与普通底发射有机发光二极管相比，顶发射有机发光二极管所发出的光从器件顶部出射，不受器件底部驱动面板的影响，能有效提高开口率，有利于器件与底部驱动电路的集成。同时，顶发射有机发光二极管还具有提高器件效率、窄化光谱和提高色纯度等优点。

顶发射有机发光二极管可分为正置型顶发射器件（图a）和倒置型顶发射器件（图b）。正置型顶发射器件由高反射性底阳极、有机层和半透明顶阴极组成，提高这类器件性能的关键是发展空穴注入能力强的反射性底阳极和电子注入能力强的半透明阴极体系。作为正置型顶发射器件中的底阳极，首先要具有较高的反射率，如铝（Al）或银（Ag）等；同时，为了与有机电致发光二极管中常用的有机材料的电离势匹配，需要在高反射金属的表面覆盖一层空穴注入层以达到光学和电学特性的要求；而作为正置型顶发射器件的阴极，既需要较高的电子注入能力和电导率，又需要较高的透光率，常见的结构除了金属或金属双层加耦合层的结构，还有多层阴极结构，如铝/硫化锌/银/硫化锌（Al/ZnS/Ag/ZnS）、银/三氧化钨/银/ 三氧化钨（Ag/WO₃/Ag/WO₃）等。倒置型顶发射器件由高反射性底阴极、有机层和半透明顶阳极构成，发展这类器件的关键之一是发展有效的底阴极和顶阳极。在倒置型顶发射器件中，通常采用透光率高且易于蒸镀成膜的金属Ag作为顶阳极材料，但由于Ag做阳极使用功函数相对较低，因此需要在Ag电极和有机空穴传输材料之间蒸镀空穴注入层进行界面修饰，这些空穴注入层可以是氧化钼（MoO_x）、五氧化二钒（V₂O₅）等，也可以是p型掺杂的有机半导体，如MeO-TPD:F₄-TCNQ、m-MTDATA:F₄-TCNQ等；底阴极的发展经历了高活性金属如镁（Mg）、锂（Li）以及铯（Cs）等到8-羟基喹啉铝/氟化锂/铝（Alq₃/LiF/Al）3层电子注入结构体系再到适合于底阴极的单层电子注入材料，如氧化镁（MgO）等。

顶发射有机发光二极管结构示意图

由于顶发射有机发光二极管中的电极采用高反射和半透明金属，器件中存在较强的光学微腔效应。微腔效应所导致的耦合效率、发光颜色及发光强度的角度依赖性，对有机发光显示应用来说都是不利的。为了减弱器件的微腔效应，可以在器件的顶部添加光取出层，增加器件顶部电极的透过率，还可以在顶部添加微透镜，改变器件的光学特性；此外，可以对衬底金属电极进行处理，使其表面凹凸不平，进而使出射光在器件中产生漫反射，进而减弱器件的微腔效应。