因其在较低的电流密度下具有较高的发光亮度和电流效率，大幅提高了器件使用寿命。除此之外，叠层OLED中有两个或多个OLED单元，每个单元可以由不同的发光颜色组成，因此可以通过基色光混合得以实现白光发射。叠层有机发光二极管如图所示。

叠层有机发光二极管示意图

制备高性能叠层OLED的关键是高效的电荷产生层，其需具备高效电荷产生、快速电荷传输以及有效注入等特点。从掺杂到非掺杂的电荷产生层大体分为以下几类：①n型掺杂的有机层/无机金属氧化物，如Alq₃:Mg/WO₃、Bphen:Li/MoO₃、BCP:Li/V₂O₅和BCP:Cs/V₂O₅。②n型掺杂的有机层/有机层，如Alq₃:Li/HAT-CN。③n型掺杂的有机层/p型掺杂的有机层，如Bphen:Cs/NPB:F₄-TCNQ、Alq₃:Li/NPB:FeCl_3、TPBi:Li/NPB:FeCl₃和Alq₃:Mg/m-MTDATA:F4-TCNQ。④非掺杂型，如F₁₆CuPc/和Al/WO₃/Au。

叠层OLED是有机光电子学研究的一个重要方向，尽管已经取得了一定的进展，但仍存在许多待解决的问题。未来的研究工作应该从以下几个方面入手：①借助已经成熟的X射线光电子能谱、紫外光电子能谱以及反光电子能谱，研究电荷产生层中p型和n型有机半导体界面处电荷的转移机制，并结合量子化学计算量化电荷转移的数量，探寻界面能级结构和电子结构的关系，为电荷产生层的设计提供必要的理论指导。②人们更多关注的是电荷产生层产生电荷的能力，而忽略了电荷的传输和注入。实际上，电荷的传输和注入对降低叠层器件的驱动电压有显著的贡献，因此，选择或设计合成高迁移率的材料，选取恰当的界面材料，优化界面能级结构，降低界面势垒，使得产生的电荷能够有效地传输并注入发光单元是发展有机半导体异质结电荷产生层的关键。③电荷产生层的物理机制研究仍需加强，电荷的累积宽度、传输的机制以及电荷产生层的老化问题都需要深入研究，从而指导开发出性能更优越的有机半导体异质结电荷产生层。