JP5174676B2 - 磁気検出装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、従来に比べて簡単な回路構成で双極検出を可能とした磁気検出装置及び電子機器に関する。

下記特許文献１及び特許文献２に示すように、ヒンジ部を介して連結された表示筐体と操作筐体を有して成る折畳み式携帯電話では、前記表示筐体の表裏面を反転させない状態での前記表示筐体及び操作筐体の開閉検知（以下、第１の開閉検知と言う）と、前記表示筐体の表裏面を反転させた状態での前記表示筐体と前記操作筐体の開閉検知（以下、第２の開閉検知と言う）とを、夫々検知するために、第１の開閉検知を行うための磁気検出部と、前記第２の開閉検知を行うための磁気検出部とを別々に設けていた。すなわち各開閉検知時のときに、磁気検出装置に及ぼされる外部磁界の方向は逆転するために、双極対応型にするために、第１の開閉検知用と第２の開閉検知用とで別々に磁気検出部を用意していた。また、磁気検出部を構成する磁気抵抗素子として従来では、ホール素子が一般的に用いられていた。
特開２００５−３０３６８８号公報 特開２００５−２５２５３９号公報

しかしながら、上記のように、第１の開閉検知を行うための磁気検出部と、前記第２の開閉検知を行うための磁気検出部とを別々に設けるために、前記２つの磁気検出部で構成される磁気検出装置は大きくなってしまい、小型化に適切に対応することができなかった。また前記磁気検出装置のコストが高くなるといった問題もあった。

また、上記した第１の開閉検知時と第２の開閉検知時では、前記表示筐体と操作筐体間の間隔が同じでも、磁石や磁気検出装置の設置位置によって、前記磁石と磁気検出装置間の距離が変わってしまうため、磁気検出装置に及ぼされる外部磁界の大きさが第１の開閉検知時と第２の開閉検知時で異なる。よって、各開閉検知時での検出感度を同じレベルで設定すると、ＯＮ・ＯＦＦ信号の出力タイミングが第１の開閉検知時と第２の開閉検知時とで異なってしまったり、また磁気検出装置に作用する外部磁界が弱い側の開閉検知を適切に行えないといった問題も発生した。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、従来に比べて簡単な回路構成で双極検出を可能とした磁気検出装置及び電子機器を提供することを目的としている。

本発明における磁気検出装置は、
膜面内方向の外部磁界（水平磁場）に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の双方を検知可能な共通の回路部と、
を有し、
前記磁気抵抗効果素子に作用する前記（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記（−）方向の外部磁界の最大磁界強度より大きいとき、
前記（＋）方向の外部磁界が作用したときに対する検出感度は、前記（−）方向の外部磁界が作用したときに対する検出感度よりも低く設定されることを特徴とするものである。

これにより、従来に比べて簡単な回路構成で双極検出を可能とした磁気検出装置を実現できる。また磁気検出装置の小型化を実現できる。

特に、（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の最大磁界強度が異なる場合でも、本発明のように検出感度を変えることで、（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の双方を適切に検出できる。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、（＋）方向の外部磁界、及び、（−）方向の外部磁界の双方に対して電気抵抗が変化する共通の第１磁気抵抗効果素子であり、
前記回路部では、前記（＋）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベルと、前記（−）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベルとが設定されている構成にできる。磁気抵抗効果素子は１種類で済み、また外部磁界の方向までも検知可能となる。

上記において、前記第１磁気抵抗効果素子に作用する前記（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記（−）方向の外部磁界の最大磁界強度よりも大きいとき、無磁場状態での出力の基準レベルと、前記（＋）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベル間のレベル幅が、前記基準レベルと、前記（−）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベル間のレベル幅よりも広く設定されている。このように（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の最大磁界強度が異なる場合でも、本発明のように閾値レベルの基準レベルから見たレベル幅を変えることで、（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の双方を適切に検出できる。

また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、（＋）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果素子と、（−）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化する第３磁気抵抗効果素子とで構成され、
前記回路部では、前記第２磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界、及び、前記第３磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて、前記（−）方向の外部磁界の双方が検知可能とされている構成でもよい。

上記において、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及びフリー磁性層の積層構造を有し、
前記第２磁気抵抗効果素子に作用する（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記第３磁気抵抗効果素子に作用する（−）方向の外部磁界の最大磁界強度よりも大きいとき、
前記第２磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層とフリー磁性層との間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値が、前記第３磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層とフリー磁性層との間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎ３の絶対値よりも大きく設定されている。このように（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の最大磁界強度が異なる場合でも、本発明のように磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎの大きさを調整して磁界感度を変えることで、（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界の双方を適切に検出できる。

本発明は、第１本体と、第２本体とを折り畳み可能に連結するとともに前記第２本体の表裏面を反転可能に支持する電子機器であって、
前記第１本体あるいは前記第２本体のどちらか一方に磁石が装備され、他方に、上記のいずれかに記載された磁気検出装置が装備され、
前記第２本体の表裏面を反転させないで、前記第１本体と前記第２本体とを折り畳む第１の開閉検知のときに、前記磁石と前記磁気検出装置との距離が近づいて、前記磁石から発せられる（＋）方向、あるいは（−）方向の外部磁界が検知され、前記第２本体の表裏面を反転させて、前記第１本体と前記第２本体とを折り畳む第２の開閉検知のときに、前記磁石と前記磁気検出装置との距離が近づいて、前記磁石から発せられる前記第１の開閉検知のときとは逆方向の外部磁界が検知されることを特徴とするものである。

