OLED有機發光二極管（organic light emission diode），發光的原理是激勵自主發光。

OLED發光器件也是由多層材料疊加而成，一般有陽極（Anode）、空穴注入層（HIL，Hole Injection Layer），空穴傳輸層（HTL，Hole Tranport Layer），發光層（EML，Emission layer），電子傳輸層（ETL，Electron Transport Layer）和陰極（Cathode）。

產業界經過多方的試驗后發現，如果要很好的實現能調整OLED的電光特性，那么有機發光材料層的構成，采用由空穴傳輸層（Hole Transport Layer，簡稱HTL）、發光層（ELL）、與電子傳輸層（ETL）三層有機材料疊加在一起，效果較佳。

（圖片來源于網絡）

其中HTL負責調節空穴的注入速度和注入量，ETL負責調節電子的注入速度和注入量，而注入的電子和空穴在ELL中相互作用，結合在束縛狀態中形成激子，激子衰變輻射出光子發光。

實際上OLED還有另一種有機發光材料層的疊加結構，是在HTL、ETL之間加一層激子限制層（exciton confinement layer簡稱ECL），激子限制層的厚度可以調節發光位置，可控制器件的兩側中的一側發光或兩側發光，若將ECL調整合適，可使激發子同時在HTL及ETL生成，讓HTL及ETL變成發光層同時發光，而將發光混成白光，也就是說ECL限制層的主要作用是傳輸層。

這兩種OLED發光機理，前者由日本九州大學的Saito教授組研發出來，后者則是由日本山形大學的Kido教授組研發出來，所以OLED的量產工藝基本上都是由日本產業界完成的。

然而不管是由中間發光層ELL發光，還是由兩側的HTL及ETL同時發光，OLED有機發光層的二極管特性是必須維持的。

比如在以中間發光層ELL激勵發光的OLED器件中，HTL負責調節空穴的注入速度和注入量，實際也起到了阻擋電子通過的作用；ETL負責調節電子的注入速度和注入量，同樣也起到了阻擋空穴通過的能力。

（圖片來源于網絡）

也就是說，當各層作為傳輸層的作用時，從陽極注入的空穴能透過空穴傳輸層流至發光層，并且阻絕來自陰極的電子使之不直接傳輸流至陽極；而從陰極注入的電子能透過電子傳輸層流至發光層，并且阻絕來自陽極的空穴使之不直接傳輸至陰極。

因此傳輸層必須使用載子遷移率高且在傳輸層與發光層之間能形成可以阻絕電子與空穴流動的位能障的材料，如此才能使電子與空穴在發光層中再結合并發光。傳輸層的材料雖然有空穴與電子傳輸層之分，但是主要還是以含有氮之烯丙基胺化合物（TPD）為主。

而如何成為發光層，則由組成發光層的材料來決定。發光層的作用是使得注入的電子與空穴產生再結合的激勵作用而發光，所以發光層材料通常為發光能力較低的徑式8-羥基喹啉鋁（Alq3）或鉍錯化合物（Bebq2）為主體（host）材料，再少量摻雜發光能力高的客體（guest）材料。

摻雜的客體作用除了可以提高發光效率之外，也可以用來改變發光的顏色。所以不同的發光的機制可以由主體材料先呈激勵狀態再將能量轉移至客體分子，使客體分子獲得激勵而發光。

而采用激子限制層ECL方式的OLED器件，則是電子與空穴直接在HTL及ETL客體分子上再結合而發光。再結合的機制可分為熒旋光性（fluorescence）及磷旋光性（phosphorescence）兩種。磷旋光性的發光效率由于比熒旋光性的發光效率高約2～5倍（紅光約2倍而綠光約5倍），因此使用磷旋光性發光層可以降低功率消耗并提高壽命。

實際上，雖然看起來電子的移動速度很快，但由于陽極的空穴數量遠遠大于電子數量，所以一般都需要HTL傳輸層有較強的絕緣作用，才能有效控制發光層的發光效率與持續時間。而傳輸層能通過多少電子和通過多少空穴，則是整個OLED發光器件的設計思路核心。

而傳輸層和發光層的電子、空穴通過效率與結合效率，其實就是體現了OLED器件通過電流的大小，如果傳輸層和發光層的電子、空穴通過效率太低，就是給OLED器件加再大的電壓也沒有用。

而在實際OLED器件工作過程中，控制傳輸層和發光層的絕緣值以適應OLED器件的正常工作電壓，才是OLED器件設計成功的關鍵。

而當傳輸層和發光層的有機材料空余度有限的情況下，要保證OLED正常工作，一般就只有調整陽極和陰極材料了。其中由于陽極材料的空穴都比較富余，所以調節陰極材料參數，也成為了產業界實現不同發光機制OLED器件設計的實用手段。

這也是產業界在生產OLED顯示器件時，會有不同背板技術區別的原因。如為了提高OLED的刷新頻率，就可以采用電子遷移率較高的LTPS材料背板；為了讓驅動電路在節能低頻率模式下OLED的發光時間延長，則可以采用電子遷移率較低的IGZO材料背板；為了同時滿足兩種工況需求，則可以采用LTPS+IGZO兩種材料復合驅動的LTPO背板技術。

另外，不管是OLED的傳輸層還是絕緣層的絕緣值都較高，所以電子遷移率你的a-Si材料背板技術在尺寸較大，驅動線路線徑較窄的高分辨率OLED器件中效果不好，因此業界一般認為a-Si材料背板技術不適用于OLED顯示器。但實際在一些小尺寸、低分辨率的單色、偽彩OLED顯示器件上，仍有部分OLED顯示器產品是采用a-Si材料背板技術來設計與量產。