เบื้องหลังรางวัลจากการ R&D ผลึกเหลว

30 สิงหาคม 2560

 

                          

 

รูปที่ 1  Dr. Asad Khan (ที่มา: http://kentdisplays.com/)

                   

        ในปีพ.ศ. 2560 นี้ สมาคมฟิสิกส์แห่งสหรัฐอเมริกา (American Physical Society หรือ APS)  ได้ประกาศให้รางวัลการประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม (Prize for Industrial Applications of Physics) แก่ Dr. Asad Khan โดยมีคำสดุดีว่า “สำหรับการมีส่วนร่วมอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนต่อการพัฒนาองค์ความรู้ด้านฟิสิกส์ของผลึกเหลว (liquid crystal) ชนิด bistable/ reflective cholesteric และการประยุกต์เชิงพาณิชย์ของจอภาพผลึกเหลวแบบไวต่อแรงกด (pressure-sensitive)  รวมถึงหน้าต่างกระจกที่ปรับความมืด-สว่างได้ (switchable windows), กระดานชนวนอิเล็กทรอนิกส์ (eWriters) และผลิตภัณฑ์ใหม่ๆอีกเป็นจำนวนมาก”

                     

         ปัจจุบัน Dr. Khan ดำรงตำแหน่งเป็นหัวหน้านักวิจัยของบริษัท Kent Displays ที่เมือง Kent มลรัฐโอไฮโอ ในสหรัฐอเมริกา และยังเป็นหนึ่งในคณะกรรมการบริหารของบริษัทด้วย โดยรับหน้าที่ดูแลด้านวิศวกรรม คุณภาพ การผลิต การวิจัย และ การพัฒนาผลิตภัณฑ์  Dr. Khan มีผลงานจดทะเบียนสิทธิบัตรเกี่ยวกับผลึกเหลวชนิดคอเลสเตอริก (cholesteric) และจอภาพทั้งในสหรัฐและนานาชาติมากกว่า 20 ชิ้น นอกจากนั้นยังเป็นผู้ร่วมประดิษฐ์ในผลงานจดทะเบียนสิทธิบัตรในสหรัฐและนานาชาติอีกหลายชิ้น  Dr. Khan เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านผลึกเหลวโดยแท้จริงมีผลงานเป็นบทความวิชาการทางด้านนี้จำนวนมาก รวมทั้งมีส่วนร่วมในการเขียนหนังสือเรื่อง “Flexible Flat Panel Display” และรับเชิญเป็นวิทยากรบรรยายด้านเทคโนโลยีของจอภาพผลึกเหลวทั้งในและต่างประเทศบ่อยครั้ง

                     

           ความสำเร็จของ Dr. Khan เป็นตัวอย่างที่ดีที่สอดคล้องกับคำกลอนของท่านสุนทรภู่ ที่ว่า “รู้วิชาก็ให้รู้เป็นครูเขา”  ท่านเรียนจบปริญญาตรีและโทสาขาวิชาฟิสิกส์จาก College of Wooster และจากมหาวิทยาลัย Kent State University ที่โอไฮโอ ตามลำดับ และสุดท้ายได้ปริญญาเอกในสาขาวิชาฟิสิกส์เคมี (Chemical Physics) จากสถาบัน Liquid Crystal Institute (LCI) ของ Kent State University หลังจบการศึกษาก็เขาทำงานต่อที่ บริษัท Kent Displays ในปีพ.ศ. 2538  ดังนั้นเมื่อนับถึงปัจจุบันก็เท่ากับว่าท่านทำงานค้นคว้าวิจัยด้านผลึกเหลวมาอย่างเข้มข้นต่อเนื่องไม่ต่ำกว่า 25 ปีแล้ว

 

                                          

 

รูปที่ 2 ศาสตราจารย์ Glenn H. Brown (พ.ศ. 2458 – 2538) (ที่มา :https://www.kent.edu/kent/news/kent-state%E2%80%99s-liquid-crystal-institute-celebrate-50-years-innovation)

