JPWO2008059914A1 - 磁気検出装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を用いて、双極検出可能な構造を簡単且つ小型化で実現できる磁気検出装置、及び、前記磁気検出装置を用いて、切換操作を簡単に行うことが可能な電子機器を提供することを目的としている。【解決手段】 表示筐体２の内部には磁石１０が設けられ、前記磁石１０はスライド移動可能な操作体１２に支持されている。操作筐体３の内部には磁気抵抗効果素子１１が設けられている。前記操作体１２をスライド移動させることで、前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向の外部磁界Ｈ、及び（−）方向の外部磁界Ｈが別々のタイミングで侵入し、前記磁気抵抗効果素子１１の電気抵抗は変化する。前記磁気抵抗効果素子１１の抵抗変化に基づき、。前記操作体１２をスライド移動させたときに所定モードに切り換えることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の磁気検出装置に係り、特に、簡単な構造により双極検知できる磁気検出装置、及び前記磁気検出装置を用いることで簡単に所定モードに切換えることが出来る電子機器に関する。

ノート型パーソナルコンピュータは電源を入れた状態で閉じると、通常スリープ状態となり、表示画面がＯＦＦ状態になる等の省電力モードに切り換わる。

ところで、ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態でも前記スリープ状態とならなず表示画面がＯＮ状態となっている等、通常の使用状態を維持するようにソフト的に切替操作を行うことは従来において行われていた。
特開平１１−８５４４９号公報 特開平９−２７４４７４号公報 特開２００６−１６３２９４号公報 特開２００４−３１０６５８号公報

しかしながら、上記したようにソフト的に操作を行うには、まず、操作者がノート型パーソナルコンピュータを開いた状態で、ノート型パーソナルコンピュータを閉じた際に非スリープ状態とすべく設定入力を行うことが必要となった。しかも、上記のようにソフト的に設定入力及び設定解除を行う場合には、そのつど、プログラムを起動させて設定入力及び設定解除を行わなければならず、操作者に過度の負担を与えていた。

上記に挙げたいずれの特許文献に記載された発明にも、ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態での非スリープ状態の設定及び解除について記載されていない。

特許文献１に記載された発明は、ノート型パーソナルコンピュータの開閉検知等をソフト的に処理するものである。

特許文献２に記載された発明にはスライドスイッチに関する発明が開示されているが、検出回路が複雑化して好ましくない。またこのようなスライドスイッチは接触式であるため高寿命を確保できないといった問題もあった。

特許文献３に記載された発明には携帯電話の向き（方向）を、加速度センサを用いて検知するものであり、非スリープ状態の設定及び解除に使用できないと考えられる。

特許文献４に記載された発明には、ノート型パーソナルコンピュータの表示部を回動させた際の回動検知を磁気検出素子と磁石を用いて行うことが記載されている。特許文献４では磁気検出素子がリードスイッチであると記載されている。しかしリードスイッチは近接スイッチであるため、磁石が前記リードスイッチから離れ外部磁界が前記リードスイッチに作用しない無磁場状態を作る必要がある。また、リードスイッチを用いた回動検知には必ず互いに離れた場所に最低２つのリードスイッチを必要とし、一方のリードスイッチが磁界検知するとき、他方のリードスイッチは磁界検知しない場所に置かれ、前記他方のリードスイッチが磁界検知するとき前記一方のリードスイッチは磁界検知しない場所に置かれる必要があるので、どうしても装置が大型化しやすいといった問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を用いて、双極検出可能な構造を簡単且つ小型化で実現できる磁気検出装置、及び、前記磁気検出装置を用いて、切換操作を簡単に行うことが可能な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、
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積層構造の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磁界検出信号を出力する集積回路と、前記外部磁界を発生させるための磁石と、を有し、
前記磁気抵抗効果素子と磁石とが間隔を空けて対向配置され、前記磁石から磁気抵抗効果素子に、前記積層構造の積層界面と平行な面方向から、（＋）方向の外部磁界、及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界が別々のタイミングで侵入可能なように、前記磁気抵抗効果素子及び磁石の少なくとも一方が、他方の前方、及び後方に向けて往復移動自在に、あるいは、他方に対して回転自在に支持されており、
前記集積回路では、前記往復移動あるいは回転に伴って、前記磁気抵抗効果素子の（＋）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（＋）磁界検出信号、及び、前記磁気抵抗効果素子の（−）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（−）磁界検出信号が夫々、出力されることを特徴とするものである。

