Die Lichtemission von OLEDs basiert auf Elektrolumineszenz. Wird an eine OLED eine Durchlassspannung gelegt, werden als Ladungsträger Fehlelektronen (Löcher) und Elektronen eingespeist. Diese injizierten Ladungsträger müssen die Pegel-Barrieren überwinden.
Nach Überwinden der Pegel-Barrieren besetzen die Löcher die höchsten zu besetzenden Energiepegel des Hole Transport Layer ( HTL), die Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO), und die Elektronen die niedrigsten unbesetzten Energiepegel, die Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO), des Electron Transport Layer ( ETL). HOMO ist ähnlich dem Valenzband von Halbleitern und LUMO ähnlich dem Leitungsband.
Durch das extern angelegte elektrische Feld gelangen die injizierten Löcher, die eine positive Ladung haben, von der Anode über die HTL- Schicht zum Emission Layer (EML), die Elektronen hingegen von der Kathode über die ETL-Schicht ebenfalls zur EML-Schicht, in der sie zu einem Elektron-Loch-Paar, einem Exziton, rekombinieren und dabei in der mit Indium-Zinnoxid ( ITO) beschichteten Anode, die aus einem Glassubstrat gebildet wird, Licht aussenden.