有机电致发光二极管（OLED）具有快速响应、广视角、高对比度、低功耗、低成本等优点，因此在平面显示与照明领域都得到了很大的关注。目前通过使用磷光发光材料， OLED的内量子效率几乎能够达到100%，然而由于全反射，波导效应等等原因，OLED的外量子效率目前还有待提高。为了能将更多的光提取出来，进一步扩展OLED的应用，通过光学手段提高OLED的耦合效率是行之有效的办法。本文详细研究了两种提高OLED光萃取效率的方法：一是通过在ITO和玻璃基板之间增加一层光子晶体层将ITO和有机层中的波导模式耦合出来从而提高出光效率，二是通过在玻璃表面增加玻璃半球减少在玻璃与空气界面处的全反射来提高出光效率。在第一部分研究中，使用有限时域差分（FDTD）算法建模仿真了OLED中能量分布，从模式耦合的角度分析了光子晶体提高OLED光萃取效率的原理。同时，通过分析在光子晶体OLED中不同光源位置下不同的光萃取效率，发现了光子晶体OLED的出光效率与光源的位置有很大的关系。传统的FDTD仿真模型中只在光子晶体高折射率材料中心下方放置一个光源，而OLED的发光是由大量的偶极子引起的，这样的模型与实际结构存在一定的不匹配度，根据研究分析这样的不匹配会造成很大的误差。针对这一问题，本文提出了一个改进的仿真模型，并将其应用在光子晶体结构优化中。在第二部分内容中，分别研究了在单个OLED器件表面增加玻璃半球以及在OLED发光阵列表面增加相应玻璃半球对OLED光萃取效率的影响。通过对器件的实验设计验证了发光单元尺寸、半球尺寸、折射率匹配液的不同性质对光萃取效率的影响。为了完成发光阵列的研究，设计实现了OLED发光阵列的制备，并且通过光刻工艺实现了ITO的图形化。在此基础之上，分别通过LightTools建模仿真和实验验证找到了在一定条件之下最合适的带有玻璃半球的OLED发光阵列结构。并通过实验找到了适合用于永久固定的NOA65UV固化胶来粘合玻璃半球与OLED器件。本文的研究分别从理论和实验上证明了光子晶体和玻璃半球对提高OLED光萃取效率的作用。一方面从模式耦合的新角度分析了光子晶体提高OLED光萃取效率的原理，针对原始模型的缺陷提出了改进的FDTD仿真模型，对后续的光子晶体OLED的研究有着更为重要的作用。另一方面还完整地设计制备了带有玻璃半球的OLED发光阵列，解决了工艺流程中的各种问题，这样的OLED发光阵列可用于OLED照明面板中。