本発明では、これにより、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の磁気検出装置において、双極検出可能な構造を簡単且つ小型化で実現できる。

磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子は、積層構造の積層界面と平行な面方向からの外部磁界（以下、水平磁場という）の方向変化を検知できる。よって本発明のように、前記磁気抵抗効果素子に、（＋）方向及び（−）方向の水平磁場が別々のタイミングで侵入するように、磁気抵抗効果素子及び磁石の少なくとも一方を他方に対して往復移動自在にあるいは回転自在に配置すれば、前記磁気抵抗効果素子に対して（＋）方向及び（−）方向の水平磁場が別々のタイミングで作用する磁場状態を狭い領域内で簡単に作り出すことができ、双極検出可能な磁気検出装置を簡単且つ小型化で実現できる。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子の中心及び磁石の中心は同じ中心軸上に位置し、前記磁気抵抗効果素子及び前記磁石の少なくとも一方が、前記中心軸を回転軸として回転自在に支持されていることが、前記磁気抵抗効果素子及び前記磁石の少なくとも一方を回転自在に支持する場合において、より適切に磁気検出装置の小型化を実現でき好適である。

本発明は、上記に記載の磁気検出装置が組み込まれて成る電子機器であって、
前記電子機器の表面に、往復移動操作あるいは回転操作可能な操作体が設けられ、前記操作体に前記磁気抵抗効果素子あるいは前記磁石が支持され、前記操作体を操作することで、前記集積回路にて出力される前記（＋）磁界検出信号、及び（−）磁界検出信号に基づいて、所定モードに切換可能とされていることを特徴とするものである。

このように本発明では、上記した本発明の磁気検出装置を用いることで、切換操作を簡単に行うことが可能な電子機器を実現できる。すなわち前記操作体を往復移動操作あるいは回転操作すれば、簡単に所定モードに切り換えることができる。

また本発明では、前記電子機器は、第１部材と第２部材とが開閉自在に支持されており、前記操作体は、前記第１部材と第２部材とを閉じた状態で、前記第１部材及び第２部材のどちらか一方の表面に設けられていることが好ましい。これにより前記第１部材と第２部材とを閉じた状態で、前記操作体を操作するだけで簡単に所定モードに切り換えることができる。

またこのとき、前記第１部材あるいは前記第２部材のどちらか一方に、前記磁気抵抗効果素子及び集積回路が組み込まれ、他方に前記磁石が組み込まれ、
前記第１部材と前記第２部材との開閉により、前記磁石からの外部磁界の磁界強度変化に伴う前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づいて開閉検知が可能とされていることが好ましい。これにより所定モードへの切換えと開閉検知とを同じ１つの磁気検出装置を用いて行うことができ、磁気検出装置の設置スペースが小さくて済む。

本発明によれば、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の磁気検出装置において、双極検出可能な構造を簡単且つ小型化で実現できる。

また本発明の磁気検出装置を用いることで、切換操作を簡単に行うことが可能な電子機器を実現できる。

図１はノート型パーソナルコンピュータを開いた状態の斜視図、図２は前記ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態の斜視図と、前記コンピュータに接続されるモニターの正面図、図３は前記ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態において、第１の切換え状態を示す図２に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、図４は前記ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態において、第２の切換え状態を示す部分断面図（図３と同じ位置での部分断面図）、図５は図３に示す状態から前記ノート型パーソナルコンピュータを開いた状態を示す部分断面図、図６は本実施形態の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を膜厚方向から切断した部分断面図、図７は本実施形態におけるセンサ部の回路構成図、図８は図７とは異なる本実施形態のセンサ部の回路構成図、図９，図１０は、図８に示す回路内に使用される磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）のＲＨ曲線図、である。

各図で用いられる図示Ｘ１、Ｘ２方向は横方向、図示Ｙ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ノート型パーソナルコンピュータ１は、表示筐体（第１本体）２と操作筐体（第２本体）３とを有して構成される。前記表示筐体２と操作筐体３は開閉自在に連結されている。

