OLED發光材料的分類有多種，根據發光方式來分，可分為熒光發光材料和磷光發光材料。從材料的發光機制來看，根據所有原子旋轉可能性組合，可以產生四種類型的激子旋轉分布狀態：一種非對稱性的單線態激子旋轉方式和三種對稱性的三線態激子旋轉方式。前者為熒光發光材料的發光機制，后者為磷光發光材料的發光機制。
熒光材料：在大多數情況下，單線態激子由于其快速重組速度比較高，使其發光效率相比三線態激子要優越得多。因此，注入載體將集中在一起，只能通過單一激子發光，而不能通過另外三種三線態激子發光。熒光材料成本更低，但發光效率差。載入電壓產生的電能中，只有25%的光能夠用于發光，剩余75%則轉化成熱能釋放了。
磷光材料：注入一種重金屬（銥Ir、鉑Pt、銪Eu、鋨Os）原子之后，由于重金屬原子的自旋軌道耦合，使得單線態激子和三線態激子的復合率比較接近。由于注入載體能均勻分布于四種激子旋轉分布狀態，因此，在四種狀態下都可以實現發光。磷光材料在發光過程中可以充分利用單線態和三線態激子的能量，因此理論上其量子效率可達到100%，而且還能夠將熒光材料浪費掉的轉化成熱能的75%能量全部轉化成光能。這大大提高了OLED器件的發光效率，是目前業界使用比較廣的發光材料。
另外，熒光材料和磷光材料在發光現象上還有一個區別，即激發光停止照射后熒光會立即消失，而磷光則會持續一段時間。
相比熒光材料來說，磷光材料表現出了非常明顯的優勢。在OLED材料的整體需求中，磷光材料比重一直在增加。紅色磷光材料已經大規模應用在商業AMOLED設備中，供應商主要有美國UDC、日本東麗、住友化學、默克等。綠色磷光材料在三星GalaxyS4手機上開始擴大使用率，供應商主要有美國UDC、陶氏化學、出光興產、住友化學、新日鐵化學、斗山、默克和三星SDI等。但是藍色磷光材料目前依然在開發當中，由于其在初始亮度的95%狀態下最長不能超過1000小時，使用壽命短是制約藍色磷光材料大規模應用的一大瓶頸。
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