(57)【要約】【課題】  特に、１種類の磁気検出素子で足り、また、制御部を共通回路で構成できる双極検出対応型の磁気スイッチを提供することを目的としている。【解決手段】  感度軸方向からの外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気検出素子Ａ１と、検出信号を出力する制御部１６とを有して成る。磁気検出素子Ａ１は、外部磁界に対して磁化変動可能な第１磁性層及び第２磁性層が非磁性層を介して積層された素子部１０を備え、感度軸方向のうち第１の方向、及び前記第１の方向とは逆方向の第２の方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、夫々、電気抵抗値が変動する１種類の磁気検出素子で構成される。制御部１６は、共通回路にて、第１の方向からの外部磁界の磁界強度変化、及び第２の方向からの外部磁界の磁界強度変化により得られた夫々の前記センサ出力に基づいて、各検出信号を出力できる。【選択図】図５
2010032390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感度軸方向からの外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の電気抵抗変化に基づいて変化するセンサ出力に基づき、検出信号を出力する制御部とを有して成る磁気スイッチにおいて、
外部磁界に対して磁化変動可能な第１磁性層及び第２磁性層が非磁性層を介して積層された素子部を備え、感度軸方向のうち第１の方向、及び前記第１の方向とは逆方向の第２の方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、夫々、電気抵抗値が変動する１種類の前記磁気検出素子が配置されており、
前記制御部は、共通回路にて、第１の方向からの外部磁界の磁界強度変化、及び第２の方向からの外部磁界の磁界強度変化により得られた夫々の前記センサ出力に基づいて、各検出信号を出力できることを特徴とする双極検出対応型の磁気スイッチ。
【請求項２】
無磁場状態では、前記第１磁性層の磁化方向が、感度軸方向に直交する素子幅方向から前記第１の方向に傾いており、前記第２磁性層の磁化方向が、素子幅方向から前記第２の方向に傾いており、前記第１磁性層の磁化方向と、前記第２磁性層の磁化方向との間の角度が９０度〜１８０度の範囲内であり、
前記素子部は、感度軸方向を長手方向とした細長形状で形成されている請求項１記載の磁気スイッチ。
【請求項３】
無磁場状態では、前記第１磁性層の磁化方向と、前記第２磁性層の磁化方向は、感度軸方向と平行な方向に向けて略反平行である請求項２記載の磁気スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、小型化、且つ製造コストを低減できる磁気スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁化方向が固定された固定磁性層、非磁性層、及び磁化方向が外部磁界に対して変動するフリー磁性層の積層構造を備える巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）は、外部磁界に対して検出信号を得るための磁気スイッチ内に組み込まれる。
【０００３】
従来では、第１方向の外部磁界の磁界強度変化、及び、第１方向とは逆方向の第２方向の外部磁界の磁界強度変化を、夫々、検知するために、第１方向の外部磁界用ＧＭＲ素子と、第２方向の外部磁界用ＧＭＲ素子の２種類を必要とした。しかもブリッジ回路を組む場合、各ＧＭＲ素子の素子特性（温度特性等）に合わせて、固定抵抗素子も２種類必要となった。すなわち従来では、異なる４種類の素子を必要とした。
【０００４】
また、ＧＭＲ素子や固定抵抗素子を備える回路に電気的に接続される制御部（集積回路）には、第１ＧＭＲ素子の電気抵抗変化に基づいて変化するセンサ出力により、検出信号を生成し出力するための第１電気回路と、第２ＧＭＲ素子の電気抵抗変化に基づいて変化するセンサ出力により、検出信号を生成し出力するための第２電気回路との２系統が必要であった。
【０００５】
以上により、従来の双極検出対応型の磁気スイッチでは、２種類のＧＭＲ素子が必要となり、固定抵抗も合わせると４種類の素子が必要であったため素子形成の材料費（製造コスト）が高くなった。また、制御部も２系統の電気回路が必要あるためチップサイズが大きくなり、磁気スイッチの小型化を促進できない問題があった。
【０００６】
特許文献１，２には上記した磁気スイッチの従来課題の認識がなく、当然、その解決手段も示されていない。
【特許文献１】特開２００２−３１９１１２号公報
