Die Widerstände sind so, das eigentlich immer nur eine LED pro Zeile gleichzeitig Leuchten sollte. Das passt auch zum langsamen Schieden des Schieberegisters. Der Bildaufbau erfolgt also Spalte für Spalte. Wegen der relativ schwachen Treiber der 4094 (wohl 74HC4094) wird es aber mit mehr als 1 LED Gleichzeitig schon schwer.

Besser wäre es aber gewesen die Widerständen an die 4094 zu machen (halt 2 mehr) und dann Zeilenweise das Bild aufzubauen - die Treiber des AVRs sind meist etwas kräftiger als beim 4094. Dann wäre auch eine Ansteuerung per SPI Hardware besser.

Der C Code wird ggf. noch etwas schneller wenn man wenn möglich lokale Variablen in der ISR nutzt.
Es sollten auch etwa 120 Hz Widerhohlfrequenz ausreichen - die nötige Rechenzeit für die Darstellung reduziert sich damit auf etwa 1/3.