微纳结构可以对入射光进行精确调节与控制,具有选择性的反射、透射以及吸收入射光的特性,在绿色印刷、电磁屏蔽、隐身、柔性光电子、光伏太阳能电池等领域具有广阔应用前景。本文主要针对隐身、电磁屏蔽、大幅面绿色印刷以及高端防伪等领域的需求,面对现有的结构色无法快速实现大幅面化制备的问题。利用微纳结构对紫外-可见-近红外光的精确调控,结合特有的紫外连续变频光刻工艺,理论设计并实验制备了两种大幅面宽波段吸收结构和两种大幅面像素化彩色滤光结构。论文的主要研究工作及创新性成果如下:(1)在宽波段吸收领域。首先,本文提出了一种全新的光刻胶/金属镍/介质氮化硅光栅结构,在400nm到1200nm这一波段内平均吸收率超过97%,并且对偏振角和入射角不敏感。这种吸收结构在中红外波段5 μm到10 μm内的热辐射仅为8%,应用于热光伏太阳能电池可以实现优异的性能。此外,针对耐高温宽波段吸收结构的应用,提出并制备了基于二氧化硅光栅/过渡金属氮化钛/介质氮化硅的超宽波段吸收结构,在250 nm到2250 nm这一波段可以实现超过85%的平均吸收效率,中红外波段5μm到13 μm内的热辐射约为23%。相比于以往基于氮化钛材料的宽波段吸收结构,这种结构在实现超宽波吸收的前提下具有最薄的厚度。(2)在彩色滤光领域。最先,我们设计并制备了一种基于光刻胶光栅/金属铝/介质覆盖物的透射式彩色滤光结构。在垂直入射时,通过改变上层覆盖物的折射率,在同一周期下可以获得品红色、蓝色、青色、绿色以及黄色,且最高透射效率可以达到～60%。此外,验证了这种结构应用于大幅面彩色印刷和折射率传感器的可行性。紧接着,在第一种彩色滤光结构基础上选择顶层介质层为氮化硅,设计了一种双通道、偏振敏感透射式彩色滤光结构。在TM和TE入射光下均可以实现高达～60%的透过率;非偏振光照射时,在同一入射角下,改变方位角可以实现完全不同的颜色。利用表面等离子共振和导膜共振的相互作用,通过改变一维光栅的周期,透射颜色实现了从蓝色到绿色再到红色的变化,跨越了整个可见光区域。实验效果与理论效果相符较好,可以应用到高端防伪和大幅面彩色印刷等方面。(3)在制备工艺方面。现有的电子束曝光工艺无法实现结构的快速大幅面制备。在本文中,借助紫外连续变频光刻系统,结构色可以快速的实现大幅面制备,且可以拓展到卷对卷压印技术中。