螢光是單重激發態經輻射躍遷失活至基態所放出的能量，磷光是三重 激發態經輻射躍遷失活至基態所放出的能量。由於自旋禁阻(spin-forbidden) 的限制，在螢光電激發光元件中，被電子、電洞再結合而激發的三重激發 態都以非輻射的方式失活，所以元件的內部效率理論上最大值為25 % ，這 大大地限制了元件的外部發光量子效率( < 5 %)，因此如果能充份利用三重 激發態(佔激發總數的 75 %)發光(圖 6)，減少非輻射躍遷的機率，將會有良 好的效果。磷光材料發光過程是由發光分子的單重激發態經系統間跨越 (intersystem crossing)到三重激發態，當它們回到基態時放出相對應的輻射光 波，所以對25 %內部量子效率的限制不再存在，理論上可使內部量子效率 提高至接近100 %8。
圖 6. 單重態與三重態激發子產生比率 (摘自 Prof. Forrest workshop notes at IDMC 2003)
1998 年，Princeton大學的Baldo和Forrest 教授等人發現21-24，藉由重金 屬原子(heavy atom)，如銥(iridium)和鉑(platinum)所組成的有機錯合物，可 利用重原子效應強烈的自旋軌域偶合作用(spin-orbital coupling)，造成單重 激發態與三重激發態的能階相互混合，使得原本被禁止的三重態能量可以 在室溫下以磷光形式緩解放光。因此，透過使用磷光材料，可將螢光材料 內部量子效率上限25% 大幅提升至100%。
整體來說，磷光電激發光充分利用了三重激發態的能量，可以有效的 提高有機電激發光元件的外部量子效率，是很有競爭力的發光材料，有著 廣闊的應用前景。但是磷光有機電激發光材料仍有其不足之處，首先是在
重激發態生命期較長且磷光染料在高電流密度下由於存在三重態—三重態 驟熄(triplet – triplet annihilation)而使發光飽和，導致元件的效率下降；最 後，值得注意的是環境氧對三重態的驟熄作用，因為基態氧也是三重態，
它對三重激發態有強烈的驟熄能力，不加以保護就會影響元件的發光強度 和壽命。近幾年來，科學家們發現經由將高效率的磷光染料掺雜在主體材 料中，通過激發子將能量從主體傳遞到染料中心使染料發光，可以得到高 效率的電激發光元件(圖 7)。最好的掺雜物(dopant)是含重原子的磷光染料，
由於重原子的存在使得電子自旋—軌道耦合作用(spin-orbital coupling)加 強，可以有效地混合單重態和三重態，並增加S1→T1 系間穿越(intersystem crossing)的機率和增強磷光放出，這個現象稱為”重原子效應”。除此之外，
相對於原本的磷光染料，重原子的加入也顯著地減低了三重激發態生命期。
圖7. 主客發光體間的能量傳遞機制
一般而言，由於低激發能量和長共軛鍵的緣故，紅色發光光材料在能 量傳遞過程中大多以非輻射的方式失活，這就是為什麼高效率的紅光材料 無法輕易開發出來的緣故，而目前的紅色磷光材料多以 Iridium 化合物為 主，雖然效率已經達到不錯的程度，然而礙於成本的因素，在商業化上仍 有相當長的路要走。而在藍色的磷光材料上，目前雖已有一些藍色磷光材 料被開發，然而目前並沒有合適的主發光體(host)被應用，因而尚未有耐久 穩定的良好銥金屬磷光元件。