有机发光二极管（OLED）具有环保、低功耗、宽色域、自发光特性,被广泛应用在显示和照明领域。目前,OLED的内量子效率几乎能达到100%,然而由于OLED多层结构的特点,各层介质间发生反射而形成波导模式,使一部分器件发出的光被束缚在器件内部,造成OLED外量子效率的降低。为了提高OLED的发光效率,进一步提高OLED的发光性能,运用一些光学手段来提高OLED光提取效率是行之有效的方法。在考虑偶极子光源取向和位置影响的前提下,利用时域有限差分法研究了具有不同光栅结构的单层和双层OLED的发光效率,并探索发光效率提高的机理,主要研究如下:首先,研究了单层平面结构OLED单色光的提取效率。对单层平面OLED的ITO层及有机层厚度进行优化,得到优化后单层平面结构提取效率是优化前的1.55倍,并揭示了有机层和ITO层的光学长度对电场分布和远场功率影响规律。其次,研究了绿光在具有光栅结构的单层OLED中的提取效率。分别在单层平面OLED的ITO层构建直角三角形光栅、等腰三角形光栅、等腰梯形光栅、矩形光栅以及半圆形光栅,计算各类光栅OLED的相对提取效率以及光栅的最佳结构参数。其中对OLED的提取效率提高效果最好的为占空比0.4、半径600 nm的半圆形光栅,光提取效率是优化后平面OLED的1.2倍,并通过几何光学的辅助分析探索了发光效率提高的原因。再次,研究了高折射率材料对提取效率的影响。以高折射率材料构建光栅结构,通过对光栅折射率和结构的优化,得到的最优结构为折射率为2.6、占空比0.5、半径840 nm的半圆形光栅结构OLED,其提取效率是优化后单层平面OLED的1.47倍。在单层OLED的玻璃衬底层构建了一层半圆玻璃光栅,当玻璃光栅的占空比为0.4、半径为880 nm时,相比无玻璃光栅的OLED光提取效率提高了1.1倍。最后,研究了三原色光在双层OLED中的提取效率。对480 nm、550nm、680 nm的入射光,分别计算其最佳的双层OLED结构,以CIE色谱图评价其照明特性,其中半圆结构OLED能够发出纯净的白光,最适合于照明。本研究对OLED的结构设计有一定的理论意义。