本発明では、上記により、簡単な回路構成で、前記第１の開閉検知と、前記第２の開閉検知とを夫々適切に行うことが出来る。

また、第１の開閉検知時と、前記第２の開閉検知時に、第１本体と第２本体間の間隔が同じでも、前記磁石や磁気検出装置の設定位置によっては、前記磁石と磁気検出装置間の距離が異なり、その結果、前記磁気抵抗効果素子に作用する（＋）方向及び（−）方向の外部磁界の大きさが異なるときがある。そのような場合でも、（＋）方向の外部磁界が作用したときの検出感度と、（−）方向の外部磁界が作用したときの検出感度を変えることで、第１の開閉検知時と、前記第２の開閉検知時とで同じタイミングで信号を出力させることが可能である。

本発明では、従来に比べて簡単な回路構成で双極検出を可能とした磁気検出装置を実現できる。

図１は折畳み式携帯電話を開いた状態の平面図、図２は図１に示す折畳み式携帯電話の斜視図、図３は、図２の状態から折畳み式携帯電話を閉じる途中の状態を示す折畳み式携帯電話の側面図、図４は、図３の状態から完全に折畳み式携帯電話の閉じた状態を横から見た側面図、図５は、図３に示す閉じた状態の折畳み式携帯電話をＡ−Ａ線から切断し矢印方向から見た部分断面図、図６は、図２の状態から第２本体（表示筐体）を反転させる途中状態を示す折畳み式携帯電話の斜視図、図７は、前記第２本体（表示筐体）の表裏面を反転させた状態を示す折畳み式携帯電話の平面図、図８は図７の状態から折畳み式携帯電話を閉じたときの図５と同じ箇所での部分断面図、図９は、本実施形態に使用される第１磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の部分断面図、図１０は、本実施形態に使用される第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性と閾値レベルとを説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図１１は、第１磁気抵抗効果素子を有する本実施形態の磁気検出装置の部分回路図、図１２は、本実施形態に使用される第２磁気抵抗効果素子と第３磁気抵抗効果素子とを備えた磁気検出装置の部分回路図、図１３は第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図１４は、第３磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）である。

各図で用いられる図示Ｘ１、Ｘ２方向は横方向、図示Ｙ１、図Ｙ２方向は縦方向、図示Ｚ方向は高さ方向を示し、各方向は残り２つの方向と直交する関係にある。

図１，図２に示す本実施形態の折畳み式携帯電話１は、表示筐体（第２本体）２と操作筐体（第１本体）３と、前記表示筐体２と操作筐体３とを連結する連結部材４とを有して構成される。

図１のように折り畳み式携帯電話１を開いた状態では、前記表示筐体２の液晶ディスプレイ等の表示画面５が設けられた表示面（第１の面）２ａと、前記操作筐体３の各種の操作釦６が配置された操作面（対向面）３ａとが同じ外側を向いた状態となる。

また前記表示筐体２の前記表示面２ａにはスピーカ２３が設けられ、前記操作筐体３の操作面３ａにはマイク７が設けられている。

図１，図２に示すように、前記連結部材４は、前記操作筐体３に固定されたヒンジ部８と前記ヒンジ部８の横方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に延びる第１回転軸９に接続され、前記表示筐体２とともに、前記第１回転軸９を中心として開閉方向に回動する中間部１０とで構成される。

また前記中間部１０には、前記第１回転軸９に対して直交する方向（図示Ｙ１−Ｙ２方向）であって、前記中間部１０の横方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）の中央に第２回転軸２４が設けられ、前記表示筐体２は第２回転軸２４に接続されている。前記表示筐体２は前記第２回転軸２４を中心として反転可能に支持されている。よって本形態の折り畳み式携帯電話１では図１の通常使用状態から図６のように表示筐体２の表裏面を反転させて図７に示す反転状態に移行することができる。

図１に示すように、開いた状態での前記折畳み携帯電話１の長手方向を縦方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に配置したとき、前記折畳み携帯電話１の横方向（図示Ｘ方向）の中心であって、前記縦方向（図示Ｙ方向）に延びる中心線Ｂ−Ｂ上の表示筐体２の内部に１個の磁石１１が配置されている。

前記磁石１１は、図１に示すようにＮ極とＳ極とが横方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）に向くように配置されている。

また前記中心線Ｂ−Ｂ上の前記操作筐体３の内部には、第１磁気抵抗効果素子１２が設けられている。

本形態では、前記第１磁気抵抗効果素子１２は図５に示す表示筐体２と操作筐体３とを閉じた状態では、磁石１１と高さ方向（図示Ｚ方向）にて対向する位置に配置される。このとき前記磁石１１の中心と前記第１磁気抵抗効果素子１２の中心とが高さ方向に一致していなくてもよく、前記第１磁気抵抗効果素子１２は前記磁石１１からの水平磁場を検知できればよいため、例えば、前記第１磁気抵抗効果素子１２は図示Ｘ１−Ｘ２方向あるいは図示Ｙ１−Ｙ２方向に多少ずれて配置されてもかまわない。また後で説明するように本実施形態の回路構成では、ブリッジ回路を組む場合に前記第１磁気抵抗効果素子１２を２個用いるが、これら第１磁気抵抗効果素子１２は、前記磁石１１からの水平磁場を検知できる位置に配備されている。

