小米9采用6.39英寸水滴全面屏，2340*1080分辨率三星AMOLED，拥有103.8% NTSC超广色域，亮度高达600nit，60000:1超高对比度，表面采用康宁第六代大猩猩玻璃覆盖。屏幕内置多项实用小功能，让小米9无论在白天还是黑夜显示都非常清晰。
小米9的屏占比高达90.7%，同时下巴部分采用了超窄3.6mm设计，此次小米9在同样天线性能下，天线净空区减少了1.5mm，并且采用最新的屏幕和结构设计，下巴缩小了1.67mm。最终小米9的底边框高度仅3.6mm，相比上代小米8缩短了40%。得益于这些技术的加持，小米9屏占比高达90.7%。
之前使用小米手机的用户一定遇到过从一个正常光照的环境快速切换到光线直射的环境，亮度的徒然上升会激活屏幕的高亮模式来增加用户的可读性。此前这个过程可以明显感受到屏幕亮度的变化，而小米9的屏幕在强光下可以平滑过渡至高亮模式，较普通模式亮度提升了39%，亮度增强的过程更加平滑柔顺。
由于OLED屏幕拥有自发光的特性，显示黑色时更加省电，小米9在此基础上新增了两项特色功能：熄屏显示和深色模式。息屏显示作为采用OLED屏幕手机的一项特色功能，其利用的是OLED屏幕支持部分像素点亮的特性。当用户将手机处于锁屏状态时，屏幕部分显示区域依然可以显示时间或通知等一些重要信息。这样用户就不用频繁得解锁手机去获得这些信息，省电的同时也减少了手机的解锁次数。
小米9支持了息屏显示2.0，不仅加入了全新16种息屏显示效果，同时还支持息屏消息提醒。这样用户可以根据自己的心情随意更换息屏界面，包括时间、日期、彩色背景图等，选择更加的多元化。
硬件上屏下光线传感器、超声波距离感应以及更小的天线净空区，达到90.7%的超高屏占比，配合阳光屏2.0、低亮度显示优化、深色模式等软件功能，小米9可以带给用户更加极致的观看体验。
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