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润湿是液体与固体表面保持接触的能力，是由二者分子间相互作用而产生的，通常用接触角来量化液体对固体表面的润湿性。液体内部的内聚力使液体形成液滴，表面张力使液滴近似球形，液体与固体间的黏附力使液滴保持原位，如图3-21所示。
1875年，法国科学家Lippmann观察到在汞和电解液之间施加电压，会出现毛细下降现象，因此他提出了著名的Lippmann-Young方程，该方程描述了弯曲液面的附加压力、表面张力及曲率半径之间的关系。
式中， γ s 表示固体表面张力； γ l 表示液体表面张力； γ sl 表示固液界面张力； θ 表示固液表面的接触角（见图3-22），利用该方程可以求解液滴的表面形状。
图3-21 润湿现象的示意图
图3-22 液体表面张力
接触角的大小量化了液体对固体表面的润湿性，如图3-23所示。当 θ =0°时，液体对固体表面完全润湿；当0°< θ <90°时，液体对固体表面润湿良好；当 θ ≥90°时，液体对固体表面润湿不良。
可以通过调整施加在液体和固体电极之间的电势来改变液体表面张力，从而改变两者的接触角，实现电湿润，如图3-24所示。
图3-23 润湿状态示意图
图3-24 电润湿示意图
当施加电压时，固液界面张力可以表示为
表示固液界面的初始张力，通过式（3-1）可以导出施加电压后的接触角为
在Lippmann-Young方程被提出后，由于电极与液滴直接接触产生电解效应，液滴接触角的调控范围受限，因此该理论没有得到广泛应用。直至1981年，贝尔实验室发表在《应用物理快报》的文章中首次将电润湿（Electro Wetting，EW）技术应用在显示领域，通过将液体移入和移出多孔固体，改变像素内的光学空间相干性，实现了透明或者白色漫反射的电润湿显示（Electro Wetting Display，EWD）。如图3-25所示，在封闭空间中设计多孔固体结构，填充极化液体，在无电压施加情况下，液体与固体接触角小，呈现分离状态，环境光照射到器件表面被反射，形成白色漫反射，类似于生活中常见的毛玻璃。当施加电压后，在电湿润效应的作用下，多孔固体被反射系数相同的透明液体浸润，孔被填满，此时环境光会垂直透过器件表面，然后反射光携带信息进入人眼中。
图3-25 最早的电润湿开关态原理
1993年，法国科学家Berge通过在电极与电解液之间加入一层电介质，消除了电解效应，推动了电润湿应用的快速发展。2003年，飞利浦公司的研究员在《自然》期刊上发表了文章，利用电润湿技术以视频播放速度实现显示，开启了电润湿电子纸显示技术的新篇章。
最常见的电润湿显示原理如图3-26所示，在玻璃底板上制备透明电极（ITO等），在透明电极上方镀高介电材料，同时该层也作为显示基板，在节点材料周围制备像素墙，在像素墙的内部注入一定量的有色油墨。像素墙不仅能够防止像素内的有色油墨泄漏，也能够防止相邻像素的有色油墨混合。在有色油墨的上方注入极化液体，最后通过盖板进行像素封装。
图3-26 最常见的电润湿显示原理
由于有色油墨密度高于极化液体密度，因此它被完全润湿在显示基板表面。在施加电压前，像素阻止光线透过，反射出油墨色彩；在施加电压后，极化液体在电压作用下向下润湿基板，将有色油墨“挤”到一侧，有色油墨变成紧密的液珠，露出大面积的基板颜色，从而实现双色色彩转换。单个像素四周存在一定高度的像素墙，防止像素之间的有色油墨互相干扰。
