OLED在色彩上分为单色、区彩和全彩，随着技术的进步，OLED的色彩也越来越丰富，目前已开发出1,600万色产品，光的颜色与材料有关。早期的OLED显示屏主要为绿色单色显示屏，它主要应用于手机的副屏，低端MP3显示屏和汽车音响显示屏。现在彩色OLED显示屏已经日益成熟，开始用于高端的MP3、MP4和手机的主屏、数码相机和摄录机的显示屏也将大量采用OLED屏，因为它在阳光下的显示性能远远比LCD屏好。
实现彩色OLED的一种方法是采用不同的有机发光聚合物，可获得发出不同颜色的光的OLED器件，还有一种方法是采用掺杂荧光材料以得到各种不同的颜色。而荧光材料还可以改善器件的发光效率，使谱线变窄。有了发出不同颜色发光的OLED后，就可以组成一个红绿蓝的像素。美国普林斯顿大学的研究小组开发出一种图形控制扩散法，可以将红绿蓝三色的OLED集成在同一基板上，由三色像素法实现OLED全彩化。概括来说，材料和工艺的多样性让OLED有多种途径可以实现彩色显示。最典型的有如下几种方式：
①采用特殊的材料，能够在不同的驱动电压下显示不同的色彩。
②采用激光共振方式实现彩色显示。
③采用多层化结构法可以提高OLED显示器的像素精细度， Princeton大学与UDC研发的透明OLED显示面板技术就是建立在此一技术上。其目前的缺点是由于膜层数目的增加，相对的在制程上的薄膜成长控制困难度也会增加，造成OLED显示器可靠度下降。
④使用发出蓝色光线的材料，再激发荧光物质发出各种色彩的光线。而利用荧光和变色装置，或者用传播介质来代替滤光片来获得彩色的办法更好一些。这时，蓝光器件发射出的蓝光通过变色介质（CCM）后变成绿光或者红光。如果这种变色介质的转换能力强的话，这种办法对光线的利用率比使用滤光片更高。
⑤将红、绿、蓝三色发光膜重迭起来，构成彩色像素。采用积层色转换法可以改善像素并置法中，R、G、B三种颜色需要不同大小的发光电流，造成驱动IC设计难度提高的问题。由于积层色转换法驱动电路设计较容易，因此在AM-OLED中表现了较佳的特性。
⑥将不同材料发出红、绿、蓝三色，像CRT显示器一样，由三色像素拼接成一个彩色像素，因为可以和LCD的某些制造工艺兼容，这是目前最常用的方法。像素并置法是目前发展最成熟的OLED全彩化技术，不论高分子还是小分子OLED皆以此一技术为全彩化的基础。像素并置法具有高发光效率，以及高稳定度等特性，而目前发展的方向在小分子方面则是朝向基板大型化以及像素精细化的方向发展。由于在效率上具有优势，其余特性也有一定水准，因此此一技术为目前厂商的主要发展方向。
⑦采用发出白光的材料，像LCD显示一样，通过三色滤色片形成彩色像素；这种方法可以在发光器上涂上多层染料，这样它就会发出白光。用与LCD类似的彩色滤光片能够制造出红、绿、蓝三像素，这些滤光片能放置在单独的平板上，利用影印成像法，覆盖在白色发射器阵列上。这是最简单的生产彩色OLED显示器的办法，但是因为只有三分之一的白光能通过彩色滤光器，因此这种方法会浪费一些光能。
