Sachverhalt:
A. Der 1963 geborene, zuletzt vom 1. April 2001 bis zur gesundheitsbedingten Kündigung auf 31. März 2006 als Zimmereimitarbeiter in der Firma L._ AG tätig gewesene A._ meldete sich am 6. April 2006 (Posteingang) mit Hinweis auf Rückenschmerzen bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Thurgau klärte in der Folge die beruflichen Verhältnisse ab und holte zahlreiche medizinische Unterlagen ein, darunter das von ihr veranlasste bidisziplinäre Gutachten des Zentrums X._ vom 18. Dezember 2007 und den Arztbericht der Klinik I._ für Psychiatrie und Psychotherapie vom 21. April 2008, wo sich der Versicherte - in Nachachtung einer Aufforderung der IV-Stelle vom 15. Januar 2008, sich spätestens bis 31. März 2008 einer stationären psychiatrischen Behandlung zu unterziehen - vom 27. März bis 17. April 2008 aufgehalten hatte. Am 30. Mai/17. Juni 2008 erfolgte eine interdisziplinäre Untersuchung durch den Regionalen Ärztlichen Dienst, welcher am 8. August 2008 darüber einen Bericht vorlegte. Gestützt darauf sprach die IV-Stelle dem Versicherten mit Verfügung vom 20. Februar 2009 rückwirkend ab 1. Oktober 2006 eine bis 30. April 2008 befristete ganze Invalidenrente (Invaliditätsgrad: 100 %) zu; anschliessend betrage der Invaliditätsgrad aufgrund einer zumutbarerweise verwertbaren Restarbeitsfähigkeit von 80 % in leidensangepassten Tätigkeiten nurmehr rentenausschliessende 34 %.
B. Die dagegen erhobene Beschwerde des A._ mit dem Antrag, in Aufhebung der Verfügung vom 20. Februar 2008 sei ihm mit Wirkung ab 1. Oktober 2006 eine unbefristete ganze Invalidenrente zuzusprechen, wies das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau mit Entscheid vom 26. August 2009 ab.
C. Mit Beschwerde "in sozialversicherungsrechtlichen" (recte: öffentlich-rechtlichen) Angelegenheiten lässt A._ sein vorinstanzlich gestelltes Rechtsbegehren erneuern, ergänzt um den Eventualantrag, die Sache zur ergänzenden Sachverhaltsabklärung und Neuverfügung an die Verwaltung zurückzuweisen.

Erwägungen:
1. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzungen gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Dabei legt das Bundesgericht seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Es kann deren Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder wenn sie auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>; vgl. auch <ref-law>). Wie die Sachverhaltsfeststellung ist auch die vorinstanzliche Ermessensbetätigung im Verfahren vor Bundesgericht nur beschränkt überprüfbar. Eine Angemessenheitskontrolle (vgl. <ref-ruling> E. 6 S. 81 [zu Art. 132 lit. a OG]) ist dem Gericht verwehrt; es hat nur zu prüfen, ob die Vorinstanz ihr Ermessen rechtsfehlerhaft ausgeübt, mithin überschritten, unterschritten oder missbraucht hat (vgl. <ref-ruling> E. 3.3 S. 399).
