OLED与LED的发光机理基本相同，但因使用的是有机材料，具有一系列优异的特性。
OLED的基本结构是薄而透明具半导体特性的铟锡氧化物(ITO)，与正极相连，再加上金属阴极组成类似三明治的结构。整个结构层中包括：空穴传输层(Hole Transport Layer, HTL)、发光层(Emissive Layer, EL)与电子传输层(Electron Transport Layer, ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，因发光层有机材料不同而产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。
享有“OLED之父”之誉的是美籍华裔教授邓青云。1979年，邓教授在实验室中偶然发现了有机发光二极体，由此展开了对OLED的研究。1987年，邓青云教授和Van Slyke 采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，AlQ3（T2238）作发光层，三芳胺作空穴传输层，Mg/Ag 合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件。1990年，Burroughes 等人发现了以共轭高分子PPV(polyphenylene vinylene)为发光层的OLED，从此在全世界范围内掀起了OLED 研究的热潮。但目前有机小分子发光材料面临的最大瓶颈在于红色和蓝色材料的纯度、效率与寿命。
OLED的特性是自己发光，因此可视度和亮度都较高。除此之外，还具有轻薄、省电以及反应快、构造简单等优点，尤其值得一提的是OLED屏可以弯曲、折叠、甚至可以像一张纸一样贴在墙上，放在口袋里，以至镶嵌在衣服里，不用时是衣服的一部分，需要时则可显示必要的信息。OLED具有广阔的应用前景，主要领域包括：商业领域如POS机和ATM机、复印机、游戏机等；通讯领域如手机、移动网络终端等；计算机领域如掌上电脑、商用和家用计算机等；消费类电子产品作为平板显示器件，因此OLED被视为21世纪最具前途的产品之一。但目前OLED技术面临的挑战主要是有机小分子发光材料中的红色和蓝色材料的纯度、效率、寿命以及器件的尺寸、寿命、工艺和成本等问题的解决。