2000年12月にアメリカ・ノースカロライナ州東部地区連邦地方裁判所において、日亜化学工業はトレードシークレット（営業秘密）漏洩の疑いで中村を提訴した。裁判終結までの間、中村は米国訴訟におけるディスカバリー制度の対応のため、情報提供や反論の準備にかなりの時間を取られ、研究に支障が生じた。その後2001年8月23日に、中村が日亜化学工業を提訴。中村は、日亜化学工業に対してツーフローMOCVD（通称404特許と呼ばれる）の特許権譲渡および特許の対価の増額を求めて争った（通称「中村裁判」（青色LED訴訟）、詳細は404特許を参照）。中村は、「サンタバーバラの自宅や大学の研究室を調べられ、心身ともに疲弊した。裁判を通して続けられる日亜化学の執拗な攻撃をやめさせるために、日本で裁判を起こした」と言う。日亜化学工業が中村を訴えた米国での訴訟については、2002年10月10日に棄却となる。日本での訴訟では、2004年1月30日に404特許の発明の対価の一部として、東京地裁は日亜化学工業に対して中村に200億円を支払うよう命じた。日亜化学工業側は控訴し、2005年1月11日、東京高等裁判所において、404特許を含む全関連特許などの対価などとして、日亜化学工業側が約8億4000万円を中村に支払うことで和解が成立する。なお、日亜化学工業は同訴訟中に、量産化に不可欠な技術は、若手の研究員が発見した「アニール」技術であり、すでに存在していた平滑なGaNの膜を得るためのツーフローMOCVDは無価値だと述べており、訴訟終了後には特許権を中村に譲渡することなく放棄している。この控訴審において高裁から示された和解勧告に対し、中村は弁護士とは異なる記者会見を設け「日本の司法は腐っている」と述べた。
1994年3月、中村は徳島大学大学院工学研究科に博士論文を提出して、博士（工学）の学位を取得した。中村本人は東北大学での取得を希望しており、実際そのチャンスもあったが、会社の都合で地元の徳島大学になったという。青色発光ダイオードが製品化されて以降、1994年頃から中村は国内外の学会などで多くの講演をこなすことになる。しかし日亜化学工業で給料以外に発明に対して得た報奨金(約2万円)を聞いたアメリカの研究者仲間は絶句の後、低すぎる対価に甘んじているとして「スレイブ・ナカムラ」（スレイヴ＝奴隷）とあだ名した。また、1998年11月に東京大学客員教授の誘いが来る。相談を受けた日亜化学常務の小山稔は引き受けることを勧めたが、中村は日亜化学から重要な技術情報が漏れることを恐れ、断る方針を伝えた。小山は中村の日亜化学に対する忠社精神を指摘するとともに、すでに重要な技術は研究の段階から生産現場へ移っていたことから、中村が現場における「“真の進歩”に気が付いていないのではないか」と思ったと回想している。中村は管理職として研究の現場から離れつつあり、LED関係の開発に目途が立ち、研究テーマの観点からも日亜でやることがなくなりつつあった。中村はアメリカの企業や大学から多くのオファーを受け、「スレイブ・ナカムラでは耐えられない」という思いもあり、娘からの「もったいない」という言葉がきっかけで転身を決意。1999年12月27日に日亜化学を退社。2000年2月に、半導体関係に強くスティーブン・デンバース教授が誘ってくれた、カリフォルニア大学サンタバーバラ校 (UCSB) ・材料物性工学科教授に就任する。
1981年10月開始の人気バラエティ番組『オレたちひょうきん族』では、他のディレクターたちと共に「ひょうきんディレクターズ」と称して番組に出演。レコードまで発売した。ひょうきんディレクターズの中では、定年退職後も唯一フジテレビに籍を置いている。ひょうきんディレクターズ時代のクレジットは「三宅デタガリ恵介」。「デタガリ」の由来は、自分の手掛けている番組に出たがりだから。取材やロケでも目立つためにと、赤いシャツやセーターを着るようになったという。舞踊家の家系であるためか、1982年10月には同じフジテレビのテレビアニメ『ぼくパタリロ!』の2代目エンディングテーマ「クックロビン音頭」の振り付けも担当した。1987年、横澤彪プロデューサーの後を継いで『ひょうきん族』のプロデューサー担当となるが、1989年の10月の番組終了後、三宅は再びディレクター業務に専念することとなる。番組プロデュースは直属の部下である加茂裕治が担当することが多かったが、『はやく起きた朝は…』など、三宅がプロデューサーを務める番組も存在した。2008年に定年を迎えたが、定年直前に役員待遇ゼネラルディレクターに昇進。以降はディレクターを担当することが少なくなり、一時的にプロデューサー・チーフプロデューサーを中心に担当していた。2008年12月20日には、日本テレビ『さんま&SMAP!美女と野獣のクリスマススペシャル』にフジテレビディレクターとしてVTR出演した。2011年4月10日には大阪まで赴き、テレビ大阪の『たかじんNOマネー〜人生は金時なり〜』に元NHK報道キャスターの手嶋龍一と共にゲスト出演。「テレビに未来はあるのか！？」というタイトルで司会のやしきたかじんと現在のバラエティ番組の問題点などを熱く討論した。2012年7月7日放送の『新・週刊フジテレビ批評』にゲスト出演し、第1回の総合演出を担当した『FNS27時間テレビ』の裏話などを話した。2011年2月に役員待遇としても任期満了を迎えたが、石田弘と同様に嘱託でフジテレビに籍を残しているほか、フジテレビと関連が深い制作会社・千代田企画の社長も兼務している。2011年の『FNS27時間テレビ めちゃ²デジッてるッ! 笑顔になれなきゃテレビじゃないじゃ〜ん!!』では、ビートたけしに対し『さんま・中居の今夜も眠れない』の中で行われる矢部浩之のマラソン中継に出演するようさんまとともにオファーをかけたことが明かされている。