通过观察电润湿显示器件的结构不难看出，电润湿显示器件的关键结构包括油墨、极性流体、绝缘层、像素墙、封装层等，关键制备工艺主要包括绝缘层的制备、像素墙的制备，以及油墨填充与器件封装。
油墨材料是电润湿显示器件的核心材料，通过控制油墨材料的移动实现光学灰度的开关和色彩的调控。因此，油墨材料需具备高饱和度、高溶解度、高稳定性和低极化率的特点。油墨染料的种类主要包括蒽醌型、偶氮型、金属络合型和有机苝型。油墨的填充和封装方法主要有分液填充封装、竖直浸入式填充封装、自组装填充封装、相变填充封装和喷墨打印填充封装等。
极性流体用于加电压之后“排挤”油墨，因此需要其与油墨互不相容，同时具备导电性好、透明、挥发度低、黏度小、表面张力高的特点。一般情况下，盐水可以作为极性流体，但缺点是容易造成介电层击穿，腐蚀电极；醇类（乙二醇、丙二醇等）流体不易穿透介电层，漏电流较小，掺入有机盐可以提升电导率，适合作为极性流体；近年来离子液体由于优异的导电性、不挥发、高热稳定性、宽窗口温度等优点得到了广泛的应用。
通常在电极与极性流体间加入绝缘层来延长器件寿命，该层需要具备较高的介电常数和较好的疏水性。目前，最常用的绝缘层材料为氟树脂材料（如Teflon AF1600），可获得100°～120°的接触角。通过往树脂内掺杂无机材料可以提高其介电常数，降低绝缘层被击穿的风险。绝缘层依靠基本的涂布工艺（旋涂、浸涂、丝网印刷及喷墨打印）可以完成制备，旋涂和浸涂能够制备均匀性好的绝缘层，但旋涂较浪费材料，浸涂效率较低；制作大面积器件通常采用丝网印刷的方式，能够简单高效地完成制作；此外，喷墨打印的方式发展迅速，该方式材料利用率高，同时省略了离子活化和高温加热的过程，绝缘层性能也更稳定。
像素墙需要具有良好的稳定性，常见的材料为光刻胶、无机硅氧烷和聚酰亚胺。光刻胶是常用的像素墙材料，利用传统光刻的方式可以快捷地制备像素墙，具有良好的力学性能、热稳定性和抗化学腐蚀性，但其疏水性的特点也使得其较难涂布在绝缘层，需要对光刻胶进行改性。不同于光刻胶，无机硅氧烷材料的亲水性更强，是像素墙的更优选材料。聚酰亚胺材料像素墙可以通过丝网印刷的方式进行图案化，但丝网印刷工艺受限于丝网的高度、间距、滚轮的压力等因素，同样存在制备的像素墙较矮、较宽、分辨率较低的缺点；此外，像素墙还可以通过微纳米压印进行制备。
封装层材料通常选用压敏胶（Pressure Sensitive Adhesive，PSA），通过施加一定的压力，使得被粘物粘连，丙烯酸酯类是最常用的压敏胶，可细分为溶剂型、乳液型、UV光固化型等。
在速度方面，电润湿显示可以实现毫秒（ms）级响应，足以显示视频内容；在功耗方面，施加低电压可以实现油墨的移动，功耗低；在显示效果方面，电润湿显示是一种受光型显示技术，依靠光的漫反射实现信息传递。在此基础上，电润湿像素结构不存在偏光片，因此其具有较高的反射率，在背光时具有较高的亮度，与生活中纸张的阅读场景类似，接近纸张的视觉质量。电润湿像素结构不用滤色片而用有色油滴进行彩色显示，单个子像素可以在油墨颜色和基材颜色两种颜色之间切换，并可以通过叠加的方式实现彩色显示。
在制作材料方面，可以选择柔性材料制作像素基板，扩展、覆盖柔性和刚性多种应用场景。在制程方面，电润湿显示器件的制程与LCD器件的制程相似度高达90%，因此电润湿显示器件的制程与LCD器件的制程具有很高的兼容性，随之带来的是工艺化成本的大幅降低。
但在电润湿显示器件中，由于有色油滴不能被排出像素外，因此单个像素至少20%的区域是被有色油滴占据的，剩余区域进行背景颜色的显示，因此电润湿显示器件在开态和关态下，色彩差异受限。