                       

                         

              ผลึกเหลวถูกค้นพบเป็นครั้งแรกโดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ในตอนช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ต่อช่วงต้นของศตวรรษที่ 20ในทวีปยุโรป  แต่ตอนนั้นความสนใจยังอยู่ในวงจำกัดและเป็นเรื่องของวิชาการล้วนๆ ภายหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 (พ.ศ. 2482 – 2488) จึงกลับมาได้รับความสนใจใหม่อีกครั้ง  ในปีพ.ศ.2496  นักเคมีชื่อ Glenn H. Brown ได้ริเริ่มบุกเบิกเรื่องผลึกเหลวอย่างเอาจริงเอาจังที่ Kent State University   ต่อมาในปีพ.ศ. 2508  ศาสตราจารย์ Brown ได้ก่อตั้งสถาบัน LCI ขึ้น  ซึ่งถือเป็นศูนย์วิจัยแห่งแรกของโลกที่มุ่งศึกษาวิจัยและหาทางประยุกต์ใช้ประโยชน์ผลึกเหลวเป็นการเฉพาะ  ศาสตราจารย์ Brown ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการคนแรกของสถาบันนี้อยู่ถึง18 ปี

 

                                

 

รูปที่ แสดงตัวอย่างงบประมาณที่สถาบัน LCI ได้รับการสนับสนุนจากแหล่งทุนหลักๆระหว่างปีพ.ศ. 2554 - 2555  ซึ่งรวมเป็นเงินทั้งสิ้น 7,395,000 ดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 245 ล้านบาท) โดยมีที่มาจากภาคอุตสาหกรรมเพียง 4 % เท่านั้น [1]  ซึ่งไม่ต่างกันมากเมื่อเทียบกับงบประมาณประจำปีของศูนย์วิจัย Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) ของ National University of Singapore ที่ได้รับการสนับสนุนจากภาคอุตสาหกรรมเพียง 6 % เท่านั้น [2]  ดังนั้นที่รัฐบาลพยายามผลักดันให้หน่วยงานสายวิจัยและพัฒนา (R&D) ของรัฐ เสาะหาเงินสนับสนุนจากภาคเอกชน / อุตสาหกรรม จนเลี้ยงตัวเองได้นั้น จะเป็นไปได้หรือไม่ก็ขอให้ดูจากตัวอย่างนี้  โดยเฉพาะเมื่อกำลังหมายถึงภาคเอกชน / อุตสาหกรรมไทยด้วยแล้ว

 

          การประยุกต์เชิงพาณิชย์ของผลึกเหลวในช่วงเริ่มแรกที่ประสบความสำเร็จอย่างล้นหลาม จนเติบโตกลายเป็นอุตสาหกรรมหลายหมื่นล้านบาทคือผลิตภัณฑ์นาฬิกาข้อมือและเครื่องคิดเลขฉบับกระเป๋า (รูปที่ 4) และตามติดมาด้วยจอภาพผลึกเหลว (liquid crystal display หรือ LCD) (รูปที่ 5)  ในปีพ.ศ. 2555 TV จอภาพผลึกเหลว ครองส่วนแบ่งตลาดในยุโรปถึง 94% โดยที่เหลือ 6% เป็นของTV จอภาพพลาสมา ส่วนของ TV จอภาพหลอด CRT มียอดขายต่ำมากๆ ปัจจุบันหน้าจอของสมาร์ทโฟนก็ทำด้วยผลึกเหลว เช่นของ iPhone ทุกรุ่น ทั้งนี้รวมถึงจอภาพของแท็บเล็ต iPad ด้วย

 

                    

