【专利解密】小米屏幕发声技术 无孔化设计的必经之路

【嘉勤点评】小米发明的屏幕发声技术，利用磁致伸缩材料构成的振动组件，使得用于发声的振动直接作用于屏幕主体且随着音频电路模块输出的电流信号同步变化，由此，屏幕部件输出的音质具有失真低、频响高等特点。

还记得小米在19年发布的MIX Alpha 5G概念手机吗，这款手机采用了屏占比180.6%环绕屏，整个手机下巴和额头部分几乎没有，宽度仅2.15毫米，听筒、前置相机、侧边按键全部消失。

而音筒的消失，就要归功于其全新的屏幕发声技术。为了满足手机用户追求屏占比以及手机外观的无孔化设计，这种屏幕发声技术的目的，就是消除传统的动圈式扬声器需要在智能手机的中框组件开设用于输出声音的孔洞的弊端。

为此，小米在19年6月27日申请了一项名为“屏幕部件和移动终端”的发明专利（申请号：201910568680.X），申请人为北京小米移动软件有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项神秘的屏下发声技术吧。

如上图，为该专利中发明的屏幕部件的截面结构示意图，屏幕主体20主要包括振动组件10，振动组件又由超磁致伸缩材料制成的运动件11和环绕于运动件的线圈12构成，部分运动件与屏幕贴合。可能大家对这里所使用的超磁致伸缩材料不是很了解，这是一种具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，其伸缩系数可随外加磁场成比例变化且远大于传统的磁致伸缩材料。

由于具有这样的特性，因此这种材料具有较高的能量转换效率，可达49%~56%，同时能量密度大，是压电陶瓷的12～38倍。此外，这种材料也具有较强的抗压能力和承载能力，能够在强压力环境下工作，因此这种材料安置在触摸屏下时，可以很好地承受用户在使用智能手机时对屏幕产生的压力。

利用这种材料构成的振动组件，可以安装在屏幕的下方，起到代替扬声器的作用，让我们接着往下看，一起来揭露这种技术的神秘面纱。

如上图，是这种运动件在线圈磁场作用下振动的振动组件的剖视结构示意图，线圈在通电的情况下生成磁场，该磁场参数随着电流参数的变化而变化，两者同步变化。运动件贴合于屏幕主体的表面，在运动件的伸缩量发生变化时，屏幕主体受到来自运动件的抵推力作用而弹性形变，并按音频变化的频率振动。因此，就可以使得屏幕部件输出相应的声音信息，并且声音输出的效果较好。

而由超磁致伸缩材料制成的运动件在线圈的磁场作用下接近线性变形，可减小整个振动组件的体积，方便屏幕部件的整体布局，也有利于提高输出音效的立体效果。在线圈的外围还设置有隔磁罩15，用于限定运动件与屏幕主体的相对位置。

另外，由于振动组件直接作用于屏幕主体，且随着音频电路模块输出的电流信号同步变化，因此屏幕部件输出的音质失真低、频响高，用户的体验要更好。而这种贴近屏幕的设计，也有利于产品生产时降低对装配的要求，从而提高产品的良率。

以上就是小米发明的屏幕发声技术，该方案利用磁致伸缩材料构成的振动组件，使得用于发声的振动直接作用于屏幕主体且随着音频电路模块输出的电流信号同步变化，由此，屏幕部件输出的音质失真低、频响高。并且由于振动组件直接贴合于屏幕主体，还可以降低对装配的要求以及降低产品不良率。

（holly）

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