【特許文献３】特開２００４−１４６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は上記従来課題を解決するためのものであり、特に、１種類の磁気検出素子で足り、また、制御部を共通回路で構成できる双極検出対応型の磁気スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、感度軸方向からの外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の電気抵抗変化に基づいて変化するセンサ出力に基づき、検出信号を出力する制御部とを有して成る磁気スイッチにおいて、
外部磁界に対して磁化変動可能な第１磁性層及び第２磁性層が非磁性層を介して積層された素子部を備え、感度軸方向のうち第１の方向、及び前記第１の方向とは逆方向の第２の方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、夫々、電気抵抗値が変動する１種類の前記磁気検出素子が配置されており、
前記制御部は、共通回路にて、第１の方向からの外部磁界の磁界強度変化、及び第２の方向からの外部磁界の磁界強度変化により得られた夫々の前記センサ出力に基づいて、各検出信号を出力できることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の磁気スイッチは、双極検出対応型である。すなわち第１の方向の外部磁界が作用したときは、第１の方向の外部磁界を検知して検出信号（オン信号）を出力し、第１の方向とは逆方向の第２の方向の外部磁界が作用したときは、第２の方向の外部磁界を検知して検出信号（オン信号）を出力する。
【００１０】
本発明では、上記した双極検出対応型の磁気スイッチにおいて、外部磁界に対して磁化変動可能な第１磁性層及び第２磁性層を備える磁気検出素子を用いている。この磁気検出素子は、第１の方向からの外部磁界、及び第２の方向からの外部磁界に対して夫々、電気抵抗値が変動する。よって、本発明では、このような１種類の磁気検出素子をセンサ部に組み込めば双極検知が可能になる。そして上記磁気検出素子と電気的に接続され、検出信号を生成し出力するための制御部を共通回路（１系統）で構成できる。
【００１１】
以上により、本発明における双極検出対応型の磁気スイッチによれば、製造コストの低減を図ることができ、さらに、小型化が可能となる。
【００１２】
本発明では、無磁場状態では、前記第１磁性層の磁化方向が、感度軸方向に直交する素子幅方向から前記第１の方向に傾いており、前記第２磁性層の磁化方向が、素子幅方向から前記第２の方向に傾いており、前記第１磁性層の磁化方向と、前記第２磁性層の磁化方向との間の角度が９０度〜１８０度の範囲内であり、
前記素子部は、感度軸方向を長手方向とした細長形状で形成されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、感度軸方向からの外部磁界に対して良好な磁気感度を備えるとともに感度軸方向とは異なる方向からの磁界に対する外乱耐性を向上させることができる。
【００１４】
また本発明では、無磁場状態では、前記第１磁性層の磁化方向と、前記第２磁性層の磁化方向は、感度軸方向と平行な方向に向けて略反平行であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、双極検出対応型の磁気スイッチにおいて、外部磁界に対して磁化変動可能な第１磁性層及び第２磁性層を備える磁気検出素子を用いている。この磁気検出素子は、第１の方向からの外部磁界、及び第２の方向（第１の方向に対して逆方向）からの外部磁界に対して夫々、電気抵抗値が変動する。よって、本発明では、このような１種類の磁気検出素子をセンサ部に組み込めば双極検知が可能になる。そして上記磁気検出素子と電気的に接続され、検出信号を生成し出力するための制御部を共通回路（１系統）で構成できる。
【００１６】
以上により、本発明における双極検出対応型の磁気スイッチによれば、製造コストの低減を図ることができ、さらに、小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、磁気スイッチに組み込まれる磁気検出素子の拡大平面図、図２は図１に示す磁気検出素子をＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大断面図、図３は、第１磁性層と第２磁性層の磁化関係を平面的に見た模式図、図４は、外部磁界と本実施形態における磁気検出素子の電気抵抗値との関係を示すグラフ、図５は本実施形態の磁気スイッチの回路図、図６は、外部磁界と本実施形態における磁気スイッチのセンサ出力（電圧値）との関係を示すグラフ、図７は、折畳み