前記第１磁気抵抗効果素子１２は、図９に示すように設置面２０上に下から順に、ＩｒＭｎやＰｔＭｎ等で形成された反強磁性層１９、ＮｉＦｅやＣｏＦｅ等の強磁性材料で形成された固定磁性層１４、Ｃｕ等で形成された非磁性中間層１５及びＮｉＦｅやＣｏＦｅ等の強磁性材料で形成されたフリー磁性層１６の積層構造で形成される。図９に示す形態では、前記反強磁性層１９の下に結晶配向を整えるためのＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒで形成されたシード層１７が設けられているが、前記シード層１７の形成は必須ではない。
また前記フリー磁性層１６の上にはＴａ等で形成された保護層１８が形成されている。

前記第１磁気抵抗効果素子１２は、さらに前記シード層１７から保護層１８までの積層体２１の両側（図示Ｙ１−Ｙ２方向）にハードバイアス層２２，２２が設けられている。

前記第１磁気抵抗効果素子１２では、前記反強磁性層１９と前記固定磁性層１４とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層１９と前記固定磁性層１４との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層１４の磁化方向１４ａは一方向に固定される。図９では前記磁化方向１４ａは図示Ｘ２方向に固定される。

一方、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａは、前記フリー磁性層１６のＹ１−Ｙ２方向の両側に設けられたハードバイアス層２２からのバイアス磁界の影響を受けて、前記固定磁性層１４の磁化方向１４ａと直交する方向、図９ではＹ１方向に磁化されている。前記フリー磁性層１６は固定磁性層１４のように磁化固定されておらず外部磁場により磁化方向は変動する。

前記磁石１１から発せられる外部磁界のうち、第１磁気抵抗効果素子１２を構成する各層の膜面と平行な方向に向く水平磁場Ｈが作用すると、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａが変動し、前記固定磁性層１４の磁化方向１４ａと前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａの関係で電気抵抗が変化する。これは巨大磁気抵抗（Giant magneto resistive: GMR）効果と呼ばれ、巨大磁気抵抗効果を発現させるには上記した反強磁性層１９、固定磁性層１４、非磁性中間層１５及びフリー磁性層１６の４層構造が基本膜構成である。

本実施形態においては、Ｘ１方向が（＋）方向、Ｘ２方向が（−）方向と定義する。
今、前記第１磁気抵抗効果素子１２にＸ１方向、すなわち（＋）方向の水平磁場Ｈが作用すると、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａがその方向へ変動し、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａと前記固定磁性層１４の磁化方向１４ａとが直交から反平行になり、図１０に示すように第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒが大きくなる。一方、前記第１磁気抵抗効果素子１２にＸ２方向、すなわち（−）方向の水平磁場Ｈが作用すると、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａがその方向へ変動し、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａと前記固定磁性層１４の磁化方向１４ａとが直交から平行になり、図１０に示すように第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒが小さくなる。

図１０に示すように、第１磁気抵抗効果素子１２のヒステリシス曲線は、後述する図１３や図１４に示すようなループ状でなく直線状となっている。これは、図９に示すように前記フリー磁性層１６に対してバイアス磁界をかけているためである。

なお本実施形態では、前記第１磁気抵抗効果素子１２は、前記非磁性中間層１５をＡｌ−ＯやＴｉ−Ｏの絶縁材料で形成したトンネル効果を利用したトンネル型磁気抵抗効果素子であってもよい。トンネル型磁気抵抗効果素子も水平磁場Ｈを検知するものである。

本実施形態の磁気検出装置３０の回路構成は図１１のようになっている。すなわち、第１磁気抵抗効果素子１２は２個設けられ、各第１磁気抵抗効果素子１２が固定抵抗素子３１に直列接続され、４個の素子がブリッジ回路３９を構成している。図１１に示すように、２本の直列回路を並列接続する一方の接続部３９ａには入力端子３２が、他方の接続部３９ｂには、アース端子３３が接続され、ブリッジ回路の２つの出力取り出し部３９ｃ、３９ｄが、差動増幅器３４に接続されている。前記差動増幅器３４は２つの比較回路（コンパレータ）３５，３６に接続され、各比較回路３５，３６が夫々、第１出力端子３７及び第２出力端子３８に接続されている。

前記第１の比較回路３５では、第１の閾値レベル（電圧値）ＬＶ１が設定されており、それよりも高い電圧値が入力された場合、ＯＮ信号を生成し、それよりも低い電圧値が入力された場合、ＯＦＦ信号を生成し、各信号が前記第１出力端子３７から出力される。一方、前記第２の比較回路３６では、第２の閾値レベル（電圧値）ＬＶ２が設定されており、それよりも低い電圧値が入力された場合、ＯＮ信号を生成し、それよりも高い電圧値が入力された場合、ＯＦＦ信号を生成し、各信号が前記第２出力端子３８から出力される。

図１０には、前記閾値レベルＬＶ１，ＬＶ２を図示している。なお前記比較回路３５，３６での閾値レベルＬＶ１，ＬＶ２は、電圧値で設定されるが、図１０では、それを、第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒに換算して示している。