図１のようにノート型パーソナルコンピュータ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のキーボード６やタッチパッド７が設けられている操作面３ａとが同じ面側に現れ、通常、図１の状態で、表示画面５を見ながらキーボード操作やタッチパッド操作あるいはマウス操作等が行われる。

図１に示す実施形態では、前記表示筐体２の内部に磁石１０が設けられ、前記操作筐体３の内部に磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）１１を含むセンサ部８が設けられている。

図２に示すノート型パーソナルコンピュータ１は、図１の開いた状態から前記表示筐体２及び操作筐体３を閉じた状態を示している。図２に示すように前記表示筐体２の前記表示面２ａとの逆面側であるカバー面２ｂが、閉じた状態では操作者の最も目に付く上面を占め、通常、前記カバー面２ｂに、ノート型パーソナルコンピュータ１の販売元の会社等のロゴが表示されている。

前記カバー面２ｂからは表示筐体２内部に設けられた磁石１０を支持する操作体１２が現れている。前記操作体１２の一部は前記カバー面２ｂから突出して、その突出部分が、操作者が操作可能な抓み形状となっている。

前記カバー面２ｂには、図示Ｘ１−Ｘ２方向に直線状に、前記操作体１２の移動経路２ｃが形成されており、前記操作体１２は図示Ｘ１−Ｘ２方向に往復移動自在にスライドできるようになっている。

前記操作体１２に連結された磁石１０は、図３，図４に示す閉じた状態において、高さ方向（図示Ｚ方向）の上面側がＳ極に着磁され、下面側がＮ極に着磁されている。

図２，図３に示すように、前記移動経路２ｃの図示Ｘ１−Ｘ２方向への長さ寸法はＴ１で形成されており、図２〜図４のように操作筐体３と表示筐体２とを閉じた状態において、前記操作筐体３内部に設けられた磁気抵抗効果素子１１は、ちょうど前記移動経路２ｃと高さ方向（図示Ｘ方向）に対向し、且つ前記磁気抵抗効果素子１１の図示Ｘ１−Ｘ２方向への中心は、前記移動経路２ｃの長さ寸法Ｔ１の中心に位置するように配置されている。また磁気抵抗効果素子１１が図７に示す回路図に示すように２個用意する場合には、例えば前記磁気抵抗効果素子１１を、図示Ｙ方向に所定間隔を空けて配置する。

前記操作体１２をスライド移動させると、図３に示すように、前記磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示左側（Ｘ２側；例えば前方）に位置する状態と、前記磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示右側（Ｘ１側；例えば後方）に位置する状態とを交互に作り出すことが出来る。

本実施形態では、図示Ｘ１方向を（＋）方向、図示Ｘ２方向を（−）方向と定義する。なおどの方向を（＋）方向，（−）方向と定義するかは任意に決定できる。

今、図３に示すように前記磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示左側（Ｘ２側）に位置するように、前記操作体１２を図示左側にスライド移動させた状態であると、前記操作体１２に支持された磁石１０から発生した外部磁界Ｈは、前記操作筐体３内部の磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向の水平磁場として侵入する。

一方、図４に示すように、前記磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示右側（Ｘ１側）に位置するように前記操作体１２を図示右側にスライド移動させた状態であると、前記操作体１２に支持された磁石１０から発生した外部磁界Ｈは、前記操作筐体３内部の磁気抵抗効果素子１１に（−）方向の水平磁場として侵入する。

このように本実施形態では前記操作体１２を図示Ｘ1−Ｘ２方向に往復移動させると、
前記磁石１０から磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向の外部磁界Ｈ、及び（−）方向の外部磁界Ｈを別々のタイミングで（交互に）侵入させることが可能である。

図６に示すように、前記磁気抵抗効果素子１１は、形成面３ｃ側から順に、例えば、ＮｉＦｅＣｒ等で形成されたシード層１８、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、ＮｉＦｅやＣｏＦｅ等の強磁性材料で形成されたフリー磁性層１６、Ｔａ等の保護層１７の積層構造で形成される。