式携帯電話を開いた状態の平面図、図８は図７に示す折畳み式携帯電話の斜視図、図９は、図８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１０は、図９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１１は、図１０に示す閉じた状態の折畳み式携帯電話をＢ−Ｂ線から切断し矢印方向から見た部分断面図、図１２は、図８の状態から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１３は、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、である。
【００１８】
各図におけるＸ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、及びＺ１−Ｚ２方向の各方向は残り２つの方向に対して直交した関係となっている。
【００１９】
本実施形態の磁気スイッチ２２は、双極検知可能な磁気センサである。例えば図７に示すように、磁気スイッチ２２は、折畳み式携帯電話１に内蔵される。
【００２０】
図７に示すように、折畳み式携帯電話１は、表示筐体２と操作筐体３と、表示筐体２と操作筐体３とを連結するヒンジ部４とを有して構成される。
【００２１】
図７のように折畳み式携帯電話１を開いた状態では、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２ａと、操作筐体３の各種の操作釦６が配置された操作面３ａとが同じ側を向いた状態となる。
【００２２】
また表示筐体２の表示面２ａにはスピーカ４５が設けられ、操作筐体３の操作面３ａにはマイク７が設けられている。
【００２３】
図８に示すように、ヒンジ部４には、横方向（図示Ｙ１−Ｙ２方向）に延びる第１回転軸５０が設けられる。そして表示筐体２が操作筐体３に対して、第１回転軸５０を中心として開閉方向に回動するように構成される。
【００２４】
また図８に示すように、ヒンジ部４には、第１回転軸５０に対して直交する方向（図示Ｘ１−Ｘ２方向）であって、ヒンジ部４の横方向（図示Ｙ１−Ｙ２方向）の中央に第２回転軸５６が設けられ、表示筐体２は第２回転軸５６に接続されている。そして表示筐体２は第２回転軸５６を中心として反転可能に支持されている。よって本形態の折畳み式携帯電話１では図８の通常の使用状態から図１２のように表示筐体２の表裏面を反転させて図１３に示す反転状態に移行することができる。
【００２５】
図７に示すように、磁気スイッチ２２は操作筐体３に、磁石５３は表示筐体２に内蔵される。なお配置は逆であってもよい。
【００２６】
磁石５３は、例えば、図７に示すようにＮ極とＳ極とが横方向（図示Ｙ１−Ｙ２方向）に向くように配置されている。
【００２７】
本形態では、磁気スイッチ２２は、図１０に示すように表示筐体２と操作筐体３とを閉じた状態では、磁石５３と高さ方向（図示Ｚ方向）にて対向する位置に配置される。あるいは磁気スイッチ２２は、磁石５３に対しＹ１−Ｙ２方向にずれた位置に配置されてもよい。
【００２８】
折畳み式携帯電話１を図９の状態から図１０に示すように閉じるまでの間に、磁石５３から磁気スイッチ２２に作用する外部磁界Ｈの磁界強度が徐々に強くなる。図１１に示すように、閉じた状態では、磁気スイッチ２２に対してＹ１方向に向う外部磁界Ｈが作用する。
【００２９】
また、図１０の閉じた状態から図９のように折畳み式携帯電話１を開くと、磁気スイッチ２２に作用する外部磁界Ｈの磁界強度は徐々に弱くなる。そして図１２に示すように表示筐体２の表裏面を反転させ、図１３の状態から再び、折畳み式携帯電話１を閉じると、磁気スイッチ２２は、磁石５３からの外部磁界Ｈを受けるが、今度は、図１１と違って、磁気スイッチ２２にはＹ２方向に向く外部磁界Ｈが作用することになる。
【００３０】
本実施形態の磁気スイッチ２２の構成について説明する。
図１，図５に示すように磁気スイッチ２２は、１種類の磁気検出素子Ａ１を内蔵する。
【００３１】
図１に示すように磁気検出素子Ａ１は、Ｙ１−Ｙ２方向に帯状に延びる素子部１０を備える。素子部１０のＸ１−Ｘ２方向における素子幅はＷ１で形成され、素子部１０のＹ１−Ｙ２方向における長さ寸法はＬ１で形成される。図１に示すように長さ寸法Ｌ１は素子幅Ｗ１より大きい。よって素子部１０はＹ１−Ｙ２方向を長手方向とした細長形状で形成される。
【００３２】
図１に示すように素子部１０は複数設けられ、各素子部１０はＸ１−Ｘ２方向に所定の間隔Ｔ１を空けて並設されている。
【００３３】
