两种三层结构的OLED器件，虽各有特点，但还需进一步研发创新！
三层结构的OLED器件由HTL、ELL、ETL3层有机材料构成，各层有机材料各施其职，HTL负责调节空穴的注入速度和注入量，ETL负责调节电子的注入速度和注入量，注入的电子和空穴在ELL中相互作用，结合在束缚状态中形成激子，激子衰变辐射出光子。这种结构便于调整OLED的电光特性，是目前常采用的OLED结构。
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①三层A型(threelayer-A简称TL-A)器件结构由日本九州大学的Saito教授组提出，其最主要的特点是在HTL、ETL之间置入一层发光层，这层发光层薄得像Langmuir-Blodgettfilm一样，使得激子被局限在此层产生强烈的发光。三层A型标准OLED器件的结构由下而上分别为：玻璃基板上面一层的正极为一层薄而透明具导电性质的铟锡氧化物（ITO），阴极为金属组合物，将有机材料层如同三明治般包夹其中，有机材料层包括空穴传输层（HTL）、发光层（ELL）、与电子传输层（ETL）。当三层A型标准OLED器件通入适当的电流，注入正极的空穴与阴极来的电荷在发光层结合时，释放的能量激发有机材料产生光线，而不同的有机材料会发出不同颜色的光。
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②三层B型(threelayer-B简称TL-B) 三层A型标准OLED器件结构是由日本山形大学的Kido教授组提出，其结构与TL-A相似。但最主要的特点是在HTL、ETL之间的激子限制层(excitonconfinementlayer简称ECL)。激子限制层的厚度可以调节发光位置，可控制器件的两侧中的一侧发光或两侧发光，若将ECL调整合适，可使激发子同时在HTL及ETL生成，让HTL及ETL同时发光，而将发光混成白光。三层B型标准OLED器件的结构由下而上分别为：玻璃基板、ITO、HTL、ECL、ETL/金属阴极。
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三层结构的OLED器件的，注入层的作用是使得阳极的功函数与LUMO准位、阴极的功函数与HOMO准位有良好的匹配，使得电子与空穴能顺利的从电极流至传输层中。空穴注入层材料以烯丙基胺系或铜钛菁系为主，并搭配上功函数高的阳极材料。电子注入层则通常以铝作为阴极并搭配锂或钙等功函数较低的金属或金属氟化物。
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传输层的作用是使得从阳极注入的空穴能透过空穴传输层流至发光层，并且阻绝来自阴极的电子使之不直接传输流至阳极；而从阴极注入的电子能透过电子传输层流至发光层，并且阻绝来自阳极的空穴使之不直接传输至阴极。因此传输层必须使用载子迁移率(mobility)高且在传输层与发光层之间能形成可以阻绝电子与空穴流动的位能障(potentialbarrier)的材料，如此才能使电子与空穴在发光层中再结合(recombination)并发光。传输层的材料虽然有空穴与电子传输层之分，但是主要还是以含有氮之烯丙基胺化合物(TPD)为主。而目前电子传输层的开发落后于空穴传输层。
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发光层的作用是使得注入的电子与空穴产生再结合的激励作用而发光，发光层材料通常为发光能力较低的径式8-羟基喹啉铝(Alq3)或铋错化合物(Bebq2)为主体(host)材料，再少量掺杂发光能力高的客体(guest)材料。掺杂的客体除了可以提高发光效率之外，也可以用来改变发光的颜色。发光的机制可以由主体材料先呈激励状态再将能量转移至客体分子，使客体分子获得激励而发光；另一种方式是电子与空穴直接在客体分子上再结合而发光。而再结合的机制可分为荧旋光性(fluorescence)及磷旋光性(phosphorescence)两种。磷旋光性的发光效率由于比荧旋光性的发光效率高约2～5倍(红光约2倍而绿光约5倍)，因此使用磷旋光性发光层可以降低功率消耗并提高寿命。
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至于电子传输层，系为n型的有机材料，其特性为具有较高的电子迁移率，当电子由电子传输层至空穴电子传输层接口时，由于电子传输层的LUMO较空穴传输层的LUMO高，电子不易跨越此一能障进入空穴传输层，被阻挡于此接口。此时空穴由空穴传输层传至接口附近与电子再结合而产生激子，而激子会以放光及非放光的形式进行能量释放。以一般萤光材料系统而言，因选择率(Selectionrule)的限制仅由25%得电子空穴对以发光的形式做再结合，其余75%之能量则以放热的形式散逸。近年来，正积极地开发磷光材料成为新一代的OLED材料，此类材料可打破选择率的限制，以提高内部量子效率至接近100%。
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在实际的器件设计中，为了优化及平衡器件的各项性能，引入了多种不同作用的功能层。例如，电子注入层和空穴注入层往往能降低器件的开启和工作电压；电子阻挡层和空穴阻挡层往往能减小直接流过器件而不形成激子的电流，从而提高器件的效率。在某一具体器件中，可能包含其中的几层。但是，因为多数有机材料为绝缘体，只有在较高电场强度下才能实现有效的电流输入，所以有机薄膜的厚度不能太厚，否则器件的驱动电压太高，失去了OLED的实际应用价值。空穴阻挡层的实际应用较多。一般来说，在双层或三层器件中，空穴多于电子，有较大部分空穴形成漏电流。所以非常有必要引入空穴阻挡层以限制空穴流动，进而提高器件的效率。