また図６に示すように前記磁気抵抗効果素子１１は、さらに前記シード層１８から保護層１７までの積層体の両側（図示Ｙ方向）にハードバイアス層２２，２２が設けられている。

前記磁気抵抗効果素子１１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６では前記磁化方向１４ａは図示Ｘ１方向に固定される。図３，図４に示す「ＰＩＮ方向」とは前記磁化方向１４ａを示している。

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Ｙ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と直交する方向であるＹ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。

前記磁気抵抗効果素子１１は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲ素子であり、ＧＭＲ素子では、前記フリー磁性層１６と固定磁性層１４との磁化関係で電気抵抗が変化する。前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａと固定磁性層１４の磁化方向１４ａとが平行であると電気抵抗は最も低下し、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａと固定磁性層１４の磁化方向１４ａとが反平行であると電気抵抗は最も大きくなる。

図３，図４に示すように、前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に作用する外部磁界Ｈは、前記磁気抵抗効果素子１１の積層構造の積層界面（図示Ｘ−Ｙ平面）と平行な面方向から侵入する。

上記した磁気抵抗効果素子１１のフリー磁性層１６の磁化方向１６ａは、このように積層界面と平行な面方向の外部磁界Ｈである水平磁場の方向変化によって変動し、これにより前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａと固定磁性層１４の磁化方向１４ａとの関係が変化して電気抵抗が変化する。よって前記磁気抵抗効果素子１１に水平磁場が作用するように前記磁気抵抗効果素子１１と磁石１０の配置を工夫することが必要である。

図３に示すように、図示Ｘ１方向からの（＋）方向の外部磁界Ｈが前記磁気抵抗効果素子１１に作用すると、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａは図示Ｘ１方向に変動し、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とが平行になり電気抵抗は低下する。

一方、図４に示すように、図示Ｘ２方向からの（−）方向の外部磁界Ｈが前記磁気抵抗効果素子１１に作用すると、前記フリー磁性層１６の磁化方向１６ａは図示Ｘ２方向に変動し、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とが反平行になり電気抵抗は上昇する。

図７に示すように、本実施形態のセンサ部８は、磁気抵抗効果素子１１に接続され、前記磁気抵抗効果素子１１の電気抵抗変化に基づいて磁界検出信号を出力する集積回路を有して構成される。

図７に示すように前記磁気抵抗効果素子１１は２個設けられ、各磁気抵抗効果素子１１が固定抵抗素子２５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７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３９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（磁界検出信号）を生成するようになっている。

また、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信号を生成するようになっている。

今、図３に示すように、磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示左側に位置し前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向の外部磁界Ｈが侵入したとき、前記第１の比較回路３５では、第１の閾値レベル（電圧値）ＬＶ１よりも高い電圧値が入力されて、第１出力端子３７からはＯＮ信号が出力され、一方、第２出力端子３８からはＯＦＦ信号が出力される。このように第１の比較回路３５では、（＋）方向の外部磁界Ｈを検知でき、第１出力端子３７から（＋）磁界検出信号（ＯＮ信号）を出力できる。

一方、図４に示すように、磁石１０が前記磁気抵抗効果素子１１よりも図示右側に位置し前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に（−）方向の外部磁界Ｈが侵入したとき、前記第２の比較回路３６では、第２の閾値レベル（電圧値）ＬＶ２よりも低い電圧値が入力されて、第２出力端子３８からはＯＮ信号が出力され、一方、第１出力端子３７からはＯＦＦ信号が出力される。このように第２の比較回路３６では、（−）方向の外部磁界Ｈを検知でき、第２出力端子３８から（−）磁界検出信号（ＯＮ信号）を出力できる。

上記のように第１出力端子３７からＯＮ信号が出力され、第２出力端子３８からＯＦＦ信号が出力されたときと、第２出力端子３８からＯＮ信号が出力され、第１出力端子３７からＯＦＦ信号が出力されたときとで、ノート型パーソナルコンピュータ１側の処理回路では、別々のモードを起動させることが可能となる。

