RGB三色發光結構顧名思義是以紅綠藍三色為獨立發光材料進行發光，是目前OLED彩色化採用最多的彩色模式，如圖2-24所示。這種模式實現彩色顯示的方式不需要光色轉換或彩色濾光片，因此提高了發光效率。這種疊加模式要求材料性能要好及驅動IC特性要好，工藝條件要求高。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD像素對位技術，首先製備紅、綠、藍三基色發光中心，然後調節三種顏色組合的混色比，產生真彩色，使三色OLED器件獨立發光構成一個像素。該項技術的關鍵在於提高發光材料的色純度和發光效率，同時金屬蔭罩刻蝕技術也至關重要。
三基色發光法直接用三基色材料蒸鍍形成RGB三像素，發光亮度高，技術比較成熟，但蒸鍍對位困難，需要三次蒸鍍發光材料，導致效率降低，且三基色材料的壽命不一致，會影響顯示屏的整體壽命。
小分子OLED主要是用遮光罩(shadowmask)配合蒸鍍的方式製作，而在高分子OLED則是傾向採用噴墨(inkjetprinting)的方式製作。此方法的缺點是當RGB三色的發光層材料壽命有差別時，OLED顯示器整體的壽命以及發光的色溫將會受到壽命較短的發光材料所限制。而且不論是使用噴墨的方式或遮光罩的方式製作RGB數組，在製作高解析度的全彩顯示器均受到相當大的限制。
目前，有機小分子發光材料AlQ3是很好的綠光發光小分子材料，它的綠光色純度，發光效率和穩定性都很好。但OLED最好的紅光發光小分子材料的發光效率只有3lm/W，壽命為10,000h，藍色發光小分子材料的發展也是很慢和很困難的。有機小分子發光材料面臨的最大瓶頸在於紅色和藍色材料的純度、效率與壽命。但人們通過給主體發光材料摻雜，已得到了色純度、發光效率和穩定性都比較好的藍光和紅光。高分子發光材料的優點是可以通過化學修飾調節其發光波長，現已得到了從藍到綠到紅的覆蓋整個可見光範圍的各種顏色，但其壽命只有小分子發光材料的十分之一，所以對高分子聚合物，發光材料的發光效率和壽命都有待提高。
RGB方式實現的彩色顯示器的色純度、效率和壽命主要取決於有機材料和器件結構。近年來，有機材料的發光顏色、效率和壽命已得到了很大提高。以日本出光公司的材料為例，在2005～2006年一年的時間內，紅、綠、藍三色材料的色坐標、效率和壽命都取得了飛速的進展。紅光材料的效率提高了接近3倍，壽命提高了20倍；綠光材料的壽命提高了3倍；藍光壽命也提高了70%。這些材料技術的進展使得OLED器件的性能也隨之改善和提高。
發光層使用紅、綠、藍三種發光材料分開塗布配置的優點是充分利用三種顏色的發光材料，但缺點則是當三種材料壽命不同時，則整體的壽命受制於較短壽命的材料。另外在製程中採用光罩分開塗布時，全體光罩將由於受熱而引起熱膨脹問題，控制頗為困難，這在追求高精細化時將會遇到一些困難。
RGB三基色獨立發光技術的設備過於昂貴且不完善，同時需要利用昂貴的高精度ShadowMask與CCD在真空中進行精確對位，誤差要求十分嚴格，從而在硬體方面存在著諸多難處。此外在技術方面也存在著很多問題，如不同發光材料間的選擇、不同發光材料的衰減周期不同而造成的三基色壽命長短不一、三基色色彩飽和度間的差異、解析度高低的不同、Pattern時的精確度等諸多問題，這些問題都直接制約了RGB三基色獨立發光OLED市場化的進展。目前OLED已產業化的是單色和多色屏，少有全彩色屏。從技術上講RGB三基色獨立發光法是最複雜的方法，然而從性能上講它是最好的。