OLED器件的结构是由多层薄膜器件组成，...
OLED器件的结构是由多层薄膜器件组成，即由箔、膜、刚性或柔性的板作基底，由电极层、活性材料层、以及保护阻挡层等组成，要求其中至少一个电极对光透明。小分子OLED器件和高分子OLED器件的发光材料和结构不同，小分子OLED器件以染料或颜料为材料，而高分子OLED器件以共轭高分子有机聚合物为材料；。小分子OLED器件的有机薄膜是由电子传输层（ETL）、发光层（EL）和空穴传输层（HTL）组成的，而高分子OLED器件的有机薄膜为单层结构。无论是小分子OLED器件还是高分子OLED，都有一个薄而透明的铟锡氧化物（ITO）阳极和金属阴极，还有一个夹在两个电极中间的有机薄膜发光材料层。
OLED器件结构可以分为多种，这些结构是为了适应材料性能和器件性能要求而设计的。OLED器件的基本结构为多层型，多层型可以是具有异质界面的迭层型结构和模糊界面层型结构。某些结构在提高发光效率和性能稳定性方面是相当重要的，如掺杂型和消除界面型结构已经是当前引导OLED器件的发展方向。
一个OLED器件由位于金属电极之间的一个或多个有机夹层构成，其中夹层必须是透明的。有机夹层是一个高度无序的非结晶薄膜，通常表现为不同分子能级。发射电子的阴极应该具有低功函数，这使得它的能量约束在低能级上：在阴极和LUMO之间的良好能量匹配意味着当发射电子时没有太多的能量损失。
由于OLED器件两个电接点之间费米能级的对称性，OLED电极之间在热平衡和零偏置时存在一个固有电势差。当电荷在OLED电极间移动时，HOMO和LUMO是位置的函数。当电子和空穴从一个点向另一个点跃迁时，它们有时会到达同一个位置，并因此形成激发态，或激发性电子空穴对。通过选择合适的材料，这种大量的电子空穴对的激发会通过发射光子产生光。
在研发OLED器件的过程中，阴阳两极材料的发现也是重要的一环。阴极的金属必需具备低功函数的特性，才能有效的将电子注入有机层内，镁（Mg）的功函数够低（3.5eV），也相当稳定，十分符合器件的要求。而当镁银（Ag）以十比一的比例形成合金后，少量的银可以提供成长区给镁，使得镁可以顺利的在有机层上成膜。这样的合金与比例便成为后续研究的模板。另外锂（Li）金属（1.4eV）的化合物如LiF、Li2O等，与铝（Al）金属（3.4eV）的化合物，也是另一种普遍使用在阴极上的材料。而在阳极的选择上，则必需是一个高功函数又可透光的材质，这样的选择并不多，所以ITO（indiumtinoxide）这样的金属氧化物，不但具有4.5eV～5.3eV的高功函数，且性质稳定又透光，便成了最佳的选择。延用至今，这两者仍是目前OLED器件中最常被使用的阴阳极材料。
由于空穴传输层材料的HOMO值与ITO有差距，此外ITO阳极在长时间工作后，有可能释放出氧气，并破坏有机层产生暗点。故在ITO及空穴传输层之间，插入一空穴注入层，其HOMO值恰介于ITO及空穴传输层之间，有利于空穴注入OLED器件，其薄膜特性可阻隔ITO中的氧气进入OLED器件，以延长器件寿命。
在后续的研究当中发现，OLED可在发光层中掺杂一不等浓度的掺杂物，使得主发光体的能量得以转移至掺杂物上而改变原本主发光体的光色以及发光效率(在Alq3与NPB之间则夹有一发光层)，不但可得到红、蓝、绿三色的OLED器件，也因此使得OLED朝着全彩化显示器的目标又前进一大步。然而对各种材料的选择是非常关键的，必需考虑材料本身的物理性质，如能阶差、热性质、形态学等，所以要找出一个合适的OLED材料，不论是空穴传输材料、电子传输材料、主发光材料以及不同光色的掺杂物，都需要进一步的研究和改良，才能达到要求。