例えば、第１出力端子３７からＯＮ信号が出力され、第２出力端子３８からＯＦＦ信号が出力されたとき、非スリープモードに設定して、通常の使用状態と同じように表示画面５をＯＮ状態に設定する。一方、第２出力端子３８からＯＮ信号が出力され、第１出力端子３７からＯＦＦ信号が出力されたとき、スリープモードに設定して、表示画面５をＯＦＦ状態に設定する。

よって、操作者が操作体１２を図３に示すように図示左側にスライド移動させるか、図４に示すように図示右側にスライド移動させるかによって、ノート型パーソナルコンピュータ１をスリープモードと非スリープモードとに切り換えることが可能となる。

例えば図２に示すように表示筐体２と操作筐体３とを閉じた状態でスリープモードになる場合に、わざわざ、表示筐体２と操作筐体３とを開けて所定の操作を施してスリープモードを解除する必要はなく、本実施形態では、閉じた状態で、図２に示す操作体１２を図示Ｘ２側にスライド移動させるだけで、簡単に、スリープモードを解除でき、表示画面５をＯＮ状態にできる。このためノート型パーソナルコンピュータ１に別の大型のモニタ３０を接続し、前記モニタ３０の画面３０ａにノート型パーソナルコンピュータ１と同じ表示画面５を表示するとき、図２に示すように、表示筐体２と操作筐体３とを閉じた状態でも、前記操作体１２を図示Ｘ２側にスライド移動させるだけで、前記モニタ３０の画面３０ａにノート型パーソナルコンピュータ１と同じ表示画面５を表示できる。

また本実施形態では、前記操作筐体３の内部に設けられたセンサ部８と、前記表示筐体２の内部に設けられた磁石１０とを、前記表示筐体２と操作筐体３との開閉検知にも適用可能である。

すなわち、図３，図４に示すように、前記操作筐体３と前記表示筐体２とを閉じた状態では、図７に示す第１出力端子３７か第２出力端子３８のどちらか一方からＯＮ信号が出力される。かかる場合、ノート型パーソナルコンピュータ１の処理回路では、前記操作筐体３と表示筐体２とが閉じていることを認識する。

一方、図５に示すように、前記操作筐体３と表示筐体２とを開くと、前記磁気抵抗効果素子１１に及ぶ前記磁石１０からの外部磁界Ｈの磁界強度が徐々に弱まりやがて外部磁界Ｈが作用しなくなる。このとき、前記第１出力端子３７及び第２出力端子３８の双方からＯＦＦ信号が出力され、係る場合、ノート型パーソナルコンピュータ１の処理回路では、前記操作筐体３と表示筐体２とが開いたと認識する。

図７に示すセンサ部８では１種類の磁気抵抗効果素子１１のみを用いたが、例えば図８に示すセンサ部９では、２種類の磁気抵抗効果素子５１，５２を用いている。前記磁気抵抗効果素子５１，５２は、図６に示す磁気抵抗効果素子１１と同じ積層構造を有している。ただし前記磁気抵抗効果素子５１，５２には、前記ハードバイアス層２２は形成されていない。

また前記磁気抵抗効果素子５１，５２は夫々、図９，図１０に示すＲＨ曲線を有している。図９は、第２磁気抵抗効果素子５１のＲＨ曲線を示している。図９に示すようにＲＨ曲線はループ状であり、しかもループ部Ｌ２は、（＋）方向の外部磁界側に寄っている。

前記ループ部Ｌ２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１０は、第３磁気抵抗効果素子５２のＲＨ曲線を示している。図１０に示すようにＲＨ曲線はループ状であり、しかもループＬ３は、（−）方向の外部磁界側に寄っている。

前記ループ部Ｌ３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る。

図８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は比較回路７４を介して出力端子７３に接続されている。

図８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（＋）方向の外部磁界Ｈに対して抵抗変化するため、図３のように操作体１２を図示左側にスライド移動させたとき、前記第２磁気抵抗効果素子５１の電気抵抗値が変動して、（＋）方向の外部磁界Ｈを検知できる。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（−）方向の外部磁界Ｈに対して抵抗変化するため、図４のように操作体１２を図示右側にスライド移動させたとき、前記第３磁気抵抗効果素子５２の電気抵抗値が変動して、（−）方向の外部磁界Ｈを検知できる。