図１１に示す固定抵抗素子３１は、図９に示す第１磁気抵抗効果素子１２の積層体２１の積層順が異なるだけで同じ材料層で形成されている。前記固定抵抗素子３１は図９に示すフリー磁性層１６と非磁性中間層１５とが逆積層され、下から、反強磁性層１９、固定磁性層１４、フリー磁性層１６及び非磁性中間層１５の順で積層されている。前記フリー磁性層１６は前記固定磁性層１４に接して形成されることで、もはや外部磁界に対して磁化変動するフリー磁性層として機能せず、前記固定磁性層１４と同様に磁化固定される。よって前記固定抵抗素子３１は外部磁界に対して磁化変動せず抵抗変化しない。

前記固定抵抗素子３１は前記第１磁気抵抗効果素子１２と同じ材料層で構成されているから、前記固定抵抗素子３１の抵抗値を、前記第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値（外部磁界が作用していないとき、無磁場状態）と同じに設定でき、また前記第１磁気抵抗効果素子１２の温度係数（ＴＣＲ）と、前記固定抵抗素子３１の温度係数とのばらつきを抑制できる。

本実施形態では、図１，図２の表示筐体２と操作筐体３とを開いた状態では、前記第１磁気抵抗効果素子１２に対して、前記磁石１１から水平磁場Ｈが作用しないため（無磁場状態であるため）、前記第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒは、図１０に示すＲ１であり、図１１に示すブリッジ回路３９を構成する４つの素子の抵抗値が全て一致した状態となっている。よって前記ブリッジ回路３９の２つの出力取り出し部３９ｃ，３９ｄからは、夫々中点電位が出力され、前記差動増幅器３４にて０（ｖ）の差動電位が得られ、前記差動電位は、第１の閾値レベルＬＶ１を下回り、第２の閾値レベルＬＶ２を上回るため、比較回路３５，３６を通して第１出力端子３７，第２出力端子３８からＯＦＦ信号が出力される。

図１，図２の状態から図３のように前記表示筐体２と操作筐体３とを折り畳むと（第１の開閉検知）、徐々に前記磁石１１から発せられる（＋）方向の水平磁場Ｈが前記第１磁気抵抗効果素子１２に作用し、第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒは、図１０に示す抵抗値Ｒ１から見て、右肩上がりの直線部Ｓ１上に沿って徐々に上昇する。

図４に示すように、完全に表示筐体２と操作筐体３とを閉じた状態では、前記磁石１１と第１磁気抵抗効果素子１２間が最接近し、前記第１磁気抵抗効果素子１２に最大限に強い（＋）方向の水平磁場Ｈが及ぶ。

前記表示筐体２と操作筐体３とを閉じる途中で、前記第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒが図１０に示す第１の閾値レベルＬＶ１を超えると、差動電位もまた、前記第１の比較回路３５で設定されている第１の閾値レベルＬＶ１（電圧値）を超えた状態となり、前記第１出力端子３７からＯＮ信号が出力される。一方、第２出力端子３８からはＯＦＦ信号が出力される。

次に、図２の状態から図６のように表示筐体２の表裏面を反転させて、図７の平面状態にし、図７の状態から再び、前記表示筐体２と前記操作筐体３とを折り畳む（第２の開閉検知）。

図８は前記表示筐体２の表裏面を反転させて表示筐体２と操作筐体３とを完全に閉じた状態であるが、図８に示すように前記第１磁気抵抗効果素子１２には前記磁石１１から（−）方向の水平磁場Ｈが作用する。すなわち図５の場合と比較すると前記水平磁場Ｈの方向が逆転する。

図７の状態から図８のように前記表示筐体２と操作筐体３とを折り畳むと、徐々に前記磁石１１から発せられる（−）方向の水平磁場Ｈが前記第１磁気抵抗効果素子１２に作用して、第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒは、図１０に示す抵抗値Ｒ１から見て、左肩下がりの直線部Ｓ２上に沿って徐々に降下する。

前記表示筐体２と操作筐体３とを閉じる途中で、前記第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒが図１０に示す第２の閾値レベルＬＶ２を下回ると、差動電位もまた、前記第２の比較回路３６で設定されている第２の閾値レベルＬＶ２（電圧値）を下回った状態となり、前記第２出力端子３８からＯＮ信号が出力される。一方、第１出力端子３７からはＯＦＦ信号が出力される。

図１１に示す回路には、図示しないクロック回路が設けられていて、前記差動増幅器３４からの差動電位の入力が、所定の時間間隔で、前記第１の比較回路３５と、第２の比較回路３６とに交互に切り換わるように設定されている。

上記したように、前記表示筐体２の表裏面を反転させないで、前記表示筐体２と操作筐体３とを閉じた第１の開閉検知時、前記第１出力端子３７からＯＮ信号が、前記表示筐体２の表裏面を反転させて、前記表示筐体２と操作筐体３とを閉じた第２の開閉検知時、前記第２出力端子３８からＯＮ信号が、夫々出力されるので、表示筐体２の表裏面が反転しているか否か、換言すれば（＋）方向の水平磁場Ｈが第１磁気抵抗効果素子１２に作用しているのか、（−）方向の水平磁場Ｈが第１磁気抵抗効果素子１２に作用しているのか、外部磁界の方向までも判別できる。

