一般而言 OLED 基本結構是由多層有機材料所組成且被陰極與陽極夾在兩個 電極間，其元件的發光特性不僅依賴元件本身的發光材料也受限於結構。在 OLED 中，不論是上發光或是下發光元件，各種不同結構的 OLED，如圖 2-7，都有不同 程度的共振腔效應，如圖中的(d)與(e)是由兩金屬電極組合而成的微共振腔結構會 比圖中的(a)具有較強的微共振腔效應使發光光譜有窄化的現象[6] [22]。
圖 2-7 使用金屬或介電材料組合成各種具微共振腔的 OLED 結構；(a)與(b)
微共振腔效應(microcavity effect)是一種元件內部的光學干擾現象，使得其元件 特定的波長在符合共振腔模式後，可在特定的角度發出，因此在光譜上的半高全寬 (full width at half maximum, FWHM)會變窄，於不同角度的強度與波長也會不一樣 [6]，且其效應對 OLED 的性能像是發光效率、發光光譜的特性有很強的影響。舉 例來說，典型的 OLED 通常在玻璃基板上會有一個反射金屬陰極和透明的銦錫氧 化物(ITO)，如圖 2-8(a)，此類的 OLED 屬於下發光元件，大部分的光會直接由透 明陽極穿出，少部分的光會經由高反射的陰極反射且內部光學效應像是弱的微共 振腔效應，此時元件在直接發射與反射之間的干涉現象較屬於廣角干涉(wide-angle interference)，如圖 2-9(a)。另一方面，像是上發光元件和微共振腔 OLED，如圖 2-8(b)，光在這種較強的微共振腔的光學特性不僅有廣角干涉也因電極的反射造成 光束干涉(multiple-beam interference)，如圖 2-9(b)，因此微共振腔效應更加明顯，
故在任何類型 OLED 的結構中，光學性質必須進行詳細考慮及分析[6] [22]。
圖 2-8 (a)下發光元件；(b)上發光元件[6]
圖 2-9 (a)廣角干涉(wide-angle interference)；(b)光束干涉(multiple-beam interference)示意圖[22]
簡單來說，如上述所提及的結構，其微共振腔是可由金屬及介電材料所構成，
故微共振腔效應可簡單視為一種 Fabry-Perot 的共振腔，故共振腔允許的出光光譜 波長，其條件應滿足 Fabry-Perot 的共振腔公式，如式(1.3)，其公式證明如下：
如圖 2-10 所示，在一共振腔內，當光源發光其非正向光由 n2到 n3時，光線會
其中L′為總光學長度，λ為共振腔允許出光波長，φ為反射金屬側的相位差表示式，
如式(2.14)，式子中的 ns為入射介質的折射率，nm與 km分別為金屬實部折射率及 金屬虛部折射率[24, 25]。
φ = tan−1( 2𝑛𝑠𝑘𝑚
𝑛𝑠2 − 𝑛𝑚2− 𝑘𝑚2) (2.14)
除了使用前面所提的利用 Fabry-Perot 共振腔的方法調整 OLED 的光學長度外，
也可以使用當共振腔共振時形成駐波，其腔體長度使否有滿足駐波的條件來探討 共振腔效應。如圖 2-11 所示，假設當兩端都是完美金屬時，當共振時其光波欲在 其中產生駐波的條件且節點必須位於金屬表面上[26]，此可知其條件為式(2.15)
𝐿′= 𝜆
2𝑛，𝑛 = 1,2,3,4 ⋯ (2.15)
圖 2-11 完美金屬之駐波型式及電場分布
若兩端為不完美金屬，此時駐波的節點不會在金屬表面且光波的尾端會穿透至金 屬內，如圖 2-12 所示，故必須考慮在金屬內的穿透長度(penetration depth, Lpen)及 反射金屬側的相位差(phase shift, β)[24]，其兩者關係式為式(2.16)
𝐿𝑝𝑒𝑛 = 𝜆(𝜋 − 𝛽) 4𝜋
(2.16)
圖 2-12 不完美金屬之駐波型式及電場分布
因此將重新推導共振腔之光學長度，經推論後可得出共振腔允許出光的共振長度，
如式(2.17)，其中β為上下金屬相位差的總和。
2𝐿′
𝜆 − 𝛽
2𝜋 = 𝑚，𝑚 = 0,1,2,3 ⋯ (2.17) 由此可知，當使用 Fabry-Perot 方式或者是用駐波的觀念來推論微共振腔效應都是 可行的，因此當選定陰極及陽極材料及共振波長後，可由式(1.3)與式(1.7)調整光學 長度決定最佳化的元件厚度外，也可使得出光的特性符合實際的應用。