図１に示すように、各素子部１０のＹ１−Ｙ２方向における端部間は接続部１１により接続されている。接続部１１は非磁性導電材料による電極層で形成されたり、あるいはハードバイアス層等で形成される。磁気検出素子Ａ１は、素子部１０と接続部１１によりミアンダ形状で形成される。なお接続部１１は、素子部１０と同じ層構成で形成され、素子部１０の層構成で一体化されたミアンダ形状であってもよい。接続部１１が素子部１０と同じ層構成で形成されている場合でも接続部１１の部分を除外して素子部１０の長さ寸法Ｌ１を規定する（図２の長さ寸法Ｌ１に一致）。
【００３４】
図１に示すようにＸ１−Ｘ２方向の両側に位置する素子部１０の端部には非磁性導電材料で形成された配線パターン部１２が接続されている。
【００３５】
素子部１０は、基板２３の上に図２に示す多層構造で形成される。図２に示すように素子部１０は下からシード層３０、第１磁性層３１、非磁性層３２、第２磁性層３３及び保護層３４の順に積層される。シード層３０はＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒ等によって形成される。シード層３０は、その上に形成される各層の結晶配向性を整えるために設けられる層である。シード層３０は形成されなくてもよい。また、シード層３０の下にＴａ等で形成される非磁性の下地層が形成されていてもよい。またシード層３０を形成しない場合、基板２３上に下地層を介して第１磁性層３１を形成することが好ましい。
【００３６】
第１磁性層３１は、下からＮｉ−Ｆｅ層３５、Ｃｏ−Ｆｅ層３６の順に積層されている。
【００３７】
非磁性層３２はＣｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好ましい。
【００３８】
第２磁性層３３は、下からＣｏ−Ｆｅ層３７、Ｎｉ−Ｆｅ層３８の順に積層されている。
【００３９】
保護層３４は、例えばＴａで形成される。保護層３４の形成は必須でないが、形成したほうがよい。
【００４０】
図２に示すように第１磁性層３１と第２磁性層３３は非磁性層３２を介して積層されている。第１磁性層３１と第２磁性層３３は、共にＣｏ−Ｆｅ層３６，３７とＮｉ−Ｆｅ層３５，３８との積層構造である。そして図２に示すように第１磁性層３１を構成するＣｏ−Ｆｅ層３６と、第２磁性層３３を構成するＣｏ−Ｆｅ層３７とが非磁性層３２を介して対向している。
【００４１】
第１磁性層３１及び第２磁性層３３は、共に同じ磁性材料で形成されることが好ましい。これにより後述する第１磁性層３１及び第２磁性層３３のＭｓ・ｔ（Ｍｓは飽和磁化、ｔは膜厚）の調整を行いやすい。
【００４２】
第１磁性層３１と第２磁性層３３は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ以外の磁性材料で形成されてもよい。また、各磁性層３１，３３は単層構造であっても積層構造であってもどちらでもよい。
【００４３】
ただし図２のように、各磁性層３１，３３がＮｉ−Ｆｅ層３５，３８とＣｏ−Ｆｅ層３６，３７の積層構造で形成され、Ｃｏ−Ｆｅ層３６，３７が非磁性層３２を介して対向した形態であることが好ましい。これにより、熱を加えたときにＮｉ−Ｆｅが非磁性層３２へ拡散するのを抑制できる。
【００４４】
第１磁性層３１と第２磁性層３３は共に外部磁界に対して磁化変動可能となっている。すなわちＧＭＲ素子の固定磁性層のように磁化固定されていない。
【００４５】
本実施形態では、Ｙ１−Ｙ２方向は磁気検出素子Ａ１の感度軸方向である。
図３に示すように、無磁場状態（外部磁界が作用していない状態）では、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１が、感度軸方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対して直交する素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からＹ１方向（第１の方向）に傾いており、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２が、素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からＹ２方向（第２の方向）に傾いている。そして、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２間の角度θは、９０度〜１８０度の範囲内となっている。なお、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１の素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からの傾きθ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２の素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からの傾きθ２はほぼ同じとなっている。