ところで、磁石１１は前記表示筐体２の表示画面５の裏面に設置されているから、図５の第１の開閉検知時と、図８の第２の開閉検知時とで、前記磁石１１と前記第１磁気抵抗効果素子１２間の最接近距離Ｄ１，Ｄ２が異なる。

図５の第１の開閉検知時の最接近距離Ｄ１のほうが、図８の第２の開閉検知時の最接近距離Ｄ２に比べて小さい。この結果、前記第１磁気抵抗効果素子１２に作用する水平磁場Ｈの最大磁界強度は、図５の場合の（＋）方向の水平磁場Ｈの方が、図８の場合の（−）方向の水平磁場Ｈに比べて強くなる。

すなわち図３に示す表示筐体２と操作筐体３とを閉じる過程において、前記表示筐体２と操作筐体３間の内角θが、第１の開閉検知時と第２の開閉検知時とで同じでも、前記磁石１１と第１磁気抵抗効果素子１２間の距離が違っているので、前記第１磁気抵抗効果素子１２に及ぼされる水平磁場Ｈの強さが異なる。よって、前記閾値レベルＬＶ１と第１磁気抵抗効果素子１２に外部磁界が作用していないときの基準レベル（図１０では第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値ＲがＲ１の位置）間のレベル幅Ｗ１と、前記閾値レベルＬＶ２と基準レベル間のレベル幅Ｗ２とを同じレベル幅に設定してしまうと、（＋）方向の水平磁場Ｈが第１磁気抵抗効果素子１２に作用している場合のほうが、（−）方向の水平磁場Ｈが第１磁気抵抗効果素子１２に作用する場合に比べて早い段階で閾値レベルＬＶ１を超えてしまい、前記第１の開閉検知時と、第２の開閉検知時とで異なるタイミングでＯＮ信号が出力されることになる。あるいは、前記第１の閾値レベルＬＶ１に合わせて、前記閾値レベルＬＶ２のレベル幅Ｗ２を広げると、前記（−）方向の外部磁界が第１磁気抵抗効果素子１２に作用しても前記第１磁気抵抗効果素子１２の抵抗値Ｒが第２の閾値レベルＬＶ２を適切に下回らず、前記第２の開閉検知時に適切にＯＮ信号が出力されないといった場合もある。

よって、図１０のように、第１の開閉検知時と第２の開閉検知時とで表示筐体２と操作筐体３間の内角θを同じにしたときに、強い水平磁場Ｈが作用しやすい（＋）方向の外部磁界検出時に対しては、図１０のように、第１の閾値レベルＬＶ１のレベル幅Ｗ１を大きくして低検出感度にし、一方、（＋）方向に比べて、弱い水平磁場Ｈが作用する（−）方向の外部磁界検出時に対しては、図１０のように、第２の閾値レベルＬＶ２のレベル幅Ｗ２を前記レベル幅Ｗ２よりも小さくして高検出感度に設定する。これにより、前記第１の開閉検知時と、前記第２の開閉検知時とで、共に適切にＯＮ信号を出力できるとともに、同じタイミングで、すなわち同じ内角θのときに、ＯＮ信号の出力を調整できる。

図１２に示す磁気検出装置５０では、前記第１磁気抵抗効果素子１２とは異なる磁気抵抗効果素子が使用される。

図１２に示すように、第２磁気抵抗効果素子５１及び第３磁気抵抗効果素子５２の２種類の磁気抵抗効果素子が使用され、図８に示す第１磁気抵抗効果素子１２と同じように積層体２１を有している。ただし前記第２磁気抵抗効果素子５１及び前記第３磁気抵抗効果素子５２には、前記ハードバイアス層２２は形成されていない。

図１３は、第２磁気抵抗効果素子５１のヒステリシス曲線を示している。図１３に示すようにヒステリシス曲線はループ状であり、しかもヒステリシスループＨＲ２は、（＋）方向の外部磁界側に寄っている。

前記ヒステリシスループＨＲ２の中点と外部磁界がゼロのラインまでの磁界の強さで層間結合磁界Ｈｉｎ（以下、第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２という）が決定される。

一方、図１４は、第３磁気抵抗効果素子５２のヒステリシス曲線を示している。図１４に示すようにヒステリシス曲線はループ状であり、しかもヒステリシスループＨＲ３は、（−）方向の外部磁界側に寄っている。

前記ヒステリシスループＨＲ３の中点と外部磁界がゼロのラインまでの磁界の強さで層間結合磁界Ｈｉｎ（以下、第３の層間結合磁界Ｈｉｎ３という）が決定される。

前記層間結合磁界Ｈｉｎ２，Ｈｉｎ３は、前記固定磁性層１４と前記フリー磁性層１６との間に作用する結合磁界である。例えば前記非磁性中間層１５の膜厚や、前記非磁性中間層１５の表面に対するプラズマトリートメント（ＰＴ）の際の、ガス流量（ガス圧）や電力値を適切に調整することで、前記層間結合磁界Ｈｉｎ２，Ｈｉｎ３を夫々、（＋）磁界側へ、あるいは（−）磁界側へシフトさせることができ、また前記層間結合磁界Ｈｉｎ２，Ｈｉｎ３の絶対値を異なる値に設定することが出来る。

図１２に示すように、第２磁気抵抗効果素子５１及び第３磁気抵抗効果素子５２は夫々、固定抵抗素子５３に直列接続され、第１直列回路５４と第２直列回路５５とを構成している。また、２つの固定抵抗素子５６が直列接続された第３直列回路５７も設けられている。