図８に示すセンサ部９では、一つだけ設けられた出力端子７３からＯＮ信号（磁界検出信号）を得たとき、前記第１スイッチ回路６０のスイッチ切換えを識別することで、（＋）磁界検出状態で得られたＯＮ信号か、（−）磁界検出状態で得られたＯＮ信号かを判別でき、よって、前記操作体１２が磁気抵抗効果素子よりも図３のように図示左側に位置するか、あるいは操作体１２が磁気抵抗効果素子よりも図４のように図示右側に位置するかを判別できる。したがって、図８のセンサ部の構成でも、図２のように操作筐体３と表示筐体２とを閉じた状態において、操作体１２をスライド移動させることでセンサ部９で得られる磁界検出信号に基づき簡単にスリープ状態と非スリープ状態との別々のモードに切換えることが出来る。

なお図８に示す実施形態では、アース端子３３と第１直列回路５４間の接続、及び前記アース端子３３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３３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３３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。

上記した実施形態ではいずれも操作体１２は直線状にスライド移動自在に支持されており、図３のように磁石１０を磁気抵抗効果素子１１よりも図示左側に位置させて、前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向から外部磁界Ｈが侵入する状態と、図４のように磁石１０を磁気抵抗効果素子１１よりも図示右側に位置させて、前記磁石１０から前記磁気抵抗効果素子１１に（−）方向から外部磁界Ｈが侵入する状態とを作り出している。

一方、図１１に示す実施形態では、操作体８０は軸８１の中心を回転軸として回転自在に支持されている。図１１に示す実施形態は、図１２のようにノート型パーソナルコンピュータ１の操作筐体３と表示筐体２とを閉じた状態での操作体８０、磁石８２及び磁気抵抗効果素子１１の状態を斜視図で示している。

図１１に示す磁気抵抗効果素子１１は、図６と同じ積層構造であり、センサ部８の回路構成も図７と同じである。

図１１に示すように、磁石８２と前記磁気抵抗効果素子１１は、図１２のように操作筐体３と表示筐体２とを閉じた状態では、高さ方向（図示Ｚ方向）に対向し、前記磁気抵抗効果素子１１の図示Ｘ−Ｙ平面（積層界面）の中心と、前記磁石８２の図示Ｘ−Ｙ平面の中心は、前記軸８１の軸中心Ｏ上にて一致している。

前記磁石８２は、上面及び下面と直交する一方の側面がＮ極に、前記側面と反対側の他方の側面がＳ極に夫々着磁されている。

図１２，図１３に示すように、前記磁気抵抗効果素子１１には、積層界面（図示Ｘ−Ｙ平面）と平行な面方向から外部磁界Ｈが侵入している。図１２に示す状態では、磁石８２のＮ極が図示右側、Ｓ極が図示左側に位置し、前記磁気抵抗効果素子１１には、（−）方向の外部磁界Ｈが、前記積層界面と平行な面方向から侵入している。

図１１に示す操作体８０を、図１１に示す矢印に示すように１８０度回転させると、図１３に示すように、磁石８２のＮ極が図示左側、Ｓ極が図示右側に位置し、前記磁気抵抗効果素子１１には、（＋）方向の外部磁界Ｈが、前記積層界面と平行な面方向から侵入する。

図１２の状態では、図４と同様に、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とが反平行状態になり磁気抵抗効果素子１１の抵抗値が最も大きくなる。一方、図１３の状態では、図３と同様に、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とが平行状態になり磁気抵抗効果素子１１の抵抗値が最も小さくなる。

そして上記した磁気抵抗効果素子１１の電気抵抗変化に基づき、図７に示すセンサ部８に設けられた集積回路により、第１出力端子３７及び第２出力端子３８のどちらか一方からＯＮ出力（磁界検出信号）を得ることができ、どの出力端子からＯＮ出力が得られたかを識別することで、操作体８０の回転状態を把握でき、回転状態に基づき、スリープ状態と非スリープ状態とに切換えることが可能となっている。