【００４６】
また、図２に示すように、本実施形態では、無磁場状態では、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが、感度軸方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に向けて、略反平行となっていることが好ましい。
【００４７】
ここで「略反平行」とは、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２間の角度θ（鈍角）が１５０度〜１８０度の範囲内を意味する。
【００４８】
第１磁性層３１と第２磁性層３３との間にはＲＫＫＹ相互作用による結合磁界が生じている。よって、図２に示す素子部１０を積層した後、Ｙ１方向、あるいはＹ２方向のどちらかに磁界をかけながらアニール処理すると、一旦、第１磁性層３１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ１，Ｆ２は同一方向を向くが、磁場中アニールを停止すると、ＲＫＫＹ相互作用による結合磁界により、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２が反平行となろうとする。
【００４９】
図４は、本実施形態の磁気検出素子Ａ１に対してＹ１−Ｙ２方向（感度軸方向）に外部磁界を作用させたときの抵抗値を示すグラフである。図４では、−１００Ｏｅから＋１００Ｏｅの範囲内での抵抗値を示している。
【００５０】
図４に示す実験で用いた磁気検出素子Ａ１は、無磁場状態（外部磁界が０Ｏｅ）での第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２との間の角度θ（鈍角）が、約１７０度である。
【００５１】
図３に示す無磁場状態（外部磁界が０Ｏｅ）からＹ１方向に外部磁界Ｈの磁界強度を強くしていくと、外部磁界と、ＲＫＫＹ相互作用による結合磁界とにより、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが反平行、あるいは反平行により近づき、抵抗値がより大きくなる（反平行になれば最大値となる）。なお無磁場状態で、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが反平行であれば、抵抗値が一旦大きくなる現象は生じない。
【００５２】
さらにＹ１方向に外部磁界を大きくしていくと、反平行状態が崩れ、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２がＹ２方向からＹ１方向に回転する。よって第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが平行状態に近づき、抵抗値が徐々に低下する。
【００５３】
一方、図３に示す無磁場状態（外部磁界が０Ｏｅ）からＹ２方向に外部磁界を大きくしていくと、外部磁界と、ＲＫＫＹ相互作用による結合磁界とにより、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが反平行、あるいは反平行に近づき、抵抗値がより大きくなる（反平行になれば最大値となる）。さらにＹ２方向に外部磁界を大きくしていくと、反平行状態が崩れ、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１がＹ１方向からＹ２方向に回転する。よって第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが平行状態に近づき、抵抗値が徐々に低下する。
【００５４】
なお、図４に示すように、Ｒ−Ｈ曲線にはヒステリシスが生じている。よって、第１磁性層３１及び第２磁性層３３は保磁力（Ｈｃ）が有していることがわかる。
【００５５】
また、図４に示すように、外部磁界が０Ｏｅのラインを対称軸としてＹ１方向に外部磁界Ｈを作用させたときと、Ｙ２方向に外部磁界Ｈを作用させたときとで抵抗値変化の波形が略対称関係となっている。したがって、Ｙ１方向からの外部磁界ＨとＹ２方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度が夫々、ほぼ同じである。このようにＹ１方向及びＹ２方向からの外部磁界Ｈに対してほぼ同じ磁気感度に調整するには、第１磁性層３１のＭｓ１・ｔ１（Ｍｓは飽和磁化、ｔは膜厚）と、第２磁性層３３のＭｓ２・ｔ２との比を小さくすることが好ましい。例えば、本実施形態では、（Ｍｓ２・ｔ２／Ｍｓ１・ｔ１）は１より大きく２より小さい。