前記第１直列回路５４と第３直列回路５７とが並列に接続されて第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成し、前記第２直列回路５５と前記第３直列回路５７とが並列に接続されて第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成している。

前記固定抵抗素子５６が直列接続された第３直列回路５７の中点電位を前記第１ブリッジ回路ＢＣ１と、前記第２ブリッジ回路ＢＣ２の基準電位として共通化し、且つ、前記第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成する第１直列回路２６の第１出力取り出し部５４ａと差動増幅器３４間の接続、及び前記第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成する第２直列回路５５の第２出力取り出し部５５ａと差動増幅器３４間の接続を交互に切り換える第１スイッチ回路６０が設けられている。前記差動増幅器３４は出力端子７３に接続されている。

本実施形態の磁気検出装置５０は、双極検出対応の磁気検出装置であるが、第３直列回路５７を前記第１ブリッジ回路ＢＣ１と、前記第２ブリッジ回路ＢＣ２の双方で共通回路として使用することで、２つのブリッジ回路を別々に設けていた従来に比べて、素子数を少なくでき、具体的には図１２に示すように、全部で６個で構成でき、素子数を減らすことが可能である。

また本実施形態では第３直列回路５７を第１ブリッジ回路ＢＣ１及び第２ブリッジ回路ＢＣ２の共通回路としたことで、一つの差動増幅器３４にダイレクトに前記第３直列回路５７の第３出力取り出し部５７ａを接続し、あとは、第１スイッチ回路６０によって、第１直列回路５４の第１出力取り出し部５４ａと差動増幅器３４間の接続、及び第２直列回路５５の第２出力取り出し部５５ａと差動増幅器３４間の接続を切り換える回路構成とすれば、１つの差動増幅器３４を設けるだけで、第１ブリッジ回路ＢＣ１と差動増幅器３４とが接続された（＋）方向の外部磁界検出状態と、第２ブリッジ回路ＢＣ２と差動増幅器３４とが接続された（−）方向の外部磁界検出状態との２検出状態を交互に得ることが出来、簡単な回路構成で適切に、第１ブリッジ回路ＢＣ１及び第２ブリッジ回路ＢＣ２の双方から前記差動増幅器３４にて差動電位を得ることが出来る。

前記第１ブリッジ回路ＢＣ１では、第２磁気抵抗効果素子５１が（＋）方向の水平磁場Ｈに対して抵抗変化するため、（＋）方向の外部磁界が作用する前記表示筐体２の表裏面を反転させない状態での前記表示筐体２と操作筐体３との第１の開閉検知を行うことが出来る。一方、前記第２ブリッジ回路ＢＣ２では、第３磁気抵抗効果素子５２が（−）方向の水平磁場Ｈに対して抵抗変化するため、（−）方向の外部磁界が作用する前記表示筐体２の表裏面を反転させた状態での前記表示筐体２と操作筐体３との第２の開閉検知を行うことが出来る。

上記にて図５と図８を用いて説明したように、第１の開閉検知時、及び第２の開閉検知時に、表示筐体２と操作筐体３間の内角θが同じでも、前記第１磁気抵抗効果素子１２に作用する（＋）方向の水平磁場Ｈの磁界強度、及び、（−）方向の水平磁場Ｈの磁界強度が異なるので、第１の開閉検知時、及び第２の開閉検知時に同じタイミングで、ＯＮ・ＯＦＦ信号を出力させるには、図１３，図１４のように第２磁気抵抗効果素子５１の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値と、前記第３磁気抵抗効果素子の第３の層間結合磁界Ｈｉｎ３の絶対値とを異なる値に設定する。具体的には、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値のほうを、前記第３の層間結合磁界Ｈｉｎ３の絶対値よりも大きくしており、前記第２磁気抵抗効果素子５１のほうが、前記第３磁気抵抗効果素子５２に比べて、同じだけ抵抗変化させるに、大きな外部磁界が必要となっている（第２磁気抵抗効果素子５１を第３磁気抵抗効果素子５２より低磁界感度に設定する）。

そして、第１の開閉検知時と第２の開閉検知時とで前記表示筐体２と操作筐体３間の内角θが同じとき、（＋）方向への外部磁界のほうが、（−）方向への外部磁界に比べて第１磁気抵抗効果素子１２に強く作用しやすいので、上記のように層間結合磁界Ｈｉｎ２，Ｈｉｎ３を調整することで、前記前記第１の開閉検知時と、第２の開閉検知時とで、共に適切にＯＮ信号を出力できるとともに、同じタイミングで、すなわち同じ内角θのときに、ＯＮ信号の出力を調整できる。

図１２に示す磁気検出装置５０において、外部磁界の方向性まで判断するには、例えば、前記第１スイッチ回路６０の切換えを識別し、そのとき得られる出力信号から判別することが可能である。図１２に示すように、第１ブリッジ回路ＢＣ１が前記差動増幅器３４に接続されていることを識別し、そのとき得られる信号がＯＮ信号であれば、第１の開閉検知状態であることを判別でき、また、第１ブリッジ回路６０のスイッチ動作により、第２ブリッジ回路ＢＣ２が前記差動増幅器３４に接続されていることを識別し、そのとき得られる信号がＯＮ信号であれば、第２の開閉検知状態であることを判別できる。