2. 2.1 Bezüglich der Voraussetzungen des Anspruchs auf eine Invalidenrente (<ref-law>; <ref-law> in der seit 1. Januar 2004 geltenden Fassung; vgl. <ref-ruling> E. 3.1-3.3 S. 345 ff.), der Invaliditätsbemessung nach der allgemeinen Methode des Einkommensvergleichs (<ref-law>, ab 1. Januar 2004 bis Ende 2007 in Verbindung mit <ref-law>, seit 1. Januar 2008 in Verbindung mit <ref-law>; <ref-ruling> E. 3.4 S. 348 f.; <ref-ruling> E. 1 S. 30 f.), der Abstufung des Rentenanspruchs nach Massgabe des Invaliditätsgrades (<ref-law>) sowie der bei rückwirkender Zusprechung einer abgestuften und/oder befristeten Invalidenrente geltenden Grundsätze (analoge Anwendung von <ref-law> in Verbindung mit <ref-law> [in der seit 1. März 2004 geltenden Fassung]; <ref-ruling> E. 6b/dd [mit Hinweis] S. 275; <ref-ruling> E. 4a S. 127; AHI 2002 S. 62, I 82/01 E. 1) wird auf die zutreffenden Erwägungen in der Verwaltungsverfügung vom 20. Februar 2009 und im vorinstanzlichen Entscheid verwiesen. Entsprechendes gilt für die Erwägungen des kantonalen Gerichts zur Rechtsprechung des Bundesgerichts, wonach anhaltende somatoforme Schmerzstörungen nur ausnahmsweise - unter qualifizierten Umständen - eine Invalidität im Rechtssinne begründen (im Einzelnen: <ref-ruling> E. 4.2.2 S. 71; <ref-ruling> E. 1.2 S. 50 f.; <ref-ruling> ff. und 396 ff.; vgl. auch <ref-ruling> E. 7.1.2 und 7.1.3 S. 212 f., ferner Urteil I 176/06 vom 26. Februar 2007, E. 5.2, publ. in: SVR 2008 IV Nr. 1 S. 1).
2.2 In beweisrechtlicher Hinsicht ist zu ergänzen, dass RAD-Untersuchungsberichte im Sinne <ref-law> (in der seit 1. Januar 2008 geltenden Fassung) materiell Gutachtensqualität haben können (vgl. etwa Urteil des Eidg. Versicherungsgerichts I 694/05 vom 15. Dezember 2006 E. 2; vgl. auch SVR 2008 IV Nr. 13, I 211/06 E. 5.2). Voraussetzung ist insbesondere, dass sie in Kenntnis der Vorakten (Anamnese) abgegeben worden sind und in der Beschreibung der medizinischen Situation und Zusammenhänge einleuchten; die Schlussfolgerungen sind zu begründen (<ref-ruling> E. 3a und 3b S. 352 ff.; vgl. auch Urteil I 142/07 vom 20. November 2007, E. 3.2.1). Die RAD-Ärzte müssen sodann über die im Einzelfall gefragten persönlichen und fachlichen Qualifikationen verfügen, was in einer bestimmten medizinischen Disziplin einen entsprechenden, dem Nachweis der erforderlichen Fachkenntnisse dienenden, spezialärztlichen Titel des berichtenden oder zumindest des den Bericht visierenden Arztes voraussetzt (Urteil I 142/07 vom 20. November 2007 E. 3.2.3 mit Hinweis); eine FMH-Ausbildung ist für Gutachter nicht zwingend verlangt, sondern nur eine Fachausbildung, welche auch im Ausland erworben werden kann (Urteil 9C_270/2008 vom 12. August 2008). Bezüglich der materiellen und formellen Anforderungen sind die RAD-Untersuchungsberichte im Beschwerdefall gerichtlich überprüfbar (Urteil 9C_323/2009 vom 14. Juli 2009, E. 4.3.1).
3. Streitig und aufgrund der Bindung an die Parteibegehren (<ref-law>) einzig zu prüfen ist, ob der Beschwerdeführer über Ende April 2008 hinaus Anspruch auf eine (ganze) Invalidenrente hat. In erster Linie umstritten ist dabei die vorinstanzliche Feststellung einer ab 18. April 2008 wiedererlangten 80%igen Restarbeitsfähigkeit in leidensangepassten Tätigkeiten, welche Tatfrage letztinstanzlich lediglich im gesetzlichen Rahmen von <ref-law> überprüfbar ist (<ref-ruling> E. 3.2 S. 398; E. 1 hievor).
