推奨される場合があります。
強化ガラスの活用
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Gorilla Glassなどの強化ガラスは、日常のタッチパネル使用による摩耗には有効ですが、落下時の衝撃には限定的です。
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工業用、建設用、または厳しい消費者向け環境では、耐衝撃性を考慮して使用することを検討してください。
結論
落下試験の結果は予測が難しく、製品の6軸すべてで、異なる高さや異なる表面に対して繰り返し試験する必要があります。これらの設計指針に従うことで、落下試験による損傷を最小化し、製品の耐久性を向上させ、実際の使用環境における故障を減らすことが可能 になります。





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