【００５６】
ただし、Ｙ１方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度とＹ２方向からの外部磁界に対する磁気感度Ｈとが夫々、異なるように調整してもよい。例えば、磁気スイッチ２２を折畳み式携帯電話１に内蔵したとき、図７の通常の使用状態から折畳み式携帯電話１を閉じたときの磁気スイッチ２２と磁石５３間の距離Ｄ１（図１１参照）と、図１３の表示筐体２の表裏面を反転させた状態から折畳み式携帯電話１を閉じたときの磁気スイッチ２２と磁石５３間の距離とが、異なる場合がある。係る場合、両者間で同じタイミングで検出信号（オン信号）を得るには、Ｙ１方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度とＹ２方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度とを異ならすことで調整することができる。例えば、図３に示す無磁場状態での第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１の傾きθ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２の傾きθ２とを異ならして、Ｙ１方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度とＹ２方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度とが異なるように調整できる。
【００５７】
また本実施形態では、磁気検出素子を構成する素子部１０がＹ１−Ｙ２方向（感度軸方向）を長手方向とした細長形状で形成される。よって、形状磁気異方性により素子部１０のＹ１−Ｙ２方向が磁化容易軸方向となっている。したがって、Ｙ１−Ｙ２方向に対して直交するＸ１−Ｘ２方向に外部磁界（外乱磁場）が作用しても磁気検出素子は抵抗変化しにくく外乱耐性を向上させることができる。
【００５８】
図５に示すように磁気スイッチ２２は、磁気検出素子Ａ１を備えるセンサ部１５と、センサ部１５からのセンサ出力に基づいて、オン／オフの２値信号を生成し出力するための制御部（集積回路（ＩＣ））１６とを有して構成される。
【００５９】
図５に示すようにセンサ部１５は１つの磁気検出素子Ａ１と１つの固定抵抗素子１７とが直列回路を構成している。また制御部１６内には直列接続された２つの固定抵抗素子１７が設けられ、合わせてブリッジ回路を構成している。
【００６０】
本実施形態では、ブリッジ回路には１種類の磁気検出素子Ａ１のみが組み込まれる。１種類であれば、図５のように磁気検出素子１が１つだけ配置されても同じ磁気検出素子Ａ１が、ブリッジ回路に複数組み込まれてもよい。また、磁気検出素子Ａ１の温度特性等の素子特性と合わせるために固定抵抗素子１７も１種類で足りる。
【００６１】
図５に示すように、ブリッジ回路は、制御部１６に設けられた入力端子２４、グランド端子２５、及び差動増幅器１８に接続される。
【００６２】
磁気検出素子Ａ１の電気抵抗値の変化に基づいて差動増幅器１８から得られた差動出力は、閾値を備えるコンパレータ（比較回路）１９に送られ、図６のように波形整形される。図６に示すように、外部磁界Ｈの磁界強度が強まり、外部磁界がＨｏｎになったとき、波形整形されたセンサ出力が、ハイレベル（Ｖ  Ｈｉ）からローレベル（Ｖ  Ｌｏ）になり、検出信号（オン信号）が出力される。一方、外部磁界Ｈの磁界強度が弱まり、外部磁界がＨｏｆｆになったとき、波形整形されたセンサ出力がローレベル（Ｖ  Ｌｏ）からハイレベル（Ｖ  Ｈｉ）になり、オフ信号が出力される（オン信号が出力されない）。
【００６３】
図５に示すように、コンパレータ１９の出力側にはラッチ回路２０が接続され、さらにラッチ回路２０の出力側には出力端子２１が接続されている。ラッチ回路２０が設けられているため、オン信号を出力しているとき、センサ出力がハイレベルになったことを検出しない限り、オン信号を出力し続ける。またオフ信号を出力しているとき、センサ出力がローレベルになったことを検出しない限り、オフ信号を出力し続ける。また、図５に示すように制御部１６には、クロック回路２６やスイッチ回路２７がある。図５の回路構成では、スイッチ回路２７がオフされると、入力端子２４からブリッジ回路への通電が停止するようになっている。スイッチ回路２７のスイッチのオン・オフは、クロック回路２６からのクロック信号に連動しており、スイッチ回路２７は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。
【００６４】
