有機材料的吸收和發光特性，可分別用紫外光/可見光光譜儀（UV/Visspectrophotometer）和螢光光譜儀（photoluminescence spectrometer or fluorimeter）來測量。而吸收和發射特性是由分子的軌域來決定，根據Pauli理論，每一個分子軌域最多只可填滿兩個電子，而從最低能階開始填完後可以得到一最低能量的電子組態（Aufbau理論），當電子只填滿最高佔有軌域（HOMO）時，此分子處於所謂的基態，激發態則是指將電子激發到反鍵結（anti-bonding）軌域的狀態。
分子平常都處在基態（S0），當激發光的振動頻率與分子某個能階差一致時，分子與光共振（resonance）光的能量才能被分子吸收，使得電子跳到（quantum jump）較高的能階，形成分子的激發態，但一般激發態的電子會很快地經由內轉換或振動鬆弛回到最低能量的反鍵結軌域，簡稱最低未佔有軌域（LUMO）。經由吸收所形成的激發態以單重激發態（singlet excited state,Sn）為主，三重激發態（triplet excited state,Tn）由於涉及電子自旋反轉，從量子力學的計算得到從S0躍遷到Tn的機率非常小。一個受激發的分子會經由幾種途徑鈍化（deactivate）回到基態（ground state），這些途徑互相競爭。
如果在非輻射過程（如系統間跨越、內轉換、外轉換）的速率常數較大時，螢光量子效率（Φr）很低，因而此化合物就不適合做發光材料，另外如果受激電子經由系統間跨越，到能階較低的三重激態再發光回到基態，所發出的光叫磷光（phosphorescence），只有從單重激發態直接以輻射方式鈍化回到基態，才可得到螢光發射，而發光的波長取決於發光的能量，即是基態和激發態的能量差，也就是能隙（bandgap，Eg=|E HOMO|-|ELUMO|），有機材料的能隙可以由吸收光譜長波長的起始值（λonset）帶入式（2-2）求得。要改變電致發光的顏色，理論上來說，都可以用不同的有機分子作發光體，或由設計有機分子的能隙而得到。事實上，有很多有機發光體，包括新設計合成的，已被成功地用在OLED組件上去產生不同的顏色。
當處於高激發能態的分子，可以把能量傳給低能態的分子，此過程稱為能量轉移（energy-transfer），此機制在多成分摻雜系統時常常發生，含有較高能態的主發光體（hostemitter）可以將能量轉移到客發光體（guestemitter），又可叫摻雜物（dopant）中，因此原理，只需要加入少量的客發光體就可以來修改電致發光的顏色。
例如8-羥基喹啉鋁（Alq3）主要是在綠色光域發光的有機分子，它的發光尖峰波長在520nm左右，可以利用能量轉移原理，將少許的4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[i,j]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran（DCM2或稱為DCJ）摻雜物分散在Alq3的主發光體中，隨著DCM2濃度增加，發光顏色從Alq3的綠色變成DCM2的紅色。借著直接電激發或者能量轉移來使客發光體發光，除了調色之外，摻雜還可以增加整個OLED元件的發光效率，因為它可將能量轉移給螢光效率更強的客發光體，甚至還可以增進組件的壽命。
能量轉移機制可分為輻射能量轉移和非輻射能量轉移兩種。輻射能量轉移包含發射和再吸收兩步驟，其能量轉移的速率與主發光體的量子效率、光路徑上客發光體的濃度、客發光體在主發光體發光波長的莫耳吸收度有關，此機制常會造成總螢光量子效率下降，因此需避免此機制來主導發光。第二種為非輻射能量轉移，而它又可分為二類：
①Frster能量轉移，它是分子間偶極-偶極（dipole-dipole）作用所造成的非輻射能量轉移，適合分子間距離達50～100的能量轉移。此機制電子是由客發光體基態躍遷至激發態，必須遵守電子自旋的一致性，因此最後只能轉移給客發光體的單重激發態。
②Dexter能量轉移，它是利用電子在兩分子間直接交換的方式，因此涉及電子云的重疊或分子的接觸，只適合分子距離大約在30以內的短距離能量轉移。電子交換必須符合Wigner-Witmer選擇定則[6]，即電子交換前後保留其電子自旋（spin conservation），因此只適用於單重態單重態和三重態三重態間的轉移。
自從Kodak發明了這種摻雜式有機電致發光組件（doped OLED）技術後，立時吸引了世界各地廠商的研發興趣，尤其是日本各大公司在這方面研究及開拓市場的興趣。