以上のように本実施形態では、磁石が磁気抵抗効果素子に対して、往復移動自在に、あるいは回転自在に支持されている。そして、前記磁石を往復移動あるいは回転させると、前記磁石から磁気抵抗効果素子に、前記磁気抵抗効果素子の積層構造の積層界面と平行な面方向から、（＋）方向の外部磁界、及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界が別々のタイミングで侵入するようになっている。

磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子は、前記積層界面と平行な面方向からの外部磁界の方向変化に対して電気抵抗が変化する。よって上記した（＋）方向の外部磁界、あるいは、（−）方向の外部磁界が磁気抵抗効果素子に侵入することで磁気抵抗効果素子の電気抵抗は変化する。特に磁気抵抗効果素子は、外部磁界の方向変化に対し優れたリニアリティ（直線性）にて抵抗変化する。

そして、本実施形態の磁気検出装置に設けられた集積回路では、前記往復移動あるいは回転に伴って、前記磁気抵抗効果素子の（＋）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（＋）磁界検出信号、及び、前記磁気抵抗効果素子の（−）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（−）磁界検出信号を夫々、出力できるようになっている。

このように本実施形態の磁気検出装置は、非接触式で且つ双極検出を簡単な構成で実現できる。しかも磁気抵抗効果素子に対して（＋）方向あるいは（−）方向の外部磁界が及ぶように、磁石を往復移動あるいは回転させるだけの移動スペースがあれば十分であるので、磁気検出装置の小型化を実現できる。

また、前記磁石を回転させる構成の場合、例えば磁石が磁気抵抗効果素子の周囲を回転するように構成することもできるが、図１１に示すように前記磁石８２の中心を中心軸として回転させる構成とすることで、より磁気検出装置の小型化を実現できる。

また、本実施形態の磁気検出装置を、図１に示すノート型パーソナルコンピュータ１に組み込むことで操作体１２をスライド移動あるいは回転させるだけの簡単な操作で、スリープモードと非スリープモードとの２つの異なるモードに切換えることが出来る。

また本実施形態では、図２のように操作筐体３と表示筐体２とを閉じた状態で、前記操作体１２を操作するだけで簡単に所定モードに切り換えることができる。

さらに本実施形態では、前記磁気検出装置を、表示筐体２と操作筐体３との開閉検知にも併用することで、操作体１２を操作することによる所定モードへの切換と、開閉検知とを一つの磁気検出装置で実現でき、ノート型パーソナルコンピュータ１に内臓される磁気検出装置のスペースも小さくて済み好ましい。

図６に示す磁気抵抗効果素子１１は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲ素子であったが、非磁性中間層１５を非磁性導電材料に代えて、Ａｌ_２Ｏ_３やＴｉＯ_２等の絶縁材料で形成したトンネル型磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ素子の使用も可能である。

また、上記の実施形態では磁石を往復移動あるいは回転させていたが、磁気抵抗効果素子を往復移動あるいは回転させてもよいし、あるいは磁気抵抗効果素子及び磁石の双方が、往復移動あるいは回転可能に支持されている形態でもよい。

また図３，図４に示すように磁石１０を往復移動させるとき、直線上に移動させていたが、直線上でなくてもよい。少なくとも、磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向及び（−）方向の外部磁界Ｈが夫々、別々のタイミングで侵入するように設定されれば、どのように往復移動させるかは任意である。ただし直線移動であるほうが、簡単な構成で磁気抵抗効果素子１１に（＋）方向及び（−）方向の外部磁界Ｈを夫々、別々のタイミングで侵入させることができ好適である。

また上記実施形態では、ノート型パーソナルコンピュータ１において、操作体１２，８０をスライド移動あるいは回転させた際に切り換わる２つのモードは、スリープモードと非スリープモード（表示画面ＯＮモード）であったが、どのようなモードに切り換えるかは任意に設定できる。

例えば本実施形態の磁気検出装置は、ノート型パーソナルコンピュータ１以外に折畳み携帯電話やゲーム機等にも適用可能であるが、携帯電話であれば、本実施形態の磁気検出装置を利用して、音楽の再生モードとストップモードという２つのモードの切換えに使用できる。