3.1 Die vorinstanzliche Annahme einer ab 18. April 2008 zumutbarerweise wieder verwertbaren Arbeitsfähigkeit von 80 % stützt sich im Wesentlichen auf die als voll beweiskräftig eingestuften Schlussfolgerungen im RAD-Untersuchungsbericht vom 8. August 2008: Danach leidet der Beschwerdeführer an einer chronifizierten Lumbalgie bei mässigen spondylarthrotischen Veränderungen L4 bis S1 ohne eigentliche neurologische Symptomatik (ICD-10: M54.5), einer depressiven Störung, "derzeit leichte depressive Episode" (ICD-10: F32.0), einer anhaltenden somatoformen Schmerzstörung (ICD-10: F45.4) sowie an einer hypochondrischen Störung im Sinne einer Kanzerophobie (ICD-10: F45.2); die Ausübung der bisherigen Tätigkeit im Holzbau sei nicht mehr zumutbar; ab 18. April 2008 (d.h. seit Austritt aus der Psychiatrie-Klinik I._) bestehe jedoch aus psychiatrischer und arbeitsmedizinischer) Sicht eine insgesamt 20%ige Arbeitsunfähigkeit in körperlich leichten, wechselbelastenden Tätigkeiten ohne häufige Zwangshaltungen und ohne dauerhafte Sonnenexposition. Im psychiatrischen Teilgutachten präzisierte RAD-Ärztin B._ (Fachärztin für Psychiatrie), die Einschränkung der Arbeitsfähigkeit aus psychischen Gründen sei durch die noch bestehende leichtgradige depressive Episode (mit leichten Anlaufschwierigkeiten am Morgen und vermehrtem Pausenbedarf wegen erhöhter Ermüdbarkeit) bedingt; die diagnostizierte somatoforme Schmerzstörung dagegen begründe keine Leistungsminderung, da ein zusätzlicher, erheblicher Gesundheitsschaden ebensowenig vorliege wie ein (umfassender) sozialer Rückzug und auch die therapeutischen Möglichkeiten trotz ambulanter und stationärer Behandlung noch nicht ausgeschöpft seien. Der Versicherte verfüge noch über Ressourcen und habe sein Teilhabe am Alltagsleben noch nicht aufgegeben. Allein der sicherlich vorhandene primäre Krankheitsgewinn genüge nicht, um eine Einschränkung der Arbeitsfähigkeit durch das Schmerzsyndrom zu postulieren.
3.2 Entgegen den Einwänden des Beschwerdeführers liegt im vorinstanzlichen Abstellen auf den RAD-Untersuchungsbericht vom 8. August 2008 weder eine offensichtlich unrichtige Sachverhaltsfeststellung noch eine willkürliche oder sonst rechtsfehlerhafte Beweiswürdigung (<ref-law>). Zum einen genügt der sehr ausführliche, die in über dreistündiger Exploration erhobenen Aspekte berücksichtigende RAD-Untersuchungsbericht sämtlichen bundesrechtlichen Anforderungen, um materiell Gutachtensqualität zu besitzen (vgl. E. 2.2 hievor). Nach den zutreffenden Darlegungen der Vorinstanz beruht er namentlich auf einer umfassenden Beweisaufnahme, wobei er sich einlässlich mit den medizinischen Vorakten auseinandersetzt und die davon (in psychiatrischer Hinsicht) abweichenden RAD-Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen nachvollziehbar und einleuchtend begründet. Zum andern hat das kantonale Gericht seinerseits ausführlich und sachbezogen die Gründe dargelegt, weshalb es dem RAD-Bericht hinsichtlich des Zeitraums ab 18. April 2008 ausschlaggebendes Gewicht beimisst und dem Gutachten des Zentrums X._ vom 18. Dezember 2007 (psychiatrische Diagnosen: schwere depressive Episode mit psychotischen Symptomen, ICD-10: F32.2; anhaltende somatoforme Schmerzstörung, ICD-10: F45.4; Arbeitsfähigkeit in leidensangepassten Tätigkeiten aktuell 20 %) sowie dem Bericht der Klinik I._ vom 21. April 2008 (psychiatrische Diagnosen: Mittelgradige depressive Episode, ICD-10: F 32.1; posttraumatische Belastungsstörung, ICD-10: F43.1; Arbeitsfähigkeit in sehr leichten Tätigkeiten: 1 Stunde pro Tag mit leichter Leistungsminderung) die Schlüssigkeit abspricht. Damit hat es den