近年来微光学领域的研究一直非常活跃，微透镜及其阵列作为一种非常典型和常用的微光学器件引起了人们广泛的兴趣，它是光学系统微小化和集成化的基础，在光计算、光电显示、光信息处理和光通讯等方面有许多重要应用。微透镜阵列的制作方法也得到了深入的研究。目前微透镜阵列的主要制备方法有光刻胶熔融、灰度掩膜光刻、热压模成形、溶胶—凝胶等方法，微纳米压印技术是近些年逐渐发展起来的微加工技术，它以其高分辨率、高效率、低成本等特点被称为“可能改变世界的十项技术之一”。本文结合微纳米压印技术提出了一种制作微透镜阵列的新方法——微区压印法。　　 微区压印法通过小区域单元上的重复压印实现大幅面微透镜的组合。本论文首先阐述了微区压印原理，然后设计、制作了相应设备，最后介绍了微区压印机系统工作原理及功能。利用微区压印机系统制作了微透镜阵列，详细介绍了微区压印机系统的制作微透镜阵列的工艺流程。对压印材料准备、压印模板制作、压印参数优化等进行了实验和说明。　　 在完成微透镜阵列制作的基础上，文章最后提出了一种新型的层叠微透镜阵列光扩散片。在入射侧具有大口径低数值孔径微透镜阵列结构，在出射侧具有小口径高数值孔径微透镜阵列结构。分析了层叠结构对光线在视场内的扩散增益原理。利用光线追迹法模拟了微透镜高度、口径等结构参数对光学性能的影响。模拟结果表明，正面亮度随出射侧微透镜高宽比增大而增加，在入射侧增加一层高宽比在0.01～0.15的低数值孔径微透镜阵列，能够将正面亮度再提高3～5％。实验测试结果表明其增益率可达44％。微透镜阵列扩散片集成了传统背光模组中扩散片和棱镜片的功能，具有重要应用前景。