รูปที่ 4 (ซ้าย) นาฬิกาข้อมือที่หน้าปัดทำด้วยผลึกเหลวเริ่มปรากฏออกสู่ตลาดประมาณในปีพ.ศ. 2515 และ (ขวา) เครื่องคิดเลขฉบับกระเป๋าที่จอแสดงตัวเลขทำจากผลึกเหลว  ถูกผลิตออกมาเป็นครั้งแรกโดยบริษัท Sharp ในปีพ.ศ. 2516 ซึ่งปัจจุบันก็ยังคงใช้ผลึกเหลวอยู่  โดยก่อนหน้าปีพ.ศ. 2516 จอแสดงตัวเลขจะทำจาก LED (ที่มา: http://www.theretroworld.com/category/watches-from-50-to-100-fifty-to-one-hundred-pounds/ และ https://www.walmart.com/ip/Sharp-8-Digit-Handheld-Calculator-EL-243SB/14006015)

 

                             

 

รูปที่ 5 จอภาพทำจากผลึกเหลวถูกประดิษฐ์ขึ้นมาตั้งแต่ประมาณก่อนปีพ.ศ. 2512 แต่ใช้เวลาพัฒนาคุณภาพเพิ่มเติมอีกหลายปี จนกระทั่งในปีพ.ศ. 2550 TV จอภาพผลึกเหลวมียอดขายทั่วโลกแซงหน้า TV จอภาพหลอดรังสีแคโทด (CRT) แบบดั้งเดิมได้ในที่สุด (ที่มา: https://techterms.com/definition/lcd)

 

           ในปีพ.ศ.2536ในสมัยของผู้อำนวยการคนที่ 2 ของ LCI คือศาสตราจารย์นักฟิสิกส์ J. William Doane ท่านได้ร่วมกันกับนักลงทุนชื่อ William Manning ก่อตั้งธุรกิจ start-up ที่ spin-off ออกมาจากสถาบัน  LCI ตั้งชื่อว่า  Kent Displays Incorporated   ปัจจุบันบริษัท Kent Displays มีจำนวนลูกจ้างประมาณ 100 คนทั่วโลก โดยประจำอยู่ที่สำนักงานใหญ่ที่โอไฮโอประมาณ 90 คน บริษัทมีความเชี่ยวชาญพิเศษด้านจอภาพผลึกเหลว ทั้งในแง่การค้นคว้าวิจัย การพัฒนาผลิตภัณฑ์ เป็นผู้นำเทคโนโลยีในการผลิตแผ่นผลึกเหลวในปริมาณมากแบบม้วนสู่ม้วน (roll-to-roll) และยังออกผลิตภัณฑ์ของตัวเองด้วย เช่น ป้ายดิจิตอล, ป้ายบอกราคาในซูเปอร์มาร์เก็ต, สมาร์ทการ์ด, ฟิล์มเคลือบที่เปลี่ยนสีได้ และบูกี้บอร์ด (รูปที่ 6)  มีลูกค้าอยู่ใน 30 ประเทศทั่วโลก ลูกค้าหลักนอกสหรัฐอเมริกา ได้แก่ ประเทศญี่ปุ่น จีน เกาหลีใต้ และสหราชอาณาจักร   รายได้ 35 % ของบริษัทมาจากการส่งออก

 

                               

 

รูปที่ 6 ผลิตภัณฑ์บูกี้บอร์ด (Boogie Board)ที่ใช้ผลึกเหลวแบบไวต่อแรงกดที่โค้งงอได้ และ eWriter  display technology ที่เป็นจุดเด่นของบริษัท Kent Displays ออกวางตลาดเมื่อปีพ.ศ. 2553 (ใช้เวลาในการทำ R&D อยู่ประมาณ 20 ปี)  ผลิตภัณฑ์นี้ใช้งานเป็นเหมือนกระดานชนวนยุคใหม่  สามารถบันทึกสิ่งที่เขียนหรือวาดเป็นไฟล์ PDF และส่งไปเก็บที่คอมพิวเตอร์ได้ ลบแล้วเขียนใหม่ได้มากกว่า 50,000 ครั้ง กินไฟน้อยมาก (ถ่านกระดุม 1 เม็ด ใช้งานได้ 3 ปี) มีหลายรุ่น ขนาดประมาณ 221 x 146 x 4.5 มิลลิเมตร หนัก 110 กรัม มีราคาเครื่องละประมาณ 1,460 บาท (ราคาในสหรัฐอเมริกา) ปัจจุบันมีการนำไปใช้ในโรงเรียนในสหรัฐอเมริกา ซึ่งทำให้สามารถลดการใช้กระดาษลงได้มาก ( ของเลียนแบบที่สั่งซื้อได้จาก Alibaba.com มีราคาเครื่องละประมาณ 233 บาท แต่ต้องซื้อยกล็อตจำนวน 80 เครื่อง)  (ที่มา: http://www.cleveland.com/business/index.ssf/2015/08/how_kent_displays_ceo_helped_b.html)