また図１２に示す実施形態では、アース端子７０と第１直列回路５４間の接続、及び前記アース端子７０と前記第２直列回路５５間の接続とを切り換える第２スイッチ回路７１が設けられている。

そして、前記第１スイッチ回路６０により前記第１ブリッジ回路ＢＣ１と前記差動増幅器３４間が接続されたとき、前記第２スイッチ回路７１により前記第１直列回路５４と前記アース端子７０間が接続され、前記第１スイッチ回路６０により前記第２ブリッジ回路ＢＣ２と前記差動増幅器３４間が接続されたとき、前記第２スイッチ回路７１により前記第２直列回路５５と前記アース端子７０間が接続される。これにより、前記第１ブリッジ回路ＢＣ１と前記差動増幅器３４間が接続されたとき、第２直列回路５５に電流は流れず、また前記第２ブリッジ回路ＢＣ２と前記差動増幅器３４間が接続されたとき、第１直列回路５４に電流は流れないため、消費電流の低減を図ることが出来、また検出感度を向上させることが出来る。

前記第２スイッチ回路７１は、入力端子７２と第１直列回路５４間、及び前記入力端子７２と前記第２直列回路５５間にもうけられてもよい。

本実施形態の磁気検出装置では、外部磁界に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記電気抵抗変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界及び（−）方向の外部磁界の双方を検知可能な共通の回路部とを有して構成されている。

従来では、（＋）方向の外部磁界検知用の磁気検出素子（例えばホール素子）と、（−）方向の外部磁界検知用の磁気検出素子（例えばホール素子）とを別々に用意し、且つ、各磁気検出素子に接続される磁界検出信号の生成を行う回路部が別々に設けられていたが、本実施形態では、共通の回路部を設ければよいので、従来に比べて簡単な回路構成で双極検出を可能とした磁気検出装置を実現できる。また前記磁気検出装置の小型化を実現できる。

また素子数も図１１の形態では４個、図１２の形態では６個で済む。本形態はブリッジ回路を組んでいるが、１つの直列回路だけでも磁気検出装置を構成することはでき、その場合、図１１での第１磁気抵抗効果素子１２を使用すれば、素子数は１つの磁気抵抗効果素子と、１つの固定抵抗素子の計２つで済む。

また本実施形態では磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を用いており、従来のようにホール素子を使用しない。一般的に用いられるホール素子は、素子表面の垂直磁場成分を検知するもので、磁石の磁極近傍に配置することが必要であることから、以下に示す（＋）方向の外部磁界と（−）方向の外部磁界とが異なる磁界強度であるとき、１個のホール素子では適切に磁界検出を出来ない恐れがあったが、本実施形態で用いられる磁気抵抗効果素子は膜面と平行な方向の水平磁場成分を検知するものであり、また磁気抵抗効果素子は、微弱な外部磁場を検知できるものであるから、少なくとも１個の磁気抵抗効果素子を用いて、（＋）方向の外部磁界、及び（−）方向の外部磁界の双方の検知を可能としている。

なお上記形態では磁気抵抗効果素子としてＧＭＲ素子を用いたが、異方性磁気効果を利用したＡＭＲ素子を使用することも出来る。

また、本実施形態では、表示筐体２の表裏面を反転させないで、表示筐体２と操作筐体３とを閉じる第１の開閉検知時と、表示筐体２の表裏面を反転させて、表示筐体２と操作筐体３とを閉じる第２の開閉検知時とで、前記表示筐体２と操作筐体３間の内角θが同じでも、磁石１１と磁気抵抗効果素子間の距離が異なることから、磁気抵抗効果素子に作用する（＋）方向の外部磁界、及び（−）方向の外部磁界の磁界強度が異なる。かかる場合でも、（＋）方向の外部磁界が（−）方向の外部磁界よりも強い磁界強度であれば、（＋）方向の外部磁界が作用する場合の検出感度を、（−）方向の外部磁界が作用する場合の検出感度よりも低下させることで、（＋）方向の外部磁界が作用したときと（−）方向の外部磁界が作用したときの双方において適切に磁界検出信号を出力できるとともに、同じタイミングでＯＮ信号・ＯＦＦ信号を出力させることが出来る。感度の調整は、たとえば、上記したように、差動電位の閾値レベルの調整や、層間結合磁界Ｈｉｎの調整で行うことが出来る。

なお本実施形態では、第１の開閉検知時に磁気抵抗効果素子に（＋）方向の外部磁界が作用し、第２の開閉検知時に磁気抵抗効果素子に（−）方向の外部磁界が作用していたが、磁石１１の向きを変えて、第１の開閉検知時に磁気抵抗効果素子に（−）方向の外部磁界が作用し、第２の開閉検知時に磁気抵抗効果素子に（＋）方向の外部磁界が作用するようにしてもよい。

また（＋）方向をＸ１方向、（−）方向をＸ２方向としたが、例えば磁石１１の向きを変えてＹ１方向を（＋）方向、Ｙ２方向を（−）方向に設定してもよい。

上記では折畳み携帯電話を実施形態として説明したが、折畳み携帯電話以外、例えばゲーム機等、第１本体と、第２本体と、前記第１本体と前記第２本体とを折り畳み可能に連結し、前記第２本体の表裏面を反転可能に支持する電子機器であれば本実施形態を適用できる。