bundesrechtlichen Grundsätzen der Beweiswürdigung (vgl. <ref-ruling> E. 4.1 S. 400) Genüge getan; unaufgelöste oder unauflösbare tatsächliche Widersprüche, welche das Beweisergebnis als willkürlich erscheinen liessen und zusätzlichen Abklärungsbedarf begründeten, sind - mit Blick auf die ausführlich begründeten Einschätzungen der RAD-Ärzte, aber auch angesichts der beweisrechtlich bedeutsamen, vorinstanzlich bei der Würdigung des Berichts der Klinik I._ zu Recht mitberücksichtigten Verschiedenheit von Behandlungs-/Therapieauftrag einerseits und Begutachtungsauftrag andererseits (vgl. <ref-ruling> E. 4 S. 175; s. auch I 701/05 vom 5. Januar 2007, E. 2 in fine, mit Hin-weisen) - nicht ersichtlich. Dies gilt namentlich auch hinsichtlich des im RAD-Untersuchungsbericht angenommenen Schweregrades der depressiven Erkrankung; so wird dort die frühere fachärztliche Diagnose einer mindestens mittel- bis schwergradigen depressiven Episode bezogen auf den Zeitraum vom Februar 2006 bis Mitte April 2008 grundsätzlich bestätigt, gleichzeitig aber ihr vorübergehender Charakter und die nunmehrige Abschwächung zu einer leichtgradigen depressiven Episode plausibel begründet. Schliesslich weisen die RAD-Ärzte die im Bericht der Klinik I._ gestellte Diagnose einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS; ICD-10: F43.1) für den aktuellen Zeitpunkt - mehr als zwei Jahre nach dem einschneidenden (zweiten) Verlust eines Bruders und dem Tod der Mutter innerhalb weniger Wochen sowie eineinhalb Jahre nach einem Verkehrsunfall (mit commotio cerebri, Rissquetschwunde frontal und parietal rechts, Thoraxkontusion) - argumentativ überzeugend zurück, weshalb das kantonale Gericht willkürfrei darauf abstellen durfte. Die Vorinstanz hat in diesem Zusammenhang zutreffend darauf hingewiesen, dass die Rechtsprechung sich bei der Anerkennung einer (invalidisierenden) PTBS eng an die ICD-Definition anlehnt und als auslösenden Faktor ein traumatisierendes Ereignis von aussergewöhnlicher Schwere verlangt (Urteil des Eidg. Versicherungsgerichts I 203/06 vom 28. Dezember 2006 E. 4.4 mit zahlreichen Hinweisen; vgl. etwa auch Urteil 8C_704/2008 vom 2. Juni 2009 E. 3.2). Die in der Beschwerde wiederholte Behauptung "offensichtlicher Widersprüche" im RAD-Untersuchungsbericht und der darauf gestützten vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellungen erschöpft sich in einer Gegenüberstellung ärztlicher Aussagen und Gegenaussagen sowie in Bestreitungen deren Nachvollziehbarkeit und Schlüssigkeit; eine im Sinne von <ref-law> qualifizierte Kritik an der freien Beweiswürdigung der Vorinstanz (<ref-law>), welche zur letztinstanzlichen Sachverhaltskorrektur veranlassen könnte, ist darin nicht zu erkennen.
3.3 Unbegründet ist schliesslich auch der Einwand des Beschwerdeführers, die Vorinstanz sei im Ergebnis willkürlich - insbesondere aufgrund aktenwidriger Unterstellungen über die tatsächlich vorhandenen psychischen Ressourcen - von einer Überwindbarkeit der Schmerzsymptomatik (anhaltende somatoforme Schmerzstörung) ausgegangen. Nach dem unter E. 3.2 Gesagten hat die Vorinstanz eine eigenständige psychische Komorbidität von erheblicher Schwere, Ausprägung und Dauer (BGE <ref-ruling> E. 1.2 S. 50) zutreffend verneint; sodann ist der Ausschluss eines umfassenden sozialen Rückzugs nicht offensichtlich unrichtig, nachdem der Versicherte selbst im Jahre 2007 gegenüber den Gutachtern des Zentrums X._ angegeben hatte, er tausche sich täglich mit den Kindern aus, gehe vormittags häufig einkaufen und nachmittags spazieren und pflege "regelmässig Kontakt mit seinen Kollegen", ferner, wenn es ihm gutgehe, "gelegentlich" auch