 

         เรื่องของผลึกเหลวได้รับความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์ไทยอยู่ช่วงหนึ่งประมาณเมื่อ 40 ปีที่แล้ว แต่ไม่นานก็เงียบหายไป ตราบจนปัจจุบันนี้  ทำให้นึกถึงอีกเรื่องหนึ่งที่มาในแนวเดียวกัน คือเรื่องของเซลล์แสงอาทิตย์ที่เมื่อประมาณ 20 ปีมาแล้ว หน่วยงานใหญ่แห่งหนึ่ง ได้พยายามผลักดันอย่างคึกคัก แต่ต่อมาข่าวคราวก็เงียบหายไปเฉยๆ เหมือนกับไม่เคยมีเรื่องนี้เกิดขึ้นมาก่อน ทั้งๆที่ได้ลงทุนไปแล้วนับหลายร้อยล้านบาท  ทำไมเราทำงาน  hi-tech R&D อย่างต่อเนื่องไม่ได้เหมือนที่อื่นเขา ? ถ้าอย่างนั้นก็ไม่ต้องพูดถึงเรื่องการพัฒนาสร้างนวัตกรรมไฮเทคของตัวเอง และดังนั้นก็ไม่ต้องหวังเรื่องไฮเทคสตาร์ทอัพ ถ้ายังคงเป็นอยู่เช่นนี้ยุทธศาสตร์ Thailand 4.0 จะบรรลุเป้าหมายนำพาประเทศข้ามพ้นกับดักรายได้ปานกลางได้อย่างไร?

 

 

 

เอกสารอ้างอิง

[1] Annual Report, Liquid Crystal Institute, Kent State University, 1 July 2011 – 30 June 2012, p. 3 (ที่: https://www.lcinet.kent.edu/facts/annual_reports/2011-2012%20Annual%20Report.pdf).

[2] Annual Report 2016, Solar Energy Research Institute of Singapore, National University of Singapore, p. 7 (ที่: http://www.seris.nus.edu.sg/doc/publications/Annual-Reports/1_SERIS_AR2016.pdf ).

บทความย้อนหลัง

มาถึงจุดนี้ได้อย่างไร?


การเป็นผู้นำตลาดของกระจกกอริลลา


เนเธอร์แลนด์กับเทคโนโลยีระดับโมเลกุลและนาโน


เบื้องหลังรางวัลจากการ R&D ผลึกเหลว


รถยนต์ไฟฟ้ากับระบบทำความเย็นแบบใหม่


เทคโนโลยีไมโครเวฟเพื่อชุมชนและ SME


ไมโครฟลูอิดิกส์...จากฟิสิกส์ของของไหลในท่อขนาดเล็กจิ๋วสู่นวัตกรรมการวินิจฉัยโรค


รางวัลนวัตกรรมยอดเยี่ยมประจำปี 2015 ของ IOP


บทเรียนจากการปฏิวัติอุตสาหกรรมการให้แสงสว่าง


รางวัลการประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2015


การทำงานด้านฟิสิกส์ : ทำไมไม่เลือกทั้งคู่


นักฟิสิกส์ที่ภาคอุตสาหกรรมต้องการ


รางวัล การประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2012 (Price for Industrial Applications of Physics)


รางวัล การประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2010 (Price for Industrial Applications of Physics)


บทความทั้งหมด