図７以降に示した折畳み式携帯電話１について考察する。まず図７に示す通常の使用状態では、磁気スイッチ２２は磁石５３から距離的に離れており、磁石５３から磁気スイッチ２２に外部磁界Ｈが作用していない。すなわち無磁場状態である。よってセンサ出力は図６に示すハイレベルにあり、出力端子２１からはオフ信号が出力されている（オン信号が出力されていない）。
【００６５】
図７の開いた状態から図９の状態に移行し、さらに図１０のように閉じると、磁気スイッチ２２に作用する磁石５３からＹ１方向に向く外部磁界Ｈの磁界強度が徐々に強まる。すると磁気検出素子Ａ１の第１磁性層３１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ１，Ｆ２の略反平行状態が崩れて、図４に示すように電気抵抗値が徐々に低下する。そして、図６に示すように、外部磁界Ｈが磁界強度Ｈｏｎ以上となったとき、センサ出力がハイレベルからローレベルに移行し、出力端子２１から検出信号（オン信号）が出力される。
【００６６】
次に、図１０の閉じた状態から図７の開いた状態に移行させると、外部磁界Ｈが磁界強度Ｈｏｆｆ以下になったとき、センサ出力がローレベルからハイレベルに移行しオフ信号が出力される。図６に示すようにセンサ出力にはヒステリシスが生じているため、図７の状態から図１０の状態に移行させたときにオン信号が生成されるタイミングと、図１０の状態から図７の状態に移行させたときにオフ信号が生成されるタイミングとにずれが生じる。このようなタイミングのずれはチャタリングの抑制に貢献できる。
【００６７】
図７の状態から図１２のように表示筐体２の表裏面を反転させ、図１３の状態の開いた状態から折畳み式携帯電話１を閉じる。すると磁気スイッチ２２にはＹ２方向からの外部磁界Ｈが作用し、その外部磁界Ｈの磁界強度が徐々に強まる。
【００６８】
これにより、磁気検出素子Ａ１の第１磁性層３１と第２磁性層３３の磁化方向Ｆ１，Ｆ２の略反平行状態が崩れて、図４に示すように電気抵抗値が徐々に低下する。そして、図６に示すように、Ｙ２方向における外部磁界Ｈが磁界強度Ｈｏｎ以上となったとき、センサ出力がハイレベルからローレベルに移行し、出力端子２１から検出信号（オン信号）が出力される。
【００６９】
以下、本実施形態の磁気スイッチ２２の特徴的構成について説明する。
センサ部１５には、１種類の磁気検出素子Ａ１が配置されている（図５参照）。この磁気検出素子Ａ１は、外部磁界Ｈに対して磁化変動可能な第１磁性層３１及び第２磁性層３３が非磁性層３２を介して積層された構成である（図２参照）。この磁気検出素子Ａ１は、感度軸方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対して両方向からの外部磁界Ｈの磁界強度変化に対して電気抵抗値が変動する（図４参照）。図４に示すように、Ｙ１方向の外部磁界の磁界強度変化に対する電気抵抗値と、Ｙ２方向の外部磁界Ｈの磁界強度変化に対する電気抵抗値が同傾向で変動する。すなわち、Ｙ１方向及びＹ２方向の外部磁界Ｈの磁界強度が大きくなるほど、電気抵抗値は夫々、同じように低下していき、Ｙ１方向及びＹ２方向の外部磁界の磁界強度が小さくなるほど、電気抵抗値は夫々、同じように上昇していく。このように、Ｙ１方向の外部磁界Ｈの磁界強度変化に対する電気抵抗値と、Ｙ２方向の外部磁界Ｈの磁界強度変化に対する電気抵抗値を同傾向で変動させるには、無磁場状態では、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１が、感度軸方向に直交する素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）から感度軸方向（Ｙ１−Ｙ２方向）のうち第１の方向（図４ではＹ１方向）に傾き、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２が、素子幅方向から感度軸方向の第１の方向とは逆方向の第２の方向（図４ではＹ２方向）に傾くように制御すればよい。
【００７０】
そして本実施形態では、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２との間の角度θが９０度〜１８０度の範囲内であることが好ましい。また、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２とが略反平行であることがより好適である。さらに本実施形態では、図１に示すように各素子部１０が、感度軸方向（Ｙ１−Ｙ２方向）を長手方向とした細長形状で形成されていることが好適である。これにより、感度軸方向からの外部磁界Ｈに対して良好な磁気感度を備えるとともに感度軸方向とは異なる方向からの磁界に対する外乱耐性を向上させることができる。
