本发明提供一种具有非虹彩效应的PS@TiO2结构色薄膜及其制备方法和应用，先采用无皂液聚合和混合溶剂法，制备出粒径均一、单分散的PS@TiO2微球，球形度好，直径8nm左右的TiO2纳米颗粒均匀包覆在PS微球表面，形成10nm左右厚度的TiO2壳层。与碳黑物质混合均匀后用喷枪喷涂，得到结构色薄膜。本发明薄膜的颜色不会随观察角度的变化而变化，呈色稳定，不易褪色，在颜色显示领域具有广阔的应用前景，扩充了非晶光子晶体结构色薄膜材料的种类。本发明制备方法简单，重复性强，环保安全无毒；喷涂法对基板和镀膜环境要求低，适用于在多种材质表面构建不随角异色结构色薄膜，且喷涂法可大面积制备，易于实现工业化。