Das ist eine interessante Aufgabe. Das Display scheint ca. 60 Segmente zu haben, bei 20 Anschlüssen haben wir es also mit 4 Backplanes (COM) und 16 Segmentleitungen zu tun. Da müßte man jetzt erstmal eine COM-Leitung identifizieren, die man dann als Sync verwendet, wenn man die 16 Segmentleitungen auswerten will.

Wenn man dem Oszilloskop eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Signals entlocken kann, kann man wahrscheinlich COM- und Segmentleitungen unterscheiden. Sonst einfach mal das Display in der Umgebung der Kontakte genau ansehen: vier davon müssen "Durchkontaktierungen" auf die andere Glasscheibe haben; bei manchen Displays sind die erkennbar.

Immerhin sieht man auf dem Oszi schon die erwarteten vier Spannungspegel. Die beiden Extremwerte werden benutzt, wenn eine Leitung aktiv ist, sonst eiern die auf den mittleren Spannungen herum.

Ein Scandurchgang besteht aus acht Zeitschritten: für jede COM-Leitung zwei, so daß jede COM-Leitung in den acht Zeitschritten genau einmal den höchsten und genau einmal den niedrigsten Pegel annimmt. In den restlichen sechs Zeitschritten: "Herumeiern" auf den mittleren Pegeln, und zwar entgegengesetzt zur gerade aktiven COM-Leitung.

Segmentleitungen sind da etwas vielfältiger: je nachdem wieviele Segmente aktiv sind, bleiben sie bei den mittleren Pegeln oder gehen ins Extrem. Für ein aktives Segment geht die Segmentleitung auf die Extremwerte, wenn gerade die richtige COM-Leitung aktiv ist. Natürlich genau entgegengesetzt zur COM-Leitung, damit das betroffene Segment die größtmögliche Spannung sieht. Wenn das Segment zur gerade aktiven COM-Leitung aus bleiben soll, bleibt die Segmentleitung auf den mittleren Pegeln, und zwar im Gleichtakt mit der COM-Leitung (damit die Spannung am Segment möglichst klein bleibt).
(Bilder dazu gibt's in einschlägigen Datenblättern, z.B. PCF8576)

Was man also braucht, um das alles auszuwerten, ist ein Eingang, der auf einen Extremwert von einer COM-Leitung reagiert (zur Synchronisation) und bis zu 16 Eingänge für die Segmentleitungen, die einen der Extremwerte von den anderen drei Spannungen unterscheiden können. Diese Eingänge können Komparatoren sein (das wäre dann zwar theoretisch sauber und perfekt, aber aufwendig), oder die Eingänge von irgendeinem CMOS-IC (vielleicht sogar vom auswertenden µC selbst), dessen Versorgungsspannung so gewählt wurde, daß die Eingangs-Schaltschwellen gerade günstig liegen.