mit seinen Nachbarn und diversen Dorfbewohnern (Gutachten des Zentrums X._ vom 18. Dezember 2007, S. 12). Nicht ausgewiesen ist des Weitern das Scheitern einer konsequent durchgeführten ambulanten oder stationären Behandlung (auch mit unterschiedlichem therapeutischem Ansatz) trotz kooperativer Haltung der versicherten Person, wurde doch im Gutachten des Zentrums X._ der Zustand als noch besserungsfähig beschrieben und hat auch die RAD-Psychiaterin B._ ausdrücklich festgehalten, die therapeutischen Möglichkeiten seien trotz ambulanter und stationärer Behandlungen nicht ausgeschöpft. Das Rückenleiden, soweit durch die objektivierbare Spondylarthrose oder die degenerativen Veränderungen bedingt, mag hier als chronische körperliche Begleiterkrankung erscheinen; es ist aber nicht geeignet, die psychischen Ressourcen der Schmerzbewältigung in einer rückenadaptierten, leichten Tätigkeit selbständig und erheblich zu beeinflussen. Ob tatsächlich, wie von der RAD-Fachärztin angegeben, ein primärer Krankheitsgewinn ("Flucht in die Krankheit") oder streng genommen allenfalls bloss ein - iv-rechtlich von vornherein unbeachtlicher - sekundärer Krankheitsgewinn vorliegt, kann offenbleiben. Denn selbst bei Annahme eines primären Krankheitsgewinns sprechen nicht hinreichend Indizien dafür, dass die innerseelische Konfliktbewältigung therapeutisch nicht mehr beeinflussbar ist. Soweit für den Zeitraum ab Februar 2006 und spätestens Mitte April 2008 ein chronifizierter Krankheitsverlauf ohne länger dauernde Rückbildung der Symptomatik zu bejahen ist, genügt dies - allein - nicht, um auf eine über April 2008 hinaus andauernde unzumutbare Schmerzüberwindung respektive eine invalidisierende somatoforme Schmerzstörung schliessen zu können.
3.4 Der gegen die konkrete Invaliditätsbemessung nach <ref-law> (Einkommensvergleich) einzig vorgebrachte Einwand, Vorinstanz und Vorinstanz hätten das trotz Gesundheitsschadens zumutbare, aufgrund der Tabellenlöhne der vom Bundesamt für Statistik herausgegebenen Lohnstrukturerhebungen (LSE) und unter Berücksichtigung einer 80%igen Restarbeitsfähigkeit ermittelte Einkommen (Invalideneinkommen) von Fr. 48'932.26 ungerechtfertigterweise um einen leidensbedingten Abzug von lediglich 10 % statt um "sachlich ausgewiesene" 20 % gekürzt, ist offensichtlich unbegründet: Vom vorinstanzlich gewählten Prozentsatz könnte nur bei rechtsfehlerhafter Ermessensbetätigung abgewichen werden (vgl. E. 1 hievor; zur Einstufung als Ermessensfrage: <ref-ruling> E. 3.3 S. 399; vgl. auch <ref-ruling> E. 5.3 S. 328). Eine Ermessensüber- oder -unterschreitung wird jedoch zu Recht nicht gerügt, und inwiefern die vorinstanzliche Ermessensausübung von unsachlichen, dem Zweck des leidensbedingten Abzugs (<ref-ruling> E. 5.2 S. 327 f., mit Hinweisen) zuwiderlaufenden Erwägungen geleitet sein oder Verfassungsvorgaben wie das Willkürverbot, das Gebot von Treu und Glauben, den Rechtsgleichheitsgrundsatz oder den Grundsatz der Verhältnismässigkeit (vgl. Art. 9, Art. 8 und Art. 5 Abs. 2 und 3 BV; <ref-ruling> Erw. 2 mit Hinweisen) missachtet haben soll, ist weder dargetan noch ersichtlich. Der vorinstanzlich ermittelte Invaliditätsgrad von rund 34 % ist daher zu bestätigen, womit die Rentenaufhebung auf Ende April 2008 zu Recht erfolgte.
4. Die Gerichtskosten (<ref-law>) gehen ausgangsgemäss zu Lasten des Beschwerdeführers (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau, der Ostschweizerische Ausgleichskasse für Handel und Industrie und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 3. Dezember 2009
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Meyer Amstutz