折畳み式携帯電話を開いた状態の平面図、 図１に示す折畳み式携帯電話の斜視図、 図２の状態から折畳み式携帯電話を閉じる途中の状態を示す折畳み式携帯電話の側面図、 図３の状態から完全に折畳み式携帯電話の閉じた状態を横から見た側面図、 図４に示す閉じた状態の折畳み式携帯電話をＡ−Ａ線から切断し矢印方向から見た部分断面図、 図２の状態から第２本体（表示筐体）を反転させる途中状態を示す折畳み式携帯電話の斜視図、 前記第２本体（表示筐体）の表裏面を反転させた状態を示す折畳み式携帯電話の平面図、 図７の状態から折畳み式携帯電話を閉じたときの図５と同じ箇所での部分断面図、 本実施形態に使用される第１磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の部分断面図、 第１実施形態に使用される第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性と閾値レベルとを説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、 第１磁気抵抗効果素子を有する第１実施形態の磁気検出装置の部分回路図、 第２実施形態に使用される第２磁気抵抗効果素子と第３磁気抵抗効果素子とを備えた磁気検出装置の部分回路図、 第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、 第３磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、

符号の説明

１ 折り畳み式携帯電話
２ 表示筐体
３ 操作筐体
４ 連結部材
５ 表示画面
６ 操作釦
８ ヒンジ部
１０ 中間部
１１ 磁石
１２ 第１磁気抵抗効果素子
１４ 固定磁性層
１５ 非磁性中間層
１６ フリー磁性層
１９ 反強磁性層
２１ 積層体
２２ ハードバイアス層
３０、５０ 磁気検出装置
３１、５３、５６ 固定抵抗素子
３２、７２ 入力端子
３３、７０ アース端子
３４ 差動増幅器
３５、３６ 比較回路
３７、３８、７３ 出力端子
３９ ブリッジ回路
５１ 第２磁気抵抗効果素子
５２ 第３磁気抵抗効果素子
５４ 第１直列回路
５５ 第２直列回路
５７ 第３直列回路
６０ 第１スイッチ回路
７１ 第２スイッチ回路
ＢＣ１ 第１ブリッジ回路
ＢＣ２ 第２ブリッジ回路

Claims (4)

1. 膜面内方向の外部磁界（水平磁場）に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、
   前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の双方を検知可能な共通の回路部と、
   を有し、
   前記磁気抵抗効果素子に作用する前記（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記（−）方向の外部磁界の最大磁界強度より大きいとき、
   前記（＋）方向の外部磁界が作用したときに対する検出感度は、前記（−）方向の外部磁界が作用したときに対する検出感度よりも低く設定されることを特徴とする磁気検出装置。
2. 膜面内方向の外部磁界（水平磁場）に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、
   前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の双方を検知可能な共通の回路部と、
   を有し、
   前記磁気抵抗効果素子は、（＋）方向の外部磁界、及び、（−）方向の外部磁界の双方に対して電気抵抗が変化する共通の第１磁気抵抗効果素子であり、
   前記回路部では、前記（＋）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベルと、前記（−）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベルとが設定されており、
   前記第１磁気抵抗効果素子に作用する前記（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記（−）方向の外部磁界の最大磁界強度よりも大きいとき、無磁場状態での出力の基準レベルと、前記（＋）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベル間のレベル幅が、前記基準レベルと、前記（−）方向の外部磁界に対して磁界検出に必要な出力の閾値レベル間のレベル幅よりも広く設定されていることを特徴とする磁気検出装置。
3. 膜面内方向の外部磁界（水平磁場）に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、
   前記磁気抵抗効果素子に接続され、前記電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の双方を検知可能な共通の回路部と、
   を有し、
   前記磁気抵抗効果素子は、（＋）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果素子と、（−）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化する第３磁気抵抗効果素子とで構成され、
   前記回路部では、前記第２磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて、（＋）方向の外部磁界、及び、前記第３磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて、前記（−）方向の外部磁界の双方が検知可能とされており、
   前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及びフリー磁性層の積層構造を有し、
   前記第２磁気抵抗効果素子に作用する（＋）方向の外部磁界の最大磁界強度が、前記第３磁気抵抗効果素子に作用する（−）方向の外部磁界の最大磁界強度よりも大きいとき、
   前記第２磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層とフリー磁性層との間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値が、前記第３磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層とフリー磁性層との間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎ３の絶対値よりも大きく設定されていることを特徴とする磁気検出装置。
4. 第１本体と、第２本体とを折り畳み可能に連結するとともに前記第２本体の表裏面を反転可能に支持する電子機器であって、
   前記第１本体あるいは前記第２本体のどちらか一方に磁石が装備され、他方に、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された磁気検出装置が装備され、
   前記第２本体の表裏面を反転させないで、前記第１本体と前記第２本体とを折り畳む第１の開閉検知のときに、前記磁石と前記磁気検出装置との距離が近づいて、前記磁石から発せられる（＋）方向、あるいは（−）方向の外部磁界が検知され、前記第２本体の表裏面を反転させて、前記第１本体と前記第２本体とを折り畳む第２の開閉検知のときに、前記磁石と前記磁気検出装置との距離が近づいて、前記磁石から発せられる前記第１の開閉検知のときとは逆方向の外部磁界が検知されることを特徴とする電子機器。

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