【００７１】
このように本実施形態における磁気検出素子Ａ１をセンサ部１５内に組み込めば、双極検知が可能である。
【００７２】
そして本実施形態では図５，図６に示すように、制御部１６は、共通回路にて、Ｙ１方向からの外部磁界Ｈの磁界強度変化、及び、Ｙ２方向からの外部磁界Ｈの磁界強度変化により得られた夫々のセンサ出力に基づいて、各検出信号（オン信号）を出力できる。
【００７３】
図５に示すようにブリッジ回路は１つであり、このブリッジ回路から出力端子２１までの主信号ラインは１系統で済む。すなわち従来のように、Ｙ１方向の外部磁界用の電気回路と、Ｙ２方向の外部磁界用の電気回路との２系統を必要としない。よって制御部１６の小型化を実現できる。
【００７４】
以上により、本実施形態における双極検知用の磁気スイッチ２２によれば、製造コストの低減を図ることができ、さらに小型化を実現できる。
【００７５】
磁気スイッチ２２の用途の一例として折畳み式携帯電話１を用いて説明したが、当然、これに限定されない。距離が変動する２つの筐体があり、一方の筐体には磁気スイッチ２２が、他方の筐体には磁石５３が内蔵され、筐体間の距離の変動により磁気スイッチ２２が磁石５３からの外部磁界を検知する用途に好ましく使用される。上記した折畳み式携帯電話１では、双極検知が必要な用途であったが、必ずしも双極検知が必要な用途だけに限定されない。例えば、図１２，図１３に示す反転動作を行うことが出来ず、開閉動作のみ行える折畳み式携帯電話１にも本実施形態を好ましく適用できる。かかる場合、一方向の外部磁界Ｈのみを検知することになるが、例えば、図１に示す磁気検出素子Ａ１を、１８０度反転させて設置しても、本実施形態は双極対応型であるので、外部磁界Ｈの検知が可能になる。すなわち本実施形態の磁気スイッチ２２を用いれば、磁気スイッチ（磁気検出素子）の配置（向き）の自由度を向上できる。なお、係る用途の場合、図３に示すように、第１磁性層３１の磁化方向Ｆ１の素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からの傾きθ１と、第２磁性層３３の磁化方向Ｆ２の素子幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）からの傾きθ２をほぼ同じにして、Ｙ１方向の感度軸方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度と、Ｙ２方向の感度軸方向からの外部磁界Ｈに対する磁気感度をほぼ同じに調整することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】磁気スイッチに組み込まれる磁気検出素子の拡大平面図、
【図２】図１に示す磁気検出素子をＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大断面図、
【図３】第１磁性層と第２磁性層の磁化関係を平面的に見た模式図、
【図４】外部磁界と本実施形態における磁気検出素子の電気抵抗値との関係を示すグラフ、
【図５】本実施形態の磁気スイッチの回路図、
【図６】外部磁界と本実施形態における磁気スイッチのセンサ出力（電圧値）との関係を示すグラフ、
【図７】折畳み式携帯電話を開いた状態の平面図、
【図８】図７に示す折畳み式携帯電話の斜視図、
【図９】図８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１０】図９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１１】図１０に示す閉じた状態の折畳み式携帯電話をＢ−Ｂ線から切断し矢印方向から見た部分断面図、
【図１２】図８の状態から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１３】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、
【符号の説明】
【００７７】
Ａ１  磁気検出素子
Ｈ  外部磁界
１  折畳み式携帯電話
２  表示筐体
３  操作筐体
４  ヒンジ部
１０  素子部
１５  センサ部
１６  制御部
１７  固定抵抗素子
１８  差動増幅器
１９  コンパレータ
２０  ラッチ回路
２１  出力端子
２２  磁気スイッチ
２４  入力端子
２５  グランド端子
３１  第１磁性層
３２  非磁性層
３３  第２磁性層
５０  第１回転軸
５３  磁石
５６  第２回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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