OLED顯示組件由n型有機材料、p型有機材料、陰極金屬和陽極金屬組成。電子(空穴)由陰極(陽極)注入，通過n型(p型)有機材料傳遞到發光層(一般為n型材料)，再結合放光。一般來說，OLED元件制成的玻璃基板首先以ITO為陽極，然后以真空熱蒸鍍的方式依次鍍上P型和n型有機材料，以及低功能函數的金屬陰極。因為有機材料容易與水或氧作用，產生暗點，所以元件不亮。因此，真空涂裝后，元件必須在無水、無氧的環境中包裝。
在陰極金屬和陽極ITO之間，廣泛使用的元件結構一般可分為五層。從接近ITO的側面來看，順序是：空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和電子注入層。
至于電子傳輸層，它是一種n型有機材料，具有較高的電子遷移率。當電子從電子傳輸層到空穴電子傳輸層介面時，由于電子傳輸層的最低不占用分子軌域遠高于空穴傳輸層的LUMO，電子不易跨越這個能障進入空穴傳輸層，因此被阻擋在這個介面上。此時，空穴從空穴傳輸層傳輸到介面附近，與電子再結合，產生激子(Exciton)，Exciton以放光和非放光的形式釋放能量。就一般的熒光材料系統而言，只有25%的電子空穴以放光的形式結合，其余75%的能量以放熱的形式釋放。近年來，磷光材料正在積極開發，成為新一代OLED材料。這些材料可以打破選擇率的限制，提高內部量子效率，接近100%。
在兩層元件中，n型有機材料，即電子傳輸層，也被用作發光層，其發光波長由HOMO和LUMO的能量差決定。但是好的電子傳輸層——即電子遷移率高的材料——不一定是放光效率好的材料。因此，目前的一般做法是將高熒光度的有機色素摻入電子傳輸層中靠近空穴傳輸層的部分，也稱為發光層，其體積比約為1%至3%。摻雜技術開發是提高原材料熒光量子吸收率的關鍵技術，一般選用熒光量子吸收率高的染料。
傳統上，陰極金屬材料采用低功率函數金屬材料(或合金)，如鎂合金，使電子從陰極注入電子傳輸層。此外，一種常見的方法是導入一層電子注入層，它構成一種極薄的低功率函數金屬鹵化物或氧化物，如LiF或Li2O，可以大大降低陰極和電子傳輸層的能力，降低驅動電壓。
由于穴位傳輸層材料的HOMO值與ITO之間仍存在差距，此外，ITO陽極在長時間運行后可能會釋放氧氣，破壞有機層并產生暗點。因此，在ITO和穴位傳輸層之間，插入穴位注入層，其HOMO值介于ITO和穴位傳輸層之間，有利于穴位注入OLED元件，其膜的特性可以阻止ITO中的氧氣進入OLED元件，以延長元件的使用壽命。