また本実施形態では、第１部材と第２部材とが開閉自在に連結された電子機器にて説明したが、開閉しない電子機器に本実施形態の磁気検出装置を使用することも可能である。

また、例えば、図１１に示すように磁石８２を回転させる構成のとき、磁気抵抗効果素子１１には３６０度の方向から外部磁界Ｈが及ぶ。上記したように、磁気抵抗効果素子１１は、外部磁界の方向に対して優れたリニアリティで抵抗変化するので、このような性質を利用して回転ボリューム等に磁気検出装置を使用することも可能である。

ノート型パーソナルコンピュータを開いた状態の斜視図、 ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態の斜視図と、前記コンピュータに接続されるモニターの正面図、 ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態において、第１の切換え状態を示す図２に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、 ノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態において、第２の切換え状態を示す部分断面図（図３と同じ位置での部分断面図）、 図３に示す状態から前記ノート型パーソナルコンピュータを開いた状態を示す部分断面図、 本実施形態の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を膜厚方向から切断した部分断面図、 本実施形態におけるセンサ部の回路構成図、 図７とは異なる本実施形態のセンサ部の回路構成図、 図８に示す回路内に使用される第２磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）のＲＨ曲線図、 図８に示す回路内に使用される第３磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）のＲＨ曲線図、 別の実施形態の磁気検出装置を示す斜視図、 図１１の磁気検出装置を内臓したノート型パーソナルコンピュータを閉じた状態を示す部分断面図、 図１２の状態から磁石を回転させた状態を示す部分断面図、

符号の説明

１ ノート型パーソナルコンピュータ
２ 表示筐体
３ 操作筐体
８、９ センサ部
１０、８２ 磁石
１１、５１、５２ 磁気抵抗効果素子
１２、８０ 操作体
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
２２ ハードバイアス層
２５、５３、５６ 固定抵抗素子
３２ 出力端子
３３ アース端子
３４ 差動増幅器
３５ ３６、７４ 比較回路
３７、３８、７３ 出力端子
８１ 軸
Ｈ 外部磁界

Claims (5)

1. 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積層構造の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磁界検出信号を出力する集積回路と、前記外部磁界を発生させるための磁石と、を有し、
   前記磁気抵抗効果素子と磁石とが間隔を空けて対向配置され、前記磁石から磁気抵抗効果素子に、前記積層構造の積層界面と平行な面方向から、（＋）方向の外部磁界、及び前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界が別々のタイミングで侵入可能なように、前記磁気抵抗効果素子及び磁石の少なくとも一方が、他方の前方、及び後方に向けて往復移動自在に、あるいは、他方に対して回転自在に支持されており、
   前記集積回路では、前記往復移動あるいは回転に伴って、前記磁気抵抗効果素子の（＋）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（＋）磁界検出信号、及び、前記磁気抵抗効果素子の（−）方向の外部磁界による電気抵抗変化に基づいて（−）磁界検出信号が夫々、出力されることを特徴とする磁気検出装置。
2. 前記磁気抵抗効果素子の中心及び磁石の中心は同じ中心軸上に位置し、前記磁気抵抗効果素子及び前記磁石の少なくとも一方が、前記中心軸を回転軸として回転自在に支持されている請求項１記載の磁気検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の磁気検出装置が組み込まれて成る電子機器であって、
   前記電子機器の表面に、往復移動操作あるいは回転操作可能な操作体が設けられ、前記操作体に前記磁気抵抗効果素子あるいは前記磁石が支持され、前記操作体を操作することで、前記集積回路にて出力される前記（＋）磁界検出信号、及び（−）磁界検出信号に基づいて、所定モードに切換可能とされていることを特徴とする電子機器。
4. 前記電子機器は、第１部材と第２部材とが開閉自在に支持されており、前記操作体は、前記第１部材と第２部材とを閉じた状態で、前記第１部材及び第２部材のどちらか一方の表面に設けられている請求項３記載の電子機器。
5. 前記第１部材あるいは前記第２部材のどちらか一方に、前記磁気抵抗効果素子及び集積回路が組み込まれ、他方に前記磁石が組み込まれ、
   前記第1部材と前記第２部材との開閉により、前記磁石からの外部磁界の磁界強度変化に伴う前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づいて開閉検知が可能とされている請求項４に記載の電子機器。

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