光子晶体的结构色源于其内部微结构与光线的相互作用,具有饱和度高、不易褪色等特点,在传感、显示等领域受到广泛关注。然而由于Bragg衍射,这种结构色会随观察角度的变化而改变,即具有角度依赖性。目前针对如何解决结构色视角依赖性问题的研究在自组装胶体晶体中取得了进展,研究者们通过向自组装材料中引入准无序结构来增强杂散光线,从而降低甚至消除结构色的视角依赖性。这种方法很大程度上破坏了结构色的质量,降低了材料的反射率,而且制备过程复杂,难以规模化生产。本论文研究发现,表面形貌的几何对称性能使胶体晶体的结构色不随观察角度变化。在此基础上,本论文构建了一系列基于胶体晶体的宽视角结构色材料,并演示了它们在信息显示领域的应用。具体工作内容如下：(1)开发了重力驱动的微流控装置用于连续制备胶体晶体的球形液滴模板,设计了原位在线干燥方法简化了胶体晶体微球的干燥过程,探讨了影响微球形貌、尺寸、单分散性、稳定性等的因素,在优化条件下制备了尺寸、特征反射峰可控的胶体晶体微球。该工作解决了球形胶体晶体的批量制备问题。(2)发现了50-300μm的胶体晶体微球的颜色不随视角变化的现象,提出了球形对称性能够消除结构色的视角依赖性的假说。验证了以球形胶体晶体或其反结构为单元构建的薄膜材料的宽视角光学性质,在此基础上利用溶胀变色原理演示了光子纸的概念。该工作为解决胶体晶体的视角问题提供了新方案。(3)在球形对称基础上,利用软模板和快速紫外聚合技术制备了具有其他几何对称形貌的胶体晶体。该工作进一步验证了几何对称性能够使胶体晶体的颜色不随视角变化,拓展了宽视角胶体晶体材料的选择范围。(4)根据调控光子晶体的原理设计了电泳式显示器件,通过粒子表面的电荷修饰提高了电泳液的稳定性,测试了阈值电压、响应时间、色域等参数。该工作证明了胶体晶体在动态显示领域的应用价值。