OLED與LED的發光機理基本相同，但因使用的是有機材料，具有一系列優異的特性。
OLED的基本結構是薄而透明具半導體特性的銦錫氧化物(ITO)，與正極相連，再加上金屬陰極組成類似三明治的結構。整個結構層中包括：空穴傳輸層(Hole Transport Layer, HTL)、發光層(Emissive Layer, EL)與電子傳輸層(Electron Transport Layer, ETL)。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合，產生光亮，因發光層有機材料不同而產生紅、綠和藍RGB三原色，構成基本色彩。
享有“OLED之父”之譽的是美籍華裔教授鄧青云。1979年，鄧教授在實驗室中偶然發現了有機發光二極體，由此展開了對OLED的研究。1987年，鄧青云教授和Van Slyke 采用了超薄膜技術，用透明導電膜作陽極，AlQ3（T2238）作發光層，三芳胺作空穴傳輸層，Mg/Ag 合金作陰極，制成了雙層有機電致發光器件。1990年，Burroughes 等人發現了以共軛高分子PPV(polyphenylene vinylene)為發光層的OLED，從此在全世界范圍內掀起了OLED 研究的熱潮。但目前有機小分子發光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍色材料的純度、效率與壽命。
OLED的特性是自己發光，因此可視度和亮度都較高。除此之外，還具有輕薄、省電以及反應快、構造簡單等優點，尤其值得一提的是OLED屏可以彎曲、折疊、甚至可以像一張紙一樣貼在墻上，放在口袋里，以至鑲嵌在衣服里，不用時是衣服的一部分，需要時則可顯示必要的信息。OLED具有廣闊的應用前景，主要領域包括：商業領域如POS機和ATM機、復印機、游戲機等；通訊領域如手機、移動網絡終端等；計算機領域如掌上電腦、商用和家用計算機等；消費類電子產品作為平板顯示器件，因此OLED被視為21世紀最具前途的產品之一。但目前OLED技術面臨的挑戰主要是有機小分子發光材料中的紅色和藍色材料的純度、效率、壽命以及器件的尺寸、壽命、工藝和成本等問題的解決。